包装工艺学ppt1

包装是一门新的工程学科，它是现代商品生产、储存、销售和人类社会生活中不可缺少的重要组成部分。 关于包装的定义，具有历史性和阶段性，不是一成不变的概念。大家过去认为包装就是保护商品的质量和数量的工具，后来又赋予便于运输，便于保管的内容，至今包装已自成体系，并增加了销售手段的内容。 广义的现代包装，可看成是用高超的艺术和科学技术，以最合理的价格、精确的量值，适当的保护性 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 ，保证在预定的时间内，使产品经运输、保管、搬送、完美地到达预定地点入库，然后转运到商店等处销售或使用，以达到保护产品，便于使用和运输、贮存，并有助于销售的一种技术 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 。 国家标准GB4122—83包装通用术语中，对包装有明确的解释：包装——为在流通过程中保护产品、方便储运、促进销售，按—定技术而采用的容器、材料及辅助物等以及为达到上述目的而采用的一些技术措施的总称。也可以简单地说，包装是为了实现特定功能作用，而对产品施加的技术措施。在现代包装科学中，把它叫做“包装系统”。 包装材料与包装容器统称为包装品，它与产品结合在一起构成包装件，这个过程叫做包装工艺过程。工艺是人类在生产劳动中积累起来并经过总结的操作技术经验，包装工艺学就是研究包装工艺过程中具有共同性的规律，它是在总结包装生产实践和科学研究成果的基础上发展起来的一门专业学科。 包装的功能 (1)保护产品:保护产品是包装最重要的功能。产品从离开生产厂家到销售网点，往往要经过数月的时间和经历漫长的历程，而要保证所有的产品状态良好地到达消费手中，有的产品甚至在完全用完之前都是有效的。通常包装要防机械损伤、防丢失盗窃、防挥发、防潮、防污染及微牛物作用，在某些场合还要防曝光、防氧化和防受热与受冷等。(2)提供方便:包装为商品的贮藏、装卸、运输、零售和消费者携带提供方便。产品从生产厂家到消费者手中要经过多次装卸、运输，因此包装的尺寸、重量、形态都必须提供方便。同时，还必须做到容易识别，陈列简单，橱窗效果好，销售易开包，使用和流通都十分方便。(3)扩大销售:包装具有扩大销售的功能，即商业功能。包装通过商标、标记、代号、说明等介绍商品的成分、性质、使用方法，便于管理、认识和选购；通过精美的图案、色彩和装潢，使商品具有吸引力，并起到宣传商品、扩大销售的作用。其效果甚至不亚于广告。 包装的分类 现代产品品种繁多，性能和用途是千差万别的，对包装要求的目的、功能、形态、方式也各不相同。对不同产品采用的包装形式，可以分为以下几类： (1)按包装的层次分：有第一次包装(内包装)、第二次包装(如中包装)、第三次包装(如外包装)、第四次包装(如托盘或集装箱等)。(2)按包装的功能分：主要有运输包装，销售包装，此外还有贮藏包装、分散包装、集合包装、保护包装等。 (3)按包装材料分：硬包装(如木箱、金属复合材料等)、半硬包装(如瓦楞纸箱、硬纸盒等)、软包装(纸袋、塑料袋等)。 (4)按包装产品种类分：食品包装、液体包装、药品包装、金属包装、机电包装、粉末包装、化妆品包装、危险品包装等。 (5)按包装的技术与方法分：防霉腐包装、防潮包装、防湿包装、防水包装、防锈包装、防虫包装、防震包装、真空与充气包装、无菌包装、泡罩与贴体包装、收缩与拉伸包装等。 (6)按产品的形态分：固体包装(粉末、颗粒、块状)、流体包装(液体、半液体、粘稠体等)、气体包装。 (7)按包装处理分：一次性包装和回收性包装。 (8)按使用方法分：商品包装(包括国内包装和出口包装)装(包括军用包装和民用包装)。 工业包装（包括军用包装和民用包装） (9)按运输方式：有火车运输包装、汽车运输包装、船泊运输包装、飞机运输包装和人力运输包装等。 (10)按数量和重量分：有单件包装、组合包装、集合包装；或小包装、中包装、大包装。 不管包装怎么分类，人们通常把包装分为运输包装与销售包装两大类。前者的主要目的是减少运输过程中的破损，降低流通费用等，—-般以捆扎等外包装为主；后者的主要目的是保护产品，利于销售和提高价格，主要以单件包装和中包装为主。 包装工艺学解决的问题 第一，保证实现包装的功能。包装都有保护产品的功能，例如要求防震、保鲜或防腐的产品，在包装设计中已经做过考虑，但必须按照规定的技术条件，严格执行工艺操作，才能确保包装的保护功能。此外，包装有容纳物品的功能，要求按照规定的质量和数量将物品包装起来，为此，研究、开发和采用合理的工艺操作，才能减少短斤少两、粗制滥造的包装件，保护消费者的权益。 第二，尽量提高劳动生产率。所谓生产率就是指单位时间内人均生产出合格包装件的数量。提高劳动生产率就要改进现有的工艺过程，采用新技术、新工艺、新材料和新设备，提高自动化程度，最大限度地增加产量。 第三，不断提高包装经济性。简单地说，就是在包装工艺过程中，节约机器设备和原辅材料的费用，尽量降低工艺成本。为此要采用高效率包装设备，合理使用包装原辅材料，减少浪费。只有在高生产率条件下用最低工艺成本生产的包装件，才具有经济性，在市场上才具有生命力和竞争力。 总之，执行包装工艺就是要得到优质、高产、经济的包装件。其中优质是前提，不能实现包装所规定的功能作用，也就谈不上生产率和经济性。 包装工艺学的任务及研究内容 包装工艺学的任务是在学习了其它有关专业课的基础上，综合应用所学知识，正确设计包装工艺过程，并解决生产中的理论和实践问题，以圆满地完成产品的包装工艺，制造合格的包装件。具体来说，就是要求：(1)掌握包装工艺的基本理论知识；(2)掌握主要包装技法的基本原理、操作技术和工艺要领，了解国内外包装工艺的新动态；(3)具有正确制订包装工艺规程和 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 解决包装生产问题的基本能力。 正确制订包装工艺规程，需要具备广泛的知识和熟练的技能，因此必须研究涉及包装工程和其它学科的许多内容，其中包括：一．研究被包装物品的特性 ——被包装物品是制定包装工艺规程的原始依据，因此只有认真研究其特性，充分了解和认识其形态、形状、质量、强度、结构、价值等方面的性质，才能在制订包装工艺 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 时，做出正确的决策。// 被包装物品的物态各式各样，有气态、固态(块状、粉状、粒状)、液态(油状、胶状、流状)等等，它们决定了相应的包装材料和容器以及应该采用的包装工艺方法。// 被包装物品的质量是包装工艺要考虑的一个重要因素。质量大的物品，要注意其强度，保证在搬运中受到一定冲击和振动时不会破坏；质量小的物品，要保证包装件在堆放中不被压坏，而且保护它在搬运中不泄漏，受到一定冲击时不会损坏。 // 被包装物品的强度决定了包装工艺在保护功能方面应采取的技术措施。例如受冲击易损坏的物品，就需设计防震包装工艺；受挤压易破碎的物品，需采用刚性容器，并有相应的防破碎包装工艺操作。// 被包装物品由各种零件和材料组成，应充分了解其结构特点，考虑拆开分解的可能性与程度。拆解后可减小体积和质量，避免包装件过大过重和超过标准尺寸，节约空间。此外，若不拆解，整个产品都需按其中最精密部件的防护要求进行包装，而拆解后，各部件分别按其防护要求进行包装，可简化防护措施，减少原辅材料消耗，降低包装费用以及储存与运输费用。当然，应估计拆解带来的困难，并编制相应的包装工艺规程。// 对于被包装物品的特殊防护要求，如防潮、防水、防霉、防锈、保鲜、灭菌等，在包装工艺过程中均有相应的工序，采取特殊的技术措施。// 若被包装物品属于易燃、易爆、有毒和放射性的产品，包装工艺过程还应考虑足够的安全性，采取必要的技术措施。包装件应有明显的标志和详细的说明。 二．研究包装品的性能。包装品是包装材料与包装容器的统称。前者有纸张、塑料薄膜和复合薄膜材料等，可直接用于产品包装，如拉伸塑料薄膜和收缩塑料薄膜等。后者是用各种包装材料经过二次加工制成的专用容器，如瓶、罐、袋、盒、箱等。包装工艺设计者必须研究并熟悉各种包装晶的性能，根据技术可能与经济合理的原则，选择出满足被包装物品所需要的包装品。如果是包装材料，需选择其品种、成分、规格等要素，使其与内装物有较好的相容性，强度足够、性能稳定；如果是包装容器，选材应易于成型，在外界温湿度急剧变化的条件下不变形。还要注意经济原则，提倡就地就近取材，在满足性能要求的前提下，尽量采用价格低廉的或代用的材料，以降低成本和运输等费用，例如我国木材资源不足，应提倡以草浆或竹浆等代替部分木浆生产纸张和纸板。 三．研究流通环境的影响因素。商品流通的各种环境条件会给产品带来不同的影响，因此要对包装件流通环境做深入研究，从而制订相应的包装工艺规程。// 装卸作业是流通过程中经常要进行的操作，必须考虑装卸作业的具体情况，如是人力装卸还是机械装卸，不同的装卸方式，包装件所经受的冲击力不同，在设计工艺过程时，应规定所采用的装卸作业方式，并进行必要的试验和计算，以确保包装件有足够的保护能力。// 运输条件随装载工具不同，对包装件有不同的影响。如汽车运输中：路面条件会导致冲击和振动，对堆积的货物，其冲击加速度可10 g (g为重力加速度，片g=9.8lm/s2)；对未堆积和末固定的货物可达20g；铁路运输中，车厢经过道岔或刹车时，会产生较大冲击力，调车编组时互撞的冲击加速度可达7g；船舶运输中，内河航行比较平稳，在海浪中行驶，会产生较大的颠簸振动和冲击，例如颠波摆动400，甲板上货物位移可达20m，频率可达每分钟7—10次；航空运输中，由于飞机发动机及气流突变所发生的抖动，飞机起落时突然着陆及跑道不平所引起的冲击力和振动，都是制订包装工艺规程时应该预先了解和考虑的因素。// 包装件的储存环境有两种情况，如果储存在仓库里，要注意防水、防潮、防霉和防锈包装；如果储存在露天场地，要注意防雨、防晒、防砂和防雷等问题，而且要考虑储存期限。此外，在储存时，包装件必须具有足够的耐压强度，才能在堆码时承受一定的负荷，而且，要规定堆码高度。所有这些因素，在工艺设计时必须了解，并在包装工艺过程中采取相应的技术措施。// 此外，气候条件也是一个影响因素。在高温地区，要对容易熔化的物品采取绝热密封措施；在低温地区，要对容易冻结的物品选用合适的包装容器；潮湿的地方，内装物容易长霉、生锈或潮解；干燥的地方，内装物容易干涸、挥发或变质；有的地方盐雾浓度高，有的地方风大沙尘较多，等等，针对这些影响因素，在包装工艺过程中还必须安排试验工序。 四．研究包装设计。 包装设计包括结构设计、造型设计与装潢设计，三者应有机地结合，才能取得整体的效果，充分发挥包装的功能作用。包装设计是在充分熟悉被包装物品的特性，完全掌握包装材料的性能，确切了解流通环境条件的前提下进行的重要工作，包装工艺设计人员应该具备包装设计的技能，或者能与专业人员协作完成包装设计，而且在编制包装工艺规程中，实现包装设计的整体构思。 五．研究包装设备的性能与应用。用于包装的设备有包装机械、印刷机械和包装相关机械(如包装容器加工机械等)，机种繁多、类型各异，其专业化情况、自动化程度、生产率水平也大相径庭。包装工艺设计人员应研究各种包装设备的性能及其应用范围，在编制包装工艺规程时，根据各方面的约束条件，选择合适的包装设备，特别是完成全部或部分包装过程的包装机械，即完成主要包装工序，如成型、充填、封口、裹包等工序的设备，以及完成清洗、干燥、杀菌、贴标、捆扎、集装、拆卸等前后包装工序，转送、选别等辅助包装工序的设备。// 在包装工艺中，把包括包装设备在内的所有模具、专用工具等统称为工艺装备。以泡罩包装为例，成套的工艺装备包括泡罩包装机、泡罩成型模具、热封模具、裁切模具、打印模具等。工艺和工艺装备之间的关系，总的来说，应该是先有工艺，然后才有实现这一工艺的工艺装备，有了新的工艺装备，就能促进新工艺发展，更新工艺后，又需设计制造更先进的工艺装备。例如，随着软包装工艺的出现研制出了软包装机械，在无菌包装工艺的基础上又创造了无菌软包装机，今后随着各方面的需要，还会有新的方便食品包装工艺出现，也必然会进一步促进新型包装机械的研制与开发。// 新材料和新技术也促进了新型包装机械的发展，其中如拉伸包装机、收缩包装机、真空充气包装机、喷雾包装机等。特别是在包装机械上广泛采用了机电光液气综合技术，运用电子计算机控制，出现了自动包装机和自动包装流水线，更要求包装工艺设计人员具有广阔的技术视野，编制出现代化水平的包装工艺规程。六、研究包装工艺的设计准则。 包装工艺的设计准则就是编制包装工艺规程时所依据的原则，主要内容包括： (1)在包装工艺过程中贯彻执行标准化、系列化和通用化。标准化是推动社会生产迅速发展的强大力量，是经济技术发展的重要基础，包装标准化则是现代化商品生产和流通的必要条件。为了适应商品经济发展的需要，为推动我国包装标准化、系列化和通用化工作，我国制订了相当数量的包装标准。制订包装工艺规程，应该贯彻执行所有标准(国家标准、部颁标准或企业标准)，以提高包装质量，提高生产率。特别是对于研究同类产品包装工艺典型化，提高工艺设计质量、节约工艺成本，具有十分重要的意义。 (2)在包装工艺过程中树立环境保护观念，推行无害包装。进入90年代以来，世界包装正在进入一个新的变革时期，在跨进21世纪之前，包装的发展重点将以环境保护为中心，制订国际包装标准与法规，广泛推行无害包装。无害包装又称为绿色包装或环友包装，其含意是在保证包装功能的条件下采用包装品要节约资源；包装废弃物要少且能够回收、处理或综合利用；或经降解后能自然消灭；或掩埋时能少占坑地，不污染水源和土地；或者能自动分解；如果焚烧，则要求不产生毒气二次污染；或者产生新的能源时，燃烧值最高，等等，总之一句话，对生态环境没有任何损害。为此，世界各国针对包装业的有关环境保护法规已陆续制订并生效，作为包装工艺设计人员，一定要有环境保护意识，了解国内外有关法规与动态，在制订工艺规程时推行无害包装。 包装技术的发展概况 最初人们用天然物质作为包装材料，用手工的方式进行包装，如用芦叶包粽子，用荷叶包鱼肉，用葫芦装药，用竹筒装水、油、酒等。这些活动只能从广义上归于包装的范畴，属于初始阶段，但并未涉及包装技术。 将天然物质经过一次加工，制成草袋、草绳、柳条筐、竹筐、麻袋、木箱、陶罐等。采用手工包装，这种包装的方法很简单，属于低级阶段。// 将天然物质经过一次加工或二次加工，制成多种包装容器及封缄、捆扎、裹包用材料和保护性涂层材料，并且也能适应储运、销售和使用的一般要求。同时商品要求包装的范围在扩大，数量在不断增长，包装技术也得到了较快的发展，属于发展阶段。// 随着科学技术的进步和工农业、商业、交通运输业的发展，以及商品的数量、重量、花色品种和市场的急剧变化；商品的分配、销售和消费水平、消费习惯等，对包装提出了各种新的更高的要求。与此同时，新技术、新材料、新设备不断涌现，特别是塑料、化纤、金属箱、复合材料、轻质合金、各种粘合剂的出现；还有新兴的灭菌、封缄、印刷装潢、塑料和金属加工、焊接技术，再加上液压、气动、微电子和计算机等技术在传动、检测、计量和控制方面的应用为包装机械提供的有利条件，使得包装工业和包装技术得到了迅速而广泛的发展。包装技术与方法已多达几十种，引用的现代技术约40种。包装商品在花色品种、应用范围等方面，包装机械在生产量、生产率和机械化、自动化程度方面，都达到了前所未有的高水平。这属于现代化阶段。// 此外，还应当看到，包装技术的发展不仅受到科学技术、材料和机器设备的影响，而且很大程度上还受到某些社会因素的影响。如商品的生产、流通和销售，国内、国际贸易往来，市场需求、消费水平、消费心理和习惯，以及成本、价格等经济因素的影响。 我国的包装技术在古代发展较早，曾经达到过当时的世界先进水平，而且具有民族风格和特色：如供宫廷和上层社会使用的珠宝手饰盒、礼品盒和食品盒等都是用名贵木料经过雕刻，甚至镶金嵌玉，或者用木质盒匣包以锦缎制成的；装酒用的瓶、罐、坛等都是用金、银、铜、锡或玉、瓷、陶等经过精美加工或彩绘制成。这些包装容器除了方便使用，还有一定的艺术价值。又如民间用竹编、柳编、木制、陶瓷、漆器等的包装，就地取材，具有地方特色，很多都是轻巧适用，价格低廉的。还有如浙江绍兴用陶制坛装酒，用泥封口并粉饰彩绘，称为“花雕”，既有很好的密封性，又有美观的装潢，曾在国内外享有很高的声誉。特别值得提出的是，在盛唐时期通过海上和陆地的“丝绸之路”向国外输出丝绸、瓷器和茶叶等商品，都有独特的包装技术。// 由于长期的封建统治，半封建半殖民地经济和外来侵略，我国经济、生产和科学技术一直处于落后状态，基本上没有包装工业，包装技术自然得不到发展。 新中国成立之后，国民经济和工农业生产从恢复到发展，科学技术不断进步，出口贸易也增长很快。但是包装工作却未能得到应有的重视。由于物资和商品缺乏包装或包装不善造成的损失，每年高达百亿元以上。直到70年代末、80年代初，国家才开始重视包装工作，建立管理机构，引进技术和设备，整顿和新建包装企业，着手制订有关法规和标准，从而使包装工业有了较快的发展，包装技术也得到了相应的进步。目前在吸收消化国外技术的基础上，开始研究和开发适合我国情况的包装技术，并且已经取得了可喜的成效。 包装技术是包装系统中的一个组成部分。目前国家对包装技术的定义、范围和分类还没有统一的解释，根据一般的理解，我们认为包装技术是包装系统中的一个重要组成部分，是研究包装过程中所涉及到的技术的机理、原理、工艺过程和操作方法的总称。包装过程主要是指将一件产品进行包装，成为一个包装件，然后进入商品流通领域的全过程。 包装技术的选择、研究与开发 包装技术是一门综合性强的学科，它涉及到许多学科领域。又加之产品品种繁多，性能复杂，要求又各不相同，因而对不同的产品应有相应的包装。因此包装技术的选择、研究和开发，应遵循科学、经济、牢固、美观和适用的原则，综合考虑各个方面。 一、被包装物品的性质 被包装物品是包装的核心，它们对包装的要求，因其性质的不同而异，包装产品的物态、外形、重量、强度、危险性、结构、价值等决定应采用什么样的包装技术，或研究开发什么样的包装技术。在日常所见到的商品中有固体的、液体的、气体的，有易碎、易燃、易爆或有毒的，有易生锈、霉变、腐烂的，有需防潮、隔氧的，有的则要通气保鲜，还有的要消毒灭菌等。这些特点都是由于商品的性质不同而产生的。因此对被包装物品性质的了解也应该是多方面的。如机械性质、化学性质和生理生化性质等，以及对温度、湿度、光照、空气、水分、微生物、虫害、冲击和振动的适应性。只有充分了解被包装物品的性质，才能对包装技术进行合理的选择、开发和应用。二、外界环境的状况 由于包装是产品从生产到使用之间所采取的一种保护措施，在流通过程中会遇到各种环境条件，并对产品带来不同的影响，这就需要用适当的包装技术来保证包装件经受这些外界环境影响而完好无损。这些外界环境对包装件的影响主要有以下几个方面：(1)装卸作业的影响：产品在流通过程中，往往要进行多次装卸作业，装卸次数越多，对产品的影响也越大。并要考虑装卸作业的条件，是人力装卸，还是机械装卸，因为这些因素对包装产品的下落高度和产生的冲击力，有很大差别。(2)运输中的影响：产品包装在运输过程中，所产生的振动、冲击、负荷、温度、湿度变化，对包装均会带来很大的影响。如铁路运输在急刹车时冲击力就较大；海上船舶运输，会产生颠簸振动力和冲击力。(3)贮存中的影响：一般产品在贮存中都要堆集成—定高度，对下层包装的负荷较大，要通过试验来决定包装的耐压强度，以免包装件被压坏而造成产品的损坏。同时要考虑产品的贮存期限和贮存条件。