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食品包装学
第一篇食品包装材料(1学时)
1、材料定义(包材):
用于制造包装容器和构成产品包装的材料的总称。
纸与纸板、塑料、金属、玻璃已成为包装工业的四大支柱材料。
paperandpaperboard、plastics、glass、foil。
2、材料的性能
(1)对内容物的保护性
阻隔性:
阻水、阻气、阻光、阻水蒸汽、阻味;
力学力:
耐压、耐振、耐冲击、耐撕裂、耐针刺
稳定性:
耐药品、耐热、耐寒、耐老化、耐蠕变.
(2)安全性
指防渗透、防微生物、防虫、防尘、防腐、无毒等。
(3)加工适性
机械适性:
抗强、硬度、挺度、撕裂
印刷适性:
耐磨性、相溶性、印刷精度
封合性:
热封温度、封合压力、时间
还有便利性、商品性等。
第一章纸类包材及其包装制品
第一节纸类包材的特征及其质量指标
纸与纸板是包装材料的四大支柱之一。
中国人最引以为豪的就是四大发明,纸不仅带来了文化的发展,而且在现代包装体系中也占有非常重要的地位,在我国,纸包装材料占包装材料的40%左右,主要原因是它有独一无二的性能。
用纸包装食品是我国传统习惯,一方面方便群众,另一方面也可防止食品污染。
但如包装用纸等本身不符合卫生要求,那就反而造成了食品污染.生产加工食品包装用纸的各种原料,必须是无毒无害,不能使用荧光增白剂等有害助剂,不能采用社会回收废纸作原料。
使用油墨,应符合食品的卫生要求,油墨、颜料的印刷面不得直接与食品接触,在用印花玻璃纸包装糖果时必须用内衬糯米纸,以免有害物迁移。
纸及纸板制品在某些发达国家占整个包装材料总量的40%-50%,中国约占40%。
一、纸类包装材料的物理特性
1、几个定义
(1)平衡含水量:
T不变,R.H一定的情况下,纸的含水量不增不减时的含水量。
(2)平衡时间:
T不变,R.H一定的情况下,到达平衡含水量所用的时间。
(3)标准含水量:
纸样由低湿到高湿处理,65%R.H时的含水量。
滞后现象:
R.H从低到高与R.H由高到低处理时的水分含量不同。
2、纸的一般性能
(1)D=W/T,D---紧度,g/cm3,kg/m3
W---定量,g/m2T---厚,mm
(2)特有属性
两面性(毯面、网面)、纵横向、伸缩性
A、区分正反面:
书写;
印刷:
正面印速<反面印速,与表面强度有关
受热卷曲:
里面为反(膨胀、收缩,里边厉害),吸湿卷曲:
外面为反
B、区分纵横向:
看
水滴(如滤纸)
对比:
E=σ/εE横 浸湿法: 卷曲后,沿纵轴弯曲 二、纸材的机械性能 纤维是大家非常熟悉的,(纤维是细长象丝的物质(中空的),比如说,天然的棉、羊毛,如果把组成纸的纤维按照一定的顺序组织起来,那么它就会产生一定的机械力学性能。 纸具有一定的强度、挺度、折叠性、弹性、撕裂性。 (拿张白纸举例) 1、抗张强度: 纸样在拉断前所承受的最大拉力(kgf/cm2). 特性: 纵>横 R.H上升,抗张强度下降 温度上升,抗张强度下降 2、环压强度(RCT)----纸材的抗压强度 横向<纵向,特性同上。 3、挺度(刚度): 纸板在弹性变形范围内的抗弯能力。 S(g·cm)=E·T3/12E---弹性模数T---纸厚 温度影响同上。 4、耐破度: 单位面积上所能承受的均匀增大的垂直最大压力。 单位: N/m2。 它是一个综合性能指标。 5、延伸率: 纸受拉时从原长到拉断之前所增加的长度与原长的百分比。 6、撕裂度: 采用预切口将纸两边往相反方向撕裂至一定长度所需的力。 单位: gf。 7、耐折度: 指在一定张力下将纸或纸板往返拗折,直至折缝燥裂为止的双折次数。 见课本P12,图2-1,纸的机械力学性能随湿度变化的规律。 三、印刷性能 印刷我应该说是纸的最基本的性能。 通过印刷我们可以增加食品包装的美观性,注明商标、生产日期、保存条件等等。 