本文關(guān)鍵詞：包裝袋熱封微孔孔道氣體交換理論及其應(yīng)用

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【摘要】：軟包裝由于具有品種繁多、價(jià)格便宜、重量輕、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)在食品包裝中的應(yīng)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(huì)導(dǎo)致食品發(fā)生物理或化學(xué)變化,進(jìn)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(jìn)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(yù)測模型并對其進(jìn)行加速試驗(yàn)驗(yàn)證。最后,應(yīng)用熱封微孔包裝氣體交換模型解決實(shí)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(yàn)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(kuò)散模型即Fick擴(kuò)散、粘性擴(kuò)散、努森擴(kuò)散和過渡擴(kuò)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(xué)模型得到孔道半徑的估算值,將其與實(shí)際微孔孔道半徑進(jìn)行比較,其偏差值控制在5%以內(nèi),驗(yàn)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(jìn)行試驗(yàn),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(jìn)一步討論。(3)基于熱封微孔的餅干包裝貨架期預(yù)測模型的建立與驗(yàn)證。將餅干放在動(dòng)態(tài)水分吸附儀上進(jìn)行試驗(yàn),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(yù)測模型并用加速試驗(yàn)對其進(jìn)行驗(yàn)證。(4)熱封微孔包裝的應(yīng)用。考慮特殊工況,對需要運(yùn)輸?shù)礁咴h(huán)境中的包裝袋在熱封處加熱封條以達(dá)到不脹袋的目的。對具有熱封條的現(xiàn)有包裝進(jìn)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(shí)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(shí),基于貨架期預(yù)測模型設(shè)計(jì)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(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(biāo)和內(nèi)容14-16
• 1.4.1 研究目標(biāo)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(kuò)散機(jī)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(kuò)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(kuò)散機(jī)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(shè)條件20
• 2.2.2 基于Fick擴(kuò)散機(jī)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(kuò)散的微孔孔道氣體交換模型的建立21
• 2.2.4 基于努森擴(kuò)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(kuò)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(yàn)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(yàn)材料24
• 3.1.2 主要儀器與設(shè)備24
• 3.1.3 試驗(yàn)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(shè)備28
• 3.2.2 試驗(yàn)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(yù)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(yàn)材料42
• 4.1.3 主要儀器與設(shè)備42-43
• 4.1.4 試驗(yàn)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(yù)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(yù)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(yù)測模型48-49
• 4.3 基于熱封微孔的餅干貨架期預(yù)測模型驗(yàn)證49-52
• 4.3.1 試驗(yàn)材料49
• 4.3.2 主要儀器與設(shè)備49
• 4.3.3 試驗(yàn)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(yīng)用53-61
• 5.1 包裝袋內(nèi)外氣體交換對實(shí)際包裝的影響53-55
• 5.1.1 實(shí)際包裝中微孔半徑的估算53-54
• 5.1.2 預(yù)估實(shí)際運(yùn)輸過程中是否會(huì)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(yàn)材料55
• 5.2.2 主要儀器與設(shè)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(shè)計(jì)57-60
• 5.3.1 包裝袋微孔最大極限半徑設(shè)計(jì)的因素57
• 5.3.2 設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)流程58
• 5.3.4 微孔最大極限半徑的計(jì)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(diǎn)61-62
• 6.1.1 結(jié)論61
• 6.1.2 創(chuàng)新點(diǎn)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(xiàn)64-68
• 附錄A：作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文68-69
• 附錄B：第三章試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)69-74
• 附錄C：第四章試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)74-75

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