室内贮存，要注意防水、防潮、防锈；在室外贮存，要注意防雨、防雷、防太阳辐射等。(4)气象条件的影响：有的产品在高温时易于熔化，在低温时易于冻结，所以在包装时应采取绝热密封措施。对于遇湿易生霉、生锈、潮解，或遇干燥会变质的产品，在包装时，应考虑包装工房要安装空凋、通风或包装密封。此外，大气污染，可造成产品腐蚀、败坏，大风可使堆放产品倒塌或受到冲击。雨水会使产品变质，光线照射会使产品变色老化等。 三、包装材料、包装容器和包装机械的选择应用与开发 物品的性质和外界环境因素是确定包装方式与方法的基础，然后通过包装材料、包装容器和包装机械来完成包装。包装材料、包装容器和包装机械是实现包装功能的主要因素。只有通过对产品、材料、容器有比较深入的了解，才能选择适当的包装技术与方法。 (1)选择相容性好的包装材料：要根据产品的性质，选择相容性好的包装材料制造主要的包装容器，同时选定相应的附属包装材料，如固定材料、缓冲材料、防潮材料、防水材料、防锈材料、封口材料、加强捆扎材料、标志材料等。同时对大量使用的包装材料或容器要考虑回收利用和废弃物的处理。 (2)选择合适的包装工艺和包装方法：要根据产品需要保护的程度，选择适当的包装工艺和包装方法，既要考虑到产品的保护的可靠性，又要使用方便，同时能最大限度地发挥现代装卸，运输工具的效能，使包装具有现代化先进水平。（3）选择适当的包装操作方法：包装操作包括以下三个过程：前期工作过程：包装材料或容器的制造、清洗、干燥、搬运等。 主要的工作过程：成型、充填、封口、裹包、计量、贴标、捆扎、选别、冲切等。 后期工作过程：堆垛、贮存、运输等。 不同工作过程的包装操作，依产量的多少、形状的复杂程度、对工人健康的影响等因素，而决定选用不同的包装操作方法，如半机械化操作，机械化操作或自动化操作，同时对于包装机械的要求要能适应国内产品和包装材料，机械化、自动化程度要恰当，机械运行要稳定可靠。四、经济因素 包装的成本包括材料、容器的成本和包装储运费用等，包装时要全面考虑。例如药品片剂包装，如果只从局部考虑，玻璃瓶装比泡罩包装成本低。但从全面考虑，因为玻璃瓶重，增加了运输费用，还要洗瓶、放置填充物、加盖等的费用，所以泡罩包装反而比玻璃瓶瓶装成本低，而且服用方便。另一方面，还要考虑用户和消费者在经济上的承担能力，尽量避免过分包装。五、有关的标准与法规 包装技术的选择、研究和开发，应当遵守有关的包装标准、相关的准则(包括国际的、国家的、地方的或企业的)和有关法规(如食品卫生法、医药管理条例、商标法等)。例如食品医药包装要求标明出厂日期和有效期：集合包装的木箱纸箱要符合托盘和集装箱要求的尺寸等。 第五节 包装工艺的发展动向 随着包装科学技术的发展，包装工艺发展动向大致包括研究和建立包装工艺的理论基础，保护环境和减少污染，提高包装精度与保证包装质量，提高包装工艺效率与发展自动化包装机械和自动包装生产线几个方面。 一．研究包装工艺的理论基础。 在流通过程中，由于受到物理、化学、微生物及气象环境等多方面因素的影响，包装件或内装物品会受到损坏。物理方面有冲击、振动、挤压等因素引起的损坏；化学方面有由于锈蚀、分解、化合等作用引起的损坏；微生物方面有由于腐败、变质等因素而引起的损坏；气象环境方面有由于温度、湿度、沙尘、盐雾等因素引起的损坏。研究这些因素的损坏机理，并以理论与实践相结合，采取必要的工艺措施，就构成包装工艺的理论基础。本书将在第一篇《包装工艺理论基础》中，分别探讨包装工艺的物理学、化学、微生物学和气象环境学基础，并在第三篇《专用包装工艺》中讨论防震包装、防锈包装等工艺，又在真空包装和充气，包装以及防潮包装中讨论储存期的计算，并在第四篇《包装工艺过程》中探讨包装工艺规程时制订和包装工艺过程质量控制，其目的就是在于总结包装工艺中的共同规律，把对包装工艺的认识从感性提高到理性阶段，以指导包装生产，使包装充分发挥其各方面的功能作用·。 二．保护环境、减少污染。 前面已经讨论过环境保护与无害包装。由于环境污染已成为目前世界面临的严重问题之一，在这方面，包装工业确实有不可推卸的责任，其原因主要有两点：第一是垃圾废料中有将近一半是包装材料，而且大多难于腐烂和回收处理；第二是某些包装材料在生产过程中释放大量的氯、氟、烃和其它气体，破坏臭氧层，造成温室效应。这里涉及到许多问题，包括重新启用那些传统的、自然的、曾一度被放弃的包装材料，如瓦楞纸板，在五六十年代曾被广泛用于防震包装，自发泡聚苯乙烯于60年代发明后，逐渐取代了瓦楞纸板，现在迫于环境保护的压力，瓦楞纸板又重现风采；采用瓦楞纸板缓冲包装的最大优点是与外包装瓦楞纸箱一起便于回收，但缺点是防潮性能不佳。近期发展起来的纸塑模缓冲衬垫，具有清洁、易回收处理、可成批生产等优点，但不宜包装过重的物品，而且在生产过程中耗水量较多。因此，还需研制更为理想的环保的包装材料。 在设计包装工艺和选用包装材料时，一般要考虑3R方法(Reduce、Reuse、Recycle、lncin—erateLandfill，即减少包装、回用包装、再生包装、焚烧及深埋处理)，而且要按顺序优先考虑减少包装，依次下去，最后才深埋。有些新包装材料虽然能再生，但需要花费大量人力和物力，结果价格昂贵，还不如使用原包装材料。为了客观和准确地评价包装材料是否有利环境保护，可采用“生命循环周期评估法(LCA，LifeCycle Assessment)，即评价某种包装品时，要考察其在从开采自然资源，经加工制造为成品供使用废弃后，被回收再生或处理，又回到自然环境中去的整个封闭的循环过程中，总共消耗了多少能量，产生了多少有害物质，并以其对环境的污染作为评估的重点。以高密度聚乙烯食品包装袋为例，制造1万只食品袋消耗能源5．2×1010J，排出大气污染物质78kg，水域污染物质8．6kg，固态废弃物8．1m3。这些数据为能否重复使用、回收再生提供了科学依据，有助于确定保护环境、减少污染的包装工艺和材料。三．提高包装精度，保证包装质量 包装质量有两个含义，一是包装件外观质量，应该完全符合包装设计的要求，使之能起到保护、容纳和宣传产品的功能，决不允许粗制滥造、敷衍塞责；二是包装件内在质量，应该给足包装件标注的内装物品数量或质量，决不允许份量不足、短斤少两；后者就是包装精度。在单件包装中可以达到相当高的精度，但在大批量包装过程中，使用计量装置充填包装件，其结果按数理统计原理分析总是有多有少，而且多与少的数量大致相等，如果在包装件上标注数量时，写上充填的误差为±△，原也无可非议，但是这其中却意味着有一半包装件的内装物品数量不足。对于低廉的产品倒也无所谓，但对于昂贵的产品，为了保护消费者的利益，应该采取适当的技术和工艺措施，尽量减少数量不足的包装件，将其控制在生产者与消费者都能接受的范围内，这是一个在理论与实践中应予解决的具体课题。 提高包装精度的技术措施是开发研制新型包装设备。例如在充填机中采用先进的双工位充填系统，即设有粗、细两个充填工位，大部分物料在粗充工位上进行高速充填，然后工件被送到检 包装质量有两个含义，一是包装件外观质量，应该完全符合包装设计的要求，使之能起到保护、容纳和宣传产品的功能，决不允许粗制滥造、敷衍塞责；二是包装件内在质量，应该给足包装件标注的内装物品数量或质量，决不允许份量不足、短斤少两；后者就是包装精度。在单件包装中可以达到相当高的精度，但在大批量包装过程中，使用计量装置充填包装件，其结果按数理统计原理分析总是有多有少，而且多与少的数量大致相等，如果在包装件上标注数量时，写上充填的误差为±△，原也无可非议，但是这其中却意味着有一半包装件的内装物品数量不足。对于低廉的产品倒也无所谓，但对于昂贵的产品，为了保护消费者的利益，应该采取适当的技术和工艺措施，尽量减少数量不足的包装件，将其控制在生产者与消费者都能接受的范围内，这是一个在理论与实践中应予解决的具体课题。 提高包装精度，既保护了消费者的权益，也维护了生产者的信誉，是包装工艺过程设计中要处理好的重要课题之一。 四．提高包装工艺效率，发展自动化包装机械和自动包装生产线。 高效率包装工艺就是要摒弃手工操作，尽量采用机械化和自动化的包装设备。有些产品的包装采用手工操作，不但生产效率低，而且不符合产品生产 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 。例如糖块包装采用手工裹包工艺，人手快速地重复一种单调的动作，长年累月容易患指骨职业疾病；此外，用手接触食品，也不符合食品卫生法规。又如药品包装，更不容许人体接触。为此，应采用机械化或自动化的包装机，实现包装工艺自动化。 现代包装大都采用了机械化或自动化包装，在包装设备上设置了光电及电磁检测和选别装置等，有的还采用电子计算机作为自动调节控制系统，大大地提高了包装机的自动化程度。但是单机自动化只能算是一个起点，如果按照包装工艺过程将若干半自动或自动包装机和辅助设备用输送装置组合起来组成包装生产线，使被包装物品从生产线的一端源源输入，在相应的包装部位输入包装品，然后包装件从末端不断输出，就构成了包装流水生产线。在此基础上再适当配置自动控制、自动检测、自动上下料和自动输送装置等，使包装操作能在整个工艺过程中自动地进行，不需要生产工人直接参与操作，这就是自动包装线。如果将包装容器生产线和自动化仓库与自动包装线衔接起来，就可构成自动化包装车间或自动化包装工厂。 从机械化、单机自动化到包装流水生产线，到自动包装线，到自动化包装车间，到自动化包装工厂，是包装工艺发展的一个趋向。为了适应中小批量、多品种物料的包装，还可以开发具有广泛适应性的特用包装机，将微机、机械人更多地应用于自动上下料装置、自动仓库和输送系统，在计算机及其软件的集中控制下，使之具有一定的灵活性，成为一个自动化的可变包装系统，即柔性自动包装系统(Flexible Packaging System)，这是包装工艺自动化向纵深方向发展的一个趋势。 第六节 包装技术领域发展状况一、快速发展的包装工业急需高层次的包装科技人才　我国包装工业经过20多年的快速发展，2001年总产值已达到2376亿元，在40多个行业中已上升到第15位。目前我国集装箱的年产量位居世界第一，纸、金属、玻璃包装制品的年产量均名列世界前矛。然而因我国包装工业起步晚、基础差，目前还普遍存在技术落后，研发水平低、管理不善等问题。这说明我国虽已成为包装大国，但还不是包装强国。目前制约我国包装工业持续发展的因素较多，但是最根本的问题还是人才匮乏，尤其是高层次的包装科技、管理人才严重短缺。包装行业的专业技术人员仅占职工总数的2%左右，远远低于其它工业部门6%的平均水平。入世后，随着我国产品出口大幅增加，要求包装工业必须做大、做强，人才短缺愈显突出，对高层次包装科技人才的需求更加紧迫，因此培养高层次包装科技人才刻不容缓。二、包装教育、科研部门急需高层次包装工程专业人才 目前我国已有近40所大学开设包装工程专业，现有包装科研机构53家。由于历史的原因，从事包装教育的教师中，年纪偏大者都是改行过来的，而年轻者不外乎是学历较低的包装工程专业的本科毕业生，或者是其它专业培养出来的硕士、博士研究生。从事包装科研的人员情况与之基本相同。按照教育部的要求，普通高校引进师资应有硕士以上的学位。多年来，因包装工程专业不能名正言顺地培养自己的研究生，故本专业的教师只能由具有招收研究生资格的其他专业来培养，这就形成了包装高等教育的师资培养和用人的怪圈，这种现象应该改变。// 最近几年，新上“包装工程”本科专业的院校已有20多所，还有继续增长的趋势，包装专业师资短缺的状况更加严重。只有大力培养高层次的包装专业人才，包装教育、科研部门人才短缺的状况才能逐步缓解。三、包装工程学科的建立和发展，为培养包装研究生奠定了良好的基础 早在20世纪80年代中期，为了适应国民经济的发展，在学习和借鉴发达国家包装教育的基础上，经教育部批准，开办了包装工程学科专业，从此我国的包装教育和科研得到了快速的发展。多年来，经过包装教育界的专家、学者的共同努力，正式出版了基本上反映包装工程学科体系的全国统编教材，这是该学科在我国建立的重要标志之一。此外，一些高校还建起了设备优良的实验研究基地、图书资料室，并取得了一些可喜的教学、科研成果，从而不断推动包装工程学科向前发展，也为包装研究生的培养奠定了良好的基础。四、我国包装教育界应学习和借鉴国外大学培养包装研究生的成功经验 美国是最早开展包装教育的国家，早在1952年，美国密西根大学就率先创办了包装工程学科。到20世纪90年代，已经形成了能够培养包装工程学士、硕士和博士的人才培养体系。目前美国有20多所大学能够培养包装工程的研究生，每年接受外国留学、进修生20-30人。此外，德国的多特蒙特大学、柏林工学院、澳大利亚的维多利亚大学等高校以及法国、英国、泰国等国家的一些高校也相继建立了不同层次的包装高等教育体系。国内一些包装院校通过“派出去”或“请进来”进行国际间学术交流；西安理工大学还与国外包装院校开展合作，联合培养包装研究生，学习他们先进的办学经验，促进我国包装研究生教育的发展。五、国内一些包装院校已具备培养包装研究生的能力 尽管包装工程学科至今尚未被列入研究生培养目录，但是江南大学、陕西科技大学早在20世纪80年代中期就开始培养包装技术与装备研究方面的研究生。后来又有西安理工大学、天津科技大学、上海大学、浙江大学、北京印刷学院等高校也以专业挂靠的方式培养了一批包装工程专业方向的硕士研究生。1996年，西安理工大学被国务院学位办批准为全国第一个包装工程试办硕士点；2002年，国务院学位办根据其47号和84号文件同意江南大学和天津科技大学在“轻工技术与工程”一级学科博士点内设置包装工程二级学科的硕士点和博士点，培养包装工程专业的硕士和博士研究生。 根据现代包装工业对高层次人才的需求，在1996年4月29日的国务院学位委员会第14次会议上，已把包装工程作为二级学科列入“授予硕士、博士学位和培养研究生的学科、专业目录”中，令人遗憾的是，一年后在调整培养研究生学科专业目录时被取消了，以致培养高层次包装人才的正规渠道被中断，一些颇具实力的高校只好再以“专业挂靠”方式培养“包装工程”的研究生。像江南大学等校那样，经国务院学院学位办批准，在“轻工技术与工程”一级学科中设置包装工程二级学科的硕士、博士点，对我国包装研究生教育来说，无疑是一个佳音。 由于包装领域对高层次包装人才的需求量多且缺口较大，单靠少数院校培养势必杯水车薪。因此，笔者建议可采取以下一些措施： 　　尽快恢复包装工程在培养研究生专业目录中的二级学科地位，使具备培养条件的所有高校都能申报包装工程的硕士点和博士点。这是调动一切积极因素，发展包装研究生教育的当务之急。由于已经获得包装工程硕士、博士授权点的院校通常具有较强的教学、科研实力，在发展包装研究生教育中应充分发挥他们的骨干作用，为培养高层次包装专业人才探索和积累经验。要提倡高校之间、高校与包装科研院所之间互聘导师，联合培养包装工程专业的研究生，以利于资源共享、优势互补和提高研究生的培养质量。另外，应加强产学研结合的步伐，开辟更大的高校－市场－企业合作空间。　　 我国包装工业要在强手如林的国际竞争中立于不败之地，必须做大、做强和做优，为此，加快包装科技人才的培养是关键。目前包装研究生教育的问题已成为制约我国包装业发展的瓶颈，希望国家有关部门给予关注，尽快解决包装工程进“目录”的问题，彻底畅通高层次包装专业人才的培养渠道并加大培养力度，为我国早日实现由包装大国向包装强国的转变创造有利的条件。 ************************************************************************************************* 包装工艺的物理学基础 产品由于受到自身的性质、包装品的性质以及各种环境因素的影响，在流通过程中会发生许多方面的变化，如化学、生理生化、物理变化等。当这些变化超过规定的限度时就会导致产品在性能、品质方面的转变，使其失去原有的性质、性能，或存在故障隐患，影响其使用寿命，甚至完全失去功效而成为废品和垃圾。 为了保护产品性能和使用价值，需要研究涉及产品、包装品与流通环境三者相互影响和作用规律的包装工艺理论，以便采用相应的包装技术和方法、设计合理的包装工艺过程，使产品安全完好地到达消费者手中。本章主要讨论与包装工艺相关的物理学基础。 第一节 产品的物理、机械性质 一、产品的物理性质 产品的性质是指代表产品的各种物质，如材料、器具、机械、干鲜果蔬、粮、油、禽、蛋等本身的属性。一般讲，凡产品的某种性质改变时，不一定涉及到物质分子或晶体化学组成的改变，该性质即属于产品的物理性质。例如聚集状态、密度、粘度、沸点、熔点、蒸气压、电导率等都属于物理性质。而产品(物质)的某种属性必须在其分子或晶体发生化学反应时方显出者，即属于化学性质；产品的某种属性是由于生命或新陈代谢现象所引起，即属于生理生化性质。 二、产品的机械性质 产品的机械性质是指产品在机械运动过程中引起其性质改变的特性，实际上它是物理性质的一部分。机械运动是指物体之间或物体内各部分之间相对位置发生变化的过程，它是最简单、最普遍的运动形式，如车辆、船舶的前进，地球的转动，弹簧拉伸和压缩等都是机械运动。而各种复杂运动(如化学运动、生命现象)中所包含的相对位置变化，不能简单地归结为机械运动。 产品的机械性质主要包括产品的材料属性、力学性质、结构、形状等特性。例如尺寸、质量、硬度、刚度；弹性、韧性、固有频率、脆值(见本章第三节)、机械损伤等等都属于机械性质。 三、影响产品物理性质的因素 产品的成分与结构。 (1)产品成分。产品成分是指构成产品原材料的分子或原子的各种元素、化合物、聚合物、混合物等的名称与数量。显然产品成分是影响产品物理性质的主要原因之一。 (2)产品结构。一般说来产品结构分为宏观结构与微观结构。①产品的微观结构。产品的微观结构是指产品原材料成分的结构，即分子、原子结构。产品的微观结构对其性质的影响相当重要。有些产品的组成分子的元素和分子量(即成分)完全相同，但由于结构不同，性质就不相同。如食用乙醇()与甲醚(CH3一O一CH3)，二者组成元素相同，而且分子量都是46，但是二者分子式的结构不同，其性质也不相同，前者可制成各种纯度的含酒精饮料，而后者不能食用。 ②产品的宏观结构。产品的宏观结构是指其外观结构及表面形状。对于气体或液体产品而言，由于分子间距大、引力小、运动性好，因而产品自身无形状和大小而言，但作为流通、储存或销售的产品来说，其形状、外表是由包容物的形状与尺寸来决定的。固体产品因分子之间距离紧密、聚集力较大，因此具有一定的外表形状，例如，农副产品、结晶体产品等都具有天然形成的外观形状，而经加工处理获得的工业产品的外表形状、尺寸是人为决定的，由人设计出来的。同样的产品虽然其微观结构、成分相同，但由于宏观结构设计的不同其机械性质就会大不相同，这是不言而喻的。 在包装过程中要根据产品外部形状、尺寸大小、结构特点等合理放置在包装品内。一方面要尽量提高包装品的利用效率，另一方面也要保护其外形结构，避免在流通和装卸过程中使产品外表形状(主要指固体产品)发生不可接受的变化，影响到美观和使用价值。 还有一些对精度、机械性能、寿命要求较高的产品，如机械、电子元件、仪器仪表等，除了要求在流通、装卸过程中采取必要的保护措施之外，还应该在产品结构设计过程中尽量提高其抗振性能和提高脆值。 环境与保护。产品的物理性质除受其成分和结构等内在因素影响外，其外部环境也是十分重要的影响因素。这些环境因素包括物理、化学、生化、气象等环境。当然气象环境中有的属于物理环境，有的属于化学或生化环境，但因为它们属于自然界的一种现象或状态，非直接由人为因素所造成，故习惯上作为气象环境讨论。 