第一节-防潮包装技术.ppt

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 第一节防潮包装技术 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 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 二 防潮包装材料及其透湿性D 扩散系数 S 包装材料的有效面积 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 扩散速度 水蒸气压力梯度 p1 p2 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 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 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 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 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 Q2 Qn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 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 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 K 不同环境温度下的包装材料透湿度的换算系数 Q 温度为 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 被包装物品所允许的透湿度 2 防潮包装设计步骤 透过包装的水蒸气量 选包装材料 包装材料的实际透湿度 核算有效期 举例 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 250gC1 4 C2 5 5 h1 30 h2 80 25 t 360ds 0 03m2 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Q 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 Q RK hK 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 StK h带入上述数值 250 5 5 4 0 69R K 0 03 360 50 K 5 选材a 选PET 100 m R 0 69 0 31 2 23 而该材料的R为27 不符合要求b 选HDPE 100 m 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 486dRSK h1 38 0 03 0 27 50 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 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 W 100g c1 50 c2 30 S 700cm2 0 07m2h1 40 h2 70 50 2 60 t 18 30 540d将上述数据代入式 8 例3 某种湿敏性产品 干燥时重100g 装入厚度为0 03mm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 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CoCl2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