本文關(guān)鍵詞：包裝袋熱封微孔孔道氣體交換理論及其應用

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【摘要】：軟包裝由于具有品種繁多、價格便宜、重量輕、攜帶方便等優(yōu)點在食品包裝中的應用越來越多,而在軟包裝袋熱封過程中產(chǎn)生的問題不容忽略。包裝袋在熱封過程中易出現(xiàn)虛封和漏封,造成孔道泄漏。在孔道處的氣體交換會導致食品發(fā)生物理或化學變化,進而加速食品腐敗、縮短貨架期等。目前關(guān)于熱封處的微孔孔道氣體交換的研究較少,因此,研究并建立包裝袋熱封微孔孔道的內(nèi)外氣體交換模型對于確定封合泄漏的產(chǎn)品的貨架期具有至關(guān)重要的作用。本文首先對熱封微孔氣體交換理論進行調(diào)研與總結(jié),建立包裝袋熱封微孔孔道的內(nèi)外氣體交換模型并研究孔道特征因素對氣體交換的影響。然后,結(jié)合產(chǎn)品吸濕特性與孔道水蒸氣交換模型,建立具有微孔孔道的包裝貨架期預測模型并對其進行加速試驗驗證。最后,應用熱封微孔包裝氣體交換模型解決實際工況中的包裝問題。主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:(1)包裝袋熱封微孔孔道氣體交換模型的建立與驗證。本課題主要研究通過熱封處微孔孔道的氣體交換模型,對比四種擴散模型即Fick擴散、粘性擴散、努森擴散和過渡擴散,在60~220μm孔徑條件下建立基于Hagen-Poiseuille定律的熱封微孔孔道內(nèi)外氣體交換模型。利用熱封微孔孔道數(shù)學模型得到孔道半徑的估算值,將其與實際微孔孔道半徑進行比較,其偏差值控制在5%以內(nèi),驗證所建立的基于Hagen-Poiseuille定律的包裝袋熱封微孔孔道氣體交換模型的正確性。(2)孔道特征因素對包裝內(nèi)外氣體交換的影響。通過改變孔道特征參數(shù)進行試驗,得到微孔直徑、孔長、內(nèi)外壓差、孔數(shù)以及孔道形狀對氣體交換量的影響。證明隨著孔徑、內(nèi)外壓差和孔數(shù)的增加,通過微孔孔道的氣體交換量增加且變化顯著。隨著孔道長度的增加,氣體交換量減少。對比不同形狀的微孔孔道,得到模型適合直孔和斜孔,對具有轉(zhuǎn)彎角度的微孔需進一步討論。(3)基于熱封微孔的餅干包裝貨架期預測模型的建立與驗證。將餅干放在動態(tài)水分吸附儀上進行試驗,得到在23℃和35℃下餅干水分活度與平衡含水率之間的關(guān)系。通過對比四種常用吸濕模型,得到最適合餅干的吸濕模型為GAB模型。然后,基于Fick定律建立熱封微孔孔道內(nèi)外水蒸氣交換模型,考慮阻隔性薄膜以及滲透性薄膜兩種情況,結(jié)合餅干的等溫吸濕模型建立基于熱封微孔的餅干貨架期預測模型并用加速試驗對其進行驗證。(4)熱封微孔包裝的應用�？紤]特殊工況,對需要運輸?shù)礁咴h(huán)境中的包裝袋在熱封處加熱封條以達到不脹袋的目的。對具有熱封條的現(xiàn)有包裝進行測試,得到等效圓柱形孔道的孔徑。通過研究熱封條參數(shù)對氣體交換量的影響,得到厚度是決定性因素。因此,在實際包裝中可以通過改變熱封條的厚度來改變氣體交換量。同時,基于貨架期預測模型設計滿足特定貨架期的微孔最大極限半徑。
【關(guān)鍵詞】：包裝袋 熱封微孔孔道 氣體交換 模型 貨架期
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB48
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題研究的背景及意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究概況9-14
• 1.2.1 熱封技術(shù)9-10
• 1.2.2 封口泄漏的原因10-11
• 1.2.3 熱封封口質(zhì)量的檢測11-12
• 1.2.4 微孔膜的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 發(fā)展趨勢及存在的問題14
• 1.3.1 發(fā)展趨勢14
• 1.3.2 存在的問題14
• 1.4 課題研究目標和內(nèi)容14-16
• 1.4.1 研究目標14
• 1.4.2 主要內(nèi)容14-16
