防潮包裝技術(shù)

第三節(jié)防潮〔濕〕包裝技術(shù)目錄第一節(jié)概述第二節(jié)防潮包裝原理第三節(jié)透濕度及其影響因素第四節(jié)材料選擇原那么第五節(jié)防潮包裝保存期的預(yù)測及包裝設(shè)計第六節(jié)防潮包裝中枯燥劑的使用方法及用量計算第一節(jié)概述一、防潮〔濕〕包裝的定義及目的定義：所謂防潮(濕)包裝技術(shù)，就是通過采用具有一定隔絕水蒸氣(水)能力的包裝材料，隔絕物品與外界的聯(lián)系，并施加相應(yīng)的其他技術(shù)措施，穩(wěn)定物品中含水量，防止因潮氣或水侵入包裝件內(nèi)或包裝件內(nèi)水分逸出包裝外而影響內(nèi)裝物品質(zhì)量所采用的包裝技術(shù).防潮與防濕的區(qū)別？？1．空氣中的水蒸氣和相對濕度在溫度一定的條件下，相對濕度越大，空氣中水蒸氣的含量也越多。即〔1〕式中RH%—相對濕度；—空氣中水蒸氣分壓力；—飽和水蒸氣壓力。顯然環(huán)境空氣中相對濕度的大小，可以反映出空氣中水蒸氣的含量對包裝品的影響。當(dāng)相對濕度處于飽和狀態(tài)時，在常溫范圍內(nèi)空氣的含水量如下表所示，隨溫度升高，空氣中飽和水蒸氣的含水量增多。當(dāng)空氣中絕對含水量不變時，假設(shè)空氣溫度升高，相對濕度下降，假設(shè)溫度下降，相對濕度升高，當(dāng)空氣中的水蒸氣含水量到達(dá)過飽和狀態(tài)時，會產(chǎn)生水分凝結(jié)。在較高溫度下進(jìn)行包裝作業(yè)，封入包裝內(nèi)的空氣相對濕度處于被包裝物品所允許的范圍內(nèi)，但當(dāng)溫度降低，包裝內(nèi)相對濕度上升，有可能超過被包裝物品能承受的范圍。因此，控制防潮包裝在密封時的溫度及封入的空氣相對濕度，具有重要意義。2．包裝內(nèi)裝物的吸濕特性被包裝物品通常具有臨界相對濕度，包裝內(nèi)的相對濕度高于其臨界濕度，那么被包裝物品容易變質(zhì)。如金屬及其制品的外表容易吸附空氣中的水分而形成水膜，水膜到達(dá)一定厚度，就會開始劇烈地腐蝕。水膜形成的濕度條件就稱為金屬的臨界腐蝕濕度。茶葉的臨界含水量為5.5%，與其相對應(yīng)的平衡濕度為50%，該濕度為其臨界相對濕度。假設(shè)包裝內(nèi)相對濕度超過該值，那么含水率上升，茶葉品質(zhì)就急劇劣變。黑火藥在包裝內(nèi)的相對濕度為65％時，含水率在0.7%－1.0%范圍內(nèi)，其使用性能變化不大，假設(shè)包裝內(nèi)相對濕度升高，那么它將吸收水分而受潮結(jié)塊，造成點火困難、降低燃燒速度而影響使用。目的：1.防止枯燥物品受潮變質(zhì)〔化肥、水泥、農(nóng)藥、火藥；2.防止含有水分的物品水變質(zhì)〔食品、果品、化妝品等〕；3.防止有機物品因受潮而發(fā)生霉腐變質(zhì)〔食品、纖維制品、皮革等〕;4.防止金屬品因濕氣作用而變色或生銹.二、濕氣與物品變質(zhì)的關(guān)系1、空氣濕度及蒸汽壓絕對濕度〔單位：g/m3〕水蒸汽壓〔單位：Pa〕飽和水蒸汽壓〔單位：Pa,溫度的函數(shù)〕相對濕度〔〕平衡濕度(在某一相對濕度下，特定物質(zhì)的含水量不發(fā)生任何變化，此時的相對濕度就是該特定物質(zhì)的平衡(相對)濕度)二、濕氣與物品變質(zhì)的關(guān)系2、含水包裝產(chǎn)品及其性質(zhì)①濕脫兩性兼?zhèn)涞奈锲贰财胶夂俊吃谝欢囟认拢僭O(shè)濕度不變的話，物品內(nèi)水分的出入在一定時間內(nèi)會到達(dá)平衡，我們稱此時平衡狀態(tài)下的物品含水量為平衡含水量.餅干的等溫吸脫濕曲線二、濕氣與物品變質(zhì)的關(guān)系2、含水包裝產(chǎn)品及其性質(zhì)②具有平衡濕度的物品食鹽的平衡濕度75%,且不隨溫度發(fā)生變化平衡濕度往往是溫度T的函數(shù)③脫濕性物品〔含水量60%以上〕在正常環(huán)境濕度范圍內(nèi)有強烈失水的趨勢，使凈重減少或因失水而使質(zhì)量下降.二、濕氣與物品變質(zhì)的關(guān)系3、不含水包裝產(chǎn)品及其性質(zhì)哪些制品不含水？空氣中的濕度如何影響其性質(zhì)？二、濕氣與物品變質(zhì)的關(guān)系4、物品內(nèi)水分改變與變質(zhì)的關(guān)系水分能溶解微生物所需的營養(yǎng)物質(zhì)〔含70-85%水分〕水分是倉庫害蟲生長和繁殖的重要條件對于溶于水的物品：吸濕->潮解->溶化成液〔食糖、味精，含結(jié)晶水多的明礬、氯化鈣etc.)④某些結(jié)晶粒狀或粉狀易溶解物品，放濕，失水結(jié)成硬塊⑤新鮮果蔬中的營養(yǎng)成分與味覺物質(zhì)大多溶解于細(xì)胞汁中⑥金屬制品〔水膜〕⑦紙張、皮革、纖維制品大多數(shù)非金屬材料及其制品都具有吸濕性，其吸濕量在未到達(dá)飽和之前，將隨著環(huán)境相對濕度增大而增大.臨界點：允許的相對濕度大多數(shù)霉菌在溫度為20-30℃，相對濕度高于80%時極易生長，相對濕度低于75%時不易生長.為了防止金屬及其制品在包裝內(nèi)腐蝕，有必要控制包裝內(nèi)的相對濕度在金屬的臨界腐蝕濕度以下.〔鐵65%，鋅70％，鋁76%，鎳70%〕第三節(jié)防潮包裝技術(shù)一、防潮包裝的透濕機理透濕程度影響因素：材料的種類內(nèi)部結(jié)構(gòu)厚度環(huán)境溫度材料兩側(cè)水蒸氣的壓力差(或濕度差)透濕材料有哪些？透濕材料水蒸汽壓水蒸汽壓機理：1.金屬箔、玻璃薄片、局部陶瓷：材料內(nèi)部的空穴結(jié)構(gòu)引起的毛細(xì)流動所造成的.2.紙、紙板、塑料板、塑料膜、橡膠制品、木板材料：纖維或主分子鏈之間搭接程度疏密不均造成了許多微小的空隙，其中包括分子間空隙與分子內(nèi)空隙，使活化的水分子擴(kuò)散或遷移所造成的.3.吸濕性塑料：活性水分子擴(kuò)散對水分子的吸附，塑料溶解，吸濕性加強二、透濕量及其計算公式在穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的條件下，單位時間內(nèi)通過垂直于擴(kuò)散方向的單位面積的擴(kuò)散物質(zhì)量〔通稱擴(kuò)散通量〕與該截面處的濃度梯度成正比。求解過程：對穩(wěn)態(tài)：dc/dx＝B（常數(shù)），積分后，有，其中，CH和CL分別為透濕材料內(nèi)兩邊界面的水分子濃度。則積分得到透濕量：即：(D為擴(kuò)散系數(shù)t為測試時間)實際包裝中t>>T由享利定律可得：

滯后時間T測試時，透濕量須修復(fù)為：：水蒸汽在薄膜中的溶解度系數(shù):蒸汽壓三、透濕系數(shù)及其計算公式定義透濕系數(shù)：那么透濕系數(shù)真實地反應(yīng)了包裝材料的透濕能力，是衡量薄膜透濕性的一個重要參數(shù)。單位：將：水蒸汽壓力->相對濕度（）其中第三節(jié)透濕度及其影響因素一、透濕度定義：在規(guī)定溫度和材料兩側(cè)濕度的條件下，單位時間內(nèi)，透過單位面積材料的濕氣量，即

透濕度與透濕系數(shù)的關(guān)系？（溫度和濕度的函數(shù)）測定的透濕度R與透濕系數(shù)P可用公式有機地聯(lián)系在一起：透濕度的測試方法：重量法、壓力法和電子濕度計測定法。分別規(guī)定出溫度和材料兩面的濕度，在穩(wěn)定狀態(tài)下，測定出在單位時間內(nèi)單位面積薄膜材料透過的濕氣量，這個濕氣量即為該種薄膜材料的透濕度.

優(yōu)缺點？適用范圍？由氣體定律及得：其中：將Q值代入下式：即可求得透濕度R。現(xiàn)在世界上尚未有統(tǒng)一的測定透濕度的方法和標(biāo)準(zhǔn).日本JIS-Z-0208方法規(guī)定:當(dāng)溫度為40℃，材料高濕度面一側(cè)的相對濕度為90%，低濕度面一側(cè)的相對濕度為0%，材料的外表積為lm2時，24小時內(nèi)所透過的水蒸氣量(g)，即為該材料的透濕度R的值.我國在國家標(biāo)準(zhǔn)(GB1037-85)中詳細(xì)規(guī)定了塑料薄膜的透濕試驗方法.該方法規(guī)定的條件是:溫度38士1℃，相對濕度為一側(cè)放置枯燥劑(用硅膠或無水氯化鈣吸收水)，另一側(cè)為100%的飽和水蒸氣.R可以直接測量，也可以通過透濕系數(shù)P計算出來。二、溫度與濕度對透濕度R的影響1.溫度的影響其中所以那么兩邊取對數(shù)得：二、溫度與濕度對透濕度R的影響2.濕度對透濕度的影響材料本身所含的水分對透濕的影響主要取決于S0項，S0與溫度無關(guān)，但濕度對其有直接的影響，當(dāng)材料內(nèi)含濕度時，水分子中的羥基作用，使吸附的水分含量增大，從而會使S0的值升高。二、溫度與濕度對透濕度R的影響3.材料本身性能對透濕度的影響聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)是決定材料特性的主要因素結(jié)晶度↑內(nèi)部空隙↓透濕度↓密度↑透濕度↓分子定向結(jié)構(gòu)能減小分子間空隙，透濕度↓分子對稱性〔D＝D0e-〔Ed+△H〕/RT中的D0〕↑D0↓D↓透濕度↓分子極性〔D＝D0e-〔Ed+△H〕/RT中的中的Ed〕↑Ed↑D↓透濕度↓〔非親水膜〕分子極性↑S↑〔氫鍵對△H的奉獻(xiàn)遠(yuǎn)大于Ed〕P↑透濕度↑〔親水膜〕添加劑、增塑劑等聚合物單體，促進(jìn)水蒸氣在聚合物內(nèi)的凝結(jié)，空隙↑透濕度↑三、復(fù)合薄膜透濕度的計算對非親水膜：Li(i=1,2,3…)為各膜的厚度；Pi(i=1,2,3…)為各膜的透濕系數(shù)。由P與R之間的關(guān)系可將上式化簡為：上式中R均為四、不同條件下透濕度的換算關(guān)系假設(shè)廠方所提供透濕度數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)溫度為40℃，材料高濕度面一側(cè)的相對濕度為90%，低濕度面一側(cè)的相對濕度為0%......由于因此，經(jīng)化簡得任意條件下的透濕度為：其中例題：厚度為0.03mm的聚丙稀薄膜在溫度為40℃,材料高濕度面一側(cè)的相對濕度為90%，低濕度面一側(cè)的相對濕度為0%時的透濕度為10.0g/m2·d,求該材料在同等濕度環(huán)境下，溫度分別為25℃、5℃時的透濕度。假設(shè)材料兩側(cè)的相對溫度分別變?yōu)?00%和50%呢？第四節(jié)材料選擇原那么透濕R越小，防潮性能越好R<100g/(m2·d)輕度防潮材料;R<15g/(m2·d)較好防潮材料;R<5g/(m2·d)高度防潮材料;一般來說，R<100g/(m2·d)的材料，防潮性能就相當(dāng)好。假設(shè)到達(dá)完全防潮，難度較大，相應(yīng)的包裝費用也很高。

其防潮性能R的好壞依次為:金屬板、金屬箔、塑、…;塑料板、復(fù)合膜、單層膜、……;復(fù)合紙、單層紙。對于塑料材料的防潮性能選擇應(yīng)遵循:

先非極性分子塑料，后極性分子塑料；(2)先結(jié)晶性塑料，后非結(jié)晶性塑料;(3)先高密度塑料，后低密度塑料;(4)先經(jīng)拉伸或雙軸取向的塑料，后無定向塑料.

第五節(jié)防潮包裝保存期的預(yù)測及包裝設(shè)計

防潮包裝保存期預(yù)測模型〔吸濕等溫方程，經(jīng)驗參數(shù)〕意義：選擇適宜的包裝系統(tǒng)估計所選包裝系統(tǒng)對儲運環(huán)境的適應(yīng)性預(yù)測各種環(huán)境條件下內(nèi)裝食品的保存期涉及：包裝系統(tǒng)或材料的透濕性能物品的吸濕等溫方程環(huán)境的溫、濕度臨界質(zhì)變水分值或允許水分值一、包裝系統(tǒng)的透濕性能與保存期預(yù)測的關(guān)系

常用防潮包裝材料：聚合物單層膜、復(fù)合膜、紙塑復(fù)合膜、玻璃瓶、塑料瓶、焊封金屬灌等。①金屬、玻璃、塑料包裝材料整體透濕系數(shù)，透濕狀態(tài)公式為：其中：ae>a吸濕ae<a脫濕水分活度和含水量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，食物穩(wěn)定性越高②聚合物膜、復(fù)合膜等材料做成的軟包裝疏水膜的包裝透濕狀態(tài)公式式中：P是包裝材料的透濕系數(shù)()親水膜的包裝透濕狀態(tài)公式式中：Pk是與親水膜內(nèi)部增塑參數(shù)值及聚合物本體特性有關(guān)的常數(shù)()（最常用）二、食物的吸濕等濕方程選擇吸濕等溫線吸濕等溫方程吸濕等溫線自動繪測儀求解常數(shù)聯(lián)立吸濕狀態(tài)公式，進(jìn)行包裝調(diào)整三、儲存環(huán)境溫濕度與時間的關(guān)系式環(huán)境溫濕度變化與時間的關(guān)系式式中（見表2-9）由可得四、簡易的防潮包裝設(shè)計及保存期估算防潮：防止水分通過包裝發(fā)生內(nèi)外滲透。1、包裝件本身透濕度的估算被包裝物品凈重W(g);物品裝入包裝時的水分含量C1%,維持商品價值的界限水分為C2%；包裝本身的外表積A(m2),從包裝到開封時間t(d),在保存期間，包裝件場所平均溫度θ(℃),保存包裝件場所的平均h2%；被包裝物品或包裝內(nèi)所表現(xiàn)的濕度分別為h1%,那么包裝本身的透濕度為：Kθ值是由包裝期間平均氣溫與所使用的包裝材料的和種類決定的系數(shù)。？？？對對：已包裝好并存放一定時期的測試件？2、包裝保存期的估算用透濕度R[40℃,(0-90%)]的防潮包裝材料包裝物品時，包裝有效期為：為了在短時間內(nèi)得到其包裝有效期的預(yù)測值，采用高溫高濕加速實驗。條件：溫度40℃,濕度(0-90%)，假設(shè)加速T(d)時，產(chǎn)品開始偏離規(guī)定要求，那么只要知道該產(chǎn)品將要貯存的θ，以及貯存環(huán)境的內(nèi)外相對濕度h2和h1,那么此產(chǎn)品在實際環(huán)境中的防潮期t為：如何得出的呢？例題：某產(chǎn)品用厚度0.03mm的PP塑料薄膜包裝，包裝內(nèi)相對濕度為25%，經(jīng)過高溫高濕加速試驗，21天到達(dá)了產(chǎn)品最大限度允許的含水量，現(xiàn)實儲存環(huán)境平均溫度為20℃,相對濕度為70%，其存儲期為多久？五、塑料薄膜的防潮包裝設(shè)計對于枯燥的防潮包裝設(shè)計，令其中利用得如何導(dǎo)出的呢？對上式進(jìn)行積分包裝內(nèi)的水分活度與包裝內(nèi)物品的百分含水量成函數(shù)關(guān)系，且與溫度有關(guān)即當(dāng)θ與ae為常數(shù)，且物品的初含水量c1、包裝薄膜材料的擴(kuò)散活化能△E，以及當(dāng)物品中的百分含量到達(dá)臨界值c2時產(chǎn)品所應(yīng)保存的期限τ的話，那么防潮包裝薄膜材料或包裝的外尺寸可由下式?jīng)Q定：對非恒溫恒濕的儲運場合飽和水蒸汽壓及環(huán)境的水分活動均為溫度變化代入上式可得已知c1，c2,τ的情況下，利用計算機通過逼近積分法求得六、防潮包裝中枯燥劑的使用方法與用量計算常用枯燥劑：硅膠、活性炭、分子篩、無水氯化鈣等?？菰飫┑陌b：袋裝：透氣性好的細(xì)布袋或纖維紙〔無紡布〕；容器裝：帶小孔的金屬或塑料罐、瓶、盒等；復(fù)合薄膜的夾層：復(fù)合薄膜內(nèi)層為透氣性好的聚乙稀，外層阻隔性好的單膜或復(fù)合膜。1、硅膠用量計算〔日本JISZ-0301〕(RH保持在50%以下)包裝容器或材料的透濕度R為包裝面積A（m2）包裝內(nèi)吸濕性材料的量D(kg)包裝的貯存或運輸時間M(月)硅膠用量(kg):Specially:當(dāng)R＝0；D＝0時，W＝0.5V，V為包裝件