第一节 防潮包装技术

透湿度：指在一定的相对湿度差、一定厚度、1m2面积薄膜在 24h内透过的水蒸气质量值。单位g/(m2· 24h）
透湿度是防潮包装材料的一个重要参数，也是选用包装材料、 确定防潮期限、设计防潮工艺的主要依据。
我国参照日本TLS-Z-0208标准操作，即有效面积1m2的包装材料 在一面保持40℃、90%RH，另一面用无水氯化钙进行空气 干燥，然后用仪器测定24h内透过包装材料的水蒸气量，测 定值就是在40℃、90%RH条件下包装材料的透湿度。
QV W (C2 % C1 %) T S
包装材料的实际透湿度
Q R K h
选包装材料
W (C2 % C1 %) R T K (h1 h2 ) S
核算有效期
W (C2 % C1 %) T R K (h1 h2 ) S
• 举例：
图 快速测定水蒸气透过率测定仪原理图
透湿度与环境的温度、湿度有关；
与厚度成反比。
复合包装材料的透湿度1/Q= 1/Q1 +1/Q2 +…1/Qn
常用防潮包装材料：玻璃、陶瓷、金属；PP、PE
透湿R越小，防潮性能越好 • R<100g/(m2· d) 轻度防潮材料; • R<15g/(m2· d) 较好防潮材料; • R<5g/(m2· d) 高度防潮材料; 一般来说，R<100g/(m2· d)的材料，防潮性能就相当好。 若达到完全防潮，难度较大，相应的包装费用也很高。 其防潮性能R的好坏依次为:金属板、金属箔、塑、…;塑
采用防潮包装就是为了隔绝大气中的水分对被包装产品的作 用，避免其变质、发霉、腐烂、受潮、生锈等。 但每种产品的吸湿特性不同，对水分的敏感程度也不一样， 包装产品在流通过程中，接触到的空气水分含量也经常处 于变化之中，对防潮包装的防潮性能要求也有所不同。 为了正确地选择防潮包装工艺及其材料，就应充分考虑被包 装产品的吸湿特性和包装所处的外界条件。
（1）允许透过包装的水蒸气量q（g） q=W(C2-C1) （2）包装材料允许的透湿度Qv 在食品的允许保存期内，允许的最大吸湿量即为其包装材料所准许的最大水蒸气透过量，由此可以计算出 包装材料的允许透湿度为： Qv=q/st=W(C2-C1)/st 单位：[g．(m2．24h)-1] （3）确定包装材料在某食品贮存温、湿度条件下的实际透湿度Qθ值 一般情况下，材料的透湿度是在40℃、90RH的特定条件下测得的，把此特定条件下测量并计算得到的包 装材料的透湿度用R表示，则包装材料在某温、湿度条件下的实际透湿度可以由下式得到： Qθ=RKθ∆h Kθ——包装放置在环境温度0℃时的温度影响系数， ∆h—－包装内外的湿度差(％) R——在40℃、90RH的特定条件下材料的透湿度， （4）根据包装食品的防潮要求、包装尺寸及贮藏条件选择包装材料 W(C2-C1) R= S t Kθ ∆h 带入上述数值： 250×(5.5%-4%) 0.69 R= ＝ Kθ×0.03×360×50％ Kθ （5）选材 a：选PET(100μm)，R=0.69/0.31=2.23,而该材料的R为27，不符合要求 b：选HDPE(100μm)，R=0.69/0.27=2.56，该材料R为1.38，满足要求，采用。 （6）核查有效期： W(C2-C1) 250(5.5-4.0)% t= = =486d R S Kθ ∆h 1.38×0.03×0.27×50%
二、防潮包装材料及其透湿性
dQ dt
=
dp DS dx
D:扩散系数；S：包装材料的有效面积； dQ dp 水蒸气压力梯度 dt 扩散速度 dx
=（p1-p2）/δ
δ：材料厚度 对于一定的包装材料，水蒸气扩散速度主要决定于材料两面的 水蒸气压差。 因此， 测定材料的透湿性能必须控制材料两面的水蒸气压差接 近恒定，才能保证测定的准确性。
2. 第一类防潮包装设计与计算
（1）基本参数如下： W— 被包装物品的质量（g）； C1— 被包装物品的含水量（%）； C2— 被包装物品的允许最大含水量（%）； S— 包装材料的有效面积（m2）；
T— 防潮包装的有效期（以24h为计算单位）；
h1— 包装件贮存流通环境的平均相对湿度（%）； h2— 包装内的平均相对湿度（%）；
测定塑料薄膜透湿度的主要方法有重量法、压力法和电子 湿度计测定法等。这些测定方法各有其优缺点。现在国际上 通行的并在商业交易中应用的测定透湿度的方法，基本上是 重量法。这种测定透湿度的方法是：分别规定出温度和材料 两面的湿度，在稳定状态下，测定出在单位时间内单位面积 薄膜材料透过的湿气量，这个湿气量即为该种薄膜材料的透 湿度。
料板、复合膜、单层膜、 ……;复合纸、单层纸。

对于塑料材料的防潮性能选择应遵循:
（1）先非极性分子塑料，后极性分子塑料；
（2）先结晶性塑料，后非结晶性塑料; （3）先高密度塑料，后低密度塑料; （4）先经拉伸或双轴取向的塑料，后无定向塑料.
