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1、1,1. 防锈包装工艺； 2. 真空包装与充气包装工艺。,第12章 化学防护包装工艺,本章重点：,2,金属制品锈蚀原理,金属是现代机械工业、国防工业及其它部门最重要的结构材料,它易受外界环境的化学、电化学作用而锈蚀。采用各种方法来保护金属制品,如涂层防护封存法、干燥剂法、真空防锈封存法、惰性气体保护法及气相防锈法等.,3,金属制品锈蚀原理,电化学锈蚀是指金属与酸、碱、盐等电解质溶液接触时发生作用而引起的锈蚀，它在锈蚀过程中有电流产生，即所谓微电池作用。电化学锈蚀是破坏金属的主要形式。电化学锈蚀原理 金属电化学锈蚀的进行必须同时具备三个条件： 金属上各部分（或不同金属间）存在着电极电位差； 具有
2、电位差的各部分要处于相连通的电解质溶液中； 具有电极电位差的各部分必须相联。,4,金属制品锈蚀原理,使是一块金属，不与其他金属接触，把它放在电解质溶液中，也会产生锈蚀电池。因为一般工业用的金属都不是同一种金属元素组成的，常含有少量的杂质。另外在金属表面上一般也分布着很多杂质，当它与电解质溶液接触时，每一颗粒杂质对于金属本身来说都成为阴极，所以在整个表面就必然有很多微小的阴极和阳极存在，因而在金属表面就形成了许多微小的原电池，这些微小的原电池称为微电池。,5,金属制品锈蚀原理,当金属与比金属表面温度高的空气接触时，在空气中所含的水蒸气就可以形成液态的水，在金属表面凝聚，使金属表面润湿成形成水膜。
3、当金属表面上存在着水膜时，由于大气中的某些气体，如二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮或盐类溶解进去，这种水膜实际上就是一种电解质溶液。在这种情况下，金属表面很自然地就会进行电化学锈蚀，引起金属制品锈蚀。,6,121 防锈包装工艺 一、防锈包装的等级和种类 防锈包装是为隔绝或减少大气中水气、氧气和其它污染物对金属制品表面的影响,防止发生大气锈蚀,而采用的包装材料和包装技术方法。,7,防锈包装工艺,防锈包装可分为清洁、干燥、防锈和包装四个步骤： 1、根据下列条件确定防锈包装方法： A 产品特征和表面加工程度； B 运输与储存期限； C 运输与储存环境条件； D 产品在流通中所承受的载荷； E 防锈包装等
4、级； 2、确定包装等级以后，可进行清洗，除去尘埃、油脂、汗迹和异物； 3、选择相应技术进行干燥； 4、选择合适的方法进行防锈；,8,一、防锈包装的等级和种类,2. 防锈包装等级分为三级,见表12-1。 3. 防锈包装方法分类 B1 一般防潮防水包装 B2 防锈油脂包装 B3 气相防锈材料包装 B4 密封容器包装 B5 密封系统的防锈包装 B6 可剥性塑料包装 B7 贴体包装 B8 充氮包装 B9 干燥空气封存包装,9,10,二、防锈包装中产品的预处理,1.除锈。物理机械法:人工:钢刷、锉、铲、砂布； 机械:喷射法、砂轮； 化学法:酸洗:H2SO4、HCl、HNO3、磷酸； 碱洗:NaOH等。,
5、人工除锈,11,二、防锈包装中产品的预处理,2.清洗。是将金属制品表面的凝结水、尘埃、汗渍及其它异物清洗干净。 溶剂清洗法; 清除汗渍法; 蒸气脱脂清洗法; 碱液清洗法; 乳液清洗法; 表面活性剂清洗法; 电解清洗法; 超声波清洗法。,12,二、防锈包装中产品的预处理,3.干燥。除热浸洗、热喷洗和卤代烃蒸气清洗外,其它清洗方法清洗后的金属制品都应进行干燥处理. 常用的干燥方法： 压缩空气吹干法; 烘干法; 红外线干燥法; 擦干法; 滴干、晾干法; 脱水法,13,三、防锈包装材料与方法,防锈油脂包装；,气相缓蚀剂防锈包装；,可剥性塑料包装；,套封防锈包装；,14,充气包装具有除氧保质功能，另外还
