第五章防潮包装原理与方法课件

1、第五章_防潮包装原理与方法2022/7/25第五章防潮包装原理与方法第五章 防潮包装理论与方法一二三四 防潮包装材料概述包装产品与水蒸气防潮包装设计与计算防潮包装原理第五章防潮包装原理与方法 第一节、防潮包装材料概述一、防潮包装的作用和被包装物的分类 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、锈蚀，严重的会失去使用价值。但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，如蛋糕、面包、牙膏等，防潮包装同样重要。 因此，防潮包装可把产品同外界隔绝起来，免受外界水蒸气变化的影响，保证产品在储存期

2、内不致因外界水蒸气变化而引起变质。第五章防潮包装原理与方法需要防潮包装的产品(吸收水分会变质)药片第五章防潮包装原理与方法饼干第五章防潮包装原理与方法水泥第五章防潮包装原理与方法需要防潮包装的产品(失去水分会变质)蛋糕第五章防潮包装原理与方法面包第五章防潮包装原理与方法牙膏第五章防潮包装原理与方法化妆品第五章防潮包装原理与方法非吸湿性产品(金属)第五章防潮包装原理与方法第五章防潮包装原理与方法二、防潮包装材料不能透过或难于透过水蒸气的包装材料叫做防潮包装材料。常用的防潮包装材料有金属、玻璃、复合材料、塑料、油脂或蜡的加工材料。 金属 玻璃第五章防潮包装原理与方法金属第五章防潮包装原理与方法高阻

3、隔复合塑料薄膜第五章防潮包装原理与方法第五章防潮包装原理与方法 防潮包装材料的防潮性取决于它的透湿率，而透湿度又受温度和材料两侧的湿度等的制约。透湿率可以定义为：在一定的温湿度条件下，处于透湿恒定状态的防潮材料，在单位时间内单位面积上所透过的湿气量，单位是g/（m2.24h）。 防潮材料的透湿率越小，防潮性能就越好，各种防潮材料的透湿度差别很大， 第五章防潮包装原理与方法防潮包装材料的大致分类防潮材料分类 透湿率，g(m2.24h)轻度防潮材料 100普通防潮材料 50高度防潮材料 15相当高度防潮材料 5极高度防潮材料 1真正防潮材料 0 各种包装材料的透湿率，在设计防潮包装时，仅可做为参考

4、数据。 第五章防潮包装原理与方法 通常环境的温湿度变化较大，材料的透湿率将有很大差别，因为温度高，湿度梯度大，水蒸气扩散速度增大，透湿率就会增加，反之则减少。此外，防潮材料的透湿率与其厚度成反比，即材料的厚度越大，其透湿度越低，但对有些较薄的防潮材料，如铝箔以及某些极薄的塑料薄膜，在制造过程中会产生构造不均匀性及气孔，这时湿气就会通过这些气孔透过，所以这些材料的防潮性能就可能较差。但如果把同样的薄膜层合起来，则透湿率就会大大降低。 第五章防潮包装原理与方法 在使用由不同材质的材料制成的复合防潮材料进行防潮包装时，还要注意下面的情况，即用不同的材料接触高湿侧，整个材料的透湿率不相同，这是因为湿度

5、对各层材料的透湿度影响的程度有差别。 用复合材料进行防潮包装时，应该把透湿率对湿度依赖性大的材料放在低湿侧，把透湿度对湿度依赖性小的材料放在高湿测，这样才能使整个材料的透湿度小。相反，如果把对湿度依赖性大的材料放在高湿侧，则会降低材料的防潮性能。 第五章防潮包装原理与方法三、防潮包装材料的选择 在进行防潮包装设计时，首先根据下面数据算出所要求的材料透湿率，然后找出符合要求的防潮包装材料。 对防潮要求不太高时，可以采用防潮能力较差的材料，如防水纸、石蜡纸、聚氯乙烯加工纸等；对防潮要求稍高时，可采用聚乙烯加工纸，聚乙烯塑料膜等；对防潮性能要求高时，可采用具有一定厚度的铝箔及铝箔复合材料等；对防潮要