玻璃、陶瓷和金属包装材料的透湿度可视为零，是最好的防 潮包装材料。塑料包装材料中适宜用于防潮包装的单一材 料有：PE、PP、防潮玻璃纸等，这些材料阻湿性及热封 性能较好，可单独用于要求不高的防潮包装。
• 常用干燥剂
• 硅胶：质硬，吸水强，无毒无味，反复使用，可以通过颜
色变化显示水分含量，硅胶用 40% 的 CoCl 2 溶液浸透，干
燥制成变色硅胶（吸湿量40%时变红，干燥时变蓝）
CaCl2
• 活性氧化铝 • 分子筛 • 在JIS等国际标准中，干燥剂的使用有明确规定。
硅胶在吸湿后可以通过加热，使其脱湿再生，对变色 硅胶可在110～120℃温度下，烘干3～4个小时即可。也可 以使用微波炉进行烘干，使用微波炉进行烘干时要注意搅 拌，以使其干燥均匀。烘干结束后应冷却至60～70℃，然 后立即贮存在密封的容器内，以备应用。
实施防潮包装的注意事项 ①了解被包装物的吸湿特性及临界含水量； ②控制包装环境空气温度和湿度，防止在高温、高湿条件下 包装；
③选用高阻湿性包装材料实施包装；
④注意包装件贮藏环境的温度和相对湿度Hale Waihona Puke Baidu件，在阴凉干燥 处贮藏，防止温度大幅度波动。
例1 有一茶叶包装，被包物品净重250g，含水量4％，包材面 积0.03m2，内部湿度30％R.H，有效期360天。已知茶叶所 允许的最大含水量为5.5％，包封后贮存于环境湿度为80％ R.H的仓库中，温度25℃。请根据防潮要求设计防潮包装 材料。
W=250g C1=4% C2=5.5% h1=30% h2=80% θ=25℃ t=360d s=0.03m2
第一节
防潮包装技术
防潮包装就是采用具有一定隔绝水蒸气能力的防潮包装材料对食 品进行包封，隔绝外界湿度对产品的影响，同时使食品包装内 的相对湿度满足产品的要求，在保质期内控制在设定的范围内， 保护内装食品的质量。
一、包装食品的湿度变化原因
1.包装材料的透湿性 2.环境温湿度的变化
保证食品质量的临界水分
W=100g，c1=50%，c2=30%， S=700cm2=0.07m2 h1=40,h2=(70+50)/2=60,tθ=18×30=540d 将上述数据代入式（8）
RK
W (C2 % C1 %) 100g (30% 50%) 2 1 0 . 0265 g m ( 24 h ) T (h1 h2 ) S 540d (40 60) 0.07m2
三、防潮包装设计与计算
1 ．防潮包装的类型
第一类是为了防止被包装物品吸收或排出水分，保证物品 品质稳定而采用的防潮包装方法，即用阻隔性能良好的材料 进行包装，以防止被包装物品的水分增加或丢失。典型被包 装品为食品、纤维制品、皮革等有机物品。 第二类是包装内部采取一定的干燥方法，吸收包装内部的 水分和从包装外部渗透进来的水分，以减缓包装内部湿度上 升的速度。
K— 不同环境温度下的包装材料透湿度的换算系数；
Q θ —温度为θ ℃，相对湿度差为(h1 - h2)%条件下的薄膜透湿度 R— 在温度为40℃，相对湿度差为（90-0）%的特定条件下测定的薄膜透 湿度；
（2）防潮包装设计步骤
透过包装的水蒸气量
被包装物品所允许的透湿度
q W (C2 % C1 %)