6、有抗压、保鲜等作用，能更有效地使食品长期保持原有的色、香、味、形及营养价值。另外，有许多食品不宜采用真空包装，如松脆易碎食品、易结块食品、易变形食品、有尖锐棱角或硬度较高会刺破包装袋的食品等。食品经真空充气包装后，包装袋内充气压强大于包装袋外大气压强，能有效地防止食品受压破碎变形，并不影响包装袋外观及印刷装潢。,15,图12-4 在4 贮藏猪肉的细菌数量增长,16,包装鲜果蔬。,二、真空、充气包装原理和应用,2真空充气包装的应用,包装快餐及烘烤食品；,包装鲜肉禽及肉制品；,包装海鲜产品；,17,一些果蔬充气包装的最佳O2、CO2浓度和储存温度,参见图12-5和表12-5。 鲜果蔬保鲜原理可用图
7、12-6的模型来表示。,2真空充气包装的应用,18,图12-5 各种果蔬最佳O2、CO2浓度,19,图12-6 果蔬呼吸与气体透过模型,20,有些食品如茶叶，奶粉等及一些高油脂食品需要采用阻光包装，以防止食品受光的影响而改变色、香、味，其方法是在内外两层基材之间复合一层极薄的铝箔(AL)，其气密性也得到加强。,21,三、真空、充气包装用材料的选用,2自然气调用包装材料的选用。 果蔬自然气调包装或充气包装对塑料材料性能要求参见表12-9。 透气良好的薄膜，一般有：PE、PP、PVC、PS等。 选择性渗透是指同一种薄膜对不同气体的渗透率q是不一样的。一般 qN2 :qO2 :qCO2 =1:(35
8、):(1530)。参见表12-10。,22,四、真空、充气包装工艺与包装机械,真空、充气包装系统；,气源与配气技术；,真空充气包装机的选用；,真空、充气包装工艺参数。,23,气源与配气技术； 一般小批量生产采用的气源为钢瓶装压缩气体。用食品级CO2，脱水精氮N2。钢瓶灌满时压力15MPa，一般有1012MPa。 各种压缩气体,真空、充气包装系统；,主要由气源、气体混合器、真空充气包装机以及管路、减压阀、压力表和开关等附件组成, 参见图12-7。,减压阀减压,气体混合器按比例混合,充气包装机,充气包装 ,24,图12-7 气调包装系统1-气源 2-减压阀 3-开关 4-气体混合器 5-包装机,2
9、5,腔室通大气,输出包装件,真空充气包装机的选用；,腔室式真空充气包装机(参见图12-8)；,工艺过程为： 供袋、装入产品,置入腔室,袋口对着充气口并平搁在热封条上,抽真空,充气(或不充气),热封,腔室式真空充气包装机按腔室数量分类，有单腔式和双腔式；按结构分类，有台式、传送带式、回转工作台式等。,26,图12-8 腔室式真空充气包装原理1-真空泵 2-阀门 3-真空腔室 4-包装袋 5-被包物 6-真空表 7-热封器 8-阀门,27,真空充气包装机的选用；,真空补偿式真空充气包装机(热成型自动真空充气包装机) (参见图12-9),工艺过程为： 浅盘热吸塑成型,置入食品,覆盖膜,抽真空、充气、
10、热封,切断,盒式包装件 ,28,双室式真空充气包装机,29,五、真空、充气包装储存期计算,真空充气包装的储存期是指包装外氧气渗透过包装材料，达到包装内物品容许的吸氧量所经历的时间。渗透性包装材料的气体渗透系数的表达式： qg d Pg = （p1- p2）At 式中:qg气体渗透量(透气量), cm3； Pg气体渗透系数,cm3cmcm2 s(101.325kPa)； p1- p2包装材料两侧气体分压差, kPa； A包装材料表面积, cm2； t储存时间, s； d包装材料厚度, cm。,30,123 脱氧剂封存包装,一、脱氧剂封存包装的意义 脱氧剂封存包装(脱氧包装) 是指将脱氧剂小包和产
11、品一起密封在阻隔性良好的包装容器中,使容器内维持“无氧”状态(O20.1 ),以保护产品包装方法。 主要应用： 加工食品; 粮食谷物; 中药材、文物、纺织品; 精密仪器、电子器材、军械。,31,二、脱氧剂的种类和作用原理, 脱氧剂是能与包装中的氧发生化学反应而有效脱除氧的物质，其本身及反应产物应对人体无害且有适宜的反应速度。 脱氧剂种类很多，按化学组成可分为有机型和无机型，按反应速度可分速效型与缓效型。,32,二、脱氧剂的种类和作用原理,铁系脱氧剂。是以铁或亚铁盐为主剂的脱氧剂,属无机缓效型,应用最广。其主要脱氧反应如下： Fe2H2OFe(OH)2H2 (1) 2Fe(OH)2(1/2)O2
