不同種類食品塑料包裝膜阻隔性能分析
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摘要：食品塑料包裝的阻隔性能決定著該種包裝材料保護食品質量的能力，為延長食品保質期和保證食品質量，必須使用阻隔性能優良的塑料材料。對此，本文通過各種塑料膜包裝材料的氧氣透過量試驗和水蒸氣透過量試驗，比較和分析了其包裝膜的阻隔性能，為不同食品的包裝選擇合適的包裝膜提供借鑒作用。
關鍵詞：食品包裝;塑料膜;阻隔性能;分析
食品的塑料包裝在市面上十分常見，使用包裝的目的主要在于保護食物，避免外界某些化學因素和物理因素如微生物、氧氣、水分以及溫度等影響到食物質量，而塑料包裝的阻隔性能在這里起到了關鍵的保護作用。我國科學技術的發展推動了包裝材料的發展，塑料包裝材料憑其價廉、美觀、質量輕等特點被廣泛使用，由于塑料包裝材料五花八門，其阻隔性能也參差不齊。因此，通過不同塑料包裝材料阻隔性能的研究，篩選出性能較好和環保衛生的塑料包裝材料，使食品塑料包裝材料的使用更加科學和規范。
1 材料與方法
1.1 試驗材料
供試材料選取了單層薄膜和復合薄膜兩種。
單層膜：PA（聚碳酸酯）、PE（聚乙烯）、PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）、BOPP（雙向拉伸聚丙烯）。
復合膜：BOPA（雙向拉伸尼龍）、BOPA/CPP（雙向拉伸尼龍/流延聚丙烯）、PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）、PET/PE（聚對苯二甲酸乙二醇酯/聚乙烯）、PET/CPP（聚對苯二甲酸乙二醇酯/流延聚丙烯）、BOPA/LDPE（雙向拉伸尼龍/低密度聚丙烯）、BOPP/CPP（雙向拉伸聚丙烯/流延聚丙烯）、BOPP/VMCPP（雙向拉伸聚丙烯/鋁箔流延聚丙烯，即鍍鋁膜）、PET/Al/PE（聚對苯二甲酸乙二醇酯/鋁/聚乙烯，即鋁塑膜）、EVOH（乙烯/乙烯醇共聚物）。
1.2 試驗方法
在試驗之前要按照國家標準預處理樣品，在21～25°C溫度和45%～55%濕度下，將樣品放置48小時后實施測試。塑料厚度的測量：將供試塑料截取一塊均勻無缺陷的平整試樣，采用電子測厚儀器對塑料五點厚度進行測量，計算厚度平均值。
氧氣透過性試驗：要在恒定溫度和壓力差下，測量在單位時間內透過試樣的氧氣體積。由于塑料膜能把低壓腔和高壓腔分隔開，若已知低壓腔的氣體體積，則在高壓腔填充一定體積的氧氣，使壓力達105帕斯卡，密封試樣后使用真空泵從低壓腔中抽取空氣，直到空氣接近于零，此時壓力也接近于零，再對低壓腔的壓力增量進行測量，確定從高壓腔到低壓腔透過的氣體量。氧氣透過量采用氣體透過測試儀測定。
水蒸氣透過性試驗：本文擬設定溫度在38°C、濕度在90%的環境條件下，采用設定的水蒸氣壓差以及塑料膜厚度，對1平方米面積的試樣在24小時內透過的水蒸氣的量進行測量。在特定條件下，由于試樣兩側存在一定的水蒸氣壓差，因此，每間隔一段時間，要用天平稱量透濕杯的質量，計算出兩側水蒸氣的變化。水蒸氣透過量采用水蒸氣透過測試儀來測定。
阻隔性：食品包裝膜的阻隔性指的是阻濕性和阻氣性，好的包裝材料可以有效阻止氧氣和水蒸氣的滲入，避免食品出現氧化、吸潮的情況，從而導致食物變質。有的食品包裝還需要具備良好的透氣性，可以讓包裝內外形成氣體交換。
2 結果與分析
2.1 單層塑料膜阻隔性能比較
