第二章-包装防护基本理论

主讲：巩雪Tel：18686854647E-mail：[e-mail]包装工艺学第二章包装防护基本理论第一节包装工艺的物理学基础第二节包装工艺的化学基础第三节包装工艺的微生物学基础第四节包装工艺的气象环境学基础物理因素影响因素化学因素微生物气象因素产品流通过程中的影响因素产品在流通过程中的物理变化三态变化挥发与干缩、溶解与风化、溶化与凝固渗透与渗漏机械性质机械损伤、尺寸精度、形状位置精度、装配精度、光泽度、抗震强度、脆值等导热性与耐热性场强变化电场、磁场、辐射场对特殊产品的影响光学性质透明度、透光度、感光度一、挥发定义：挥发是指液体产品或经液化的气体产品，在空气中液体表面能迅速汽化变成气体散发到空气中去的现象。影响因素措施挥发对产品的影响液态产品的挥发，不仅会使产品数量减少，有的还严重影响产品的质量，特别是有的挥发气体，不仅影响人体健康，甚至还会引起爆炸。如：乙醇、乙醚、香蕉水等二、潮解潮解是指某些固体产品在潮湿空气中能吸收水分，当吸收水分达到一定程度时，就溶化成液体的现象。（吸湿性、水溶性两者兼备）一般来说，温度越高，吸湿点越低，产品越易吸湿溶化。吸湿点产品在一定的温度和压力下开始吸湿的相对湿度。温度高，吸湿点下降还是上升？一般情况下温度高，吸湿点下降！潮解对产品的影响一定条件下,产品会不断从空气中吸收水分，水分子能够扩散到产品体中，破坏产品分子的原有紧密联系，使产品逐渐潮解，直至溶解成液体；有的产品（如纸张、棉花等）虽然不会溶解但依然有很强的吸湿性，使其使用性能降低。三、熔化熔化是指某些产品受热或发生变软以至变成液体的现象。一般来说温度越高，熔点越低越容易熔化。熔化对产品的影响造成产品流失使产品与包装黏结在一起产生体积膨胀，胀破包装玷污其他产品四、渗漏与渗透渗漏：指液体产品，特别是易挥发的液体产品由于包装容器密封不良，包装质量不符合内装产品的性能要求，搬运装卸时碰撞震动，使包装受损等，而发生产品渗漏现象。渗透：指水分子以及溶剂通过半透性膜的扩散。二、流通中引起破损的途径导致破损材料品质结构易损零件车辆道路载荷周转销售盗失包装材料、容器质量固定方法缓冲技术技术物重工具周期环境堆码制品质量运输情况管理情况包装状况装卸作业仓库存储储运损坏与环境装卸损坏形式：碰撞、跌落、冲击、翻滚、抛掷等主要影响因素：包装件质量、作业方式及设备、包装件尺寸作业内容加速度垂直左右前后上升起动1.7－－下降起动0.2－0.3下降结束0.4～1.00.1～0.20.4～0.8叉车装卸冲击加速度货物装卸跌落概率曲线0.01％0.1％175150100258010Kgcm0.5%1.0%10%运输损坏与运输环境损坏原因：由于路面状况、车辆缓冲性能、车速、载重量及方式等原因引起的冲击和振动。A:冲击公路运输产生的冲击运行情况加速度上下左右前后越过2厘米障碍1.6～2.51.0～2.41.1～2.3以35～40Km/h刹车0.2～0.7－0.6～0.7以50～60Km/h刹车0.20.30.7～0.8交通部公路研究所对汽车运输的振动和冲击的分析结果：公路运输随机振动加速度功率谱密度竖向最大(128.20)，横向次之(23.55)，纵向最小(12.16)汽车运输振动能量集中在0～200hz内，其中0～50Hz最集中。汽车运输随机振动功率谱密度在2Hz和10Hz左右有一个较大的峰值。货物在车厢里的位置，中部较轻，尾部最严重。B：振动运输损坏与运输环境堆码•堆码损坏：表现为堆码过高使压应力过大；滑落、倒垛引起冲击；支承不平衡引起变形。•主要影响因素：包装材料及结构堆码方式堆码持续时间温、湿度100%80％60％40％175％10100天55％63％100％20％15％12％瓦楞纸箱堆码负载的持续时间曲线湿度对纸箱CFL的影响堆码冲击与产品脆值脆值：产品不发生物理的和功能的损伤所能承受的最大加速度值，以G表示。