Sự thấm qua màng bao bì xảy ra khi có sự chêch lệch áp suất hơi nước bên trong và bên ngoài bao bì. Thực chất quá trình thấm hơi nước này là quá trình khuếch tán hơi nước thông qua các lổ rất nhỏ trên bao bì. Nhiệt độ có ảnh hưởng đến tính thấm hơi nước qua màng. Vì độ ẩm môi trường dẫn đến ảnh hưởng sự thấm hơi nước qua màng và nhiệt độ ảnh hưởng áp suất hơi bão hòa của hơi nước.
Trang 1Bài 1 XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ THẤM HƠI NƯỚC QUA MÀNG BAO BÌ
I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
Khảo sát sự thấm hơi nước qua nhiều loai màng bao bì theo sự thay đổi
ẩm môi trường
II CƠ SỞ LÝ THUYẾT:
Sự thấm qua màng bao bì xảy ra khi có sự chêch lệch áp suất hơi nước bên trong và bên ngoài bao bì Thật chất quá trình thấm hơi nước này là quá trình khuếch tán hơi nước thông qua các lổ rất nhỏ trên bao bì
- Theo định luật Fick
J=−DA dC
Trong đó: J: tốc độ khuếch tán (mol/s)
D: hệ số khuếch tán Knusden (m2 /s)
C : nồng độ hơi nước (mol/m3) x: khoảng cách khuếch tán (m) A: diện tích bề mặt (m2)
- Theo định luật Henry :
C = S.P (2)
Với S : hệ số hòa tan hơi (mol/Pa.m3)
P : áp suất riêng phần của chất khí (Pa)
Từ (1) và (2), ta suy ra
J=−D S A dP
dx=BA
dP dx
Trong đó: B là hệ số khuếch tán hơi hay độ thấm hơi nước (mol/s.m.Pa)
Để xác định độ thấm hơi nước – B, phương pháp cơ bản là xác định sự tăng hoặc giảm ẩm thông qua sự chêch lệch khối lượng hay còn gọi phương pháp trọng lượng với 3 bước sau :
Bước 1 : xác định số g nước truyên qua 1m2 màng bao bì trong 1 ngày, hay còn gọi là tốc độ thấm hơi nước
Trang 2J= dm
dt .
1
A , (g nước/ ngày.m2) Hay ν= m
t A (g nước/ngày.m3)
Trong đó: m = mi – m0 khối lượng tăng thêm (g)
t: thời gian khảo sát
A: diện tích của màng bao bì (m2)
Bước 2: xác định số g nước truyên qua 1m2 màng bao bì trong 1 ngày khi
có sự khác biệt về áp suất là 1 mmHg, hay còn gọi là tốc độ thấm hơi nước theo
áp suất
νP= ν ΔPP =
ν
ps( RH1− RH2) , (g nước/ ngày.m2.mmHg)
Trong đó: ∆p: chêch lệch áp suất hơi hai bên lớp màng (mmHg)
Ps: áp suất hơi bão hòa của nước ở nhiệt độ thí nghiệm (mmHg)
RH1, RH2: độ ẩm tương đối hai bên trong và bên ngoài màng (%)
Bước 3: độ thấm / hệ số thấm hơi nước là lượng hơi nước truyền qua 1m2
màng bao bì trong 1 ngày khi có sự chệch lệch về áp suất là 1 mmHg và qua màng 1 cm
Độ thấm hơi nước riêng = Tốc độ thấm theo áp suất / bề dày màng
B=v p δ=v p s(RH 1−RH 2)δ (g.cm.nước/ ngày.m2.mmHg)
III TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM:
Hạt silicagel sau khi sấy khô được lấy một lượng xác định cho vào đĩa petri, sau đó đậy lại bằng bao bì thí nghiệm (PP, PE, HDPE, LDPE, màng ghép)
và không bao màng (đối chứng) Để xét sự thấm sự thấm hơi nước đi qua một diện tích giới hạn trên đĩa petri, màng bao bì cần được dán thật chặt vào thành đĩa bằng keo dán Trước khi đặt vào bình kín, các đĩa chứa hạt silicagel (mẫu) được cân chính xác, sau đó đặt toàn bộ mẫu vào bình có các độ ẩm tương đối khác nhau
Kết quả được tính toán thông qua sự thay đổi khối lượng của mẫu theo thời gian như sơ đồ bố trí thí nghiệm như sau:
Trang 3Hạt silicagel sấy khô
Đĩa petrei
Bao màng
Bình kín
Theo dõi sự thay đổi khối lượng
III Phương tiện thí nghiệm
- Dụng cụ:
+ Đĩa petri
+ Cân
+ Thước kẹp
+ Nhiệt kế + Bình hút ẩm
- Nguyên liệu:
+Silicagel + Màng PE + Keo dán
IV KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:
Sử dụng bao bì PE có:
+ Nhiệt độ: 300C => PS= 31,8 mmHg
+ Chiều dày (cm) : 0,029
+ Diện tích A (m2): 0,005
Trang 4+ RH1= 80% và RH2 = 0%
Bảng 1: Khối lượng của mẫu trong bao bì PE thay đổ theo ngày bảo quản
ở độ ẩm môi trường 80% như sau:
Khối lượng (g) 117,93 118,07 118,11 118,14 118,17 118,23
Bảng 2: Khối lượng nước tăng thêm theo từng ngày bảo quản ở độ ẩm môi
trường 80% như sau:
Khối lượng (g) 0 0,14 0,18 0,21 0,24 0,30
Xác định độ thấm hơi nước qua màng bằng công thức sau:
- Tốc độ thấm hơi nước (g nước/ngày.m2)
ν= m
t A
- Tốc độ thấm hơi nước theo áp suất (g nước/ngày.m2.mmHg)
ν P= ν ΔPP=
ν
p s(RH 1−RH 2)
- Độ thấm hơi nước (g.cm.nước/ngày.m2.mmHg)
B=v p δ=v p s(RH 1−RH 2)δ
Thời
gian
(ngày)
m -t m 0
/ngày.m 2 )
v p
(g nước
B (g.cm.nước/
Bảng 3: Xác định độ thấm hơi nước qua màng
Câu hỏi thảo luận:
Nhiệt độ có ảnh hưởng đến tính thấm hơi nước qua màng không, giải thích ?
Trang 5Trả lời :Nhiệt độ có ảnh hưởng đến tính thấm hơi nước qua màng Vì độ ẩm môi
trường dẫn đến ảnh hưởng sự thấm hơi nước qua màng và nhiệt độ ảnh hưởng áp suất hơi bão hòa của hơi nước.
- Nếu đường kính đĩa petri nhỏ hơn hệ số thấm hơi nước có thay đổi không ?
Trả lời: Áp suất của hơi nước và độ ẩm môi trường giảm đi Vì hệ số thấm hơi nước có thay đổi nếu đường kính đĩa petri nhỏ hơn.
- Lượng silicagel có ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm không ? Giải
thích.
Trả lời: Nếu lượng silicagel nhỏ thì lượng thấm hơi nước qua màng ít và nếu lượng silicagel nhiều thì sự thấm hơi nước qua màng lớn nên lượng silicagel
có ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm.
- Đề nghị loại màng thích hợp cho bảo quản sản phẩm sấy ?
Trả lời: Vì màng PVC có sự thấp hơi nước cao hơn các màng PE, PP, PA nên màng
PVC thích hợp cho bảo quản sản phẩm sấy.
