食品包装复合材料结构设计研究(三)

   2011-06-07 222
核心提示:  2.3温度对渗透性的影响  由于渗透系数随着温度而改变,渗透系数应该在多层复合包装/产品的储存或货架条件下获得。在一般

  2.3温度对渗透性的影响

  由于渗透系数随着温度而改变,渗透系数应该在多层复合包装/产品的储存或货架条件下获得。在一般情况下,气体渗透系数是指温度在23℃、相对湿度0%条件下的;而水蒸气渗透系数通常在37.5℃、90%的相对湿度下测量的。为了方便比较,通常应给定标准状况(1atm和0℃)下的渗透系数,温度对渗透性的影响关系遵循阿累尼乌斯方程(Arrhenius equation)[3]。

  

  式中,Pj0:第j层薄膜参考温度下的渗透性系数,单位:ml ·μm /(m2·天·atm)
  T:储存温度,单位:K
  T0:参考温度,单位:K
  Ej:第j层的活化能,单位:J/mol
  R:气体常数值,单位:8314J/(mol·K)

  2.4相对湿度对渗透性的影响

  极性塑料随着相对湿度的变化其渗透性能也容易发生变化,在把这些极性塑料放在外层或内层(与食品接触)的情况下,根据实验数据,可采用多项式回归的方法,渗透系数在多层包装/产品的存储或货架条件下得到修正。如果极性塑料被放在中间层,影响塑料的相对湿度应该根据相邻层的水蒸气透过性来进行计算,如方程7所示[4]。

  

  式中,RHj:在第j层的平均相对湿度
  RH外:包装外的相对湿度
  RH内:包装内的相对湿度

  2.5多层结构的组成

  为了进行包装设计,计算模型需要考虑产生包装袋材料多层结构使用的层数(n)和塑料材料的选择(m)。在设计中采用m种材料和n层结构的组合,满足下列标准:

  (1)塑料材料的相容性:如果相组合的塑料材料的相容性不能保证,那么就需要一层复合薄膜粘合层包含在两层不相容的塑料材料中。

  (2)外层材料的选择是根据塑料的水蒸气透过性,内层材料的选择根据塑料的热封性。

  (3)吸湿性塑料通常作为薄膜材料的中间层。

  (4)应考虑包装结构的给定最大层数。

  (5)应检查多层塑料薄膜结构设计中的给定厚度范围(最小值和最大值)。

  2.6验证多层薄膜结构的合理性

  薄膜结构应满足食品和饮料的要求,该要求在方程4和前面提到的一些标准中得到了体现。另外,要使成本最小化,每平方米包装薄膜的成本可由如下方程得到:

  

  式中,Cost:复合薄膜的总成本,单位:元/m2
  Pj:第j层塑料的密度,单位:kg/m3
  Cj:第j层塑料的成本,单位:元/kg
  Xj:第j层薄膜的厚度,单位:μm

 
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