6、求特别高时，可采用金属或玻璃容器。 第五章防潮包装原理与方法四、干燥剂 干燥剂是一种容易吸收水分的物质，它能吸收一定空间的水蒸气，降低这一空间的相对湿度。需要使用干燥剂防潮的物品有：内装物属非吸湿性的金属制品，若水气透入包装不易外泄，易产生结露现象，导致金属生锈，所以在环境封存或封套式防锈包装中要使用干燥剂；还有一些吸湿易变质的物品如药片、某些小食品等在防潮包装时也可加干燥剂。对一些不宜过分干燥的商品(如纸制品、针棉织品等)，不宜使用干燥剂，以免商品过分脱水而影响质量，甚至变质损坏。 第五章防潮包装原理与方法 干燥剂只能应用在密封的包装中，若使用在非密封包装中时，干燥剂会很快吸饱水分，不能再起

7、干燥作用，当外界湿度下降时，干燥剂又会放出水分，反而会促进被包装产品的腐蚀或变质。 使用干燥剂的包装所用的包装材料，其透湿率要小，密封性要好。被包物及内衬材必须事先干燥后再放人包装容器内，盛放干燥剂的容器应能便于干燥剂吸收防潮包装内的湿气，而其粉尘又不会落到内装物上。干燥剂应用透气性良好的细布袋、无纺布袋包好，或放在有小孔的金属罐内。为便于使用，可将干燥剂分装成定量值(或常用量值)，并按重量分别盛装，方便使用。干燥剂小袋应均匀地分散在防潮包装内，使包装内所有空间都能受到干燥剂的去湿作用，或放在被包装物需要干燥的部位或附近，但不得直接放在被包装产品上。不得与金属或油漆表面直接接触，对于药品等小型

8、包装，可将干燥剂压成片状，放于瓶盖与衬垫之间。 第五章防潮包装原理与方法 包装所用的干燥剂，应具有如下特性：1.吸湿能力强，单位体积的吸湿量应尽可能大。2.具有物理稳定性，无味无毒。具有一定强度的颗粒，不致在使用中粉碎而污染被包装产品。3.应具有化学稳定性，吸湿后不产生化学变化，不分解，不挥发，吸湿后不产生腐蚀性物质，吸水后不明显升温。4.在常温下，温度对吸湿能力无显著影响，即使在温度稍高时，不会放出已吸收的水分。5.最好能回收使用，且价格低廉。第五章防潮包装原理与方法 包装常用的干燥剂有吸附型和潮解型两类。吸附型有硅胶、铝凝胶、分子筛等；潮解型主要是用生石灰。 第五章防潮包装原理与方法硅胶干

9、燥剂第五章防潮包装原理与方法 橙色硅胶与蓝色硅胶都是指示硅胶；吸收水后蓝胶变粉红色，橙胶变绿色。其特性与普通硅胶相同。 蓝色硅胶含氯化钴，应用广泛；橙色硅胶为新一代指示硅胶，不含重金属，但价格较昂贵。 可以一定比例与普通硅胶混合后使用以节约成本。第五章防潮包装原理与方法第五章防潮包装原理与方法 硅胶，其表面覆盖着羟基，所以有较强的吸湿能力。硅胶是乳白色或半透明的颗粒状物质，无毒、无味，质地坚硬，不易破碎。硅胶的比表面积大，吸湿面积大，在防潮包装中使用较多的是孔径为1020的细孔硅胶。为了能直接观察到硅胶的吸湿程度，常将硅胶用氯化钴溶液处理，制成变色硅胶，这种变色硅胶干燥状态时为蓝色，当吸湿度高

10、于40时就会变成淡红色；也可将原色硅胶中掺入部分变色硅胶，用以指示硅胶的吸湿程度。 第五章防潮包装原理与方法 硅胶在吸湿后可以通过加热，使其脱湿再生，对变色硅胶可在110120温度下，烘干34个小时即可。也可以使用微波炉进行烘干，使用微波炉进行烘干时要注意搅拌，以使其干燥均匀。烘干结束后应冷却至6070，然后立即贮存在密封的容器内，以备应用。 第五章防潮包装原理与方法分子筛 在超低湿度下(RH5%以下)仍然能大量吸收水气；而且控湿能力强。 无毒无害，化学性质稳定，有很强的机械强度；颗粒均匀；吸附孔径均匀。因其特别的吸附性能被广泛应用于生物制药与IC封装测试等高精尖领域。第五章防潮包装原理与方法

