热饮杯用纸板的高温迁移特性检测分析

热饮杯用纸板的高温迁移特性检测分析

摘要：热饮杯用纸板因内层淋膜结构的特殊性，在高温使用场景下存在有害物质迁移风险，直接关乎消费者健康。本文以GB 4806.8-2022《食品安全国家标准 食品接触用纸和纸板材料及制品》为依据，聚焦热饮杯用纸板的高温迁移特性，系统分析淋膜结构对迁移行为的影响，明确高温迁移检测的核心指标与技术要求，设计以热水和4%乙酸为模拟液、95℃为核心温度的检测方案，通过实验数据探究不同使用条件（单次长时间盛装、反复加热）下的迁移规律，并结合感官测试评估饮品品质影响。研究结果可为热饮杯用纸板的质量控制、风险防控及标准落地实施提供技术支撑。

一、引言

随着便捷消费场景的普及，热饮杯作为一次性食品接触制品的重要品类，广泛应用于咖啡、奶茶、热汤等高温饮品的盛装与饮用。据行业数据统计，我国每年热饮杯消耗量超50亿只，其材质安全性备受关注。热饮杯用纸板通常采用“原纸+内层淋膜”的复合结构，内层淋膜的核心作用是阻隔液体渗透，保障使用性能，但淋膜材料及原纸中的残留化学物质，在90-100℃的高温使用环境下，迁移风险显著高于常温场景。

2022年6月30日，国家卫生健康委员会与国家市场监督管理总局联合发布GB 4806.8-2022《食品安全国家标准 食品接触用纸和纸板材料及制品》，并于2023年6月30日正式实施，替代原GB 4806.8-2016标准。新国标针对热饮杯等高温使用场景，强化了迁移特性检测要求，明确规定需在高温条件下开展总迁移量、高锰酸钾消耗量等关键指标测试，并对模拟液选择、稳定性评估、感官测试提出具体要求。基于此，本文以热饮杯用纸板为研究对象，系统开展高温迁移特性检测分析，精准匹配新国标技术要求，为产品合规性判定与风险防控提供科学依据。

二、热饮杯用纸板的结构特性与高温迁移风险

2.1 热饮杯用纸板的核心结构

热饮杯用纸板的核心结构为“原纸基材+内层淋膜”，部分产品根据需求增设外层印刷或涂层。其中，原纸基材以植物纤维为主要原料，承担支撑与成型功能；内层淋膜是保障防渗透性能的关键，常用材料包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚乳酸（PLA）等高分子材料。不同淋膜材料的理化特性差异显著，直接影响高温下的迁移行为，具体特性对比见表1。

2.2 高温迁移风险的核心诱因

热饮杯用纸板的高温迁移风险主要源于三个方面：一是温度效应，95℃左右的高温会加速淋膜材料分子链的热运动，降低材料的结晶度，扩大分子间隙，使材料内部的低聚物、未反应单体、添加剂等易迁移物质更易扩散至食品模拟液中；二是热应力破坏，反复加热或长时间高温盛装会导致淋膜与原纸基材的结合界面出现剥离、开裂，破坏材料的阻隔结构，使原纸中残留的重金属、甲醛、荧光性物质等污染物更易析出；三是模拟液特性，热饮多为水性或弱酸性（如咖啡、奶茶pH值3.5-6.0），热水或4%乙酸模拟液会加剧酸性条件下的迁移行为，尤其是重金属离子的溶出。

三、GB 4806.8-2022对热饮杯用纸板高温迁移检测的核心要求

3.1 标准适用范围与核心原则

GB 4806.8-2022适用于所有食品接触用纸和纸板材料及制品，明确将热饮杯用纸板纳入重点监管范畴，核心原则为“场景适配、风险导向”，即根据热饮杯的实际使用温度、接触食品类型、使用时长等场景，确定针对性的检测条件与限值要求。与旧标准相比，新国标强化了高温场景的迁移测试要求，新增了反复使用条件下的稳定性评估条款，并细化了感官测试的判定标准。

3.2 关键检测指标与限值要求

针对热饮杯用纸板的高温迁移特性，GB 4806.8-2022明确要求开展总迁移量、高锰酸钾消耗量、重金属（以Pb计）等核心指标检测，需配合感官测试与稳定性评估。各关键指标的限值要求、测试条件及检测方法见表2。

3.3 迁移试验的特殊要求

GB 4806.8-2022明确规定，热饮杯用纸板的迁移试验需遵循“模拟液适配实际使用场景”原则：对于盛装水性热饮的产品，采用热水作为模拟液；对于盛装酸性热饮（如柠檬茶、咖啡）的产品，采用4%乙酸作为模拟液。针对反复加热或长时间盛装的使用场景，需开展加速老化试验，即通过多次高温浸泡（如3次、5次反复加热）后，检测迁移指标，评估材料的长期稳定性，避免因热应力导致结构破坏后出现迁移量突增现象。

