第十章-化学防护包装工艺

1、包装工艺学,指导教师：夏征,专业：2012级,第十章 化学防护包装工艺,化学防护包装是防止或减弱产品在流通过程中因化学或生物化学反应而发生质量变化所采取的包装技术方法。 包含：,防锈包装 真空包装 充气包装 脱氧剂封存包装。,第一节 防锈包装工艺 一、防锈包装的意义、概念 1.意义 金属制品表面因大气锈蚀，会变色、生锈，降低使用性能，造成产品价值降低以至失效。 防锈包装与工业制品生产中的防锈技术不同，包装封存方法防锈是暂时性的防锈，内包装物投入使用时，防锈包装材料还要求能顺利除去。 防锈包装的有效期可由数月数年不等。 对金属物品的储运与销售具有重要意义。,2.概念 为防止发生大气锈蚀，而采用的

2、包装材料和包装技术方法称为防锈包装。(直接防锈和间接防锈) 间接防锈indirect antirust 不直接对产品的金属表面进行防锈处理的防锈方法 (间接防锈可选用下列材料:干燥剂(硅胶、蒙脱石等)、气相缓蚀剂(亚硝酸二环己胺、苯骄三氮哇) 直接防锈direct antirust 将防锈物质直接涂覆在产品金属表面的防锈方法 （直接防锈可选用下列材料:防锈油、防锈脂、防锈纸、防锈剂、防锈液、气相防锈油、气相防锈纸）,二、防锈包装的要求,一般要求 1 确定防锈包装等级并按等级要求包装，在防锈期限内保障产品不产生锈蚀。 2 防锈包装操作过程应连续，如果中断应采取暂时性的防锈处理 3 防锈包装操作过

3、程中应避免手汗等有机污染物污染产品。 4 需进行防锈处理的产品，如处于热状态时，为了避免防锈剂受热流失或分解，应冷却到接近室温后再进行处理 5 涂覆防锈剂的产品，如果需要包敷内包装材料时，应使用中性、干燥、清洁的包装材料。 6采用防锈剂防锈的产品，在启封使用时，一般应除去防锈剂。产品在涂覆或除去防锈剂会影响产品的性能时，不使用防锈剂,防锈包装工艺一般包含： 包装前金属制品的清洁和干燥； 防锈封存包装：用防锈材料对产品表面进行处理与包封。 清洁、干燥、防锈和包装 产品应根据下列条件确定防锈包装方法: a)产品的特征与表面加工的程度; b运输与贮存的期限; c)运输与贮存的环境条件; d)产品在流

4、通过程中包装件所承受的载荷程度; e)防锈包装等级,三、防锈包装的工艺,实验方法,防锈 包装试验按GJB1 45A中的周期暴露试验A的规定进行。 1级包装可选择3个周期暴露试 2级包装可选择2个周期暴露试验。 3级包装可选择1个周期暴露试验。 经周期暴露试验后，启封检查内装产品和所选材料有无锈蚀、老 化、破裂或其他异常变化。,四、防锈包装产品的分级： 国标GB4879将防锈包装产品分为三级:1,2,3。,五、防锈包装件的清洗与干燥 包装件的清洗与干燥是防锈包装的准备工序。,五、防锈包装件的清洗与干燥 包装件的清洗与干燥是防锈包装的准备工序。,六、几种常用的防锈包装材料与方法 GB487999将

5、防锈方法分为六类。,七、几种常用的防锈包装方法 GB487999将防锈包装方法分为九类,六、几种常用的防锈包装材料与方法 GB487999将防锈方法分为六类。 1、防锈油脂封存包装（B-2） 将防锈油涂覆于金属表面，然后用石蜡纸或塑料袋封装。 此法材料易得、使用方便、价格较低且防锈期可满足一般需要，是应用最早、使用最广泛的防锈方法。 常用于钢铁、铜铝、及合金镀件、氧化及磷化件以及多种金属组成的防锈。涂上的油脂还有一定的防止划伤和减振作用。,防锈油脂的组成 是以矿物油为基体，加入油溶性缓蚀剂(油溶性表面活性剂)和辅助性添加剂组成 矿物油虽对大气中水分和氧有一定隔绝作用，但效果不理想，只有添加缓蚀