在物理、气象环境中又包括许多影响因素，如温度、湿度、压强、时间、热、力、声、光、电场、磁场、核辐射、风沙、尘埃、空气中微生物、细菌、有毒有害气体、酸雨、海水腐蚀等等。因此，对于每种产品找出环境中主要影响因素并对其进行防护性包装或提高产品自身的抵抗能力是至关重要的。 第二节 产品在流通过程中的物理变化 当产品在流通和存储过程中仅仅改变其物理性质而未改变其分子或晶体的化学组成和化学性质，也未发生生理生化性质方面改变时就称为物理变化，如水的蒸发和凝固、糖的溶解、某些产品受热变形或被磁化等等，物理变化包括三态变化、渗漏与渗透等。同样，当产品仅改变机械性质而不涉及其它物理性质变化时就称机械性(质)变化，如玻璃、陶瓷产品的破碎等。 三态变化——物质的外表形状在一定的温度、湿度、压力、时间条件下会发生气态、液态、固态之间的相互转化，称为物质的三态变化。三态变化在产品上的表现形式有挥发、干缩、风化、溶解、熔化、凝固等现象。 1．挥发与干缩。 (1)挥发的定义与机理。挥发是指液态、液化的气态或固态物质，如汽油、石油液化气、樟脑等，在常温常压下转变为气态的现象。它是由于物质表面分子比较活跃，引起表面蒸气压大于相邻气体压力，从而造成物质表面分子不断地散发到相邻气体中去的结果。 (2)挥发速度。挥发速度与物质表面蒸气压的大小有关，而蒸气压又与物质本身的沸点、环境温度、湿度、相邻气体的压力、相邻气体的流动速度以及相互接触面积等因素有关。总之，表面蒸气压与相邻气体压力差越大、环境温度越高、相对湿度越小、相邻气体流动速度越快、接触面积越大则挥发速度就越快。 产品的挥发一方面会使其质量减轻，严重时会产生干缩(如油漆挥发)，这样会造成品质发生变化或丧失使用性能；另一方面某些挥发出来的气体具有毒性，或与空气混合而易燃易爆。这类产品需要密封包装以防止挥发，同时在储运、装卸过程中也要防止由于容器机械性质原因造成破损而引起渗透、泄漏和溢出等事故。因此像乙醚、汽油、丙酮、香蕉水等一类易挥发产品不允许旅客带入交通工具的客舱中，以免给人们的生命与财产带来危害和损失。 2、溶解与风化。 (1)溶解与溶化。溶解是指某种物质(溶质)分散于另一种物质(溶剂)中成为溶液的过程。溶质溶解在水或潮湿空气的水分中，即固体物质溶成为水溶液的过程，通常称为溶化。溶化与水解不同，水解是指物质与水发生了化学反应。水解属于化学变化，而溶化属于物理变化，是“三态变化”中由固态变为液态的一种过程。 (2)溶化因素。产品溶化现象与产品的吸湿性能、水溶性能及吸湿点有关。吸湿性表征产品吸收和放出水分的性质，它影响着产品的隔绝性、卷曲性和产生气泡等物理性能。水溶性表征产品溶解于所吸收水分而成为液体的性质。吸湿点是指产品在一定的温度和压力下开始吸湿的相对湿度值。若压力恒定，随着环境温度升高，吸湿点会逐渐下降，使产品易于吸湿溶化。 有些产品如明矾、硫酸钾、过氯酸钾等，虽具有很好的水溶性，但是它们的吸湿性很差，所以在常温常压下不易溶化。还有些产品如皮革、纸张、棉花、海绵、硅胶等，虽说有较强的吸湿性，但不具备水溶性，因而不会溶化。因此只有具备很强的吸湿性能，即不断地从环境中吸收水分，同时又具有很强的水溶性的产品，才能在潮湿的环境中逐渐被潮解并最终完全溶化成液体。 空气相对湿度对产品溶化程度有极为重要的影响。如果空气相对湿度很低，即便吸湿性和水溶性都很强的易溶产品也不易溶化，而且在空气相对湿度很低的条件下，如在干燥的沙漠地区，含有结晶水的产品会因散失水分而产生“风化”。实践表明不同的产品在不同的温度下吸湿能力是不同的，这是由于每种产品都具有的吸湿点所决定的。 产品溶化性能除与气压、温度、湿度、存贮时间等外部环境条件有关外，还与其自身的材质、成分、结构、形状和性质等内在因素有关。材质越疏松，表面越粗糙，且内部含有类似毛细孔状结构的产品，其吸湿性和溶化性能就越强，反之亦然。 3．熔化与凝固。 熔化是指产品受热后从固态转变为液态的过程。反之，当液态产品受冷由液态开始出现结晶，最终凝聚成固态产品的过程叫凝固。 熔化与凝固现象伴随着产品吸热和放热的过程。显然这种现象的发生与温度环境密不可分。此外这一现象还与产品的熔点有关。某些食品、药品或日用化工产品，如冰淇淋类、太妃糖、奶油巧克力、油膏类、香脂类、蜡烛、肥皂、松香、石蜡、沥青、金属盐类中的硝酸锌等都属于易熔化的固体类产品。这类产品熔化后再凝固能给生产、加工处理或回收利用等带来方便，但作为产品在流通和存储过程中如果因环境影响发生熔化而造成产品与产品之间，产品与包装品之间产生粘连，就会破坏产品外表形状、尺寸，使产品流失、损耗或造成对环境的污染。因此，这类产品应采用密封性、隔热性能好的包装工艺方法。 另外有些产品如新鲜果蔬类食品、药用生物制剂、化工产品等还需预防冻结和凝固现象的发生，这类产品应针对各自的特点采取防冻结或防凝固技术与包装工艺措施来保护产品。 渗漏与渗透——1.渗漏。渗漏主要指气态、液态或粉粒状固态产品由于包装品材质或封口质量等原因造成在储运过程中的渗出、泄漏现象。 (1)渗漏的实质。渗漏主要指气体和蒸气通过材料的不连续点，例如裂缝、微孔及表面的微小间隙泄漏出来(如由封口和封盖处泄漏)，它是对流和扩散两种作用共同造成的结果。对流是指液体或气体各部分之间由于温度、压强或密度不均匀引起强制和循环流动并相互搀和，使其趋于均匀的过程。扩散是指气体、液体或固体物质由于浓度差、温度差或压力差引起的物质迁移现象。它可由一种或多种物质在气相、液相或固相内或不同相间进行。 (2)渗漏原因。引起渗漏的主要原因是由于包装品加工质量差，例如有砂眼、气泡、微孔、裂纹、微小间隙或焊锡不匀、接口处和封盖处密封不牢固、不严密等。另外有些包装品由于材质原因，如耐蚀性差、受潮锈蚀或机械强度不高，在流通和装卸过程中受到外力的作用产生破损、裂纹等。有时内装物是气体、液体或部分易挥发性固体产品时，因环境温度变化引起三态变化，从而导致产品体积膨胀或气化使包装品内部压强增大而损坏。有些液态产品在低温或冻结时发生体积膨胀造成包装品破裂等等。 ——2．渗透。渗漏主要指气态、液态或粉粒状固态产品由于包装品材质或封口质量等原因造成在储运过程中的渗出、泄漏现象。 渗透是指气体或蒸气直接溶进包装材料的一侧表面，通过向材料本体的扩散，并从另一侧表面解吸的过程。渗透现象是由分压梯度引起的。对此在第十一章和十三章中还将进一步讨论。 渗漏和渗透作用在所有包装中都存在，其中渗漏属于宏观作用，而渗透是微观作用，不容易用肉眼发觉。有时为了简化计算与设计可以忽略其中次要作用者。 总之，无论是渗漏还是渗透现象，当超过一定程度时都会引起产品质量发生变化、重量流失或对环境造成污染与灾害。采用防渗漏防渗透包装对于易燃、易爆、有毒产品尤为重要。 机械性质变化 产品机械性质的变化是产品在流通过程中最普遍、最重要，有时又是不可避免的一种物理变化。由于产品的材质、组成、结构之不同，所能承受外力作用的能力也不同。例如某些产品机械性质发生了变化，但不会影响其使用质量和外形状态，而有些产品在同样的外力作用下则会发生破损或完全失去使用功效和价值。有些产品还可能外表发生局部或微小损伤，如表面擦伤、划痕、表皮脱落或在局部小范围处留有凸凹不平(如金属罐或软包装产品)等机械损伤。这些损伤会影响产品的外形美观，影响销售数量，但还不会真正影响产品的使用价值。而另一类产品如机械、仪器仪表、电子产品、五金产品等则会使联接件之间产生松动，只有经过重新紧固后才可正常使用。 产品机械性质变化之结果可分为如下四类：：①产品性能完好无损；②有微小损伤但不影响使用性能和质量，虽有局部联接件的松动，但只需简单处理即可正常使用；③外表无损伤，但对产品发生内在影响，如使用寿命降低； ④完全无使用价值。 此外产品的机械性质变化还包括产品表面粗糙度、尺寸精度、形状位置精度、装配精度、光泽度、硬度以及产品内在的抗压力强度、抗张力强度、抗振动强度、抗冲击强度(即脆值)等的变化。 其它变化 l. 导热与耐热性变化。导热性是指产品传递热能的性质。耐热性指产品在受热时，仍能保 持其物理机械性能及使用性能的性质。 影响导热性的主要因素是产品的材质成分、结构形式、加工方法、形状尺寸等。影响耐热性的主要因素除了产品自身的导热性因素和膨胀系数外，还有环境因素，如湿度、气压、通风条件等。一般讲产品导热性好而膨胀系数小，则耐热性好，抗温度变化能力强，反之则耐热性差、抗温度变化能力差。 有些产品，例如金属材料，由于其导热性、耐热性良好，可以露天存放，而导热性和耐热性 差的粮食、橡胶制品等就不能在烈日下暴晒，也不应在湿度和温度过高的环境中储存，否则会因受热受潮而变粘、变质或加速老化与霉变。 另外有些液体产品在低温或寒冷环境下会凝固或受冻结冰而产生体积膨胀，如果采用冷体积收缩、且延伸率极低或无延伸率的玻璃、陶瓷等容器作包装品时，双方作用的结果则使 包装品受张力而产生破损。 2．场强变化。场强变化一般指电场、磁场、电磁场、 静电场、辐射场等强度的变化。由于产品的材质结构 及性能不同，外界场强的变化超过一定限度时就会对 某些特殊产品造成损坏或 影响其使用功效。对于诸 如危险品、精密电子产品、军用品以及高技术产品等， 对场强有特殊要求的产品，包装设计人员必须检测出 它们对外界场强的感度并采取有效的屏蔽或抗场强变 化技术，以保护元器件或整机的可靠性能和使用寿命。 静电放电(ESD)已成为电子工业的一个公认的问题，它能导致许多产品损坏。有些电子元器件很容易受静电场的影响，还有一些电子元器件易被电磁干扰和射频干扰所损坏。静电敏感类产品使用塑料包装品包装时，其塑料表面电阻率与静电防护程度的关系如图l—1所示。静电消散可采取静电屏蔽的方法。为了避免静电场对电或非电设备的影响，或为了避免电器设备的静电场对外界的影响，需要把这些设备放在接地的封闭或近乎封闭的金属罩壳里。所采用的这种措施叫静电屏蔽。同样，电磁屏蔽就是为了避免外界电磁场对电或非电设备的影响，或为了避免电器设备的电磁场对外界的影响，把这些设备放在封闭或近乎封闭的软磁金属材料制成的外壳内。软磁金属是磁性合金或金属的一类，它具有高导磁率和低矫顽力与磁滞损耗。 3．光学性质变化光对产品的影响主要取决于光的强度以及材料的透明度等。透明度是指材质透过光线的能力。根据产品的透光程度大致可分为三个等级：透明、半透明和不透明。产品的透明度除与材质的透)七系数有关外还与材质的结构形状、吸光、反射、折射及色散程度有关。在实际包装应用中，一部分产品需要高透明度的包装品，因为这样可使消费者清晰地看到产品，增强促销能力。包装这类产品的玻璃、塑料容器或纸张与薄膜等则要求具有高度均匀的透光性。某些药品、化工制品、生物制品等为了增加保护性、延长货架寿命则需要使用不透明、半透明或具有一定折射率和色散率并具有高度均匀性和在一定波长范围内具有透光选择性的包装品进行包装。有时为了提高包装装潢效果也使用不透明的薄膜或纸张，例如深褐色的半透明包装品可作为防止紫外线辐射的阻隔层，使其内装食品或药品保持新鲜；也可以在某些材质的纸张或薄膜中加入二氧化钛等颜料制成不透明的包装晶以提高光泽度。 第三节 力学因素对储运条件的影响 ——产品储运即产品流通。流通中产品的损坏是包装业中长期存在的问题之一，也是包装业发展的主要动力之一。产品在经由公路、铁路、水路和空中运达销售地的过程中大都几经周折，并反复进行吊运、装卸和变换运输工具，其中有机械化操作，也可能有人工帮助完成。在这些复杂的装卸、存储与运输环节中，产品或包装件受到的力学方面作用是多种多样的。人们很难或不可能准确地预汁产品或包装件将会发生什么样的机械性损伤。通过大量的调查研究，归纳起来流通中产品的机械损坏如表l—l所示。表中所列情况主要分为装卸、运输和仓储三方面的损伤。图1—2表示包装件在流通过程中引起破损的各种途径。 统计结果表明引起产 品和包装件在流通中产生 损坏的力学因素中，最主 要的因素是冲击和振动所 造成的损坏。 一、储运损坏与环境 装卸损坏与装卸环境。 装卸损坏主要包括包装件 之间的碰撞以及包装件与 非包装件(如地面、厢壁等) 之间的碰撞，如图1—3所示。其中垂直向下的碰 撞称为跌落。力学上把跌落或碰撞引起的作用叫 冲击。它会使物体在极短的时间发生极大的速度 变化或瞬态的能量变换，导致加速度急速增加。 (1) 人工装卸。人工装卸时，质量在10kg以 内的包装件可能被抛掷，其跌落高度会超过lm。 当包装件质量在20～30kg时，容易实现轻拿轻放。 当质量超过60kg时，需要较强的劳动力才能搬运， 往往会产生翻滚，棱、角、面跌落或碰撞，也可能 从工人肩上、手中跌落。据测定，人工装卸时产生 的冲击加速度通常在10g(g为重力加速度， g=9．81m／s2，下同)左右，有时超过100g。冲击加速度的大小与跌落高度、缓冲性能及地面的弹性程度有关。 （2）机械装卸。包装件质量超过90kg时一般用机械装卸。正常情况下机械设备如叉车、吊车等作业时发生跌落的高度低于人工装卸作业的高度，因此冲击加速度也较小。表1—2和表1—3是吊车和叉车作业时产生冲击加速度的统计值。图1—4中曲线表示在装卸过程中包装件的质量、跌落高度和发生跌落的概率关系。 2．运输损坏与运输环境。 运输损坏指包装件在运输期间所遇到的损坏。实际上无论使用何种运输工具，包装件损坏主要是由于振动和冲击造成的。 (1)铁路运输。铁路货车运输过程中由于路基和铁轨接头等的作用会产生周期振动。振动中产生的加速度与行驶速度以及货车支承处的缓冲器有关。根据我国对铁路货车与运输振动参数实测的结果说明，车厢在垂直、横向(左右)和纵向(前后)三个方向都存在振动。振动频率主要在2—50HZ之间，并且存在谐振峰。 (2)公路运输。公路运输过程中包装件的损坏主要由于路面状况、车辆缓冲性能、车速、载重量和载货方式等原因引起冲击和振动造成的。 在我国交通部公路研究所对汽车运输的振动和冲击情况进行的测试和分析中，对于汽车运输随机振动情况的 主要结论如下：①运输随机振动加速度功率谱密度值竖向（上下）最大，横向（左右）次之，纵向（前后）最小。测得最大值为：竖向128.20，横向23.55，纵向12.16。②汽车运输振动能量绝大部分在0~200Hz的频带内，其中0~50Hz频带内能量最集中。 ③汽车运输振动能量绝大部分在0~200Hz左右各有一个较大的峰值。通常在2Hz左右的峰值是整个频带内最大值。这是由国产汽车悬挂系统的结构特性决定的。因此，采用公路运输的包装件其固有频率应避开这两个频率值。最好能选用固有频率{f0<1或f0>12Hz的包装件。 另外，货物在汽车厢里的位置也是损坏的因素之一。车厢中部振动和冲击情况较轻，车尾最严重，以上数据皆为整个车身平均而言。公路运输的振动特性也可以用频谱图来表示。 (3)船舶运输。船舶运输过程中包装件的损坏主要由堆码引起的压应力造成。一般货物码高为6～10m，并受发动机和螺旋桨低频振动的影响，另外波浪引起船体上下振动和左右摇摆也会使包装件产生冲击和振动。船首的冲击和机舱的振动最为严重，但就整体千均而言，振动加速度通常在0.3g以下，远洋货船可达2g。当航行中遇到风暴时其冲击将明显加剧，图l—7a表示船舶运输受力状况。船舶运输过程中同样存在三个方向的振动。各方向的振动随着船速的增加而增大。当频率大于160Hz时振动变得非常小。此外，由于船舱的摇晃摆动，包装箱内的产品，尤其是较重的机械设备因内部固定不当可能与包装的木箱壁发生碰撞造成包装破损或机械损坏，图1—7b为船舶运输加速度频谱图。 (4)飞机运输。包装件在飞机运输中的损坏主要由发动机引起的高频振动、着陆时与地面的冲击或空中气流的冲击和振动造成。此外在高空飞行时因低温低压，且飞机货舱内无加温加压装置，包装件也会造成损坏，如瓶中或喷雾罐中的液体发生泄漏等。 ①振动。飞机在运输中产生的振动与飞机种类、结构、形状有关，也与气流和飞行过程中各阶段有关。在滑行与起飞阶段振动频率通常为15～100Hz，加速度为lg。在稳定飞行阶段其频率为100~1000Hz，加速度为0.05～0.6g。在强气流条件下可达1.5g ②冲击。一般情况下飞机在着陆时会发生冲击，这是由轮子与地面发生冲撞引起的。虽然冲击波形很复杂，重现性差，而且受很多因素影响，但可以得到以下结论：a．最大冲击加速度为14g，最大冲击加速度时的冲击作用时间为50ms左右。b．冲击波形有近似半正弦波、冲击衰减振荡波、瞬态随机冲击波三种。空运加速度频谱图如图1—8所示。③低气压。飞机运输密封包装容器时应考虑容器所能承受的内外压力差。如果非密封舱空运时飞行高度为3500m，其气压为65kPa(海拔高度与气压之关系将在第四章中讨论)。而在高于这一高度飞行时，一般采用密封增压舱，并使舱内压力保持65kPa。所以需空运的密封包装件应能承受的内外压差为35kPa。 对于飞行高度超过3500m的非增压舱内的包装件，应考虑更低的气压差。在这种条件下要么提高包装容器的强度和密封牢度，要么容器上采用压力调节阀，使容器内外压力达到平衡。 储存过程中的损坏。 (1)  堆码损坏。包装件在存储过程中的机械损伤主要表现为堆码过高使压应力过大，或从垛顶滑落下来与倒垛引起冲击。或由于支承不平衡引起倾斜导致变形。 一般库房中货物堆高为3m，但有些包容物或材料在长期受压会发生蠕变致使强度减弱(尤其是瓦楞纸板箱和塑料容器)，因此在估算压力负荷时还应考虑1.5～2.0的安全系数。 下面以瓦楞纸板箱为例说明安全堆码负载与瓦楞纸箱压损负载间的关系。 堆码可在一定的外界环境，如温度、湿度条件下，并在持续负载作用下保持一段规定的时间。我们知道瓦楞纸板属于粘弹性材料，在受到上述恒定力时会产生挠曲，造成“蠕变”。当蠕变程度超过一定程度时纸板箱即损坏。 图1—9所示为瓦楞纸板箱在堆码中外加负载[以压损载荷(CFL：Case Fail-ing Load)的百分比表示]与其损坏所需时间的大致关系。图中可见，当某包装件承受其压损载荷的55％时，需100天时间才会塌陷；当负载增加到63％时，需10天；若增加至75％时，可能承受一天就会塌陷。 储存环境相对湿度的变化会影响纸箱的含水量，图1-10表示含水量对瓦楞纸板箱压损载荷(CFL)的影响。此外，其它诸如堆码形式、负载种类、组装类型以及托盘承载区域等因素也应加以考虑，而且对压损载荷数据应予以适当校正。此校正系数取决于当时的条件，一般在1.5~5.5之间。当然在一般情况下对堆码负载的状况应作最严酷的估计，对可能影响堆码强度的各种因素作合理的考虑。 由于在瓦楞纸板制成瓦楞纸板箱的过程中，其加工质量、运输、储存、包装等都会对纸箱强度造成影响，因此在测定某种纸板箱的压损载荷(CFL)时，应从库存中任选6只(最好10只)进行试验，然后利用统计运算得出较脆弱纸箱的压损载荷，计算出破损概率。为了弥补压力强度和均值的不一致再乘以安全系数，一般为1.3左右。 (2)堆码负载。在简化散装堆码中，通常假设负载是均匀分布在纸箱中，因此底层纸箱应承受最大负载。底层中任何一只纸箱所承受的载荷等于堆码层数(n)乘以单个包装箱的毛重(W)，即W(n一1)，这个数值可直接与纸箱的压力破损负载进行比较，并使用相应的安全系数。 纸箱的堆码负载与纸箱的堆码性能有关，而堆码性能又受以下因素的影响：内装物、流通、纸箱等，如表1—10所述。经研究表明纸箱的压力、破损负载除与材质的性能、温度、湿度有关外，还与纸板的边缘压溃和弯曲挺度特性密切相关。即压力破损负载PCFL。与纸箱周长Z、纸板挺度S和边缘压溃E有关，其关系如下式： 其中K为常数，S为两个主方向 挺进的几何平均数。 在这些参数中，堆码持续时间、相对湿度的影响可由图1-9、图1-10中查知，满负载搬运时纸箱破损负载下降。 如果纸箱用托盘组装后再堆码，前述的简化散装堆码的计算方法不再适用。此时首先必须确定最大负载的承受位置，例如使用单面托盘时最大负载位置不在第三层托盘负载的底层纸箱上，而是在第三层托盘的最高层纸箱上。