JP4216583B2 - 物性算出方法、物性算出装置及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
複数の層を有する包装材の物性を算出する物性算出方法、その方法を適用した物性算出装置及びその装置を実現するためのコンピュータプログラムに関し、特にエチレン−ビニルアルコール共重合体にて形成された包装材の中間層の酸素透過度を算出する物性算出方法、物性算出装置及びコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エチレン−ビニルアルコール共重合体（以降ＥＶＯＨという）は、優れたガスバリアー性を備えており、食品等の被包装物を包装する包装材として幅広く利用されている。
包装材としてのＥＶＯＨは、ポリプロピレン及びポリエチレン等の樹脂を成型した内層及び外層に挟み込まれる中間層に成形されて用いられる。
被包装物、特に食品を包装する上でＥＶＯＨ層の酸素透過度は重要な要素であり、包装材を設計していく上でＥＶＯＨ層の酸素透過度を把握することは必要不可欠な条件である。
また包装材にて食品を包装した場合、殺菌を目的として摂氏１２０度程度の温度で数十分から数時間程度の時間殺菌を行うレトルト処理が行われるが、レトルト処理を行った場合ＥＶＯＨ層の酸素透過度は大幅に増加し、その後徐々に小さくなっていくという特性がある。
ＥＶＯＨ層の酸素透過度の把握は計測又は与えられた条件から算出することにより行われ、中間層、内層及び外層並びに外気の湿度からＥＶＯＨ層の酸素透過度を算出する物性算出装置が公開されている（例えば非特許文献１参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】
フィルムのバリヤー性計算、［online ］、［平成１４年１２月１２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www2s.biglobe.ne.jp/~tcfk/index.html＞
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら中間層であるＥＶＯＨ層の酸素透過度等の物性を計測することは容易ではないという問題がある。
また非特許文献１の物性算出方法は、温度による影響を加味しておらず、冷凍室及び冷蔵室等の低温な条件下で保存され、また夏場の高温に曝される虞のある包装材に用いられるＥＶＯＨ層の酸素透過度の物性算出方法としては実用性が低いという問題がある。
さらに非特許文献１の物性算出方法は、レトルト処理時の酸素透過度の経時変化を算出するものではないため、レトルト処理が必要な食品を包装する包装材に用いられるＥＶＯＨ層の酸素透過度の算出方法としては実用性が低いという問題がある。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、中間層の材質及び厚さ、内層及び外層の材質及び厚さ、並びに湿度及び温度等の条件に基づきこれらの関係を示す式を用いて中間層の酸素透過度等の物性を算出することにより、湿度だけでなく温度の影響を加味した実用性の高い物性を算出することが可能な物性算出方法、その方法を適用した物性算出装置及びその装置を実現するためのコンピュータプログラムの提供を主たる目的とする。
また中間層の材質及び厚さ、内層及び外層の材質及び厚さ、並びに湿度及び温度等の条件に基づきこれらの関係を示す式を用いて包装材に対するレトルト処理等の変性処理中及び変性処理後の酸素透過度の経時変化を算出する物性算出装置等の提供を他の目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る物性算出装置は、複数の層を有する包装材の一側の層及び他側の層に挟まれた中間層の物性を算出する物性算出装置において、中間層の材質及び厚さを受け付ける手段と、一側の層の材質及び厚さを受け付ける手段と、他側の層の材質及び厚さを受け付ける手段と、一側の湿度を受け付ける手段と、他側の湿度を受け付ける手段と、外気の温度を受け付ける手段と、受け付けた中間層の材質及び厚さ、受け付けた一側の層の材質及び厚さ、受け付けた他側の層の材質及び厚さ、受け付けた一側の湿度、受け付けた他側の湿度、並びに受け付けた外気の温度に基づいて中間層の物性を算出する算出手段とを備え、前記算出手段は、受け付けた一側の層の材質、一側の湿度及び外気の温度に基づいて一側の層の透湿度を算出する手段と、受け付けた他側の層の材質、他側の湿度及び外気の温度に基づいて他側の層の透湿度を算出する手段と、受け付けた外気の温度、算出した一側の層の透湿度及び受け付けた厚さ並びに予め設定している湿度、算出した他側の層の透湿度及び受け付けた厚さに基づいて中間層の湿度を算出する手段と、算出した中間層の湿度、受け付けた外気の温度及び受け付けた中間層の材質に基づいて中間層の吸水率を算出する手段と、算出した中間層の吸水率及び受け付けた外気の温度に基づいて中間層の酸素透過度を算出する手段とを含むことを特徴とする。
【０００７】
第１発明に係る物性算出装置では、包装時に外層となる一側の層及び内層となる他側の層の透湿度の温度依存性を示す公知の式に基づいて透湿度を算出する。そして外層に接する外気の湿度、外層の透湿度及び厚さ、内層に接する被包装物側の湿度、並びに内層の透湿度及び厚さから公知の式に基づいて中間層の湿度を算出する。
そして中間層への水の溶解度の対数は湿度に比例し、中間層への水の溶解度の対数は絶対温度の逆数に比例し、中間層への水の溶解度の対数は中間層のエチレン組成に比例することを示す式から中間層の吸水率を算出する。
そして絶対温度の逆数に比例する酸素透過度の対数を、吸水率の多項式として示した式に基づいて中間層の酸素透過度を算出する。
これにより実際に包装材の試料を作成し計測しなくとも物性を把握することができるので、包装材の設計条件の決定を支援することが可能であり、また温度及び湿度等の外部環境条件を加味して物性を算出するので、冷凍室及び冷蔵室並びに夏場の室内等の実際の利用環境を考慮した物性を把握することが可能である。
【０００８】
第２発明に係る物性算出装置は、複数の層を有する包装材の一側の層及び他側の層に挟まれた中間層の物性を算出する物性算出装置において、中間層の材質及び厚さを受け付ける手段と、一側の層の材質及び厚さを受け付ける手段と、他側の層の材質及び厚さを受け付ける手段と、一側の湿度を受け付ける手段と、他側の湿度を受け付ける手段と、外気の温度を受け付ける手段と、受け付けた中間層の材質及び厚さ、受け付けた一側の層の材質及び厚さ、受け付けた他側の層の材質及び厚さ、受け付けた一側の湿度、受け付けた他側の湿度、並びに受け付けた外気の温度に基づいて中間層の物性を算出する算出手段と、包装材を変性処理する時間を受け付ける手段と、包装材を変性処理する温度を受け付ける手段と、変性処理後の時間を受け付ける手段とを備え、前記算出手段は、受け付けた一側の層の厚さ及び材質又は他側の層の厚さ及び材質、中間層の厚さ及び材質、並びに変性処理する温度に基づいて、包装材の変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係を算出する手段と、算出した時間及び変性処理中の中間層の吸水率の関係並びに受け付けた変性処理する時間から変性直後の吸水率を算出する手段と、受け付けた一側の層の材質、一側の湿度及び外気の温度に基づいて一側の層の透湿度を算出する手段と、受け付けた他側の層の材質、他側の湿度及び外気の温度に基づいて他側の層の透湿度を算出する手段と、受け付けた一側の湿度、算出した一側の層の透湿度、受け付けた厚さ、受け付けた他側の湿度、算出した他側の層の透湿度及び受け付けた厚さに基づいて中間層の湿度を算出する手段と、算出した中間層の湿度、受け付けた外気の温度及び受け付けた中間層の材質に基づいて中間層の吸水率を算出する手段と、算出した中間層の吸水率、算出した変性直後の吸水率、算出した一側の層の透湿度、算出した他側の層の透湿度、受け付けた中間層の厚さ、受け付けた中間層の材質及び受け付けた変性処理後の時間に基づいて、包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係を算出する手段と、算出した包装材の変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係、並びに算出した包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係に基づいて、時間及び包装材の中間層の酸素透過度の関係を算出する手段とを含むことを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係る物性算出装置では、包装時に外層となる一側の層及び内層となる他側の層の厚さ及び材質、中間層の厚さ及び材質、並びにレトルト処理等の変性処理温度から実験により得られた式に基づいて、変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係を算出する。
そして算出した中間層の吸水率、算出した変性直後の吸水率、算出した一側の層の透湿度、算出した他側の層の透湿度、受け付けた中間層の厚さ、受け付けた中間層の材質及び受け付けた変性処理後の時間から実験により得られた式に基づいて、包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係を算出する。
そして中間層の吸水率及び酸素透過度の関係を示す式を用いて、変性処理中及び変性処理後の中間層の酸素透過度の経時変化を示す式を算出する。
これにより実際に包装材の試料を作成し計測しなくとも物性を把握することができ、包装材に対するレトルト処理等の変性処理後の酸素透過度の経時変化を把握することができるので被包装材である食品の保存期間を求めることが可能となる。
【００１０】
第３発明に係る物性算出方法は、第１発明の物性算出装置を用い、複数の層を有する包装材の一側の層及び他側の層に挟まれた中間層の物性を算出する物性算出方法であって、取得した一側の層の材質、一側の湿度及び外気の温度に基づいて一側の層の透湿度を算出する過程と、取得した他側の層の材質、他側の湿度及び外気の温度に基づいて他側の層の透湿度を算出する過程と、取得した外気の温度、算出した一側の層の透湿度及び取得した厚さ並びに予め設定している湿度、算出した他側の層の透湿度及び取得した厚さに基づいて中間層の湿度を算出する過程と、算出した中間層の湿度、取得した外気の温度及び取得した中間層の材質に基づいて中間層の吸水率を算出する過程と、算出した中間層の吸水率及び取得した外気の温度に基づいて中間層の酸素透過度を算出する過程とを有することを特徴とする。
【００１１】
第４発明に係る物性算出方法は、第２発明の物性算出装置を用い、複数の層を有する包装材の一側の層及び他側の層に挟まれた中間層の物性を算出する物性算出方法であって、取得した一側の層の厚さ及び材質又は他側の層の厚さ及び材質、中間層の厚さ及び材質、並びに変性処理する温度に基づいて、包装材の変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係を算出する過程と、算出した時間及び変性処理中の中間層の吸水率の関係並びに取得した変性処理する時間から変性直後の吸水率を算出する過程と、取得した一側の層の材質、一側の湿度及び外気の温度に基づいて一側の層の透湿度を算出する過程と、取得した他側の層の材質、他側の湿度及び外気の温度に基づいて他側の層の透湿度を算出する過程と、取得した一側の湿度、算出した一側の層の透湿度、取得した厚さ、取得した他側の湿度、算出した他側の層の透湿度及び取得した厚さに基づいて中間層の湿度を算出する過程と、算出した中間層の湿度、取得した外気の温度及び取得した中間層の材質に基づいて中間層の吸水率を算出する過程と、算出した中間層の吸水率、算出した変性直後の吸水率、算出した一側の層の透湿度、算出した他側の層の透湿度、取得した中間層の厚さ、取得した中間層の材質及び取得した変性処理後の時間に基づいて、包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係を算出する過程と、算出した包装材の変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係、並びに算出した包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係に基づいて、時間及び包装材の中間層の酸素透過度の関係を算出する過程とを有することを特徴とする。
