包装工艺的物理学基础详解
02第二章--包装工艺的理论基础
包装工艺学
3、灭菌、消毒、防腐与无菌的概念 灭菌： 利用物理或化学方法，使所有的微生物永久性丧 失活性，经过灭菌的物品不再存在任何有生命的 有机体。 消毒： 杀死或消除所有病原微生物，但只是杀死病原菌 的营养体，并未杀死所有芽孢。 用于物品的表面处理。
13:02
包装工艺学
防腐:
抑菌手段。利用某些物理化学方法，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。
13:02
包装工艺学
第四节 包装工艺的气象环境学基础
1、气象因素 ①温度：高温与低温，温差 ②湿度：绝对湿度，相对湿度 ③风力 ④雨雪 ⑤太阳辐射：加速老化
13:02
包装工艺学
2. 环境因素 气压，臭氧，沙尘，灰尘，盐雾及其它气体 (so2 H2S Cl2 HCl NH3) 3. 流通环境与包装保护 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。
商流
包装工艺学
本章思考题： 1.掌握单细胞微生物的典型生长曲线。 2.灭菌、消毒、防腐、无菌、活性包装、流 通概念。 3.任选一种产品进行包装保护，考虑影响其 保质期的物理、化学、微生物和气象环境 学因素。
13:02
包装工艺学
氧 化：
油脂、脂肪酸
ROOH
酸、醛、醇、酮、酯、内酯，有异味 金属和O2、CO2、H2S、Cl2、 化学： HCl、 So2、H2O反应 锈蚀： 电化学：金属与酸、碱、盐等电解质或潮 湿空气接触，发生原电池反应， 有电流产生。 13:02 生物腐蚀：加速电化学锈蚀
包装工艺学
老化： 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制品等，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。
包装工艺学第8章
Pd 2
32 L
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包装工艺学讲义
17
第二节 液体灌装工艺
灌装方法分类 常压灌装
1、按灌装压力分： 压力灌装 真空灌装
容积灌装 2、按计量方式分：
称重灌装
定容积灌装 定液位灌装
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包装工艺学讲义
18
第二节 液体灌装工艺
常用罐装工艺：
1、 常压灌装 （重力罐装）
定义：在常压下，利用液体自身的重力灌入包装容 器内的灌装方法。
流体灌装容积流量和断面流速的计算：
Q Pd 4 128 L
式中：Q---容积流量，m3/s； ΔP---压力差，Pa；
d---管道内径，m； L---管道长度，m；
µ---动力粘性系数，Pa·s。
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16
第二节 液体灌装工艺
断面平均流速为：
Q A
4Q
d 2
35
第三节 固体充填工艺
5、 倾注式充填 特点：可实现高速充填，但物料外溢严重充填精 度极低，可作为其他工艺的预充填。 适用范围：各种流动性较好的粉末状、颗粒状物 料充填。
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12
第二节 液体灌装工艺
通过分析可以看出，符合条件的灌装方法只有：G、 LS、DV三种方法。
分析以上三种方法，重力灌装G精度稍差，而且要 求容器刚性较大，否则容易变形；隔膜容积式灌装 DV精度高，速度快，可以实现密封灌装，但设备 投入较大；液位传感式灌装LS速度快，精度高，适 合物料范围广，比较经济。因此可选用液位传感式 灌装方法。
包装工程学的基础理论和方法论
包装工程学的基础理论和方法论是在包装领域中广泛应用的科学分支，它涉及到各种包装材料、包装设计、包装制造、包装使用等方面的技术问题。
包装工程学为人们提供了一种有效的方法，用于保护产品、扩大市场和提高销售额等方面，是现代工业中不可或缺的一部分。
包装工程学的基础理论包括以下几个方面：1.包装材料学包装材料学是研究包装材料的物理、化学性质和性能等方面的学科。