四、加工使用性能 纸具有良好的加工使用性能,容易设计各种功能性结构;容易加工成各种包装容器;容易进行机械化加工操作; 可以通过浸渍、涂布、复合等加工手段,来弥补纸本身的不足,潮性、防虫性、阻隔性、热封性以及提高强度。 五、卫生安全性能 从理论上讲,单纯的纸是卫生、无毒、无害的。 但要注意,各种纸由于使用的目的不同,加工过程和工艺是不相同的,所能达到的卫生条件也是不一样的,如用报纸来包食品,是非常不卫生的,报纸上含有大量的铅、碱液、及盐类,对人体都有一定的危害.即使是普通的白纸,也不能达到食用的卫生条件,这点大家一定要注意.只有专门的食品用纸,才能用于包装食品。 思考题: 1、举例说明挺度、撕裂度、耐折度指标的意义。 2、纸张吸湿时,横向、纵向都伸长。 试析横纵伸长的机理及其大小关系。 第二节包装用纸和纸板(1学时) 一、包装用纸和纸板的分类 (软木: 针叶木;硬木: 阔叶木) 1、划分标准: 定量和厚度 凡定量在200g/m2以下或厚度小于0.10mm的称为纸; 凡定量在200g/m2以上或厚度大于0.10mm的称为纸板。 2、规格 纸和纸板可以分为平板和卷筒两种规格。 对于板纸要求长和宽,如: 880mm×1092mm 卷筒纸和盘纸只要求宽度(长度是固定不变的);如1940mm。 规定纸和纸板的规格尺寸,对于实现纸制包装容器规格尺寸的标准化和系列化 实现工业化生产,具有重要意义。 3、常用包装用纸和纸板 包装用纸: 牛皮纸、鳮皮纸、纸袋纸、玻璃纸、防羊皮纸等。 包装用纸板: 牛皮箱纸板、箱纸板、瓦楞纸板、蜂窝纸板。 二、包装用纸 1、牛皮纸 牛皮纸是大家最为熟悉的.我记得小时候包书皮都喜欢用牛皮纸,耐磨,牛皮纸顾名思义纸坚韧似牛皮。 原因是具有高施胶度。 造成它机械经强度高、富有弹性、抗水性、防潮性和印刷性良好。 用途: 食品的销售包装和运输包装。 以软木(针叶树―――其纤维长、直径粗)为原料,用硫酸盐法制得的浆。 硫酸盐法: 脱木素快、彻底、蒸煮液对纤维的降解与溶出降低―――得高强度纸。 纸的抄造过程 纤维是中空、皮厚、细长的东西,木材主要成分是三素: 纤维素、半纤维素、木素。 其中木素是粘合剂。 制浆: 用化学或机械方法将木素溶去,使纤维单个分离出来。 木材(稻草等)制浆,纤维分离打浆,微细纤维暴露,暴露-OH施胶(疏水物质)、占据空隙,更好粘合。 制浆: 化学制浆: 削片,大小均一,2-2.5m 物理制浆: 直接磨木,原木: 0.6或1.2m。 2、羊皮纸(硫酸纸) 羊皮纸又称硫酸纸。 制作工艺: 用化学浆纸在硫酸中浸泡,使表面纤维胶化,中和酸,用甘油塑化,形成质地紧密坚韧的半透明乳白色双面平滑纸张。 纤维胶化主要是用硫酸处理故而得名。 特性: 从制作工艺中,可以得出其特性,胶化以后再塑化,使其具有良好的防潮性、气密性、耐油性,而且它的机械力学性能也得到加强。 半透明,纸经过硫酸的消毒杀菌作用,可以用于食品包装的内面。 用途: 用于油性食品(耐油性)、冷冻食品(防潮性),防氧化食品(气密性) 注意事项: 用硫酸处理的羊皮纸含有一定的酸性,故对金属制品有腐蚀作用。 硫酸纸制造中的一个很重要的步骤是原纸的羊皮化-硫酸处理,硫酸强烈的水解作用,使纸面部分纤维素,糊精物质(粘性流动) 3、玻璃纸 又称赛璐玢,是一种天然再生纤维透明薄膜。 优点: 透明性极好,光透过率可达100%;质地柔软,厚薄均匀。 有优良的光泽度、印刷性、阻气性、耐油性、耐热性、不带静电。 缺点: 防潮性差,有缺口易撕裂,干燥后发脆,不能热封。 用途: 它是一种透明性最好的高级包装材料,主要用于糖果、糕点,化妆品等的美化包装,或纸盒的开窗包装。 1、原料: 漂白木匠.漂白棉短绒。 其中含α-纤维素90%以上。 2、碱纤维素的形成。 .用氢氧化钠液浸渍,除去木素,使纤维素、半纤维素润胀。 3、粉碎: 使碱纤维撕开松散,以利均匀吸氧,调节碱纤维素的聚合度。 