包装工艺学复习题及答案

PAGEPAGE51.正确设计包装工艺规程，需研究一下几点：1)研究被包装物品的特性2)研究流通环境的影响因素3)研究采用新技术和新工艺的可能性4)研究包装品的性能5)研究包装设计6)研究包装设备的性能与应用7)研究包装工艺的设计准则。产品的物理特征有哪些？1)物理易损性2)强度与易碎性3)材料相容性4)结构特征及可拆卸性5)载荷类型6)产品成本。特殊产品主要有危险品和微电子产品。机械环境条件对包装件的影响：冲击、振动、压缩、机械性环境条件参数。包装件承受的冲击主要发生在装卸和运输过程中。包装件在流通过程中可能受到的最大冲击是在装卸搬运的过程中。在缓冲包装动力学领域，按产品破损性质和程度，被包装产品破损形式分为失效、失灵、商业性破损。适合于大部分果蔬贮存的条件为低温、高湿。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；渗漏主要是指液体产品，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，使包装受损等的现象。脆值是指其遭受机械性损伤时所能承受的最大加速值，通常用重力加速度的倍数表示。脆值：又称易损度，是指产品不发生物理的或功能的损伤所能承受的最大加速度值，一般用重力加速度的倍数G表示。吸湿点：产品在一定的温度和压力下开始吸湿的相对湿度值。被包装产品的破损如何分类？答：a在缓冲包装动力学领域，按产品破损的性质和程度分：失效或严重破损：是指产品已经丧失了使用功能，且不能恢复。失灵或轻微破损：指产品功能虽已丧失，但可恢复。商业性破损：指不影响产品使用功能而仅在外观上造成的破损，产品虽可以使用，但已经降低了商业价值。b从力学角度分析分：结构完整性破坏。包括产品零部件的强度减低、断裂破坏、疲劳和摩擦损伤等。结构功能性破坏。包括结构及其元器件、部件的性能失效、失灵等。产品公益性破坏。包括连接件松动、脱离，部件相互撞击、短路或磁化等，还有寿命退化等。14.为什么说白铁可起防腐蚀作用，而马口铁只供装饰和起隔离作用？马口铁即在铁上镀锡，镀层金属的电极电位比基底金属高，则镀层只供装饰和起隔离的作用，一旦镀层出现缺陷，基底金属作为腐蚀电池的阳极腐蚀更严重，而白铁即在铁上镀锌，镀层金属的电极电位较基底金属低，则镀层主要起防腐作用，即使镀层有缺陷，基底金属也会受到保护。15.什么叫包装产品的化学性质？化学性质包括哪几种？答：化学性质是指产品的形态、结构以及产品在光、热、氧、酸、碱、温度、湿度等的作用下，产品本质发生改变的性质。包括化学稳定性，毒性，腐蚀性，燃烧爆炸性。与包装工业有关的微生物主要包括细菌、霉菌和酵母菌。高温短时杀菌法用HTSH作为英文缩写名称。用于抑制微生物生长繁殖的化学药物称为防腐剂或者抑菌剂。霉菌菌丝类型按形态分有无隔菌丝和有隔菌丝；按功能分有营养菌丝和气生菌丝。巴氏消毒法分为低温维持巴氏消毒法（LTH，63-65℃，30min）高温瞬时巴氏消毒法（HTST，71-72℃，15s）和超高温巴氏消毒法（UHT，132℃，1-2S）。灭菌：杀死和消除全部微生物。消毒：杀死、消除或降低材料或物体的病原微生物，使之不致引起疾病的方法。防腐：防止或抑制微生物生长，不能杀死微生物群体。微生物繁殖方式:细菌：有性和无性。霉菌：无性和有性。酵母菌：芽殖、裂殖和产生孢子繁殖。