第四章_防潮包装技术

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➢R可以直接测量,也可以通过透湿系数P计算出来。
二、温度与湿度对透湿度R的影响
1.温度的影响
P DS
D D0 eEd / RT
S S0 e / RT
其中
所以
P D0S0e(Ed H ) / RT

两边取对数得:
ln P 1 T
二、温度与湿度对透湿度R的影响
2.湿度对透湿度的影响
因此,
经化简得任意条件下的透湿度为: 其中
例题:厚度为0.03mm的聚丙稀薄膜在温度为 40℃,
材料高湿度面一侧的相对湿度为90%,低湿度面 一侧的相对湿度为0%时的透湿度为10.0g/m2·d , 求该材料在同等湿度环境下,温度分别为25 ℃ 、 5 ℃时的透湿度。若材料两侧的相对温度分别变 为100%和50%呢?
含水量=
食物中水的重量 食物总重量
100%
➢水分活度表示食品中水分可以被微生物利用的程度 ➢水分活度越低,食物稳定性越高
②聚合物膜、复合膜等材料做成的软包装 疏水膜的包装透湿状态公式
(最常用)
式中:P是包装材料的透湿系数( g / m2 d) Pa
亲水膜的包装透湿状态公式
式中:Pk是与亲水膜内部增塑参数值及聚合物本体特性
一、包装系统的透湿性能与保存期预测的关系
常用防潮包装材料:聚合物单层膜、复合膜、 纸塑复合膜、玻璃瓶、塑料瓶、焊封金属灌 等。
①金属、玻璃、塑料包装材料 整体透湿系数 P ,透湿状态公式为:
其中:
ae>a 吸湿 ae<a 脱湿
水分活度和含水量
水分活度=
食物内气压
= 相对湿度
同等温度下水的饱和蒸汽压 100
定义透湿系数: 那么
P DS
透湿系数真实地反应了包装材料的透湿能力,是衡量薄膜透湿 性的一个重要参数。单位:
将:水蒸汽压力->相对湿度(

其中
第三节 透湿度及其影响因素
一、透湿度 定义:在规定温度和材料两侧湿度的条件下,单
位时间内,透过单位面积材料的湿气量,即
(温度和湿度的函数)
测定的透湿度 R 与透湿系数 P 可用 公式有机地联系
饼干的等温吸脱湿曲 线
二、湿气与物品变质的关系
2、含水包装产品及其性质 ②具有平衡湿度的物品 食盐的平衡湿度75%,且不随温度发生变化 平衡湿度往往是温度T的函数
③脱湿性物品(含水量60%以上) 在正常环境湿度范围内有强烈失水的趋势,使净 重减少或因失水而使质量下降.
二、湿气与物品变质的关系
2. 纸、纸板、塑料板、塑料膜、橡胶制品、木板材料: 纤维或主分子链之间搭接程度疏密不均造成了许多微 小的空隙,其中包括分子间空隙与分子内空隙,使活 化的水分子扩散或迁移所造成的.
3. 吸湿性塑料:
活性水分子扩散
对水分子的吸附,塑料溶解,吸湿性加强
二、透湿量及其计算公式
在稳态扩散的条件下,单位时间 内通过垂直于扩散方向的单位面 积的扩散物质量(通称扩散通量) 与该截面处的浓度梯度成正比。
求解过程:
对稳态:dc/dx=B(常数),积分后,有
,其
中,CH和CL分别为透湿材料内两边界面的水分子浓度。则
积分得到透湿量:
即:
(D为扩散系数t为测试时间)
实际包装中t>>T
p
由享利定律C S可p 得:
滞后时间T 测试时,透湿量须修复为:
S:水蒸汽在薄膜中的溶解度
系数
p: 蒸汽压
三、透湿系数及其计算公式
分子定向结构能减小分子间空隙,透湿度↓ ➢ 分子对称性(D=D0e-(Ed+△H)/RT中的D0)↑D0↓D↓透湿度↓ ➢ 分子极性( D=D0e-(Ed+△H)/RT中的中的Ed )↑Ed↑D↓透湿度
↓(非亲水膜)
分子极性↑ S↑(氢键对△H 的贡献远大于Ed )P ↑透湿度↑
(亲水膜)
➢ 添加剂、增塑剂等聚合物单体,促进水蒸气在聚合物内的凝结, 空隙↑透湿度↑
在一起:
透湿度与透湿系 数的关系?
透湿度的测试方法:重量法、压力法和电子湿度计测定法。
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.
优缺点?适用 范围?
其中:
由气体定律 及 h p / p 得:
将Q值代入下式: 即可求得透湿度R。
有关的常数( g / m2 d) Pa
二、食物的吸湿等湿方程


