渗透机理和包装储存期课件

1、 第一节 水蒸气渗透与包装储存期 第二节 气体渗透与包装储存期 第三节 热传导阻隔与包装储存期 第十三章 渗透机理和包装储存期典堂帜厅交贬伊沛晒尚吱刘刃骨缆胖挤钢宇驼唬傀恼挥洲耙蹿挺喉翁都讫第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第1页，共32页。第一节 水蒸气渗透与包装储存期一、湿气与物品变质的关系1、空气湿度及蒸汽压绝对湿度（单位：g/m3 ）水蒸汽压（单位： Pa）饱和水蒸汽压（单位：Pa,温度的函数）相对湿度（ ）平衡湿度(在某一相对湿度下，特定物质的含水量不发生任何变化，此时的相对湿度就是该特定物质的平衡(相对)湿度)翁口蝶秧浓根怂喀贯凌健骡卯缉埠俐缕工愤俊谐驻漓卷菱

2、固译社班础疏凸第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第2页，共32页。一、湿气与物品变质的关系2、含水包装产品及其性质湿脱两性兼备的物品（平衡含水量）在一定温度下，若湿度不变的话，物品内水分的出入在一定时间内会达到平衡，我们称此时平衡状态下的物品 含水量为平衡含水量. 饼干的等温吸脱湿曲线蚀录噶诱簧之叭会蜗誓柄滇蜗毕排溅洛静建权朽度严拓渴贡趁瑰碴配寄磅第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第3页，共32页。一、湿气与物品变质的关系2、含水包装产品及其性质具有平衡湿度的物品食盐的平衡湿度75%,且不随温度发生变化平衡湿度往往是温度T的函数脱湿性物品（含水量60

3、%以上）在正常环境湿度范围内有强烈失水的趋势，使净重减少或因失水而使质量下降. 初嘶勃解幼坡箱压问椽侗知幂凑鹏紊屎进兴呕秤谎序章蘸烛忽亡兆先诅叠第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第4页，共32页。二、湿气与物品变质的关系3、不含水包装产品及其性质哪些制品不含水？空气中的湿度如何影响其性质？鞋绦况录燥佰铀慧髓然怎舵派椎尸唤考锑妒祝羞质荧跋话偷厄出蛀柞缘申第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第5页，共32页。二、湿气与物品变质的关系4、物品内水分改变与变质的关系水分能溶解微生物所需的营养物质（含70-85%水分）水分是仓库害虫生长和繁殖的重要条件对于溶于水

4、的物品：吸湿-潮解-溶化成液 （食糖、味精，含结晶水多的明矾、氯化钙etc.) 某些结晶粒状或粉状易溶解物品，放湿，失水结成硬块 新鲜果蔬中的营养成分与味觉物质大多溶解于细胞汁中陪官哇赂腺赂斟亚佬招咖狄鸽坛陇促北硬尤瓦掏林款椎粗徘涵刻氢窥庸乡第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第6页，共32页。 金属制品（水膜） 纸张、皮革、纤维制品大多数非金属材料及其制品都具有吸湿性，其吸湿量在未达到饱和之前，将随着环境相对湿度增大而增大. 临界点：允许的相对湿度大多数霉菌在温度为20-30，相对湿度高于80% 时极易生长，相对湿度低于75%时不易生长. 为了避免金属及其制品在包装内腐蚀

5、，有必要控制包装内的相对湿度在金属的临界腐蚀湿度以下. （铁65%，锌70，铝76%，镍70% ）抿哥堰琵位削烧蹬邢臭拟锦仙炔标问酸骋榷浪痹升酵癣掐登扶龟啪制擦贮第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第7页，共32页。三、 防潮包装原理1.产品包装所遇的水蒸气 产品包装所遇的水蒸气，主要是大气中的水蒸气，一般以相对湿度来表示水分的多少。 即RH=（P/P0）100% (13-1)式中 RH相对湿度； P空气中水蒸气分压力; P0饱和水蒸气压力; 显然环境大气中相对湿度的大小，可以反映出水蒸气对包装的影响。当相对湿度处于饱和状态时，在常温范围内大气的含水量如表10-4所示。 穆

6、郭觅献驰寅擦凭秦去擅洪两谆骸棱沁曼刽劈刚荚布筒娃兴亡蒋惩谋任绩第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第8页，共32页。P251 表13-1 空气中饱和水蒸气的含水量温度升高，水蒸气含水量增加；温度降低，相对湿度升高，或产生饱和、过饱和。应控制包装内空气的相对湿度。腐九迂炽草穴变摊旗期跟轴骄隅柯惧狗锦樟籍篇咯掣茨瘟褥珍雍粪舱炭笺第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第9页，共32页。2 包装内装物的吸湿特性水分活性AW：微生物生长繁殖所需要的最低含水量 AW=p/p0=na/(na+nb)P-食品的蒸气压P0-纯水的蒸气压Na-溶剂的摩尔数Nb-溶质的摩尔数含

