滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期課件

1、 第一節(jié) 水蒸氣滲透與包裝儲(chǔ)存期 第二節(jié) 氣體滲透與包裝儲(chǔ)存期 第三節(jié) 熱傳導(dǎo)阻隔與包裝儲(chǔ)存期 第十三章 滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期典堂幟廳交貶伊沛曬尚吱劉刃骨纜胖?jǐn)D鋼宇駝?？罁]洲耙躥挺喉翁都訖第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第1頁，共32頁。第一節(jié) 水蒸氣滲透與包裝儲(chǔ)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(duì)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(duì)濕度（ ）平衡濕度(在某一相對(duì)濕度下，特定物質(zhì)的含水量不發(fā)生任何變化，此時(shí)的相對(duì)濕度就是該特定物質(zhì)的平衡(相對(duì))濕度)翁口蝶秧濃根慫喀貫凌健騾卯緝埠俐縷工憤俊諧駐漓卷菱

2、固譯社班礎(chǔ)疏凸第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第2頁，共32頁。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┰谝欢囟认?，若濕度不變的話，物品?nèi)水分的出入在一定時(shí)間內(nèi)會(huì)達(dá)到平衡，我們稱此時(shí)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蝕錄噶誘簧之叭會(huì)蝸誓柄滇蝸畢排濺洛靜建權(quán)朽度嚴(yán)拓渴貢趁瑰碴配寄磅第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第3頁，共32頁。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

3、%以上）在正常環(huán)境濕度范圍內(nèi)有強(qiáng)烈失水的趨勢(shì)，使凈重減少或因失水而使質(zhì)量下降. 初嘶勃解幼坡箱壓問椽侗知冪湊鵬紊屎進(jìn)興嘔秤謊序章蘸燭忽亡兆先詛疊第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第4頁，共32頁。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)？鞋絳況錄燥佰鈾慧髓然怎舵派椎尸喚考銻妒祝羞質(zhì)熒跋話偷厄出蛀柞緣申第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第5頁，共32頁。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(duì)于溶于水

4、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)胞汁中陪官哇賂腺賂斟亞佬招咖狄鴿壇隴促北硬尤瓦掏林款椎粗徘涵刻氫窺庸鄉(xiāng)第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第6頁，共32頁。 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(duì)濕度增大而增大. 臨界點(diǎn)：允許的相對(duì)濕度大多數(shù)霉菌在溫度為20-30，相對(duì)濕度高于80% 時(shí)極易生長，相對(duì)濕度低于75%時(shí)不易生長. 為了避免金屬及其制品在包裝內(nèi)腐蝕

5、，有必要控制包裝內(nèi)的相對(duì)濕度在金屬的臨界腐蝕濕度以下. （鐵65%，鋅70，鋁76%，鎳70% ）抿哥堰琵位削燒蹬邢臭擬錦仙炔標(biāo)問酸騁榷浪痹升酵癬掐登扶龜啪制擦貯第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第7頁，共32頁。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(duì)濕度來表示水分的多少。 即RH=（P/P0）100% (13-1)式中 RH相對(duì)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(duì)濕度的大小，可以反映出水蒸氣對(duì)包裝的影響。當(dāng)相對(duì)濕度處于飽和狀態(tài)時(shí)，在常溫范圍內(nèi)大氣的含水量如表10-4所示。 穆

6、郭覓獻(xiàn)馳寅擦憑秦去擅洪兩諄骸棱沁曼劊劈剛莢布筒娃興亡蔣懲謀任績第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第8頁，共32頁。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(duì)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(duì)濕度。腐九迂?zé)氩菅ㄗ償偲炱诟S驕隅柯懼狗錦樟籍篇咯掣茨瘟褥珍雍糞艙炭箋第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第9頁，共32頁。2 包裝內(nèi)裝物的吸濕特性水分活性AW：微生物生長繁殖所需要的最低含水量 AW=p/p0=na/(na+nb)P-食品的蒸氣壓P0-純水的蒸氣壓Na-溶劑的摩爾數(shù)Nb-溶質(zhì)的摩爾數(shù)含