4、黄酸化: 纤维素黄酸酯(再生纤维素), 喷成薄膜-玻璃纸 喷成丝-粘胶人造丝 思考: 为何玻璃纸是透明的? (纤维素经化学处理,均一稳定,失去原有纤维形态,各种波长的光都能同等透过,因而透明。 普通纸: 纤维: 1.53,空气: 1.0,折光率不同,界面散射再加上填料,导致不透明。 ) 4、鸡皮纸 不如牛皮纸坚韧,故戏称“鸡皮纸”。 在用途上,适用于要求的特性与牛皮纸相似,但不如牛皮纸坚韧的包装。 5、复合纸 是将纸与其他挠性(弯曲)包装材料相贴合而制成的一种高性能包装纸。 目的: 是改善纸的特性,使其具有优异的包装性能。 复合材料: 塑料、塑料薄膜、金属箔 复合方法: 涂布、层合 三、包装用纸板 (一)白纸板 白纸板是一种具有2--3层结构的白色挂面纸板。 结构: 面层、芯层、底层 面层通常是用漂白的化学木浆制成,表面平坦,洁白、光亮。 芯层和底层常用化学木浆、精选废纸浆、化学草浆等低级原料制成。 功能;印刷功能、加工功能、包装功能 用途: 较高级的包装用纸板 用于销售包装,制作吊牌、衬板和吸塑包装的底板。 (二)箱纸板 箱纸板是以化学草浆或废纸浆为主的纸板。 表面平整、光滑、纤维紧密、纸质坚挺、韧性好。 A级适宜制造精细、贵重、和冷藏物品包装用的出口瓦楞纸板 B级适宜制造出口物品包装用的瓦楞纸板。 C级较大型物品包装用的瓦楞纸板 D级适宜制造一般包装用的瓦楞纸板 E级适宜制造轻载瓦楞纸板 (三)瓦楞原纸 瓦楞原纸是一种低定量的薄纸板,具有一定的耐压、抗拉、耐破、耐折叠的性能。 瓦楞原纸经轧制成瓦楞纸。 瓦楞纸用黏合剂与箱纸板黏合瓦楞纸板。 瓦楞原纸瓦楞纸瓦楞纸板 瓦楞纸在瓦楞纸板中起支撑和骨架作用。 提高瓦楞原纸的质量是提高纸箱抗压强度的一个重要方面。 四、瓦楞纸板 实际上瓦楞原纸并不是形状上象瓦楞,它仅仅是一种薄纸板,关键在于它轧制过程。 经过轧制后的瓦楞原纸才象瓦楞(屋顶瓦片的形状),这时叫做瓦楞纸。 瓦楞的形状由两圆弧一直线相连接所决定,瓦楞波纹的形状直接关系到瓦楞纸的抗压强度及缓冲性能。 1、楞形 即瓦楞的形状。 瓦楞的楞形一般分为三种 U形瓦楞的圆弧半径较大 优点: 缓冲性能好;富有弹性;容易黏合 缺点;抗压能力弱,压力过大超过其弹性限制则不能恢复原状。 v形瓦楞的圆弧半径较小 优点: 挺度好 缺点: 还原能力差,粘合不好 UV形: 兼二者之优点,耐压强度高,弹性好,应用广泛。 当压力消除后,仍能恢复原状: 黏合剂的涂覆面大 优点: 抗压力强,在加压初期抗压性较好. 缺点: 缓冲性能差,压力超过最高点后即迅速破坏。 2、楞型 楞型是指瓦楞的型号种类。 它是按照瓦楞的大小、密度和特性进行分类的。 同一楞型,其楞形可以不同。 根据国家标准,所有楞型的瓦楞形状均采用UV形。 瓦楞纸板的楞型有A、B、C、E四种,具体参数如下。 瓦楞楞型 名称 瓦楞高度/mm 300mm瓦楞个数 A 大瓦楞 4.5~5 34±2 B 小瓦楞 2.5~3 50±2 C 中瓦楞 3.5~4 38±2 E 微小瓦楞 1.1~2 96±4 见课本page25表2--14所示。 3、种类 1)单面瓦楞纸板 仅在瓦楞芯纸的一侧贴有面纸,用作缓冲材料。 2)双面瓦楞纸板 又称单瓦楞纸板,在瓦楞芯纸的两侧均贴有面纸。 3)双芯双面瓦楞纸 又称双瓦楞纸板,由一块单面瓦楞纸板和一块双面瓦楞纸板粘合而成。 在结构上,可以采用各种楞型的组合形式,如AB、BC、AC、CA等多种形式。 4)三芯双面瓦楞纸板 简称三瓦楞纸板。 使用三层瓦楞芯纸制成,即由一块单面瓦楞纸板和一块双面瓦楞纸板粘合而成。 结构上也可以采用各种楞型,如AAB、AAC、CCB、BAE等。 强度加大,可以来代替木箱。 4、楞纸板技术标准 参见课本P26。 §3包装纸箱 纸箱和纸盒都是包装容器。 大的称箱,小的称盒。 箱用于运输包装,盒用于销售包装。 纸箱一般分为瓦楞纸箱和硬纸板箱,本节重点介绍瓦楞纸箱. 