包装材料学的研究重点是研究包装材料的强度、透明度、韧性、防潮性、氧气透过率等物理和化学性质，以及材料的选用、制造等方面的技术问题。
包装材料的种类比较复杂，如纸张、塑料、金属等，它们各有特点、适用范围和限制等方面的问题需要加以重视。
2.包装设计学包装设计学是研究包装设计的理论和方法的学科。
包装设计的目的是为了提高产品的市场竞争力和吸引力，包装设计的重点是研究包装形式、大小、颜色、图案等方面的设计原则和技术问题。
合理的包装设计可以提高产品的价值和形象，同时还可以降低包装成本，提高生产效率。
3.包装工艺学包装工艺学是研究包装制造的理论和方法的学科。
包装工艺学的研究重点是研究包装的制造流程、设备、工艺等方面的技术问题。
包装工艺的发展可以提高包装制造的效率、降低成本、提高产品质量等多个方面的问题。
包装工程学的方法论包括以下几个方面：1.质量管理质量管理是通过对包装生产、制造、使用环节中的每个步骤进行监控和管理，以确保包装质量符合标准和要求的管理方法。
质量管理体系包括质量计划、质量控制、质量保证等环节，能够有效地改进包装品质和提高包装性能。
2.标准化设计标准化设计是指采用标准化的包装材料和制造流程，提高包装制造效率和产品质量。
标准化设计可以大大降低包装成本，同时还能保证包装的稳定性和性能。
3.材料测试分析材料测试分析是包括物理、化学等多个方面的分析方法，可以对包装材料的结构、性质、性能、使用情况等方面进行检测和分析，以保证包装材料的安全稳定性。
通过对进行研究，可以提高包装的质量、维护消费者的健康和安全，同时还可以有效地增强产品竞争力和销售额。
第一篇_包装工艺理论基础
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。
表1-1
一、机械性环境条件对包装件的影响
1 冲击对被包装件的影响
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，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。
6、电磁性质变化
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。
6 产品成本
三、产品在流通过程中的物理变化
三态变化
挥发与干缩、溶解与风化、熔化与凝固
渗透与渗漏
机械性质
导热性与耐热性
机械损伤、尺寸精度、形状位臵精度、装配精 度、光泽度、抗震强度、脆值等
场强变化 光学性质
电场、磁场、辐射场对特殊产品的影响 透明度、透光度、感光度
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，引起表面蒸汽压大于相邻气体 压力，从而造成了物质表面分子不 断地散发到相邻气体中去的结果。
（2）产品结构 A 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。 B 产品的宏观结构，即外观结构和表面形状。
包装工艺学课件
一、产品（包装对象）的化学成分—— 有代表的五种：
1. 食品类：糖类（碳水化合物）、蛋白质、脂肪、 纤维素、维生素、水分、灰粉
包 2. 药品类：天然、合成、营养及抗菌成分 装 3. 化妆品类：有机与无机、添加剂、分散剂 工 4. 机电产品类：有机与无机及抗氧化剂 艺 5. 化学危险类C、H、O及氧化剂 学
的对流和扩散。对流受压强和密度不均所引起；扩 散受 压力、湿度、浓度差引起
b) 渗透的原因：①材质不连续 ②环境因素的 变异 如裂纹 ；
⑵.渗透——由分压梯度引起的扩散
包
渗透是一种由时间决定的微观现象.举例：如盐水对
装
木材。
工
3.机械性质变化
艺 学
在储运过程中会会碰到各种因素（环境）影响使
产品机械性质产生变化：可视的，非可视的，表面 的，内部的······
尼系数C为粘性。 但包装中并非如此，上述的就不能反应实际，
。 而实际只能用实验和现实而定——图表曲线
包 装
经验公式有：
aom xom
TR TR
·alm ·alm
式中
工 艺
aoxmo·ma·lxml分m分别别为为输输出出，，输输入入最最大大加位速移度
学 而且：产品脆值大于aom时，并使 2 ，便可保证振动
1 储运损坏与环境
⑴装卸：人与机械——影响到变力、冲击、加速度、转动惯 量······
⑵运输：
铁路
公路