灰尘与沙尘对包装有以下几个方面的影响：影响外观；引起机械零件磨损；酸性或碱性灰尘吸收空气中的水气潮解加速包装物品的腐蚀；侵蚀包装材料，促使其降解或老化。饱和水汽压是随着温度的升高而增加的，在空气中实际水汽压不变的情况下（分子不变），饱和水汽压越高（分母越大），其相对湿度越低。气象因素主要包括_温度、湿度、雨雪以及太阳辐射等。环境因素包括气压、臭氧、盐雾、化学气体、灰尘与沙尘等。相对湿度指在一定温度，空气中实际的水汽压与当时气温下的饱和水汽压之比。绝对湿度：每立方米空气中所含水蒸气质量克数，g/m3。指单位体积湿空气所含有的水蒸气质量，既空气中水蒸气密度。相对湿度：表示空气中实际的水蒸气压与同温度下饱和水蒸气压之比，用百分数表示。软包装：在充填或取出内装物后，容器形状可以发生变化的包装。按产品装入的方法分，装箱工艺可分为三类，即装入式，裹包式，套入式立式装箱工艺根据被装箱产品的特性、装箱的目的要求不同，可分为三种方式，跌落式装箱工艺，吊入式装箱工艺，夹送式装箱工艺。裹包：使用较薄的软包装材料，如纸、塑料薄膜、金属箔以及其他的符合软包装材料，对包装物品进行全部或局部的包封。按裹包的操作方式可分为手工操作、半自动操作和全自动操作三种；按裹包形式分为折叠式裹包和扭结式裹包等。裹包机械的选用：1)半自动裹包机械多属于通用型，更换产品尺寸和裹包形式较易，但机械调整与调试对操作人员的要求高。2)全自动裹包机械多属于专用裹包机械，一般只能包装单一品种的产品，包装的可调性较小。3)裹包用的材料都是较薄的柔性材料，机械对材料的机械物理性能要求较严格，尤其是高速和超高速机械，对材料性能要求较为苛刻，往往由于材料不符合要求而不能保证裹包品质，或导致机器不能正常工作。4)机械的自动化程度越高，功能越完善。三、问答题1、请根据下图描述回转式开袋充填封口机包装工艺过程。回转式开袋充填封口机液位传感式灌装：特别适用于狭颈塑料瓶和玻璃瓶的高速灌装，也可以用于难于清洗的液体物料的灌装，如油漆。隔膜容积式灌装：可以保证液体物料的清洁卫生，且灌装精确度高，物料损失少，灌装速度快，适用于灌装较贵重的液体物料，如静脉注射液，和针剂的灌装，可以灌装狭瓶颈。量杯充填：适用于充填流动性良好的粉末状，颗粒状，碎片状物料。如稻谷，去污粉等。螺杆充填：具体充填速度快，飞扬小，充填精度较高的特点，适用于流动性较好的粉末状细颗粒状物料，特别是在出料口容易起桥而不易落下的物料，如咖啡粉、面粉、药粉等。净重充填：适用于要求充填精度高，及贵重的，流动性好的固体物料，还用于充填脆酥易碎的物料，如膨化玉米，油炸土豆片。毛重充填：适用于价格一般的流动性好的固体物料，流动性差的黏性物料。如红糖，糕点粉等的充填。计数充填：在形状规则物品的包装中应用甚广，适于充填块状、片状、颗粒状、条状、棒状、针状等形状规则的物品，如：饼干、糖果、胶囊、铅笔、香皂、纽扣、针等。冲击与振动防护包装：以防止或减少冲击振动等机械因素对产品造成的危害为目的的包装，也称缓冲包装。缓冲包装材料的作用：一方面延长外部激励作用时间，降低包装产品的动态响应；另一方面是消耗外界激励传递给包装产品的冲击与振动能量。在防锈包装中，防锈油脂包装、气相防锈包装和可剥性塑料包装是暂时性防锈的三大防锈材料与方法。真空包装：将产品装入气密性包装容器，抽去容器内部的空气，使密闭后的容器内达到预定真空度，然后将包装密封的一种包装方法。气调包装：将产品装入气密性包装容器，改变包装内的气氛，使之处在与空气组分不同的气氛环境中而延长储存期的一种包装技术。