第五章-防潮包装

第五章防潮包装内容简介：0、防潮包装理论基础1、潮湿空气对产品包装系统的影响2、防潮包装的种类与分级3、防潮包装材料与容器4、防潮包装设计计算5、防霉腐包装技术防潮包装理论基础1、水蒸气渗透水蒸汽阻隔包装又叫做防潮包装，就是采取一定的防护措施,隔绝空气中水蒸气对内装物的侵袭,避免其潮湿、变质、发霉、腐烂、锈蚀等。（1）空气中的水蒸气和相对湿度RH=(p／p0)×100﹪RH—相对湿度;p—空气中水蒸气分压力;p0—饱和水蒸气压力。（2）包装内装物的吸湿特性在装有食品的密闭容器内的蒸气压P与同一温度下纯水的蒸气压P之比,即为该食品的水分活性:Aw=p/p0=nA/(nA+nB)式中：p—食品的蒸气压;p0—纯水的蒸气压,nA—溶剂的摩尔分数;食品中的水为溶剂;nB—溶质的摩尔分数,食品中的砂糖、食盐和其它可溶性调味品等为溶质。不含任何物质的纯水的AW=1,无水的食品的AW=0,鲜肉、鸡蛋、果酱分别为0.98～0.97、0.97、0.79。大肠杆菌、红酵母、黄曲霉和白曲霉分别为0.96～0.935、0.89、0.80和0.75。若把AW值降低到0.70时，则可在较长时间内不会变质；当AW值低到0.65以下时，食品可以在2～3年内不变质，2、水蒸汽阻隔包装的原理（1）滲透机理费克第一扩散定律dxdcDmDdcmdxlccdcDdxm0212112ccDccDmllccDm21lppDSlSpSpDm212121ppmlP式中：m—水蒸气或气体在单位时间s、单位面积㎝2上的渗透量,对于水蒸气,单位为g/(s·㎝2)；对于气体,单位为㎝3/(s·㎝2)；S—时间，s；p1、p2—包装材料两侧的压强,p1为高压侧压强,p2为低压侧压强，kPa；l—包装材料厚度，㎝；D—水蒸气或气体在包装材料中的扩散系数，㎝2/s；S—水蒸气或气体在包装材料中的溶解度系数,水蒸气：g/(cm3·kPa),气体：cm3/(cm3·101.325kPa)P—水蒸气或气体透过包装材料的渗透系数，水蒸气：g·㎝/㎝2·s·kPa)，气体：cm3·㎝/(cm2·s·kPa)（2）滲透系数与渗透率Atqmwv/式中：qwv—水蒸气渗透量，g；A-----塑料薄膜包装总面积，㎝2；t—时间，s。tApplqPwvwv21lppPtAqwvwv2112240402140404010090/dmgflpPflppPfAtqQwvwvwvKpPpPwvwv904040hKQQ40式中：Q40、Qθ—某种薄膜在温度40℃、θ℃时的透湿率，g·m-2·d-1；、—某种薄膜在温度40℃、θ℃时的透湿系数，P40、Pθ—在温度40℃、θ℃时的饱和水蒸气压强，kPa40wvPwvP3、水蒸汽阻隔包装储存期的设计与计算（1）水蒸汽阻隔包装的类型及设计计算tAppPlqwvwv)(21KhhQAqtwv2140（2）加速试验的应用909021240hhKhtt第一节潮湿空气对产品包装系统的影响一、金属锈蚀试验证明,当相对湿度超过临界值时,金属腐蚀速度就会加快。一些金属的腐蚀临界湿度为:铁—60%～70%,锌—65%,铝—60%～65%,镍—80%。另外,当空气中含有盐分、尘埃、金属表面存在孔隙时更会使临界湿度值降低,即更容易锈蚀。V—湿度h下的腐蚀速度Vo—饱和温度下金属的腐蚀速度ho—饱和湿度h—环境湿度潮湿空气对产品包装系统的影响当计及温度与相对湿度综合影响时,金属的腐蚀速度(劣化度)将更大,关系式(Brooks公式)为:式中A—金属腐蚀的劣化值RH—环境相对湿度T—环境温度例如:当RH=70,T=5℃,则A=0.65,而当RH=90,T=35℃,则A=15.15。潮湿空气对产品包装系统的影响二、非金属吸湿变质在高的湿度,各种非金属材料,均会吸收空气中的水分。吸湿后,材料即会膨胀,含水率增加,易发生霉变。