第3章 研 防潮包装

1、第三章第三章 防潮包装防潮包装 讲授内容讲授内容 1 概述概述 1、水蒸气对被包装产品的损害；、水蒸气对被包装产品的损害； 2、防潮包装的定义。、防潮包装的定义。 2 包装内容物与水蒸气的关系包装内容物与水蒸气的关系 3、干燥食品的吸湿特性。、干燥食品的吸湿特性。 4、无机盐类的平衡湿度。、无机盐类的平衡湿度。 5、包装用于干燥剂的吸湿特性。、包装用于干燥剂的吸湿特性。 6、被包装物的局部吸湿特性。、被包装物的局部吸湿特性。 3 防潮包装材料及透湿性防潮包装材料及透湿性 1、透湿度的概念。、透湿度的概念。 2、常用防潮包装材料。、常用防潮包装材料。 3、防潮包装的形式。、防潮包装的形式。 4

2、防潮包装的设计与计算防潮包装的设计与计算 1、采用低透湿率防潮包装材料。、采用低透湿率防潮包装材料。 2、采用包装容器内装入一定数量的干燥剂。、采用包装容器内装入一定数量的干燥剂。 1 概述概述 一、防潮包装的作用一、防潮包装的作用 1、防止、防止吸收吸收水分水分 防潮包装，通常保护的是那些受潮后，质量防潮包装，通常保护的是那些受潮后，质量会受到影响的产品。会受到影响的产品。 如：药品、酥脆食品、金属制品、水泥等，如：药品、酥脆食品、金属制品、水泥等，这些产品受潮后会绵软、氧化、发霉、结块、锈这些产品受潮后会绵软、氧化、发霉、结块、锈蚀，严重的会失去使用价值。蚀，严重的会失去使用价值。 2、防

3、止、防止失去失去水分水分 对于那些本身含水量较高，失去水分变干后对于那些本身含水量较高，失去水分变干后同样会使质量受到影响的产品。同样会使质量受到影响的产品。 如：蛋糕、面包、牙膏等，防潮包装同样重如：蛋糕、面包、牙膏等，防潮包装同样重要。要。 二、水蒸气对被包装产品的损害二、水蒸气对被包装产品的损害 、可以使化肥、水泥、农药、药品、白糖、可以使化肥、水泥、农药、药品、白糖等造成澎润、潮解、板结；等造成澎润、潮解、板结； 、干燥食品、药品因吸潮而变质；干燥食品、药品因吸潮而变质； 、可使纤维、皮革制品发生霉变；、可使纤维、皮革制品发生霉变； 、金属制品生锈；、金属制品生锈； 、含水分产品，脱湿

4、后也会干涸变质。、含水分产品，脱湿后也会干涸变质。 三、防潮包装的定义、防潮包装的定义 简单说：简单说： 是阻止包装物内外水蒸气交换的包装。是阻止包装物内外水蒸气交换的包装。 准确说：准确说： 采用具有一定阻隔水蒸气能力的材料，对食采用具有一定阻隔水蒸气能力的材料，对食品进行包封，阻隔外湿度对产品的影响，同时使品进行包封，阻隔外湿度对产品的影响，同时使包装内的相对湿度满足产品的要求，保护内装产包装内的相对湿度满足产品的要求，保护内装产品的质量。品的质量。 2 包装内容物与水蒸气的关系包装内容物与水蒸气的关系 一、水蒸气一、水蒸气 1、主要来源、主要来源 大气中的水蒸气。大气中的水蒸气。 2、表

5、示方法、表示方法 RH = P / PO100% 式中：式中： RH相对湿度。相对湿度。 P 空气中的水蒸气分压。空气中的水蒸气分压。 PO饱和水蒸气压力。饱和水蒸气压力。 3、温度对大气含水量的影响、温度对大气含水量的影响 表表1 不同温度下大气中饱和水蒸气的含水量不同温度下大气中饱和水蒸气的含水量 温度（温度（） 2 10 20 30 40 含水量（含水量（g/m3）5.61 9.40 17.0 29.6 48.6 从表上看出，在湿度相同的条件下：从表上看出，在湿度相同的条件下： 、温度、温度 ，大气中含水量，大气中含水量 ； 、温度、温度 ，大气中相对湿度，大气中相对湿度 ，易达，易达到

