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化学防护包装工艺金属制品锈蚀原理

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.2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：

①金属上各部分（或不同金属间）存在着电极电位差；

②具有电位差的各部分要处于相连通的电解质溶液中；

③具有电极电位差的各部分必须相联。

3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。

4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。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。5§12～1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。6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；7一、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89二、防锈包装中产品的预处理

1.除锈。①物理机械法:人工:钢刷、锉、铲、砂布；机械:喷射法、砂轮；②化学法:酸洗:H2SO4、HCl、HNO3、磷酸；碱洗:NaOH等。人工除锈10二、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。

⑴溶剂清洗法;⑵清除汗渍法;⑶蒸气脱脂清洗法;⑷碱液清洗法;⑸乳液清洗法;⑹表面活性剂清洗法;⑺电解清洗法;⑻超声波清洗法。11二、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：⑴压缩空气吹干法;⑵烘干法;⑶红外线干燥法;⑷擦干法;⑸滴干、晾干法;⑹脱水法12三、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；13充气包装具有除氧保质功能，另外还有抗压、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。14图12-4在4℃贮藏猪肉的细菌数量增长15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；16

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12-6的模型来表示。

2．真空充气包装的应用17图12-5各种果蔬最佳O2、CO2浓度18图12-6果蔬呼吸与气体透过模型19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。202、确定包装等级以后，可进行清洗，除去尘埃、油脂、汗迹和异物；1、根据下列条件确定防锈包装方法：C运输与储存环境条件；充填剂有活性碳、高岭土、硅藻土等,加入量为铁粉重的20％～500％。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。腔室式真空充气包装机(参见图12-8)；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。1、根据下列条件确定防锈包装方法：活性碳铁系脱氧剂一般由以下物质组成:二、防锈包装中产品的预处理真空充气包装机的选用；B8充氮包装⑴溶剂清洗法;二、防锈包装中产品的预处理双室式真空充气包装机在标准状态下,1gNa2S2O4最多可与0.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。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:(3～5):(15～30)。参见表12-10。

21四、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。22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10～12MPa。

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23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242．真空充气包装的应用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:真空、充气包装工艺参数。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。B6可剥性塑料包装如需释放CO2,则加入碳酸盐等。§12～1防锈包装工艺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)由(1)、(2)反应式可计算出,标准状态下,1g铁可与0.1、根据下列条件确定防锈包装方法：脱氧剂使用前应密封在气密性好的包装容器内。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。B3气相防锈材料包装其特点参见表12-15和图12-12。d—包装材料厚度,cm。为金属卤化物,如Cl、Br、I的化合物,加入量约为铁粉量的5％～100％。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；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。25图12-8腔室式真空充气包装原理

1-真空泵2-阀门①3-真空腔室4-包装袋5-被包物

6-真空表7-热封器8-阀门②26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、热封切断盒式包装件27双室式真空充气包装机

28五、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·dPg=————————（p1-p2）·A·t式中:qg—气体渗透量(透气量),cm3；Pg—气体渗透系数,cm3·cm／cm2·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。29§12～3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(O2＜0.1％),以保护产品包装方法。

主要应用：⑴加工食品;⑵粮食谷物;⑶中药材、文物、纺织品;⑷精密仪器、电子器材、军械。30二、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。

31二、脱氧剂的种类和作用原理

⑴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：Fe＋2H2O→Fe(OH)2＋H2↑(1)2Fe(OH)2＋(1/2)O2＋H2O→2Fe(OH)3→Fe2O3·3H2O(2)3Fe＋4H2O→Fe3O4＋H2↑(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。32二、脱氧剂的种类和作用原理

⑵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Na2S2O4＋O2――――→Na2SO4＋SO2⑷水Ca(OH)2＋SO2――→CaSO3＋H2O⑸⑷是主反应,用Ca(OH)2可除去主反应生成的SO2。水是反应⑷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。33三、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:⑴铁粉。以还原铁粉、电解铁粉、海绵铁粉或铸铁粉为主材料。⑵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5％～100％。⑶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20％～500％。⑷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,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