（1）包装件的质量与跌落高度包装件质量(kg)跌落高度（cm）108010~256026~504551~753576~10030包装件质量与易发生跌落高度的关系经验公式：H=300MH:跌落高度,cmM:包装件质量,kg冲击与产品脆值脆值标准脆值产品举例15～24导弹导航系统、精密校验仪器、惯性导航平台、陀螺25～39机械振动测试仪表、真空管、电子仪表、雷达40～59航空附属仪表、电子记录装置、示波器、精密零件60～84电视机、航空仪表、某些固体电器85~110电冰箱、机电设备110以上机器、飞机零件、控制台、液压传动装置mKc缓冲包装系统震动模型缓冲包装系统震动模型113)(2,122)(10)1()2()1()2(12222RRRRTTTT减振产品在流通领域质量变化的主要因素是产品的组成成分以及生产加工过程中所赋予的性能等内在因素。一、产品的化学成分二、产品的结构三、产品的性质包装工艺的化学基础产品的化学成分有机易变化，不易保管无机稳定，不易变化，易保管1.无机成分的产品不含碳、氧结构，如，盐、碱、玻璃、五金。2.有机成分的产品棉、毛、丝化纤、塑料、橡胶蔬菜、水果、粮食3.混合物无机+无机火柴头硫磺、赤磷、氯酸钾）有机+有机（袋装杂粮）无机+有机（油墨、颜料、油漆）产品的化学成分产品的结构气态产品分子间距大，形状随容器而变液态产品间距居中，形状随容器而变固态产品有一定的外型乙醇、甲醚C2H6O分子量46CH3-O-CH3（不能食用）CH3-CH2-OH（饮料）产品的内部结构（微观结构）产品的性质1.产品的物理性质a.产品的导热性物体传递热能的性质，决定于物体的成分和结构。导热性好金属导热性不好植物纤维、玻璃、橡胶产品的耐热性指产品在其温度变化时不致破坏或显著降低其强度的性质。决定于物体的成分、结构、不均匀性、导热性、膨胀系数。产品的耐热性问题：导热性大而膨胀系数小的产品耐热性？好！反面示例：冬季墨水瓶可能被冻破！产品的耐热性产品的机械性质是指产品的形态、结构在外力的作用下的反应，如弹性、韧性、脆性等。弹性：橡胶、皮革、纺织品（可压）脆性：玻璃、陶瓷产品的机械性质产品的化学性质是指产品的形态、结构以及产品在热、光、氧、酸、碱、温度、湿度等作用下，发生本质改变的性质。如：化学稳定性、腐蚀性、毒性、燃烧爆炸性。产品的化学性质产品受外界因素作用，在一定范围内，不易发生分解、氧化、或其他变化的性质。由具体产品的成分、结构决定。红磷活泼、160oC燃烧、强氧化剂、摩擦爆炸；白磷活泼、易氧化、能自然、40oC燃烧产品的化学稳定性产品的毒性指产品能破坏有机体生理功能的性质。蒸汽有毒甲醛（〈0.005mg/升空气）、苯本身有毒砷易氧化三氧化二砷0.1克致死产品的毒性产品的腐蚀性指某些产品能对其它物质发生破坏性的化学性质。硫酸、盐酸等有腐蚀性，挥发与空气中的水分结合成金属制品的电解液，增加锈蚀。苛性钠腐蚀皮革、纤维制品、皮肤浓硫酸吸收动植物体内水分，使它们炭化便黑。产品的腐蚀性燃烧属于剧烈的氧化反应，伴随热与光的发生。具有燃烧性质的产品：白磷、汽油、苯、油漆。燃烧必须具备三个条件：可燃物、助燃物、火源。产品的燃烧性爆炸是指物质由一种状态迅速转变成另一种状态，并在瞬间以机械功的形式放出大能量的现象。物理性爆炸包装内部压力超过包装承受强度。化学性爆炸混入在空气中易燃物的爆炸碰击性爆炸氧化剂混合易燃物的爆炸产品的爆炸性a.碰击性爆炸产品不稳定，略受碰击，分子突然分解成若干元素或简单的化合物。乙炔、硝化甘油b.混入空气中的易燃物爆炸苯、汽油产品的爆炸性c.氧化剂混合易燃物的爆炸氯酸钾、高锰酸钾、硫磺、红磷与金属锌粉混合，不安定的氧化剂和细粉状的易燃物作用，静置不会爆炸，略受热或摩擦后立即爆炸。重铬酸钾、硝酸盐、磷类略受热或摩擦即爆炸。金属钠受极大震动也易发生危险。产品的爆炸性被包装产品的化学变化化学变化是指不仅改变物质的外表形态，而且在变化时生成了其他的物质。其本质就是产品的质变。常见的化学变化有化合、分解、水解、氧化、锈蚀、老化等。