摘 要:采用高温蒸煮袋技术，围绕蒸煮袋的结构及蒸煮袋材料的选择、材料厚度的确定、理论保质期的计算等内容对熟制板栗进行蒸煮袋袋装设计。通过理论分析计算，确定所设计的熟制板栗高温蒸煮袋的透明阻隔层材料为PET12／PVDC15／CPP50、不透明阻隔层材料为：PET12／A19／CPP50；根据熟制板栗的最大允许透水量、所设计材料透湿系数和厚度，理论估算该高温蒸煮袋的保质期为4年，符合设计要求。
关键词:熟制板栗 蒸煮袋 阻隔性 保质期
熟制板栗因具有丰富的营养价值受到消费者喜爱，我国盛产板栗。但目前板栗包装一般采用零销散装或普通塑料袋装技术，其包装虽简单，但保质期短、附加值和包装品位低，不但与板栗本身营养1介值档次不对等，而且严重影响我国板栗制品出口。因此如何解决板栗包装保质期短、提高包装附加值等问题，以期形成板栗的品牌包装，具有迫切性¨引。蒸煮袋包装因具有适合高温灭菌、冷冻冷藏、阻隔性好、外型美观等优点而得到广泛应用，如肉类、果制品等产品的包装 。文中拟采用高温蒸煮袋技术，围绕蒸煮袋的结构及蒸煮袋材料的选择、材料厚度的确定、理论保质期的计算等内容对板栗进行蒸煮袋袋装设计。
1 板栗加工及蒸煮袋包装的设计假设
板栗熟制品加工工序为：原料选择一剥壳去皮一护色一硬化一沥干表面一裹包一烘干一加糖液罐装一真空包装一杀菌。
因此，熟制板栗和其它熟果制品一样。在物流领域中易发生褐变、风味散失、霉变腐败等质量变化，其包装的主要目的是：阻隔空气中0 和防止微生物等因素对其质量的影响，因而阻隔性材料的正确选用及其厚度的确定是熟制板栗包装设计的关键。熟制板栗制品含水量为40％ 一50％，对应的相对湿度为50％ 一85％，一般储存在平均温度为25~C、相对湿度40％的环境中。为了方便设计和计算，不妨设所设计蒸煮袋尺寸为25cm×20cm。所包装熟制品板栗的重量为200g，含水量50％(对应相对湿度70％)，保质期为1年。所设计的蒸煮袋正面为透明阻隔耐蒸煮袋材料(可展示以引起购买欲望)，背面为不透明阻隔耐蒸煮材料(阻光延长货架寿命)，同时忽略印刷层对水蒸气和0：透过率的影响。
2 材料的选择
2．I 基材选择
蒸煮袋基材是其骨架，起到容纳、保护产品的作用，其一般应具有高机械强度、耐120℃高温蒸煮、印刷适应性和透明性好等主要性能。常见高温蒸煮袋基材为BOPET、BOPP、尼龙薄膜等材料。对于真空高温蒸煮袋为了防止蒸煮时，气体膨胀使袋爆破，而要求基材透气性小。BOPP因透气性较大，不适作为熟制板栗真空蒸煮袋的最佳基材。尼龙ONY与PET相比较虽然强度性能、韧性、EDSI]`~都差不多，但ONY在高温蒸煮下易吸湿劣化、变形，而PET受湿度和高温的影响小，因此，PET是作为熟制板栗真空蒸煮袋最佳基材。
2．2 阻隔层选择
1)不透明型高温蒸煮袋阻隔层材料。不透明型高温蒸煮袋有铝箔型和镀铝型_2种 ，铝箔具有极好的阻隔性能，当其厚度超过17．78 时对水分和氧气的透过率几乎为零，而且对光线完全阻隔；镀铝薄膜虽与铝箔阻隔性相近，但对光线不能完全阻隔，因此本设计采用铝箔作为不透明阻隔耐蒸煮材料的阻隔层。
2)透明型高温蒸煮袋阻隔层材料。透明型蒸煮袋阻隔层材料的选择主要考虑的是对氧，水分等的阻隔性能，能用来做阻隔层的透明材料主要有PVDC、EVOH、PA等，但EVOH随杀菌温度的提高透氧量急剧增大，不适合充填后高温蒸煮袋的包装杀菌，而PVDC在120℃～130℃杀菌后氧气透过量变化不大，尼龙因其透湿性大一般不单独作为阻隔层。因此本设计采用PVDC作为透明阻隔耐蒸煮材料的阻隔层。