【００１２】
第３、第４発明に係る物性算出方法では、食品等の被包装物を包装する包装材の中間層として用いられるＥＶＯＨの酸素透過度等の物性を、中間層の材質及び厚さ、一側の層及び他側の層の材質及び厚さ、並びに湿度及び温度等の条件に基づきこれらの関係を示す式を用いて算出することにより、実際に包装材の試料を作成し計測しなくとも物性を把握することができるので、包装材の設計条件の決定を支援することが可能であり、また温度及び湿度等の外部環境条件を加味して物性を算出するので、冷凍室及び冷蔵室並びに夏場の室内等の実際の利用環境を考慮した物性を把握することが可能である。
【００１３】
第５発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、複数の層を有する包装材の一側の層及び他側の層に挟まれた中間層の物性を算出させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、取得した一側の層の材質、一側の湿度及び外気の温度に基づいて一側の層の透湿度を算出させる手順と、コンピュータに、取得した他側の層の材質、他側の湿度及び外気の温度に基づいて他側の層の透湿度を算出させる手順と、コンピュータに、取得した外気の温度、算出した一側の層の透湿度及び取得した厚さ並びに予め設定している湿度、算出した他側の層の透湿度及び取得した厚さに基づいて中間層の湿度を算出させる手順と、コンピュータに、算出した中間層の湿度、取得した外気の温度及び取得した中間層の材質に基づいて中間層の吸水率を算出させる手順と、コンピュータに、算出した中間層の吸水率及び取得した外気の温度に基づいて中間層の酸素透過度を算出させる手順とを実行させることを特徴とする。
【００１４】
第６発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、複数の層を有する包装材の一側の層及び他側の層に挟まれた中間層の物性を算出させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、取得した一側の層の厚さ及び材質又は他側の層の厚さ及び材質、中間層の厚さ及び材質、並びに変性処理する温度に基づいて、包装材の変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係を算出させる手順と、コンピュータに、算出した時間及び変性処理中の中間層の吸水率の関係並びに取得した変性処理する時間から変性直後の吸水率を算出させる手順と、コンピュータに、取得した一側の層の材質、一側の湿度及び外気の温度に基づいて一側の層の透湿度を算出させる手順と、コンピュータに、取得した他側の層の材質、他側の湿度及び外気の温度に基づいて他側の層の透湿度を算出させる手順と、コンピュータに、取得した一側の湿度、算出した一側の層の透湿度、取得した厚さ、取得した他側の湿度、算出した他側の層の透湿度及び取得した厚さに基づいて中間層の湿度を算出させる手順と、コンピュータに、算出した中間層の湿度、取得した外気の温度及び取得した中間層の材質に基づいて中間層の吸水率を算出させる手順と、コンピュータに、算出した中間層の吸水率、算出した変性直後の吸水率、算出した一側の層の透湿度、算出した他側の層の透湿度、取得した中間層の厚さ、取得した中間層の材質及び取得した変性処理後の時間に基づいて、包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係を算出させる手順と、コンピュータに、算出した包装材の変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係、並びに算出した包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係に基づいて、時間及び包装材の中間層の酸素透過度の関係を算出させる手順とを実行させることを特徴とする。
【００１５】
第５、第６発明に係るコンピュータプログラムは、汎用型コンピュータ等のコンピュータにて実行することで、コンピュータが物性算出装置として動作し、食品等の被包装物を包装する包装材の中間層として用いられるＥＶＯＨの酸素透過度等の物性を、中間層の材質及び厚さ、一側の層及び他側の層の材質及び厚さ、並びに湿度及び温度等の条件に基づきこれらの関係を示す式を用いて算出することにより、実際に包装材の試料を作成し計測しなくとも物性を把握することができるので、包装材の設計条件の決定を支援することが可能であり、また温度及び湿度等の外部環境条件を加味して物性を算出するので、冷凍室及び冷蔵室並びに夏場の室内等の実際の利用環境を考慮した物性を把握することが可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の物性算出装置の構成を示すブロック図である。
図１中１０は汎用型コンピュータを用いた本発明の物性算出装置である。
物性算出装置１０は、装置全体を制御するＣＰＵ１１、本発明の物性算出装置用のコンピュータプログラムＰＧ及びデータ等の各種情報を記録したＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体ＲＥＣから各種情報を読み取るＣＤ−ＲＯＭドライブ等の補助記憶手段１２、補助記憶手段１２により読み取られたコンピュータプログラムＰＧ及びデータ等の各種情報を記録するハードディスク等の記録手段１３、各種処理に用いられる情報を一時的に記憶するＲＡＭ１４を備えている。
そして記録手段１３から本発明のコンピュータプログラムＰＧ及びデータ等の各種情報を読み取り、ＲＡＭ１４に記憶させてコンピュータプログラムＰＧに含まれる各種手順をＣＰＵ１１により実行することで、汎用型コンピュータは本発明の物性算出装置１０として動作し、食品等の被包装物を包装する積層構造の包装材として幅広く利用されているエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下ＥＶＯＨという）の物性の算出を行う。
なお記録手段１３に記録されている各種情報には、後述する物性の算出に用いられる様々な式及び定数等の情報が含まれている。
さらに物性算出装置１０は、温度及び湿度等の値を検出するセンサ、マウス並びにキーボード等の入力手段１５と、モニタ及びプリンタ等の出力手段１６とを備えている。
【００１７】
次に本発明の物性算出装置１０がＥＶＯＨの物性、ここでは透湿度を算出する方法について説明する。
図２は本発明の物性算出装置１０が物性を算出する包装材の断面を示す模式図である。
図２中１は包装材であり、図に例示する包装材１は、図中左側となる一側の層２と図中右側となる他側の層３と一側の層２及び他側の３に挟まれた中間層４とからなる三層構造にて形成されている。
一側の層２及び他側の層３はポリプロピレン（ＰＰ）及びポリエチレン（ＰＥ）等の樹脂にて形成されており、中間層４はＥＶＯＨにより形成されている。
なお包装材１は他側の層３を被包装物側に向けて一側の層２が外側になるように包装されるため、以降の説明では一側の層２を外層２、そして他側の層３を内層３という。
【００１８】
図３は本発明の物性算出装置１０が物性を算出する中間層４の酸素透過度の湿度依存性を示すグラフである。
図３に示すグラフでは横軸に相対湿度（％）を取り、縦軸に酸素透過度（cc20μｍ/m2 day atm ）の対数を取ってその関係を示している。
図３のグラフに示されるように中間層４は、相対湿度が上昇すると酸素透過度が大きく上昇するという物性を備えている。
ただし中間層４の相対湿度を測定することは困難であるため外層２の透湿度、厚さ及び外層２に接する外気の活量（相対湿度を 100 で除した値）、内層３の透湿度、厚さ及び内層３に接する包装材１の内側の活量（相対湿度を 100 で除した値）、並びに材質により決定される定数から計算式を用いて算出することとなる。
【００１９】
外層２及び内層３の透湿度Ｐの湿度依存性は式１に示す通りである。
【００２０】
log Ｐ＝Ａ1 ＋Ａ2 ａ ……（１）
但し、Ｐ：透湿度
ａ：活量（相対湿度を 100 で除した値）
Ａ1 ，Ａ2 ：定数
【００２１】
また外層２及び内層３の透湿度Ｐの温度依存性は式２に示す通りである。
【００２２】
log Ｐ＝Ｂ1 ＋Ｂ2 ／Ｔ ……（２）
但し、Ｔ：絶対温度
Ｂ1 ，Ｂ2 ：定数
【００２３】
なお外層２及び内層３は複数の層により構成しても良く、各層の厚さｌ 1 、ｌ 2 、…ｌ i として示されるｎ個の層にて構成される場合、外層２（又は内層３）全体の厚さＬでの透湿度Ｐは下記の式３として示される。
【００２４】
【数１】
【００２５】
図４は本発明の物性算出装置１０が物性を算出する包装材１の断面を示す模式図である。
図４中に破線として示すように外層２中の相対湿度は厚さｌo 方向に直線的に変化し、内層３中の相対湿度は厚さｌi 方向に直線的に変化しているとし、また中間層４の相対湿度は層内で一定しているという前提に基づいて、式１及び式２により求めた外層２の透湿度Ｐo 及び内層３の透湿度Ｐi から下記の式４及び式５を用いて中間層４の相対湿度ａEVOHを算出する。
【００２６】
【数２】
【００２７】
そして式４を用いて算出した中間層４の活量ａEVOH及び中間層４の材質を示すエチレン組成Ｅt 並びに材質により決定される定数から下記の式６及び式７を用いて中間層４の吸水率ｍを算出する。
なお式７におけるエチレン組成Ｅt とは、中間層４を形成するＥＶＯＨ中のエチレン含有量をモル百分率として示した値である。
【００２８】
【数３】
【００２９】
ここで式６はＥＶＯＨへの水の溶解度と相対湿度との関係、ＥＶＯＨへの水の溶解度と絶対温度との関係、及びＥＶＯＨへの水の溶解度とエチレン組成との関係に基づき求めた式である。
図５は本発明の物性算出装置１０が物性を算出する中間層４を形成するＥＶＯＨの特性を示すグラフである。
図５（ａ）は、横軸に相対湿度（％）を取り、縦軸にＥＶＯＨへの水の溶解度（g/100g-EVOH/mmHg）の対数を取ってその関係を温度別に示したグラフであり、図５（ａ）には、相対湿度とＥＶＯＨへの水の溶解度の対数とは比例関係にあり、また温度が低いほど溶解度が高くなることが示されている。
図５（ｂ）は、横軸に絶対温度（Ｋ）の逆数（Ｋ-1）を取り、縦軸にＥＶＯＨへの水の溶解度の対数を取ってその関係を相対湿度別に示したグラフであり、図５（ｂ）には、絶対温度の逆数と溶解度の対数とは比例関係にあり、また相対湿度が高いほど溶解度が高くなることが示されている。
図５（ｃ）は、横軸にエチレン組成（ｍｏｌ％）を取り、縦軸にＥＶＯＨへの水の溶解度の対数を取ってその関係を温度別に示したグラフであり、図５（ｃ）には、エチレン組成と溶解度の対数とは比例関係にあり、また温度が低いほど溶解度が高くなることが示されている。