一、化合化合反应是指两种或两种以上的物质相互作用生成一种新物质的反应。H2OCaOCa(OH)2二、分解分解反应是指由原来的一种物质生成两种或两种以上的新物质。如：双氧水分解成水和氧气。三、水解水解是指某些产品在一定条件下，遇水而发生分解的情况。水解的实质是分子与水作用而发生复分解。硅酸盐、肥皂、纤维素、蛋白质水解，结果一般是链断裂、强度降低。受酸碱影响，蛋白质碱解酸稳，棉纤维碱稳强酸解。三、水解四、氧化当产品与空气中的氧或其他物质放出的氧接触，发生与氧结合的化学变化。产品氧化不仅会影响产品的质量，有的产品在氧化过程中会产生热量，以至发生自燃，甚至会发生爆炸事故。纤维制品时久褪色，桐油布、油纸易氧化。化学锈蚀电化学锈蚀主要金属制品的锈蚀原理五、锈蚀存在电极电位差不同电极电位差的部分相连接电化学腐蚀三条件处于电解质溶液中铜锌五、锈蚀影响金属制品锈蚀的因素金属制品本身的特征对锈蚀的影响储存环境因素对其锈蚀的影响•电极电位•金属元素的组成•物理状态不均匀•金属表面状态•金属镀层金属制品本身的特征空气湿度温度空气中的氧气空气中的有害气体与杂质金属制品的储存环境因素六、老化老化是指某些以有机高分子聚合物为成分的产品如橡胶、塑料制品及合成纤维织物等，受日光、热和空气中氧等因素的影响，发生发粘、龟裂、强度降低以至发脆变质的现象。问题：塑料制品何时强度降低？何时发粘？包装工艺的微生物学基础•微生物（microorganism,microbe）是一些肉眼看不见的微小生物的总称。包括属于原核类的细菌、放线菌、支原体、立克次氏体、衣原体和蓝细菌（过去称蓝藻或蓝绿藻），属于真核类的真菌（酵母菌和霉菌）、原生动物和显微藻类，以及属于非细胞类的病毒、类病毒和朊病毒等。细菌细菌是一类细胞细而短（细胞直径约0.5μm,0.5-5μm）、结构简单、细胞壁坚韧以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物，分布广泛。微生物的形态结构微生物的形态结构•霉菌霉菌是丝状真菌的俗称，意即发霉的真菌，它们往往能形成分枝繁茂的菌丝体，但又不象蘑菇那样产生大型的子实体。在潮湿温暖的地方，很多物品上长出的一些肉眼可见的绒毛状、絮状或蛛网状的菌落即为霉菌。菌丝是一种管状的细丝，把它放在显微镜下观察，很像一根透明胶管，它的直径一般为3~10微米，比细菌和放线菌的细胞约粗几倍到几十倍。菌丝可伸长并产生分枝，许多分枝的菌丝相互交织在一起，就叫菌丝体。•酵母菌酵母菌在自然界中分布很广，尤其喜欢在偏酸性且含糖较多的环境中生长，例如，在水果、蔬菜、花蜜的表面和在果园土壤中最为常见。酵母菌的细胞形态酵母菌的细胞形态酵母菌细胞结构的显微照片微生物的形态结构第二节微生物的生理活动一．微生物的营养要求1.营养微生物生长繁殖所需的营养物质主要有水、碳源、氮源、无机盐和生长因子等。2．微生物的营养类型根据微生物对碳源的要求不同，可将其分为自养菌和异养菌两大营养类型。凡能利用无机碳合成菌体内有机碳化物的，叫自养菌；不能利用无机碳而需要有机碳才能合成菌体内有机碳化物的，为异养菌。根据其生命活动所需能量的来源不同，可分为光能营养菌和化能营养菌。前者是从光线中获得能量，后者则从化学物质氧化中取得能量。第二节微生物的生理活动•细菌生长的典型曲线(Ⅰ.延迟期，Ⅱ.对数期，Ⅲ.稳定期，Ⅳ.衰亡期)细菌纯培养的群体生长规律温度生物化学反应速率和生长速度、组成成分影响微生物生长繁殖的因素微生物类型生长温度范围（℃）分布的主要场所最低最适最高低温型专性嗜冷-125-1515-20两极地区兼性嗜冷-5-010-2025-30海水、冷藏食品中温型室温10-2020-3540-45腐生菌体温35-40寄生菌高温型25-4550-6070-95温泉、堆肥堆、土壤表层等氢离子浓度(pH)氢离子浓度变化会引起细胞膜电荷的变化，从而影响了微生物对营养物质的吸收；影响代谢过程中酶的活性；改变生长环境中营养物质的可给性以及有害物质的毒性。每种微生物