6、剂才有满意的效果。 防锈油脂的分类 防锈脂 常温下呈膏状的材料，它的成膜材料主要由润滑油和工业凡士林组成，另外加入缓蚀剂、抗氧剂和分散剂等构成防锈脂。,防锈油 是在矿物油中加入油溶性缓蚀剂和其它添加剂 配制而成。粘度不高，一般只能作短期防锈。 防锈油脂的刷涂方法 防锈脂 用热浸涂或刷涂。将防锈脂加热到熔化流动状态，然后将清洗干燥的金属件浸涂或刷涂。待冷却，再用石蜡纸或塑料袋封装。但包装件解封后金属表面油脂去除较麻烦。 防锈油可方便浸涂和刷涂，然后用塑料袋封装。,2、气相缓蚀剂防锈封存包装 气相缓蚀剂VPI 在常温下具有一定的蒸气压，在密封包装内能自动挥发到金属表面，对金属起到防止锈蚀的作用。

7、此防锈包装使用方便、效果好、防锈期长，能用于不平结构复杂及忌油产品的防锈，应用广泛。,Vapor Phase Inhibitor （挥发性缓蚀剂）,气相缓蚀剂的性能要求 常温下能挥发，具有合宜的蒸气压和扩散能力； 与水作用时，能分解出具有缓蚀作用的基因，这些基因防锈能力强，同时对金属材料又不腐蚀。 在水或溶剂中具有一定的溶解度，可制成防锈纸或防锈塑料使用。 同时应具有较好的化学稳定性。,气相缓蚀剂的种类及其作用机理 气相缓蚀剂多是铵类、有机铵类及含氮有机化合物与酸形成的化合物。 金属制品因材料不同，所用缓蚀剂也应不同，而气相缓蚀剂配方种类很多，并都有一定适应性，要经试验后仔细选用。 配方可查防

8、锈封存包装手册 对钢铁制品常用以下几种缓蚀剂： 亚硝酸二环已胺（VPI260） 碳酸环己胺（CHC） 苯并三氮唑（BTA）,气相缓蚀剂的使用 气相缓蚀剂粉末 将气相缓蚀剂粉末直接喷于金属表面或装入透气纸 袋内，或压成片丸放于物体周围，用量：50400g/m3。 气相防锈纸 将溶解于水中（或溶剂）的缓蚀剂涂于中性包装纸上，凉干即得。一般涂布用量：510g/m2。 将纸置于包装件周围或用来包装制品，然后用石蜡或塑料袋密封包装。 各种气相防锈纸可查阅相关手册。,气相防锈塑料 将气相防锈剂施于塑料薄膜或泡沫塑料中，然后将金属件包封。 气相缓蚀剂溶液 将气相缓蚀剂直接浸泡或喷涂在金属件上；或浸泡缓冲材料

9、，然后用石蜡纸或塑料薄膜包封。,气相缓蚀剂在使用中的注意事项 不同的金属应用不同的气相缓蚀剂。金属制品为多种金属组件时，应选用对多种金属均能适应的气相缓蚀剂。 气相缓蚀剂用量，因包装材料、包装方法和防锈要求不同而异。一般VPI260为35g/m3；CHC为10g/m3。 被保护表面与气相缓蚀剂之间距离应小于30cm。 密封包装可减少损耗，防锈期；但要注意密封材料与气相缓蚀剂的相容性。 温度60，湿度85%RH,均影响防锈效果。 气相缓蚀剂对汗液无效，包装件在防锈前应清洁，包装时应带手套口罩。,3、可剥性塑料封存包装（B-6） 以塑料为基本组分，加入矿物油、纺锈剂、增塑剂、稳定剂以及防霉剂和溶剂

10、配制而成的防锈材料。 热熔型可剥性塑料 主要组成 由乙基纤维素或醋酸纤维素与其它物质配制而成。 特点 膜层可隔绝外界介质对产品的影响，且能从膜层中渗出防锈油液，有良好防锈效果。温度：-4060 。 透明美观，内封物易辩认检查； 包封简单，开封方便，膜层材料可回用。 要在高温下涂覆。,溶剂型可剥性塑料 主要组成 以乙烯树脂为成膜剂，加入添加剂，用适当溶剂配制而成。 涂布方法 可用喷涂、刷涂、浸涂和淋涂方法涂布于金属表面。 特点 常温下能涂布，价格便宜，应用广泛。 膜层较薄：0.25-0.75mm，可能会有气泡，防锈性能比热溶差，主要用于短期防锈。 涂布注意事项 涂布时应注意通风、且涂布件应避免与

11、有机溶剂接触，并避光和热，以防膜层老化。,4、封套防锈封存包装（B-9-2） 将金属制品密封于包装或一定空间内，使其处于低湿或无氧状态，以防金属件大气锈蚀的方法。 具体有：充氮包装、干燥空气封存封套包装、茧式包装、脱氧剂封存包装、 该包装方法使用于多种金属材料的金属制品或形状结构复杂又不宜解体包装的。 封套包装： 是将金属件放入一密封套内，并放入干燥剂或气相防锈剂，然后在口部用拉链密封的防锈包装方法。 封套包装材料用干燥剂，一般用A型细孔变色硅胶；用量可根据GB4879中的经验公式计算： 干燥剂应用透气纸或细孔金属容器装好，放入封套中密封，非密封包装，干燥剂禁用。,四、防锈包装方法的选用及实例

