Количественно диффузионная проницаемость описывается двумя ключевыми показателями, измеряемыми в стандартных условиях (23 °C, относительная влажность 0–90%):
скорость пропускания кислорода (OTR, Oxygen Transmission Rate): выражается в см³/м² за 24 ч при давлении 1 атм; чем ниже значение — тем выше барьер по кислороду
скорость пропускания водяного пара (MVTR, Moisture Vapour Transmission Rate): выражается в г/м² за 24 ч при 38 °C и влажности 90%; критична для гигроскопичных продуктов — сухарей, печенья, порошкообразного детского питания
коэффициент проницаемости K: обобщённая характеристика, учитывающая толщину материала; измеряется в см³·мм/(м²·24 ч·МПа)
сравнительные значения OTR для основных упаковочных полимеров при 23 °C (в см³/м² за 24 ч): EVOH — 0,2–2,5; PVDC — 1–3; PET — 50–150; PA — 30–100; PP неориентированный — 1000–6000; LDPE — 3000–13000
влияние температуры: рост температуры увеличивает подвижность молекулярных цепей полимера и ускоряет диффузию. Барьерные свойства EVOH особенно чувствительны к повышению влажности окружающей среды.
влияние толщины: проницаемость обратно пропорциональна толщине слоя — удвоение толщины барьерного слоя вдвое снижает скорость диффузии при прочих равных условиях
В мясопереработке контроль диффузионной проницаемости по кислороду — ключевой критерий выбора плёнки для МАР-упаковки охлаждённого мяса и нарезок. Показатель OTR барьерной плёнки для охлаждённого мяса обычно не должен превышать 10–15 см³/(м²·24 ч), иначе в процессе хранения кислород из окружающей среды будет слишком быстро диффундировать внутрь упаковки, нарушая состав защитной газовой среды, из-за чего продукт потеряет товарный цвет уже через 5–7 суток вместо заявленных 21. Именно поэтому в многослойных плёнках для мясной гастрономии применяется EVOH-слой толщиной 5–8 мкм как наиболее эффективный кислородный барьер среди доступных полимеров.
В молочной отрасли и производстве сухих продуктов решающую роль играет MVTR: влагопроницаемость упаковки определяет, сохранит ли сухое молоко или детское питание сыпучесть и микробиологическую безопасность на протяжении всего срока годности. Для продуктов с двойным требованием — низкий OTR и низкий MVTR одновременно — используются структуры с совмещением EVOH (кислородный барьер) и PVDC или полиолефинового слоя (влагозащита), поскольку ни один монополимер не обеспечивает высокий барьер по обоим направлениям сразу.
Преимущества:
многослойные структуры с EVOH обеспечивают OTR менее 1 см³/м² за сутки при толщине всей плёнки 60–80 мкм, не утяжеляя конструкцию
применение MAP в сочетании с барьерным материалом продлевает срок годности охлаждённого мяса до 21 суток и рыбы до 14 суток без консервантов
ориентированные плёнки (БОПП, БОПЭТ) снижают проницаемость по сравнению с неориентированными аналогами за счёт упорядочения макромолекулярных цепей
Недостатки:
EVOH резко теряет барьерные свойства при увлажнении выше 85% — в рефрижераторных условиях с конденсатом эффективность слоя снижается кратно, если он не защищён гидрофобными слоями с обеих сторон
высокобарьерные структуры с PVDC или EVOH сложнее поддаются механической переработке, что создаёт противоречие с требованиями расширенной ответственности производителя (РОП)
измерение реальной OTR конечного изделия требует специализированного оборудования (Mocon OX-TRAN) и занимает до 72 ч, что усложняет входной контроль на производственных линиях
При проектировании многослойной структуры под конкретную продуктовую категорию необходимо разграничивать приоритеты: для мяса и готовых блюд главный критерий — OTR, для сухих и гигроскопичных продуктов — MVTR, а для жиросодержащей продукции с риском прогоркания — барьер по ароматическим летучим веществам (ATER). Нередко технолог ориентируется только на OTR и упускает проблему диффузии посторонних запахов через монополимерный PP-лоток — в результате рыбный запах мигрирует в соседний отсек менажницы или в смежный продукт на паллете. Оптимальным решением для большинства охлаждённых кулинарных продуктов остаётся запайка барьерной многослойной плёнкой с EVOH-слоем поверх PP-лотка: лоток обеспечивает механику и термостойкость, плёнка — барьер, а сочетание даёт срок годности до 14–21 суток без ущерба для свариваемости шва.