11、潮解型干燥剂生石灰第五章防潮包装原理与方法活性陶土干燥剂原理 外观灰色规则不光滑球型颗粒状，凹土原矿筛选，经磨粉造粒高温活化，无毒害，环保型，可自然降解，吸湿能力是硅胶的1.3倍，重金属含量低于欧盟ROHS标准及索尼GP标准。适用范围：适用于电脑资讯设备业、精密机械业、光学镜片仪器业、半导体封装测试及各种电子产品之防潮除湿。标准符合各国标准，如美军标准（MIL-D-3464E）、日本工业标准（JIS Z 0701）及德国工业标准（DIN 55473）。 规格 21500g第五章防潮包装原理与方法第五章防潮包装原理与方法蒙脱石在较低湿度（RH20%）下具有与硅胶同样优秀的吸湿能力。 天然膨润土矿

12、经破碎，分筛，烘干而成；无毒无害；绿色环保可自然降解；物美价廉，有着极高的性价比；是国际干燥剂应用的趋势。第五章防潮包装原理与方法活矿干燥剂 活矿干燥剂是利用凹凸棒粘土资源经科学加工制成，由于凹凸棒粘土具有特殊的纤维状、多孔结构，产品具有吸附活性、静态减湿和去除异味等功能，广泛应用于封存食品、药品、服饰、军工、电子、远洋集装箱的空气干燥。活矿干燥剂与硅胶干燥剂相比，具有价格低廉、吸湿速度快、制造成本低、吸附能力强、无毒无味、无环境污染等优点，是一种健康绿色环保产品，是硅胶干燥剂的升级换代产品。第五章防潮包装原理与方法活矿干燥剂第五章防潮包装原理与方法活性炭第五章防潮包装原理与方法 活性碳材质可

13、选：椰壳活性炭，竹炭、木质颗粒活性炭，可按客户要求生产。 活性碳脱臭剂技术指标（1）吸湿率高，吸附速度快，比表面积大.（2）除吸湿外，还可吸附其它有害气体（如甲醛、苯）和异味（如氨气）. （3）无毒、无害、无腐蚀、无污染、无放射性，（4）吸附持续时间长。（5）纯物理吸附，无二次污染。第五章防潮包装原理与方法活性碳干燥除味剂主要用途1、食品：甜点（煎饼、米雪、小甜饼），海苔，香菇，调味剂等。2、医药品：PTP包装的胶囊，镇定剂等。3、保健品：维他命，钙片等。4、家用：室内、车内空气净化、冰箱、衣柜，被褥，包，鞋，家具除异味等。5、其他：照相机（防止透镜发霉），胶卷，磁带，乐器，精密仪器等。 6、

14、各类产品包装箱内除味、脱臭、防潮，特别是有害、有毒气体超标等。7、适用于医药、食品、远洋运输、电子、精密仪器、皮革、图书档案、 中空玻璃、潮湿地区防湿、库房等 一切因受潮而发霉、变质、腐烂物品的防霉，防潮。第五章防潮包装原理与方法活性碳除味剂产品特点：1） 大小、尺寸、形状可自由取定（5g，10g，20g，30g，50g,100g)。2） 可利用片状干燥剂表面印刷商品说明书、广告或做成商品垫。3） 利用商品的包装空间安放，不特别占用空间。4） 有高效、持续的吸湿力。5） 具有保鲜物质、除湿、防霉、杀菌等功效。5） 能由容量的大小来控制干燥脱臭能力的大小。第五章防潮包装原理与方法 在密封防潮包装

