目前,公司新产品的保质期预期是多长?能否达到要求?达不到要求如何改善?老产品的实际保质期又是多少?大家心中都无数,甚至质量部门也没有结论。
饮料生产与包装技术在不断进步,使得饮料的保质期也在不断延长。另外,考虑到饮料类别与包装形式的日趋多样化,以及销售范围的不断扩大,对饮料的保质期需要通过科学的方法予以测定。因而,如何统一、合理、准确、快速的预测确定饮料的保质期,已成为当前饮料研发人员的当务之急。
目前,饮料在保质期内存在的质量问题主要有两类,一类是
生物性
的,即由微生物自身及其代谢产物导致产品变质、沉淀和浑浊;另一类是非生物性的,即饮料成分发生物理、化学变化引起的产品退色、凸罐、漏瓶、分层和沉淀等。常发生的质量问题详见表1 和表2:
表1 保质期内微生物引起的饮料质量问题
表2 保质期内非生物引起的饮料质量问题
影响因素实验是在比加速试验更剧烈的条件下进行,如光照、温度、湿度、酸、碱、氧化等,了解饮料在以上相应条件下的质量保持情况,为饮料的配方设计、生产工艺、包装、贮存条件等提供参考信息。饮料的影响因素实验一般只需要一个批次的样品即可,如因实验结果不明确,则应加试2 个批次样品。
目前饮料保质期测试常进行的影响因素实验是高温实验、高湿实验和强光照实验。
①高温试验的方法
将饮料密封放于洁净的市售包装或近似市售包装中,60℃下放置10 天,于第5 天和最后一天取样,按饮料保质期考察指标进行检测。若饮料在放置的10 天内已发生不可接受的质量变化,则在40℃条件下按照以上时间继续进行实验。若60℃没有发生不可接受的质量变化,不再进行40℃实验。此实验即可考察饮料在热带地区储运的稳定性,也可考察饮料在夏季物流过程中的稳定性。
②高湿实验的方法
将饮料密封放于洁净的市售包装或近似市售包装中,放置于25℃,相对湿度为90%±5%条件下10天,于第5 天和最后一天进行取样,按饮料保质期考察指标进行检测。该高湿实验一般只针对固体饮料适用。恒湿条件可使用恒温恒湿实验箱。物流过程中有海运阶段的饮料,还可使用盐雾实验箱以考察容器的耐腐蚀性。该实验对于采用半透性PET 塑料瓶或金属容器的饮料具有重要意义,在考察饮料自身保质期的同时,还可考察容器的稳定性及耐腐蚀性。
③强光照射实验的方法
将密封于市售包装或近似市售包装的饮料放在装有荧光灯(模拟货架照明)或
氙灯
(模拟日光照射)的光照试验箱或其他适宜的光照装置内,于4500±500xl的照度条件下放置10 天,于中间一天和最后一天按饮料保质期考察指标进行检测,重点检查饮料的感官变化。其中可选用任何输出相似于D65/ID65 发射标准的光源。该实验主要考察饮料在货架销售期的稳定性。
此外,根据需要可设计酸、碱和氧化等实验,探讨以上因素对饮料保质期质量的影响,并研究分析饮料中各成分的相互影响情况。
加速破坏性试验是在特定条件下进行的质量破坏性试验,其目的是在较短的时间内,了解饮料的物理、化学和生物学方面的变化,为饮料配方设计、质量评价和包装、运输、贮存条件等提供实验依据,并初步预测样品的稳定性。
加速破坏性试验通常采用3个批次以上的样品进行,放置在市售产品相同或相似的包装容器中。一般放置条件参照化学药物(制剂)的试验条件为40±2℃、相对湿度为75%±5%,放置时间为六个月。
检测一般包括初始、中间和末次的3个时间点。根据研发经验,如果预测加速破坏性试验的结果可能会接近饮料保质期质量变化的临界点,则应在实验设计中考虑增加检测频率。饮料的感官或指标如出现明显的异常,即饮料在保质期内的质量发生了明显变化,该试验就可以中止。
此外,针对部分需要冷藏保存(5℃±3℃)饮料的加速破坏性试验条件为25±2℃、相对湿度为60%±5%,如果在加速试验的前3个月内质量发生了显著变化,表现为感官或指标有明显的异常,则应对运输途中或搬运过程中得贮存条件对其质量的影响进行评估;必要时可加试1 批样品、增加取样检测频度、进行3个月以内的试验;如前3个月感官或指标已经发生了明显的不可接受的变化,则可终止加速破坏性试验。关于冷冻保存饮料的加速试验的放置条件,目前并无参考依据。
目前最广泛、最有效使用的预测食品货架期方法是Arrhenius模型,用来描述不同温度对食品有关的化学反应速度变化的影响。Arrhenius模型方程是:
式中:k为速度常数;k0为关系式常数;E为活化能;R为气体常数;T为绝对温度。
在上式中,温度对化学反应的影响程度用Q10来表示。在一般的化学反应中,温度每上升10℃则反应速度加倍,即Q10一般都为2。2个任意温差为10℃的温度下的保质期的比值Q10有以下公式:
Q10=T温度下的保质期/(T+10)温度下的保质期
通常情况下,饮料保质期的Q10都是选取2个温度进行计算比值,并且,还要确定这两个温度下进行实验的频率。公式如下: