熟制板栗仁食品的蒸煮袋包装设计

熟制板栗仁的包装设计熟制板栗仁的包装设计 前言 目前板栗包装一般采用零销散装 罐头或普通塑料袋装技术 其包装虽简单 但保质期短 附加值和包装品位低 与板栗本身营 养价值不对等 严重影响板栗制品储藏与销售 经查阅资料发现蒸 煮袋包装具有适合高温灭菌 冷冻冷藏 阻隔性好 外型美观等优 点而得到广泛应用 如肉类 果制品等产品的包装 而且查阅发现 部分企业已经开始使用蒸煮袋作板栗熟制品的包装 于是本次作业 拟采用蒸煮袋作熟板栗仁的包装 一 蒸煮袋包装的设计假设一 蒸煮袋包装的设计假设 熟制板栗仁在物流领域中易发生作业二中提到的褐变 风味 散失 霉变等质量变化 所以其包装的主要目的是 阻隔空气中氧 气 水分等和防止微生物等因素对其质量的影响 因而阻隔性材料 的正确选用及其厚度的确定是熟制板栗包装设计的关键 查阅资料 可以得到熟制板栗制品含水量为 40 50 对应的相对湿度为 50 一 85 一般储存在平均温度为 25 相对湿度 40 的环境 中 为了方便设计和计算 不妨设所设计蒸煮袋尺寸为 25cm 40cm 所包装熟制品板栗的重量为 400g 含水量 50 对应 相对湿度 70 保质期为 1 年 所设计的蒸煮袋正面透明阻隔耐 蒸煮袋材料 展示以引起购买欲望 背面不透明阻隔耐蒸煮材料 阻 光延长货架寿命 同时忽略印刷层对水蒸气和氧气透过率的影响 二 材料的选择二 材料的选择 1 基材选择 蒸煮袋基材是其骨架 起到容纳 保护产品的作用 其一般应具 有高机械强度 耐 120 高温蒸煮 印刷适应性和透明性好等主要 性能 根据资料选择 PET 作为包装的材料基质 对于真空高温蒸煮袋为了防止蒸煮时 气体膨胀使袋爆破 而要 求基材透气性小 BOPP 因透气性较大 不适作为熟制板栗真空蒸 煮袋的最佳基材 尼龙 ONY 与 PET 相比较虽然强度性能 韧性 印刷性都差不多 但 ONY 在高温蒸煮下易吸湿劣化 变形 而 PET 受湿度和高温的影响小 因此 PET 是作为熟制板栗真空蒸煮 袋最佳基材 2 阻隔层选择 1 背面不透明型高温蒸煮袋阻隔层材料 不透明型高温蒸煮袋有铝箔型和镀铝型 2 种 铝箔具有极好的阻 隔性能 当其厚度超过 17 78 m 时对水分和氧气的透过率几乎 为零 而且对光线完全阻隔 镀铝薄膜与铝箔阻隔性相近 但对光 线不能完全阻隔 因此本设计采用铝箔作为不透明阻隔耐蒸煮材料 的阻隔层 2 透明型高温蒸煮袋阻隔层材料 透明型蒸煮袋阻隔层材料的选择主要有 PVDC EVOH PA 等 EVOH 随杀菌温度的提高透氧量急剧增大 不适合充填后高温蒸煮 袋的包装杀菌 PVDC 在 120 130 杀菌后氧气透过量变化不大 尼龙透湿性大一般不单独作为阻隔层 因此本设计采用 PVDC 作为 透明阻隔耐蒸煮材料的阻隔层 3 热封层材料 目前常用的热封层材料有 LDPE LLDPE CPP 等 高温蒸煮袋 的蒸煮温度一般为 120 因 LDPE 和 LLDPE 的最高使用温度 90 而 CPP 的最高使用温度可达 160 因此本设计采用 CPP 做热封层材料 综上所述 可以确定板栗高温蒸煮包装袋材料层次为 正面 PET PVDC CPP 产品 CPP AL PET 背面 3 各种材料厚度的确定 1 基材 热封层厚度 本设计采用 PET 的厚度为 l5 m CPP 的厚度为 60 m 基材和热 封层的厚度由蒸煮袋的工艺要求和市场上常使用的规格确定 目前 PET 的市场使用厚度规格有 10 20 m 20 30 m 30 40 m 等 而蒸煮袋中使用的一般在 10 