このように実験にて得られた様々な条件と溶解度との関係より求められたのが式６である。
【００３０】
そして式６にて得られた吸水率から下記の式８又は式９を用いて中間層４の物性として酸素透過度を算出する。
【００３１】
【数４】
【００３２】
ここで式８及び式９は吸水率ｍ及び絶対温度Ｔと酸素透過度ＯＴＲとの関係に基づき求めた式であり、式８及び式９は吸水率ｍに基づきどちらかが選択される。
図６は本発明の物性算出装置１０が物性を算出する中間層４を形成するＥＶＯＨの特性を示すグラフである。
図６（ａ）は、横軸に絶対温度の逆数を取り、縦軸に酸素透過度の対数を取ってその関係を組成別に示したグラフであり、図６（ａ）には、絶対温度の逆数と酸素透過度の対数とは比例関係にあり、またエチレン含有量が高いほど酸素透過度が大きくなることが示されている。
図６（ｂ）は、横軸に吸水率を取り、縦軸に酸素透過度の対数を取ってその関係を温度別に示したグラフである。
図６（ｂ）のグラフで注目すべき事項は、吸水率が４．０ｗｔ％より低い低湿度側と４．０ｗｔ％より高い高湿度側とではその関係に差異が有ることであり、図６（ａ）及び図６（ｂ）の関係から求めた吸水率及び絶対温度と酸素透過度との関係を異なる２つの式にて示している原因となっている。
即ち吸水率が４．０ｗｔ％より低い場合には低湿度であると判定して式８を選択し、吸水率が４．０ｗｔ％より高い場合には高湿度であると判定して式９を選択する。
なお４．０ｗｔ％を基準として低湿度側及び高湿度側で夫々異なる式を用いるという方法は、当該組成のＥＶＯＨについて物性を算出する場合にのみ適用される方法であり、異なるＥＶＯＨ又はその他の材料についての物性を算出する場合、低湿度側及び高湿度側の基準となる値は変化することは言うまでもなく、またその物性に応じて２以上の基準を設けて３以上の式を用いるようにしても良く、逆に１の式にて示すようにしても良い。
このようにして中間層４の物性として酸素透過度を算出することができる。
【００３３】
次に本発明の物質算出装置装置１０がＥＶＯＨの物性、ここでは酸素透過度の経時変化を算出する方法について説明する。
食品等の被包装物を包装する包装材１に対しては、食品を包装した状態で摂氏１２０度程度の温度で殺菌を行うレトルト処理等の変性処理が行われるので、変性処理による酸素透過度の経時変化を求めることが望まれる。
変性処理中、ここではレトルト処理中の中間層４の吸水率と時間との関係は、変性温度Ｔ、中間層４の厚さ、外層２及び内層３の厚さ、並びに材質により決定される定数から下記の式１０、式１１、式１２及び式１３を用いて算出される。
【００３４】
【数５】
【００３５】
ここで式１０、式１１、式１２及び式１３は変性処理中の吸水率ｍと時間ｔとの関係に基づき求めた式である。
図７は本発明の物性算出装置１０が物性を算出する中間層４の特性を示すグラフである。
図７は横軸に変性中の時間（分）を取り、縦軸に中間層４の吸水率（ｗｔ％）を取ってその関係を変性温度別に示したグラフである。
このように実験にて得られた関係より、式１０、式１１、式１２及び式１３が求められる。
【００３６】
また変性処理後の中間層４の吸水率と時間との関係は、平衡時の吸水率、変性処理直後吸水率、外層２の透湿度、内層３の透湿度、中間層４の厚さ、中間層４の材質により決定される密度から下記の式１４を用いて算出される。
【００３７】
【数６】
【００３８】
そして変性処理中及び変性処理後の吸水率と酸素透過度と材質により決定される定数との関係を示す下記の式１５を用い、式１０及び式１４を用いて算出した中間層４の吸水率と時間との関係より、時間と酸素透過度との関係、即ち酸素透過度の経時変化を算出することができる。
【００３９】
【数７】
【００４０】
図８は本発明の物性算出装置１０が物性を算出する中間層４の酸素透過度の経時変化を示すグラフである。
図８に示すグラフでは、横軸に時間を取り、縦軸に酸素透過度を取って、式１５を用いて算出した中間層４の酸素透過度と時間ｔとの関係を示したものである。
図８においてＴ０は変性を行っていない段階であり、Ｔ１の時点で変性処理、ここではレトルト処理を開始し、Ｔ２の時点で変性処理を終了している。
図８に示すように中間層４の酸素透過度は、変性処理を行っている間に急激に上昇し、レトルト処理の終了後徐々に下降するという特性を備えている。
【００４１】
次に本発明の物性算出装置１０の処理について説明する。
図９は本発明の物性算出装置１０の酸素透過度算出処理を示すフローチャートである。
物性算出装置１０を操作する操作者は、物性算出装置１０に対して、包装材１の中間層４の材質及び厚さを入力し、外層２の材質及び厚さを入力し、内層３の材質及び厚さを入力し、外気の湿度を入力し、包装材１の内側の湿度を入力し、外気の温度を入力し、そして包装材１の算出させるべき物性、ここでは酸素透過度を指定する入力を行う。
なお中間層４の材質は予め設定されているエチレン含有量３８ｍｏｌ％ＥＶＯＨ及びエチレン含有量４４ｍｏｌ％ＥＶＯＨ等の選択肢の中から選択することにより入力が行われる。
また外層２及び内層３の材質についても、ポリプロピレン（ＰＰ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）及びＮｙ６（ナイロン６）等の選択肢の中から選択することにより入力が行われる。
さらに外層２及び内層３が多層構造をなす場合、各層について材質の選択及び厚さの入力を行う。
【００４２】
物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、入力手段１５から中間層４の材質及び厚さの入力を受け付け（Ｓ１０１）、外層（一側の層）２の材質及び厚さの入力を受け付け（Ｓ１０２）、内層（他側の層）３の材質及び厚さの入力を受け付け（Ｓ１０３）、外気の（一側の）湿度の入力を受け付け（Ｓ１０４）、被包装物側となる包装材１の内側の（他側の）湿度の入力を受け付け（Ｓ１０５）、外気の温度の入力を受け付け（Ｓ１０６）、そして算出させるべき物性の指定を受け付ける（Ｓ１０７）。
なお温度及び湿度についてはセンサである入力手段１５により検出した値を外気の温度及び外気の湿度として受け付ける様にしても良い。
【００４３】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、受け付けた各種情報及び予め設定されている情報に基づいて中間層４の吸水率を算出するサブルーチンを起動して中間層４の吸水率を算出し（Ｓ１０８）、算出した中間層４の吸水率及び受け付けた外気の温度から、前述した式８又は式９を用いて中間層４の酸素透過度を算出する（Ｓ１０９）。
なおステップＳ１０９における酸素透過度の算出においては、ステップＳ１０８にて算出した吸水率に基づいて低湿度か高湿度かを判定して式８及び式９のどちらを用いるかの選択が行われる。
【００４４】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、モニタ及びプリンタ等の出力手段１６からステップＳ１０９にて算出した酸素透過度を中間層４の物性を示す値として出力し（Ｓ１１０）、また記録手段１３に算出結果として記録する（Ｓ１１１）。
【００４５】
次にステップＳ１０８にて起動した中間層４の吸水率を算出するサブルーチンの処理について説明する。
図１０は本発明の物性算出装置１０の吸水率算出処理を示すフローチャートである。
物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、中間層４の湿度を取得し（Ｓ２０１）、外気の湿度を取得し（Ｓ２０２）、包装材１の内側の湿度を取得する（Ｓ２０３）。
ステップＳ２０１乃至Ｓ２０３における湿度を取得する処理とは、数式に代入する数値をＲＡＭ１４に読み込ませる処理を示し、ステップＳ２０１の中間層４の湿度を取得する処理とは、予め初期値として記録されている値、例えば「０％」を読み込む処理であり、ステップＳ２０２の外気の湿度を取得する処理とは、受け付けた外気温度を取得する処理であり、ステップＳ２０３の包装材１の内側の湿度を取得する処理とは予め記録されている湿度の値、例えば「１００％」を読み込む処理又は受け付けた内側の湿度を取得する処理である。
【００４６】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、取得した中間層４の湿度及び外気の湿度の差の絶対値を外層２の湿度差として算出し（Ｓ２０４）、取得した内層３の湿度及び中間層４の湿度の差の絶対値を内層３の湿度差として算出する（Ｓ２０５）。
【００４７】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、前述した式１及び式２を用いて外層２の透湿度を算出し（Ｓ２０６）、同様にして内層３の透湿度を算出する（Ｓ２０７）。
即ち外層２の透湿度は、受け付けた外層２の材質により決定する定数、湿度、温度及び予め設定されている湿度に基づいて算出され、内層３の透湿度は受け付けた内層３の材質により決定する定数、温度、並びに湿度に基づいて算出される。
【００４８】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、受け付けた外気の湿度、算出した外層２の透湿度、受け付けた外層２の厚さ、予め設定している包装材１の内側の湿度、算出した内層３の透湿度及び受け付けた内層３の厚さから、前述した式４及び式５を用いて中間層４の湿度（活量）を算出する（Ｓ２０８）。
【００４９】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、ステップＳ２０１にて取得した中間層４の湿度及びステップＳ２０８にて算出した中間層４の湿度の差を算出し（Ｓ２０９）、算出した湿度の差を予め設定している所定値と比較する（Ｓ２１０）。
【００５０】
ステップＳ２１０において算出した湿度の差が予め設定している所定値以下であると判定した場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、ステップＳ２０８にて算出した中間層４の湿度、受け付けた外気の温度、及び受け付けた中間層４の材質として示されるエチレン組成（エチレン含有率）から、前述した式６及び式７を用いて中間層４の吸水率を算出する（Ｓ２１１）。
ステップＳ２１０において算出した湿度の差が予め設定している所定値より大きいと判定した場合（Ｓ２１０：ＮＯ）、物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、ステップＳ２０８にて算出した中間層４の湿度を取得した湿度とした上で、ステップＳ２０４に戻り以降の処理を繰り返す。
このように中間層４の吸水率は、予め初期値として設定している中間層４の湿度を算出した湿度と比較し、設定している湿度を算出した湿度に置換して再度中間層４の湿度を算出するというステップＳ２０４乃至ステップＳ２０９の処理を繰り返して中間層４の湿度の算出値を収束させることにより中間層４の湿度を求め、求めた中間層４の湿度に基づいて算出する。
このようにして中間層４の吸水率を算出し、算出した吸水率から包装材１の物性として中間層４の酸素透過度を算出する。
【００５１】
次に包装材１の中間層４の酸素透過度の経時変化を求める処理について説明する。
図１１は本発明の物性算出装置１０の酸素透過度経時変化算出処理を示すフローチャートである。
操作者は、物性算出装置１０に対して、包装材１の中間層４の材質及び厚さを入力し、外層２の材質及び厚さを入力し、内層３の材質及び厚さを入力し、外気の湿度を入力し、変性処理の温度、ここではレトルト処理を行った温度を入力し、変性処理の時間を入力し、そして包装材１の算出させるべき物性、ここでは包装材１の変性処理実施時における酸素透過度の経時変化を指定する入力を行う。
