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牛奶從生產(chǎn)到消費者手中經(jīng)歷了多個必要的階段,，包括滅菌、包裝,、儲存和運輸,。牛奶包裝能夠保護牛奶免受外界污染物的影響，防止變質(zhì),，并確保以最佳狀態(tài)送達消費者手中,。

牛奶包裝分為兩個主要類別：常溫牛奶包裝和冷藏牛奶包裝。常溫牛奶通常存放在室溫下,，具有更長的保質(zhì)期,，可以達到幾個月甚至一年。冷藏牛奶通常存放在 2-6℃ 的環(huán)境中,，保質(zhì)期相對較短，大約幾周,。不同類型牛奶的保質(zhì)期與生產(chǎn)滅菌方法和選擇的包裝技術等因素密切相關,。本文利用掃描電子顯微鏡（SEM）研究這兩種包裝材料的微觀特性，探討其與保鮮能力的關系,。

01./ 利用飛納臺式掃描電鏡測試/

我們選擇牛奶紙盒包裝進行這個實驗,。為了揭示牛奶包裝的復雜性，從紙盒的兩個部位截取樣本橫截面,。第一個樣本取自牛奶紙盒的主體區(qū)域,，該部分在包裝生產(chǎn)過程中經(jīng)歷了一系列標準化的工藝步驟，代表了牛奶紙盒內(nèi)的典型結構,。第二個樣本取自紙盒的接縫處,，這個部位通常被認為是包裝材料中最脆弱的部分之一，有助于評估接縫的密封效果和材料的穩(wěn)定性,。

由于牛奶紙盒包裝材料由非導電材料組成,，使用飛納臺式掃描電鏡大樣品室版 Phenom XL G2 的低真空模式來減小測試過程中的充電效應,，并直接獲取樣本 SEM 圖像。使用全景拼圖軟件（AIM）對紙盒接縫區(qū)域進行大面積成像,，并將圖像無縫拼接在一起,。此外，進行 EDS 分析以確定包裝材料的各層成分組成,。

圖1常溫牛奶包裝紙盒的截面掃描電鏡 SEM 圖

表1包裝盒截面元素分析結果

常溫牛奶包裝紙盒的微觀分析：如圖 1 所示,，常溫牛奶包裝紙盒截面呈現(xiàn)多層結構，由外到內(nèi)共有六層,。通過掃描電鏡 EDS 元素分析功能并結合包裝材料供應商的公開信息,，最外層是一種聚合物，設計用于阻隔水汽,。第二層是圖案印刷層,，在 SEM 圖像中可以看到該層由顆粒狀材料組成，含有較高濃度的鈣元素,。第三層,，厚度約 220 微米，是一層由空心纖維組成的紙板層,，增強了包裝強度和硬度,，是包裝材料的主要構成。第四層是將紙板層粘合到約 8 微米厚的鋁箔層上,。第五層是鋁箔層,，起到阻擋光線和氧氣的屏障作用。通過 EDS 結果分析,，這一鋁箔層由高純鋁制成,，阻擋了光線和氧氣。最內(nèi)層是一層聚合物層,，密封了牛奶并將其與包裝材料隔離開來,。

圖2利用全景拼圖（AIM）功能檢測常溫牛奶包裝盒接縫處的密封方式

包裝的接縫處密封：接縫處密封是包裝過程的關鍵步驟，可以防止牛奶泄漏,，并在運輸過程中保持結構完整,。需要說明的是，接縫密封是指包裝盒主體上的封口處,，而不是灌裝牛奶后的頂部或底部封口,。圖2展示了包裝公司采用的兩種不同接縫密封技術。第一種方法（如圖 2a 所示）是將接口處邊緣重疊,，并在內(nèi)部加上額外的高分子密封層,，防止牛奶與密封處的內(nèi)部材料接觸。相比之下,，第二種方法（如圖 2b 所示）采用折疊的方式,，為了方便折疊將紙板層以外的部分剪去,，內(nèi)壁被粘合在一起，因此無需額外的隔離層,。

圖3冷藏牛奶包裝紙盒的截面掃描電鏡（SEM）圖

圖4利用全景拼圖（AIM）功能檢測冷藏牛奶包裝盒接縫處的密封方式

冷藏牛奶包裝盒的微觀分析：與常溫牛奶包裝盒結構不同,，冷藏牛奶包裝（如圖 3 所示）沒有鋁箔層。其設計類似三明治結構,，中央層為厚度約 400 微米的紙板,，不僅提高包裝盒的強度，也可提高包裝的熱絕緣性能,，避免牛奶受外部溫度波動的影響,。此外，圖 4 展示了冷藏牛奶盒的接縫處密封,，是通過邊緣重疊進行封口,，但沒有額外的隔離材料介于牛奶和接縫之間。

02./ 包裝材料的可持續(xù)性探究/

常溫牛奶包裝中的鋁箔層對密封質(zhì)量和安全至關重要,，但在回收過程中會帶來較大挑戰(zhàn),。僅有 8 微米厚的鋁箔層比人的頭發(fā)還要薄，使得在回收過程中難以分離并使回收成本增加,。這一難題促使包裝材料供應商不斷探索可持續(xù)的替代方案,。

利用飛納臺式掃描電鏡的低真空成像、自動全景拼圖（AIM）和 EDS 元素分析功能探究了牛奶包裝的微觀結構和密封方式,。揭示了包裝的保鮮能力與其微觀結構之間的聯(lián)系,。這種全方面的分析方法提升了我們對包裝材料在維持牛奶質(zhì)量和安全方面的理解。