卤豆腐的软包装材料设计.doc

软包装复合工艺与设备课程设计 卤豆腐的复合软包装材料设计摘要：武冈素称“卤菜之乡”、以卤菜闻名，其卤豆腐有悠久的传统，且工艺纯正，色味俱全，一种健康食品。但目前卤豆腐的销售市场极小。本文对卤豆腐的包装材料进行探讨，设计PET/PE/PVDC/PE复合软包装材料对卤豆腐进行包装，并阐述了PET/PE/PVDC/PE复合软包装材料相关的成型工艺和性能检测。关键词：卤豆腐；复合软包装；材料；设计0引言武冈素称“卤菜之乡”、以卤菜闻名，近几百年来，为宫廷进贡食品。卤豆腐以“扶峰山”山泉水、用多种名贵中药材、采用科学方法结合传统工艺卤制而成，含有丰富的蛋白质等多种营养成份，其口感香脆、嫩甜味美。具有益气补血,生津开胃,提精养神之功效,常食有益健康,既是宴宾佳肴,又是风味休闲佐餐,旅途休闲食品,更是馈赠贵宜的最佳礼品。目前，武冈市现在出现了不少卤品公司，如湖南省武冈市华鹏食品有限公司、陈氏福元卤业食品有限公司、武冈市法新食品有限责任公司等等。但是，武冈的卤豆腐市场空间还非常小，基本只能在市内各超市和商场销售，并且销量也不很大。其一方面是由于推销和销售战略有问题，另一面是新产品性能包装有缺陷。为了产生更多的效益，我们设计一种包装复合材料来对卤豆腐进行包装。由于一种材料往往达不到保护产品的要求，根据卤豆腐的特性,所以常常采用复合软包装材料。“复合包装材料”是指用两种以上的材料复合为一层的统称。复合材料可保持单层材料的优良特性，又可克服其各自的不足，复合后具有新的特性，复合材料中应用较多的是复合薄膜，它可满足食品等商品对薄膜的不同要求。随着新型食品工业的发展，要求薄膜包装材料具有防潮、防气、防光、耐热、耐油、耐高温、热封性等优良性能；还要具有印刷适应性与装饰艺术效果。这些性能和要求是单一材料难以达到的。复合软包装材料的综全性能好,具有高强度、高阻隔性、耐高低温、包装操作适应性好、卫生安全,能够满卤豆腐对材料的全方位要求。1卤豆腐的特性与包装要求 卤豆腐就是用精心挑选出来的香干子放在卤水里面经过若干时间熬制而成的。加工而成的卤豆腐表面微黑，形状大致成规则的六面体(12)*(24)*(710)/cm.闻起来有一股特有的醇和香气。卤豆腐含有微生物生长繁殖所需的营养条件，极易腐败变质。 对卤豆腐进行包装是为了保护产品、方便储运、促进销售、推广产品。根据卤豆腐的特性，为了保全其质量，延长保质期.包装时,应阻氧阻水，以防止微生物的侵染与抑制微生物的繁殖，应阻隔异味，以保证产品的独特香味,包装应有良好的机械适应性,在包装及流通过程防止破损。2复合包装材料的结构设计在包装技术中，经常用简写的方式表示一个多层复合材料的结构。例如纸聚乙烯铝箔聚乙烯，写在前面的是外层，写在后面的是与产品接触的内层。由于将各层材料结合在一起的方式很多，所以很难用一种体系来说明所有的不同的复合结构。虽然如此，在一个复合材料中却经常可以分为外层、阻隔层、粘合层、内层这样一些有鲜明界面的结构。复合结构的外层材料应当是机械强度好、耐热、印刷性能好、光学性能好的材料。目前，外层材料多采用带有覆膜的纸、玻璃纸、拉伸聚丙烯、聚酯、尼龙、聚氯乙烯等材料。而与产品相接触的内层应当是热封性好、无味、无毒、耐油、耐水（防潮）、耐化学药品的材料。常用的内层材料有未拉伸的聚丙烯、聚乙烯、离子型聚合物及无毒聚氯乙烯等。复合材料中的阻隔层通常位于层合结构中靠近产品的一侧。铝箔和蒸镀金属膜是层合包装中常用的阻隔材料。但铝箔容易皱折，致使在折痕处造成渗透。所以铝箔必须与其他材料复合使用，这不但增强铝箔的耐折性，而且将可能出现的渗透降到最低限度。一个层合软包装的性能与结构有关。