12、 种类较多，应根据产品性质、储运条件和保存期选用。 储运方面的影响因素有： 到达运输终点的距离与时间； 运输过程与终点的气候条件，是否高温、多湿、海滨或极寒等； 装卸次数、装卸设备、存储期长短与条件； 所用包装容器是用于批发、另售还是储存； 包装费用。,第二节 真空包装与充气包装工艺 一、真空、充气包装的意义与发展 真空包装 将产品放入密封包装容器，抽去容器内部的气体，使密封后的容器内达到预定真空度，然后将包装密封的一种方法。,充气包装 将产品装入气密包装容器中，抽真空（或不抽真空），再充入保护性气体（N2，CO2），然后将包装密封的一种包装方法。,原理 用脱气或充气技术除去包装体系中氧，改善

13、包装内产品周围的气氛，防止或减弱产品的化学、生物化学反应发生，从而达到保护产品。 气调贮藏期间,调节气体的浓度一直受到保持恒定的管理,气调包装CAP（Control Atmosphere Packaging）,自然气调包装,最初在气调系统中建立起预定的调节气体浓度,在随后的贮 藏期间不再受到人为调整。,气调包装MAP（Modified Atmosphere Packaging）,特点： 食品不用加热或冷冻、不用或少用化学防腐剂，且保存期长，风味保持较好。 充气包装美观； 包装材料与设备较简单，操作方便，费用较少； 不足： 真空包装抽真空后，外观不美；不适合尖锐产品和粉状产品包装。 充气中一般用

14、N2，CO2，对食品保护作用有限，透气影响不一定始终处于最佳保护状态，另外对厌氧菌无效。 包装速度较慢，效率较低。,二、真空、充气包装原理及应用 真空、充气包装成功与否取决于以下基本工艺要素： 包装内气体成分的选择和包装储存温度的选择； 高阻隔包装材料的选用和包装容器的密封； 包装方法和包装机械的选用。,袋装,气调包装机,储藏温度,盒装,气体,1、保护气体的作用和储存温度 最常用的是CO2，N2，O2 氧气（O2） 一般来说，大气中的O2是食品氧化与嗜氧微生物致腐的不利因素。 氧也是包装内虫害和金属制品大气锈蚀的不利因素。 氧在充气包装中的作用与要求是不同的。,水分活性Aw,氮气（N2） N2

15、本身不能抑制微生物繁殖生长，但也无害，N2只是作为包装充填剂，相对减少O2的余量，并使包装丰满美观。,CO2 CO2是充气包装中用以保护食品的最重要的气体。 CO2对霉菌和酶有较强的抑制作用，对嗜氧微生物有“毒害”作用，CO2的浓度50%，能明显抑制杀灭嗜氧微生物、霉菌。但对乳酸菌和酵母无效。,缺点： CO2易被食品中水份、脂肪吸收，而使包装塌瘪；浓度过高会引起食品酸味。一般与N2混用。 CO2一般使用浓度为1%10%，max: 12%；具体比例视果蔬品种而定。 气体的保护作用与效果与包装的储存温度关系很大，一般温度上升10 ，细菌繁殖率增长46倍，果蔬呼吸增加3倍。故储存温度是食品储存的关键

16、因素。据国外经验充气包装要在05储存。,总结,O2、CO2、N2是充气包装中最常用的气体，可以单独使用，也可以以最佳比例混合使用。同时要与冷藏相结合，才有最佳效果。,2、真空充气包装的应用 烘烤食品(主要成分是淀粉) 影响食品产生变质的因素有：细菌、酵母、霉菌引起的腐败；脂肪氧化酸败；失湿或吸湿的陈化。 气调包装原理： CO2抑制霉菌。N2置换O2 常温下储存效果显著，应用前景良好。,CO2、N2,2、真空充气包装的应用 熟食类食品 影响食品产生变质的因素有：微生物繁殖和氧敏感 气调包装原理： CO2抑制霉菌。N2置换O2 低温下储存效果显著，应用前景良好。,CO2、N2,包装鲜肉禽及肉制品