6、饱和状态，产生水分凝结。到饱和状态，产生水分凝结。 4、温、温湿度变化与防潮包装的关系湿度变化与防潮包装的关系 如果：如果： 高温下，封入包装内空气的高温下，封入包装内空气的RH （相对湿（相对湿度）度） ，是被包装产品所允许的条件。，是被包装产品所允许的条件。 那么：那么： 降温时，其包装内的降温时，其包装内的RH （相对湿度）（相对湿度），会超过包装产品所允许的条件。会超过包装产品所允许的条件。 所以，在相同所以，在相同 RH （相对湿度）下：（相对湿度）下： 凝结水凝结水高温时饱和水蒸汽含水量高温时饱和水蒸汽含水量 低温低温时饱和水蒸汽含水量。时饱和水蒸汽含水量。 二、包装产品的吸湿特性

7、二、包装产品的吸湿特性 水分活性：水分活性： 在装有食品的密闭容器内的蒸汽压与同一在装有食品的密闭容器内的蒸汽压与同一 温度下纯水的蒸汽压之比。温度下纯水的蒸汽压之比。 AW P / P0 nA / (nA +nB) 式中：式中：AW 水分活性；水分活性； P 溶液的蒸汽压；溶液的蒸汽压； P0 0 0溶剂的蒸汽压；溶剂的蒸汽压； nA溶剂的摩尔分数；溶剂的摩尔分数； nB溶液的摩尔分数；溶液的摩尔分数； 食品按食品按AW分类：分类： 、干食品、干食品 一般指一般指 Aw 085的食品。的食品。 如：鲜肉（如：鲜肉（098097），）， 鲜鸡蛋（鲜鸡蛋（097）。）。 特点：特点： 适合大肠杆

8、菌（适合大肠杆菌（096093）、红酵母）、红酵母（089）等微生物生长。）等微生物生长。 1、平衡水分、平衡水分 茶叶为例：茶叶为例： 将含水量为将含水量为3%的茶叶，放在相对湿度为的茶叶，放在相对湿度为RH=20%、40%、60%和和80%的环境中。的环境中。 观察：观察： 随时间的变化，环境湿度与其含水量的变化随时间的变化，环境湿度与其含水量的变化（如图如图1）。）。35713平衡水分平衡水分7%平衡水分平衡水分13%（吸湿放湿）（吸湿放湿）平衡水分平衡水分4.4%平衡水分平衡水分2.5%RH 80% 环境中环境中RH60% 环境中环境中RH40% 环境中环境中RH20% 环境中环境中水

9、分含量（水分含量（%）时间时间 图图1 茶叶在各种湿度下的吸湿速度茶叶在各种湿度下的吸湿速度 茶叶质量标准：茶叶质量标准：含水量含水量 3%。 保存期内，最大含水量应保存期内，最大含水量应 55%，否则变，否则变 质加快。质加快。 由上图可知：由上图可知： 湿度越高，水分含量增加越快。湿度越高，水分含量增加越快。 如：如：湿度为湿度为80%的环境下，同样时间，水分的环境下，同样时间，水分 增加速度最快（与增加速度最快（与60%；40%；20%相比）。相比）。 随着水分的增加，吸湿和放湿速度降低。随着水分的增加，吸湿和放湿速度降低。 如：如：温度在温度在80%的情况下，当其含水量达到的情况下，当

10、其含水量达到 13%时，吸湿速度为零。时，吸湿速度为零。 平衡水分：平衡水分： 将吸湿速度为零时的包装内容物的含水量，将吸湿速度为零时的包装内容物的含水量，称为在相对温度下的平衡水分。称为在相对温度下的平衡水分。 也可以讲：也可以讲： 处在一定湿度环境下的被包装物，其吸湿处在一定湿度环境下的被包装物，其吸湿速度为零时的含水量，称其为平衡水分或为平速度为零时的含水量，称其为平衡水分或为平衡吸湿率。衡吸湿率。 、平衡水分与湿度的关系、平衡水分与湿度的关系 以茶叶吸湿特性为例：以茶叶吸湿特性为例：如下图；如下图；2.55.57132050801C1（初始水分值）（初始水分值）C2（临界平衡水分值）（

11、临界平衡水分值）相对湿度（相对湿度（%）平衡水分（平衡水分（%） 图图2 茶叶的吸湿特性曲线茶叶的吸湿特性曲线60 说明：说明： 、任何产品吸湿特性曲线由试验得出（也、任何产品吸湿特性曲线由试验得出（也可以查表）。可以查表）。 、根据得出曲线，已知含水量，可求出对、根据得出曲线，已知含水量，可求出对应的湿度值。应的湿度值。 如：如： 已知初始平衡水分含量已知初始平衡水分含量C1，允许的临界水，允许的临界水分为分为C2，可求出对应湿度值（分别为，可求出对应湿度值（分别为2.5%；5.5%）。）。 从上图可知：从上图可知：只有将包装内的湿度控制在只有将包装内的湿度控制在50%以下，才能使茶叶的含水

12、量以下，才能使茶叶的含水量5.5%。 3.防潮包装材料及透湿性防潮包装材料及透湿性 一、透湿度的概念一、透湿度的概念 也称：透湿率也称：透湿率 是防潮包装材料的重要参数，是选用包装是防潮包装材料的重要参数，是选用包装材料，确定保存期限，计算干燥剂用量的重材料，确定保存期限，计算干燥剂用量的重要依据。要依据。 透湿度：透湿度：在一定温度和湿度的条件下，单在一定温度和湿度的条件下，单位面积的包装材料在单位时间内透过的水蒸位面积的包装材料在单位时间内透过的水蒸气量（气量（g/24h）。）。 渗透机理：渗透机理： 渗透机理：渗透机理： 设：设： d - 厚度材料；厚度材料； C1 - 水蒸气高浓度；水

13、蒸气高浓度； C2 - 水蒸气低浓度；水蒸气低浓度； P1 - 水蒸气高侧压；水蒸气高侧压； P2 - 水蒸气低侧压；水蒸气低侧压； A - 防潮材料的表面积；防潮材料的表面积；图图3 水蒸气渗透机理示意图水蒸气渗透机理示意图溶解溶解扩散扩散脱附脱附吸附吸附 根据气体扩散定律：根据气体扩散定律： （费克定律，（费克定律，Fick） 单位时间、单位时间、 单位面积的水蒸汽渗透量与浓单位面积的水蒸汽渗透量与浓度梯度成正比。度梯度成正比。 公式表示：公式表示：2( /)dcmDg cm sdx 式中：式中： m 水蒸气在单位时间，单位面积透过包装材料水蒸气在单位时间，单位面积透过包装材料 的质量；（

14、的质量；（g / 2s） D 水蒸气在包装材料中的扩散系数；水蒸气在包装材料中的扩散系数；（2/s）。）。 表示扩散方向上的浓度梯度表示扩散方向上的浓度梯度 ；（g/cm4）。）。 负号：负号： 表示扩散沿物质浓度降低的方向进行。表示扩散沿物质浓度降低的方向进行。d cd x 上式分离变量积分：上式分离变量积分： mdx = - Ddc m md = - D（C2- C1）= D（C1- C2） m =dxxDdx0dCCD)(2121ccdc 根据气体溶解定律：根据气体溶解定律：（亨利定律）（亨利定律） 气体浓度等于气体溶解系数与气体分压的气体浓度等于气体溶解系数与气体分压的乘积。乘积。 C

15、 SP 式中：式中：C 气体摩尔浓度；气体摩尔浓度； S 气体溶解系数（亨利系数）；气体溶解系数（亨利系数）； P 气体分压；气体分压； 将将 式代入式代入 式得：式得：1212()D SPSPppmDSdd 式中：式中： D 水蒸气在包装材料中的水蒸气在包装材料中的扩散系数扩散系数； S 水蒸气在包装材料中的水蒸气在包装材料中的溶解度系数溶解度系数；（g/cmKpa） P1 包装材料高压侧的压强；（包装材料高压侧的压强；（Kpa） P2 包装材料低压侧的压强；（包装材料低压侧的压强；（Kpa） d 材料厚度；（材料厚度；（cm） 取：取：Pwv DS Pwv 为水蒸气透过包装材料的为水蒸气透

16、过包装材料的透湿系数透湿系数；（gcm/cmsKpa） 上式说明：上式说明： 水蒸气在材料中的透湿性，与其扩散力和溶水蒸气在材料中的透湿性，与其扩散力和溶解力有关。解力有关。 将将式代入式代入式得：式得： 根据透湿度的定义：根据透湿度的定义： 可得：可得： dPPPwvm21m Qwv At 让：让： 简化：简化： 式表明：式表明： 单位时间、单位面积透过包装材料的水蒸单位时间、单位面积透过包装材料的水蒸气质量与气质量与 a、材料两侧水蒸气压力差成正比；、材料两侧水蒸气压力差成正比； b、材料的透湿系数成正比；、材料的透湿系数成正比； c、材料的厚度成反比；、材料的厚度成反比；dAtPPPwv

17、Qwv)(21dPPPwvAtQwv)(21 标准情况下的透湿度：标准情况下的透湿度： 根据国家标准根据国家标准GB-1037-87规定：规定： 在环境温度为在环境温度为38，塑料包装容器内外湿度，塑料包装容器内外湿度差为（差为（900）%条件下，单位时间、单位面积透条件下，单位时间、单位面积透过材料的水蒸汽量为标准透湿度，过材料的水蒸汽量为标准透湿度，用用Q38表示表示。 由由式得：式得： Q38= =（m224h） fdPPPwv38 )(21 fdPPwv38)%090(38 式中：式中： f 表示表示Q与与Pwv的面积与时间的面积与时间换算系数换算系数 ； （cm2；s24h）。）。

18、P38 饱和水蒸气压。饱和水蒸气压。 怎样求任意条件下的透湿度：怎样求任意条件下的透湿度： 如果已知如果已知Q38（标准状态下），求任意条件（标准状态下），求任意条件下的下的Q，它们之间的关系为：它们之间的关系为：)%090(38%3838DPPwvh PPwvQQ 令：令： 则：则： 即：即：KPPwvPPwv)090(3838hKQQD D 38（10）hKQQD38 上式中：上式中： K 影响系数；（可查表）。影响系数；（可查表）。 Pwv38 某种薄膜在温度某种薄膜在温度38时的透湿系数；时的透湿系数；（g/cmskpa）。）。 Pwv 某种薄膜在温度某种薄膜在温度时的透湿系数；时的透

19、湿系数；（g /cmskpa）。）。 P38；P分别为分别为38、时的饱和水蒸气压时的饱和水蒸气压强（强（kpa，查表）。，查表）。 （90 0）%；h% 分别为分别为38、时薄膜时薄膜两侧的相对湿度差。两侧的相对湿度差。 P3890%；Ph% 分别为分别为38、时薄时薄膜两侧水蒸气压力差（膜两侧水蒸气压力差（kpa）。）。 二常用防潮包装材料二常用防潮包装材料 1、防潮材料分类、防潮材料分类 、绝对防潮包装材料、绝对防潮包装材料 也称：真正防潮材料也称：真正防潮材料 是指透湿度为零的材料。是指透湿度为零的材料。 透湿度透湿度 0 （gm224h）。）。 如：金属、玻璃、陶瓷、厚壁塑料等。如：

20、金属、玻璃、陶瓷、厚壁塑料等。 、非绝对防潮包装材料、非绝对防潮包装材料 是指透湿度不为零的材料。是指透湿度不为零的材料。 、轻度防潮材料、轻度防潮材料 ：100（gm224h）；）； 、普通防潮材料：、普通防潮材料： 50 （gm224h）；）； 、高度防潮材料、高度防潮材料 ：15 （gm224h）；）； 、相当高度防潮材料：、相当高度防潮材料：5 （gm224h）；）； 、极高度防潮材料：、极高度防潮材料：1 （gm224h）；）； 各种包装材料的透湿度，在设计防潮包装时，各种包装材料的透湿度，在设计防潮包装时，仅可做为仅可做为参考数据。参考数据。 例如：例如： PE（20m）薄膜，是包

21、装）薄膜，是包装干面包干面包的有效包的有效包装材料。但是，用来包装保质期为几个月的真空装材料。但是，用来包装保质期为几个月的真空冷冻干燥的冷冻干燥的新鲜脱水果片新鲜脱水果片，其透湿度就会过大。，其透湿度就会过大。 2、常用防潮包装材料、常用防潮包装材料 、单层塑料薄膜材料、单层塑料薄膜材料 常用：常用：PE、PP、PVDC、PET； 、复合材料、复合材料 表表2 几种常用防潮复合薄膜的透湿度（几种常用防潮复合薄膜的透湿度（38 ；90%RH）序序号号 复合薄膜组成复合薄膜组成 透湿度透湿度 g（m224h）1玻璃纸玻璃纸（30g /m2）/ PE（20 -60um）10.5 18.6 2拉伸拉

22、伸PP（18 -20um）/ PE（10 -70um）4.3 9.03PET（12um）/ PE（50um） 5.0 9.0 4PC（20um）/ PE（27um）16.55 玻璃纸玻璃纸（30g /m2）纸纸（70g /m2）/ PVDC（20g /m2）2.06玻璃纸玻璃纸（30g/m2）/ AL（7um）/ PE（20um）1.0 复合薄膜的透湿度复合薄膜的透湿度Q的倒数，等于复合层每的倒数，等于复合层每层透湿度层透湿度Qn的倒数的和的倒数的和。 透湿度计算公式：透湿度计算公式： 式中：式中： Q 总透湿度；总透湿度； Q1Q2Qn 各薄膜透湿度。各薄膜透湿度。nQQQQQ1.11113

23、21+ 三、防潮包装的形式三、防潮包装的形式 1、绝对密封包装、绝对密封包装 指刚性容器（金，玻，陶，塑）包装层，指刚性容器（金，玻，陶，塑）包装层，再采取一次或二次可靠封口。再采取一次或二次可靠封口。 2、真空包装、真空包装 避免容器内残留湿气对产品的影响。避免容器内残留湿气对产品的影响。 3、充气包装、充气包装 抽空后，充入惰性气体。防止湿气对产品抽空后，充入惰性气体。防止湿气对产品的影响。的影响。 4、体贴包装、体贴包装 降低包装内部的空气量。降低包装内部的空气量。 5、热收缩包装、热收缩包装 收缩后，薄膜紧裹产品，使包装内部的空收缩后，薄膜紧裹产品，使包装内部的空气压力稍高于外部空气，

24、减缓外空气向包装内气压力稍高于外部空气，减缓外空气向包装内部的渗透。部的渗透。 6、泡罩包装、泡罩包装 减缓空气向内部的渗透。减缓空气向内部的渗透。 7、泡塑包装、泡塑包装 就地发泡，充满空间，阻止空气渗透。就地发泡，充满空间，阻止空气渗透。 8、油封包装、油封包装 隔绝空气与金属直接接触。隔绝空气与金属直接接触。 9、多层包装、多层包装 形成多次拦截，减缓水蒸气透入。形成多次拦截，减缓水蒸气透入。 10、使用干燥剂包装、使用干燥剂包装 吸收原有及透入包装内部的湿气。吸收原有及透入包装内部的湿气。 4、防潮包装的设计与计算、防潮包装的设计与计算 防潮包装设计：防潮包装设计： 是指根据包装产品的

25、性质、防潮要求、形是指根据包装产品的性质、防潮要求、形状和使用特点，合理选用防潮包装材料，设计状和使用特点，合理选用防潮包装材料，设计包装容器和包装方法，并对防潮性进行必要的包装容器和包装方法，并对防潮性进行必要的检测。检测。 1、防潮包装两种方法：防潮包装两种方法： 、选用低透湿度的防潮包装材料；、选用低透湿度的防潮包装材料； 、采用装入一定的数量的干燥剂。、采用装入一定的数量的干燥剂。 2、注意几个问题、注意几个问题 、包装容器各处的物料吸湿不同、包装容器各处的物料吸湿不同 设计时，应着眼于器壁处的物料，不过度设计时，应着眼于器壁处的物料，不过度吸湿。吸湿。 、恰当确定容器内、外的环境温度

26、、恰当确定容器内、外的环境温度 环境温度高，水蒸气含量高，反之低，高环境温度高，水蒸气含量高，反之低，高温时包装，低温储运，容器内温时包装，低温储运，容器内RH会超标。会超标。 、恰当设计包装容器的结构与外形、恰当设计包装容器的结构与外形 、包装容器以球形为最佳。、包装容器以球形为最佳。nQQQQQ1.1111321+总 、非球形容器，应着眼于物料少，面积、非球形容器，应着眼于物料少，面积大的地方吸湿量。大的地方吸湿量。 精确计算：精确计算： Q总总 整个容器的吸湿量；整个容器的吸湿量；g /At。 Q1、Q2Qn 容器分为容器分为n个部分的吸湿量。个部分的吸湿量。 、恰当选择包装材料、恰当选

27、择包装材料 对于透湿度不为零的材料，经透湿计算对于透湿度不为零的材料，经透湿计算后，了解产品特性，综合考虑选材，是防潮后，了解产品特性，综合考虑选材，是防潮包装设计的关键。包装设计的关键。 如：产品性质，价值，形状，体积，重如：产品性质，价值，形状，体积，重量，储运条件，保存时间等。量，储运条件，保存时间等。 一、采用低透湿率防潮包装材料进行包装的一、采用低透湿率防潮包装材料进行包装的设计与计算设计与计算 1、具备的基本参数、具备的基本参数 、W 被包装产品的净重；被包装产品的净重；g。 、 C1 被包装产品的含水量被包装产品的含水量C；%。 、 C2 被包装产品允许的最大含水量；被包装产品允

28、许的最大含水量；%。 、 A 包装材料的表面积；。包装材料的表面积；。 、 t 防潮包装的保质期；（天，防潮包装的保质期；（天，24h计）。计）。 、 储存环境的平均气温；储存环境的平均气温；。 、 h1 储存环境的平均湿度；储存环境的平均湿度；%。 、 h2 包装内的湿度；包装内的湿度；%。 2、设计、计算步骤、设计、计算步骤 、必要的防潮性计算、必要的防潮性计算 、允许透入包装内的水蒸气、允许透入包装内的水蒸气 qwv = W（C2 C1）10-2 式中：式中： qwv 允许渗透入包装内的水蒸气量；允许渗透入包装内的水蒸气量；g。 、允许包材的透湿度、允许包材的透湿度 t10WtAq212

29、wvACCQ）（允 式中：式中： 温度为温度为，湿度差为（，湿度差为（h1h2）条件下）条件下的透湿度（的透湿度（g / 24h）。）。 、包材的实际透湿度、包材的实际透湿度 式中：式中： Q38 在在381，90%2%RH（GB1037-87）标准条件下，包材的透湿度（查表）。）标准条件下，包材的透湿度（查表）。 K 环境温度为环境温度为时的影响系数（查表）。时的影响系数（查表）。 h 包装内外的湿度差。包装内外的湿度差。Qh38DKQQ实 、防潮包装材料的选择、防潮包装材料的选择 、基本条件、基本条件 最大允许值（最大允许值（极限值极限值）：）： 即：即： 化简：化简：允实QQ允实QQt1

30、0)(h21238DACCWKQht10)(21238DKACCWQ 、材料选择、材料选择 根据根据Q38值，查表选择包材。值，查表选择包材。 表表3 常用防潮包装材料的透湿度（常用防潮包装材料的透湿度（38、 90%RH） 材料名称材料名称 薄膜厚度薄膜厚度 （mm） Q38 （g/m224h） PP 0038 0048 8 7 PVDC（二种）（二种） 003 003 08 10 25 LDPE 003 30 30 20 90 90 70 3.8 3.8 1.6 1.6 相应表相应表5区区 A区区 B区区 C区区（温湿度条件指平均值）（温湿度条件指平均值） 第三步：确定第三步：确定K值，可