新鲜肉气调包装中：高浓度氧气，因为氧气可使肉红肌蛋白氧化成氧化肌红蛋白而维持肉的鲜红颜色，有利于销售；同时高浓度氧气可破坏微生物蛋白结构基团，使其发生功能障碍而死亡。新鲜果蔬的气调包装中：低浓度氧气，以降低果蔬呼吸强度而又不导致产生缺氧呼吸（发酵）。氧气作用：一般是食品氧化和嗜氧微生物繁育致腐的不利因素，包装时应予抽除。也是包装内害虫和金属制品大气锈蚀的不利因素。氮气：本身不能抑制食品微生物繁殖生长，但对食品无害。只作包装充填剂，相对减少包装内残余氧量，并使包装饱满美观。二氧化碳：气调包装中用于保护食品的最重要气体。对霉菌和酶有较强的抑制作用，对嗜氧菌有毒害作用。高浓度的，对嗜氧菌和霉菌有明显的抑制和杀灭作用。但不能抑制所有微生物，如对乳酸菌和酵母无效。三种高阻隔性的塑料包装材料：PVDC、EVOH、PAN。活性包装：通过改变包装食品环境条件来延长储存期或改善食品安全性或感官特性，同时保持食品品质不变。智能包装：通过监测包装食品的环境条件，提供在流通和储存期间包装食品品质的信息。物品霉腐的过程：受潮、发热、霉变、腐坏。防霉包装等级：1级包装：产品及内外包装未发现霉菌生长。2级包装：内外包装密封完好，产品表面及内包装薄膜表面均未发现霉菌生长，外包装可能有霉菌生长，面积不超过整个包装件的10%，但不能影响包装件的使用性能。3级包装：产品及内外包装允许出现局部少量长霉现象，食盐样品长霉面积不应超过其外表面的25%。4级包装：产品及内外包装局部或整件出现严重长霉现象，长霉面积占其外表面积25%以上。无菌包装：在被包装物品、被包装容器和辅料、包装设备均无菌的情况下，在无菌环境中进行充填和封合的一种包装技术。无菌过程：包装品的灭菌、被包装物的灭菌、无菌环境下进行包装作业。超高温短时灭菌技术。实验表明灭菌时间过长，会导致食品的品质下降，特别是对食品的颜色和风味影响较大。在灭菌条件相同的情况下，超高温短时间灭菌与低温度长时间灭菌相比，不进时间显著缩短，而且与品质有关的食品成分保存率也很高。包装品的灭菌技术：1)化学灭菌法，常用次氯酸钠。2)物理灭菌法，紫外线，辐射。防潮包装方法分类：一类是为了防止被包装物品失去水分，主要采用阻隔性包装材料防止包装中的水分外排；另一类是为了防止被包装物品增加水分，主要是在包装内加入吸湿性的材料--吸湿剂等。干燥剂的种类：吸附型：硅胶、蒙脱石活性干燥剂、分子筛、铝凝胶等；解潮型：生石灰。水分活性Aw：引起食品腐坏的最低含水量，亦即微生物生长繁殖所需要的最低含水量。食品的含水量越多水分活性越高，微生物生长繁殖相对越快，在储存中也越容易腐坏变质。Aw值降低至0.70时，可较长时间不变质；Aw值低到0.65以下时，食品可2-3年不变质。钢铁临界腐蚀湿度70%，铜的60%，铝的76%。3.试设计净重400g洗衣粉的包装方案，方案中应包括内包装、中包装及外包装三个部分，其内容应有产品特性与形态分析，包装方法，计量方法，包装材料与容器的选用，并阐述选用的原因。1.洗衣粉特性与形态分析洗衣粉为粉状（小颗粒），并为松散状；易吸潮结块，但吸潮后不影响其使用价值，只是改变了产品形态；产品价格较低。2.包装方法防止大气中水分渗透后产生结块，应采用防潮包装，受潮后只是改变产品状形，但不影响使用价值，故可采用一般性的防潮包装。3.计量方法洗衣粉为松散的粉状（小颗粒），密度稳定。可采用容积法计量，用螺旋充填法或量杯充填法。4.包装材料选用因这个包装为一般性防潮包装，采用阻隔水气较好的复合塑料膜即可达到要求。