这是由第二层托盘底部的集合结构所决定的（见图1-11） 例1—l：已知满载纸箱质量为5．5kg，尺寸为500×330×250(mm)， 分5层码在1200×1000(mm)的托盘上；托盘每层有7个纸箱，排列形 式如图1—12所示。每个托盘质量为15．5kg，每3个托盘再堆码。 托盘底板周边用100mm宽的板围住，图1—12中用虚线表示。求最大 负载位置及所需的压力破损负荷CFL值。 解：首先确定最大负荷位置。由计算可知托盘底部承受纸箱周边长度： 2X1160+1000+990+16X100＝5810mm 7 只纸箱总的周边长为11620mm。 ①作用在第三层托盘底层纸箱的压力来自第一盘负载和第三托盘上面的 四层纸箱负荷，即：(70× 5．5kg+2×15．5kg) × 9．8＝4077N (7×4× 5．5kg) × 9．8＝1509N，4077N+1509N＝5586N 5586N／11620mm＝48N／100mm，或每个纸箱平均负荷： 11620mm／7×48N／100mm＝797N。 ②作用在第三托盘顶层纸箱所受压力为4077N，分布于5810mm周边， 即4077N/5810mm＝69N／100mm。 由此可见最危险的负载在第三托盘 的顶层纸箱上，相当于每只箱承受1145N的有效负荷。 ③计算所需压力强度。如果知道纸箱堆码持续时间为100天，因堆码 负载不应超过压力破损负载的55％，在大气压条件下贮存所需压力破 损负载为：＝1145N／55X100＝2082N。 若仓库中相对湿度达75％(即纸箱含水量为12％)，由图1—10可查出在这一含水量下，纸箱的压力破损负载为标准试验条件下的75％，那么标准条件下的数值应为100／75X2082N＝2776N此外纸箱在托盘上的堆码形式不同也应予以考虑。若按125％的安全系数计算，则50％相对湿度下所需的压力破损负荷可高达3470N。还应注意当纸箱从堆码中突出出来时，压力强度会损失30％～40％。 二、冲击与产品脆值 前已叙述产品或包装件在流通过程中不可避免地会发生冲击，从而引起加速度陡变并导致惯性力急骤增大。产品能够承受这种加速度(或惯性力)急骤变化的能力，即表征其抵抗冲击的能力通常用脆值来度量。 根据国家标准GB8166—87《缓冲包装设计方法》，脆值定义为：产品不发生物理的或功能的损伤所承受的最大加速度值，以G表示。不过，现在国内外一致以产品破损前的临界加速度与重力加速度的比值(无量纲值)作为产品脆值定义，并把破损理解为物理的或功能的损伤。由此，国家标准中脆值G是加速度量纲，如G＝980或G＝100g；而一般认为脆值G为无量纲值，如G＝(980)／(9．8)＝100。 冲击速度的大小、冲击作用时间的长短是决定加速度大小的关键。跌落高度影响冲击速度，而冲击作用时间的长短是由物体间冲击表面的性质，如吸收冲击能量的能力所决定的。 1．包装件的质量与跌落高度。 前面图l—4给出了一般货物在装卸过程中其质量、跌落高度和发生跌落的概率关系。包装件越重、体积越大、则最易发生跌落的高度越低。表中跌落高度是指包装件的最低点至地面的距离。 在表1—13中，条件I指包装件多次装卸堆放、野蛮操作；条件Ⅱ指包装件发生一两次堆放，操作状况也有所改善；条件Ⅲ指机械装卸、小车运送且采用容器运输。此外包装件的质量和最易发生跌落高度的关系也可以用经验公式表示H=300X其中：m——包装件质量，kg；H——跌落高度，cm。此式适用于m>16kg的情况，例如包装件质量为30kg，则最易跌落的高度H＝300×30-1/2=55cm。 2．跌落高度与冲击作用力 由牛顿定律可知冲击作用力正比于冲击加速度。由于冲击过程中加速度变化极其复杂，很难把冲击力F表示为时间t的已知函数。故一般用动量定理描述冲击过程，即动量的变化量等于冲量。M(v2-v1)= 式中:v1,v2——冲击结束与开始时的速度；t——冲击作用时间，s；F——冲击力，N；S一冲量，Ns。应该注意冲击力F不包括普通外力，如重力，摩檫力等，因为它们远远小于冲击力，故可忽略不计，如果以平均值来粗略估计冲击力值，即认为冲击力大小，方向不变 则 3．脆值标准。产品脆值是在实验的基础上经适当地数据处理得到的脆值的标准。 三、机械振动与减轻产品振动 各国都有关于产品包装件在流通过程中另一种力学性质的损坏方式就是机械振动，机械振动是指振动的物理量为机械量(如长度、角度等)时的振动。任何物品都有固有频率，若产品结构很复杂、具有许多脆弱易损元器件，其固有频率不止一个时，在运输工具振动的激励下，这些不同的固有频率在接近输入频率时可能发生共振，此时产品的振动幅值、加速度、能量会增加许多倍。如果共振的时间较长、次数较多，易损的脆弱元器件很容易松动、离缝、断裂，导致产品损坏。 1．振动传递率。交通运输工具都会产生各种方向的振动，垂直方向的振动对产品和包装件而言属于基础激励型的强迫振动。前面介绍了几种交通运输工具的频率曲线，这些振动对产品会产生一定的影响，这种影响称为振动响应，响应结果由振动的传递率*所决定。 —基础激励型的振动传递率； 阻尼比＝C／；C——系统的阻尼系数；—系统的临界阻尼系数，=频率比 =f/fn;f——激励(输入)频率；fn——系统的固有频率；k—弹性系数。 此式适用于K、C为线性弹性系数和粘性阻尼的状况。图1—13、1—14分别表示该系统的力学模型和不同阻尼系数下传递率与频率比的关系曲线。 最大传递率。由式（1-4）可知，当 时则 此时该产品处于最大响应状态，即共振状态。为了简化计算，当 较小时 非线性弹性系数缓冲材料的振动传递率 公式(1—4)的前提条件是K值为线性、C值为粘性阻尼系数。而在防震包装中经常使用K为非线性的发泡聚酯类材料，其C值也不属于粘性，此时该公式不能用来计算振动传递率Tr值。由于非线性微分方程求解比较困难，因此振动传递率通常是用对材料进行实验的方法测出的，而不是用简单的数学表达式来计算。图1—15所示为一定厚度的非线性弹性材料，在一定的静应力条件下振动传递率与振动频率之间关系的曲线。由此可见任何一种材料由于厚度和静应力范围的变化其传递率曲线有上百条之多，目前美国已建立了这种曲线库，收集了近2000条这类曲线，以供防震包装设计之用。 ************************************************************************************************* 包装工艺的化学基础 第一节 产品的化学成分 被包装产品的化学成分，可分为无机成分、有机成分及两者混合成分等三大类。被包装产品在流通过程中的质量变化，主要是产品自身运动或生理活动的结果，亦即由被包装产品的成分及在流通环境中的条件所决定。1．食品的化学成分。 食品分天然食品和加工食品两大类。天然食品是未经再加工的鲜活与生鲜类食品，加工食品则是以天然食品为原料经加工处理而得到的产品，例如成品粮、糖果、糕点、蜜饯、罐头、饮料、烟、酒、茶叶、调味品、肉食品、水产品、乳制品、酱菜等，其主要成分是糖类(碳水化合物)、蛋白质、脂肪、纤维素、维生素、矿物质等。鲜活与生鲜类食品，例如瓜果、蔬菜等，除自身含有上述成分外，由于这些食品脱离母株后，仍还有生命活动，继续进行着呼吸——细胞内的糖在酶的催化作用下的生物氧化过程，即还继续进行着正常的生理活动。2．药品的化学成分 医药商品是以医疗和保健为目的的药品，包括针剂、水剂、粉剂、片剂、丸剂、油膏与敷料等药剂。这些药剂大多是由几种成分或几种材料组成的，混合物为其基本的成分。其中有的是由几种无机成分或有机成分分别混合组成的，例如人参蜂皇浆、银翘解毒丸等，都是由几种不同成分混合而成的。 3．化妆品的化学成分 化妆品是用来保护及美化人体肌肤的日化产品，主要有膏剂、粉剂、水剂等。化妆品中含有呈香、呈色、去垢、滋养、药物等成分。它也是由几种成分(无机成分和有机成分)或几种材料混合而成。 4．机电产品的化学成分 机电产品的零部件大多采用铸铁、碳钢、铜、铝等金属材料制造，而多数为铸铁与碳钢，它们的主要成分为铁、碳及其化合物，因此耐蚀性较差。另外，机电产品的某些零部件经锻、焊、热处理或扭、压、弯加工后，会引起金属内部的压力变化，这些机械因素也会促进金属的锈蚀，即“应力锈蚀”。 5．化学危险品的化学成分 化学危险品是指具有易燃、易爆、剧毒、强腐蚀和放射性等性质的物品。按其化学性质可分为爆炸性物品、氧化剂、压缩气体与液化气体、自燃物品、遇水燃烧物品、易燃液体、易燃固体、毒害品、腐蚀性物品和放射性物品等十大类。这些物品有的是由碳、氢、氧组成的有机化合物，有的是活泼金属或放射性金属，有的是有毒无机物或有机物等，其化学成分根据其类型不同而不同。 产品的化学性质 被包装产品的化学性质是指产品的形态、结构以及产昂在光、热、氧、酸、碱、温度、湿度等的作用下，产品本质发生改变的性质，如产品的化学稳定性、腐蚀性、毒性、燃烧爆炸性等。 一、产品的化学稳定性 产品的化学稳定性是指产品受外界条件的作用，在一定范围内，不易发生分解、氧化或其它变化的性质。产品的化学稳定性的大小是由产品的化学成分、化学结构及外界条件等因素来决定。例如红磷与黄磷都是磷，但化学稳定性大不一样，红磷在常温下性质不活泼，在空气中加热至160℃能燃烧，与强氧化剂接触，经摩擦能引起燃烧和爆炸；而黄磷在常温下性质活泼，易氧化、能自燃，加热到40℃时即能燃烧。又如普通碳钢与不锈钢，虽然这两种材料中的主要成分都是铁和碳，但普通碳钢在常温下与空气接触易氧化、锈蚀，而不锈钢却不易氧化锈蚀。 二、产品的毒性 产品的毒性是指某些产品能与有机体某部分组织互相发生化学作用或物理化学作用，破坏有机体正常的生理功能的性质。具有毒性的产品主要是医药、农药和化工产品等。按其毒性程度可分为剧毒品和有毒品，人体吸收致死量在2mg／kg以下的属剧毒品，超过这个剂量的属于有毒品。产品按其性质又可分为有机毒害品和无机毒害品。无机剧毒品包括氰化钾、氰化钠、砷与砷化物、硒及硒化物、汞、铍、锇、铊等；有机剧毒品有有机磷、有机汞、有机硫等剧毒农药以及四乙基铝、有机腈化物等。具有毒害的产品有的属于本身有毒，有的是其蒸气有毒，有的本身虽无毒，但其自身分解、化合后会产生有毒成分，有些还伴有易燃、易爆的特性。例如甲醛和苯的蒸气就具有毒性，因此规定甲醛在空气中的最高允许浓度为每升空气不超过0.005mg，苯为每升空气不允许超过0.1mg。再如砷，是一种非金属，通常砷呈灰色，灰砷略带金属性，质硬而脆，银灰色而带有光泽，极易氧化，与氧化合后生成三氧化二砷，失去光泽而呈霜状，人们称之为砒霜，有剧毒，误食o．1g就可致人死亡。 三、产品的腐蚀性 产品的腐蚀性是指某些产品与生物体接触后能使生物体发生腐蚀性灼伤或接触其它物质后能使其发生破坏性的化学性质。腐蚀性产品大多还伴有毒害、易燃、易爆等性能。例如无机酸(硫酸、硝酸、盐酸)、无机碱(烧碱、纯碱)，有机碱(甲醇钠)等。它们之所以具有腐蚀性，是由于这些产品本身具有氧化性和吸水性。当酸的挥发气体与空气中的水分结合可成为金属制品的电解溶液，从而促使金属制品生锈变质；烧碱(NaOH)能腐蚀皮革、纤维制品和人的皮肤(因人的皮肤和皮革制品均含有脂肪和水)；强氧化性的无机酸(例硫酸)能吸收动植物产品的水分，使它们碳化而变黑；生石灰(CaO)有强吸水性和放热性，能灼伤人的皮肤和刺激呼吸器官等。因此我们要根据产品的腐蚀原理对这类产品采取有效的包装技术和方法。 四、产品的燃烧爆炸性 1．产品的燃烧性。 燃烧一般属于氧化反应范围，只是反应剧烈；同时，伴随着有热与光的发生。按其燃烧性质不同，可将产品分为四类。(1)易燃液体。易燃液体都是由碳、氢、氧组成的有机化合物，其燃点和闪点都很低。闪点在28℃以下的为一级易燃液体，例如乙醚、石油醚、乙醇、汽油等；闪点在28—45℃的为二级易燃液体，例如松节油、松香水等。易燃液体分子量小，化学结构简单，沸点很低，极易挥发，当挥发的气体分子与空气中的氧混合达到一定比例时，遇火星就会发生爆炸。另外，易燃液体的粘度都较低，流动性很强，包装容器只要有极小的孔隙，液体就会向外渗漏，且向四周迅速扩散，遇火星就会燃烧。 (2)易燃固体。易燃固体是指在常温下以固体形态存在，燃点较低，遇火、受热、撞击、摩擦或与氧化剂等物质接触，能引起燃烧或爆炸的一类物品。例如赤磷、火柴等在外界温度不高的情况下，若受机械振动或摩擦产生静电，就能引起燃烧。 (3)自燃物品。自燃物品是指不接触明火，只要本身与空气中的氧接触，即能发生剧烈氧化作用而产生热量，当积热达到其燃点时，便能自行燃烧的一类物品。自燃物品的化学性质很活泼，燃点很低，极易氧化，如黄磷(白磷)熔点44．4℃、沸点287℃、燃点仅为34℃，列为一级自燃物品；赛璐珞(硝酸纤维素)燃点为180℃左右，列为二级自燃物品。自燃物品的自燃温度受升温速度、产品本身物理状态和测定时所处环境(如包装表面状态等)的影响。升温速度快，一般自燃点高，如三硝基甲硝胺，若每分钟升温5℃，自燃点为187℃；若每分钟升温20℃，则自燃点为196℃。(4)遇水燃烧物品。遇水燃烧物品是指遇水或潮湿空气能分解产生可燃性气体，并放出热量而引起燃烧的一类物品。按遇水燃烧性质不同，有以下几种类型：①活泼金属(如锂、钠、钾、铷等)与水接触，能置换水中的氢元素而放出可燃的氢气。例如： 2Na十2H20→2NaOH+H2↑ ②金属氢化物，如氢化锂、氢化钠、氢化钙等，遇水也能放出可燃的氢气。例如 NaH+H20→NaOH+H2↑ ③金属碳化物，如碳化铝、碳化钙等遇水放出可燃性气体。例如： A14C3+12H20→4Al(OH)3+3CH4↑ CaC2+2H20→Ca(OH)2+C2H2↑ 2．产品的爆炸性。 爆炸是指物质由一种状态迅速转变为另一种状态，并在瞬息间以机械功的形式放出大量能量的现象。爆炸有物理爆炸和化学爆炸之分。物理爆炸指包装容器的内部压力超过自身耐压强度而引起的爆炸，如啤酒瓶、汽油瓶的爆炸等，这种情况较少。发生爆炸事故最多的是化学爆炸。化学爆炸指某些物质受外因作用，引起化学反应而发生的爆炸，化学危险品中的爆炸品多属此类。化学爆炸主要有下面三种形式： (1)撞击性爆炸。此类物品属于极不稳定的物质，略受撞击，分子就会急剧分解为若干元素或简单的化合物，体积突然膨胀产生大量的能量而爆炸，如乙炔、苦味酸、硝化甘油、三硝基甲苯等。所以这类物质也称为起爆药。这类物品在包装时一定要避免遭受撞击。(2)易燃物在空气中的爆炸。易燃物如苯、汽油、乙酸戊酯醚、丙酮等，它们挥发出来的气体混合在空气中达到一定浓度时遇到火星，发生突然的氧化反应，或因受热过高，而自行发生体积迅速膨胀而引起燃烧爆炸。(3)氧化剂混合易燃物的爆炸。当氧化剂如高锰酸钾、氯酸钾、硫磺、赤磷与金属锌粉等混合在一起时，不稳定的氧化剂和细粉状的易燃物质锌相互作用，虽在静置状态下不会立刻发生爆炸，但略受热或摩擦后立即发生爆炸。 (4)受热或摩擦或其它作用引起的爆炸。如重铬酸钾、硝酸盐、磷类等，若略受摩擦或靠近热源，也往往会引起爆炸。还有的物品由于受潮或遇水也会发生燃烧爆炸，如金属钠受到极大震动或撞击时也极易发生爆炸。 第三节 包装产品的化学变化 化学变化是指有新物质生成的一种变化类型，在发生化学变化时，物质的组成及化学性质都会改变。产品在运输、储存等流通过程中，要与空气接触，有时受日光的直接照射。由于空气中的氧、水蒸气、有害气体、细菌、霉菌等的作用及温度、湿度、压力、日光照射的影响，产品会发生化学变化。产品发生化学变化的过程就是产品发生质变的过程，严重时会使产品完全丧失使用价值。产品在流通领域中发生化学变化的形式很多。常见的有化合、分解、水解、氧化、锈蚀、老化等。 一、化合 产品在流通领域受外界条件的影响，会发生两种或两种以上的物质相互作用，生成一种新物质，这种反应称为化合反应，简称化合。其一般反应式为：A+B＝C 其中A和B可以是单质，也可以是化合物。例如吸潮剂生石灰的吸湿过程，就是一种化合反应，其反应式为：CaO+H20———,Ca(OH)2 二、分解 分解是指某些化学性质不稳定的产品，在光、热、酸、碱及潮湿空气的影响下发生化学变化，由原来的一种物质生成两种或两种以上的新物质。其一般反应式为：AB=A+B 其中A和B可以是单质，也可以是化合物。 产品发生分解后不仅数量减少，质量降低，而且产生的新物质还可能有危害性。例如过氧化氢为无色液体，是一种不稳定的强氧化剂和杀菌剂，它在常温下慢慢分解，如遇高温则迅速分解而生成氧和水，其反应式为：再如硝酸很不稳定，见光或受热时，会按下式慢慢分解，生成二氧化氮气和氧气：4HNO3→4NO2↑+O2 ↑+2H20 三、水解 水解是指某些产品在一定条件下，遇水而发生分解的现象。水解的实质是物质分子与水作用而发生复分解反应，生成的产物具有与原物质成分不同的性质。例如蔗糖可被蔗糖酶(又称转化酶)水解为葡萄糖和果糖，其水解反应如下： 高分子有机物中的淀粉、纤维素、蛋白质发生水解，会导致链节断裂、强度降低。例如淀粉可用酸水解，也可用淀粉酶催化水解，水解的最终产物是葡萄糖。其水解反应如下：（C6H12O5）nnC6H12O6 再如硅酸盐、肥皂等，其水解产物是酸和碱。 另外，不同产品在酸或碱或酶的催化作用下，发生水解的情况是不一样的。例如肥皂在酸性溶液中可全部水解，但在碱性溶液中却很稳定；淀粉在酸性溶液中全部水解，生成小分子的葡萄糖，而在淀粉酶的作用下发生水解时，分子链节却是逐渐断裂，直到最后生成小分子的葡萄糖。 四、氧化 氧化是指产品与空气中的氧或其它物质放出的氧接触，发生与氧结合的化学变化。产品的氧化不仅会降低其质量，有的还会在氧化过程中产生热量，发生自燃，有的甚至发生爆炸。易于氧化的产品很多，例如一些化工原料、纤维制品、橡胶制品、油脂类产品及棉、麻、丝等纤维织品，这些产品长期与日光接触会发生变色或硬化现象，这就是产品被氧化的结果。 通常，油脂类产品暴露在空气中时会自发地进行氧化，改变其性质与气味。这种氧化一般是以自动氧化的方式进行，即以引发、传播和终止三个阶段连锁反应的方式进行。一旦反应开始，就一直要到氧气耗尽，或自由基与自由基结合产生稳定的化合物为止。即使添加抗氧化剂也并不能阻止氧化，只能延缓反应的诱导期和降低反应速度。 油脂中的脂肪酸在自动氧化时可形成氢过氧化物(ROOH)。它们很不稳定，在储存过程中，即使在低温时都会断裂和产生歧化反应，形成不同的羰基化合物、羟基化合物和短链脂肪酸。其中一些成分还可能进一步进行氧化反应，如醛可进一步氧化成相应的酸等。脂肪氧化的分解产物，除了醛和酸之外，还发现有醇、酮、酯、内酯以及芳香族与脂肪族化合物等。这些分解产物具有明显的不良气味，即使含量极低，脂类也会产生异味，从而降低了食品的价值。 有些产品在氧化过程中还要产生热量，如果热量不易散失，又会加速氧化过程，使温度逐步升高达到其燃点而发生自燃现象。例如油布、油纸等桐油：制品，如尚未干透就进行包装，就易产生自燃。这是因为桐油含有不饱和脂肪酸(十八碳三烯酸)，氧化时放出热量，热量又不易散失，温度升高，达到纤维燃点时就会自燃。 五、锈蚀 锈蚀是指金属制品特别是钢铁制品与外部介质(如潮湿空气、酸、碱、盐等物质)发生化学作用或电化学作用而引起的腐蚀现象。锈蚀带给人类的损失是巨大的。据统计，世界上每年因锈蚀而不能使用的金属制品的重量大约相当于金属材料年产量的1／3。若这部分因锈蚀而不能使用的金属制品中有2／3还能回炉重炼的话，那么每年还要有相当于年产量的1／9或者说约10％的金属因锈蚀被损失掉了。而且锈蚀带给人们的损失是不能仅仅以损失了多少吨金属材料来计算的。因为，首先被锈蚀得不能使用的金属制品，其制造价值往往比金属材料本身的价值高得多；其次是锈蚀还带来许多间接的损失与消耗，例如由于锈蚀造成的设备修理、更换和停工减产的损失，为了防止锈蚀而采用的保护措施；如果设备锈蚀而造成严重事故，其损失则更是无法估计。 