蛋白膜阻氧性能的测试方法

摘要：蛋白膜是一种绿色环保的包装材料，在倡导环境保护的形式下，具有广阔的发展空间。本文以某小麦蛋白膜样品为例，利用Labthink兰光OX2/230氧气透过率测试系统对其氧气透过率进行测试，克服了蛋白膜易碎的特点，并通过对测试原理、设备参数及适用范围、测试过程等内容的简单介绍，为蛋白膜类样品阻氧性能的测试提供一种切实可行的方法。

关键词：氧气透过率 氧气透过测试系统 阻氧性能 蛋白膜 温度 湿度

1、意义

蛋白膜，顾名思义，是以动物分离蛋白或植物分离蛋白为主要原料，并加入增塑剂、交联剂等添加剂制成，常见的蛋白膜有乳清蛋白膜、小麦面筋蛋白膜、大豆分离蛋白膜、玉米醇溶蛋白膜、花生分离蛋白膜等，根据蛋白膜的类型及应用领域不同，成膜方式包括浇铸成膜、涂布或喷雾成膜、挤压成膜等。蛋白膜是一种可食用、可降解的薄膜，用于产品包装，尤其是食品包装，可有效解决塑料包装带来的食品安全隐患，并减轻塑料包装废弃物对环境造成的负担，因此，蛋白膜材料的应用与研发已成为一大研究热点，鉴于氧气是食品出现氧化变质、发霉等质量问题的诱因之一，阻氧性能是蛋白膜作为食品包装不能忽视的重要考究性能。由于自身结构的特点，蛋白膜通常对湿度比较敏感，所处环境湿度较低时，易失水而碎裂，湿度较高时，则易吸水而粘连，故而在氧气透过率的测试过程中试验条件的控制尤为重要。

2、检测样品

本次测试以某企业研制的小麦蛋白膜为检测样品。

3、检测依据

目前，氧气透过率的测试方法有等压法、压差法两种，为了防止试样因两侧所受压力不等而被破坏，本次检测采用等压法，对应的标准为GB/T 19789-2005《包装材料 塑料薄膜和薄片氧气透过性试验 库伦计检测法》。

4、检测设备

本次检测所采用的试验设备为OX2/230氧气透过率测试系统，该设备由济南兰光机电技术有限公司自主研发生产。

图1 OX2/230氧气透过率测试系统

4.1 试验原理

等压法，又称为库仑计检测法，前者描述的是试样两侧的气体压力情况，后者说明了所采用的检测方法。试验时，将试样装夹于试验气体腔与测试腔之间，试验气体腔内流动的是高纯氧气，测试腔内流动的载气为等压力的高纯氮气，根据气体扩散原理，氧气会在浓度差的作用下，由试验气体腔通过试样渗透到测试腔，并被氮气携带至库仑计传感器处进行氧气浓度的分析，从而得到试样的氧气透过率等参数。

4.2 设备参数

l  薄膜类试样的测试范围为0.01~6500cm³/(m²·d)，分辨率为0.001cm³/(m²·d)，容器类试样的测试范围为0.0001~60cm³/(pkg·d)，分辨率为0.00001 cm³/(pkg·d)。

l  可同时测试3个相同或不同的试样，系统最多可支持10台仪器的并行连接，建立30个试样同时试验的高效系统。

l  试验温度控制范围15~55℃，控温精度为±0.1℃。

l  试验湿度控制范围0%RH、35%RH~90%RH，控湿精度为±1%RH。

l  宽范围、高精度的温湿度控制范围，试样两侧均可加湿，实现试样在不同温湿度条件下的测试。

l  世界领先的压力补偿技术保证了试验结果的高精度及可重复性。

l  可与水蒸气透过率测试系统搭配，组成混合测试系统，由一台计算机统一控制，实现氧气、水蒸气透过率同时测试。

l  支持Lystem^TM实验室数据共享系统，统一管理试验结果和试验报告。

4.3   适用范围

该设备适用于多种类型样品氧气透过率的测试，包括薄膜类，如各种塑料盖膜、塑料复合薄膜、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，各种工程塑料、橡胶、建材等片状材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材等；容器类，各种塑料、橡胶、纸、纸塑复合、玻璃、金属等材料做成的瓶、袋、罐、盒、桶的氧气透过率测试，如可乐瓶、花生油桶、利乐包装、真空包装袋、金属三罐片、塑料化妆品包装、牙膏软管、果冻杯、酸奶杯等。可满足ISO15105-2、GB/T19789、ASTM D3985、ASTM F2622、ASTM F1307、ASTM F1927、JIS K7126-2、YBB00082003等多项国家和国际标准。

5、试验过程

(1) 用取样器从小麦蛋白膜样品上裁取试样3片。将裁取的3片试样分别装夹在设备的3个渗透池中。

(2) 设置试验温度、湿度、试样名称、厚度等试验参数，选择试验模式，点击试验选项，试验开始。为了防止样品在测试过程中碎裂，本次试验的温度、湿度分别设定为23℃、60%RH。调节气体流量，使渗透池内的湿度达到设定值。

(3) 试验结束后，设备自动显示三个试样的测试结果。吹扫管路，关闭设备。

6、试验结果

本次测试的小麦蛋白膜样品的3个试样氧气透过量分别为7651.3241cm³/(m²·24h)、7670.0569cm³/(m²·24h)、7656.3753cm³/(m²·24h)，该样品的氧气透过量取3个测试结果的平均值，为7659.2521 cm³/(m²·24h)。

7、结论

在蛋白膜氧气透过率的测试过程中，试验条件的控制尤为重要，否则很容易发生碎裂，导致试验失败。OX2/230氧气透过率测试系统一次试验可得到三个测试结果，大大提高了试验效率，试验结果的重复性、稳定性好，可以准确的反映出所测试蛋白膜样品的透氧性能，通过控制试验条件，试样在试验过程中未破损。济南兰光机电技术有限公司是一家专业从事包装检测设备生产、研发与检测服务的高新技术企业，目前已研发的检测设备涵盖了材料对氧气、氮气、水蒸气、二氧化碳等气体阻隔性能、拉伸、抗冲击、抗穿刺、摩擦性能、耐揉搓性能、密封性能、蒸发残渣、溶剂残留等性能的测试，可服务于食品、药品、化工、日化用品、汽车、包材生产企业等诸多领域，了解相关的检测设备及检测服务，您可登陆www.labthink.com查看。愈了解，愈信任！Labthink兰光期待与各行业中的用户增进技术交流与合作。