5.内包装容器选用用防潮复合塑料膜制成四封边袋或枕形袋作为内包装，袋具有包装的基本功能，袋包装成本低，适合低值产品。四封边袋、枕形袋均有良好的密封效果，而且陈列美观。6.中包装方案中包装由外包装代替，即外包装与中包装合二而一。7.外包装方案考虑产品有耐冲击和缓冲要求，可采用单层双面A型或C型瓦楞纸箱。因产品重量不太重，密封要求不太严格，可采用成较低的201型对口盖纸箱，用压敏胶带一字封口。1.500g食盐食盐是固体小颗粒，易吸水潮解，所以包装必须防潮。采用复合材料，表层用白牛皮纸，中间用聚乙烯粘合剂层，内层用聚乙烯层。外层：要机械强度好，印刷性能好；中间层：通常是加强复合材料结构的某一性能，需具有阻隔性；内层：主要是封合性，其次是密封性。在线制袋袋装：制袋—充填—封口。一块100g的巧克力主要成分是代可可脂，其融点在33度左右。所以巧克力在28以上渐渐软化，超过35为浆体。巧克力表面质量受环境温度和湿度影响也很大，由25逐步上升到30以上时，其表面光泽开始暗淡并消失。或湿度相对高时，光泽也会暗淡并消失，如果巧克力包装或储存不当时，会出现发花、发白、渗油和出虫等现象，另外还易吸收其他物品气味。以上要求包装阻水，阻气，耐温耐融，遮光，防酸败。防渗析，防霉防虫和防污染的基本性能，而且还能长期保持色香味和型。材料：纸制品：功能性的用纸。锡箔包装：传统的包装材料，阻隔性和延展性好。塑料软包装:冷封软包装优点多，为主要内包装。复合材料：目前常用纸塑复合，铝塑复合，纸铝复合，各种性能都比较优异。工艺：卧式制袋充填封口机。从对产品的适应性、包装商品的外观、裹包应力、薄膜要求、设备投资和包装成本五个方面比较收缩包装与拉伸包装各自特点及异同。序h比较内容收缩包装拉伸包装1对产品的适应性①对规则形状和异形产品②对新鲜水果和蔬菜③对单件、多件产品④对冷冻或怕热的产品均可特别适合均可不适合均可特别适合均可适合2包装商品的外观好差3裹包应力不易控制，但比较均匀易控制，但棱角处应力过大易损4薄膜要求需要多种厚度的薄膜一种厚度的薄膜可用于多种产品5设备投资和包装成本①设备投资和维修费用②能源消耗③材料费用④投资回收期需要热收缩设备，投资和费用均较高多多长不需要加热设备，投资和费用少少比收缩包装少2.5%短50.从泡罩包装技术与贴体包装技术对商品的适应性、对商品的保护性、商品的陈列效果、使用便利性、包装作业性、包装成本六个方面比较各自的特点及异同。序号比较内容泡罩包装贴体包装1对商品的适应性对异形、怕压、易碎商品，对单件或多件都能包装；因采用泡眼、罩壳和浅盘等不同形式，其适应范围广对异形、怕压、易碎商品，对单件或多件都能包装；具有类似于罩壳泡罩包装技术的适应范围2对商品的保护性通过是当地选择材料，可具有良好的防潮、阻气性能不具有阻气性，可将商品牢固地固定在底板上，运输时不易晃动3商品的陈列效果好稍差4使用便利性选择合适的材料和结构，内容物易于取出一般不损坏衬底不能取出内容物5包装作业性容易实现包装自动化流水线作业，但需要更换符合商品的模具，主要面向少品种的商品难以实现自动化流水线作业，因不需要模具，适用于多品种小批量生产，可包装大而重和形状复杂的商品6包装成本包装材料、包装机械都昂贵，特别是用于大而重商品的小批量包装，成本高与泡罩相比比较便宜，但人工比例高，小而轻的商品的大批量生产，比泡罩贵设托盘尺寸为1000mmX1200mm,上面堆码货物高2000mm，用拉伸薄膜裹包，（1）试选择拉伸薄膜的种类；（2）若拉伸薄膜幅宽700mm，定量25g/m2，问裹包一托盘货物时，最少需要薄膜多少克？