一、瓦楞纸箱的特性及纸箱箱型的结构形式 (一)瓦楞纸箱的特性 纸板的结构中空60%-70%体积,同木箱相比相同重量下,他的厚度增加两倍。 中空体积使其具有缓冲减震的功能,厚度增大增强了横向的抗压强度 优点: 轻便、牢固、缓冲性能好 原料充足,成本低。 如边角木料、竹、麦草、芦苇。 加工简便。 如生产实现了高度的自动化和机械化。 贮运方便。 空箱可折叠或平铺。 使用范围广。 易于印刷装潢,瓦楞纸板有良好的吸墨能力。 (二)纸箱的箱型结构见P27-29页。 重点是02类箱型。 102类摇盖纸箱 由一页纸板裁切而成纸箱坯片,通过钉合、运输时呈平板状,使用时封合上下摇盖。 如page27所示, 203类套合型纸箱 304类折叠型纸箱 二、纸箱的结构设计 (一)一般原则与依据 1设计原则 原材料利用最经济、排列套装结构合理,适合机械化包装要求,达到所要求的物理性能。 符合生产和销售的要求,装箱要方便,便于搬运,货架陈列符合特殊规定的要求。 依据商品的重量,体积,性质,商品的搬运条件,存放条件而设计。 三、瓦楞纸箱的技术标准 四、瓦楞纸箱的物理性能及测试 P31-35 第四节包装纸盒及其他包装纸器 纸盒是商品销售包装容器,一般由纸板裁切、折痕压线后经弯折成型,再装订或黏合成型而制成,是直接和消费者见面的中小型包装。 突出商品是第一位的,艺术是第二性的,通过艺术手段准确突出包装商品的特性。 一、纸盒的种类及选用 一般按照制盒的方式分为折叠纸盒和固定纸盒 1、折叠纸盒;采用纸板(0.3--1.1mm)裁切压痕后折叠成盒,成品可折叠成平板状,打开即成盒形。 分为管式折叠盒和盘式折叠盒、非管非盘式折叠盒、管盘式折叠盒四种。 A管式折叠盒: 指在纸盒的成型过程中,盒盖或盒底都需要由盒板或襟片通过折叠组装(或粘合)而成的纸盒。 B盘式折叠纸盒: 其盒盖、盒底自然成形,在角隅处变化而成四壁。 C管盘式折叠纸盒: 就是在该盒型的特征部位,用管式盒的旋转成形方法来成形盘式盒的部分盒体。 D非管非盘式: 此种盒一般为间壁式多体包装,除兼有管式、盘式成形特征外,还有自己独特的特点,如错位、裁切、内折、外折等。 5固定纸盒: 又称粘贴纸盒,成形后不能再折叠成平板状。 用手工粘贴制作,其结构形状、尺寸等在制盒时已确定,其强度和刚性较折叠纸盒高,且货架陈列方便。 但生产效率低,成本高,占据空间大。 三、纸盒的平面展开图 1、裁切、折叠和开槽符号 2、盒底结构 3、纸盒的平面展开图 1)管式 盒盖结构: 插入式、锁口式 盒底结构 2)盘式: 锁合、锁口 3)功能性结构 异形、间壁、提手、开窗 开窗结构是在管式或盘式等基本盒型的基础上,于纸盒盖板或体板的一面、两面或三面连续切去一定的面积,有时在切去部分蒙覆透明材料如塑料膜或玻璃纸等用以防尘。 三、纸盒的设计 1造型设计 对食品而言: 一般原则是: 套盖式纸盒: 糕点 筒状纸盒;粉末、颗粒、液体食品 圆形或多角形: 生日蛋糕 形: 生日蛋糕 2结构尺寸的设计 它分为具有固定形态的商品和没有固定形态的商品 四、其他包装纸器 1、复合罐 我们日常生活中用以包装调味品如胡椒粉、五香粉大多是复合纸罐。 复合纸罐有全纸板的,也有再加内衬的,外层商标纸,应具有较好的外观性、印刷性。 中层又称加强层,应提供高强度和刚性,内衬提供卫生性和内容物保护性。 常用PP、PE、玻璃纸等。 2、复合纸杯 如饮料用一次性容器。 纸杯在制杯机上进行。 原料是用专用纸杯材料。 主要有三类: PE/纸―――耐沸水煮―――热饮杯 纸―――冷饮杯 PE/Al/纸―――长期保存杯,也称纸杯罐头 几种常用纸杯的应用 纸杯类型 适用食品 纸、Al/纸、纸/Al、纸/Al/PE 快餐类 蜡/纸、纸/蜡、蜡/纸/PE 冰淇淋、冷饮料、乳制品 PE/纸/PE、纸/PE、邹纹纸/纸/PE 热饮料、乳制品、快餐类 可适用宾馆、饭店、飞机、轮船场所。
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