16 m 热封层 CPP 为了能满足其热 封性及耐油脂性能的要求一般选择 50 一 70 m 的材料 2 透明阻隔层 PVDC 厚度 熟制板栗蒸煮袋的包装要求抽真空 氧气是其被氧化和嗜氧微生 物繁育主要原因 因此蒸煮袋阻隔层的厚度应该由其阻氧的要求决 定 其真空度的一般为 15 30pa 同时熟果制品自身的最大含氧量一 般不超过 20 25cm3 l00g 当含氧量超过此值时易发生变质 因此 可以根据存储期 复合材料的透氧率 产品最大容许吸氧量和所设 计材料的厚度之间的关系式 1 和菲克扩散第一定律和亨利定律的关 系式 2 来确定材料的阻隔层 PVDC 的厚度 式中 q 为气体渗透量 P 为气体透气系数 P1 P2 为包装 材料两侧气体分压差 A 为包装材料容器的整个表面积 t 为存储时 间 d 为包装材料厚度的厚度 J 为气体的扩散速率 对于一个 由几层膜复合而成的多层结构 在稳态透过的条件下通过每层膜的 扩散速率相等 并等于总的扩散速率 而气体扩散的扩散的总驱动 力为各层扩散驱动力之和 其关系为式 3 和式 4 假定气体透过复合材料每层的扩散速率都符合上述单层膜的规律 则有 式中 PG为复合薄膜的渗透系数 d1 dn分别为复合材料各层膜的 厚度 PG1 PGn分别为复合材料各层膜的渗透系数 所设计的袋型为 25cm 40cm 的板栗高温蒸煮袋 其净含塞为 400g 保质期为 1 年 热封层 CPP 厚为 60 m 基材 PET 厚为 15 m 将表 1 中数据代入式 2 1 和 5 可得 dPVDC 13 m 即 所设计的板栗高温蒸煮袋的 PVDC 阻隔层厚度最少为 l3 m 为符 合要求取 15 m 由此可以确定透明阻隔层材料的设计为 PET15 PVDC 15 CPP60 3 铝箔层厚度的确定 铝箔与 PVDC 厚度的确定方法相同 但因目 前铝箔生产工艺和质量的限制 所生产软包装用的铝箔厚度一般为 9 一 ll m 根据表 2 中的数据 可知分别 可知铝箔的透氧晕远小于 PVDC 的透氧量 因此 当基材采用 与透明层同样厚度的基材 PET 15 m 和热封层 CPP 60 m 时 CPP 9 m 的铝箔作为阻隔层完全能满足熟制板栗高温蒸煮袋包装 设计的要求 所以可以确定不透明阻隔层材料的设计为 PET15 AI 9 CPP60 4 理论保质期的计算理论保质期的计算 所设计的蒸煮袋 能防止空气中氧对产品质量的要求 能否同 时满足一般物流领域中水蒸气对其质量的影响 还需通过熟制板栗 的最大允许透水量 所设计材料的透湿系数及其厚度等来估算蒸煮 袋的理论保质期 由表 2 可知 所设计的 PE5T AL9 CPP60 层 材料的透湿系数远小于设计为 PET15 PVDC15 CPP60 的透湿系 数 因此只要透明层的材料满足要求 所设计的高温蒸煮袋就是合 理的 根据潘松年的 关于阻隔防潮包装储存期 中的计算水蒸汽 的渗透机理 最大允许透水量 所设计材料的透湿系数及其厚度和 存储期等仍满足式 1 通常透湿率和透湿系数都是在温度 40 相对湿度 90 0 的条件下测得 因此任意温度 的 Q 与 Q40加 需通过式 6 换算 将温度 40 相对湿度 90 0 的条件下测得 透湿率和透湿系数代入式 1 得到式 8 式中 Q40为透湿率 qMW为透湿量 PWV为透湿系数 p40为温度 40 时饱和水蒸气压强 f 为面积与时间的单位换算系数 PWV 40 PW V为某种包装材料在温度 40 时的透湿系数 P40 P 为在温度的饱和水蒸气压强 由复合材料透湿系数 将参考文献 食品包装大全 中