扫描电镜揭秘牛奶包装盒的保鲜秘密

牛奶之所以存在不同的保质期，是杀菌方式和包装方式不同决定的。

牛奶杀菌主要有两种方法：巴氏杀菌法（60℃~85℃）和超高温灭菌（135℃~150℃）。巴氏杀菌法保质期一般为 2~7 天，需要冷链运输，冷藏保存。超高温灭菌法保质期达到 6 个月以上，而且可以常温储存。

牛奶在长时间保存、运输过程中保证质量稳定，不被污染，主要是依靠特殊的包装方式，比如利乐包（Tetra Pak），这种包装由 75% 的纸、20% 聚乙烯和 5% 铝箔所组成，拥有六层保护层，能够有效阻隔空气和光线这些让牛奶和饮料变质的杀手。

为了分析这种特殊牛奶的包装，我们选取了一款采用利乐包（Tetra Pak）包装的牛奶盒，通过切割制备了包装盒截面样品，采用飞纳台式扫描电镜进行分析。

由于包装盒组成材料大部分为不导电材料，溅射金属镀层又会影响样品的原始形貌、降低层与层之间的成分衬度，因此采用飞纳电镜低真空 BSD 模式可以不喷金直接观察牛奶盒截面。

图1 牛奶盒截面 - 纸板层 BSD 衬度像（低真空模式）

通过飞纳电镜 BSD 衬度像可以清晰地分辨出，牛奶盒主要由 6 层组成：

图 2

那么这六层包装分别由什么材料组成？

通过飞纳电镜能谱面扫分析结果（如图 3 所示）可以得知，最内层（第六层）主要是聚乙烯层，隔离外界空气，防止细菌等侵入，同时保证密封防止漏液。第五层是铝箔层，铝箔主要作用是避光和阻断透气，保持内容物不被氧化，减少营养损失，保持口味新鲜。

图 3 牛奶盒截面 EDS 成分分析

第三层主要是纸板层，不直接接触包装内容物，但其是包装的重要构成部分，占整个包装重量的 75% 左右，主要作用是加强包装成型后的挺度和硬度。另外，从图 2 可以看出纸层中，纸的纤维为中空结构，这种中空结构相对实心纤维，可以减轻重量，提升保温性能，降低运输等成本。

第四层功能主要是粘连纸层和铝箔层。

第二层为涂层，包含产品包装印刷图案、商标等，从图 3 中第二层 EDS 分析结果可以看到含有大量的 Ca、C、O 等元素组成，碳酸钙能够提升油墨的印刷性能，干燥快，而且没有副作用，由于其颗粒小，在油墨产品中表现出优异的分散性、透明性、极好的光泽和遮盖力，以及优异的油墨吸收性和干燥性，因此印品细腻。

最外层第一层是什么结构呢？最外层第一层也是聚乙烯层，可以起到防水，防止涂层掉色等作用，增加包装的美观度。

通过以上分析可以看到，在 320μm（0.32mm）厚度的包装层内有六层材料来保证牛奶的质量的稳定性。