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前言

     隨著生活節(jié)奏的加快, 人們?nèi)找嬲J(rèn)識(shí)到包裝對(duì)食品保險(xiǎn)的重要性。為了提高產(chǎn)品貨架壽命, 人們竟相發(fā)明了各種特殊包裝材料及包裝系統(tǒng)。用于新鮮蔬菜的氣調(diào)性包裝就是其中之一。我們知道保持水份是蔬菜保鮮的關(guān)鍵, 聚烯烴薄膜通常是很好的水阻隔材料, 采用聚烯烴薄膜為基本材料應(yīng)該是很好的選擇。但蔬菜保鮮的另一問題是它們需要氧氣,　排出二氧化碳，也即它們存在呼吸作用,這就要求使用高氧氣透過率的薄膜。雖然聚烯烴薄膜本身具較高的氧氣透過率(Oxygen Transmission Rate,簡(jiǎn)稱OTR, 透氧率)，但對(duì)于蔬菜來說依然是不夠的。通過在薄膜上激光打孔來增加透氧率,可以滿足蔬菜呼吸作用需要的環(huán)境 。

     本文以MOCON（膜康）幫助某蔬菜公司選擇合適的薄膜用作蔬菜包裝袋材料為例，介紹了如何用MOCON Ox -Tran 透氧測(cè)試儀來測(cè)定普通薄膜和經(jīng)激光打孔的薄膜的透氧率。

實(shí)驗(yàn)儀器及方法

     整個(gè)課題分兩步進(jìn)行。一開始，該蔬菜公司提供了五種初選薄膜樣品，要求MOCON測(cè)試它們透氧率，然后從中挑出三種進(jìn)行激光打孔加工。第二步是測(cè)定打孔后的薄膜的透氧率。　

     五種初選薄膜樣品的透氧率實(shí)驗(yàn)是在美國(guó)MOCON 公司的氧氣滲透測(cè)試儀OX-TRAN? Model 2/21系統(tǒng)上完成的。OX-TRAN? Model 2/21符合ASTM D3985,實(shí)驗(yàn)過程遵守等壓法原理，用樣品在透氣室分隔成兩個(gè)獨(dú)立的氣流系統(tǒng)，一側(cè)為流動(dòng)的待測(cè)氣體（可以是純氧氣或含氧氣的混合氣體，可以設(shè)定相對(duì)濕度），另一側(cè)為流動(dòng)的氮?dú)庖员３盅鯕夂繛榱?。試樣兩邊的總氣壓相等，但氧氣的分壓不同，在氧氣的濃度差作用下，氧氣透過薄膜。通過薄膜的氧氣分子在氮?dú)饬鞯妮d運(yùn)下送至電量分析傳感器(特制的庫倫傳感器)中，電量分析傳感器能精確地測(cè)量出氮?dú)饬髦兴难鯕饬?，從而?jì)算出材料的氧氣透過率。儀器在整個(gè)測(cè)試過程中對(duì)溫度、相對(duì)濕度、壓力精確控制。

     OX-TRAN? Model 2/21儀器有三種分型號(hào)，用相同的原理進(jìn)行測(cè)試， 差別在于測(cè)試范圍。例如,MOCON Ox -Tran Model 2/21-L型適合于高阻隔低透氧薄膜材料的測(cè)試，MOCON Ox -Tran Model 2/21-T型適合于高阻隔低透氧薄膜材料的測(cè)試，范圍見表1。

表1. MOCON Ox- Tran 2/21各分型號(hào)測(cè)試范圍
MOCON Ox -Tran 2/21 測(cè)試面積 cc/(m2＊day) cc/(package＊day) L型 不使用面罩，50cm2 0.005-200 0.000025 -1.0
使用面罩， 5 cm2 0.05-2,000

H型 不使用面罩, 50 cm2 0.05-200 0.00025-1.0
使用面罩, 5 cm2 0.5-2,000

T型 不使用面罩, 100 cm2 775-155,000 3.875-1,550

圖1. OX-TRAN? Model 2/21原理圖

圖2. OX-TRAN? Model 2/21外觀

     對(duì)五種初選薄膜樣品在上述H型和T型儀器上進(jìn)行了透氧率測(cè)試后,該蔬菜公司從中選出三種具較高透氧率的樣品，經(jīng)激光打孔后繼續(xù)送MOCON進(jìn)一步測(cè)定。測(cè)試含微孔的薄膜是對(duì)通常測(cè)試方法的挑戰(zhàn)。這里我們必須采用一種特殊的測(cè)試方法，在MOCON Ox -Tran 2/21-T型儀器上對(duì)打孔薄膜材料進(jìn)行了測(cè)試。選擇的是一片在測(cè)試面積100 cm2中含有4個(gè)微孔的樣品?；痉椒ㄊ前岩黄创蚩妆∧づc一片含微孔薄膜疊在一起測(cè)試得到OTR總和，利用之前已獲得的未打孔薄膜的OTR無孔，用下列數(shù)學(xué)公式推算出OTR含孔：
1/OTR總和 = 1/OTR無孔 + 1/OTR含孔 得出OTR含孔 后，其數(shù)值與OTR無孔數(shù)值 之差為4微孔貢獻(xiàn)的透氧量。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論:

     在實(shí)驗(yàn)過程中，控制測(cè)試溫度在10?C，使用100%純氧 。表2 陳列了五種樣品的透氧率，從表2看出薄膜 D和薄膜 E的透氧率太低，不適合做蔬菜的保鮮袋。篩選后經(jīng)打孔的三種材料的透氧率列于表3。

表2. 五種初選薄膜樣品的透氧率
樣品 透氧率 cc /（m2＊day)
薄膜 A 1070
薄膜 B 1010
薄膜 C 1130
薄膜 D 10.31
薄膜 E 8.77

表3. 含微孔薄膜的透氧率以及微孔對(duì)透氧量的貢獻(xiàn)
樣品 透氧率 cc / （m2 ＊day) 透氧率 cc / （4孔＊day)
（測(cè)試面積100 m2內(nèi)含4微孔） 估算4微孔對(duì)OTR 的貢獻(xiàn)
薄膜 A 6150 5080
薄膜 B 6230 5220
薄膜 C 6300 5170

     有了從表3得到的估算4微孔對(duì)OTR 的貢獻(xiàn)，以及之前獲得的薄膜本身透氧率，現(xiàn)在該蔬菜公司可以開始設(shè)計(jì)包裝袋了。根據(jù)不同蔬菜的對(duì)氧氣的需求量，廠家可以通過增加或減少袋子上微孔的數(shù)量來滿足各種蔬菜呼吸作用所需要的環(huán)境。

      對(duì)本文提及的有關(guān)儀器感興趣的朋友可以向MOCON公司中國(guó)代理北京丹貝爾儀器有限公司