【００５２】
物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、入力手段１５から中間層４の材質及び厚さの入力を受け付け（Ｓ３０１）、外層（一側の層）２の材質及び厚さの入力を受け付け（Ｓ３０２）、内層（他側の層）３の材質及び厚さの入力を受け付け（Ｓ３０３）、外気の湿度の入力を受け付け（Ｓ３０４）、変性温度の入力を受け付け（Ｓ３０５）、変性時間の入力を受け付け（Ｓ３０６）、変性処理後の時間の入力を受け付け（Ｓ３０７）、そして算出させるべき物性の指定を受け付ける（Ｓ３０８）。
なお変性温度及び変性時間については、センサである入力手段１５により操業中の変性設備から検出した工程値を変性温度及び変性時間として受け付ける様にしても良い。
【００５３】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、受け付けた外層２又は内層３の厚さ、中間層４の厚さ及び変性温度、並びに材質により決定される定数から、前述した式１０、式１１、式１２及び式１３を用いて変性中の時間及び中間層４の吸水率の関係を関数として算出し（Ｓ３０９）、算出した時間及び吸水率の関係並びに受け付けた変性時間から変性直後の吸水率を算出する（Ｓ３１０）。
【００５４】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、受け付けた各種情報及び予め設定されている情報に基づいて中間層４の吸水率を算出するサブルーチンを起動して外層２の透湿度、内層３の透湿度及び中間層４の吸水率を算出する（Ｓ３１１）。
なおステップＳ３１１にて起動される外層２の透湿度、内層３の透湿度及び中間層４の吸水率を算出するサブルーチンは、図１０を用いて説明した中間層４の吸水率を算出するサブルーチンと同様であるので、図１０及びその説明を参照するものとし、その説明を省略する。
【００５５】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、ステップＳ３１１にて中間層４の吸水率として算出した平衡時の吸水率、ステップＳ３１０にて算出した変性直後の吸水率、ステップＳ３１１にて算出した外層２の透湿度及び内層３の透湿度、受け付けた中間層４の厚さ、並びに中間層４の材質として受け付けた中間層４の密度から、前述した式１４を用いて変性処理後の時間及び吸水率の関係を関数として算出する（Ｓ３１２）。
【００５６】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、ステップＳ３０９にて算出した変性中の時間及び吸水率の関係、並びにステップＳ３１２にて算出した変性処理後の時間及び吸水率の関係から、前述した式１５を用いて時間及び酸素透過度の関係を関数として算出する（Ｓ３１３）。
【００５７】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、モニタ及びプリンタ等の出力手段１６からステップＳ３１３にて算出した時間及び酸素透過度の関係を中間層４の物性を示す値として出力し（Ｓ３１４）、また記録手段１３に算出結果として記録する（Ｓ３１５）。
このとき出力される時間及び酸素透過度の関係は、例えば図８に示したグラフの様な形状となる。
【００５８】
前記実施の形態では、物性算出装置１０を単独で用いる形態を中心に示したが、本発明はこれに限らず、センサである入力手段１５を介して変性設備等の他の設備に付属し、工程管理を支援する装置として用いる形態でもよく、またインターネット等の通信網に接続し、通信網に接続するパーソナルコンピュータに対して物性を算出するサービスを提供する装置として用いる形態でも良いというように、様々な形態に適用することが可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る物性算出方法、物性算出装置及びコンピュータプログラムでは、食品等の被包装物を包装する包装材の中間層として用いられるＥＶＯＨの酸素透過度等の物性を、中間層の材質及び厚さ、外層及び内層の材質及び厚さ、並びに湿度及び温度等の条件に基づきこれらの関係を示す式を用いて算出することにより、実際に包装材の試料を作成し計測しなくとも物性を把握することができるので、包装材の設計条件の決定を支援することが可能であり、また温度及び湿度等の外部環境条件を加味して物性を算出するので、冷凍室及び冷蔵室並びに夏場の室内等の実際の利用環境を考慮した物性を把握することが可能である等、優れた効果を奏する。
【００６０】
さらに本発明では、中間層の材質及び厚さ、内層及び外層の材質及び厚さ、並びに湿度及び温度に基づきこれらの関係を示す式を用いて包装材に対するレトルト処理等の変性処理中及び変性処理後の酸素透過度の経時変化を算出することにより、実際に包装材の試料を作成し計測しなくとも物性を把握することができるので、包装材の設計条件の決定を支援することが可能であり、またレトルト処理を行った場合における酸素透過度の経時変化から被包装物である食品の保存期間の算出を支援することが可能である等、優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の物性算出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の物性算出装置が物性を算出する包装材の断面を示す模式図である。
【図３】本発明の物性算出装置が物性を算出する中間層の酸素透過度の湿度依存性を示すグラフである。
【図４】本発明の物性算出装置が物性を算出する包装材の断面を示す模式図である。
【図５】本発明の物性算出装置が物性を算出する中間層を形成するＥＶＯＨの特性を示すグラフである。
【図６】本発明の物性算出装置が物性を算出する中間層を形成するＥＶＯＨの特性を示すグラフである。
【図７】本発明の物性算出装置が物性を算出する中間層の特性を示すグラフである。
【図８】本発明の物性算出装置が物性を算出する中間層の酸素透過度の経時変化を示すグラフである。
【図９】本発明の物性算出装置の酸素透過度算出処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の物性算出装置の吸水率算出処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の物性算出装置の酸素透過度経時変化算出処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 物性算出装置
１１ ＣＰＵ
１２ 補助記憶手段
１３ 記録手段
１４ ＲＡＭ
１５ 入力手段
１６ 出力手段
ＰＧ コンピュータプログラム
ＲＥＣ 記録媒体
【発明の属する技術分野】
複数の層を有する包装材の物性を算出する物性算出方法、その方法を適用した物性算出装置及びその装置を実現するためのコンピュータプログラムに関し、特にエチレン−ビニルアルコール共重合体にて形成された包装材の中間層の酸素透過度を算出する物性算出方法、物性算出装置及びコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エチレン−ビニルアルコール共重合体（以降ＥＶＯＨという）は、優れたガスバリアー性を備えており、食品等の被包装物を包装する包装材として幅広く利用されている。
包装材としてのＥＶＯＨは、ポリプロピレン及びポリエチレン等の樹脂を成型した内層及び外層に挟み込まれる中間層に成形されて用いられる。
被包装物、特に食品を包装する上でＥＶＯＨ層の酸素透過度は重要な要素であり、包装材を設計していく上でＥＶＯＨ層の酸素透過度を把握することは必要不可欠な条件である。
また包装材にて食品を包装した場合、殺菌を目的として摂氏１２０度程度の温度で数十分から数時間程度の時間殺菌を行うレトルト処理が行われるが、レトルト処理を行った場合ＥＶＯＨ層の酸素透過度は大幅に増加し、その後徐々に小さくなっていくという特性がある。
ＥＶＯＨ層の酸素透過度の把握は計測又は与えられた条件から算出することにより行われ、中間層、内層及び外層並びに外気の湿度からＥＶＯＨ層の酸素透過度を算出する物性算出装置が公開されている（例えば非特許文献１参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】
フィルムのバリヤー性計算、［online ］、［平成１４年１２月１２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www2s.biglobe.ne.jp/~tcfk/index.html＞
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら中間層であるＥＶＯＨ層の酸素透過度等の物性を計測することは容易ではないという問題がある。
また非特許文献１の物性算出方法は、温度による影響を加味しておらず、冷凍室及び冷蔵室等の低温な条件下で保存され、また夏場の高温に曝される虞のある包装材に用いられるＥＶＯＨ層の酸素透過度の物性算出方法としては実用性が低いという問題がある。
さらに非特許文献１の物性算出方法は、レトルト処理時の酸素透過度の経時変化を算出するものではないため、レトルト処理が必要な食品を包装する包装材に用いられるＥＶＯＨ層の酸素透過度の算出方法としては実用性が低いという問題がある。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、中間層の材質及び厚さ、内層及び外層の材質及び厚さ、並びに湿度及び温度等の条件に基づきこれらの関係を示す式を用いて中間層の酸素透過度等の物性を算出することにより、湿度だけでなく温度の影響を加味した実用性の高い物性を算出することが可能な物性算出方法、その方法を適用した物性算出装置及びその装置を実現するためのコンピュータプログラムの提供を主たる目的とする。
また中間層の材質及び厚さ、内層及び外層の材質及び厚さ、並びに湿度及び温度等の条件に基づきこれらの関係を示す式を用いて包装材に対するレトルト処理等の変性処理中及び変性処理後の酸素透過度の経時変化を算出する物性算出装置等の提供を他の目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る物性算出装置は、複数の層を有する包装材の一側の層及び他側の層に挟まれた中間層の物性を算出する物性算出装置において、中間層の材質及び厚さを受け付ける手段と、一側の層の材質及び厚さを受け付ける手段と、他側の層の材質及び厚さを受け付ける手段と、一側の湿度を受け付ける手段と、他側の湿度を受け付ける手段と、外気の温度を受け付ける手段と、受け付けた中間層の材質及び厚さ、受け付けた一側の層の材質及び厚さ、受け付けた他側の層の材質及び厚さ、受け付けた一側の湿度、受け付けた他側の湿度、並びに受け付けた外気の温度に基づいて中間層の物性を算出する算出手段とを備え、前記算出手段は、受け付けた一側の層の材質、一側の湿度及び外気の温度に基づいて一側の層の透湿度を算出する手段と、受け付けた他側の層の材質、他側の湿度及び外気の温度に基づいて他側の層の透湿度を算出する手段と、受け付けた外気の温度、算出した一側の層の透湿度及び受け付けた厚さ並びに予め設定している湿度、算出した他側の層の透湿度及び受け付けた厚さに基づいて中間層の湿度を算出する手段と、算出した中間層の湿度、受け付けた外気の温度及び受け付けた中間層の材質に基づいて中間層の吸水率を算出する手段と、算出した中間層の吸水率及び受け付けた外気の温度に基づいて中間層の酸素透過度を算出する手段とを含むことを特徴とする。