频率、加速度、振动、冲击、动量
包 船舶 飞机
装 工
⑶储存（藏）
①堆码方式（高度与码法）
※ ②.堆码 负载
艺
学
由最下一件包装 最大负荷——载荷，即： p=w·(π-1)
安徽农业大学包装工艺学考点
第一篇包装工艺理论基础（第1-4章）1.产品的三态变化。
特指常温常压下的相互转化。
（1）挥发与干缩（2）溶化与风化（3）熔化与凝固2.渗漏与渗透现象.（1）渗漏：气态、液态或粉状固态产品由于包装材料或封口品质等原因，造成产品在流通过程中从包装容器中渗出、泄漏现象。
主要原因：包装容器品质差（宏观作用）（2）渗透：气体或蒸气直接溶入包装材料的一个侧面，通过材料本身的扩散，并从另一表面解吸的过程。
主要原因：气体或蒸气的分子运动（微观作用）。
3.静电放电和防静电包装；（1）静电放电:不同静电电位的两个物体间的静电电荷的转移就是静电放电（2）防静电包装:①研究产品本身的静电感度；②了解产品流通环境（潮湿度）；③选择合适的防静电包装材料（用表面电阻率表示）。
4.产品的燃烧爆炸性。
（1）产品的燃烧性：①易燃液体；②易燃固体；③自燃物品；④遇水燃烧的物品。
（2）产品的爆炸性：①撞击性爆炸；②易燃物在空气中的爆炸；③氧化剂混合易燃物的爆炸；④受热或摩擦或其他作用引起的爆炸。
5.化学腐蚀的定义及类型；1）定义：金属表面直接与介质中的某些氧化性组分发生氧化还原反应而引起的腐蚀称为化学腐蚀。
2）类型：高温氧化；脱碳，氢脆。
6.电化学腐蚀的定义及类型；（1）定义：金属与酸、碱、盐等电解质溶液或潮湿空气接触时，由于局部电池的形成而引起的腐蚀称为电化学腐蚀。
（2）类型：析氢腐蚀与吸氧腐蚀。
（式子）析氢腐蚀：在酸性介质中，金属及其制品发生析出氢的腐蚀，称为析氢腐蚀。
吸氧腐蚀：由于溶解氧的作用而引起的腐蚀，称为吸氧腐蚀。
腐蚀过程析氢腐蚀吸氧腐蚀阳极（铁）Fe→Fe2++2e- Fe2++2H2O→Fe（OH）2+2H+Fe→Fe2++2e-阴极（杂质）2H2++2e-→H2O2+2H2O+4e-→4OH-电池反应Fe+2H2O→Fe（OH）2+H2 2Fe+2H2O+O2→2Fe(OH)27.老化的定义及类型；（1）定义：高分子包装材料因受外界条件作用，其物理、化学性质及力学性质发生的变坏现象。
包装应用力学知识点总结
包装应用力学知识点总结一、前言包装是指为了保护商品，便于储运和销售而在商品外包面上进行的包覆和封装。
包装应用力学是研究包装材料、包装结构在储运和使用过程中所受的力学作用及其相互关系的学科。
包装应用力学知识点总结旨在全面了解并掌握包装应用力学的基本知识，为包装设计和包装工程解决实际问题提供理论依据。
二、包装应用力学基础知识1. 包装应用力学概述包装应用力学是力学的一个分支，主要涉及包装材料在受力状态下的变形、破坏和保护等问题。
它主要包括静力学、动力学和弹性力学等内容。
包装应用力学的研究对象是包装材料及包装结构在储运和使用中的受力状态以及力学特性。
2. 包装材料的力学性能包装材料的力学性能主要包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、撕裂强度等。
这些力学性能指标直接影响包装材料的使用效果和抗力水平，对包装的质量和安全性起着至关重要的作用。
3. 包装结构的力学分析包装结构的力学分析主要包括包装箱、包装袋、包装板等结构在受力状态下的变形和破坏分析。
通过力学分析，可以优化包装结构设计，减少包装材料的使用和提高包装的保护性能，降低包装成本。
三、包装材料的应力分析1. 包装材料的受力状态在包装运输和使用过程中，包装材料会受到拉伸、挤压、弯曲、撕裂等多种复杂力学作用。
包装材料受力状态的分析是包装应用力学的基础。
2. 包装材料的受力规律包装材料的受力规律包括应力、应变、库仑摩擦力、剪切力等。
了解包装材料的受力规律有助于准确预测包装的抗力水平和破坏形式，为包装设计和包装工程提供理论依据。
3. 包装材料的抗拉、抗压、抗弯、抗撕强度包装材料的抗拉、抗压、抗弯、抗撕强度是包装材料抗力能力的重要指标。
相关测试和分析可以全面评估包装材料的力学性能和使用寿命。
四、包装结构的力学分析1. 包装箱的力学分析包装箱在运输和使用过程中会受到外部压力和冲击力的作用，需要进行力学分析，确定合理的结构设计和材料选用，确保包装箱的质量和安全性。