12、 H2O2Fe(OH)3Fe2O33H2O (2) 3Fe4H2OFe3O4H2 (3) 主反应(1)、(2)可脱除包装内氧。 由(1)、(2)反应式可计算出,标准状态下,1g铁可与0.143g游离氧(100ml氧气)发生反应,即1g铁可脱除500ml空气中的氧。考虑到反应(3)的发生及可能从大气缓慢渗入包装内少量氧,加脱氧剂量应超过理论计算值。,33,二、脱氧剂的种类和作用原理,亚硫酸盐系脱氧剂。是以亚硫酸盐为主剂的脱氧剂,属无机速效型,如连二亚硫酸钠,主要脱氧反应式: 活性碳 Na2S2O4O2 Na2SO4SO2 水 Ca(OH)2SO2CaSO3H2O 是主反应,用Ca(OH)2可除去
13、主反应生成的SO2。水是反应的催化剂,包装空间湿度太低时,脱氧速度降低。 在标准状态下,1gNa2S2O4最多可与0.186g氧(130ml)发生反应,即除掉650ml空气中的氧。实际加入脱氧剂要高于理论值。,34,三、铁系脱氧剂组成及反应特性,1. 组成与配制。铁系脱氧剂一般由以下物质组成: 铁粉。以还原铁粉、电解铁粉、海绵铁粉或铸铁粉为主材料。 催化剂。为金属卤化物,如Cl、Br、I的化合物,加入量约为铁粉量的5100。 充填剂。充填剂有活性碳、高岭土、硅藻土等,加入量为铁粉重的20500。 其它添加剂。如需释放CO2,则加入碳酸盐等。 脱氧剂可以制成粉、粒或片状,也可以泡沫塑料作浸渍载体
14、,用透气小袋(如纸/PE)定量包装,再装入高阻隔性袋(如PE/PA/PE )密封备用。 表12-14 铁系脱氧剂配方例。,35,湿度。湿度对反应速度的影响如图12-14所示。 ,反应速度。反应速度有缓效型、一般型和速效型,铁系脱氧剂属缓效型,能适应产品较长时间保存的需要,使用较广泛。其特点参见表12-15和图12-12。,温度。温度对反应速度的影响参见图12-13。,三、铁系脱氧剂组成及反应特性,2. 反应特性,36,封入脱氧剂包装的技术要点,1、食品包装对脱氧剂的要求 本身安全无毒；不与食品发生反应。不产生异味； 脱氧剂贮藏时温度不能太低。铁系脱氧剂-5度脱氧能力下降。 脱氧剂使用前应密封在
15、气密性好的包装容器内。,37,2、脱氧剂的使用方法 脱氧剂有颗粒状、粉末状等形态。使用时可直接按一定量分装在透气性好的小袋里（注意印上警示标语），然后再放入包装内。 更先进的方法是把脱氧剂和包装材料结合起来，放在复合材料的夹层里。如PET/AL/EVOH/脱氧剂/PE,38,3、脱氧剂的使用量 脱氧剂的使用量要足够，不仅要保证除去包装容器内原有的氧气，而且还需要根据包装材料的情况考虑到氧气的渗入量。一般要多加15%-20%的安全系数。,39,4、脱氧剂使用的温湿度条件 脱氧剂通常使用的范围是5-40度，温度升高，脱氧剂活性增加，除氧速度加快。,40,5、对包装材料的要求 封入脱氧剂的包装要求具
16、有很高的气密性，特别是对氧阻隔性要好。25时其透氧量要小于20ml/（m20.1MPa24h）。 多采用复合包装。KPET/PE， PET/AL/PE等，以及金属，玻璃。,41,9 思考题,1. 什么是气相防锈包装？对气相缓蚀剂性能有那些要求？比较VPI-260、CHC、BTA三种气相缓蚀剂的性能特点和应用范围。( P267.2) 2. 比较防锈油脂、气相缓蚀剂、可剥性塑料、封套四种防锈包装的原理、特点及应用范围。( P267.3) 3.说明真空包装、 充气包装、气调包装、自然气调包装的含义。说明真空、充气包装的优缺点及应用范围。( P267.5) 4. 说明脱氧包装的含义和特点，并与真空充气包装作比较。 ( P267.14) ,