预计软包装可以起到下列作用：防止干燥产品吸收大气中的潮气和防止含水量大的产品失去水分；防止产品被大气中的氧气氧化；在充气包装中，防止充入的CO2或N2组分变化；防止产品受大气中有臭味物质的影响；防止被包产品的挥发性香气组分散失等。2.1 复合材料的结构要求1） 外层材料要求光学性能好、印刷性好，具有较高的强度和刚性。常有的外层材料有PET、PA、BOPP、铝箔及纸类等材料。2） 内层材料要求无毒、无味、耐油、耐化学性能好，具有热封性和黏合性.常用的有PE、CPP、EVA等热塑性塑料。3） 中间层材料要求具有高阻隔性 阻气性能良好的材料：EVAL、PVA、KOPP、PVDC、KPT、OPA、PA、PET。 阻湿性能良好的材料：PVDC、KOPP、KPT、HDPE、OPP、PP、LDPE、PET、PVC等。 阻气、阻湿性能均好的材料：PVDC、KOPP、PET、PET/PE、PT/PE、PA/PE、PP/PVDC/PE、PA/EVAL/PE、PET/EVAL/PE等。2.2复合材料的选用选用包装材料时，不仅要分析材料的性能是否满足产品包装的要求，还要考虑包装材料价格与包装的经济效益等。基于上述考虑,我们可以选择PET/PE/PVDC/PE复合包装材料对卤豆腐进行包装。2.2.1.PET的性能 PET 是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，但耐电晕性较差，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。 作为包装材料PET优点： 有良好的力学性能，冲击强度是其他薄膜的35倍，耐折性好。 耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀碱，耐大多数溶剂。 具有优良的耐高、低温性能，可在120温度范围内长期使用，短期使用可耐150高温，可耐-70低温，且高、低温时对其机械性能影响很小。气体和水蒸气渗透率低，既有优良的阻气、水、油及异味性能。 透明度高，可阻挡紫外线，光泽性好。 无毒、无味，卫生安全性好，可直接用于食品包装。 此复合材料主要利用了其印刷适用性较好、透明、机械强度好等。2.2.2.PVDC的性能由于其分子间凝集力强，结晶度高，PVDC分子中的氯原子有疏水性，不会形成氢键，氧分子和水分子很难在PVDC分子中移动，从而使其具有优良的阻氧性和阻湿性，且其阻氧性不受周围环境湿度的影响。也就是说，在任何温度或湿度条件下，兼具卓越的阻隔水汽、氧气、气味和香味的能力，是目前公认的在阻隔性方面综合性能最好的塑料包装材料。 利用PVDC的阻气性，能够延缓食品氧化变质现象的发生，大大延长产品货架期，同时能够避免内装物的香味散失和防止外部不良气味的侵入； 利用其阻湿性，能够防止产品发生失水变干、口感变差的现象，不会因产品吸水而损伤包装原型，防止定量制品发生自然损耗（失重）。阻气性能不随湿度的变化而变化，即使高湿环境也不会引起产品变质； 利用其低渗透性，可防止香味损失，而且不吸收残余气味和不正常味道，可以保证气味的完整性（在包装低脂肪或高蛋白食品时这一点尤为重要）。 耐候性优异，即使长期暴露在室外，直接受阳光照射，也不会发生包装物褪色及老化现象。2.2.3.PE的性能PE为乳白色半透明或不透明的蜡状固体，几乎无味、无毒，质量比水轻。PE大分子链柔顺性好，很容易结晶，常温下PE由部分结晶和部分处于无定形的非晶所构成，因此它是一种韧性材料。PE是非极性高分子聚合物，所以它对水蒸气的透过率低，具有很好的防潮性；在聚乙烯分子中既无双健，也无活性基团和杂原子，所以PE的化学性质稳定，能耐水、耐酸碱水溶液，在室温下不溶于任何有机溶剂，PE有优良的热粘合性热封合性能；其耐寒性好，在低温下机械性能变化极小，此外，PE还具有较好的耐辐射各电缘性。