怎樣檢測蛋白膜的阻氧性能？

摘要：蛋白膜是一種綠色環保的包裝材料，在倡導環境保護的形式下，具有廣闊的發展空間。本文以某小麥蛋白膜樣品為例，利用Labthink蘭光OX2/230氧氣透過率測試系統對其氧氣透過率進行測試，克服了蛋白膜易碎的特點，并通過對測試原理、設備參數及適用范圍、測試過程等內容的簡單介紹，為蛋白膜類樣品阻氧性能的測試提供一種切實可行的方法。

關鍵詞：氧氣透過率 氧氣透過測試系統 阻氧性能 蛋白膜 溫度 濕度

1、意義

蛋白膜，顧名思義，是以動物分離蛋白或植物分離蛋白為主要原料，并加入增塑劑、交聯劑等添加劑制成，常見的蛋白膜有乳清蛋白膜、小麥面筋蛋白膜、大豆分離蛋白膜、玉米醇溶蛋白膜、花生分離蛋白膜等，根據蛋白膜的類型及應用領域不同，成膜方式包括澆鑄成膜、涂布或噴霧成膜、擠壓成膜等。蛋白膜是一種可食用、可降解的薄膜，用于產品包裝，尤其是食品包裝，可有效解決塑料包裝帶來的食品安全隱患，并減輕塑料包裝廢棄物對環境造成的負擔，因此，蛋白膜材料的應用與研發已成為一大研究熱點，鑒于氧氣是食品出現氧化變質、發霉等質量問題的誘因之一，阻氧性能是蛋白膜作為食品包裝不能忽視的重要考究性能。由于自身結構的特點，蛋白膜通常對濕度比較敏感，所處環境濕度較低時，易失水而碎裂，濕度較高時，則易吸水而粘連，故而在氧氣透過率的測試過程中試驗條件的控制尤為重要。

2、檢測樣品

本次測試以某企業研制的小麥蛋白膜為檢測樣品。

3、檢測依據

目前，氧氣透過率的測試方法有等壓法、壓差法兩種，為了防止試樣因兩側所受壓力不等而被破壞，本次檢測采用等壓法，對應的標準為GB/T 19789-2005《包裝材料 塑料薄膜和薄片氧氣透過性試驗 庫倫計檢測法》。

4、檢測設備

本次檢測所采用的試驗設備為OX2/230氧氣透過率測試系統，該設備由濟南蘭光機電技術有限公司自主研發生產。

圖1 OX2/230氧氣透過率測試系統

4.1 試驗原理

等壓法，又稱為庫侖計檢測法，前者描述的是試樣兩側的氣體壓力情況，后者說明了所采用的檢測方法。試驗時，將試樣裝夾于試驗氣體腔與測試腔之間，試驗氣體腔內流動的是高純氧氣，測試腔內流動的載氣為等壓力的高純氮氣，根據氣體擴散原理，氧氣會在濃度差的作用下，由試驗氣體腔通過試樣滲透到測試腔，并被氮氣攜帶至庫侖計傳感器處進行氧氣濃度的分析，從而得到試樣的氧氣透過率等參數。

4.2 設備參數

• 薄膜類試樣的測試范圍為0.01~6500cm³/(m²·d)，分辨率為0.001cm³/(m²·d)，容器類試樣的測試范圍為0.0001~60cm³/(pkg·d)，分辨率為0.00001 cm³/(pkg·d)。
• 可同時測試3個相同或不同的試樣，系統zui多可支持10臺儀器的并行連接，建立30個試樣同時試驗的系統。
• 試驗溫度控制范圍15~55℃，控溫精度為±0.1℃。
• 試驗濕度控制范圍0%RH、35%RH~90%RH，控濕精度為±1%RH。
• 寬范圍、高精度的溫濕度控制范圍，試樣兩側均可加濕，實現試樣在不同溫濕度條件下的測試。
• 世界（分隔符）的壓力補償技術保證了試驗結果的高精度及可重復性。
• 可與水蒸氣透過率測試系統搭配，組成混合測試系統，由一臺計算機統一控制，實現氧氣、水蒸氣透過率同時測試。
• 支持Lystem^TM實驗室數據共享系統，統一管理試驗結果和試驗報告。
  1. 適用范圍

該設備適用于多種類型樣品氧氣透過率的測試，包括薄膜類，如各種塑料蓋膜、塑料復合薄膜、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，各種工程塑料、橡膠、建材等片狀材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材等；容器類，各種塑料、橡膠、紙、紙塑復合、玻璃、金屬等材料做成的瓶、袋、罐、盒、桶的氧氣透過率測試，如可樂瓶、花生油桶、利樂包裝、真空包裝袋、金屬三罐片、塑料化妝品包裝、牙膏軟管、果凍杯、酸奶杯等。可滿足ISO15105-2、GB/T19789、ASTM D3985、ASTM F2622、ASTM F1307、ASTM F1927、JIS K7126-2、YBB00082003等多項國家和標準。

5、試驗過程

(1) 用取樣器從小麥蛋白膜樣品上裁取試樣3片。將裁取的3片試樣分別裝夾在設備的3個滲透池中。

(2) 設置試驗溫度、濕度、試樣名稱、厚度等試驗參數，選擇試驗模式，點擊試驗選項，試驗開始。為了防止樣品在測試過程中碎裂，本次試驗的溫度、濕度分別設定為23℃、60%RH。調節氣體流量，使滲透池內的濕度達到設定值。

(3) 試驗結束后，設備自動顯示三個試樣的測試結果。吹掃管路，關閉設備。

6、試驗結果

本次測試的小麥蛋白膜樣品的3個試樣氧氣透過量分別為7651.3241cm³/(m²·24h)、7670.0569cm³/(m²·24h)、7656.3753cm³/(m²·24h)，該樣品的氧氣透過量取3個測試結果的平均值，為7659.2521 cm³/(m²·24h)。

7、結論

在蛋白膜氧氣透過率的測試過程中，試驗條件的控制尤為重要，否則很容易發生碎裂，導致試驗失敗。OX2/230氧氣透過率測試系統一次試驗可得到三個測試結果，大大提高了試驗效率，試驗結果的重復性、穩定性好，可以準確的反映出所測試蛋白膜樣品的透氧性能，通過控制試驗條件，試樣在試驗過程中未破損。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生產、研發與檢測服務的高新技術企業，目前已研發的檢測設備涵蓋了材料對氧氣、氮氣、水蒸氣、二氧化碳等氣體阻隔性能、拉伸、抗沖擊、抗穿刺、摩擦性能、耐揉搓性能、密封性能、蒸發殘渣、溶劑殘留等性能的測試，可服務于食品、藥品、化工、日化用品、汽車、包材生產企業等諸多領域，了解相關的檢測設備及檢測服務，您可致電濟南蘭光詳詢。愈了解，愈信任！Labthink蘭光期待與各行業中的用戶增進技術交流與合作。