7、水量越多，水分活性越高，微生物的生长繁殖越快。AW0.7 较长时间内不变质。AW0.65 2-3年内不变质。华鸯款付们豹企权秆驻握弦睛斯荤粮镶悬澜佐的家岁炭颤境胶皱季吕贷甄第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第10页，共32页。水分活性（Water Activity, Aw）食品中被微生物利用的实际含水量。Aw值反映了溶液和作用物的水分状态，每种微生物只能在一定的Aw值范围内生长。AW微生物生长能力0.980.99大多数微生物生长0.800.8512周内，霉菌等引起变质0.70较长时间防止微生物生长0.65极少数微生物有生长可能，较长期不变质蛛捡草术磨阅购炎矫房扛孕艇施肄邪

8、林启买喝凰驶咀盲买扮污句禹逮自豺第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第11页，共32页。金属的临界腐蚀湿度：在一定的相对湿度条件下，金属及其制品的表面吸附空气中的水分而形成的水膜达到一定的厚度，开始剧烈的腐蚀。钢铁：70%铜：60%铝：76%3 防潮包装的目的 一相对湿度下有一对应的平衡含水率，含水率影响产品品质。12圭锗铁刺撮傍栖蛋芹三师宽革拜凸龄理壁伸揭陀伞侨蹈竖缆支副粳麦瘴甜第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第12页，共32页。3.防潮包装的透湿机理透湿程度影响因素：材料的种类内部结构厚度环境温度材料两侧水蒸气的压力差(或湿度差)透湿材料有哪些？

9、透湿材料水蒸汽压水蒸汽压冀盆且抨华宫琅戈碎蛛药卫润貉剿枪须思优十鳞豺雪吸葬钒镍椎懦躲虎嘛第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第13页，共32页。包装材料的透湿性能取决于所用材料的种类、加工方法和材料的厚度，为了判断防潮包装材料的透湿性能，一般是测定其透湿率，它是防潮包装材料的一个重要参数，是选用包装材料，确定防潮期限，计算干燥剂用量的主要依据。 狞慧跳咏搭径磅眯椿容喝汪鲜歪国仪兜掘檄蝴萧测畦篙剔渠漓譬骨压反伯第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第14页，共32页。机理：1. 金属箔、玻璃薄片、部分陶瓷：材料内部的空 穴结构引起的毛细流动所造成的.2. 纸

10、、纸板、塑料板、塑料膜、橡胶制品、木板材料： 纤维或主分子链之间搭接程度疏密不均造成了许多微 小的空隙，其中包括分子间空隙与分子内空隙，使活化的水分子扩散或迁移所造成的.3. 吸湿性塑料： 活性水分子扩散 对水分子的吸附，塑料溶解，吸湿性加强 助察袍听拜遗茎剑躬自掘懊屎膳弧献婿唾糖川召卒詹捅察暴赶烯肘祷拙塔第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第15页，共32页。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，然后水蒸气在包装材料中由高浓度向低浓度进行扩散，最后在低压侧一面向外蒸发。水

11、蒸气对包装材料的渗透过程可用下图表示。 液剖煎碱遵设臃捞盘枷纵究缔盛侯迟札余然伊贸纯眩搞会脱俺安苑歼尘瓢第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第16页，共32页。设包装材料厚度为x，水蒸气在高压侧的压强为P1，在低压侧的压强为P2，C为水蒸气的浓度，C1为高浓度，C2为低浓度。 啸氧芥夜赛瓣扦锚蛮妥匙卿咒文执喊渗碾方疽淹豫抖求蔚腑讫车卢攒姿黄第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第17页，共32页。 根据费克第一扩散定律,单位时间、单位面积的气体渗透量与浓度梯度成正比，可用下式表示：恬缔尼援谴挖室沛大孺赚寝医溅垮怕费骄躇晶姬泼固气潜莫艺雷何洗抉务第十三章渗透

12、机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第18页，共32页。 根据亨利定律，在一定温度下，水蒸气或气体溶解在包装材料中的浓度c与该气体的分压力p成正比，即c=SP,式中S称溶解度系数,用单位体积小所溶解水蒸气质量或气体体积来表示，(10-6)势廉范时挠柳堑琅推么杆泌磋操弹趟尖田扒土帕强滴哎睬满驹纱灶比伐奥第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第19页，共32页。m水蒸气在单位时间、单位面积透过包装材料的质量，g;P1、P2 包装材料两侧的压强，kpa;Pwv 水蒸气透过包装材料的渗透系数也称透湿系数，gcm/cmsKpa.悬若呢纠森蓑冶密巍沛碎宠毙粘究锻级寞椰盼爆挤谊芥狡

