摘　要:采用高溫蒸煮袋技術(shù)，圍繞蒸煮袋的結(jié)構(gòu)及蒸煮袋材料的選擇、材料厚度的確定、理論保質(zhì)期的計算等內(nèi)容對熟制板栗進(jìn)行蒸煮袋袋裝設(shè)計。通過理論分析計算，確定所設(shè)計的熟制板栗高溫蒸煮袋的透明阻隔層材料為PET12／PVDC15／CPP50、不透明阻隔層材料為：PET12／A19／CPP50；根據(jù)熟制板栗的最大允許透水量、所設(shè)計材料透濕系數(shù)和厚度，理論估算該高溫蒸煮袋的保質(zhì)期為4年，符合設(shè)計要求。

    關(guān)鍵詞:熟制板栗 蒸煮袋 阻隔性 保質(zhì)期

    熟制板栗因具有豐富的營養(yǎng)價值受到消費者喜愛，我國盛產(chǎn)板栗。但目前板栗包裝一般采用零銷散裝或普通塑料袋裝技術(shù)，其包裝雖簡單，但保質(zhì)期短、附加值和包裝品位低，不但與板栗本身營養(yǎng)1介值檔次不對等，而且嚴(yán)重影響我國板栗制品出口。因此如何解決板栗包裝保質(zhì)期短、提高包裝附加值等問題，以期形成板栗的品牌包裝，具有迫切性¨引。蒸煮袋包裝因具有適合高溫滅菌、冷凍冷藏、阻隔性好、外型美觀等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用，如肉類、果制品等產(chǎn)品的包裝 。文中擬采用高溫蒸煮袋技術(shù)，圍繞蒸煮袋的結(jié)構(gòu)及蒸煮袋材料的選擇、材料厚度的確定、理論保質(zhì)期的計算等內(nèi)容對板栗進(jìn)行蒸煮袋袋裝設(shè)計。

1 板栗加工及蒸煮袋包裝的設(shè)計假設(shè)

    板栗熟制品加工工序為：原料選擇一剝殼去皮一護(hù)色一硬化一瀝干表面一裹包一烘干一加糖液罐裝一真空包裝一殺菌。

    因此，熟制板栗和其它熟果制品一樣。在物流領(lǐng)域中易發(fā)生褐變、風(fēng)味散失、霉變腐敗等質(zhì)量變化，其包裝的主要目的是：阻隔空氣中0 和防止微生物等因素對其質(zhì)量的影響，因而阻隔性材料的正確選用及其厚度的確定是熟制板栗包裝設(shè)計的關(guān)鍵。熟制板栗制品含水量為40％ 一50％，對應(yīng)的相對濕度為50％ 一85％，一般儲存在平均溫度為25~C、相對濕度40％的環(huán)境中。為了方便設(shè)計和計算，不妨設(shè)所設(shè)計蒸煮袋尺寸為25cm×20cm。所包裝熟制品板栗的重量為200g，含水量50％(對應(yīng)相對濕度70％)，保質(zhì)期為1年。所設(shè)計的蒸煮袋正面為透明阻隔耐蒸煮袋材料(可展示以引起購買欲望)，背面為不透明阻隔耐蒸煮材料(阻光延長貨架壽命)，同時忽略印刷層對水蒸氣和0：透過率的影響。

2 材料的選擇

2．I 基材選擇

    蒸煮袋基材是其骨架，起到容納、保護(hù)產(chǎn)品的作用，其一般應(yīng)具有高機械強度、耐120℃高溫蒸煮、印刷適應(yīng)性和透明性好等主要性能。常見高溫蒸煮袋基材為BOPET、BOPP、尼龍薄膜等材料。對于真空高溫蒸煮袋為了防止蒸煮時，氣體膨脹使袋爆破，而要求基材透氣性小。BOPP因透氣性較大，不適作為熟制板栗真空蒸煮袋的最佳基材。尼龍ONY與PET相比較雖然強度性能、韌性、EDSI]`~都差不多，但ONY在高溫蒸煮下易吸濕劣化、變形，而PET受濕度和高溫的影響小，因此，PET是作為熟制板栗真空蒸煮袋最佳基材。

2．2 阻隔層選擇

1)不透明型高溫蒸煮袋阻隔層材料。不透明型高溫蒸煮袋有鋁箔型和鍍鋁型_2種 ，鋁箔具有極好的阻隔性能，當(dāng)其厚度超過17．78 時對水分和氧氣的透過率幾乎為零，而且對光線完全阻隔；鍍鋁薄膜雖與鋁箔阻隔性相近，但對光線不能完全阻隔，因此本設(shè)計采用鋁箔作為不透明阻隔耐蒸煮材料的阻隔層。