通常当RH大于60%～65%时,任何物体表面均会附有一层0.0001～0.01μm的水膜,严重时会出现凝露。一般,极性分子材料表面水膜较厚,非极性分子表面水膜较薄。潮湿空气对产品包装系统的影响三、霉菌生长适宜的温度和湿度,易于引发霉菌在金属和各种有机材料中的繁衍生长。一般认为,当温度达到25～30℃时,相对湿度RH大于80%的霉菌生长迅速,最终会破坏产品外观及表面层。当然适宜不同的霉菌种类萌发的条件(温度和最小相对湿度)略有不同。第二节防潮包装的种类与分级一、防潮包装的种类为使包装在预期时间内能防潮,保持内部较低的相对湿度,可采用的措施很多。除了专门的防潮包装方法,其他一些包装技术形式也具有一定的防潮功能。如:1、密封包装这是传统的包装方法。采用不透气的刚性材料(金属、玻璃、硬塑料)制成容器,将产品置放其中,再将容器口部焊封或加旋盖、扣盖、塞盖闭合,可有效地防止外界潮气的进入。防潮包装的种类与分级2、真空与充气包装真空包装中由于已抽去容器内的空气,避免了原来残留潮气对产品的影响。充气包装将包装内的空气连同潮气抽出,再适量充入其他干燥气体或惰性气体,也减少了潮气对产品的侵蚀影响。3、贴体包装将产品本身作为模具放在底板上,上面覆盖塑料膜片,将塑料膜片加热软化,抽出包装膜与底板间的空气(包括水气),塑料膜即紧贴于产品外形上。故贴体包装也具防潮作用。防潮包装的种类与分级三、防潮包装等级为使防潮包装既安全可靠,确保产品在流通期间不会因防潮包装不当而受潮变质、长霉或生锈,又能节省资源和经济合理,根据贮运期限的长短、气候特点、内装物性质,对防潮包装实施分级制度。根据我国国家标准GB5048《防潮包装》,防潮包装可分为I、II、III三个等级,具体内容见表19-1。GB5048《防潮包装》等级等级包装与储运条件储运期限气候特征内装物性质I一年以上二年以下A(高温高湿)t30℃,RH90%贵重精密产品,对湿度敏感,易锈,易长霉,易变质产品Ⅱ半年以上一年以下B(中等温温度)t=20~30℃,RH=70%~90%较贵重,较精密产品,对湿度轻度敏感的产品Ⅲ半年以下C(常温常湿)t20℃,RH70%对湿度不甚敏感的产品第三节防潮包装材料与容器一、材料的透湿特性任何一种气体对薄膜材料的渗透,从分子热力学观点看,是单分子的扩散过程。一般气体都有从高浓度区向低浓度区扩散的性质。气体分子在高压一侧压力下首先溶于薄膜表面,然后在薄膜中由高浓度层向低浓度层扩散,最后从低压一侧的表面蒸发。（扩散机理）水蒸气透过薄膜材料的机理与氧、氮等气体透过材料的机理基本相同,唯一区别是氧、氮等是非极性物质,而水气是极性物质。扩散机理一般气体都有从高浓度区域向低浓度区域扩散的性质；空气中的湿度也有从高湿度区向低湿度区进行扩散流动的特性。水蒸气或气体对包装材料的渗透机理，从热力学观点来看，是单分子扩散过程，即气体分子在高压侧的压力作用下，首先渗入于包装材料（如塑料薄膜）内表面，然后气体分子在包装材料中从高浓度向低浓度进行扩散，最后在低压侧一面向外散发防潮包装材料与容器1、包装薄膜材料的透湿性特点(1)水蒸气对极性分子薄膜和非极性分子薄膜的透过速率不一样:如对聚酯(PET,极性分子)的透过速率大于对聚乙烯(PE,非极性分子)的透过速率。(2)透湿性与薄膜物质的结晶度有关:如对聚氯乙烯(PVC,极性分子非结晶)透湿性高于对聚酯(PET,极性分子结晶)的透湿性。(3)透湿性与材料分子排列形式有关:如双向拉伸聚丙烯(BOPP,分子定向排列)的透湿性低于普通聚丙烯(PP,无定向排列)的透湿性。(4)透湿性与材料密度有关:如高密度材料的透湿性要低于低密度材料的透湿性。其他影响透湿性的因素还有:温度、湿度、薄膜厚度、折褶、表面损伤等。防潮包装材料与容器2、包装材料防潮性要求与测试我国国家标准对防潮包装材料与容器的透湿性能要求已作出规定,见表19-2。