金属的锈蚀是自表面开始，再向金属内部蔓延，或同时也向表面其它部分扩展。按照金属锈蚀过程的反应机理可以把锈蚀分为两大类，即化学锈蚀和电化学锈蚀。1.化学锈蚀原理。 化学锈蚀是指金属与周围介质(O：、CO；、H2S、C1。、HCl、SO：、H：等)中发±直接化学作用而引起的锈蚀。其主要特点是锈蚀过程中没有电流产生，并且锈蚀产物沉积在金属制品表面。 化学锈蚀的原理是，当介质与完全去除氧化膜、油垢及其它污物的金属表面接触时，介质分子吸附于金属表面，同时分解出原子，此时介质原子与金属原子发生化合作用，生成化合物分子，即锈蚀产物，其反应可用下式表示：Me+X——MeX 式中，Me代表金属原子，X代表介质原子。氧化是一种常见的化学锈蚀，其作用可用下式表示： 式中，Me代表金属原子，MeO为金属氧化物。在化学锈蚀过程中，如果所生成的锈蚀物不是以完整的膜留在金属表面上，介质则可以无阻碍地与金属表面接触，继续按上述程序(吸附、分解、化合)锈蚀，如图2—1所示。若形成的膜很紧密、很完整，能把金属和介质隔离开，阻碍它们互相接触，则可保护金属不遭受进一步的锈蚀，例如铝与氧化合生成的A1203薄膜比铁同氧化合生成的Fe304薄膜要薄得多，但由于Al2O3膜紧密完整，因此保护性能好。像这样由一层锈蚀产物组成的，能把金属表面遮盖起来，从而降低金属锈蚀速度的薄膜，我们称之为表面保护膜。 化学锈蚀一般可以分为五种类型。 (1)化学腐蚀后不形成保护膜而形成挥发性产物。腐蚀速度仅由化学反应速度决定，即氧化物的升华速度。这类化学锈蚀可用下式表示： Q＝Kr 式中：Q——单位面积金属表面上锈蚀的金属重量；上式说明：锈蚀量与时间成直线关系。属于这类情况的金属有钼、铱等。 (2)在金属表面上形成不完整的膜，如膜巾有许多裂缝或较大的气孔，这种膜不具有保护作用。介质仍然能够在金属表面没有被膜覆盖的部分同金属相互作用，继续进行锈蚀，因而锈蚀量与时间之间也是直线关系。属于此类情况的金属有钾、钠、钙、镁等。(3)在金属表面形成完整的膜，膜对于化学腐蚀的扩散过程有阻碍作用，因而使腐蚀量随时间的推移而逐渐减少。在此情况下，腐蚀速度由扩散速度和化学反应速度所决定，可用图2—2表示。图中曲线基本为抛物线形状，起始部分(曲线1)表示腐蚀速度，由化学反应速度决定，呈直线关系，因开始时间很短，故直线形状并不明显；曲线2表示腐蚀速度，它由扩散速度决定，曲线呈抛物线状，最终表示腐蚀速度，由化学反应速度与扩散速度二者决定。属于这类情况的金属有铁、铜、镍、锰等。（4）金属表面形成完整的膜，对化学腐蚀的扩散具有很强的阻碍作用，其腐蚀速度与时间成对数关系。属于这类情况的金属有锌、铝等。铁在较低温度下的氧化，也服从对数关系，如图2—3所示。 (5)很多金属与空气中的氧作用，都会在表面形成一层氧化膜的保护层，这一层膜的厚度还与金属的性质、表面状态、氧化温度和介质的组成有关。金属在常温状态和干燥空气中形成的膜非常薄。有些金属如银、铜及铜合金在含硫化物的干燥空气中形成的氧化膜表面会变暗，通常称这种现象为失泽。 实验证明，金属表面在空气中氧化成膜，或在溶液中钝化成膜，其保护膜的成长过程如为直线规律，则表面氧化膜不具有保护性能，它将不断受到破坏而剥落。若表面保护膜的生长遵从对数规律，则此种保护膜具有良好的保护性能。因此研究金属表面膜的形成过程，对进一步研究金属的耐化学腐蚀性能是极为重要的。 2．金属电化学锈蚀原理。 金属电化学锈蚀是指金属与酸、碱、盐等电解质溶液或潮湿空气接触时，发生原电池或微电池作用，有电流产生的腐蚀过程，也称为电化学腐蚀。电化学锈蚀是金属材料及其制品破坏的主要形式。(1)金属的电极电位。为了弄清电化学腐蚀原理，首先必须了解电极电位的概念。 金属晶格是由有规则排列着的金属正离子及在其间流动着的自由电子组成的，即以金属键的形式连接的。假如把某种金属浸入电解质溶液中，在金属表面与溶液交界处会产生双电层，此时，金属表面的金属离子由于溶液中水的极性分子的作用，将发生水化。如果在水化时所产生的水化能足以克服金属晶格中金属离子与电子之间的引力，则某些金属离子将脱离下来，进入，与金属表面相接触的液层中而形成水化离子。//金属作为一个整体是呈中性的，当金属表面的金属离子由于水化而进入电解质溶液中时，金属表面就带负电，而与金属表面相接触的电解液带正电(图2—4a)。已进入电解液中的金属离子受金属表面负电荷吸引有重新沉积到金属上的趋势。当金属刚刚浸入电解质溶液中时，由于电解液中金属离子的浓度很低，金属表面离子水化是主要趋势。此时，在金属表面与电解液交界处发生了电位突变，即金属表面与同它相接触的电解液层之间有电位差产生，这种电位突变(或为电位差)，就是金属在该电解质溶液中的电极电位。// 不同金属的电极电位是不同的。有些金属表面的离子会进入电解液中成为溶于电解液的正离子而使金属本身(即金属表面)带有负电荷，从而使金属显示负的电极电位(图2—4a)。有的金属则相反，电解液中的金属离子回到金属表面上的趋势比金属离子进入电解液中的趋势强，这样带正电荷的离子沉积使得金属表面带正电而显示正的电极电位(图2—4b)。在研究金属腐蚀时，金属的电极电位代表着金属在电解液中经溶解而被腐蚀的趋势。 通常将氢的电极电位规定为零，其它金属与氢作比较，确定出各种金属的电极电位，称为标准电 极电位值。表2—1所列为一些重要的金属的标准电极电位。 表中位于氢以上的金属称为负电性金 属；位于氢以下的金属称为正电性金属。负电性愈强，则离子转入电解液中的可能性就愈大。(2)电 化学腐蚀原理。将两种金属放在电解质溶液中，并以导线连接起来时，在导线中就会有电流(i通过， 这就是最简单的原电池，如图2—5所示。 从图2—5中可知，电流(i)是靠锌的溶解而发生的，方向是自电极Cu经过外导线流向电极Zn。 电流之所以为这种流向，是因为铜电极的电极电位高于锌电极。这时锌极称为阳极(这里电流自金属流 向溶液)，铜极称为阴极(这里电流自溶液流入金属)，阳极反应为 Zn——,Zn2+-+2e 若此电解质溶液中含有Cu2+，则阴极反应为： Cu2++2e——,Cu 在阴阳极之间发生了电子的移动：电子由阳极经导线移到阴极。这样，发生电化学作用的结果使锌溶解——即腐蚀了。类似这样的电池，称之为腐蚀电池 但是，即使是一块金属不和其它金属接触，把它放在电解质溶液中，也会产生与上述相类似的腐蚀电池。因为一般工业用的金属都不是由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，每一粒杂质对于金属本身来讲都将成为阴极，所以在整个表面就必然存在很多微小的阴极和阳极，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。例如工业用锌被放入稀硫酸溶液中时，由于锌中杂质(杂质多以FeZn7，形式存在于锌中)的电极电位高于纯锌，因而杂质在这里起着阴极作用，锌本身起阳极作用——溶解。只是这里的阴极反应(因为溶液中没有电位更高的金属离子，而有大量的H+)为： 2H++2e—H2↑氢以气泡析出。 综上所述，电化学腐蚀过程是由下列三个环节组成的： ①在阳极区域是金属(Me)溶解： Me→Me+十e ②电子从阳极区域流到阴极区域： ③在阴极区域，电子被能够吸收电子的物质(以M+表示)所吸收 M+→e+M 式中的M+可以是金属离子，如Cu2++2eCu当电解液中的金属离子电位较高时，M+可以是氢离子，如：2H++2e→H2↑ 若电解液为酸性时，阴极反应变为溶液中的氧吸收电子，生成OH—-离子，如下式 O2+2e+H2O→2OH 总之，整个电化学腐蚀过程是由阳极反应、电子流动和阴极反应这三个环节组成的，三者缺一不可。因此，金属电化学腐蚀的进行必须满足下列三个条件：①金属上各部分(或不同的金属之间)存在着电极电位差； ②具有电极电位差的各部分金属处于相互接触之中(即相联)； ③具有电极电位差的各部分金属处于互相连通的电解质溶液中。 电化学腐蚀之所以发生，主要是金属制品表面的电化学不均匀性引起的。在潮湿空气当中，在极薄的水膜下易发生金属腐蚀。因为金属表面电解液膜的形成，主要是水蒸气在金属表面的凝聚，如表面吸附与毛细凝聚、化学凝聚、盐类吸湿凝聚与自然凝聚等。且空气中含SO2、H2S、HCl、CO、CO2、NH3；等气体，均可溶于水而形成电解液，加剧金属腐蚀。温度越高，溶于水膜中的氧扩散就越快，电解液电阻越小，离子更易移动，腐蚀就越快。如钢铁制品表面上的一层棕黄色物质——“铁锈”，就是电化学腐蚀的产物。铁锈是一种疏松的物质，它能吸收水分，在有氧存在的情况下能使腐蚀继续进行下去。 3．极化作用 使金属制品发生电化学腐蚀是原电池作用及电解作用的结果，或者说是腐蚀电池作用的结果，在电化学腐蚀过程中产生的电流叫腐蚀电流，它的大小是腐蚀速度的函数数。按欧姆定律，可以计算出腐蚀电流强度A： 式中：I——腐蚀电流强度；Ek。——阴极电极电位；EA——阳极电极电位；R——腐蚀电池的总电阻（包括内电阻和外电阻）。 计算出腐蚀电流强度以后，根据法拉第定律可以计算出腐蚀量与腐蚀速度。计算公式为： 式中 Q——在时间t秒内，阴、阳极区域间流过的电流量，C；W—腐蚀量g；I——腐蚀电流强度，A；T——腐蚀时间，SF—法拉第常数；n--金属在腐蚀电池中具有的价数A——金属的电子量。腐蚀速度即单位时间、单位面积的腐蚀量，即腐蚀速度==式中：S——阳极区域的表面积，m2；T——腐蚀时间，h。 (1)阳极极化。阳极电位升高(即电位变正)的现象叫做阳极极化。阳极极化的原因主要是在腐蚀过程中(当溶液中有氧化剂且没有活性离子时)，在阳极表面上，即作为阳极的金属表面上产生了具有保护作用的腐蚀产物膜(也叫钝化膜)，阻碍了阳极腐蚀过程引起阳极电位向正的方向移动；另外，如果阳极金属溶入溶液的金属离子不能很快扩散，而积累在阳极表面附近，使阳极附近金属离子的浓度逐渐增加，使阳极电位变正，从而阻滞了阳极腐蚀过程的进行(即阻止金属溶入溶液)，这种现象称为浓度极化。阳极电位与阳极电流的关系曲线叫阳极极化曲线。图2—6是铜在0.1N氯化钠溶液中的阳极极化曲线。从图中可知，当电极达到一定电位时，阳极腐蚀过程受到强烈阻滞，电位剧烈地向正的方向转移，这是铜阳极发生了钝化的结果。同时还可以看出，不论在电解液中还是在薄层腐蚀液膜下，铜的钝化都是在同一电位(约o．7V)下开始的，铜的钝化状态的产生，是铜受电化学氧化而在其表面上生成氧化铜薄层的结果。图中表明铜在电解液中与在液膜中极化的主要区别是当铜发生钝化时，在液膜中的电流强度I要比在电解液中小得多。这是因为腐蚀液膜易被阳极产物所饱和，这种产物沉积在电极表面很快减少了阳极的活性部分。总之，铜无论在电解质溶液中还是在大气中都是不易被腐蚀的。铁在氯化钠溶液中的极化曲线与铜截然不同，阳极电位随电流密度的增加向负的方向移动，这说明铁的阳极腐蚀过程变得更容易了。这种反常现象被解释为是由于铁表面上在空气中所生成的氧化膜被氯离子破坏而使铁表面活化的结果。铁在有SO42-—的溶液中的情况也是如此。(2)阴极极化。阴极电位向负的方向转移(即电位降低)的现象称为阴极极化。阴极极化的原因主要是由于在腐蚀电池的阳极反应过程中，金属离子溶入电解液，而在阳极区留下了多余的电子，互相连接的阳极区和阴极区之间又有电位差存在，于是多余的电子便从阳极区流入阴极区。在阴极周围，若吸收电子的阴极反应速度小于从阳极流来的电子进入阴极区的速度，则在阴极上造成电子的一定限度的堆积，使得阴极电位逐渐变负(即阴极电位逐渐降低)。假若通往阴极的电流越大，阴极电位也就变得越负，同时使阴阳两级的电位差逐渐变小，以致趋近于零，这时金属的腐蚀就停止了。阴极电位与阴极电流之间的关系曲线称为阴极极化曲线。根据阳极极化曲线斜率的大小可以判断阴极极化过程受阻滞的程度，曲线斜率越大，说明阴极极化过程受到的阻滞就越大。在一定范围内液膜的厚度越小，阴极越不易极化，阴极反应速度越快，金属腐蚀的速度也就越快。原因是由于在液膜下的腐蚀电池的阴极反应主要是靠氧的作用，随着液膜厚度的减小，氧通过液膜到达阴极金属表面变得容易了，于是使阴极极化降低(极化曲线斜率减小)，这种作用也称为去极化作用，其中的氧叫作阴极去极化剂。根据上面所述，可以认为铁的极化非常微弱，即使是在电解液的薄层中也不易发生钝化。由于在电解液薄膜下，氧在阴极的去极化作用很易进行，同时铁的阳极又不易极化，所以钢铁材料及其制品在潮湿大气中锈蚀的速度是相当快的。 4．影响金属制品锈蚀的因素。 (1)金属制品本身的特征对锈蚀的影响。由于常用的金属材料及其制品都不是纯金属，而是多种成分的合金，在成分、组织、物理状态、表面状态等方面都存在着各种各样的不均匀性，这就增加了被腐蚀的可能性。若金属制品中含有电位高于主要金属本身电位的成分或杂质时，就容易加速制品的锈蚀；金属中若加入容易钝化的元素(如钢中加入硅、铬、镍、铝等)，则可提高金属及其制品的耐锈蚀性。(2)金属制品的储存环境因素对其锈蚀的影响。所谓环境因素是指储存环境的空气湿度、气温及空气中的有害杂质，如二氧化硫、氯离子等。这些因素是产品在储存中能否发生锈蚀的决定因素。潮湿大气在金属制品表面形成的水膜使金属制品发生电化学锈蚀；二氧化硫对金属制品锈蚀有催化作用，它在金属表面生成三氧化硫溶解在金属表面水膜中生成硫酸，加强了锈蚀的电化学作用；工业大气中的氯化氢、氯这两种气体溶解在水膜中都能形成盐酸而产生氯离子，由于氯离子的体积很小，能穿透金属表面的保护膜，同时氯离子容易吸附在金属氧化膜上，取代金属氧化膜中的氧，生成可溶性氯化物而加速金属制品的锈蚀作用。因此储存环境是防止金属制品锈蚀的主要控制因素。 六、老化 老化是指某些以有机高分子聚合物为主要成分的产品如塑料、橡胶制品及合成纤维织品等，受日光、热和空气中的氧等因素的影响，而发生龟裂、发粘、强度降低以至发脆变质的现象。1．塑料制品的老化。 塑料制品发生老化是由于合成树脂的分子结构发生变化造成的。塑料制品老化的结果是大分子主链断裂，分子量降低，从而使塑料变软、发粘、机械性能变坏；若分子发生了交联，就会使塑料变僵、变脆、丧失弹性或发生龟裂；若是分子链的侧基改变，就会使塑料制品出现变形、龟裂以及性能改变等。塑料老化的过程，大多是在最初阶段生成游离基，再由游离基导致高分子发生一系列化学变化。游离基是由于聚合物大分子在光或热的作用下与氧生成过氧化物或过氧化氢这些化合物的分解而产生。2．橡胶制品的老化。 橡胶制品也容易发生老化，其基本原因是由于橡胶大分子中有双键存在，在氧的作用下受到了破坏，即橡胶分子与氧化合后破坏了橡胶大分子的结构。因此日光、高温、潮湿空气等都会加速橡胶制品的老化过程。同时橡胶与氧的接触面越大，氧扩散到橡胶内部的可能性也越大，也就愈容易老化。橡胶制品氧化后的外表特征通常是橡胶的粘着性发生变化。虽然日光及氧的作用必定会引起橡胶变粘，但紫外线及臭氧却不能引起变粘 通过对老化反应过程的初步研究可得出这样的结论：①在光、热、氧等因素作用下能使聚合物大分子产生游离基，而游离基的链式反应会引起聚合物的结构与性能发生改变，以导致其性能变坏。②在聚合物大分子的游离基链式反应中，如能将活泼的游离基转变为一种不活泼的游离基，链式反应就会中断。 因此为了防止老化，也可用消灭聚合物大分子游离基的办法来抑制链式反应。因为不稳定的大分子很容易分解成两个游离基，这样的游离基与大分子链上的游离基结合时就使两个游离基同时消灭，或使高分子游离基变成小分子游离基，更易于再结合而消灭。凡是能起终止游离基链式反应的阻聚剂都可以作为防老化剂，如芳族仲胺类化合物。此外，在实际生产中也可采用物理防老化法，如将石蜡、蜡等喷于聚合物(塑料制品或橡胶制品)表面，以隔绝光和氧的作用而达到防老化的目的 ***************************************************************************************************************** 第三章 包装工艺的微生物学基础 微生物种类繁多，与包装工业有关的微生物主要包括细菌、霉菌和酵母菌等。包装工艺的微生物学主要是研究微生物的形态、结构、生理特征及生命活动规律。 第一节 微生物的形态结构 微生物类群庞杂、种类繁多，大致可分为细胞型和非细胞型两大类。凡具有细胞形态的微生物称为细胞型微生物。本章所介绍的细菌、霉菌和酵母菌均属于细胞型微生物，按其细胞结构又可分为原核微生物(如细菌)和真核微生物(如霉菌、酵母菌)。 一、细菌1．细菌的形态。细菌的形态具有多样性，在环境条件改变时，形态也随之改变，但是在一定的环境条件下，各种细菌经常保持着一定的形态。细菌具有三种基本形态：球状、杆状和螺旋状，分别称为球菌、杆菌和螺旋菌。(1)球菌。球状的细菌称为球菌，单独存在时为圆形。几个细菌联在一起时，其接触面稍为扁平。按其分裂方向和分裂后排列状态，可以分为：单球菌、双球菌、四联球菌、八联球菌、链球菌和葡萄球菌。（2）杆菌。杆状的细菌称为杆菌。根据其长度不同，一般以长杆菌、短杆菌、球杆菌来区分。根据菌体两端形状的不同又可分为六种，形如棒状的称棒状杆菌，形如梭状的称梭状杆菌，成对排列的称双杆菌，形如链状的称链杆菌，能形成芽孢的称为芽孢杆菌，不能形成芽孢的称为无芽孢杆菌等，(3)螺旋菌。细胞呈弯曲杆状的细菌统称螺旋菌。菌体略弯、呈香蕉状的称弧菌。菌体弯曲，回转如螺旋状的，称螺菌2．细菌的大小。细菌的人小可用测微尺在显微镜下进行测量。球形菌是测其直径；杆菌及螺旋菌是测其长度与宽度；但螺旋菌则要测其弯曲形长度。细菌的大小因种类不同而有差异，各种细菌的大小见表3-1，大多数球菌直径为0.5~2.0。杆菌一般长为1~5，宽0.5~1.0。芽孢杆菌一般比无芽孢杆菌大。3．细菌的细胞结构。细菌细胞主要由细胞壁、细胞质膜、细胞质、细胞核及内含物等构成。有些细菌还有荚膜、鞭毛和芽孢等特殊结构(见图3—4)，这些都是细菌分类鉴定的重要依据。(1)细胞壁。细胞壁在菌体的最外层，又称外膜，膜薄无色而透明，厚度均匀一致。细胞壁具有高度的坚韧性和弹性，使细菌具有一定的形态和保护菌体的作用。构成细胞壁的主要化学成分为肽聚糖，它是由N一乙酰葡萄糖胺、N一乙酰胞壁酸以及短肽聚合而成的多层网状结构大分子化合物。不同的细菌，细胞壁的化学成分有一定差异。如革兰氏阳性菌的细胞壁中含有垣酸，即磷酸质，而革兰氏阴性菌的细胞壁中有较高的脂蛋白。(2)细胞质膜。简称质膜，是紧靠在细胞壁内侧，柔软而富有弹性的薄膜，是具有选择性的半渗透性膜。它在细菌的生活中具有很重要的生理功能，在维持菌体新陈代谢过程中，内外物质交换方面起着重要作用，同时足许多重要酶系统的活动场所。细胞质膜是由一层或两层脂肪和蛋白质分广所组成的脂—— 蛋白质膜。（3)细胞核。细菌豆油一个细胞核，但许多细菌具有不固定形态的核质休分散在细胞质内，细菌在快速分裂的细胞中核质常呈条状、H状、V状或哑铃状。核质体相当于—般生物细胞的核，虽然没有核膜与细胞内的细胞质相隔，但核质体的主要成分是脱氧核糖核酸(DNA)，这与一般生物细胞核的组成特点是一致的。核质体是细菌遗传的物质基础，与细菌的遗传变异有密切的关系。(4)细胞质及其内含物。包在细胞质膜以内的细胞物质，除细胞核以外均为细胞质。细胞质为无色透明粘稠的胶状物，其主要成分为水、蛋白质、核酸、脂类并含有少量糖及无机盐。由于细胞质有丰富的核酸，因而嗜碱性强，幼龄菌着色均匀。细胞质具有一系列酶系统，依靠酶的作用，将营养物质进行合成和分解，不断更新细胞内部的结构和成分，维持菌体代谢活动。 细胞质中存在着各种内含物，它是细菌生命活动的产物。如核糖体、羧酶体、载色体、类囊体、气泡及颗粒状内含物。(5)荚膜。有些细菌在一定营养条件下，可向细胞壁表面分泌一层松散透明且粘度极大的粘液状或胶质状的物质即为荚膜。