不同种类食品塑料包装膜阻隔性能分析
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摘要：食品塑料包装的阻隔性能决定着该种包装材料保护食品质量的能力，为延长食品保质期和保证食品质量，必须使用阻隔性能优良的塑料材料。对此，本文通过各种塑料膜包装材料的氧气透过量试验和水蒸气透过量试验，比较和分析了其包装膜的阻隔性能，为不同食品的包装选择合适的包装膜提供借鉴作用。
关键词：食品包装;塑料膜;阻隔性能;分析
食品的塑料包装在市面上十分常見，使用包装的目的主要在于保护食物，避免外界某些化学因素和物理因素如微生物、氧气、水分以及温度等影响到食物质量，而塑料包装的阻隔性能在这里起到了关键的保护作用。我国科学技术的发展推动了包装材料的发展，塑料包装材料凭其价廉、美观、质量轻等特点被广泛使用，由于塑料包装材料五花八门，其阻隔性能也参差不齐。因此，通过不同塑料包装材料阻隔性能的研究，筛选出性能较好和环保卫生的塑料包装材料，使食品塑料包装材料的使用更加科学和规范。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料选取了单层薄膜和复合薄膜两种。
单层膜：PA（聚碳酸酯）、PE（聚乙烯）、PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、BOPP（双向拉伸聚丙烯）。
复合膜：BOPA（双向拉伸尼龙）、BOPA/CPP（双向拉伸尼龙/流延聚丙烯）、PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PET/PE（聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚乙烯）、PET/CPP（聚对苯二甲酸乙二醇酯/流延聚丙烯）、BOPA/LDPE（双向拉伸尼龙/低密度聚丙烯）、BOPP/CPP（双向拉伸聚丙烯/流延聚丙烯）、BOPP/VMCPP（双向拉伸聚丙烯/铝箔流延聚丙烯，即镀铝膜）、PET/Al/PE（聚对苯二甲酸乙二醇酯/铝/聚乙烯，即铝塑膜）、EVOH（乙烯/乙烯醇共聚物）。
1.2 试验方法
在试验之前要按照国家标准预处理样品，在21～25°C温度和45%～55%湿度下，将样品放置48小时后实施测试。塑料厚度的测量：将供试塑料截取一块均匀无缺陷的平整试样，采用电子测厚仪器对塑料五点厚度进行测量，计算厚度平均值。
氧气透过性试验：要在恒定温度和压力差下，测量在单位时间内透过试样的氧气体积。由于塑料膜能把低压腔和高压腔分隔开，若已知低压腔的气体体积，则在高压腔填充一定体积的氧气，使压力达105帕斯卡，密封试样后使用真空泵从低压腔中抽取空气，直到空气接近于零，此时压力也接近于零，再对低压腔的压力增量进行测量，确定从高压腔到低压腔透过的气体量。氧气透过量采用气体透过测试仪测定。
水蒸气透过性试验：本文拟设定温度在38°C、湿度在90%的环境条件下，采用设定的水蒸气压差以及塑料膜厚度，对1平方米面积的试样在24小时内透过的水蒸气的量进行测量。在特定条件下，由于试样两侧存在一定的水蒸气压差，因此，每间隔一段时间，要用天平称量透湿杯的质量，计算出两侧水蒸气的变化。水蒸气透过量采用水蒸气透过测试仪来测定。
阻隔性：食品包装膜的阻隔性指的是阻湿性和阻气性，好的包装材料可以有效阻止氧气和水蒸气的渗入，避免食品出现氧化、吸潮的情况，从而导致食物变质。有的食品包装还需要具备良好的透气性，可以让包装内外形成气体交换。