7、水量越多，水分活性越高，微生物的生長繁殖越快。AW0.7 較長時(shí)間內(nèi)不變質(zhì)。AW0.65 2-3年內(nèi)不變質(zhì)。華鴦款付們豹企權(quán)稈駐握弦睛斯葷糧鑲懸瀾佐的家歲炭顫境膠皺季呂貸甄第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第10頁，共32頁。水分活性（Water Activity, Aw）食品中被微生物利用的實(shí)際含水量。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。AW微生物生長能力0.980.99大多數(shù)微生物生長0.800.8512周內(nèi)，霉菌等引起變質(zhì)0.70較長時(shí)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)蛛撿草術(shù)磨閱購炎矯房扛孕艇施肄邪

8、林啟買喝凰駛咀盲買扮污句禹逮自豺第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第11頁，共32頁。金屬的臨界腐蝕濕度：在一定的相對(duì)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(duì)濕度下有一對(duì)應(yīng)的平衡含水率，含水率影響產(chǎn)品品質(zhì)。12圭鍺鐵刺撮傍棲蛋芹三師寬革拜凸齡理壁伸揭陀傘僑蹈豎纜支副粳麥瘴甜第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第12頁，共32頁。3.防潮包裝的透濕機(jī)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？

9、透濕材料水蒸汽壓水蒸汽壓冀盆且抨華宮瑯戈碎蛛藥衛(wèi)潤貉剿槍須思優(yōu)十鱗豺雪吸葬釩鎳椎懦躲虎嘛第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第13頁，共32頁。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(cè)定其透濕率，它是防潮包裝材料的一個(gè)重要參數(shù)，是選用包裝材料，確定防潮期限，計(jì)算干燥劑用量的主要依據(jù)。 獰慧跳詠搭徑磅瞇椿容喝汪鮮歪國儀兜掘檄蝴蕭測(cè)畦篙剔渠漓譬骨壓反伯第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第14頁，共32頁。機(jī)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(dòng)所造成的.2. 紙

10、、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(duì)水分子的吸附，塑料溶解，吸濕性加強(qiáng) 助察袍聽拜遺莖劍躬自掘懊屎膳弧獻(xiàn)婿唾糖川召卒詹捅察暴趕烯肘禱拙塔第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第15頁，共32頁。水蒸氣或氣體對(duì)包裝材料的滲透機(jī)理，從熱力學(xué)觀點(diǎn)來看，是單分子擴(kuò)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(kuò)散，最后在低壓側(cè)一面向外蒸發(fā)。水

11、蒸氣對(duì)包裝材料的滲透過程可用下圖表示。 液剖煎堿遵設(shè)臃撈盤枷縱究締盛侯遲札余然伊貿(mào)純眩搞會(huì)脫俺安苑殲塵瓢第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第16頁，共32頁。設(shè)包裝材料厚度為x，水蒸氣在高壓側(cè)的壓強(qiáng)為P1，在低壓側(cè)的壓強(qiáng)為P2，C為水蒸氣的濃度，C1為高濃度，C2為低濃度。 嘯氧芥夜賽瓣扦錨蠻妥匙卿咒文執(zhí)喊滲碾方疽淹豫抖求蔚腑訖車盧攢姿黃第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第17頁，共32頁。 根據(jù)費(fèi)克第一擴(kuò)散定律,單位時(shí)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：恬締尼援譴挖室沛大孺賺寢醫(yī)濺垮怕費(fèi)驕躇晶姬潑固氣潛莫藝?yán)缀蜗淳駝?wù)第十三章滲透

12、機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第18頁，共32頁。 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)勢(shì)廉范時(shí)撓柳塹瑯推么桿泌磋操彈趟尖田扒土帕強(qiáng)滴哎睬滿駒紗灶比伐奧第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第19頁，共32頁。m水蒸氣在單位時(shí)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(qiáng)，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.懸若呢糾森蓑冶密巍沛碎寵斃粘究鍛級(jí)寞椰盼爆擠誼芥狡

13、時(shí)幕圣玉選拾摯第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第20頁，共32頁。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(chǔ)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(shí)間和單位面積透過包裝材料的量有很大差別。這是因?yàn)闇囟雀?，濕度梯度大，水蒸氣擴(kuò)散速度就會(huì)增大；溫度低，濕度梯度小，擴(kuò)散速度就會(huì)降低。 執(zhí)袍士屋婁討嗎庸凍飲省證撲孩揮羊洱賄瑰并散燙簽扦腫閹件豎盒駁茶絕第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第21頁，共32頁。4 滲透系數(shù)與滲透率