在复合材料中，PE主要作粘合层和热封层。3包装复合材料的复合工艺塑料薄膜复合加工方式有干式复合法，湿式复合法，挤出复合法，热熔复合法和共挤出复合法等数种。 干式复合法是在塑料薄膜上涂布一层溶剂型粘接剂(目前主要是双组份聚氨酯和单组份的压敏胶)，经过覆膜机烘道除去溶剂而干燥，在热压状态下与其它的复合基材(塑料薄膜或铝箔)粘合成复合膜。干式复合法是塑料包装复合材料中最常用的方法。 湿式复合法是在复合基材(塑料薄膜、铝箔)表面涂布一层水溶性（或溶剂型）粘接剂，在粘接剂未干的状况下，通过压辊与其它材料(纸、玻璃纸)复合，再经过热烘道干燥成为复合膜层。 湿式复合法的特点是：工艺操作简单，粘接剂用量少，成本低，复合速度快，一般为150300mmin，不含残留溶剂。挤出复合法是复合工艺中最常见的一种方法。它用聚乙烯树脂作为胶粘剂，用塑料挤出机将聚乙烯树脂或其它树脂加热熔融注入一个平片模具内，再由模具的模口流出片状固化的薄膜后，立即与另一种或两种薄膜通过复合夹辊复合在一起，然后冷却固化。热熔复合法是将聚乙烯丙烯酸酯共聚物、乙烯醋酸乙烯共聚物、石腊放在一起加热熔融，然后涂布在基材上，立即与其它复合材料复合后冷却即成。其优点是复合时间短、无溶剂公害问题，成本又低。缺点是耐热性、透明性欠佳。共挤出复合法。此法是将多种不同性能的塑料树脂通过多台挤出机共挤进入模具复合成膜，也称为多层挤出复合。多层共挤出复合是80年代先进的塑料加工技术采用平挤或吹胀工艺使用两种以上塑料树脂由一步法制成的。共挤薄膜的基材从来不易分开。每一种树脂分别在独立的挤出机中熔融，然后熔体通过共挤出模具，并使它们保持在均匀一致的各层中而不混合。生产PET/PE/PVDC/PE复合包装材料，我们选择挤出复合法，其层合工艺比较成熟。挤出复合挤出工艺如1-2所示。5总结对卤豆腐进行真空全自动包装，效率高，成本低，能有效保护产品，延长保质期。 图1-2复合挤出工艺4包装材料的检测复合包装膜为了达到所需要的包装要求，应具备以下性能：1）、机械性能 抗张强度、刚性、耐磨性、密封性、伸长率、磨擦力等；2）、物理化学性能 阻隔水分及氧气性能、保香性、抗油性、抗化学介质性、避光性等；3）、耐久性能 在低温、高温下的使用性能、高湿条件下稳定性、降解能力等；4）、加工性 适宜印刷、便于自动化包装、防静电、热收缩能力等；5）、商品展示性 透明度、白度、光泽度、开启方便、废弃物易处理等。下面主要介绍对包装材料物理性能的检测要求，包括材料阻隔性、加工适应性、机械保护性、稳定性、印刷适应性、热封性等。1.材料的阻隔性材料阻隔性能的好坏直接影响商品的质量，材料阻隔性差可导致商品变质、失效、失去使用价值。这种阻隔包括对水分、水蒸气、气体、光、香味、气味等等的阻隔，以及绝热性能是否良好。通常所说的材料阻隔性能主要是指材料对水蒸气、气体（氧气、氮气、二氧化碳等无机气体）以及香味等有机气体的测试。一般来讲，材料对水蒸气以及常规气体的阻隔性（尤其是氧气）能够直接影响到内容物在贮存、售卖以及售出后一定环境一定时间内的保存质量。例如：在规定的保存环境中，是否能在规定的保质期内保持产品质量。这点对于食品包装和药品包装尤其重要，而且由于药品使用的特殊性，对药品包装材料的阻隔性能要求往往更高一些。Labthink兰光于2001年正式开始研发阻隔性检测设备，通过8年的不断探索，现在已经形成了Labthink系列透气透湿检测设备，测试方法基本上囊括了目前国际上常用的各种方法。