天然植物精油涂膜材料的氧氣透過性的驗證方案

摘要：具有無毒、殺菌、抗氧化的天然植物精油涂膜材料被日漸應用于果蔬、生鮮等食品包裝，在保證良好殺菌防腐功效的同時，其應具有良好的氧氣透過性，保證較高的氧氣透過率。本文以某種天然植物精油涂膜為試驗樣品，利用Labthink蘭光C230氧氣透過率測試儀對樣品的氧氣透過性進行測試，并通過對試驗原理、設備參數及適用范圍、試驗過程等內容的介紹，為天然植物精油涂膜工藝提供有力的數據參考。

關鍵詞：天然植物精油涂膜、氧氣透過率、氧氣透過性、殺菌、防腐、氧氣透過率測試儀

1、意義

目前，國內外食品保鮮方法主要采取低溫冷藏或冷凍、化學保鮮、氣調保鮮、輻照保鮮以及特殊涂覆膜保鮮等方式，雖然保鮮*，但是成本高、低效且存在危害食品安全等問題。現今，一些無毒且具有抑菌、抗氧化性能的天然植物精油，因其在使用過程中不影響食品原有品質，在食品保鮮領域中逐漸引起關注。例如，利用天然植物精油的有效活性成分對果蔬進行噴灑、涂覆等處理，可使果蔬長時間內保持新鮮。利用乳化分散手段，使得大蒜精油、丁香精油、肉桂精油等天然植物精油分散在以羧甲基纖維素鈉、殼聚糖等物質為載體的水溶液中，所形成的穩定、高性能的涂膜保鮮材料開始在果蔬、水產品、禽蛋中廣泛應用，為上述食品的儲藏、運輸及銷售過程提供了便捷、安全、環保的保鮮技術方法。

天然植物精油涂膜保鮮材料在保證殺菌、防腐的基礎上，需要保持較好的氧氣透過性，以確保果蔬等食品具有良好的呼吸作用，防止腐壞。因此，該種薄膜材料的氧氣透過性能需進行嚴格驗證，不能因其具有較差的氧氣透過性而損失其殺菌、抗氧化的使用意義。

圖1 天然植物精油涂膜示例圖

2、試驗依據

膜片材料氧氣透過率的測試方法主要分為壓差法、等壓法兩種，鑒于植物精油涂膜材質特殊性，本次試驗采用等壓法（即庫侖計法）對樣品進行測試，所依據的標準為GB/T 19789-2005《包裝材料 塑料薄膜和薄片氧化透過性試驗 庫侖計檢測法》。

3、試驗樣品

本次試驗所測試的樣品為某院校研制的某種天然植物精油涂膜材料。

4、試驗設備

本文所采用的試驗設備為C230氧氣透過率測試儀（由濟南蘭光機電技術有限公司自主研發生產）。

圖2  C230氧氣透過率測試儀

4.1 試驗原理

等壓法是指試驗過程中試樣兩側的氣體壓力始終保持一致的一種方法，試樣一側充填的是載氣高純氮氣，另一側為測試氣體高純氧氣，在濃度差的作用下，氧氣會通過試樣滲透到高純氮氣側，并被氮氣攜帶至庫侖傳感器后進行測試分析，從而得到試樣的氧氣透過率等相關參數。

4.2 設備參數

• 適用于測試薄膜、片材試樣，測試面積為7 cm²時，測試范圍為0.7 ~ 35000 cm³/(m²·d)；測試面積為50 cm²時，測試范圍為0.1 ~ 5000 cm³/(m²·d)。
• 容器類試樣的測試范圍為0.0005 ~ 25 cm³/(pkg·d)。
• 設備的量程寬，氧核心采用電磁防護設計，并具有自維護功能，分辨率高，設備維護間隔長，使用成本低。
• 設備配置了三個測試腔，一次試驗可得到三個試樣的平均值，提高了設備的測試效率。
• 設備的控溫范圍為10 ~ 55℃，控溫精度為±0.2℃；濕度控制范圍0%RH ~ 90%RH，控濕精度為±2%RH。可滿足用戶不同測試條件的要求。
• 提供標準膜快速校準，保證檢測數據的準確性和通用性。

4.3 適用范圍

(1) 本設備適用于薄膜、片材、容器等包裝材料氧氣透過率的測試。

• 薄膜類包括各種塑料薄膜、涂膜、紙塑復合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁塑復合膜等膜狀材料。
• 片材類包括各種工程塑料、橡膠等片材，如PP片材、PVC片材、PVDC片材等。
• 容器類包括塑料、橡膠、紙、紙塑復合、玻璃、金屬等材料制成的瓶、袋、罐、盒、桶等，如可樂瓶、花生油桶、利樂包裝、果凍杯、酸奶杯、金屬三片罐、牙膏軟管、化妝品塑料包裝等。

(2) 本設備可擴展應用于太陽能背板、塑料管材、醫藥泡罩、隱形眼鏡、汽車油箱、電池塑料外殼等多種產品氧氣透過性的測試。

(3) 本設備可滿足多項國家和標準，如GB/T 19789、GB/T 31354、ISO 15105-2、ASTM D3985、ASTM F2622、ASTM F1307、ASTM F1927、JIS K7126-B、YBB 00082003等。

5、試驗過程

(1) 測試試樣的厚度后，將其放置在干燥環境中狀態調節48 h。

(2) 用取樣器從樣品表面裁取試樣3片。

(3) 在設備測試腔的周邊涂抹一層真空油脂，將試樣分別放置在設備的3個試驗腔的試驗臺面上，排除試樣與腔體臺面間的氣泡，固定透氣室蓋，確保測試腔的密封性良好。

(4) 設置試樣名稱、試樣厚度、試驗溫度、試驗濕度、試驗模式等試驗參數信息，點擊試驗選項，開始試驗。

(5) 試驗結束后，設備分別顯示3個試樣的測試結果。

(6) 用干燥高純氣體吹掃管路，關閉設備。

6、試驗結果

本文中所測試的3個試樣在23℃,0%RH試驗條件下的氧氣透過率分別為2331.172 cm³/(m²·24h)、2058.993 cm³/(m²·24h)、2172.308 cm³/(m²·24h)，取三個試樣的平均值作為樣品的氧氣透過率則為2187.491 cm³/(m²·24h)。

7、結論

較好的氧氣透過性可以保證天然植物精油涂膜材料在防腐殺菌基礎上實現較好的保鮮作用。本文利用C230氧氣透過率測試儀測試了某種天然植物精油涂膜的氧氣透過率，試驗結果顯示該涂抹擁有較高的氧氣透過率，保證了所包裝的水產品的透氣性能。試驗操作便捷，試驗結果穩定性及重復性較好。除了氧氣透過率外，天然植物精油涂膜還需重點關注的指標包括水蒸氣透過性、抗沖擊性能、拉伸性能等。濟南蘭光機電技術有限公司是一家專業從事包裝檢測設備研發、生產與包裝檢測服務的高新技術企業，現有設備包括氧氣透過率測試儀、水蒸氣透過率測試儀、智能電子拉力試驗機、擺錘沖擊試驗儀、摩擦系數儀、密封試驗儀、頂空氣體分析儀、遷移量及不揮發物測定儀等，了解相關的檢測設備及檢測服務信息。愈了解，愈信任！Labthink蘭光期待與行業中的企事業單位增進技術溝通與合作！