有时荚膜不仅包围一个单独的细胞，而且包围着许多细胞，形成所谓菌胶团。如图3—5所示。荚膜具有保护细菌的作用，寄生在人或动物体内的有荚膜的细菌，不易被白血球吞噬，在体外能抵抗干燥。在某些情况下，尤其是在营养缺乏时，也可作为碳源和能量的来源而被利用。有荚膜的细菌，常常给生产带来麻烦，食品工业中常见的面包和牛奶发粘，都是由于污染了此类细菌引起的。(6)芽孢。某些细菌，在其生长的一定阶段，在细胞内会形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的结构，对不良环境条件具有较强的抗性，这种休眠体即称芽孢或孢子。芽孢不需要营养物质。芽孢对高温、低温和干燥有强大的抵抗力，而且对化学物质也有强大的抵抗力，各种消毒剂能将繁殖体杀死，但某些细菌的芽孢依然能够生存。繁殖体转变为牙孢后，它的代谢活动可减弱到极低的程度，处于休眠状态，生存能力很强，有的可在自然环境中生存几十年。(7)鞭毛。在许多细菌的表面，生有一根或数根细长、波曲、毛发状的丝状物，称为鞭毛，它是细菌的运动器官。 鞭毛虽是细菌的“运动器官”，但并非生命运动所必需。它极易脱落，也可因变异而丧失，即使将其除去，对细菌生存毫无影响。有些病原菌的鞭毛还可能与致病性有关，它可协助菌体，穿过动物粘液性分泌物和上皮细胞的屏障进入人或动物体液和组织中引起病害。 霉菌 霉菌不是分类学上的名称，而是一些丝状真菌的统称。在分类学上霉菌分别属于藻菌纲、子囊菌纲与 与人们日常生活及生产产密切相关。现已知的霉菌估计约有五千种以上，有的有很大的经济价值，有的霉菌能引起动物、植物病害，有少数种类还可产生黄曲霉毒素等致癌性真菌毒素，危害人类。1．霉菌的形态。霉菌菌体由分枝或不分枝的菌丝构成，许多菌丝交织在一起称为菌丝体。霉菌菌丝在显微镜1：观察呈管状(图3—6；)，直径约2～10微米。菌丝细胞有两种， 一种是细胞内无1隔膜的，为单细胞菌丝，例如根霉、毛霉等；另一种是细胞内有隔膜的，为多细胞菌丝，例如曲霉、青霉等。 霉菌菌丝在功能上已有一定程度的分化，部分菌丝长入培养基内称为营养菌丝，伸出培养基外的称为气生菌丝，气生菌丝上能产生孢子的菌丝体称为子实体。有些霉菌的菌丝聚合成团，构成一种坚硬的休眠体，称为菌核，菌核具有强大的抵抗力，在适宜的条件下，可以萌发新的菌丝。2．霉菌的细胞结构 霉菌菌丝细胞由细胞酵母菌是一群单细胞的真核微生物。现知酵母菌大约有370多种，比起其它类群微生物来说，种类要少得多。酵母菌用途广泛，可用来发酵做馒头、面包和酿酒，还能生产酒精、甘油、甘露醇、有机酸、维生素等等。酵母菌细胞蛋白质含量高达细胞干重的50％以上，并含有人体必需的氨基酸。有的酵母菌可用于石油脱蜡，降低石油凝固点，还可制备核苷酸及酶制剂等。 酵母菌也常给人类带来危害。腐生酵母菌能使食物、纺织品及其它原料腐败变质；少数嗜高渗压酵母菌可使蜂蜜、果酱败坏；还有些成为发酵工业的污染菌，它们消耗酒精，降低产量；或产生不良气味，影响产品质量。某些酵母菌可引起人和植物的病害，例如白假丝酵母可引起皮肤、粘膜、呼吸道、消化道以及泌尿系统等多种疾病；新型隐球酵母可引起慢性脑膜炎、肺炎等。 酵母菌主要生长在含糖质较高的偏酸性环境中，诸如果品、蔬菜、花蜜和植物叶子上，在牛奶中也可找到。空气中也有少数存在，它们多为腐生型，少数为寄生型。1．酵母菌的形态。 大多数酵母菌为单细胞，一般呈卵圆形、圆形或圆柱形。大小约(1—5)×(5～30)微米。最长的可达l00微米。有些酵母菌细胞与其子代细胞连在一起形成链状，称为假丝酵母 2．酵母菌的细胞结构。酵母菌的细胞结构与细菌的基本结构很相似，由细胞壁、细胞质膜、细胞质、细胞核及内含物等构成。但酵母菌与细菌的一个重要区别是酵母菌属于真核微生物，具有明显的核，每一个细胞有一个核，位于细胞中央，由于液泡的逐渐扩大，把细胞核挤在一旁，常变为肾形。细胞壁在最外层，较坚韧，其主要成分为酵母纤维素，是一种碳水化合物。紧接细胞壁内面有细胞质膜及细胞质。细胞质膜具有半渗透性，营养物质的吸收与废物的排除都靠此膜来完成。 第二节 微生物的生理活动 微生物的生理活动是包装工艺微生物学的一个重要组成部分。为此，需要正确了解与微生物新陈代谢有关的呼吸、生长和繁殖的生理过程，以掌握微生物新陈代谢的活动规律，有效地控制它们的生活机能，消灭和抑制有害微生物对包装工业的危害。 一、微生物的新陈代谢 微生物在生命活动过程中，不断从环境中获得营养物质，形成生物体本身的化学组成(合成代谢)的同时，又不断地将各种营养物质或细胞物质降解成简单的产物，并向体外排出一些物质(分解代谢)，这种变化过程称为新陈代谢。新陈代谢中的合成代谢和分解代谢既有明显的差别，又紧密相关，分解代谢为合成代谢提供能量及原料；合成代谢又是分解代谢的基础；它们在生物体中偶联进行，相互对立而又统一，决定着生命的存在与发展。1.微生物的呼吸。（1）呼吸的性质。微生物在生命活动过程中，在酶的作用下，物质进行分解或合成，同时进行能量的释放和吸取。呼吸是大多数微生物在分解代谢过程中用来产生能量的一种方式，是产生一切能量的氧化还原过程。无论在有氧或无氧的情况下，必然是一个物质被氧化，同时另一个物质被还原。微生物细胞的氧化可有以下三种方式：① 氧的加入。呼吸是在有氧情况下进行的，例如：葡萄糖可氧化为二氧化碳和水C6H12+6O2→6CO2+6H2O② 化合物的脱氢。例如：酒精脱氢成为乙醛：CH3CHOH→CH3CHO+H2 ③ 失去电子。例如：Fe2+→Fe3+（e）微生物细胞内的呼吸作用所产生的氧化还原过程，大多为氧的加入或氢的脱离，其实质是电子的转移。(2)呼吸的类型。①需氧呼吸。微生物在呼吸过程中，能够与分子状态的氧化合，称为需氧呼吸，这种微生物就称为需氧微生物。需氧微生物，具有较完善的呼吸酶系统，它们的呼吸作用主要是借脱氢酶和氧化酶来进行。脱氢酶能使一定基质中的氢游离出来，通过微生物细胞色素的传递作用，将氢传递给氧，另外氧化酶使分子状态的氧活化与氢结合成水。需氧微生物具有过氧化氢酶或过氧化物酶，可以将在有氧呼吸时产生的有害于微生物的过氧化氢及时解除，如：2H2O2 2H2O+O2 过氧化物酶+H2O2→过氧化物酶H2O2 过氧化物酶H2O2+基质H2→过氧化物酶+基质+2H2O 微生物进行需氧呼吸时，它们氧化有机物形成二氧化碳和水，并放出大量能量。例如有些需氧微生物可以将葡萄糖彻底氧化，产生二氧化碳和水并有能量放出，其反应式如下：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+688KCal ②厌氧呼吸。微生物只能在无分子状态氧的环境中进行呼吸，称为厌氧呼吸，这种微生物称为厌氧微生物。专性厌氧微生物缺乏细胞色素和氧化酶。因此，游离氧存在对其有抑制作用。在厌氧呼吸过程中，只有脱氢酶参加，基质中的氢被活化，从基质中脱下的氢经辅酶(递氢体)传递给氧以外的物质，使其还原。有些厌氧微生物虽然不能利用分子状态的氧，却能引起有机物分解而生成比较简单的产物，并放出能量，这种过程就称为发酵。发酵作用就是这些厌氧微生物摄取生命活动所需能量的主要源泉。 葡萄糖经过发酵，先形成乙醛、二氧化碳和氢，然后乙醛再接受氢，还原为乙醇。在这个过程中乙醛是受氢体，乙醇是还原了的受氢体。这种厌氧呼吸是葡萄糖本身分解产生的有机物分子。因此，这种呼吸就是分子内的氧化还原过程 ③兼性厌氧呼吸。有些微生物既能在有氧的情况下，又能在无氧的情况下进行呼吸，这种微生物，就称为兼性厌氧微生物。兼性厌氧微生物，在有分子状态氧的环境中进行需氧呼吸；在无氧环境中，则进行无氧呼吸。有些兼性厌氧微生物在无氧的情况下呼吸时，受氢体不是分子状态的氧而是一种可还原的无机物质。它们具有的脱氢酶，使葡萄糖的氢活化，氧化酶使硝酸盐中的氧活化，从而使活化了的氢有了受氢体，这种呼吸就是分子间的氧化还原过程，微生物就是在这种氧化还原过程中获得能量的。葡萄糖虽被彻底分解，但所释放的能量比在需氧呼吸时要小，因为其部分能量已供电子转移用。由此可见，无论需氧微生物或厌氧微生物进行生命活动都需要氧，它们之间的不同，仅在吸取氧的来源上有所区分。 2．微生物的物质代谢及其产物。微生物在进行物质的吸收和排出、分解和合成、放能与吸能等一系列复杂的新陈代谢过程中，所引起微生物机体内外物质的变化，这种物质的变化，就称为物质代谢。不同类型的微生物因营养特性和营养类型不同，所引起的物质代谢过程以及代谢的产物也各有差别。 (1)物质代谢。①碳水化合物的代谢。碳水化合物种类繁多，多数糖能被微生物利用。微生物能否利用糖类，主要决定于微生物所具有的酶系统的性质。多糖如纤维素、淀粉等，双糖如蔗糖、麦芽糖和乳糖，这些糖类必须经过微生物分泌的胞外酶水解为简单的物质后，才能被微生物吸收进入细胞。进入细胞后的物质，再继续一系列的分解和合成，一部分物质以供给细胞物质的组成，另一部分物质转变成代谢产物和能量。微生物分解碳水化合物的一般简要过程如下：多糖一双糖一单糖一丙酮酸一有机酸、醇、醛等一二氧化碳和水等 碳水化合物在有充分氧的环境中，被微生物利用时，一般可以彻底分解为二氧化碳和水等，而没有中间产物的积累。但也有些需氧微生物，虽然也进行氧化分解，可是它们的最终产物并不完全是二氧化碳和水，而有中间产物的产生。碳水化合物在缺氧环境中被微生物利用时，则只能进行不完全的分解(发酵)，形成多种中间代谢产物，如酸类、醇类及一些简单的产物。无论需氧性微生物还是厌氧性微生物吸收葡萄糖后，都是在微生物细胞内进行分解，与空气中的000000氧无关，因此称它为无氧降解。葡萄糖经过一系列的无氧降解可生成丙酮酸，丙酮酸以后的一系列代谢变化，根据微生物的不同有不同的途径。因此，无论在有氧或缺氧条件下，微生物碳水化合物的代谢产物是多种多样的。因此，不同微生物在一定条件下，进行糖代谢过程中都具有代谢产物的特点，可作为鉴别微生物的依据。微生物在进行分解代谢的同时，还进行着合成代谢。自养型微生物(能在完全无机物的环境中生长繁殖)可吸取二氧化碳和碳酸盐作为碳源来合成细胞组成的碳水化合物。异养型微生物(只能从有机含碳化合物中取得碳素)吸取简单的碳水化合物作为碳源转化为细胞内的有机物质。例如微生物的细胞壁、荚膜以及细胞内一些贮藏物质都含有多糖物质，这种多糖物质均由微生物同化许多碳源而形成的，而且都来自碳水化合物代谢的中间产物。②蛋白质的代谢。微生物不能直接吸取蛋白质作为氮源，因为蛋白质是由许多氨基酸用肽键结合而成的大分子物质，不能通过细胞质膜，而必须经微生物的胞外酶将蛋白质水解为多肽或氨基酸等，然后才能被微生物吸取进入细胞。进入细胞后的简单含氮化合物再继续进行分解或合成，以供细胞质的组成，同时并向细胞外排出一些含氮物质。蛋白质在有氧环境下被微生物分解的过程称为腐化，这时的蛋白质可被完全氧化，成为最简单的化合物如二氧化碳、氨、甲烷等。蛋白质在缺氧的环境中被微生物分解，称为腐败，这时的蛋白质分解不完全，分解产物多为中间产物，如氨基酸、有机酸等。微生物分解蛋白质的一般过程如下：蛋白质一蛋白胨一小肽一多肽一氨基酸一有机酸、靛基质、胺、硫化氢、氨、甲烷、氢、二氧化碳等。多数微生物能分解氨基酸，分解的方式有多种，如脱氨基、脱羧基、水解、氧化、还原等。微生物主要利用氨基酸作为合成菌体的氮源，但氨基酸脱氨后也和有机酸一样可作为碳源和能源。不同微生物分解氨基酸的能力不同，因此分解的产物也不同。这种代谢产物的特点，可用于菌种鉴别。③脂肪的代谢。脂肪受微生物的脂肪水解酶的作用可变为脂肪酸和甘油。许多微生物又能将甘油脱氢变为丙酮酸，甘油的分解代谢是按照糖的代谢过程进行的。有些微生物能进一步把脂肪酸通过p氧化作用而进入三羧酸循环进行氧化，最后可分解为二氧化碳和水。微生物也有合成脂肪的能力，一般认为微生物合成脂肪酸是按照与上述氧化分解途径相反的方向进行的。微生物皆能用糖类合成脂肪。酵母合成脂肪需要有氧存在；一些微生物在无氧环境下能将乙醇或有机酸合成脂肪。(2)代谢产物。微生物在进行各种代谢过程中所形成的各种合成产物和分解产物，除上述的一些代谢产物外，还有一些分子构造比较复杂的，并与包装有关的特殊产物。①抗菌素。某些微生物在代谢过程中，可以产生具有抑制或杀死其它微生物作用的一种物质，这种物质称为抗菌素。如灰色放线菌产生链霉素，金色放线菌产生金霉素，点青霉和产黄青霉产生青霉素等。②毒素。有些微生物在代谢过程中，能产生一些对人或动物有毒害的物质，称为毒素。能产生毒素的微生物，在细菌和霉菌中较为多见。细菌的毒素可分为外毒素和内毒素两种。外毒素是由细菌菌体内向菌体外分泌出来的一种有毒物质，毒力较强，大多数外毒素均不耐热，加热至70℃，毒力即减弱甚至破坏。内毒素存在于细菌菌体内，不分泌到菌体外，只能在菌体裂解时，毒素才被释放出来，内毒素毒力较外毒素弱，大多数内毒素较耐热，许多内毒素需加热至80～100℃，1h才能破坏。如黄曲霉产生的黄曲霉毒素等等。 ③色素。许多微生物能产生色素。微生物所产生的色素，根据它们的性状可区分为水溶性色素和脂溶性色素。微生物色素的产生与一些条件有关，适于微生物产生色素的温度一般为20一25℃；绝大多数需氧微生物必须在有充足氧的条件下，才有利于色素的产生；一些营养物质中，如有镁盐和磷酸盐的适量存在，会对红色色素的产生有促进作用；蛋白胨作为氮源时，有利于黄色色素的增加；光线的强弱对色素的产生也有一定的影响。④维生素。维生素为微生物所必须的营养物质，有些微生物自己不能合成，必须从外界吸取；有些微生物能在细胞内合成。细菌、酵母、霉菌中有很多菌种均能合成一定的维生素。例如，一般酵母菌含有维生素B1，薛氏丙酸菌能合成维生素Bl。，阿氏假囊酵母能合成大量的核黄素 二、微生物的生长繁殖微生物在适宜的环境条件下，不断地吸收营养物质，并按照自己的代谢方式进行新陈代谢活动，如果合成代谢超过分解代谢，细胞原生质量会不断增加，体积得以增大，表现为生长。细胞的生长是有限度的，当细胞增长到一定程度时，就开始分裂，形成两个基本上相似的子细胞，每个子细胞又可重复以上过程。在单细胞微生物中，细胞分裂后，个体数目增加，也称为繁殖。在多细胞微生物中，细胞数目增加并不伴随着个体数目增加时，只能算是生长。一般情况下，环境条件适宜，生长和繁殖始终是交替进行的。从生长到繁殖是由量变到质变的发展过程，这一过程就是发育。微生物处于一定的物理、化学条件下，生长、发育正常，繁殖速率则高；当某些环境条件发生改变，超出了微生物可以适应的范围时，就会对机体产生抑制乃至致死作用。 1．微生物的繁殖方式。(1)细菌的繁殖。微生物的繁殖方式分有性繁殖和无性繁殖两种。近年来，经电子显微镜观察及遗传学研究证实少数细菌存在着有性结合，但频率很低。细菌一般进行无性繁殖，表现为细胞的横分裂，称为裂殖。细菌的分裂繁殖，就是一个发育成熟的细菌，分裂成为两个独立的菌体。如果两个子细胞的大小相同，称为同形分裂；若横隔膜在菌体偏端形成，两个子细胞大小不相同，称异形分裂。 球菌分裂时，菌体从圆形倾向于椭圆形，然后在椭圆形的中部形成横隔膜，并分裂成两个新的球菌。球菌由于菌种不同，它分裂时形成隔膜的方向是不相同的，所以出现不同的排列形态。杆菌一般是沿着与长轴线垂直方向进行分裂。 （2）霉菌的繁殖。霉菌的繁殖和酵母一样，具有无性繁殖和有性繁殖两种方式。①无性繁殖。无性繁殖是霉菌的主要繁殖方式。菌丝不具横隔的霉菌，一般形成孢囊孢子和厚膜孢子；菌丝具有横隔的霉菌，多数产生分生孢子和裂生孢子，少数产生厚膜孢子。②有性繁殖。在有性繁殖中无隔膜菌丝的霉菌产生接合孢子，有隔膜菌丝产生子囊孢子。接合孢子是由相接近的两菌丝相接触，接触处的细胞壁溶解，两个菌丝内的核和细胞质融合而形成。接合孢子有厚的壁，表面有棘状或疣状隆起，外界条件适宜时，接合孢子即萌发出新菌丝。 子囊孢子的形成，首先由两条相邻近的菌丝顶端突出两个性别互异的细胞，当两条菌丝接触时，它们就呈卷曲状而互相缠绕起来，两性细胞随即融合为一，即为受精作用。此后，两细胞之核并不立即相融合，也不立即形成子囊，而是形成很多分枝状菌丝，称为造囊菌丝。造囊菌丝把融合的细胞围起来而后形成被子器。被子器里的“受精卵”经过复杂的核分裂和发育，就可以在被子器里出现很多子囊，子囊里产生的孢子就是子囊孢子，每个子囊通常产生8个孢子。(3)酵母菌的繁殖。酵母菌的繁殖方式有三种，即芽殖、裂殖和产生孢子繁殖。①芽殖。酵母细胞在成熟时，先由细胞局部边缘生出乳头状的突起，如出芽的形状。同时细胞内的核进行分裂，分裂的核除留下一部分在母细胞内，其余部分即流入芽体内(子细胞)，芽体逐渐增大，与母细胞交接处形成新膜，使子细胞与母细胞相隔离，子细胞可脱离母细胞，或与母细胞暂时相接。子细胞在形成后，可继续进行芽殖，如果连续芽殖的子细胞都不脱离母细胞，则可出现一堆团聚的细胞群，即称为芽簇。很多种酵母都具有芽殖的特性，例如酵母属的酵母。 ②裂殖。少数种类的酵母似细菌，借细胞横分裂而繁殖，叫裂殖。如裂殖酵母属的酵母，球形或卵圆形细胞长到一定大小后，在细胞中间产生一隔膜，然后两细胞分开，末端变圆。两个新细胞形成后又开始生长而重复此循环。在快速生长中，细胞可以没有形成隔膜而核分裂，或者形成隔膜而子细胞暂时不分开，类似于菌丝，但最后细胞仍然会断开。酵母子囊孢子形成过程(无性繁殖)方式产生孢子。形成的子囊孢子，在子囊破裂时，孢子即被释放出来。在适宜的条件下，孢子膨胀发芽形成新的酵母细胞。 2．单细胞微生物的典型生长曲线。单细胞微生物，如细菌、酵母在液体培养基中，可以均匀地分布，每个细胞接触的环境条件相同，都能得到充分的营养物质，因而每个细胞都能较迅速地生长繁殖。霉菌多数是多数是多细胞，菌体呈丝状，在液体培养基中生长繁殖的情况与单细胞 微生物不一样，如果采取搅动培养，则霉菌在液体培养基中 的生长繁殖情况可接近与单细胞微生物。 将单细胞微生物接种到一恒定容积液体培养基后，在适宜条件下培养，定时取样测定菌数目，发现开始有——短暂时间，菌体数目并不增加，隔—定时间后，菌体数目增加很快，继而菌体数目又趋稳定，最后逐渐—卜降以致等于零。如以细胞增长数之对数或生长速度为纵坐标，以培养时间为横坐标作图，可以得到一条微生物生长曲线，它可代表单细胞微生物从生长开始到衰老死亡的—般规律。 根据单细胞微生物生长繁殖速率的不同，生长曲线可以分为四个不同阶段，即延迟期，对数期，稳定期与衰亡期，如图3—20所示。 (1)延迟期。当菌种接种到新鲜的液体培养基中，刚开始一段时间，菌体数目并不增加；甚至：稍有减少。虽然增加菌数不多，但菌体细胞的代谢很旺盛，菌体细胞的体积增长很快，对不良的环境因素如高温、低温和高浓度的盐，溶液等比较敏感，容易死亡。这说明细胞处于活跃生长中，这时期称为延迟期。延迟期的出现被认为是细胞接种到新的环境中，需要合成必需的酶、辅酶或某些中间代谢产物，以及适应新的物理环境而出现的调整代谢的时期。(2)对数期。经过延迟期之后，菌体细胞分裂速度剧烈上升，菌体数目以几何级数增加，所以称为对数期。对数期的细胞代谢活跃，生长速率高，群体中的细胞化学组成及形态、生理特征比较一致。(3)稳定期。对数期之后，培养液中的菌体不会全部继续地生长繁殖下去，一部分菌体会逐渐衰老和死亡，并且菌体死亡数目逐渐上升。当培养液内菌体的增多数和死亡数几乎相平衡时，即为稳定期。菌体死亡数目增多是由于培养基内营养物质不断减少，有毒代谢产物的积累、增加所造成的。(4)衰亡期。这时能生长繁殖的菌体已显著减少，而且速度也逐渐缓慢，菌体死亡的速度显著增加，大大超过了繁殖速度，并可出现菌体变形、自溶等现象。有些产芽孢的细菌还有可能形成芽孢。 第三节 各种因素对微生物的生命活动的影响微生物与其所处环境之间存在着明显的相互影响。微生物只有与外界环境条件适应时，才能进行正常的生长繁殖；当外界条件发生变化时，微生物的生命活动就受到一定影响，可发生抑制、变异，甚至死亡。