湿
湿
等 选择 等


线


吸湿等温线 自动绘测仪
求解 常数
联立吸湿状态公式, 进行包装调整
三、储存环境温湿度与时间的关系式
环境温湿度变化与时间的关系式
式中
(见表2-9)
由 ae RH可/10得0
四、简易的防潮包装设计及保存期估算
第五节 防潮包装保存期的预测及包装设计
防潮包装保存期预测模型(吸湿等温方程,经验参数)
意义: ➢ 选择合适的包装系统 ➢ 估计所选包装系统对储运环境的适应性 ➢ 预测各种环境条件下内装食品的保存期
涉及: ➢ 包装系统或材料的透湿性能 ➢ 物品的吸湿等温方程 ➢ 环境的温、湿度 ➢ 临界质变水分值或允许水分值
三、复合薄膜透湿度的计算
对非亲水膜:
Li(i=1,2,3…)为各膜的厚度; Pi(i=1,2,3…)为各膜的透湿系数。
由P与R之间的关系
可将上式化简为:
上式中R均为
四、不同条件下透湿度的换算关系
若厂方所提供透湿度数据的标准为:当温度为40℃,材料 高湿度面一侧的相对湿度为90%,低湿度面一侧的相对湿 度为0%...... 由于
➢ 其防潮性能R的好坏依次为:金属板、金属箔、塑、…; 塑料板、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) (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.
④ 某些结晶粒状或粉状易溶解物品,放湿,失水结成 硬块
⑤ 新鲜果蔬中的营养成分与味觉物质大多溶解于细胞 汁中
⑥ 金属制品(水膜) ⑦ 纸张、皮革、纤维制品
➢大多数非金属材料及其制品都具有吸湿性,其吸湿 量在未达到饱和之前,将随着环境相对湿度增大而 增大. 临界点:允许的相对湿度 ➢大多数霉菌在温度为20-30℃,相对湿度高于80% 时极易生长,相对湿度低于75%时不易生长. ➢为了避免金属及其制品在包装内腐蚀,有必要控制 包装内的相对湿度在金属的临界腐蚀湿度以下.
那么包装本身的透湿度为:
对对:已包装好
并存放一定时期
??? 的测试件?
Kθ值是由包装期间平均气温与所使用的包装材料的和种类决 定的系数。
2、包装保存期的估算 用透湿度R[40℃,(0-90%)]的防潮包装材料包装物品时, 包装有效期为:
为了在短时间内得到其包装有效期的预测值,采用高温高湿加 速实验。条件:温度40℃,湿度(0-90%),若加速T(d)时,产品 开始偏离规定要求,那么只要知道该产品将要贮存的θ,以及贮
3、不含水包装产品及其性质
哪些制品不含水? 空气中的湿度如 何影响其性质?
二、湿气与物品变质的关系
4、物品内水分改变与变质的关系 ① 水分能溶解微生物所需的营养物质(含70-85%水
分) ② 水分是仓库害虫生长和繁殖的重要条件 ③ 对于溶于水的物品:吸湿->潮解->溶化成液
④ (食糖、味精,含结晶水多的明矾、氯化钙etc.)
防潮:避免水分通过包装发生内外渗透。
1、包装件本身透湿度的估算
被包装物品净重W(g);物品装入包装时的水分含量C1%,维持商品价值的界 限
水分为C2%;包装本身的表面积A(m2),从包装到开封时间t(d),在保存期间,
包装件场所平均温度θ(℃),保存包装件场所的平均h2%;被包装物品或包装
内所表现的湿度分别为h1%,
(铁65%,锌70%,铝76%,镍70% )
第一节 防潮包装原理
一、防潮包装的透湿机理
水蒸汽压
pH
水蒸汽压
pL
透湿材料
透湿材料有哪 些?
透湿程度影响因素:
✓材料的种类 ✓内部结构 ✓厚度 ✓环境温度 ✓材料两侧水蒸气的压力差 (或湿度差)
机理:
1. 金属箔、玻璃薄片、部分陶瓷:材料内部的空 穴结构引起的毛细流动所造成的.
第四节 材料选择原则
➢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。
对于干燥的防潮包装设计,令
其中
利用 得
如何导出的呢?
对上式进行积分
包装内的水分活度与包装内物品的百分 含水量成函数关系,且与温度有关
即当θ与ae为常数,且物品的初含水量c1、包装薄膜材料的扩散 活化能△E,以及当物品中的百分含量达到临界值c2时产品所应 保存的期限τ已知的话,那么防潮包装薄膜材料或包装的外尺寸 可由下式决定:
第四章 防潮(湿)包装技术
目录
第一节 概述 第二节 防潮包装原理 第三节 透湿度及其影响因素 第四节 材料选择原则 第五节 防潮包装保存期的预测及包装设计 第六节 防潮包装中干燥剂的使用方法及用量计算
第一节 概述
一、防潮(湿)包装的定义及目的
定义:所谓防潮(湿)包装技术,就是通过采用
具有一定隔绝水蒸气(水)能力的包装材料,隔 绝物品与外界的联系,并施加相应的其他技术 措施,稳定物品中含水量,防止因潮气或水侵 入包装件内或包装件内水分逸出包装外而影响 内装物品质量所采用的包装技术.
材料本身所含的水分对透湿的影响主要取决于S0项,S0与温 度无关,但湿度对其有直接的影响,当材料内含湿度时,水 分子中的羟基作用,使吸附的水分含量增大,从而会使S0的
值升高。
二、温度与湿度对透湿度R的影响
3.材料本身性能对透湿度的影响
聚合物的化学结构是决定材料特性的主要因素
结晶度↑内部空隙↓透湿度↓ 密度↑透湿度↓
防潮与防湿的区 别??
目的:
1.防止干燥物品受潮变质(化肥、水泥、农药、 火药;
2.防止含有水分的物品水变质(食品、果品、化 妆品等);
3.防止有机物品因受潮而发生霉腐变质(食品、 纤维制品、皮革等);
4.防止金属品因湿气作用而变色或生锈.
二、湿气与物品变质的关系
1、空气湿度及蒸汽压
① 绝对湿度(单位:g/m3 )
② 水蒸汽wk.baidu.com(单位: Pa)
③ 饱和水蒸汽压(单位:Pa,温度的函数)
④ 相对湿度(