單層塑料膜的氧氣透過量和水蒸氣透過量的多少主要受到材質和厚度的影響，對于單層的PE膜、BOPP膜、PET膜、PA膜而言，水蒸氣的透過量以及透氧量隨著塑料膜厚度的增加而逐漸減小，這也意味著塑料膜加厚會增加膜阻隔性。同等厚度的單層PE膜、BOPP膜、PET膜、PA膜，按透氧量大小排序，為PE>BOPP>PET>PA;按照水蒸氣透過量大小排序，為PA>PE>PET>BOPP。在同等厚度的條件下，這四種單層塑料膜，PE膜的兩種透過量都相對較大，對于氧氣和水蒸氣的阻隔能力相對較弱，因此，PE膜常被用于冰箱中的保鮮。PET膜由于結構中主鏈含有苯環，所以具備較好的剛性，并且還含有醚鍵，則兼具良好的柔韌性，可以對氧氣和水蒸氣起到良好的阻隔作用，經常用來包裝面包等食物。PA膜由于透過的氧氣量最小，對于氧氣這種非極性氣體可以起到完好的阻隔效果，但PA膜透過的水蒸氣量最大，這是由于其分子中含有酰胺鍵，融合吸收水蒸氣。而BOPP膜對于水蒸氣具有最佳阻隔性能。
2.2 復合塑料膜阻隔性能比較
BOPA復合膜：塑料膜厚度的增加，會讓水蒸氣的透過量減少，但是氧氣透過量并沒有明顯的變化。另外尼龍材料有著更高的成本，BOPA塑料膜達到15微米厚度的時候，BOPA/LDPE復合塑料膜可以提供良好的阻隔性，且耐油性能以及耐寒性能也較為良好。因此，經常被用來做真空包裝、滅菌包裝等。BOPA/CPP復合塑料膜有著更好的阻隔性，其耐高溫能力更強，經常被當做高溫蒸煮食物的包裝。
PET復合膜：PET復合膜面積1平方米在0.1兆帕壓力差下1天的透氧量處于50～100立方厘米，水蒸氣的透過量在10立方厘米以下，如果增加塑料膜厚度，則透氧量和水蒸氣透過量均出現降低現象。而在同等厚度的情況下，PET/CPP透氧量和透濕量較小，其阻隔性能較強。由于PET膜具有良好的光澤度和衛生性，因此，經濟優勢更明顯，經常被用來作蒸煮食物的包裝使用。
鍍鋁膜中含有PET或者CPP，其膜的均勻性以及厚度都影響著阻隔性能。在復合膜中，復合鋁箔的阻隔性最佳，其次是鍍鋁膜。復合膜有著隔離氧氣、遮光和防潮的功能優勢，經常用于茶葉、干性食品、奶粉等食品包裝，但其中的鋁箔層也增加了復合膜成本。
由于不同材質塑料膜有著不同的透氧量和水蒸氣透過量，在同等厚度下，幾種復合膜的透氧量大小排序為BOPP/CPP>PET/PE>BOPA/LDPE>BOPP/VMCPP>PET/Al/PE;透過水蒸氣量的大小順序是：BOPA/LDPE>PET/PE>BOPP/CPP>BOPP/VMCPP>PET/Al/PE。由此可見，鍍鋁復合膜和鋁塑復合膜有著良好的阻隔性，鋁塑復合膜的阻隔性明顯好過鍍鋁復合膜。
EVOH復合膜：乙烯/乙烯醇共聚物復合膜（EVOH）是一種高阻隔材料，因能提供良好的阻隔性和耐濕性，而被廣泛用于食品包裝中。EVOH經常和PE、PET以及PA形成復合膜，EVOH提供較高阻隔性能可將細菌阻擋在外，抑制脂肪的氧化，經常用于保存新鮮肉類，如火腿、臘肉等食物。
綜上所述，本文通過對供試材料氧氣透過量和水蒸氣透過量的試驗結果進行比較，分析了不同種類塑料包裝膜的阻隔性能。在單層膜中，PA塑料膜阻隔氧氣能力最好，而PE單層膜最弱;BOPP單層膜阻隔水蒸氣能力最強，而PA單層膜最弱。在復合膜中，鋁塑復合膜可以提供最佳阻隔性能，而EVOH復合膜兩種阻隔性能兼具更強。
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