包装工艺学基础.ppt

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
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(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。
。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****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