四、热饮杯用纸板高温迁移特性检测方案设计与实施

4.1 试验材料与设备

4.1.1 试验样品

选取市售常见的3种热饮杯用纸板样品，分别为：样品A（LDPE淋膜，原纸为原生木浆）、样品B（PP淋膜，原纸为原生木浆）、样品C（PLA淋膜，原纸为竹纤维浆），均裁剪为10cm×10cm的试样，确保试样无破损、无印刷残留，每组测试平行样数量为3份。

4.1.2 试验设备与试剂

试验设备：恒温水浴锅（精度±0.5℃）、电子分析天平（精度0.1mg）、紫外-可见分光光度计、扫描电子显微镜（SEM）、真空干燥箱、密封式样品瓶。

试验试剂：4%乙酸溶液（分析纯乙酸与蒸馏水配制）、高锰酸钾标准溶液、硫酸亚铁铵标准溶液、硝酸（优级纯）等，所有试剂均符合GB/T 6682规定的一级水要求。

4.2 检测方案设计

结合GB 4806.8-2022要求与热饮杯实际使用场景，设计三大类检测试验：一是基础高温迁移检测（单次高温浸泡），探究不同模拟液、不同温度下的迁移规律；二是稳定性评估检测（反复加热+长时间浸泡），分析热应力对迁移特性的影响；三是感官测试，同步验证迁移物质对饮品品质的影响。具体试验参数见表3。

4.3 试验步骤

4.3.1 基础高温迁移检测步骤

1. 试样预处理：将裁剪好的试样用蒸馏水冲洗表面，真空干燥箱中60℃干燥2h，冷却至常温后称重；2. 迁移浸泡：将试样放入密封样品瓶，加入对应模拟液，置于恒温水浴锅中，按设定温度和时间浸泡；3. 试液处理：浸泡结束后，取出试样，将试液过滤至容量瓶中，定容至刻度；4. 指标检测：按GB 31604系列方法分别检测总迁移量（重量法）、高锰酸钾消耗量（氧化还原滴定法）、重金属（石墨炉原子吸收光谱法）。

4.3.2 稳定性评估检测步骤

反复加热试验：按4.3.1步骤完成首次浸泡后，将试样取出晾干，重复浸泡-冷却-倒出流程，完成设定次数后，检测迁移指标；取未经浸泡和经5次反复加热的试样，通过SEM观察淋膜结构的完整性。长时间浸泡试验：按4.3.1步骤，将浸泡时间调整为4h、8h，其余步骤一致，检测迁移指标。

4.3.3 感官测试步骤

1. 外观评估：将试样置于自然光下，观察色泽是否正常，有无霉斑、污物；2. 浸泡液评估：打开密封样品瓶，先观察浸泡液有无异常着色，再嗅闻有无异臭；3. 结果判定：5名评估人员均判定无异常为合格，任一人员判定异常则需重新测试，若仍有异常则判定为不合格。

五、检测结果与分析

5.1 基础高温迁移检测结果分析

3种样品在不同模拟液、不同温度下的基础高温迁移检测结果见表4。由表4可知，温度和模拟液类型对迁移量影响显著：

1. 温度效应：同一样品在95℃条件下的总迁移量、高锰酸钾消耗量均高于80℃，增幅在20%-55%之间。其中样品C（PLA淋膜）增幅大，95℃热水中总迁移量较80℃增加52.3%，原因是PLA在高温下易发生热降解，产生更多可迁移的乳酸低聚物；样品B（PP淋膜）增幅小，仅21.7%，体现了PP材料优异的高温稳定性。

2. 模拟液效应：同一温度下，4%乙酸模拟液中的迁移量高于热水模拟液，尤其是重金属（Pb）迁移量，样品A在95℃条件下，4%乙酸中Pb迁移量较热水中增加38.9%。这是因为酸性环境会破坏原纸和淋膜中的金属离子结合位点，促进重金属溶出，与实际酸性热饮的迁移风险一致。

3. 样品差异：样品B（PP淋膜）的各项迁移指标均低，95℃4%乙酸中总迁移量仅为4.2 mg/dm²，远低于国标限值；样品C（PLA淋膜）的高锰酸钾消耗量高，95℃热水中达35.6 mg/kg，接近国标限值，需关注其还原性有机物迁移风险；样品A（LDPE淋膜）各项指标处于中等水平，符合国标要求，但高温下的迁移增量需警惕。

5.2 稳定性评估检测结果分析

5.2.1 反复加热对迁移特性的影响

3种样品经不同次数反复加热后的总迁移量变化见图1（文字描述：随反复加热次数增加，总迁移量呈上升趋势，5次反复加热后的总迁移量较首次加热增加35%-60%）。其中，样品C（PLA淋膜）的迁移量增长快，5次反复加热后总迁移量达9.2 mg/dm²，接近国标限值（10 mg/dm²）；样品A（LDPE淋膜）增长次之，达7.9 mg/dm²；样品B（PP淋膜）增长慢，仅5.3 mg/dm²。