• 第二章 包裝袋熱封微孔孔道內(nèi)外氣體交換模型的建立16-24
• 2.1 包裝熱封微孔氣體擴散機理16-20
• 2.1.1 分子平均自由程16
• 2.1.2 基于薄膜的氣體擴散16-17
• 2.1.3 微孔孔道氣體交換模型17-20
• 2.1.4 微孔邊緣擴散機理20
• 2.1.5 微孔之間相互作用20
• 2.2 基于熱封微孔孔道的包裝內(nèi)外氣體交換模型的建立20-22
• 2.2.1 假設條件20
• 2.2.2 基于Fick擴散機理的微孔孔道氣體交換模型的建立20-21
• 2.2.3 基于粘性擴散的微孔孔道氣體交換模型的建立21
• 2.2.4 基于努森擴散的微孔孔道氣體交換模型的建立21-22
• 2.2.5 基于過渡擴散的微孔孔道氣體交換模型的建立22
• 2.3 包裝袋熱封微孔孔道內(nèi)外氣體交換模型的建立22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 基于微孔孔道的包裝袋內(nèi)外氣體交換模型驗證及參數(shù)對其影響24-41
• 3.1 軟塑袋熱封微孔孔道的半徑估算測定24-28
• 3.1.1 試驗材料24
• 3.1.2 主要儀器與設備24
• 3.1.3 試驗方法24-27
• 3.1.4 結(jié)果與分析27-28
• 3.2 孔道特征因素對包裝內(nèi)外氣體交換的影響28-40
• 3.2.1 材料與設備28
• 3.2.2 試驗方法28-33
• 3.2.3 結(jié)果與分析33-40
• 3.3 本章小結(jié)40-41
• 第四章 基于熱封微孔的餅干包裝貨架期預測模型41-53
• 4.1 餅干的吸濕特性及表征41-46
• 4.1.1 等溫吸濕模型41-42
• 4.1.2 試驗材料42
• 4.1.3 主要儀器與設備42-43
• 4.1.4 試驗方法43
• 4.1.5 結(jié)果與分析43-46
• 4.2 基于熱封微孔的餅干貨架期預測模型46-49
• 4.2.1 微孔孔道水蒸氣交換模型47
• 4.2.2 基于熱封微孔的阻隔性膜包裝貨架期預測模型47-48
• 4.2.3 基于熱封微孔的滲透性膜包裝貨架期預測模型48-49
• 4.3 基于熱封微孔的餅干貨架期預測模型驗證49-52
• 4.3.1 試驗材料49
• 4.3.2 主要儀器與設備49
• 4.3.3 試驗方法49-50
• 4.3.4 結(jié)果與分析50-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第五章 特殊工況下熱封微孔包裝模型的應用53-61
• 5.1 包裝袋內(nèi)外氣體交換對實際包裝的影響53-55
• 5.1.1 實際包裝中微孔半徑的估算53-54
• 5.1.2 預估實際運輸過程中是否會發(fā)生脹袋現(xiàn)象54-55
• 5.2 不同熱封條對包裝的氣體交換影響55-57
• 5.2.1 試驗材料55
• 5.2.2 主要儀器與設備55
• 5.2.3 方法與結(jié)論55-57
• 5.3 包裝袋微孔最大極限半徑的設計57-60
• 5.3.1 包裝袋微孔最大極限半徑設計的因素57
• 5.3.2 設計最大極限半徑的相關(guān)參數(shù)57-58
• 5.3.3 包裝袋微孔最大極限半徑的設計流程58
• 5.3.4 微孔最大極限半徑的計算58-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 結(jié)論與創(chuàng)新點61-62
• 6.1.1 結(jié)論61
• 6.1.2 創(chuàng)新點61-62
• 6.2 不足與展望62-63
• 6.2.1 不足62
• 6.2.2 展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-68
• 附錄A：作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文68-69
• 附錄B：第三章試驗原始數(shù)據(jù)69-74
• 附錄C：第四章試驗原始數(shù)據(jù)74-75

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本文編號：950246