15、中，干燥剂的用量与防潮材料的透湿度、储存期、防潮包装的总表面积等多种因素有关，干燥剂的用量按GB公式计算，或者参照包装工艺课程内容第五章防潮包装原理与方法一空气中的水蒸气和相对湿度1、相对湿度 在温度一定的条件下，相对湿度越大，空气中水蒸气的含量也越多。即 （1）式中 RH% 相对湿度； 空气中水蒸气分压力； 饱和水蒸气压力。显然环境空气中相对湿度的大小，可以反映出空气中水蒸气的含量对包装品的影响。 第二节 包装产品与水蒸气第五章防潮包装原理与方法当相对湿度处于饱和状态时，在常温范围内空气的含水量如下表所示，随温度升高，空气中饱和水蒸气的含水量增多。当空气中绝对含水量不变时，若空气温度升高，相

16、对湿度下降，若温度下降，相对湿度升高，当空气中的水蒸气含水量达到过饱和状态时，会产生水分凝结。在较高温度下进行包装作业，封入包装内的空气相对湿度处于被包装物品所允许的范围内，但当温度降低，包装内相对湿度上升，有可能超过被包装物品能承受的范围。因此，控制防潮包装在密封时的温度及封入的空气相对湿度，具有重要意义。第五章防潮包装原理与方法二 包装内装物的吸湿特性被包装物品通常具有临界相对湿度，包装内的相对湿度高于其临界湿度，则被包装物品容易变质。如金属及其制品的表面容易吸附空气中的水分而形成水膜，水膜达到一定厚度，就会开始剧烈地腐蚀。水膜形成的湿度条件就称为金属的临界腐蚀湿度。 茶叶的临界含水量为5

17、.5%，与其相对应的平衡湿度为50%，该湿度为其临界相对湿度。若包装内相对湿度超过该值，则含水率上升，茶叶品质就急剧劣变。 黑火药在包装内的相对湿度为 65 时，含水率在 0.7 % 1.0 %范围内，其使用性能变化不大，若包装内相对湿度升高，则它将吸收水分而受潮结块，造成点火困难、降低燃烧速度而影响使用。第五章防潮包装原理与方法概念：平衡含水量一些产品（比如茶叶，黑火药），处于相对湿度固定的环境条件中，产品中的含水量在一段时间后达到一个稳定的值，我们说产品的含水量达到了平衡，我们称这个含水量为这一产品的平衡含水量。 第五章防潮包装原理与方法 第三节 防潮包装原理 防潮包装：就是采用有隔绝能力

18、的防潮材料、防潮技术，对产品进行包封，隔绝外界湿气对产品的影响，同时使包装内的空气保持干燥，达到被包装物品的临界相对湿度以下（以上），以达到防潮（防干燥）目的的一种包装方法。 第五章防潮包装原理与方法一.防潮包装的目的 防止含有水分的食品、果品等因脱湿（干燥）而发生变质；（防干燥，广义防潮）防止食品、纤维制品、皮革等有机材料因受潮而促进霉菌的生成；防止金属及其制品的变色和生锈；防止易吸湿产品，如肥料、水泥、农药、医药、火药等，潮解变质。（所以防潮包装是防干燥、防霉、防锈包装的基础） 第五章防潮包装原理与方法二. 防潮包装的方法 静态干燥法 静态干燥法是用装入包装内一定数量的干燥剂，吸去内部的水

19、分来防止被包装物受潮，其防潮能力决定与包装材料的透湿性、干燥剂的性质和数量、包装内空间的大小等等。一般适合于小型包装和有限期的防潮包装。 动态干燥法 采用降湿机械，把经过干燥除湿的空气输入包装内，将包装内潮湿的空气换出，达到控制包装内的相对湿度，使包装物保持干燥状态，这种方法适合于大型包装和长期储存包装。 第五章防潮包装原理与方法三、防潮包装透湿机理1 渗透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；要完全阻隔这种流动在包装容器中的进行，只有采用一定厚度的金属或玻璃容器才能达到。而现在广泛应用的包装材料是塑料薄膜及其复合薄膜，不能

20、达到完全阻隔的目的；所以包装容器的阻隔性，在很大程度上取决于所用包装材料的透湿率（度）。第五章防潮包装原理与方法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，首先溶解于包装材料（如塑料膜）内表面c1，然后水蒸气在包装材料中由高浓度向低浓度进行扩散(c1c2)，最后在低压侧(p2)一面向外挥发。 气体对包装材料的渗透过程可用图 105 表示。设包装材料厚度为 x ，气体在高压侧的压强为 p，在低压侧的压强为 p ，气体浓度为c，高浓度为 c1，低浓度为 c2 。第五章防潮包装原理与方法 根据Fick第一扩散定律, 单位时间、单位面积的气体渗