研究环境因素与微生物间的相互影响，不仅对探求微生物生命活动的规律是必要的，而且在包装工业生产上，对微生物的利用、抑制、杀灭和防止等方面均有很重要的指导意义。 一、灭菌、消毒、防腐与无菌的概念灭菌。灭菌是指用物理或化学因子，使存在于物体中的所有生活微生物，永久性地丧失其生活力，包括最耐热的细菌芽孢。这是一种彻底的杀菌措施。经过灭菌的物品不再存在任何有生命的有机体。消毒是指杀死或消除所有病原微生物的措施，可达到防止传染病传播的目的。例如将物体煮沸(水温为100C)10min或进行60～70C加热处理30min，就可杀死病原菌的营养体，但决非杀死所有芽孢，常用于牛奶、食品以及某些物体表面的消毒。利用具有消毒作用的化学药剂(又叫消毒剂)，也可进行皮肤、物体表面的消毒处理。防腐是一种抑菌手段。它是利用某些理化因子，使物体内外的微生物暂时处于不生长、不繁殖但又未死亡的状态，是一种防止食品腐败和其它物质霉变的技术措施，如低温、干燥、盐腌、糖渍等等。无菌即没有活的微生物存在的意思。例如，微生物实验室中的无菌操作技术、食品工厂的无菌包装、防止微生物污染的无菌室，经过灭菌或过滤后的无菌空气等。 二、物理因素对微生物生长与死亡的影响1．温度。温度是影响微生物生长与存活的最重要的因素之一。它对微生物的影响表现在两方面：一方面是随着温度的上升，细胞中的生物化学反应速率加快，生长速率加快；另一方面，机体的重要组成如蛋白质、核酸等都对温度较敏感，随着温度的增高而可能遭受不可逆的破坏。因此，只是在一定温度范围内，机体的代谢活动与生长繁殖才随着温度的上升而增加，当温度上升到一定程度，就会对机体产生不利影响，如温度继续提高，细胞功能将急骤下降以致死亡。 自然界中各种微生物都有它一定的最适生长温度，且这种适应生长温度的范围较宽。根据微生物适应生长的温度范围，可将微生物分为嗜冷性、嗜温性和嗜热性三个生理类群。在每一类群的适应生长温度范围内，又包括最低生长温度，最适生长温度和最高生长温度。 微生物的最适生长温度是指最适合微生物良好生长、繁殖的温度范围。也就是说，在这种温度下，微生物生长速度最快，增代时间最短。最高生长温度是指微生物处于这个温度时仍能生长，超过这个温度时，微生物即受到抑制或死亡。最低生长温度是指微生物在这个温度范围内，尚能生长，但生长速度非常缓慢，即增代时间显著延长，若再低于这温度，微生物的生命活动即受到抑制甚至发生死亡。当环境温度超过最高生长温度时，将引起微生物死亡，故高温可用来灭菌。高温致死微生物的原理主要是引起细胞蛋白质凝固。下面介绍几种高温灭菌法：(1)干热灭菌。① 焚烧灭菌法。此法用于灭菌彻底可靠，而且迅速简便，但使用范围有限，常用于接种工具以及污染物品、实验动物尸体等废弃物的处理。②干热灭菌法。在干燥箱中利用热空气来灭菌。通常在160C温度下，处理l一2h可达到灭菌目的。如体积较大、传热较差或物件堆积过挤，需适当延长灭菌时间。此法只适用于玻璃器皿、金属用具等耐热物品的灭菌。其优点是可保持物品干燥。 (2)湿热灭菌。在同样温度下，湿热灭菌效果比干热灭菌好。其主要原因是细胞原生质在含水量高的情况下；-更易变性凝固，而且蒸气的穿透力强。①煮沸消毒法。物品在水中煮沸15min以上，可杀灭细菌的所有营养细胞和一部分芽孢。如煮沸时间延长，并在水中加1％碳酸钠或2％～5％石炭酸，则效果更好。这种方法适用于注射器、解剖用具等的消毒。②高压蒸气灭菌法。采用高压蒸气灭菌必须在高压蒸气灭菌器中进行。水在灭菌器中受热而变成蒸气，因在密闭容器内，蒸气不能外溢使压力升高，当蒸气压力为0.1MPa时，相应的温度为121．6℃。各种微生物包括具有芽孢的细菌，在这样的蒸气温度中持续15—20min，可彻底被杀灭。高压蒸气灭菌不是由于压力的作用而是由于蒸气的高温致死微生物。该方法适用于不怕高热的物品，如金属器具、玻璃器具、一些罐藏食品及其它一些耐热物品。③间歇灭菌法。这是一种用流通蒸气几次反复处理的灭菌方法。其方法是将待灭菌物品置蒸锅内，常压下加热到100℃处理15～30min，以杀死其中微生物营养细胞。冷却后，置一定温度(28—37℃)下保温过夜，使其中还可能残留的芽孢萌发成营养细胞，再以同样方法加热处理。如此反复三次，可杀灭所有芽孢及营养细胞，达到灭菌目的。④巴氏消毒法。这是用较低的温度处理牛乳、酒类等饮料，杀死其中可能存在的病原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，而不损害营养与风味的消毒方法，如用63—66℃，30min或71℃，15min处理牛乳，然后迅速冷却，即可供饮用。但该方法不能达到完全灭菌的要求； 2．干燥。水是微生物在生命活动中不可缺少的物质，而且维持微生物一系列正常代谢的进行需要大量的水分。微生物的生活环境中，因缺少水分而造成的干燥可引起微生物几种不同的结果：有些可以迅速死亡；有些随着干燥环境的延续而逐渐死亡；另一些可以较长时间的存活下来，但已不能进行生长繁殖。干燥能引起微生物细胞内蛋白质的变性和盐类浓度的增高，这是抑制微生物生长或促使微生物死亡的主要原因。3．渗透压。适于微生物生长的渗透压范围比较广，而且它们往往对渗透压的变化有一定的适应能力。突然改变渗透压将使细胞失去活性，但逐渐改变渗透压，则细胞常能适应这种改变。对一般微生物而言，它们的细胞如置于高渗溶液(如20％NaCl)中，水将通过细胞质膜从低浓度的细胞内进入细胞周围的溶液中，于是细胞脱水而引起质壁分离，脱水的细胞不能生长甚至死亡。相反，如将细胞置于低渗溶液(如0.01％NaCl)或水中，则水将从溶液进入细胞内引起细胞膨胀，甚至使细胞破裂。4．超声波。 超声波(频率在200 000Hz以上)有强烈的生物学作用。几乎所有微生物都被超声波破坏，只是敏感程度不同而已。超声波可使细菌破裂死亡。 超声波的杀菌效果与其频率、处理时间及细菌大小、形状、数量有关，频率高杀菌力强；杆状菌较球状菌敏感；细菌芽孢具较强抗性，大多数情况下不受超声波影响。5．辐射。除光合细菌外，一般微生物的生长不需要辐射，辐射往往对微生物有害；例如紫外辐射对生物体有破坏作用，特别是其中波长较短部分，更短的电磁波包括X射线、射线(由放射性物质产生)、宇宙线(从外空达到地面)，这些辐射会引起H20与其它物质的电离，对生物体亦有害。 ①紫外线。紫外线为非电离辐射，它能使被照射物的分子或原子中的内层电子提高能级，但不引起电离。波长为260nm左右的紫外线具有最高杀菌效应。紫外辐射对微生物有明显致死作用，是强杀菌剂，专制的紫外杀菌灯管，在医疗卫生及无菌操作中厂‘泛应用。由于紫外线透过物质能力很差，不易透过不透明物质；即使一层薄玻璃也将大部分被滤掉，所以只适用于空气及物体表面的消毒。 三、化学因素对微生物生长与死亡的影响在微生物生命活动环境中，周围的一些化学物质对微生物有一定的影响，产生以下三种作用：其一，作为微生物所需要的营养物质，可促进微生物代谢活动。其二，抑制微生物代谢活动，起了抑菌作用。其三，，破坏微生物的代谢机制或破坏菌体结构，起到杀菌作用；1．酸、碱与pH值。各种微生物都有其可以生长的和最适生长的pH值范围。自然环境的pH值多为5~9，许多微生物最适生长pH值也在此范围内。虽然微生物可在较广的pH值范围环境中生长，但细胞具有保持其内部环境接近中性的能力，所以强酸与强碱对微生物具有杀伤力，如苯甲酸可作防腐剂，丙酸可防霉；因强碱(如4％KOH)毒性大，其用途局限于对排泄物及仓库、棚舍等的环境消毒。2．重金属及其化合物。大多数重金属包括它们的化合物是有效的杀菌剂或防腐剂，其中作用最强的是汞、银、铜。重金属盐类都是蛋白质沉淀剂，高浓度时可引起细胞死亡。它们的杀菌作用主要原理是由于重金属离子易与细胞蛋白质结合使之变性；或者与酶的一SH基结合使酶失去活性。1：500一l：2 000的氯化汞(升汞)溶液对大多数细菌有致死作用；0．1％～l％硝酸银可消毒皮肤；硫酸铜对真菌和藻类杀伤力较强；砷、铋、锑等对人及动物毒性大，不宜作为消毒剂。 3．有机化合物。酚、醇、醛等有机化合物能使蛋白质变性，是常用的杀菌剂。3％～5％石炭酸溶液几分钟可致死细菌，其作用主要是使蛋白质变性，同时它又是表面活性物质，可对细胞膜起破坏作用。醇是脱水剂和蛋白质变性剂，也是脂溶剂，可使蛋白质脱水、变性，损害细胞质膜而具杀菌能力。一般认为70％乙醇杀菌效果最好。甲醛也是一种常用的效果良好的杀菌剂，但腐蚀性、刺激性强，一般用10％溶液熏蒸消毒厂房、无菌室。纯甲醛为气体，37％～40％甲醛水溶液称为福尔马林。4．卤族元素及其化合物。碘是强杀菌剂。3％一7％碘溶于70％～83％的乙醇中配制而成的碘酊，是有效的皮肤及小伤口消毒剂。碘的抗菌机理可能是与蛋白质中的酪氨酸发生不可逆地结合，同时它也是氧化剂。氯气或氯化物都是最广泛应用的消毒剂，它们的杀菌效应是由于氯与水结合产生次氯酸(HClO)，次氯酸易分解产生新生态氧，是强氧化剂，对微生物起破坏作用，其化学反应如下：CL2+H20—HCL+HClO HClO—HCL+[O] 四、生物因素对微生物生长与死亡的影响 微生物生活在自然界中不是孤立的，微生物与微生物之间，微生物与其它生物；之间，都呈现着各种不同的关系，既相互联系又相互影响。这些关系大致归纳起来有以下四类。l.寄生。寄生关系是一种生物生活在另一种生物体内，从中获得所需的营养而进行生长和繁殖，并使另一种生物受到损害甚至死亡的现象。前者称为寄生物，后者称为寄主或宿主。微生物可以寄生于另一微生物，例如：细菌被相应的噬菌体所寄生，噬菌体可以在寄主细胞内生长、繁殖，最后使寄主的菌体细胞裂解并放出许多新的噬菌体。微生物寄生于高等植物时，被寄生的植物就会发生病害，这种微生物即称为该植物的病原微生物。微生物如果寄生于人体、动物体，能引起人及动物发生疾病，就是人或动物的病原微生物。严重时可以引起人或动物死亡。 2．共生。共生关系是指两种生物共居在一起，彼此依赖，创造相互有利的营养和生活条件，较之单独生活时更为有利，更有生命力。有时，甚至一种生物脱离了另一种生物后即不能生活。如根瘤菌与豆科植物的共生，根瘤菌侵入豆科植物的根部，刺激根部形成根瘤。根瘤菌能固定空气中的氮元素，供给豆科植物氮源，而豆科植物又可以供给根瘤菌营养。3．互生。互生关系是两种可以单独生活的生物，当其共同生活在一起时，可以相互有利，或者一种生物生命活动的结果为另一种生物生活创造了有利的生活条件。例如，土壤中需氧微生物吸收游离氧，为厌氧微生物创造了生活必要的条件。4．拮抗。拮抗关系是指一种生物在生命活动过程中，产生了不利于其它生物的因素，使其它生物的生命活动受到抑制，甚至促使其它生物死亡的现象。例如，酵母在酒精发酵时，产生酒精，由于酒精的存在，可以抑制细菌的生长。 第四节 微生物与包装包装材料上的微生物会导致包装后物品的变质和败坏，缩短储存期，特别是对食品更为严重。因此，必须采取各种有效的灭菌和消毒方法，消灭有害微生物，确保产品质量稳定不变，延长贮存期限。灭菌技术随着科学技术的发展正在不断地改革更新，本节将侧重介绍与食品包装材料有关的灭菌技术。 各种微生物是导致食品变质的重要因素之一，也给人们的身体健康带来极大的威胁。因此，必须保证食品在包装前后完全无菌，即无菌的食品在无菌的包装操作环境里充填到无菌的包装容器中并封合。要达到完全无菌的程度，则要求有严格的灭菌技术和包装技术。常用的包装材料容易附带的细菌种类。 一、食品包装的化学灭菌1．过氧化氢灭菌。过氧化氢灭菌具有以下几方面特点：①加大过氧化氢溶液的浓度，可以提高其灭菌效能；②提高灭菌温度，可加速初生态氧的灭菌作用；③不同的微生物对过氧化氢的敏感程度是不同的，特别是细菌孢子，它对过氧化氢具有很强的耐受力。因此过氧化氢溶液的浓度应达30％，灭菌温度以80℃为适宜。 // 过氧化氢溶液灭菌可采用浸渍法或喷淋法，灭菌处理后，包装材料再经热空气烘烤。这样既能消灭一部分残存的细菌，同时有助于材料表面余留的过氧化氢散失，随即进行充填工序。采用过氧化氢溶液灭菌时，如果结合使用润湿剂，使包装材料(或容器)的表面都能接触灭菌剂，可提高灭菌的效果。在采用润湿剂情况下，过氧化氢溶液的浓度为15％～20％，灭菌时间只需要3—4s就能有效地杀死细菌；如果不使用润湿剂，过氧化氢的浓度必须增高到25％一30％，灭菌时间需要8—9s。但是这两种方法都应该辅以90～l00℃热空气喷射，以增强新生态氧的灭菌效能。2．环氧乙烷灭菌。 环氧乙烷气体主要用于食品自动包装机上有关部件、包装容器和封口材料的消毒灭菌。气体温度为50℃左右，10～15min灭菌，能使99％的细菌死亡。 包装材料经过环氧乙烷气体灭菌后，有一部分残留的环氧乙烷附着在包装材料表面，特别是对乙烯基塑料有渗透作用，如自动包装机的充填喷嘴、密封件、垫圈以及与食品接触的零部件，厚度较大的塑料零件还会吸收环氧乙烷气体，因此，须采取升温和减压的方法以加速环氧乙烷的散失。环氧乙烷气体灭菌常与干热无菌工艺配合，组成无菌包装生产线中的灭菌系统。 二、食品包装的物理灭菌食品的物理灭菌方法，除了普遍应用的加热(干热和湿热)灭菌的方法外，常用的还有紫外线灭菌、微波加热灭菌和辐射灭菌。l.紫外线灭菌。包装材料和容器可以通过紫外线的照射达到灭菌的目的。若照射强度为30mW／cm2，每秒钟可杀死4亿个细菌。在光滑且无灰尘的包装材料上，照射紫外线可将表面上的细菌杀死，对于压凸铝箔的表面，其灭菌时间要比光滑无灰尘薄膜长3倍；对于不规则形状的包装容器表面，其灭菌照射的时间比平面的要长5倍。采用紫外线灭菌，应注意包装材料的特性，如低密度聚乙烯等塑料，照射后会降低其热封强度(约50％)。对于高密度聚乙烯和聚丙烯等塑料，受紫外线的影响则较小。 对于多数微生物和细菌，波长在240—280nm的紫外线的灭菌效果最为有效。无菌包装的实际经验表明，采用高强度的紫外线杀菌灯照射宽度为76．2cm的软包装材料，照射距离为1．9cm，时间45s，能够得到较好的灭菌效果。紫外线还可与干热、过氧化氢或乙醇等灭菌方法结合使用。与乙醇配合使用时，采用95％的乙醇溶液。因为有些真菌和产芽孢杆菌对乙醇具有抵抗能力，必须要配合高强度的紫外线才能把它们杀死。②X射线和射线。X射线与射线为电离辐射，因为它们有足够的能量从分子中逐出电子而使之电离。电离辐射对微生物的致死作用主要在于它会引起物质电离，如使水电离产生H+与OH-离子，这些离子可与溶液中溶解的氧分子产生一些具有强氧化性的过氧化物如H2O2与HO2等，而使细胞内某些重要物质如蛋白质、酶等发生变化失去活性，从而使细胞受到损伤乃至死亡。射线是由某些放射性同位素，如Co60发射出的高能量辐射，具较强穿透力，可致死所有生物。现已试制出用于不耐热的大体积物品消毒的射线装置。2．微波加热灭菌。微波加热是采用波长很短的电磁波为热源加速食品内部升温速度，缩短灭菌时间。其频率范围为300—300000MHz。微波加热在120—130℃／l一2min条件下对多种果酱、水果制品、奶油、咖啡、芳香食品和调料进行灭菌，达到保色、保香、保味的效果。而且在食品包装后，还可以连同包装一起进行灭菌处理。随着微波加热技术的发展和普遍应用，适应微波加热的新型食品包装材料和容器也应运而生，除了蒸煮袋等软包装形式以外，主要是加工纸包装容器——可烘烤纸盒，它可直接连同食品一起送入微波炉中加热煮熟。但是铝箔(或铝制容器)是不宜采用微波加热工艺的，因为铝表面对光线具有反射性能。 3．辐射灭菌。辐射灭菌，即采用离子辐射的方法来消毒食品和包装材料。该方法可杀死密封在包装中的微生物或冷冻食品中的微生物，而且可在室温下进行，不必将食品加热，不影响食品的质量。但是，有些酵母和过滤性病毒具有抗辐射能力，不会被辐射能量所杀死。因此，在进行辐射处理时，应选择最适宜的包装材料，以求达到延长食品的储存期，包装成本又低等目的。 食品的辐射灭菌处理大致可以分为以下两种：(1)辐射剂量在10kGy以下，主要用于延长冷冻鱼类和禽类的贮存期，或是减少水果和蔬菜中的霉菌和酵母，是生鲜食品的主要消毒方法。(2)辐射剂量在40一60kGy，用于未经冷冻且要长期贮存的肉类和禽类食品。对于第一种灭菌类型所要求的包装材料，美国FDA(食品与药物管理局)已于1964年8月规定，允许使用硝酸纤维涂料的和偏二氯乙烯涂料的玻璃纸、涂蜡纸板、聚丙烯、聚乙烯、氯化橡胶(盐酸橡胶)、聚苯乙烯以及偏二氯乙烯／氯乙烯的共聚物等作为辐射灭菌的食品包装材料。第二种灭菌类型，最合适的包装材料是硬质的金属容器。塑料薄膜的包装由于透气率太高，易染菌，贮藏期短。多层复合的软包装材料、尼龙一11、PVDC涂塑尼龙、聚烯烃涂塑聚酯和纸／铝箔／聚乙烯复合材料等，经研究证实也是有效的软包装材料。离子辐射也用于化妆品和卫生用品的微生物消毒，在产品包装成品时进行处理。经过辐射处理的包装，不仅能有效杀灭微生物，而且由于辐射具有高度的穿透力，在处理过程中，包装材料仅有很微量的温升，使用这种工艺对于化妆品的包装是有利的。由于辐射剂量较低，仅在2．5—10kGy范围内，所以适用于大多数的包装材料。 // 辐射技术不仅已经正式用于食品的加工和包装中对食品和包装材料进行灭菌处理，也用于抑制和控制水果和蔬菜等鲜活食品的发育和成熟程度，以及用于柑桔类水果和鱼类、肉类的灭菌处理，又不破坏食品中的营养成分。近年来新开发的一种无菌包装技术是采用塑料在高温下成型对材料进行灭菌。新加工出来的材料或容器是无菌的，其表面贴上一层可剥性保护膜。当材料或容器在使用(充填和包装操作)前，揭去保护膜，即可保证达到无菌要求。 关于食品包装中的灭菌技术和无菌化包装技术目前尚在发展与开发过程中，市场上已经出现多种不同结构和规格的无菌包装设备。有的是在成型—充填—封合包装机中增添灭菌消毒装置，有的是在严格控制空气中的细菌数的无菌环境中进行无菌化包装生产。无论采取何种灭菌技术，都必须保证食品本身不受污染，以及包装材料和容器的性能不受显著的影响，而且适应实际生产条件的可能性。 ****************************************************************************************************************** 包装工艺的气象环境学基础 产品在运输之前必须进行包装，并加以必要的防护，才能保证其在运输、装卸、储存流通期间不受温度、湿度、雨水、太阳辐射、沙尘等气象环境因素的影响。因此，对包装设计人员来说，了解被包装产品的特点，气象环境条件及对运输包装件的影响，掌握运输对包装的要求等知识，对保证产品的包装质量，减少流通过程中的损失，具有十分重要的意义。 第一节 气象因素世界上不同的地区，气象条件存在着很大差别，而且任何地方又有昼夜及四季的交替变化。因此，了解世界各地的气象条件以及它们对产品包装的要求，对从事包装设计及包装工艺的人员是必要的。 一、温度 (1)温度与平均温度。一般气象台(站)所观测的温度，是指离地面2m高，无阳光直射且空气流通处的空气温度。遮阳棚下、空气流通的仓库内的温度与之相似。各地的温度与其在地球上所处的地理纬度有关，一般随地理纬度的增高而降低。 当然，各地的地形、地势条件对温度也有一定的影响，但地理纬度变化的影响是主要的。我国地域辽阔，各地的年平均温度有很大差异，华南地区年平均温度在20一23℃之间，长江流域为16℃左右，黄河流域约为12℃，东北地区年平均温度最低，只有8℃左右。(2)高温与低温。由于地域不同，各地的高温情况也不一样，在我国以年最高温度超过30℃的天数来比较，长江以南一般有100一150天，黄河流域约75天，东北地区仅有10天左右。高温对包装件的运输及储存有很大影响，特别是一些金属包装材料，在烈日暴晒下，表面温度可高达60一70℃；由于高温影响，沥青油毡还会出现熔化现象。低温一般出现在1月，东北的黑龙江省1月的平均温度在一20~28℃，南方则在0℃以上。