Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,專用包裝工藝,專用包裝工藝,*,第一節(jié) 水蒸氣滲透與包裝儲存期,第二節(jié) 氣體滲透與包裝儲存期,第三節(jié) 熱傳導(dǎo)阻隔與包裝儲存期,第十三章 滲透機理和包裝儲存期,第一節(jié) 水蒸氣滲透與包裝儲存期,一、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/m,3,）,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,),一、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),濕脫兩性兼?zhèn)涞奈锲罚ㄆ胶夂浚?在一定溫度下，若濕度不變的話，物品內(nèi)水分的出入在一定時間內(nèi)會達(dá)到平衡，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,一、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),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),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.),某些,結(jié)晶粒狀或粉狀易溶解物品,，放濕，失水結(jié)成硬塊,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,金屬制品（水膜）,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，其吸濕量在未達(dá)到飽和之前，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,.,為了避免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%,）,三、防潮包裝原理,1.,產(chǎn)品包裝所遇的水蒸氣,產(chǎn)品包裝所遇的水蒸氣，主要是大氣中的水蒸氣，一般以相對濕度來表示水分的多少。,即,RH=,（,P/P0,）,100%(13-1),式中,RH,相對濕度；,P,空氣中水蒸氣分壓力,;,P0,飽和水蒸氣壓力,;,顯然環(huán)境大氣中相對濕度的大小，可以反映出水蒸氣對包裝的影響。當(dāng)相對濕度處于飽和狀態(tài)時，在常溫范圍內(nèi)大氣的含水量如表,10-4,所示。,P251,表,13-1,空氣中飽和水蒸氣的含水量,溫度升高，水蒸氣含水量增加；,溫度降低，相對濕度升高，或產(chǎn)生飽和、過飽和。,應(yīng)控制包裝內(nèi)空氣的相對濕度。,2,包裝內(nèi)裝物的吸濕特性,水分活性,A,W,：微生物生長繁殖所需要的最低含水量,A,W,=p/p,0,=n,a,/(n,a,+n,b,),P-,食品的蒸氣壓,P,0,-,純水的蒸氣壓,N,a,-,溶劑的摩爾數(shù),N,b,-,溶質(zhì)的摩爾數(shù),含水量越多，水分活性越高，微生物的生長繁殖越快。,A,W,0.7,較長時間內(nèi)不變質(zhì)。,A,W,0.65 2-3,年內(nèi)不變質(zhì)。,水分活性,（,Water Activity,Aw,）,食品中被微生物利用的實際含水量。,A,w,值反映了溶液和作用物的水分狀態(tài)，每種微生物只能在一定的,A,w,值范圍內(nèi)生長。,A,W,微生物生長能力,0.980.99,大多數(shù)微生物生長,0.800.85,12周內(nèi)，霉菌等引起變質(zhì),0.70,較長時間防止微生物生長,0.65,極少數(shù)微生物有生長可能，較長期不變質(zhì),金屬的臨界腐蝕濕度：在一定的相對濕度條件下，金屬及其制品的表面吸附空氣中的水分而形成的水膜達(dá)到一定的厚度，開始劇烈的腐蝕。,鋼鐵：,70%,銅：,60%,鋁：,76%,3,防潮包裝的目的,一相對濕度下有一對應(yīng)的平衡,含水率，含水率影響產(chǎn)品品質(zhì)。,12,3.,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,包裝材料的透濕性能取決于所用材料的種類、加工方法和材料的厚度，為了判斷防潮包裝材料的透濕性能，一般是測定其透濕率，它是防潮包裝材料的一個重要參數(shù)，是選用包裝材料，確定防潮期限，計算干燥劑用量的主要依據(jù)。,機理：,1.,金屬箔、玻璃薄片、部分陶瓷：,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，使活化的水分子擴散或遷移所造成的,.,3.,吸濕性塑料,：,活性水分子擴散,對水分子的吸附，塑料溶解，吸濕性加強,水蒸氣或氣體對包裝材料的滲透機理，從熱力學(xué)觀點來看，是單分子擴散過程。即氣體分子在高壓側(cè)的壓力作用下，首先溶解于包裝材料（如塑料膜）內(nèi)表面，然后水蒸氣在包裝材料中由高濃度向低濃度進(jìn)行擴散，最后在低壓側(cè)一面向外蒸發(fā)。水蒸氣對包裝材料的滲透過程可用下圖表示。,設(shè)包裝材料厚度為,x,，水蒸氣在高壓側(cè)的壓強為,P1,，在低壓側(cè)的壓強為,P2,，,C,為水蒸氣的濃度，,C1,為高濃度，,C2,為低濃度。