2. 包装袋的力学分析包装袋在运输和使用过程中会受到拉伸、挤压、撕裂等力学作用，需要进行力学分析，确定合理的结构设计和材料厚度，保证包装袋的承载力和密封性。
包装工艺学
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，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。
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。
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动量：物体的质量和运动速度的乘积。描述物体运动 状态的物理量。
动量定理：物体所受合力的冲量等于物体的动量变化。
Ft P m(v2 v1 )
F
1 t
m(v2
v1 )
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包装工艺学讲义
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第一章 包装工艺的物理学基础
例题：某产品质量为10kg，由1m 高自由跌落到地面而 无反弹，测得冲击作用时间为0.005s，若是落到缓冲材 料上，冲击作用时间为0.08s。
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第一章 包装工艺的物理学基础
②渗透：指气体或蒸汽直接溶进包装材料的一侧 表面，通过向材料本体的扩散，从另一侧表面析出的 过程。影响因素：分压梯度。
3、机械性质变化：表面形状损伤、尺寸精度、位 置精度、装配精度、硬度等的变化。
4、其它变化
①导热性:指产品传递热能的性质。
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包装工艺学讲义
2
第一章 包装工艺的物理学基础
学习要点
1、产品的物理性质。 2、产品的物理变化。 3、力学因素对储运条件的影响。
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包装工艺学讲义
3
第一章 包装工艺的物理学基础
一、基本概念
1、物理性质：物质不需要经过化学变化就能表现出 来的性质。如：温度、熔点、密度、状态等。
④产品受到的最大冲击加速度为：
F ma
a1m
v1 1
3.14 4.43 0.005
2783.45m / s 2
284g
a2m
v1 2
3.14 4.43 0.08
173.97m / s 2
17.75g
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包装工艺学讲义
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第一章 包装工艺的物理学基础
包装工艺学讲义
第一部分 包装工艺基础理论 第二部分 通用包装工艺 第三部分 专用包装工艺 第四部分 包装工艺过程控制
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包装工艺学讲义
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第一部分 包装工艺基础理论
第一章 包装工艺的物理学基础 第二章 包装工艺的化学基础 第三章 包装工艺的微生物学基础 第四章 包装工艺的气象环境学基础
0 F (t)dt
2 Fm
F1m
2mv1 2
3.14 10 4.43 0.005
27820N
F2m
2mv1 2
3.14 10 4.43 0.08
1740N
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包装工艺学讲义
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第一章 包装工艺的物理学基础
③产品受到的平均冲击力为：
F 1 (8860 27820) / 2 18340N F 2 (553.8 1740) / 2 1147N
影响因素:产品的材质、结构形式、尺寸、加工方 法等。