SEM观察结果显示，样品C经5次反复加热后，淋膜表面出现明显裂纹，淋膜与原纸界面出现剥离；样品A淋膜表面出现轻微褶皱，界面结合基本完好；样品B淋膜结构完整，无明显破损。这表明反复加热产生的热应力会破坏淋膜结构完整性，尤其是PLA淋膜，热稳定性较差，易引发迁移量突增，需限制其反复使用场景。

5.2.2 长时间浸泡对迁移特性的影响

长时间浸泡试验结果显示，随着浸泡时间延长，3种样品的总迁移量和高锰酸钾消耗量均持续上升，但增长速率逐渐放缓（见表5）。样品C在95℃热水浸泡8h后，总迁移量达9.5 mg/dm²，高锰酸钾消耗量达39.8 mg/kg，均接近国标限值；样品A浸泡8h后总迁移量为8.3 mg/dm²；样品B仍保持较低水平，为5.8 mg/dm²。这是因为材料中的可迁移物质存在总量限制，前期快速析出，后期逐渐达到迁移平衡。实际使用中，应避免热饮杯长时间盛装高温饮品，尤其是PLA淋膜产品。

5.3 感官测试结果分析

感官测试结果显示，3种样品在95℃热水浸泡2h后，外观均无霉斑、污物，色泽正常；浸泡液均无异常着色。但在异臭评估中，样品C（PLA淋膜）在95℃4%乙酸浸泡后，出现轻微酸味，5名评估人员中有2名判定为“轻微异臭”；样品A（LDPE淋膜）在反复加热5次后，出现轻微塑料味；样品B（PP淋膜）在所有测试条件下均无异味。结合高锰酸钾消耗量数据可知，异臭产生与还原性有机物迁移相关，PLA淋膜的热降解产物和LDPE淋膜的低聚物迁移是异味的主要来源，这会直接影响热饮品质，需在产品设计中重点优化。

六、建议

6.1 核心

1. 热饮杯用纸板的高温迁移特性受温度、模拟液类型、淋膜材料类型及使用条件显著影响：95℃高温会加速迁移行为，4%乙酸模拟液中的迁移风险高于热水；PP淋膜材料的高温稳定性优，迁移量低；PLA淋膜材料高温下易降解，迁移风险高，且易产生异味。

2. 反复加热和长时间盛装会破坏热饮杯用纸板的淋膜结构完整性，导致迁移量持续上升，尤其是PLA淋膜产品，经5次反复加热或8h长时间浸泡后，迁移量接近国标限值，存在合规风险。

3. GB 4806.8-2022设定的总迁移量、高锰酸钾消耗量等指标及高温测试条件，能有效覆盖热饮杯的使用风险，感官测试可直观反映迁移物质对饮品品质的影响，是高温迁移特性评估的重要补充。

6.2 技术建议

6.2.1 生产企业层面

1. 材料选型：优先选用PP淋膜材料生产热饮杯，尤其是长期盛装高温饮品的产品；若使用PLA淋膜，需优化生产工艺，提升其热稳定性，或明确标注“禁止反复加热、建议盛装时间不超过2h”。

2. 工艺优化：加强原纸净化处理，降低重金属、甲醛等残留；优化淋膜复合工艺，提升淋膜与原纸的结合强度，减少热应力下的结构破坏。

3. 质量控制：严格按照GB 4806.8-2022要求，开展95℃高温迁移检测与稳定性评估，建立全批次检测机制，避免不合格产品流入市场。

6.2.2 监管与检测机构层面

1. 强化场景化监管：针对热饮杯的高温使用场景，重点抽查95℃条件下的迁移指标，增加反复加热、长时间浸泡等稳定性评估项目的抽检比例。

2. 完善检测技术：推广SEM、红外光谱等结构表征技术在稳定性评估中的应用，精准识别材料结构破坏与迁移风险的关联，提升检测结果的科学性。

6.2.3 消费者使用层面

1. 避免反复使用：一次性热饮杯不宜反复加热或盛装高温饮品，尤其是出现变形、异味的产品，应立即更换。

2. 合理选择产品：优先选择无印刷、标注“食品接触用”“耐高温”的热饮杯，避免使用色泽异常或有异味的产品。

6.3 未来研究方向

后续可进一步研究新型环保淋膜材料（如改性PLA、生物基聚乙烯）的高温迁移特性，开发低迁移、高稳定性的热饮杯用纸板材料；探索热饮杯在实际饮品（如咖啡、奶茶）中的迁移行为，建立更精准的风险评估模型，为标准优化与产品创新提供技术支撑。