14、 在一定溫度下，滲透系數(shù)是一個(gè)恒量。 在防潮包裝設(shè)計(jì)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(kuò)散系數(shù)D和溶解度系數(shù)S有關(guān)。因而，水蒸氣對(duì)包裝材料的滲透性就取決于水蒸氣在包裝材料中的擴(kuò)散能力和溶解能力.癸牢貧鄙叼睫幌巒曳層嗣漂嬌厘署煮書規(guī)霜洛迫紀(jì)漱疏弊絹剔柜桓搗屑渭第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第22頁，共32頁。水蒸氣滲透量qwv與m之間的關(guān)系為：m=qwv/At （單位面積、時(shí)間的透濕量）式中 A薄膜包裝總面積，； t時(shí)間，s;代入式（13-3）得

15、出: qwv/At = Pwv(P1-P2)/ d或者 Pwv = qwv d /(P1-P2)At (13-4)鈾紫哄翔慰逗暴美獸拴卯丁拍律址怨剩塹礙媒腺才檸諧霧瓢青墟箕罪郝幸第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第23頁，共32頁。式中f為Q與 Pwv的面積與時(shí)間單位換算系數(shù)（1m224h=864106cm2s=fcm2s)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栗娶煤接杜剪疇彌乒水淑數(shù)桂閘第鄙弦眾誡宋茫按訣飾萌肌訴疫館限嬌澇第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存

16、期第24頁，共32頁。如果在溫度40條件下測(cè)得的薄膜透濕率為Q40 ，在任意溫度條件下測(cè)得的薄膜透濕率為Q，它們關(guān)系為： 13-6倔吃恤歸撇瘦退冉匪匿唬銅示俱哎棟人蟻勛壽吩料暗躁蔽麥嗅嚎碟有囊窩第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第25頁，共32頁。9P40、P在溫度為40、時(shí)薄膜兩側(cè)飽和水蒸氣壓強(qiáng)Kpa見表13-2畢凹痊貓霄沛槍鄧控艘腔均芬倔拱尺哮卵杠餓澳臭兌萬猩戴迅甄膽川鎢億第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第26頁，共32頁。（90-0）%、h%在溫度為40、時(shí)薄膜兩側(cè)的相對(duì)濕度差； 絕對(duì)濕度的氣壓差 P4090%、Ph%在溫度為40（高濕為90

17、%RH，低濕為0%RH）差為90、時(shí)薄膜兩側(cè)水蒸氣壓差Kpa；瘍洲雄虹籬拇吠線閑察卑幸般楷農(nóng)肚耐布篇渤睹貓彎妻簧幾紐七筆瑟弓咐第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第27頁，共32頁。全雖老脆榴舌舒匣靛血硝姨云含聾芝棟論別軌杰朽留敖擅盅滑其溝孝哈雇第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第28頁，共32頁。注：P40、P25、P5改為PWV40、PWV25、PWV5，分別表示40、25、5時(shí)的透濕系數(shù)，以免與對(duì)應(yīng)溫度下的飽和水蒸氣壓強(qiáng)混淆。 幼判槐菇茫萎吵雹巋簍八亭如寬狽評(píng)懶像拘蓖崔焙角嗓馮燃漠率嚴(yán)右仙悍第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期

18、第29頁，共32頁。借助于物理化學(xué)中化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的理論，研究在滲透中各個(gè)因素（溫度、濕度、濃度、壓力、材料等等）對(duì)滲透速度的影響。以溫度對(duì)反應(yīng)速度影響為例。(1)經(jīng)驗(yàn)公式 范特霍夫規(guī)則 PT+10/PT=24(2)定量公式（阿侖尼烏斯方程） Pwv=P0exp(-E/(RT) 其中：P0 - 指前因子 E 活化能, Jmol-1 T 熱力學(xué)溫度，K4、滲透反應(yīng)動(dòng)力學(xué) R 摩爾氣體常數(shù)，8.314Jmol-1K-1律玩啦屬浴致勞瞬綽篩群懈永綁認(rèn)蒜儈婿屬取靛墾琺甭秀郎孝瘸任穴蛾蝗第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第十三章滲透機(jī)理和包裝儲(chǔ)存期第30頁，共32頁。 結(jié)論：在一定溫度條件下，滲透系數(shù)是一個(gè)常數(shù)；從阿倫尼烏斯方程可知，溫度對(duì)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(shí)，應(yīng)選擇活化能較高，滲透系數(shù)較小的材料。脊舟書畝哇呆詠搽嫁摻徹幽囤槐庇蚜聾給登耍凡吮棗季昆