但在防潮包装上大量使用的还是复合薄膜，能满足各种包装 的防潮要求，复合材料的防潮性能，是各层薄膜防潮性能 的总和。当各层材料的透湿度分别为 Q1 ， Q 2，…… ， Q n 时，复合薄膜的透湿度为1/Q=1/ Q1+1/ Q2 +……+1/ Qn， 对用同一种塑料薄膜层合的多层薄膜，其透湿度与叠合的 层数成反比。
解： W=100g，c1=2%，c2=5.5%，A=650cm2=0.065m2 查表得0.003cm厚度的CPP，在40℃和（90-0）%RH的环境 条件下，其透湿度（率）R=10g. m-2. (24h) -1 查表求得CPP在22 ℃时的K=0.196×10-2 根据图10-7，烤馍片的含水率为2%时平衡相对湿度为8%， 5.5%时相对湿度为43%。为使储存期的估算更为准确，包 装内湿度取初始和允许最大相对湿度的平均值，即 （8%+43%）/2=25.5%， h2 =25.5；包装件贮存流通环境的 平均相对湿度为70 % ，h1=70 。 将上述数据代入式（8）
T W (C2 % C1 %) 100g (5.5% 2%) 61d 2 1 2 2 R K (h1 h2 ) S 10g m (24h) 0.19610 (70 25.5) 0.065m
例3 :某种湿敏性产品，干燥时重 100g，装入厚度为 0 .03 mm的塑料袋中,包装面 积为 700cm2，该产品允许干燥含水率为 30%-80 %,对应的相对湿度为 50%85%。现该产品干燥含水率为 50%,相对湿度为 70% ,如果储存在平均温度 24 ℃, 相对湿度 40%的环境中 18 个月,请选择适宜的包装材料。 解：
查表温度24 ℃，查值， 当K=0.250×10-2，则Q40=10.6＞表中9.0，可选用HDPE； 当K=0.232×10-2，则Q40=11.4＞表中10.0，可选用CPP；
• 干燥剂的用法
必须与隔潮材料，密封容器配合
干燥剂在使用前应充分干燥
干燥剂的包装应是透湿的 应标明使用干燥剂，不能食用
当相对湿度处于饱和状态时，在常温范围内空气的含水量如下 表所示，随温度升高，空气中饱和水蒸气的含水量增多。 当空气中绝对含水量不变时，若空气温度升高，相对湿度下降， 若温度下降，相对湿度升高，当空气中的水蒸气含水量达到 过饱和状态时，会产生水分凝结。 在较高温度下进行包装作业，封入包装内的空气相对湿度处于 被包装物品所允许的范围内，但当温度降低，包装内相对湿 度上升，有可能超过被包装物品能承受的范围。因此，控制 防潮包装在密封时的温度及封入的空气相对湿度，具有重要 意义。
例2： 湿敏性食品烤馍片，干燥时重 100g，装入厚度为 0.003cm
的聚丙烯( CPP ) 薄膜袋中，包装面积 650cm2 ；该食品干燥时含水 率为 2 % ，不会变质的允许最大含水率为 5.5% ，图 10- 7 是该食品 的等温平衡吸湿特性曲线。如果储存在平均温度 22 ℃ 和相对湿度 70%的环境中，计算其储存期是多少天？
这种方法的优点是简易、方便，可以利用实验室常规仪器进 行测定。但其缺点也较明显：一是测试速度慢，做一次实 验要花费7～14天的时间；二是测试的范围有一定限制， 只能测试透湿度下限为1g／m2· d的塑料薄膜材料，对于阻 隔性能强的，即透湿度低于1g／m2· d的薄膜材料不适用， 特别是复合膜材料。经过二十多年的研究，现在已发展了 许多种加速试验的方法，多数国家利用专门仪器进行测试， 灵敏度高、试验周期短，只要几小时或更少时间就可测试 完。