【０００７】
第１発明に係る物性算出装置では、包装時に外層となる一側の層及び内層となる他側の層の透湿度の温度依存性を示す公知の式に基づいて透湿度を算出する。そして外層に接する外気の湿度、外層の透湿度及び厚さ、内層に接する被包装物側の湿度、並びに内層の透湿度及び厚さから公知の式に基づいて中間層の湿度を算出する。
そして中間層への水の溶解度の対数は湿度に比例し、中間層への水の溶解度の対数は絶対温度の逆数に比例し、中間層への水の溶解度の対数は中間層のエチレン組成に比例することを示す式から中間層の吸水率を算出する。
そして絶対温度の逆数に比例する酸素透過度の対数を、吸水率の多項式として示した式に基づいて中間層の酸素透過度を算出する。
これにより実際に包装材の試料を作成し計測しなくとも物性を把握することができるので、包装材の設計条件の決定を支援することが可能であり、また温度及び湿度等の外部環境条件を加味して物性を算出するので、冷凍室及び冷蔵室並びに夏場の室内等の実際の利用環境を考慮した物性を把握することが可能である。
【０００８】
第２発明に係る物性算出装置は、複数の層を有する包装材の一側の層及び他側の層に挟まれた中間層の物性を算出する物性算出装置において、中間層の材質及び厚さを受け付ける手段と、一側の層の材質及び厚さを受け付ける手段と、他側の層の材質及び厚さを受け付ける手段と、一側の湿度を受け付ける手段と、他側の湿度を受け付ける手段と、外気の温度を受け付ける手段と、受け付けた中間層の材質及び厚さ、受け付けた一側の層の材質及び厚さ、受け付けた他側の層の材質及び厚さ、受け付けた一側の湿度、受け付けた他側の湿度、並びに受け付けた外気の温度に基づいて中間層の物性を算出する算出手段と、包装材を変性処理する時間を受け付ける手段と、包装材を変性処理する温度を受け付ける手段と、変性処理後の時間を受け付ける手段とを備え、前記算出手段は、受け付けた一側の層の厚さ及び材質又は他側の層の厚さ及び材質、中間層の厚さ及び材質、並びに変性処理する温度に基づいて、包装材の変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係を算出する手段と、算出した時間及び変性処理中の中間層の吸水率の関係並びに受け付けた変性処理する時間から変性直後の吸水率を算出する手段と、受け付けた一側の層の材質、一側の湿度及び外気の温度に基づいて一側の層の透湿度を算出する手段と、受け付けた他側の層の材質、他側の湿度及び外気の温度に基づいて他側の層の透湿度を算出する手段と、受け付けた一側の湿度、算出した一側の層の透湿度、受け付けた厚さ、受け付けた他側の湿度、算出した他側の層の透湿度及び受け付けた厚さに基づいて中間層の湿度を算出する手段と、算出した中間層の湿度、受け付けた外気の温度及び受け付けた中間層の材質に基づいて中間層の吸水率を算出する手段と、算出した中間層の吸水率、算出した変性直後の吸水率、算出した一側の層の透湿度、算出した他側の層の透湿度、受け付けた中間層の厚さ、受け付けた中間層の材質及び受け付けた変性処理後の時間に基づいて、包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係を算出する手段と、算出した包装材の変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係、並びに算出した包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係に基づいて、時間及び包装材の中間層の酸素透過度の関係を算出する手段とを含むことを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係る物性算出装置では、包装時に外層となる一側の層及び内層となる他側の層の厚さ及び材質、中間層の厚さ及び材質、並びにレトルト処理等の変性処理温度から実験により得られた式に基づいて、変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係を算出する。
そして算出した中間層の吸水率、算出した変性直後の吸水率、算出した一側の層の透湿度、算出した他側の層の透湿度、受け付けた中間層の厚さ、受け付けた中間層の材質及び受け付けた変性処理後の時間から実験により得られた式に基づいて、包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係を算出する。
そして中間層の吸水率及び酸素透過度の関係を示す式を用いて、変性処理中及び変性処理後の中間層の酸素透過度の経時変化を示す式を算出する。
これにより実際に包装材の試料を作成し計測しなくとも物性を把握することができ、包装材に対するレトルト処理等の変性処理後の酸素透過度の経時変化を把握することができるので被包装材である食品の保存期間を求めることが可能となる。
【００１０】
第３発明に係る物性算出方法は、第１発明の物性算出装置を用い、複数の層を有する包装材の一側の層及び他側の層に挟まれた中間層の物性を算出する物性算出方法であって、取得した一側の層の材質、一側の湿度及び外気の温度に基づいて一側の層の透湿度を算出する過程と、取得した他側の層の材質、他側の湿度及び外気の温度に基づいて他側の層の透湿度を算出する過程と、取得した外気の温度、算出した一側の層の透湿度及び取得した厚さ並びに予め設定している湿度、算出した他側の層の透湿度及び取得した厚さに基づいて中間層の湿度を算出する過程と、算出した中間層の湿度、取得した外気の温度及び取得した中間層の材質に基づいて中間層の吸水率を算出する過程と、算出した中間層の吸水率及び取得した外気の温度に基づいて中間層の酸素透過度を算出する過程とを有することを特徴とする。
【００１１】
第４発明に係る物性算出方法は、第２発明の物性算出装置を用い、複数の層を有する包装材の一側の層及び他側の層に挟まれた中間層の物性を算出する物性算出方法であって、取得した一側の層の厚さ及び材質又は他側の層の厚さ及び材質、中間層の厚さ及び材質、並びに変性処理する温度に基づいて、包装材の変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係を算出する過程と、算出した時間及び変性処理中の中間層の吸水率の関係並びに取得した変性処理する時間から変性直後の吸水率を算出する過程と、取得した一側の層の材質、一側の湿度及び外気の温度に基づいて一側の層の透湿度を算出する過程と、取得した他側の層の材質、他側の湿度及び外気の温度に基づいて他側の層の透湿度を算出する過程と、取得した一側の湿度、算出した一側の層の透湿度、取得した厚さ、取得した他側の湿度、算出した他側の層の透湿度及び取得した厚さに基づいて中間層の湿度を算出する過程と、算出した中間層の湿度、取得した外気の温度及び取得した中間層の材質に基づいて中間層の吸水率を算出する過程と、算出した中間層の吸水率、算出した変性直後の吸水率、算出した一側の層の透湿度、算出した他側の層の透湿度、取得した中間層の厚さ、取得した中間層の材質及び取得した変性処理後の時間に基づいて、包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係を算出する過程と、算出した包装材の変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係、並びに算出した包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係に基づいて、時間及び包装材の中間層の酸素透過度の関係を算出する過程とを有することを特徴とする。
【００１２】
第３、第４発明に係る物性算出方法では、食品等の被包装物を包装する包装材の中間層として用いられるＥＶＯＨの酸素透過度等の物性を、中間層の材質及び厚さ、一側の層及び他側の層の材質及び厚さ、並びに湿度及び温度等の条件に基づきこれらの関係を示す式を用いて算出することにより、実際に包装材の試料を作成し計測しなくとも物性を把握することができるので、包装材の設計条件の決定を支援することが可能であり、また温度及び湿度等の外部環境条件を加味して物性を算出するので、冷凍室及び冷蔵室並びに夏場の室内等の実際の利用環境を考慮した物性を把握することが可能である。
【００１３】
第５発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、複数の層を有する包装材の一側の層及び他側の層に挟まれた中間層の物性を算出させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、取得した一側の層の材質、一側の湿度及び外気の温度に基づいて一側の層の透湿度を算出させる手順と、コンピュータに、取得した他側の層の材質、他側の湿度及び外気の温度に基づいて他側の層の透湿度を算出させる手順と、コンピュータに、取得した外気の温度、算出した一側の層の透湿度及び取得した厚さ並びに予め設定している湿度、算出した他側の層の透湿度及び取得した厚さに基づいて中間層の湿度を算出させる手順と、コンピュータに、算出した中間層の湿度、取得した外気の温度及び取得した中間層の材質に基づいて中間層の吸水率を算出させる手順と、コンピュータに、算出した中間層の吸水率及び取得した外気の温度に基づいて中間層の酸素透過度を算出させる手順とを実行させることを特徴とする。
【００１４】
第６発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、複数の層を有する包装材の一側の層及び他側の層に挟まれた中間層の物性を算出させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、取得した一側の層の厚さ及び材質又は他側の層の厚さ及び材質、中間層の厚さ及び材質、並びに変性処理する温度に基づいて、包装材の変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係を算出させる手順と、コンピュータに、算出した時間及び変性処理中の中間層の吸水率の関係並びに取得した変性処理する時間から変性直後の吸水率を算出させる手順と、コンピュータに、取得した一側の層の材質、一側の湿度及び外気の温度に基づいて一側の層の透湿度を算出させる手順と、コンピュータに、取得した他側の層の材質、他側の湿度及び外気の温度に基づいて他側の層の透湿度を算出させる手順と、コンピュータに、取得した一側の湿度、算出した一側の層の透湿度、取得した厚さ、取得した他側の湿度、算出した他側の層の透湿度及び取得した厚さに基づいて中間層の湿度を算出させる手順と、コンピュータに、算出した中間層の湿度、取得した外気の温度及び取得した中間層の材質に基づいて中間層の吸水率を算出させる手順と、コンピュータに、算出した中間層の吸水率、算出した変性直後の吸水率、算出した一側の層の透湿度、算出した他側の層の透湿度、取得した中間層の厚さ、取得した中間層の材質及び取得した変性処理後の時間に基づいて、包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係を算出させる手順と、コンピュータに、算出した包装材の変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係、並びに算出した包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係に基づいて、時間及び包装材の中間層の酸素透過度の関係を算出させる手順とを実行させることを特徴とする。
【００１５】