21、透量与浓度梯度成正比，可用下式表示：式中为浓度梯度，负号是因为从高浓度向低浓度扩散，为扩散系数。即两端积分第五章防潮包装原理与方法根据Henry溶解定律，在一定温度下，水蒸气或气体溶解在包装材料中的浓度，与该气体的分压力 p 成正比，即c=Sp式中S 称溶解度系数，用单位体积中所溶解水蒸气质量或气体体积来表示。因此得式中，取PDS，并命名P为透湿系数则或m 水蒸汽在单位时间s、单位面积cm 上的渗透量，单位g/(s cm2)；P即材料的透湿系数，单位时间内，单位压差（相对湿度差）下，透过单位面积和单位厚度材料的水蒸气质量，单位为gcm/ （cmskPa) ；p1 p2 包装材料两侧的压强， p

22、1为高压侧压强，P2为低压侧压强，单位kPa；D 水蒸气在包装材料中的扩散系数，单位cms；S 水蒸气在包装材料中的溶解度系数，单位g/（ cmkPa） ；表明水蒸气透过包装材料的质量与包装材料透湿系数成正比，与包装材料两侧的压力成正比，与材料的厚度成反比。(2)第五章防潮包装原理与方法2 水蒸汽的透湿率（度）与透湿系数 透湿系数（P）：单位时间内，单位蒸气压差下，透过单位面积和单位厚度材料的水蒸气质量，单位为gcmcm-2 s-1 KPa-1。 透湿率（Q，透湿度）：指在一定的相对湿度差下、一定厚度的材料，1m2面积经24h所透过的水蒸气质量，单位为gm-224h-1。 我国目前参照日本TL

23、S-Z-0208的标准操作，即有效面积1m2的包装材料在40 条件下、一面保持相对湿度90%RH，另一面用无水氯化钙将空气完全干燥，然后用仪器测定24h内透过包装材料的水蒸气量，即该材料的透湿率（度） （该标准条件下的透湿度用Q40或R表示）。 塑料薄膜在不同温度、湿度条件下其透湿度有很大差别，当温度高、湿度梯度大时，水蒸气扩散速度会增大，反之则降低。 第五章防潮包装原理与方法 由于包装材料处于经常变化的流通条件下，受储存环境温度和湿度的影响很大，在不同的温度、湿度条件下，水蒸气在单位时间和单位面积上透过包装材料的渗透量有很大的差异，温度高，湿度梯度大，水蒸气的渗透速度就会增大；反之就会降低。

24、关于它所表现的动力学行为，在下面还要作进一步讨论。 水蒸气渗透量qwv 与 m 之间的关系为： m= qwv/At式中 m 水蒸汽在单位时间s、单位面积cm 上的 渗透量，单位g /(s cm2) qwv 水蒸气渗透量， g A 塑料薄膜包装总面积， cm2 t 时间， s （3）第五章防潮包装原理与方法通过式（2）(3)可求得 可得到温度为40条件下的透湿率（度）为：式中 Q(gm-224h-1 )与P(gcmcm-2s-1kPa-1)之间的面积与时间单位换算因子（ 1m224h=864106cm2s=f cm2s) （4）第五章防潮包装原理与方法 如果在温度 40 条件下测得的薄膜透湿率为

25、 Q40 ，在任意温度 条件下测得的薄膜透湿率为Q，则它们之间的关系可写为：式中Q40 、 Q某种薄膜在温度40 、 条件下的透湿度（率），gm-224h-1 Pwv.40 、 Pwv.某种薄膜在温度40 条件下的透湿系数， gcmcm-2s-1kPa-1P40、P 在温度为40 、 时饱和水蒸气压强，kPaK 薄膜在条件下的系数令：则： 表明同一薄膜，在不同温度下的透湿度，可通过系数K及薄膜两侧的湿度差进行换算（5）第五章防潮包装原理与方法第五章防潮包装原理与方法第五章防潮包装原理与方法 第四节 防潮包装设计与计算一、 防潮包装方法分为两类第一类为保护物品质量，防止被包装物品增加水分而采用的