低温会使橡胶、塑料等包装发生硬化变脆，在外力作用下破裂损坏，如聚丙烯包装盒在一20℃下跌落时，即会发生破裂。还有一些泡沫缓冲材料的最低使用温度可参见表10—1。(3)温差。温差通常指一天中最高温度和最低温度的差。温差以干热带地区最大，日出前到午后的8h内，温差可达30℃，如非洲沙漠地区极端情况下可达40℃。温差大可能会引起封闭的包装件内产生水气凝结现象，从而加速内装物的受潮、腐蚀。另外温度的变化对包装件内产品的含水量同样有着密切的关系，直接影响产品质量的变化，在相对湿度不变的情况下，温度的变化可以提高或降低产品中的含水量，同时温度的变化还可引起某些产品如易溶品、易熔品、易挥发液体以及有生理机能的产品发生质与量的变化，使产品在数量上和质量上受到损失。 二、湿度 湿度是指空气中含水量的多少，有绝对湿度和相对湿度两种计量表示方法。 绝对湿度是以每立方米空气中所含水蒸气质量的克数表示。绝对湿度一般不易直接测得,常以水蒸气压强来间接表示。相对湿度是在一定温度下，空气中实际水蒸气压强与该温度下的饱和水蒸气压强之比，以百分率表示。 地球上绝对湿度的分布随地理纬度的增高而减小；相对湿度随纬度的变化，由赤道到中纬度(约35℃)附近是随纬度增高而降低，由中纬度到高纬度时，由于气温的降低，相对湿度反随纬度的增高而增加，南北半球相对湿度与地球纬度的关系。我国长江以南地区比较潮湿，年出现相对湿度大于和等于80％的累计时数占全年总时数的50％以上；而长江以北地区及海拔l000m以上的地区，一般相对湿度在40％以下。长江以南地区，出现大于和等于90％相对湿度的累计时数，占全年时间的25％以上。长江以南地区年平均相对湿度为70％～80％，绝对湿度为1．6～2．4kPa；黄河流域相对湿度为70％，绝对湿度为1．2kPa；东北的北部地区相对湿度为70％，绝对湿度则只有0.8kPa。 当高湿伴随着高温出现时，会使霉菌孢子发芽生长，在相对湿度80～95％、温度为25～30℃时，将促使霉菌旺盛繁殖，结果会破坏产品的外观和质量。高湿也促使金属加速腐蚀，一般金属的临界腐蚀湿度是：铁：70％一75％、锌：65％、铝：60％一65％，当湿度超过金属的临界腐蚀湿度时，其腐蚀速度即成倍增长。对于一些有机材料，当相对湿度提高后，其吸湿后表面发胀、变形、起泡，不但影响外观，还使其老化，机械性能变坏。湿度低会使纸张、木材、皮革、塑料等产生干燥收缩、变形，甚至龟裂。 三、风力 风力是风作用于暴露物体上的力。风力能使包装件和被包装物受到损坏。强风能够撕裂固定不牢的储存包装件用的防护罩；风还能吹动包装容器而干扰装卸作业，并使车辆的装载和卸载产生危险。若采用敞开式运输工具，风力影响就更为严重。风对物体的实际作用力，是风速、风向、物体的迎风面积和形状的函数。对于形状简单、表面平直与风向垂直的物体，其所受作用力可用下式计算： 式中：F——力，N； CN-一形状因数，无量纲； S——垂直于风的面积，m2； ——空气密度，kg／m3； u——风速，m／s。 如果包装件的一个面是正方形或长方形，则形状参数CN在1．16—2．0之间。 四、雨雪 全球年降雨量以热带海洋最多，雨量由低纬度向高纬度渐减，但雨量最丰富的地区不是在赤道上，而是在北纬5°左右。在南比纬各40°～50°处，雨量又有所上升。 在热带地区，常会发生雨水落地后很快蒸发，又回到大气中去的现象，特别是午后阵雨，这是由于气温高，风力大，水蒸气蒸发量大，且云量多变，阳光时隐时现，因此常常在野外和公路上形成水蒸气蒸腾的奇景。显然，这对运输包装来说特别是对户外堆放的包装件来说是十分不利的。世界上年降雨量最多的地方，是遭受季节风狂袭的印度境内的契拉邦吉，年总降雨量达26466．8mm，我国长江以南地区年降雨量为1200～2000mm，黄河流域和东北地区约为600mm。 暴雨时常伴随着出现强风，因风的影响会使雨水降落的最大倾斜角度达到60°，个别情况下，大风会使降水几乎成水平方向。甚至可以将落在地面上的水吹离地面，这种现象对户外地面堆放的包装件会产生较大的影响。风雪环境大多发生在寒冷及严寒地区，当强风吹雪时，雪的晶体破裂开被磨蚀成大小大致相等的球形的或略带棱角的颗粒，绝大多数雪粒的直径在0．02～0．4mm之间，温度越低，雪的颗粒越小。包装好的物品会因这些小雪粒的积聚而受到损害，因此，在这种条件下，包装件必须要掩蔽，以防止雪粒的渗透，此外，包装材料还必须能抵抗这些雪粒的侵蚀。 五、太阳辐射 太阳的辐射能在地球表面上的分布，因地理纬度的不同而不同。由于太阳不是终年位于赤道上空，而是往返于赤道南北纬23°37'之间，因而使地面有了四季之分，这也是造成地球气候带的基本原因。太阳辐射是一种由太阳发出的以电磁波形式传到地球上的能量。这种能量进入大气层，经过大气的吸收和云层的反射及向宇宙空间漫射后，到达地面的强度已大为减弱，在一般温带和湿热带地区一天中太阳最大辐射强度可达5．86J／cm2·min；在干热带及海拔1000～3000m的高原地区为6．70J／cm2·min。在海拔3000～5000m的高原地区，由于大气透明度增加，因此太阳辐射最强，其强度达到7．50J／cm2·min。如在我国西藏那曲地区(海拔4300m)，曾测得太阳辐射强度最大值为7．66J／cm2·min。太阳光谱主要由紫外线(波长小于400nm)、可见光(波长在400～760nm之间)及红外线(波长大于760nm)组成。在大气层外，紫外线占太阳光总光通量的7％左右，经过大气层的吸收到达地面时所占比例已很小，一般不超过1％。紫外线对微生物有杀伤作用，大多数细菌只要日光照射1—2h就可死亡，其它微生物光照1—4h大多数也会死亡。红外线有增热作用，可以使包装件的温度升高，可增加产品的温度，降低产品的含水量。另外，光照会对一些产品产生剧烈或缓慢的破坏作用，如酒类在光照下和空气中的氧发生反应而变浑浊；油脂会加速酸败；橡胶、塑料、纺织品、纸张在太阳光的作用下会加速老化。若产品的成分中含有不饱和的化学键，在日光的作用下，很容易发生聚合反应，例如丙烯腈、福尔马林(甲醛)、桐油等在光的作用下会发生结块沉淀现象。还有些产品如油布、油纸在太阳照射下会氧化放热，若不及时散热，不仅会加速这些产品的氧化，而且还可能自燃而引起火灾。所以，一般情况下光照会加速被包装产品或外包装材料的物理化学变化，使包装件或内装物受到损害。 第二节 环境因素商品在运输；储存等流通过程中，不仅会碰到不同的气象条件，还会受到不同环境因素的影响，特别是气压的变化，环境中的臭氧、砂尘、盐雾等有害气体都会对包装件产生不利影响，使产品的质量下降，甚至报废。 一、气压 气压是指大气的压强，通常取纬度45°处海平面的平均大气压作为标准大气压，在温度0℃时，正常的重力加速度下，它等于101．33kPa。在海平面以上，气压随海拔高度的增加而降低，在海拔1000～5000m之间，海拔每增高100m，气压大约降低0．8~1．07kPa。在垂直空间范围内，气压的变化亦近似该值。 包装件在高原地区或航空运输时，要考虑低气压的影响。对气密性物质包装用的包装容器应考虑能承受内外压差所造成的危害和影响。如在我国西藏地区运输时，就应考虑汽车行驶在海拔3500～4000m地区运行时气压差异。空运货物时，一般非密封舱运输机的飞行高度是3500m，气压为65kPa。超过此高度飞行的飞机一般采用密封增压舱设计，以保持压强为65kP，。对在飞行高度超过3500m的非增压舱内运输的包装件，则需要考虑更低的压强值。如6000m时为47kPa，8000m时为36kPa，10000m时为26．5kPa，15000m时为12kPa，20000m时为5．5kPa。 二、臭氧 臭氧(O3)是氧分子的一种形态，只要向氧分子输入高能量，就能产生臭氧O3。在海平面上，大气中的臭氧浓度随下列因素而变化：纬度、季节、当地气象条件、存在易氧化气体、烟尘、悬浮在空气中的分解得很细的有机物质。此外电气设备也能产生臭氧。世界各地的大气臭氧浓度差别不大，据现有资料记载，地球表面的平均臭氧浓度在0(忽略不计)~0．06ppm间变化。在美国某些地区，臭氧浓度高达0．2~0．3ppm，洛杉矶地区，测得的臭氧浓度高达0．8％。臭氧会对天然橡胶和聚合物产生有害的影响，它也是影响包装的一个因素。 三、砂尘与灰尘 城市中充满着大量的灰尘、煤渣和烟粒。灰尘包括工业粉尘，是指直径为1~150pm范围内的颗粒，通常以空气中含有的浓度(mg／m3)或沉积量(mg／m3．d)来表示。在清洁的户外，一般灰尘沉降量的月平均值是10~100mg／m2．d，在工业或多砂尘地区的户外环境，灰尘的月平均沉降量达300—550mg／m2．d。 砂尘是指直径为100～1000范围内的石英质颗粒，除用浓度和沉积量来表示外，还可用砂暴日数，即在距离1000m的范围内，由于空气中的风砂现象而影响水平能见度的天数来表示。在我国，西北干燥地区砂尘较为严重，如新疆的和田、甘肃的民勤等地出现的年砂暴日数在30天左右。而在甘肃的张掖，年砂暴日数则多达83．4天，出现砂暴时最大风速可达40m／s，能见度仅20m左右。 灰尘和砂尘沉积于包装件上，首先影响外观，侵入包装件内，则沉积于内装产品上，若拆箱时不予清除干净，将会引起机械零部件的磨损。一些酸性或碱性灰尘还会吸收空气中的水气而潮解，加速包装物的腐蚀。这些灰尘沉积在包装材料表面，还能侵蚀包装材料，促使其老化或降解。四、盐雾及其它化学气体1．盐雾。盐雾是由于海浪冲击岩石时，飞溅的海水成为雾状而进入空气中形成的氯化物微粒(包括氯离子)，通常称为盐雾。一般以单位体积空气中氯化物的含量来表示(mg／m3)。盐雾的沉降量，通常是以一昼夜中物体单位面积上所沉积的氯化物含量(mg／m2．d)来表示。盐雾可随风飘入距海面30~50km的陆地上空，该距离因沿海地区的地形、地貌及风向、风力等影响而有所不同。堆放于海船甲板上及沿海港口码头露天的包装件，将会受到盐雾的影响。干燥的盐粒影响极微，当空气潮湿、大雾或久旱后降下毛毛细雨时，盐粒会被溶解于水中呈离子状态，此时直径较小的氯离子，易被受潮的金属表面所吸附，破坏金属或其表面镀层的钝化膜而导致金属腐蚀。2．其它化学气体。在城市以及工业区的空气中，存在着由工厂排出的废气，生活中燃烧含硫的煤及石油制品等排放出的SO2(二氧化硫)、H2S(硫化氢)、NO2(二氧化氮．)等气体。这些气体对产品及包装容器的金属构件及表面油漆均会产生腐蚀作用。SO2是活性化学物质，它很容易在金属的催化作用下氧化为SO3，当其吸潮溶解在液膜中时即成为硫酸(H2SO4)，而硫酸对金属具有较强的腐蚀作用，当空气中含有微量(0.01％)的SO2时，就可使金属的腐蚀速度急剧上升。铜、铁、锌等金属被腐蚀速度也随空气中的SO2含量的增加而加快。H2S在干燥状态下对金属的腐蚀影响不显著，仅能引起表面变色。但在潮湿空气状态下溶于水膜中后即生成硫氢酸，对银、铜、铁等金属有特殊的腐蚀作用，腐蚀速度并随其浓度的增加而增强。燃料在高温燃烧时，空气中的氮被氧化生成NO，NO迅速被氧化成NO2。在锅炉及汽车尾气中都含有大量的NO2，在硝酸生产中亦排出NO2气体。NO2气体溶解于水膜中即形成硝酸，对金属及包装件产生氧化、腐蚀作用。 在空气污染严重的地方，空气中还含有Cl2(氯气)、HCl(氯化氢)、NH3(氨气)，Cl2和HCl气体溶解于水膜中会形成盐酸，对金属产生强烈的腐蚀作用。NH3气体极易溶于水中，使潮湿处的水膜的pH值增大(pH>7)，对有色金属的腐蚀速度大大加快，尤其是对铜的腐蚀作用最为明显。NH3能剧烈地腐蚀铜、锌、镉等金属，生成络合物，NH3也是促进铜产生应力腐蚀破坏的主要原因之一。 此外，一些包装材料，如塑料、木材及密封用的橡胶、粘合剂、密封胶等，也会挥发出一些化学活性物质，如木材能挥发出SO2、HCl、NH3等气体，这些气体有可能影响内装物，在潮湿环境下引起内装物加速腐蚀，故包装设计者在选择材料与包装工艺时应考虑这一问题。 第三节 流通环境与包装保护 一、环境因素的综合效应 前面讨论了各种环境、气候因素，但自然环境因素并不是单独存在的，大气的固有特性，如温度、湿度和气压是始终存在的，它们彼此间相互影响，还可能与存在的其它环境因素相互作用。为了分析环境因素的实际综合作用，最好成对地对它们进行研究，然后将一对因素中的任一种因素与其它因素配对，如重复这一过程，就可确定各种可能的综合效应。各种环境因素的综合效应及综合后对原单一环境因素效应的加强、抵消或保持原样的情况如下：(1)高温与潮湿。高温有助于增加潮气的渗透速率，而潮气的一般损坏能力也因高温的作用而加强。(2)高温与低气压。高温与低气压这两种环境因素的关系非常密切，因为随着气压的降低，各种包装材料的脱气率会增加，而随着温度的增加，脱气率也会增加，所以，高温与低气压中任何一个因素都有助于加大另一个因素的影响作用。(3)高温和盐雾。高温有助于增加盐雾所引起的腐蚀速率，不管是包装物还是被包装物都是如此。(4)高温和太阳辐射。高温和太阳辐射有着天然的联系，辐射越强，温度越高，它使得包装材料，尤其是有机包装材料的损害加强(5)高温和霉菌。霉菌和微生物生长依赖较高的温度，但当温度超过71℃，霉菌和微生物将停止生长。(6)高温和砂尘。高温可加速砂尘的腐蚀速率，但同时又能降低砂尘的贯入速率。(7)低温和湿度。绝对湿度通常随着温度的降低而降低，但是低温使蒸气凝聚，如果温度足够低，则水汽结成霜或冰。(8)低温和低气压。低温和低气压两种因素的综合作用能够加剧密封件的泄漏(9)低温和盐雾。低温会降低盐雾的腐蚀速率，这对包装有一定的保护作用。(10)低温和太阳辐射。低温将有助于减少太阳辐射的效应。(11)低温和砂尘。低温会加强砂尘的贯入效应。(12)低温和霉菌。低温可抑制霉菌的生长，当温度在0'C以下时，霉菌将处于假死状态。(13)低温和臭氧。在低温状态下臭氧的影响会减少，但是其浓度随着温度的降低而增加。(14)湿度和低气压。湿度会增加低压效应，尤其是电子器材设备。但是，这两种因素综合的实际效应，要由环境温度来确定。(15)湿度和盐雾。高湿可稀释盐的浓度，但盐的腐蚀作用依然存在。(16)湿度和霉菌。湿度有助于霉菌和微生物的生长，但对它们的功效没有助长作用。(17)湿度和砂尘。砂尘与水有天然的亲和性，因此，湿度大时，它们的综合效应将增加对包装物的损害。(18)湿度和太阳辐射。湿度可加强太阳辐射对有机包装材料的损坏。(19)湿度和臭氧。由于臭氧与水蒸气反应形成过氧化氢，过氧化氢对塑料和橡胶的损害程度比水蒸气和臭氧单独破坏能力叠加起来更严重。(20)太阳辐射与低气压。太阳辐射与低气压两种因素的综合对总的效应没有增加。(21)太阳辐射和霉菌。由于太阳辐射会导致发热，因此这两种因素相结合很可能产生如高温和霉菌那样的综合效应。但是，未经滤光的光辐射有杀菌作用。(22)太阳辐射与臭氧。太阳辐射与臭氧的综合作用增加了材料的氧化速率。(23)霉菌与臭氧。霉菌可被臭氧杀灭。 二、包装保护包装保护是为了防止产品在流通领域发生损失而采取的适当的包装技术方法。针对产品在一定的流通环境中可能遇到的危险都要确定相应的包装保护方法。包装对流通环境的适用性，就构成了包装的保护性能。1．流通环境条件的参数化。现代流通观点，把流通分为“商流”和“物流”两部分。商流指商品所有权与使用权的转移；物流指商品在空间的实物转移，包括包装、运输、装卸、搬运和储存等。商品从生产者转移到消费者，要经过多次运输、搬运和停留，即物流过程，因此，物流是商品流通必然产生的一种形态。// 在运输、装卸和储存过程中，自然气候环境因素的影响是最普遍、最广泛存在的。由于包装件在运输储存过程中所遇到的气候环境因素是多种多样的，有些是可预测的，有些则是不可知的，气候环境条件的变化，势必导致商品的数量和质量发生变化。因此，流通环境是包装保护设计的重要依据之一。20世纪70年代，一些经济发达的国家，就已十分注重流通环境条件的研究和试验，并形成了流通环境工程学的新学科。因为环境条件是客观存在，并具有复杂性与随机性，必须对其进行参数化研究，确定环境条件参数，并作出定性与定量的描述。如1980年国际电工委员会(1EC)发布了《环境参数及其严酷分类的应用》系列标准，我国现已开始采用。 // IEC将流通环境按条件、性质的不同分为气候条件、生物条件、化学活性物质、机械活性颗粒和机械条件等5类，并将这5类条件分为45种参数，每种参数又按严酷程度分为若干级，这就使流通环境中作定量描述的物流科学大大前进了。另外，由于物流作业过程很复杂，这种参数不可能完全反映出环境严酷程度的量值，在使用参数时还需进一步研究与配套。例如，汽车运输就要区分路面平整度级别、运输区域类型与汽车类型等，以制定配套的、细分的环境参数条件，并根据条件参数与商品自身特性参数，采取适当的包装保护技术。 2、包装保护基本原理及包装措施。流通过程中商品的受损，不外乎内在因素(内因)与外界条件(外因)两方面的原因。从包装的角度分析，内因主要指产品的化学成分和性质，如产品本身允许承受机械外力的脆值，产品的自振频率，耐高温与低温能力，抗氧化、抗腐蚀、抗燃爆、抗溶(熔)化与挥发、抗生物侵蚀，耐水性、吸湿性以及鲜活产品的生理生化变化等性能，这是产品质量发生变化的根本原因。外因则主要包括流通环境条件以及人为因素等。 设外因为A，内因为B，包装保护性能为C。通常情况下，A不等于B，而是A大于B(即外部因素大于内部因素)，A和B的差值，就造成了产品的损失。包装若要起到保护产品的作用，就必须使包装的保护性能大于或等于这个差值，即：C≥A—B 这个公式较好地说明了包装保护设计的基本原理，也说明了包装保护与产品质量及运输储存的关系。包装保护设计与环境条件参数、产品自然属性参数等的协调关系，可用图4—5来表示。 包装保护是包装保护功能的具体化。包装保护的目的，在于选择适当的包装材料、容器和包装技术方法，以保护产品的质量，维护产品使用价值，保证产品价值的实现。 产品在运输、储存过程中，由于其自然属性和外界环境条件的影响，可能发生各种各样的变化。在这种情况下，包装设计必须从大范围的一般环境参数条件来考虑，包装容器的设计和选用应根据其运输储存地区的气候环境特点来进行。如纸箱，在西北干燥地区运输储存时，不会因受潮而产生外涨变形现象；在南方地区，由于潮湿，纸箱吸潮后变得松软，乃至经受不住正常的外力作用。而柳条制品包装容器正好相反，在南方使用时，由于潮湿而变得坚韧，但到西北干燥地区，则易于发生断裂。因此，了解包装运输储存地区的气候特点和各种参数，对科学设计，合理的包装是十分必要的。 对包装好的包装件来讲，有些气候环境因素主要对外包装产生影响，如太阳辐射、雨水、砂尘等。这时，只要在外包装上采取必要的防护措施，就可达到保护的目的。例如，按有关规定实施防水包装时，可以起到防雨的目的，同时也能起到防尘的效果。 对包装影响较普遍和广泛的气候环境因素是温度、湿度。当高温和高湿同时出现时会促使金属加速腐蚀，有机材料加速霉变。在包装保护措施上，就要分别按照《防潮包装》(GB5048)、《防锈包装》(GB4879)和《防霉包装技术条件》(GB4768)标准的要求，采取相应的保护措施，以达到良好的保护目的。 保护功能是包装的主要功能，但在当今时代，包装和产品已融为一体，紧密联系而不可区分，包装不但要发挥保护产品的作用，使产品完奸无损地到达消费者手中，而且要起到排销产品的作用。因此，包装设计者在从事包装设计时，除了主要：考虑包装的保护功能外，还要使包装便于流通及利于竞争，这样的包装设计，特别是在出口商品中，才能适应千变万化的国际市场，对扩大贸易和提高经济效益是十分必要的。 � EMBED PBrush \* 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