2)透明型高溫蒸煮袋阻隔層材料。透明型蒸煮袋阻隔層材料的選擇主要考慮的是對氧，水分等的阻隔性能，能用來做阻隔層的透明材料主要有PVDC、EVOH、PA等，但EVOH隨殺菌溫度的提高透氧量急劇增大，不適合充填后高溫蒸煮袋的包裝殺菌，而PVDC在120℃～130℃殺菌后氧氣透過量變化不大，尼龍因其透濕性大一般不單獨作為阻隔層。因此本設(shè)計采用PVDC作為透明阻隔耐蒸煮材料的阻隔層。

3)熱封層材料。目前常用的熱封層材料有LDPE、LLDPE、CPP等，高溫蒸煮袋的蒸煮溫度一般為120℃ ，因LDPE和LLDPE的最高使用溫度≤90℃ ，而CPP的最高使用溫度可達(dá)160℃，因此本設(shè)計采用CPP做熱封層材料。

    綜上所述，可以確定板栗高溫蒸煮包裝袋為：正面為PET／PVDC,／CPP，背面為PET／AL／CPP的材料組合形式。

3 各種材料厚度的確定

    各層材料的厚度主要根據(jù)內(nèi)容物的保質(zhì)期、市場常用的規(guī)格及包裝工藝的要求來確定。

1)基材、熱封層厚度。包裝工藝過程規(guī)范化中一般要求包裝的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，因此基材和熱封層的厚度可以根據(jù)蒸煮袋的工藝要求和市場上常使用的規(guī)格來確定。目前PET的市場使用厚度規(guī)格有10—20μm，20～3Oμm，30—40μm等，而蒸煮袋中使用的一般在10—16μm，本設(shè)計擬定PET的厚度為l2μm。熱封層CPP為了能滿足其熱封性及耐油脂性能的要求一般選擇5O一70μm的材料，本設(shè)計擬定CPP的厚度為50μm。

2)透明阻隔層PVDC厚度。板栗熟制品熟水分活度Aw少于0．88，02是其被氧化和嗜氧微生物繁育腐敗主要原因，因此所設(shè)計的蒸煮袋阻隔層的厚度應(yīng)該由其阻氧的要求決定。熟制板栗蒸煮袋的包裝要求抽真空，其真空度的一般為15—30tort(tort=133．3Pa)，同時熟果制品自身的最大含氧量一般不超過20．25cm³／lOOg，當(dāng)含氧量超過此值時易發(fā)生腐敗變質(zhì)。因此可以根據(jù)存儲期、復(fù)合材料的透氧率、產(chǎn)品最大容許吸氧量和所設(shè)計材料的厚度之間的關(guān)系式(1)和菲克擴(kuò)散第一定律和亨利定律的關(guān)系式(2)，來確定材料的阻隔層PVDC的厚度。

    式中：q 為氣體滲透量；P 為氣體透氣系數(shù)；(P1—P2)為包裝材料兩側(cè)氣體分壓差；A為包裝材料容器的整個表面積；t為存儲時間；d為包裝材料厚度的厚度；J為氣體的擴(kuò)散速率。

    對于一個由幾層膜復(fù)合而成的多層結(jié)構(gòu)，在穩(wěn)態(tài)透過的條件下通過每層膜的擴(kuò)散速率相等，并等于總的擴(kuò)散速率，而氣體擴(kuò)散的總9區(qū)動力為各層擴(kuò)散驅(qū)動力之和，其關(guān)系為式(3)和式(4)。

    假定氣體透過復(fù)合材料每層的擴(kuò)散速率都符合上述單層膜的規(guī)律，則有：

     所設(shè)計的袋型為25cm×20cm的板栗高溫蒸煮袋，其凈含塞為200g，保質(zhì)期為1年，熱封層CPP厚為50μm，基材PET厚為12μm。將表1中數(shù)據(jù)代入式(2)、(1)和(5)，可得d PVDC=13μm。即所設(shè)計的板栗高溫蒸煮袋的PVDC阻隔層厚度最少為l3μm不妨取PVDC阻隔層的厚度為15μm。由此可以確定透明阻隔層材料的設(shè)計為PET。：／PVDC ／CPP∞。

3)鋁箔層厚度的確定。鋁箔與PVDC厚度的確定方法相同，但因目前鋁箔生產(chǎn)工藝和質(zhì)量的限制，所生產(chǎn)軟包裝用的鋁箔厚度一般為9一llμm)。根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)，可知9μm)鋁箔和15μm) PVDC的透氧量分別：

    可知鋁箔的透氧暈遠(yuǎn)小于PVDC的透氧量，因此，當(dāng)基材采用與透明層同樣厚度的基材PET(12μm)和熱封層CPP(50μm)時，9μm)的鋁箔作為阻隔層完全能滿足熟制板栗高溫蒸煮袋包裝設(shè)計的要求，所以可以確定不透明阻隔層材料的設(shè)計為PETI2／AI9／cPP5o。