表19-2防潮包装等级与材料容器透温度要求防潮包装等级对薄膜[g/(m2·24h)]对容器[g/(m2·24h)]I25Ⅱ5120Ⅲ15450防潮包装材料与容器薄膜材料透湿度的测定可按GB1037《塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法》进行。容器的透湿度测定按GB6981《硬包装容器透湿度试验方法》和GB6982《软包装容器透湿度试验方法》进行。在日本,是按JIS（日本工业标准）-Z208,Z222,用卡普重量法求出T=25℃或40℃,RH=90%时的蒸汽透过量来测定材料的透湿度。在美国按ASTM（美国材料与试验协会）E-96,D895进行,国际标准按ISOR-1195进行。防潮包装材料与容器二、防潮材料与容器凡具有阻隔潮气功能的材料均可作为防潮包装材料。最常用的是具有一定厚度的各种金属、玻璃、陶瓷、塑料和各种经过处理的木材、纸、棉、麻等传统材料。现代防潮包装中使用了许多的塑料薄膜,如高密度聚乙烯(HDPE),低密度聚乙烯(LDPE),聚丙烯(PP),双向拉伸聚丙烯(BOPP),聚氯乙烯(PVC),聚氨酯(PU),聚酯(PET)，聚偏二氯乙烯(PVDC),聚酰胺(PA)等。其中以PE在防潮包装材料中应用最广,因为其透湿性低,易于热封合。而PVC的使用受到限制,因为材料中有游离氯析出,对产品有腐蚀作用。防潮包装材料与容器还有许多阻隔性能更佳的防潮复合材料,如铝箔-PE,纸-PE,PP-PP,BOPP-PP,PE-铝箔-PE,布-铝箔-PE,PE-铝箔-PE-布等。其中PE-铝箔-PE布,被广泛用于工业运输包装和需长期封存的军用包装中,因为其防潮性能和机械性能俱佳。此外还有各种经特殊处理的防潮纸、防潮玻璃纸、浸蜡纸等。用作防潮包装的容器有发泡聚苯乙烯(EPS)盒、HDPE盒、多层复合膜封套、金属容器、钙塑瓦楞箱、术箱、玻璃钢箱盒、玻璃瓶罐等防潮包装材料与容器三、吸湿材料(干燥剂)为了在商品贮存流通期间保持容器内的低湿度(RH60%以下),还需要使用具有良好吸湿性能的干燥剂,以吸收包装件中各种来源的潮气。包装内潮气来源是:①产品构成材料本身含有一定水分,贮存流通时会蒸发出来;②包装材料含有的水分;③密封容器空间内空气中的水分;④外界大气可渗漏过包装阻隔层。防潮包装材料与容器常用的干燥剂有:1、硅胶干燥剂硅胶分子式是Si02·xH20,通常是用H2S04处理水玻璃后胶凝而成。硅胶表面层覆盖有许多羟基,有很好的亲水吸附功能,故吸湿速度快,特别是在湿度较高时更为显著,且还可以再生复用。2、蓝色指示剂和变色硅胶以细孔球形或块形硅胶为原料经浸染氯化钴液而制得蓝色或浅蓝色玻璃状颗粒。第四节防潮包装设计计算一、设计步骤(1)选择合适的防潮包装类型和等级。在对产品及储运环境条件充分了解以后,先确定防潮包装的等级,确定采用的防潮包装方法与种类,并依此类型与等级选择相应的透湿度值的包装材料及容器。表19-3和表19-4可供设计时参考。表19-3为常用防潮包装薄膜的透湿度与防潮度。表19-4为几种复合薄膜的透湿度和防潮度。(2)若需用干燥剂,应确定干燥剂的种类,计算出干燥剂使用量。(3)根据选用的包装材料,合理确定防潮包装及其密封方法。常用防潮包装薄膜的透温度和防潮度材料名称薄膜厚度(mm)透湿度[g/(m2.24h)]防潮度(%)聚乙烯(PE)0.032540.042050.06156.70.08119.10.106.216.10.154.223.80.202.245.50.25250聚氯乙烯(PVC)0.1523.94.20.2521.04.8铝箔0.008~0.0105200.010~0.0152.5400.015~0.0201.566.70.020~0.0250极好聚偏二氯乙烯(PVDC)0.038~1012.