3)热封层材料。目前常用的热封层材料有LDPE、LLDPE、CPP等，高温蒸煮袋的蒸煮温度一般为120℃ ，因LDPE和LLDPE的最高使用温度≤90℃ ，而CPP的最高使用温度可达160℃，因此本设计采用CPP做热封层材料。
综上所述，可以确定板栗高温蒸煮包装袋为：正面为PET／PVDC,／CPP，背面为PET／AL／CPP的材料组合形式。
3 各种材料厚度的确定
各层材料的厚度主要根据内容物的保质期、市场常用的规格及包装工艺的要求来确定。
1)基材、热封层厚度。包装工艺过程规范化中一般要求包装的通用化和标准化，因此基材和热封层的厚度可以根据蒸煮袋的工艺要求和市场上常使用的规格来确定。目前PET的市场使用厚度规格有10—20μm，20～3Oμm，30—40μm等，而蒸煮袋中使用的一般在10—16μm，本设计拟定PET的厚度为l2μm。热封层CPP为了能满足其热封性及耐油脂性能的要求一般选择5O一70μm的材料，本设计拟定CPP的厚度为50μm。
2)透明阻隔层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败主要原因，因此所设计的蒸煮袋阻隔层的厚度应该由其阻氧的要求决定。熟制板栗蒸煮袋的包装要求抽真空，其真空度的一般为15—30tort(tort=133．3Pa)，同时熟果制品自身的最大含氧量一般不超过20．25cm3／lOOg，当含氧量超过此值时易发生腐败变质。因此可以根据存储期、复合材料的透氧率、产品最大容许吸氧量和所设计材料的厚度之间的关系式(1)和菲克扩散第一定律和亨利定律的关系式(2)，来确定材料的阻隔层PVDC的厚度。
式中：q 为气体渗透量；P 为气体透气系数；(P1—P2)为包装材料两侧气体分压差；A为包装材料容器的整个表面积；t为存储时间；d为包装材料厚度的厚度；J为气体的扩散速率。
对于一个由几层膜复合而成的多层结构，在稳态透过的条件下通过每层膜的扩散速率相等，并等于总的扩散速率，而气体扩散的总9区动力为各层扩散驱动力之和，其关系为式(3)和式(4)。
假定气体透过复合材料每层的扩散速率都符合上述单层膜的规律，则有：
所设计的袋型为25cm×20cm的板栗高温蒸煮袋，其净含塞为200g，保质期为1年，热封层CPP厚为50μm，基材PET厚为12μm。将表1中数据代入式(2)、(1)和(5)，可得d PVDC=13μm。即所设计的板栗高温蒸煮袋的PVDC阻隔层厚度最少为l3μm不妨取PVDC阻隔层的厚度为15μm。由此可以确定透明阻隔层材料的设计为PET。：／PVDC ／CPP∞。
3)铝箔层厚度的确定。铝箔与PVDC厚度的确定方法相同，但因目前铝箔生产工艺和质量的限制，所生产软包装用的铝箔厚度一般为9一llμm)。根据表2中的数据，可知9μm)铝箔和15μm) PVDC的透氧量分别：
可知铝箔的透氧晕远小于PVDC的透氧量，因此，当基材采用与透明层同样厚度的基材PET(12μm)和热封层CPP(50μm)时，9μm)的铝箔作为阻隔层完全能满足熟制板栗高温蒸煮袋包装设计的要求，所以可以确定不透明阻隔层材料的设计为PETI2／AI9／cPP5o。