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7
Hale Waihona Puke 第一章 包装工艺的物理学基础
②耐热性:产品承受热能的性质。
影响因素:产品的导热性、膨胀系数、环境因素等。
③场强变化:指电场、磁场、静电场、辐射场等的 变化。
影响因素:产品的材质、结构等。
④ 光学性质:产品对光的敏感程度。
影响因素:光的强度、材料的透明度、吸光、反射、 折射、色散度等。
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第一章 包装工艺的物理学基础
三、力学因素对储运条件的影响 1、 装卸环境的影响 2、运输损坏和运输环境 3、储存过程中的损坏
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第一章 包装工艺的物理学基础
三、力学因素对储运条件的影响
1、 装卸环境的影响 碰撞：包装件在能量作用下发生撞击。
冲击：碰撞引起的力的作用。
跌落：垂直向下的碰撞。
产品的脆值：产品不发生物理的或功能的损 伤所承受的最大加速度值。用G表示。GB8166-87 《缓冲包装设计方法》
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第一章 包装工艺的物理学基础
①包装件容易跌落的高度计算 H=300×m-1/2 （经验公式 适用于m>16kg包装
2、运输损坏和运输环境 主要受力形式为振动与冲击 ①铁路运输 路基和铁轨接头产生的周期性振动； 编组连挂、加速、减速、刹车造成的冲击。 ②公路运输 路面状况、车辆减震产生的振动； 加速、减速、刹车、散装产生的冲击。
F1
1 t1
m(0
(v1 ))
1 10 0.005
4.43
8860N
1
1
F2
t2
m(0
(v1 ))
10 4.43 0.08
553.8N
②第二种情况下两种冲击力分别为：
t
F (t) Fm sin
v2 v1 (方向相反)
m(v2 (v1 )) 2mv1
件） H—跌落高度（cm） m—包装件质量（kg）
例题：有一包装件质量为45kg，计算最容易跌落的高度 H=300 ×1/√45 ≈ 44.8(cm)
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第一章 包装工艺的物理学基础
②跌落冲击力和冲击加速度计算
冲量：力和力的作用时间的乘积。描述力对物体作用 时间的累积效应。
③外部环境：温度、湿度、压强、时间、电场、磁 场、风沙、热、力、声、光、电等 。
二、产品在流通中的物理变化
1、三态变化（气、液、固）
①挥发与干缩：挥发指液态、液化的气态或固态物 质在常温常压下转变成气态的过程。
影响因素：沸点、环境温度、湿度、相邻气体压力、 流动速度及接触面积等相关。
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包装工艺学讲义
①比较两种冲击下产品受到的平均冲击力。
②若冲击力呈半正玄波形 F(t) Fm sin t 时，求两种情 况下的最大冲击力。
解： v1 2gh 2 9.8 1 4.43m / s
v2 0
①第一种情况下两种冲击力分别为：
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第一章 包装工艺的物理学基础
5
第一章 包装工艺的物理学基础
②溶解（溶化）与风化：溶解指溶质分散于溶剂 中成为溶液的过程。
影响因素：吸湿性、水溶性、吸湿点。
③熔化与凝固：熔化指产品受热后从固态转变为 液态的过程。
影响因素：产品熔点、环境温度。 2、渗漏与渗透 ①渗漏：指气态、液态或粉状固态产品由于包装品 材质或封口质量等原因造成产品的渗出、泄漏现象。 影响因素：包装质量、机械损伤、环境变化等。
2、机械性质：产品在机械运动过程中表现出来的物 理性质，包括力学性质、材料属性、结构形状等。如：尺 寸、质量、硬度、刚度、固有频率、弹性、机械损伤等。
3、影响产品物理性质的因素：
①产品的成份：构成产品的原材料。
②产品的结构：表面形状、结构尺寸等。
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第一章 包装工艺的物理学基础