17、腐败变质的原因：微生物腐败、色泽变质、非微生物组织变质(蛋白质被破坏)。 冷冻可保存，但外观、风味变差，充气包装加冷冻有良 好保存效果，发达国家大部分用充气包装。 肉类制品经过加工杀菌，水份活性降低，用真空包装或 充气包装在常温下保存也有好的效果。 气调包装原理： CO2抑制好氧菌，O2(co)保持肉的红色，N2填充气体,红肉气调包装,包装水产品 腐败变质的原因：水产品生化反应、酶活性和特定腐败菌的繁殖 气调包装原理：O2对厌氧菌的抑制；CO2、N2对脂肪氧化酸败抑制 包装薄膜采用中等阻隔的PET/PP或高阻隔的KPET/PE 海产品气调包装要在02下冷藏才有好效果。 包装鲜果蔬 有氧与无氧呼

18、吸 无论何种呼吸均消耗果蔬养分并发热，导致细菌繁殖而腐败当果蔬包装中低O2高浓度CO2，其呼吸作用受抑制，保存期 低温果蔬可呼吸强度，过低“冻害”,关键是抑制其呼吸强度！,需要有适宜的储存温度！,自然气调 保鲜,透气薄膜,产品,温度,三、真空、充气包装材料的选用 正确选用材料是气调包装能否有效应用的重要条件。 真空、充气包装，必须用阻气、阻湿良好的材料，维持包装内最佳气体组成；而鲜果蔬自然气调包装，则要求一定有透气能力。 玻璃、金属容器有优良阻隔性能真空包装容器历史很长。 塑料及其复合材料也得到广泛应用。,1、真空、充气包装用塑料材料的选用 性能要求 气体阻隔优良 水蒸气阻隔性优良 热封性优良

19、 机械适应性 其它 常用塑料包装材料的性能 阻气性能良好的材料 阻湿性良好的材料； 阻气、阻湿性均好的材料,2、自然气调用包装材料的选用 良好的透气的薄膜有：PE、PP、PVC、PS； 透气率与厚度及温度有关 同一种膜对不同气体的渗透率q是不一样的。 一般有,qN2：qO2：qCO21 : (35) : (1530),四、真空、充气包装工艺与包装机械 真空充气包装的广泛应用的基础是完善的真空充气包装工艺系统与高效包装机械的应用。 1、真空、充气包装系统,系统组成： 气源、气体混合器、 真空充气包装机、管路、减压阀、 压力表、开关、附件,2、气源与配气技术 小批量生产，气源为钢瓶装压缩气体。各种

20、气体经减压阀减压后进入气体混合器，按要求最佳比率混合，然后才引入充气包装机进行充气包装。,V,T,混合器的配气原理,3、真空充气包装机的选用 包装机品种很多；且不断完善，但现还没有统一分类方法。 腔室式真空充气包装机 （目前国产属此类）,真空补偿式真空充气包装机,气流冲洗式充气包装机,4、真空充气包装工艺参数 抽真空 为使包装内氧含量降到最低，应有较大真空度。一般要达到1030torv(1torv=1mmHg=133.32pa） 充气 引入充气包装机的混合气体要有一定压力。 热封合 热封合质量是真空充气包装密封性的重要保证，一般要求热封宽度稍大，这样热封强度较高。,五、真空、充气包装储存期计算

21、 由于真空包装使用的塑料包装材料具有一定渗透性，因此在真空充气包装中，涉及到储存期的计算问题。 储存期计算是指包装外O2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。,渗透量计算公式,；,qG 气体渗透量 pG 气体渗透系数 p1-p2 材料两侧气体分压差； A 包装材料表面积 cm2 t 储存时间，s； d 包装材料厚度，cm。,例1：有一种对氧敏感的产品，干燥时重100g，装在厚度 为0.025mm的聚脂塑料袋中，包装面积1300cm2，该产品最大吸氧量为150cm2/100g，密封前充换氮气，试计算其储存期限。 解：该产品允许氧渗透量 由表11.12查得聚脂的氧气渗透系数： 氧

22、气分压差为：21.28kpa 将所有数值代入式（11.1）中，改写为： =5839767.9s=67天 该包装储存期可定为2个月。,第三节 脱氧剂封存包装 一、脱氧剂封存包装意义与发展 真空包装、充气包装都是经除氧或充入保护性气体改变包装内的气氛来保护产品的包装方法，常称为改变气氛包装或气调包装。 第二代气调包装 在包装袋内加入有增鲜装置，简称FE（Freshen Equipment）。 典型的“PE”是一个装有活性物质的小包，将其与产品一起放入阻隔性良好的密封包装内，能改变包装内气体成分，以延长被包装物保存期。,PE中的物质有以下几种： 脱氧剂 吸收和释放CO2剂 释放防腐剂 吸湿剂 吸收乙烯,脱氧剂（Free Oxygen Absorber）封存包装，也称脱 氧包装，常写成FOA包装。 它是指将脱氧剂小包与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”（O20.1%），以保护 产品的一种包装方法。主要应用在以下产品的包装：,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,脱氧剂封存包装,二、脱氧剂种