,根據(jù)費克第一擴散定律,單位時間、單位面積的氣體滲透量與濃度梯度成正比，可用下式表示：,根據(jù)亨利定律，在一定溫度下，水蒸氣或氣體溶解在包裝材料中的濃度,c,與該氣體的分壓力,p,成正比，即,c=SP,式中,S,稱溶解度系數(shù),用單位體積小所溶解水蒸氣質(zhì)量或氣體體積來表示，,(10-6),m,水蒸氣在單位時間、單位面積透過包裝材料的質(zhì)量，,g;,P1,、,P2,包裝材料兩側(cè)的壓強，,kpa;,Pwv,水蒸氣透過包裝材料的滲透系數(shù)也稱透濕系數(shù)，,gcm/cmsKpa.,由此式可知，水蒸氣透過包裝材料的質(zhì)量與包裝材料兩側(cè)的壓差成正比，與滲透系數(shù)成正比，與材料厚度成反比。由于包裝材料是在溫度、濕度變化很大的環(huán)境條件下使用的，受儲存環(huán)境溫濕度的影響很大，在不同的溫濕度條件下，水蒸氣在單位時間和單位面積透過包裝材料的量有很大差別。這是因為溫度高，濕度梯度大，水蒸氣擴散速度就會增大；溫度低，濕度梯度小，擴散速度就會降低。,4,滲透系數(shù)與滲透率,在一定溫度下，滲透系數(shù)是一個恒量。,在防潮包裝設(shè)計中，主要考慮水蒸氣滲透系數(shù),(,亦叫做透濕系數(shù),)Pwv(wv,：,water vaper),。,根據(jù),P=DS,可見，水蒸氣透過包裝材料的滲透系數(shù),P,與水蒸氣在這種邊裝材料中的擴散系數(shù),D,和溶解度系數(shù),S,有關(guān)。因而，水蒸氣對包裝材料的滲透性就取決于水蒸氣在包裝材料中的擴散能力和溶解能力,.,水蒸氣滲透量,qwv,與,m,之間的關(guān)系為：,m=qwv/A,t,（單位面積、時間的透濕量）,式中,A,薄膜包裝總面積，,；,t,時間，,s;,代入式（,13-3,）得出,:,qwv/At=Pwv(P1-P2)/d,或者,Pwv,=,q,wv d/(P,1,-P,2,),A,t,(13-4),式中,f,為,Q,與,Pwv,的面積與時間單位換算系數(shù)（,1m2,24h=864,106cm2,s=fcm2,s),Q-,透濕率（,g.m2.24h,）,Pwv-,透濕系數(shù),(g.cm/cm2.s.kpa),Q40-,表示標(biāo)準(zhǔn)條件（,40,，,900%RH,）下的透濕率,-2,如果在溫度,40,條件下測得的薄膜透濕率為,Q40,，在任意溫度,條件下測得的薄膜透濕率為,Q,，它們關(guān)系為：,13-6,9,P40,、,P,在溫度為,40,、,時薄膜兩側(cè),飽和水蒸氣壓強,Kpa,見表,13-2,（,90-0,）,%,、,h%,在溫度為,40,、,時薄膜兩側(cè)的相對濕度差；,絕對濕度的氣壓差,P,40,90%,、,P,h%,在溫度為,40,（高濕為,90%RH,，低濕為,0%RH,）差為,90,、,時薄膜兩側(cè)水蒸氣壓差,Kpa,；,注：,P,40,、,P,25,、,P,5,改為,P,WV,40,、,P,WV,25,、,P,WV,5,，分別表示,40,、,25,、,5,時的透濕系數(shù)，以免與對應(yīng)溫度下的飽和水蒸氣壓強混淆。,借助于物理化學(xué)中化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的理論，研究在滲透中各個因素（溫度、濕度、濃度、壓力、材料等等）對滲透速度的影響。以溫度對反應(yīng)速度影響為例。,(1),經(jīng)驗公式,范特霍夫規(guī)則,P,T+10,/P,T,=2,4,(2),定量公式（阿侖尼烏斯方程）,P,wv,=P,0,exp(-E/(RT),其中：,P,0,-,指前因子,E,活化能,J,mol,-1,T,熱力學(xué)溫度，,K,4,、滲透反應(yīng)動力學(xué),R,摩爾氣體常數(shù)，,8.314Jmol,-1,K,-1,結(jié)論：,在一定溫度條件下，滲透系數(shù)是一個常數(shù)；,從阿倫尼烏斯方程可知，溫度對滲透系數(shù)有顯著影響；,活化能越高，滲透系數(shù)越小，滲透反應(yīng)速度就越慢；反之亦然。在選擇包裝材料時，應(yīng)選擇活化能較高，滲透系數(shù)較小的材料。,(4),活化能較大，溫度對滲透系數(shù)的影響越顯著；活化能較小，溫度對滲透系數(shù)的影響也較??；,(5),指前因子,P,0,與活化分子發(fā)生滲透反應(yīng)的速度有關(guān)。,三、防潮包裝的設(shè)計與計算,防潮包裝的分類,1,、第一類防潮包裝的設(shè)計與計算,采用干燥劑和透濕率低的防潮包裝材料。,保護產(chǎn)品質(zhì)量，防止產(chǎn)品增加水分，加入干燥劑,防止被包裝物品吸收或排除水分，采用低透濕率的防潮包裝材料,謝謝觀看,/,歡迎下載,BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH,內(nèi)容總結(jié),第一節(jié) 水蒸氣滲透與包裝儲存期。水分能溶解微生物所需的營養(yǎng)物質(zhì)（含70-85%水分）。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。式中 RH相對濕度。P空氣中水蒸氣分壓力。P0飽和水蒸氣壓力。顯然環(huán)境大氣中相對濕度的大小，可以反映出水蒸氣對包裝的影響。Aw值反映了溶液和作用物的水分狀態(tài)，每種微生物只能在一定的Aw值范圍內(nèi)生長。一相對濕度下有一對應(yīng)的平衡。穴結(jié)構(gòu)引起的毛細(xì)流動所造成的.。根據(jù)費克第一擴散定律,單位時間、單位面積的氣體滲透量與濃度梯度成正比，可用下式表示：。m水蒸氣在單位時間、單位面積透過包裝材料的質(zhì)量，g。P1、P2 包裝材料兩側(cè)的壓強，kpa。式中 A薄膜包裝總面積，。t時間，s?；罨茌^小，溫度對滲透系數(shù)的影響也較小。謝謝觀看/歡迎下載,