第５、第６発明に係るコンピュータプログラムは、汎用型コンピュータ等のコンピュータにて実行することで、コンピュータが物性算出装置として動作し、食品等の被包装物を包装する包装材の中間層として用いられるＥＶＯＨの酸素透過度等の物性を、中間層の材質及び厚さ、一側の層及び他側の層の材質及び厚さ、並びに湿度及び温度等の条件に基づきこれらの関係を示す式を用いて算出することにより、実際に包装材の試料を作成し計測しなくとも物性を把握することができるので、包装材の設計条件の決定を支援することが可能であり、また温度及び湿度等の外部環境条件を加味して物性を算出するので、冷凍室及び冷蔵室並びに夏場の室内等の実際の利用環境を考慮した物性を把握することが可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の物性算出装置の構成を示すブロック図である。
図１中１０は汎用型コンピュータを用いた本発明の物性算出装置である。
物性算出装置１０は、装置全体を制御するＣＰＵ１１、本発明の物性算出装置用のコンピュータプログラムＰＧ及びデータ等の各種情報を記録したＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体ＲＥＣから各種情報を読み取るＣＤ−ＲＯＭドライブ等の補助記憶手段１２、補助記憶手段１２により読み取られたコンピュータプログラムＰＧ及びデータ等の各種情報を記録するハードディスク等の記録手段１３、各種処理に用いられる情報を一時的に記憶するＲＡＭ１４を備えている。
そして記録手段１３から本発明のコンピュータプログラムＰＧ及びデータ等の各種情報を読み取り、ＲＡＭ１４に記憶させてコンピュータプログラムＰＧに含まれる各種手順をＣＰＵ１１により実行することで、汎用型コンピュータは本発明の物性算出装置１０として動作し、食品等の被包装物を包装する積層構造の包装材として幅広く利用されているエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下ＥＶＯＨという）の物性の算出を行う。
なお記録手段１３に記録されている各種情報には、後述する物性の算出に用いられる様々な式及び定数等の情報が含まれている。
さらに物性算出装置１０は、温度及び湿度等の値を検出するセンサ、マウス並びにキーボード等の入力手段１５と、モニタ及びプリンタ等の出力手段１６とを備えている。
【００１７】
次に本発明の物性算出装置１０がＥＶＯＨの物性、ここでは透湿度を算出する方法について説明する。
図２は本発明の物性算出装置１０が物性を算出する包装材の断面を示す模式図である。
図２中１は包装材であり、図に例示する包装材１は、図中左側となる一側の層２と図中右側となる他側の層３と一側の層２及び他側の３に挟まれた中間層４とからなる三層構造にて形成されている。
一側の層２及び他側の層３はポリプロピレン（ＰＰ）及びポリエチレン（ＰＥ）等の樹脂にて形成されており、中間層４はＥＶＯＨにより形成されている。
なお包装材１は他側の層３を被包装物側に向けて一側の層２が外側になるように包装されるため、以降の説明では一側の層２を外層２、そして他側の層３を内層３という。
【００１８】
図３は本発明の物性算出装置１０が物性を算出する中間層４の酸素透過度の湿度依存性を示すグラフである。
図３に示すグラフでは横軸に相対湿度（％）を取り、縦軸に酸素透過度（cc20μｍ/m2 day atm ）の対数を取ってその関係を示している。
図３のグラフに示されるように中間層４は、相対湿度が上昇すると酸素透過度が大きく上昇するという物性を備えている。
ただし中間層４の相対湿度を測定することは困難であるため外層２の透湿度、厚さ及び外層２に接する外気の活量（相対湿度を 100 で除した値）、内層３の透湿度、厚さ及び内層３に接する包装材１の内側の活量（相対湿度を 100 で除した値）、並びに材質により決定される定数から計算式を用いて算出することとなる。
【００１９】
外層２及び内層３の透湿度Ｐの湿度依存性は式１に示す通りである。
【００２０】
log Ｐ＝Ａ1 ＋Ａ2 ａ ……（１）
但し、Ｐ：透湿度
ａ：活量（相対湿度を 100 で除した値）
Ａ1 ，Ａ2 ：定数
【００２１】
また外層２及び内層３の透湿度Ｐの温度依存性は式２に示す通りである。
【００２２】
log Ｐ＝Ｂ1 ＋Ｂ2 ／Ｔ ……（２）
但し、Ｔ：絶対温度
Ｂ1 ，Ｂ2 ：定数
【００２３】
なお外層２及び内層３は複数の層により構成しても良く、各層の厚さｌ 1 、ｌ 2 、…ｌ i として示されるｎ個の層にて構成される場合、外層２（又は内層３）全体の厚さＬでの透湿度Ｐは下記の式３として示される。
【００２４】
【数１】
図４は本発明の物性算出装置１０が物性を算出する包装材１の断面を示す模式図である。
図４中に破線として示すように外層２中の相対湿度は厚さｌo 方向に直線的に変化し、内層３中の相対湿度は厚さｌi 方向に直線的に変化しているとし、また中間層４の相対湿度は層内で一定しているという前提に基づいて、式１及び式２により求めた外層２の透湿度Ｐo 及び内層３の透湿度Ｐi から下記の式４及び式５を用いて中間層４の相対湿度ａEVOHを算出する。
【００２６】
【数２】
そして式４を用いて算出した中間層４の活量ａEVOH及び中間層４の材質を示すエチレン組成Ｅt 並びに材質により決定される定数から下記の式６及び式７を用いて中間層４の吸水率ｍを算出する。
なお式７におけるエチレン組成Ｅt とは、中間層４を形成するＥＶＯＨ中のエチレン含有量をモル百分率として示した値である。
【００２８】
【数３】
ここで式６はＥＶＯＨへの水の溶解度と相対湿度との関係、ＥＶＯＨへの水の溶解度と絶対温度との関係、及びＥＶＯＨへの水の溶解度とエチレン組成との関係に基づき求めた式である。
図５は本発明の物性算出装置１０が物性を算出する中間層４を形成するＥＶＯＨの特性を示すグラフである。
図５（ａ）は、横軸に相対湿度（％）を取り、縦軸にＥＶＯＨへの水の溶解度（g/100g-EVOH/mmHg）の対数を取ってその関係を温度別に示したグラフであり、図５（ａ）には、相対湿度とＥＶＯＨへの水の溶解度の対数とは比例関係にあり、また温度が低いほど溶解度が高くなることが示されている。
図５（ｂ）は、横軸に絶対温度（Ｋ）の逆数（Ｋ-1）を取り、縦軸にＥＶＯＨへの水の溶解度の対数を取ってその関係を相対湿度別に示したグラフであり、図５（ｂ）には、絶対温度の逆数と溶解度の対数とは比例関係にあり、また相対湿度が高いほど溶解度が高くなることが示されている。
図５（ｃ）は、横軸にエチレン組成（ｍｏｌ％）を取り、縦軸にＥＶＯＨへの水の溶解度の対数を取ってその関係を温度別に示したグラフであり、図５（ｃ）には、エチレン組成と溶解度の対数とは比例関係にあり、また温度が低いほど溶解度が高くなることが示されている。
このように実験にて得られた様々な条件と溶解度との関係より求められたのが式６である。
【００３０】
そして式６にて得られた吸水率から下記の式８又は式９を用いて中間層４の物性として酸素透過度を算出する。
【００３１】
【数４】
ここで式８及び式９は吸水率ｍ及び絶対温度Ｔと酸素透過度ＯＴＲとの関係に基づき求めた式であり、式８及び式９は吸水率ｍに基づきどちらかが選択される。
図６は本発明の物性算出装置１０が物性を算出する中間層４を形成するＥＶＯＨの特性を示すグラフである。
図６（ａ）は、横軸に絶対温度の逆数を取り、縦軸に酸素透過度の対数を取ってその関係を組成別に示したグラフであり、図６（ａ）には、絶対温度の逆数と酸素透過度の対数とは比例関係にあり、またエチレン含有量が高いほど酸素透過度が大きくなることが示されている。
図６（ｂ）は、横軸に吸水率を取り、縦軸に酸素透過度の対数を取ってその関係を温度別に示したグラフである。
図６（ｂ）のグラフで注目すべき事項は、吸水率が４．０ｗｔ％より低い低湿度側と４．０ｗｔ％より高い高湿度側とではその関係に差異が有ることであり、図６（ａ）及び図６（ｂ）の関係から求めた吸水率及び絶対温度と酸素透過度との関係を異なる２つの式にて示している原因となっている。
即ち吸水率が４．０ｗｔ％より低い場合には低湿度であると判定して式８を選択し、吸水率が４．０ｗｔ％より高い場合には高湿度であると判定して式９を選択する。
なお４．０ｗｔ％を基準として低湿度側及び高湿度側で夫々異なる式を用いるという方法は、当該組成のＥＶＯＨについて物性を算出する場合にのみ適用される方法であり、異なるＥＶＯＨ又はその他の材料についての物性を算出する場合、低湿度側及び高湿度側の基準となる値は変化することは言うまでもなく、またその物性に応じて２以上の基準を設けて３以上の式を用いるようにしても良く、逆に１の式にて示すようにしても良い。
このようにして中間層４の物性として酸素透過度を算出することができる。
【００３３】
次に本発明の物質算出装置装置１０がＥＶＯＨの物性、ここでは酸素透過度の経時変化を算出する方法について説明する。
食品等の被包装物を包装する包装材１に対しては、食品を包装した状態で摂氏１２０度程度の温度で殺菌を行うレトルト処理等の変性処理が行われるので、変性処理による酸素透過度の経時変化を求めることが望まれる。
変性処理中、ここではレトルト処理中の中間層４の吸水率と時間との関係は、変性温度Ｔ、中間層４の厚さ、外層２及び内層３の厚さ、並びに材質により決定される定数から下記の式１０、式１１、式１２及び式１３を用いて算出される。
【００３４】
【数５】
ここで式１０、式１１、式１２及び式１３は変性処理中の吸水率ｍと時間ｔとの関係に基づき求めた式である。
図７は本発明の物性算出装置１０が物性を算出する中間層４の特性を示すグラフである。
図７は横軸に変性中の時間（分）を取り、縦軸に中間層４の吸水率（ｗｔ％）を取ってその関係を変性温度別に示したグラフである。
このように実験にて得られた関係より、式１０、式１１、式１２及び式１３が求められる。
【００３６】
また変性処理後の中間層４の吸水率と時間との関係は、平衡時の吸水率、変性処理直後吸水率、外層２の透湿度、内層３の透湿度、中間層４の厚さ、中間層４の材質により決定される密度から下記の式１４を用いて算出される。
【００３７】
【数６】
そして変性処理中及び変性処理後の吸水率と酸素透過度と材質により決定される定数との関係を示す下記の式１５を用い、式１０及び式１４を用いて算出した中間層４の吸水率と時間との関係より、時間と酸素透過度との関係、即ち酸素透過度の経時変化を算出することができる。
【００３９】
【数７】
図８は本発明の物性算出装置１０が物性を算出する中間層４の酸素透過度の経時変化を示すグラフである。
図８に示すグラフでは、横軸に時間を取り、縦軸に酸素透過度を取って、式１５を用いて算出した中間層４の酸素透過度と時間ｔとの関係を示したものである。
図８においてＴ０は変性を行っていない段階であり、Ｔ１の時点で変性処理、ここではレトルト処理を開始し、Ｔ２の時点で変性処理を終了している。
図８に示すように中間層４の酸素透過度は、変性処理を行っている間に急激に上昇し、レトルト処理の終了後徐々に下降するという特性を備えている。
【００４１】
次に本発明の物性算出装置１０の処理について説明する。
図９は本発明の物性算出装置１０の酸素透過度算出処理を示すフローチャートである。
物性算出装置１０を操作する操作者は、物性算出装置１０に対して、包装材１の中間層４の材質及び厚さを入力し、外層２の材質及び厚さを入力し、内層３の材質及び厚さを入力し、外気の湿度を入力し、包装材１の内側の湿度を入力し、外気の温度を入力し、そして包装材１の算出させるべき物性、ここでは酸素透過度を指定する入力を行う。
なお中間層４の材質は予め設定されているエチレン含有量３８ｍｏｌ％ＥＶＯＨ及びエチレン含有量４４ｍｏｌ％ＥＶＯＨ等の選択肢の中から選択することにより入力が行われる。
