天然植物精油涂膜材料的氧气透过性的验证方案

摘要：具有无毒、杀菌、抗氧化的天然植物精油涂膜材料被日渐应用于果蔬、生鲜等食品包装，在保证良好杀菌防腐功效的同时，其应具有良好的氧气透过性，保证较高的氧气透过率。本文以某种天然植物精油涂膜为试验样品，利用Labthink兰光C230氧气透过率测试仪对样品的氧气透过性进行测试，并通过对试验原理、设备参数及适用范围、试验过程等内容的介绍，为天然植物精油涂膜工艺提供有力的数据参考。

关键词：天然植物精油涂膜、氧气透过率、氧气透过性、杀菌、防腐、氧气透过率测试仪

1、意义

目前，国内外食品保鲜方法主要采取低温冷藏或冷冻、化学保鲜、气调保鲜、辐照保鲜以及特殊涂覆膜保鲜等方式，虽然保鲜效果显著，但是成本高、低效且存在危害食品安全等问题。现今，一些无毒且具有抑菌、抗氧化性能的天然植物精油，因其在使用过程中不影响食品原有品质，在食品保鲜领域中逐渐引起关注。例如，利用天然植物精油的有效活性成分对果蔬进行喷洒、涂覆等处理，可使果蔬长时间内保持新鲜。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纤维素钠、壳聚糖等物质为载体的水溶液中，所形成的稳定、高性能的涂膜保鲜材料开始在果蔬、水产品、禽蛋中广泛应用，为上述食品的储藏、运输及销售过程提供了便捷、安全、环保的保鲜技术方法。

天然植物精油涂膜保鲜材料在保证杀菌、防腐的基础上，需要保持较好的氧气透过性，以确保果蔬等食品具有良好的呼吸作用，防止腐坏。因此，该种薄膜材料的氧气透过性能需进行严格验证，不能因其具有较差的氧气透过性而损失其杀菌、抗氧化的使用意义。

图1 天然植物精油涂膜示例图

2、试验依据

膜片材料氧气透过率的测试方法主要分为压差法、等压法两种，鉴于植物精油涂膜材质特殊性，本次试验采用等压法（即库仑计法）对样品进行测试，所依据的标准为GB/T 19789-2005《包装材料 塑料薄膜和薄片氧化透过性试验 库仑计检测法》。

3、试验样品

本次试验所测试的样品为某院校研制的某种天然植物精油涂膜材料。

4、试验设备

本文所采用的试验设备为C230氧气透过率测试仪（由济南兰光机电技术有限公司自主研发生产）。

图2  C230氧气透过率测试仪

4.1 试验原理

等压法是指试验过程中试样两侧的气体压力始终保持一致的一种方法，试样一侧充填的是载气高纯氮气，另一侧为测试气体高纯氧气，在浓度差的作用下，氧气会通过试样渗透到高纯氮气侧，并被氮气携带至库仑传感器后进行测试分析，从而得到试样的氧气透过率等相关参数。

4.2 设备参数

• 适用于测试薄膜、片材试样，测试面积为7 cm²时，测试范围为0.7 ~ 35000 cm³/(m²·d)；测试面积为50 cm²时，测试范围为0.1 ~ 5000 cm³/(m²·d)。
• 容器类试样的测试范围为0.0005 ~ 25 cm³/(pkg·d)。
• 设备的量程宽，氧核心采用电磁防护设计，并具有自维护功能，分辨率高，设备维护间隔长，使用成本低。
• 设备配置了三个测试腔，一次试验可得到三个试样的平均值，提高了设备的测试效率。
• 设备的控温范围为10 ~ 55℃，控温精度为±0.2℃；湿度控制范围0%RH ~ 90%RH，控湿精度为±2%RH。可满足用户不同测试条件的要求。
• 提供标准膜快速校准，保证检测数据的准确性和通用性。

4.3 适用范围

(1) 本设备适用于薄膜、片材、容器等包装材料氧气透过率的测试。

• 薄膜类包括各种塑料薄膜、涂膜、纸塑复合膜、共挤膜、镀铝膜、铝箔、铝塑复合膜等膜状材料。
• 片材类包括各种工程塑料、橡胶等片材，如PP片材、PVC片材、PVDC片材等。
• 容器类包括塑料、橡胶、纸、纸塑复合、玻璃、金属等材料制成的瓶、袋、罐、盒、桶等，如可乐瓶、花生油桶、利乐包装、果冻杯、酸奶杯、金属三片罐、牙膏软管、化妆品塑料包装等。

(2) 本设备可扩展应用于太阳能背板、塑料管材、医药泡罩、隐形眼镜、汽车油箱、电池塑料外壳等多种产品氧气透过性的测试。

(3) 本设备可满足多项国家和国际标准，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、试验过程

(1) 测试试样的厚度后，将其放置在干燥环境中状态调节48 h。

(2) 用专用取样器从样品表面裁取试样3片。

(3) 在设备测试腔的周边涂抹一层真空油脂，将试样分别放置在设备的3个试验腔的试验台面上，排除试样与腔体台面间的气泡，固定透气室盖，确保测试腔的密封性良好。

(4) 设置试样名称、试样厚度、试验温度、试验湿度、试验模式等试验参数信息，点击试验选项，开始试验。

(5) 试验结束后，设备分别显示3个试样的测试结果。

(6) 用干燥高纯气体吹扫管路，关闭设备。

6、试验结果

本文中所测试的3个试样在23℃,0%RH试验条件下的氧气透过率分别为2331.172 cm³/(m²·24h)、2058.993 cm³/(m²·24h)、2172.308 cm³/(m²·24h)，取三个试样的平均值作为样品的氧气透过率则为2187.491 cm³/(m²·24h)。

7、结论

较好的氧气透过性可以保证天然植物精油涂膜材料在防腐杀菌基础上实现较好的保鲜作用。本文利用C230氧气透过率测试仪测试了某种天然植物精油涂膜的氧气透过率，试验结果显示该涂抹拥有较高的氧气透过率，保证了所包装的水产品的透气性能。试验操作便捷高效，试验结果稳定性及重复性较好。除了氧气透过率外，天然植物精油涂膜还需重点关注的指标包括水蒸气透过性、抗冲击性能、拉伸性能等。济南兰光机电技术有限公司是一家*从事包装检测设备研发、生产与包装检测服务的高新技术企业，现有设备包括氧气透过率测试仪、水蒸气透过率测试仪、智能电子拉力试验机、摆锤冲击试验仪、摩擦系数仪、密封试验仪、顶空气体分析仪、迁移量及不挥发物测定仪等，了解相关的检测设备及检测服务信息。愈了解，愈信任！Labthink兰光期待与行业中的企事业单位增进技术沟通与合作！