（提示：薄膜裹包考虑重叠、薄膜拉伸率和层数。）解：（2）拉伸率25％：(L-L)/L×100％=25％L=0.8L包一层所需：2000÷（1-1/3）×700=4.3圈→2/3×700+700＞2000取L=4×(1000+1200)×2=22000mm实际L=4/5L=17600mmm=L×700×25g/m2=308g2、1号香水配方，内装物份额50％，推进剂50％，细雾，温度为21.1℃，（1）使用金属喷雾罐，求F12/11（50:50）的表压；（2）使用玻璃喷雾罐，表压限制为120kPa，求F12与F11的质量比例。（提示：设F-12份额为A，则F-11份额为（100-A），按此计算的两组分蒸汽压表压之和应受Pf-12+Pf-11小于等于120kPa之约束。）答案：（1）257.8kPa;(2)24:76解：（1）F-12和F-11的分子式分别为CCl2F2和CCl3F∴M=12+35.5×+19×2=121（g.mol-1）M=12+35.5×+19=137.5（g.mol-1）则100g混合喷雾剂中各组合物质的摩尔数为：n=50/121=0.413moln=50/137.5=0.364mol则100g混合推进剂的摩尔总和：n=0.413+0.364=0.777mol∴X=0.413/0.777=0.532X=0.364/0.777=0.468查表知21.1℃F-11/F-12的蒸气压P各为92.1kPa、584kPa则蒸汽分压：P=584×X=310.7kPaP=92.1×X=43.1kPa总蒸汽压为：P=310.7+43.1=353.8kPa(绝对压力)=252.5kPa(表压)（2）n=A/121n=(100-A)/137.5∴n=n+n=A/121+(100-A)/137.5=16.5A+12100/16637.5X=n/n=137.5A÷(16.5A+12100)X=n/n=121(100-A)÷(16.5A+12100)P=584×X=584×137.5A÷(16.5A+12100)P=92.1×X=92.1×121（100-A）÷(16.5A+12100)P+P=(1114410+69155.9A)÷(16.5A+12100)≤120+101.3A=23.87≈24∴F份额为24，F为76.湿敏性产品干燥时重150g，装入厚度30um的软质聚氯乙烯塑料袋中，袋长20cm，宽15cm。该产品允许干燥含水率30％~80％，对应的相对湿度范围为50％~85％。现该产品干燥含水率为45％，储存在平均温度22.5℃、相对湿度35％大环境中，其储存期为多少天？（在这种环境下，产品将脱湿，即排除水分）解：①允许排出水分：q=150g×（30-45）％=-22.5g②包装外部分压P:用插值法求得22.5℃时的饱和水蒸汽压强：P=2.753kPa,则P=35％×2.753=0.964kPa包装内部分压P=(50％+85％)÷2×2.753=1.858kPa③用插值法求22.5℃时软聚氯乙烯的K值为0.26×10④P=K×P×P×90/P=0.26×10×452×7.376×90/2.753=283g.um.md.kPa⑤t=(q.l)÷P(P-P)A≈89d≈3个月某种湿敏性产品，干燥时重200g，恍装入厚度30um的聚偏二氯乙烯（PVDC）袋中，包装面积