⑤ 平衡湿度(在某一相对湿度下,特定物质的含 水量不发生任何变化,此时的相对湿度就是 该特定物质的平衡(相对)湿度)
二、湿气与物品变质的关系
2、含水包装产品及其性质 ①湿脱两性兼备的物品(平衡含水量)
在一定温度下,若湿度不变的话,物品内水分的出入在一 定时间内会达到平衡,我们称此时平衡状态下的物品 含水 量为平衡含水量.
存环境的内外相对湿度h2和h1, 那么此产品在实际环境中的防
潮期t为:
如何得出的呢?
例题:某产品用厚度0.03mm的PP塑料薄膜包装,包 装内相对湿度为25%,经过高温高湿加速试验,21天 达到了产品最大限度允许的含水量,现实储存环境平 均温度为20℃,相对湿度为70%,其存储期为多久?
五、塑料薄膜的防潮包装设计
阻隔性好的单膜或复合膜。
1、硅胶用量计算(日本JISZ-0301)(RH保持在50%以下)
硅胶用量(kg):
➢包装容器或材料的透湿度R为 g / m2 d
➢包装面积A(m2) ➢包装内吸湿性材料的量D(kg) ➢包装的贮存或运输时间M(月)
对非恒温恒湿的储运场合 代入上式可得
饱和水蒸汽压及环境的水 分活动均为温度变化
已知c1,c2,τ的情况下,利用计算机通过逼近积分 法求得 AP
LWs
六、防潮包装中干燥剂的使用方法与用量计算
常用干燥剂:硅胶、活性炭、分子筛、无水氯化钙等。 干燥剂的包装:
1. 袋装:透气性好的细布袋或纤维纸(无纺布); 2. 容器装:带小孔的金属或塑料罐、瓶、盒等; 3. 复合薄膜的夹层:复合薄膜内层为透气性好的聚乙稀,外层
➢现在世界上尚未有统一的测定透湿度的方法和标准.
➢日本JIS-Z-0208 方法规定:当温度为40℃,材料高湿度面一 侧的相对湿度为90%,低湿度面一侧的相对湿度为0%,材料 的表面积为lm2时,24 小时内所透过的水蒸气量(g),即为该 材料的透湿度 R 的值.
➢我国在国家标准(GB1037-85)中详细规定了塑料薄膜的透湿 试验方法. 该方法规定的条件是:温度38士1 ℃,相对湿度为一 侧放置干燥剂(用硅胶或无水氯化钙吸收水),另一侧为100% 的饱和水蒸气.
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