其开发的系列透气性测试设备有：使用真空压差法的VAC系列气体渗透仪，使用氧传感器的等压法原理的PERME系列和TOY系列容器薄膜透氧仪；TSY-T系列透湿性测试设备包括：使用减重法测试的TSY-T1和TSY-T3（12腔测试）透湿性测试仪，使用电解分析法的PERME系列和TSY-W系列容器薄膜水蒸气透过率测试仪。同时还具有动态相对湿度测定法和红外检定法和电解分析法的检测设备。 有机气体阻隔性测试是阻隔性测试中较高等级的测试，包装材料的保香性能属于有机气体阻隔性检测的范畴。通常，并不是所有包装材料都需要进行有机气体阻隔性测试。一些试验结果表明，材料对于氧气、水蒸气的阻隔性越高则它对于有机气体的阻隔性越好。为了满足客户对有机物渗透的要求，Labthink兰光推出了全球首台PERME OR2/410 有机气体透过率测试系统，很好地解决了材料关于有机物的阻隔性能的检测需求。2.机械保护性机械保护性是包装材料的基础检测项目之一，检测数据直接影响产品在运输、销售过程中外界自然因素或者人为因素可能导致的包装损坏。包括冲击、摇动、堆码强度等检测。对运输包装件的测试就是通过分析不同的流通环境，模拟各个环节，检验包装对内容物的保护性能，并找出引起包装件破损的主要原因，最终达到保护产品的目的。这类检测有模拟流通环境的需要，以检测由于环境因素变化带来的影响，例如露天存放时包装件会受到雨水、阳光、虫蛀和微生物的作用，而这些模拟测试都需要在一个或多个模拟试验室环境中进行，单靠一台设备是无法满足检测要求的。对于内包装或者小包装件，利用密封试验仪可以检测包装件在经过了一系列模拟试验后（如摇动试验、跌落试验、耐压试验等）的密封性能。3.稳定性材料稳定性的检测也是包装材料的基础检测项目之一，检测目的也是为了保证包装件在运输贮存过程中不破损。众所周知，商品要经历生产、运输、销售等环节，环境的变化比较大。例如，在热带制造的产品销售到温带，生产是在高温高湿的环境中进行，但是销售时周围的环境温湿度较低、比较干燥。因此，材料对于环境变化的稳定性十分重要，常见的检测项目为薄膜的受热尺寸稳定性。一般薄膜试样的受热方式有液体浴和空气浴两种，液体浴又分为水浴和油浴，具体试验时选择哪一种受热方式，要根据对材料的要求、以及材料的特性等因素来考虑。4.印刷适应性附着性、耐磨性、印刷精度等几项指标主要是针对印刷行业的特点提出的。一件包装质量良好的产品，不但要有良好的保护性，而且其印刷质量也要达到优等。包装是一件商品的外衣，同时也代表了一个品牌的形象，如果仅有良好的保护性，却没有优质的印刷，也就谈不上是一个优质的包装。促进销售是现代包装的主要功能之一，包装已经成为提高商品竞争能力、促进销售的重要手段。优秀的印刷是实现企业营销战略的冲锋兵，没有优秀的印刷，要想塑造品牌和企业的良好形象势必会事倍功半。5.热封性热封制袋是整个软包装工艺的最后一道程序。热封制袋要求有良好的热封牢度，能承受口袋的后加工处理而不发生泄漏。封口的严密性同热封材料的正确选择、热封压力、热封温度和时间以及热封方法都有很大关系。热封的质量直接影响到包装物整体的阻隔性，因为封口处是最容易出现泄漏的地方，一个包装物只要出现了泄漏，采用再好的阻隔材料也无济于事。同样，在实际使用过程中，大部分包装损伤是发生在热封部分，这多是由于热封强度不足、热封性不适宜、热封装置以及热封条件不合适造成的。对于复合材料及胶粘剂，材料的剥离和粘合性能十分重要，应为包装商所重视。通过检测材料的剥离强度，可以保证复合薄膜等常用包装材料自身特性的稳定性，使之不至于在低强度时就导致材料的层间分离，破坏其应有的阻隔性能。5总结设计合适的包装复合材料，有利于提高包装的性能，从而对产品起到更好的保护，延长产品的货架期。PET/PE/PVDC/PE复合包装材料，综合了三种材料的优越性能，不但具有良好的热封性