また外層２及び内層３の材質についても、ポリプロピレン（ＰＰ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）及びＮｙ６（ナイロン６）等の選択肢の中から選択することにより入力が行われる。
さらに外層２及び内層３が多層構造をなす場合、各層について材質の選択及び厚さの入力を行う。
【００４２】
物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、入力手段１５から中間層４の材質及び厚さの入力を受け付け（Ｓ１０１）、外層（一側の層）２の材質及び厚さの入力を受け付け（Ｓ１０２）、内層（他側の層）３の材質及び厚さの入力を受け付け（Ｓ１０３）、外気の（一側の）湿度の入力を受け付け（Ｓ１０４）、被包装物側となる包装材１の内側の（他側の）湿度の入力を受け付け（Ｓ１０５）、外気の温度の入力を受け付け（Ｓ１０６）、そして算出させるべき物性の指定を受け付ける（Ｓ１０７）。
なお温度及び湿度についてはセンサである入力手段１５により検出した値を外気の温度及び外気の湿度として受け付ける様にしても良い。
【００４３】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、受け付けた各種情報及び予め設定されている情報に基づいて中間層４の吸水率を算出するサブルーチンを起動して中間層４の吸水率を算出し（Ｓ１０８）、算出した中間層４の吸水率及び受け付けた外気の温度から、前述した式８又は式９を用いて中間層４の酸素透過度を算出する（Ｓ１０９）。
なおステップＳ１０９における酸素透過度の算出においては、ステップＳ１０８にて算出した吸水率に基づいて低湿度か高湿度かを判定して式８及び式９のどちらを用いるかの選択が行われる。
【００４４】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、モニタ及びプリンタ等の出力手段１６からステップＳ１０９にて算出した酸素透過度を中間層４の物性を示す値として出力し（Ｓ１１０）、また記録手段１３に算出結果として記録する（Ｓ１１１）。
【００４５】
次にステップＳ１０８にて起動した中間層４の吸水率を算出するサブルーチンの処理について説明する。
図１０は本発明の物性算出装置１０の吸水率算出処理を示すフローチャートである。
物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、中間層４の湿度を取得し（Ｓ２０１）、外気の湿度を取得し（Ｓ２０２）、包装材１の内側の湿度を取得する（Ｓ２０３）。
ステップＳ２０１乃至Ｓ２０３における湿度を取得する処理とは、数式に代入する数値をＲＡＭ１４に読み込ませる処理を示し、ステップＳ２０１の中間層４の湿度を取得する処理とは、予め初期値として記録されている値、例えば「０％」を読み込む処理であり、ステップＳ２０２の外気の湿度を取得する処理とは、受け付けた外気温度を取得する処理であり、ステップＳ２０３の包装材１の内側の湿度を取得する処理とは予め記録されている湿度の値、例えば「１００％」を読み込む処理又は受け付けた内側の湿度を取得する処理である。
【００４６】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、取得した中間層４の湿度及び外気の湿度の差の絶対値を外層２の湿度差として算出し（Ｓ２０４）、取得した内層３の湿度及び中間層４の湿度の差の絶対値を内層３の湿度差として算出する（Ｓ２０５）。
【００４７】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、前述した式１及び式２を用いて外層２の透湿度を算出し（Ｓ２０６）、同様にして内層３の透湿度を算出する（Ｓ２０７）。
即ち外層２の透湿度は、受け付けた外層２の材質により決定する定数、湿度、温度及び予め設定されている湿度に基づいて算出され、内層３の透湿度は受け付けた内層３の材質により決定する定数、温度、並びに湿度に基づいて算出される。
【００４８】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、受け付けた外気の湿度、算出した外層２の透湿度、受け付けた外層２の厚さ、予め設定している包装材１の内側の湿度、算出した内層３の透湿度及び受け付けた内層３の厚さから、前述した式４及び式５を用いて中間層４の湿度（活量）を算出する（Ｓ２０８）。
【００４９】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、ステップＳ２０１にて取得した中間層４の湿度及びステップＳ２０８にて算出した中間層４の湿度の差を算出し（Ｓ２０９）、算出した湿度の差を予め設定している所定値と比較する（Ｓ２１０）。
【００５０】
ステップＳ２１０において算出した湿度の差が予め設定している所定値以下であると判定した場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、ステップＳ２０８にて算出した中間層４の湿度、受け付けた外気の温度、及び受け付けた中間層４の材質として示されるエチレン組成（エチレン含有率）から、前述した式６及び式７を用いて中間層４の吸水率を算出する（Ｓ２１１）。
ステップＳ２１０において算出した湿度の差が予め設定している所定値より大きいと判定した場合（Ｓ２１０：ＮＯ）、物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、ステップＳ２０８にて算出した中間層４の湿度を取得した湿度とした上で、ステップＳ２０４に戻り以降の処理を繰り返す。
このように中間層４の吸水率は、予め初期値として設定している中間層４の湿度を算出した湿度と比較し、設定している湿度を算出した湿度に置換して再度中間層４の湿度を算出するというステップＳ２０４乃至ステップＳ２０９の処理を繰り返して中間層４の湿度の算出値を収束させることにより中間層４の湿度を求め、求めた中間層４の湿度に基づいて算出する。
このようにして中間層４の吸水率を算出し、算出した吸水率から包装材１の物性として中間層４の酸素透過度を算出する。
【００５１】
次に包装材１の中間層４の酸素透過度の経時変化を求める処理について説明する。
図１１は本発明の物性算出装置１０の酸素透過度経時変化算出処理を示すフローチャートである。
操作者は、物性算出装置１０に対して、包装材１の中間層４の材質及び厚さを入力し、外層２の材質及び厚さを入力し、内層３の材質及び厚さを入力し、外気の湿度を入力し、変性処理の温度、ここではレトルト処理を行った温度を入力し、変性処理の時間を入力し、そして包装材１の算出させるべき物性、ここでは包装材１の変性処理実施時における酸素透過度の経時変化を指定する入力を行う。
【００５２】
物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、入力手段１５から中間層４の材質及び厚さの入力を受け付け（Ｓ３０１）、外層（一側の層）２の材質及び厚さの入力を受け付け（Ｓ３０２）、内層（他側の層）３の材質及び厚さの入力を受け付け（Ｓ３０３）、外気の湿度の入力を受け付け（Ｓ３０４）、変性温度の入力を受け付け（Ｓ３０５）、変性時間の入力を受け付け（Ｓ３０６）、変性処理後の時間の入力を受け付け（Ｓ３０７）、そして算出させるべき物性の指定を受け付ける（Ｓ３０８）。
なお変性温度及び変性時間については、センサである入力手段１５により操業中の変性設備から検出した工程値を変性温度及び変性時間として受け付ける様にしても良い。
【００５３】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、受け付けた外層２又は内層３の厚さ、中間層４の厚さ及び変性温度、並びに材質により決定される定数から、前述した式１０、式１１、式１２及び式１３を用いて変性中の時間及び中間層４の吸水率の関係を関数として算出し（Ｓ３０９）、算出した時間及び吸水率の関係並びに受け付けた変性時間から変性直後の吸水率を算出する（Ｓ３１０）。
【００５４】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、受け付けた各種情報及び予め設定されている情報に基づいて中間層４の吸水率を算出するサブルーチンを起動して外層２の透湿度、内層３の透湿度及び中間層４の吸水率を算出する（Ｓ３１１）。
なおステップＳ３１１にて起動される外層２の透湿度、内層３の透湿度及び中間層４の吸水率を算出するサブルーチンは、図１０を用いて説明した中間層４の吸水率を算出するサブルーチンと同様であるので、図１０及びその説明を参照するものとし、その説明を省略する。
【００５５】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、ステップＳ３１１にて中間層４の吸水率として算出した平衡時の吸水率、ステップＳ３１０にて算出した変性直後の吸水率、ステップＳ３１１にて算出した外層２の透湿度及び内層３の透湿度、受け付けた中間層４の厚さ、並びに中間層４の材質として受け付けた中間層４の密度から、前述した式１４を用いて変性処理後の時間及び吸水率の関係を関数として算出する（Ｓ３１２）。
【００５６】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、ステップＳ３０９にて算出した変性中の時間及び吸水率の関係、並びにステップＳ３１２にて算出した変性処理後の時間及び吸水率の関係から、前述した式１５を用いて時間及び酸素透過度の関係を関数として算出する（Ｓ３１３）。
【００５７】
そして物性算出装置１０では、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、モニタ及びプリンタ等の出力手段１６からステップＳ３１３にて算出した時間及び酸素透過度の関係を中間層４の物性を示す値として出力し（Ｓ３１４）、また記録手段１３に算出結果として記録する（Ｓ３１５）。
このとき出力される時間及び酸素透過度の関係は、例えば図８に示したグラフの様な形状となる。
【００５８】
前記実施の形態では、物性算出装置１０を単独で用いる形態を中心に示したが、本発明はこれに限らず、センサである入力手段１５を介して変性設備等の他の設備に付属し、工程管理を支援する装置として用いる形態でもよく、またインターネット等の通信網に接続し、通信網に接続するパーソナルコンピュータに対して物性を算出するサービスを提供する装置として用いる形態でも良いというように、様々な形態に適用することが可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る物性算出方法、物性算出装置及びコンピュータプログラムでは、食品等の被包装物を包装する包装材の中間層として用いられるＥＶＯＨの酸素透過度等の物性を、中間層の材質及び厚さ、外層及び内層の材質及び厚さ、並びに湿度及び温度等の条件に基づきこれらの関係を示す式を用いて算出することにより、実際に包装材の試料を作成し計測しなくとも物性を把握することができるので、包装材の設計条件の決定を支援することが可能であり、また温度及び湿度等の外部環境条件を加味して物性を算出するので、冷凍室及び冷蔵室並びに夏場の室内等の実際の利用環境を考慮した物性を把握することが可能である等、優れた効果を奏する。
【００６０】