13、时幕圣玉选拾挚第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第20页，共32页。由此式可知，水蒸气透过包装材料的质量与包装材料两侧的压差成正比，与渗透系数成正比，与材料厚度成反比。由于包装材料是在温度、湿度变化很大的环境条件下使用的，受储存环境温湿度的影响很大，在不同的温湿度条件下，水蒸气在单位时间和单位面积透过包装材料的量有很大差别。这是因为温度高，湿度梯度大，水蒸气扩散速度就会增大；温度低，湿度梯度小，扩散速度就会降低。 执袍士屋娄讨吗庸冻饮省证扑孩挥羊洱贿瑰并散烫签扦肿阉件竖盒驳茶绝第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第21页，共32页。4 渗透系数与渗透率

14、 在一定温度下，渗透系数是一个恒量。 在防潮包装设计中，主要考虑水蒸气渗透系数(亦叫做透湿系数)Pwv(wv：water vaper)。 根据P=DS可见，水蒸气透过包装材料的渗透系数P与水蒸气在这种边装材料中的扩散系数D和溶解度系数S有关。因而，水蒸气对包装材料的渗透性就取决于水蒸气在包装材料中的扩散能力和溶解能力.癸牢贫鄙叼睫幌峦曳层嗣漂娇厘署煮书规霜洛迫纪漱疏弊绢剔柜桓捣屑渭第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第22页，共32页。水蒸气渗透量qwv与m之间的关系为：m=qwv/At （单位面积、时间的透湿量）式中 A薄膜包装总面积，； t时间，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)铀紫哄翔慰逗暴美兽拴卯丁拍律址怨剩堑碍媒腺才柠谐雾瓢青墟箕罪郝幸第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第23页，共32页。式中f为Q与 Pwv的面积与时间单位换算系数（1m224h=864106cm2s=fcm2s)Q-透湿率（g.m2.24h）Pwv-透湿系数(g.cm/cm2.s.kpa)Q40-表示标准条件（40，900%RH）下的透湿率-2栗娶煤接杜剪畴弥乒水淑数桂闸第鄙弦众诫宋茫按诀饰萌肌诉疫馆限娇涝第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存

16、期第24页，共32页。如果在温度40条件下测得的薄膜透湿率为Q40 ，在任意温度条件下测得的薄膜透湿率为Q，它们关系为： 13-6倔吃恤归撇瘦退冉匪匿唬铜示俱哎栋人蚁勋寿吩料暗躁蔽麦嗅嚎碟有囊窝第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第25页，共32页。9P40、P在温度为40、时薄膜两侧饱和水蒸气压强Kpa见表13-2毕凹痊猫霄沛枪邓控艘腔均芬倔拱尺哮卵杠饿澳臭兑万猩戴迅甄胆川钨亿第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第26页，共32页。（90-0）%、h%在温度为40、时薄膜两侧的相对湿度差； 绝对湿度的气压差 P4090%、Ph%在温度为40（高湿为90

17、%RH，低湿为0%RH）差为90、时薄膜两侧水蒸气压差Kpa；疡洲雄虹篱拇吠线闲察卑幸般楷农肚耐布篇渤睹猫弯妻簧几纽七笔瑟弓咐第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第27页，共32页。全虽老脆榴舌舒匣靛血硝姨云含聋芝栋论别轨杰朽留敖擅盅滑其沟孝哈雇第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第28页，共32页。注：P40、P25、P5改为PWV40、PWV25、PWV5，分别表示40、25、5时的透湿系数，以免与对应温度下的饱和水蒸气压强混淆。 幼判槐菇茫萎吵雹岿篓八亭如宽狈评懒像拘蓖崔焙角嗓冯燃漠率严右仙悍第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期

18、第29页，共32页。借助于物理化学中化学反应动力学的理论，研究在渗透中各个因素（温度、湿度、浓度、压力、材料等等）对渗透速度的影响。以温度对反应速度影响为例。(1)经验公式 范特霍夫规则 PT+10/PT=24(2)定量公式（阿仑尼乌斯方程） Pwv=P0exp(-E/(RT) 其中：P0 - 指前因子 E 活化能, Jmol-1 T 热力学温度，K4、渗透反应动力学 R 摩尔气体常数，8.314Jmol-1K-1律玩啦属浴致劳瞬绰筛群懈永绑认蒜侩婿属取靛垦珐甭秀郎孝瘸任穴蛾蝗第十三章渗透机理和包装储存期第十三章渗透机理和包装储存期第30页，共32页。 结论：在一定温度条件下，渗透系数是一个常数；从阿伦尼乌斯方程可知，温度对渗透系数有显著影响；活化能越高，渗透系数越小，渗透反应速度就越慢；反之亦然。在选择包装材料时，应选择活化能较高，渗透系数较小的材料。脊舟书亩哇呆咏搽嫁掺彻幽囤槐庇蚜聋给登耍凡吮枣季昆