26、包装方法，即在包装容器内装入一定数量的干燥剂，吸收包装内的水分和吸收从包装外渗透进来的水分，以减缓包装内湿度上升的速度，延长防潮包装的储存期。第二类是为了防止被包装物体吸收或排出水分，保证产品的性能稳定而采用的防潮包装方法，即用低透湿率的防潮包装材料进行包装，以防止被包装物品内水分丢失。这里我们只介绍第二类防潮包装设计与计算. 第五章防潮包装原理与方法二. 第二类防潮包装设计与计算1、基本参数如下：W 被包装物品的质量（g）；C1 被包装物品的含水量（%）；C2 被包装物品的允许最大含水量（%）；A 包装材料的有效面积（m2）；t 防潮包装的有效期（以24h为计算单位）；h1 包装件贮存流通环

27、境的平均相对湿度（%）；h2 包装内的平均相对湿度（%）；K 不同环境温度下的包装材料透湿度的换算系数；Q 温度为 ，相对湿度差为(h1 - h2)%条件下的薄膜透湿度Q40 在温度为40，相对湿度差为（90-0）%的特定条件下测定的薄膜透湿度；第五章防潮包装原理与方法被包装物品所允许的最大吸湿量 当 时,需要的时间即防潮包装有效期即二、防潮包装设计步骤透过包装的水蒸气量通过式（5）可得（6）将（7）代入式（6）（7）防潮包装的有效期为因（8）第五章防潮包装原理与方法三算例 其计算方法通过下面实例说明：例1：某种湿敏性产品，干燥时重200g，装入厚度为0.03的聚偏二氯乙烯（PVDC）塑料袋中

28、，包装面积为1300；该产品干燥时含水量为3%，允许最大含水量为8%；如果储存在平均温度为22和相对湿度为70%的环境中，问储存期是多少天？ 第五章防潮包装原理与方法解：（1）按照透湿系数计算：该产品容许水蒸气渗透量为：qwv=200（8%-3%）=10 （g） 第五章防潮包装原理与方法求包装材料两侧的水蒸气分压差: A求包装外部水蒸气分压 储存环境温度为22。从表10-2中插值求得饱 和蒸气压强为 2.670 Kpa 相对湿度70%时，水蒸气分压为 0.702.670=1.869 Kpa B求包装内部水蒸气分压 先根据图10-6，求得平衡含水量8%时的相对湿度为67%，3%时为20%。包装内

29、部平均相对湿度为:（67+20）10-2/2=43.5%。 包装内部水蒸气分压为: 0.4352.670=1.161 Kpa C包装材料两侧水蒸气分压差。 p1-p2=1.869-1.161=0.708 Kpa 第五章防潮包装原理与方法由表10-4查出，0.03厚度的PVDC，在40和(90-0)%RH的环境条件下，其渗透系数:PWV40=0.1310-11g cm cm-2s-1Kpa-1求PWV22，(公式PWV22p22/ PWV40p4090=K)查表10-2，p40=7.53Kpa 插值得p22=2.67Kpa查表10-3，插值得K=0.16610-2PWV22=KPWV40p409

30、0/ p22=0.05310-11g cm/ cmsKpa 求得储存期t为： t = qwv22d/(Pwv22 (p1-p2) A) = (10 g0.003cm)/(0.05310-11g cm / cmsKpa) /(0.708Kpa) /(1300 cm) =6.1499102107s =711 天第五章防潮包装原理与方法例2 某种湿敏性产品，干燥时重100g，装入厚度为0.03mm的塑料袋中，包装面积为700cm2，该产品允许干燥含水量为30%80%，对应的相对湿度为50%85%。现在该产品的干燥含水量为50%，相对湿度为70%，如果储存在平均温度24，相对湿度40%的环境中18个月，请选择适宜的包装材料。第五章防潮包装原理与方法解：这是一个防止水分挥发的计算，即保湿计算1）首先求得包装外部水蒸气的分压力p1q 从表10-3插值可得24 的饱和水蒸气压力pq=3.001kPa，那么在相对湿度为40%的条件下 p1q=p