さらに本発明では、中間層の材質及び厚さ、内層及び外層の材質及び厚さ、並びに湿度及び温度に基づきこれらの関係を示す式を用いて包装材に対するレトルト処理等の変性処理中及び変性処理後の酸素透過度の経時変化を算出することにより、実際に包装材の試料を作成し計測しなくとも物性を把握することができるので、包装材の設計条件の決定を支援することが可能であり、またレトルト処理を行った場合における酸素透過度の経時変化から被包装物である食品の保存期間の算出を支援することが可能である等、優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の物性算出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の物性算出装置が物性を算出する包装材の断面を示す模式図である。
【図３】本発明の物性算出装置が物性を算出する中間層の酸素透過度の湿度依存性を示すグラフである。
【図４】本発明の物性算出装置が物性を算出する包装材の断面を示す模式図である。
【図５】本発明の物性算出装置が物性を算出する中間層を形成するＥＶＯＨの特性を示すグラフである。
【図６】本発明の物性算出装置が物性を算出する中間層を形成するＥＶＯＨの特性を示すグラフである。
【図７】本発明の物性算出装置が物性を算出する中間層の特性を示すグラフである。
【図８】本発明の物性算出装置が物性を算出する中間層の酸素透過度の経時変化を示すグラフである。
【図９】本発明の物性算出装置の酸素透過度算出処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の物性算出装置の吸水率算出処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の物性算出装置の酸素透過度経時変化算出処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 物性算出装置
１１ ＣＰＵ
１２ 補助記憶手段
１３ 記録手段
１４ ＲＡＭ
１５ 入力手段
１６ 出力手段
ＰＧ コンピュータプログラム
ＲＥＣ 記録媒体
Claims (6)
- 複数の層を有する包装材の一側の層及び他側の層に挟まれた中間層の物性を算出する物性算出装置において、
中間層の材質及び厚さを受け付ける手段と、
一側の層の材質及び厚さを受け付ける手段と、
他側の層の材質及び厚さを受け付ける手段と、
一側の湿度を受け付ける手段と、
他側の湿度を受け付ける手段と、
外気の温度を受け付ける手段と、
受け付けた中間層の材質及び厚さ、受け付けた一側の層の材質及び厚さ、受け付けた他側の層の材質及び厚さ、受け付けた一側の湿度、受け付けた他側の湿度、並びに受け付けた外気の温度に基づいて中間層の物性を算出する算出手段と
を備え、
前記算出手段は、
受け付けた一側の層の材質、一側の湿度及び外気の温度に基づいて一側の層の透湿度を算出する手段と、
受け付けた他側の層の材質、他側の湿度及び外気の温度に基づいて他側の層の透湿度を算出する手段と、
受け付けた外気の温度、算出した一側の層の透湿度及び受け付けた厚さ並びに予め設定している湿度、算出した他側の層の透湿度及び受け付けた厚さに基づいて中間層の湿度を算出する手段と、
算出した中間層の湿度、受け付けた外気の温度及び受け付けた中間層の材質に基づいて中間層の吸水率を算出する手段と、
算出した中間層の吸水率及び受け付けた外気の温度に基づいて中間層の酸素透過度を算出する手段と
を含むことを特徴とする物性算出装置。 - 複数の層を有する包装材の一側の層及び他側の層に挟まれた中間層の物性を算出する物性算出装置において、
中間層の材質及び厚さを受け付ける手段と、
一側の層の材質及び厚さを受け付ける手段と、
他側の層の材質及び厚さを受け付ける手段と、
一側の湿度を受け付ける手段と、
他側の湿度を受け付ける手段と、
外気の温度を受け付ける手段と、
受け付けた中間層の材質及び厚さ、受け付けた一側の層の材質及び厚さ、受け付けた他側の層の材質及び厚さ、受け付けた一側の湿度、受け付けた他側の湿度、並びに受け付けた外気の温度に基づいて中間層の物性を算出する算出手段と、
包装材を変性処理する時間を受け付ける手段と、
包装材を変性処理する温度を受け付ける手段と、
変性処理後の時間を受け付ける手段と
を備え、
前記算出手段は、
受け付けた一側の層の厚さ及び材質又は他側の層の厚さ及び材質、中間層の厚さ及び材質、並びに変性処理する温度に基づいて、包装材の変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係を算出する手段と、
算出した時間及び変性処理中の中間層の吸水率の関係並びに受け付けた変性処理する時間から変性直後の吸水率を算出する手段と、
受け付けた一側の層の材質、一側の湿度及び外気の温度に基づいて一側の層の透湿度を算出する手段と、
受け付けた他側の層の材質、他側の湿度及び外気の温度に基づいて他側の層の透湿度を算出する手段と、
受け付けた一側の湿度、算出した一側の層の透湿度、受け付けた厚さ、受け付けた他側の湿度、算出した他側の層の透湿度及び受け付けた厚さに基づいて中間層の湿度を算出する手段と、
算出した中間層の湿度、受け付けた外気の温度及び受け付けた中間層の材質に基づいて中間層の吸水率を算出する手段と、
算出した中間層の吸水率、算出した変性直後の吸水率、算出した一側の層の透湿度、算出した他側の層の透湿度、受け付けた中間層の厚さ、受け付けた中間層の材質及び受け付けた変性処理後の時間に基づいて、包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係を算出する手段と、
算出した包装材の変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係、並びに算出した包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係に基づいて、時間及び包装材の中間層の酸素透過度の関係を算出する手段と
を含むことを特徴とする物性算出装置。 - 請求項１に記載の物性算出装置を用い、複数の層を有する包装材の一側の層及び他側の層に挟まれた中間層の物性を算出する物性算出方法であって、
取得した一側の層の材質、一側の湿度及び外気の温度に基づいて一側の層の透湿度を算出する過程と、
取得した他側の層の材質、他側の湿度及び外気の温度に基づいて他側の層の透湿度を算出する過程と、
取得した外気の温度、算出した一側の層の透湿度及び取得した厚さ並びに予め設定している湿度、算出した他側の層の透湿度及び取得した厚さに基づいて中間層の湿度を算出する過程と、
算出した中間層の湿度、取得した外気の温度及び取得した中間層の材質に基づいて中間層の吸水率を算出する過程と、
算出した中間層の吸水率及び取得した外気の温度に基づいて中間層の酸素透過度を算出する過程と
を有することを特徴とする物性算出方法。 - 請求項２に記載の物性算出装置を用い、複数の層を有する包装材の一側の層及び他側の層に挟まれた中間層の物性を算出する物性算出方法であって、
取得した一側の層の厚さ及び材質又は他側の層の厚さ及び材質、中間層の厚さ及び材質、並びに変性処理する温度に基づいて、包装材の変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係を算出する過程と、
算出した時間及び変性処理中の中間層の吸水率の関係並びに取得した変性処理する時間から変性直後の吸水率を算出する過程と、
取得した一側の層の材質、一側の湿度及び外気の温度に基づいて一側の層の透湿度を算出する過程と、
取得した他側の層の材質、他側の湿度及び外気の温度に基づいて他側の層の透湿度を算出する過程と、
取得した一側の湿度、算出した一側の層の透湿度、取得した厚さ、取得した他側の湿度、算出した他側の層の透湿度及び取得した厚さに基づいて中間層の湿度を算出する過程と、
算出した中間層の湿度、取得した外気の温度及び取得した中間層の材質に基づいて中間層の吸水率を算出する過程と、
算出した中間層の吸水率、算出した変性直後の吸水率、算出した一側の層の透湿度、算出した他側の層の透湿度、取得した中間層の厚さ、取得した中間層の材質及び取得した変性処理後の時間に基づいて、包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係を算出する過程と、
算出した包装材の変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係、並びに算出した包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係に基づいて、時間及び包装材の中間層の酸 素透過度の関係を算出する過程と
を有することを特徴とする物性算出方法。 - コンピュータに、複数の層を有する包装材の一側の層及び他側の層に挟まれた中間層の物性を算出させるコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、取得した一側の層の材質、一側の湿度及び外気の温度に基づいて一側の層の透湿度を算出させる手順と、
コンピュータに、取得した他側の層の材質、他側の湿度及び外気の温度に基づいて他側の層の透湿度を算出させる手順と、
コンピュータに、取得した外気の温度、算出した一側の層の透湿度及び取得した厚さ並びに予め設定している湿度、算出した他側の層の透湿度及び取得した厚さに基づいて中間層の湿度を算出させる手順と、
コンピュータに、算出した中間層の湿度、取得した外気の温度及び取得した中間層の材質に基づいて中間層の吸水率を算出させる手順と、
コンピュータに、算出した中間層の吸水率及び取得した外気の温度に基づいて中間層の酸素透過度を算出させる手順と
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。 - コンピュータに、複数の層を有する包装材の一側の層及び他側の層に挟まれた中間層の物性を算出させるコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、取得した一側の層の厚さ及び材質又は他側の層の厚さ及び材質、中間層の厚さ及び材質、並びに変性処理する温度に基づいて、包装材の変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係を算出させる手順と、
コンピュータに、算出した時間及び変性処理中の中間層の吸水率の関係並びに取得した変性処理する時間から変性直後の吸水率を算出させる手順と、
コンピュータに、取得した一側の層の材質、一側の湿度及び外気の温度に基づいて一側の層の透湿度を算出させる手順と、
コンピュータに、取得した他側の層の材質、他側の湿度及び外気の温度に基づいて他側の層の透湿度を算出させる手順と、
コンピュータに、取得した一側の湿度、算出した一側の層の透湿度、取得した厚さ、取得した他側の湿度、算出した他側の層の透湿度及び取得した厚さに基づいて中間層の湿度を算出させる手順と、
コンピュータに、算出した中間層の湿度、取得した外気の温度及び取得した中間層の材質に基づいて中間層の吸水率を算出させる手順と、
コンピュータに、算出した中間層の吸水率、算出した変性直後の吸水率、算出した一側の層の透湿度、算出した他側の層の透湿度、取得した中間層の厚さ、取得した中間層の材質及び取得した変性処理後の時間に基づいて、包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係を算出させる手順と、
コンピュータに、算出した包装材の変性処理中の時間及び中間層の吸水率の関係、並びに算出した包装材の変性処理後の時間及び中間層の吸水率の関係に基づいて、時間及び包装材の中間層の酸素透過度の関係を算出させる手順と
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
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