摘　要:采用高溫蒸煮袋技術，圍繞蒸煮袋的結構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)容對熟制板栗進行蒸煮袋袋裝設計。通過理論分析計算，確定所設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，符合設計要求。

    關鍵詞: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，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，圍繞蒸煮袋的結構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)容對板栗進行蒸煮袋袋裝設計。

1 板栗加工及蒸煮袋包裝的設計假設

    板栗熟制品加工工序為：原料選擇一剝殼去皮一護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。在物流領域中易發(fā)生褐變、風味散失、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計的關鍵。熟制板栗制品含水量為40％ 一50％，對應的相對濕度為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。為了方便設計和計算，不妨設所設計蒸煮袋尺寸為25cm×20cm。所包裝熟制品板栗的重量為200g，含水量50％(對應相對濕度70％)，保質(zhì)期為1年。所設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、保護產(chǎn)品的作用，其一般應具有高機械強度、耐120℃高溫蒸煮、印刷適應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160℃，因此本設計采用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準化，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，因此所設計的蒸煮袋阻隔層的厚度應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、復合材料的透氧率、產(chǎn)品最大容許吸氧量和所設計材料的厚度之間的關系式(1)和菲克擴散第一定律和亨利定律的關系式(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為氣體的擴散速率。

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

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

     所設計的袋型為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小于PVDC的透氧量，因此，當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計的要求，所以可以確定不透明阻隔層材料的設計為PETI2／AI9／cPP5o。