2 结果与分析
2.1 单层塑料膜阻隔性能比较
单层塑料膜的氧气透过量和水蒸气透过量的多少主要受到材质和厚度的影响，对于单层的PE膜、BOPP膜、PET膜、PA膜而言，水蒸气的透过量以及透氧量随着塑料膜厚度的增加而逐渐减小，这也意味着塑料膜加厚会增加膜阻隔性。同等厚度的单层PE膜、BOPP膜、PET膜、PA膜，按透氧量大小排序，为PE>BOPP>PET>PA;按照水蒸气透过量大小排序，为PA>PE>PET>BOPP。在同等厚度的条件下，这四种单层塑料膜，PE膜的两种透过量都相对较大，对于氧气和水蒸气的阻隔能力相对较弱，因此，PE膜常被用于冰箱中的保鲜。PET膜由于结构中主链含有苯环，所以具备较好的刚性，并且还含有醚键，则兼具良好的柔韧性，可以对氧气和水蒸气起到良好的阻隔作用，经常用来包装面包等食物。PA膜由于透过的氧气量最小，对于氧气这种非极性气体可以起到完好的阻隔效果，但PA膜透过的水蒸气量最大，这是由于其分子中含有酰胺键，融合吸收水蒸气。而BOPP膜对于水蒸气具有最佳阻隔性能。
2.2 复合塑料膜阻隔性能比较
BOPA复合膜：塑料膜厚度的增加，会让水蒸气的透过量减少，但是氧气透过量并没有明显的变化。另外尼龙材料有着更高的成本，BOPA塑料膜达到15微米厚度的时候，BOPA/LDPE复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较为良好。因此，经常被用来做真空包装、灭菌包装等。BOPA/CPP复合塑料膜有着更好的阻隔性，其耐高温能力更强，经常被当做高温蒸煮食物的包装。
PET复合膜：PET复合膜面积1平方米在0.1兆帕压力差下1天的透氧量处于50～100立方厘米，水蒸气的透过量在10立方厘米以下，如果增加塑料膜厚度，则透氧量和水蒸气透过量均出现降低现象。而在同等厚度的情况下，PET/CPP透氧量和透湿量较小，其阻隔性能较强。由于PET膜具有良好的光泽度和卫生性，因此，经济优势更明显，经常被用来作蒸煮食物的包装使用。
镀铝膜中含有PET或者CPP，其膜的均匀性以及厚度都影响着阻隔性能。在复合膜中，复合铝箔的阻隔性最佳，其次是镀铝膜。复合膜有着隔离氧气、遮光和防潮的功能优势，经常用于茶叶、干性食品、奶粉等食品包装，但其中的铝箔层也增加了复合膜成本。
由于不同材质塑料膜有着不同的透氧量和水蒸气透过量，在同等厚度下，几种复合膜的透氧量大小排序为BOPP/CPP>PET/PE>BOPA/LDPE>BOPP/VMCPP>PET/Al/PE;透过水蒸气量的大小顺序是：BOPA/LDPE>PET/PE>BOPP/CPP>BOPP/VMCPP>PET/Al/PE。由此可见，镀铝复合膜和铝塑复合膜有着良好的阻隔性，铝塑复合膜的阻隔性明显好过镀铝复合膜。
EVOH复合膜：乙烯/乙烯醇共聚物复合膜（EVOH）是一种高阻隔材料，因能提供良好的阻隔性和耐湿性，而被广泛用于食品包装中。EVOH经常和PE、PET以及PA形成复合膜，EVOH提供较高阻隔性能可将细菌阻挡在外，抑制脂肪的氧化，经常用于保存新鲜肉类，如火腿、腊肉等食物。
综上所述，本文通过对供试材料氧气透过量和水蒸气透过量的试验结果进行比较，分析了不同种类塑料包装膜的阻隔性能。在单层膜中，PA塑料膜阻隔氧气能力最好，而PE单层膜最弱;BOPP单层膜阻隔水蒸气能力最强，而PA单层膜最弱。在复合膜中，铝塑复合膜可以提供最佳阻隔性能，而EVOH复合膜两种阻隔性能兼具更强。
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