包装工艺的化学基础幻灯片

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1、1,第三章 包装工艺的化学基础,2,一、产品的化学成分 被包装产品的化学成分，可以分为无机、 有机及两者混合物。产品在流通过程中的质 量变化由被包装产品自身的组成成分及在流 通环境中的条件决定的。,3,1.食品的化学成分 加工食品： 以天然食品为原料经加工处理而得到的产品， 如糖果、糕点、饮料、罐头、乳制品、方便食品、 酱菜等，其主要成分是糖类、蛋白质、脂肪、纤维、 维生素、矿物质等。 天然食品： 未经加工的鲜活与生鲜类食品，如瓜果、蔬菜、 鱼虾等，除了上述成分外，仍然还进行着新陈代谢 活动，继续在酶的催化下进行着生物氧化作用。,4,2.药品的化学成分 药品是指以医药和保健为目的的药品，包括针

2、 剂、水剂、粉剂、片剂、丸剂、油膏等，这些药品大 多是由几种成分或几种材料组成的混合物。 3.化妆品的化学成分 化妆品用来保护及美化人体肌肤的日化产品， 主要有膏剂、水剂、粉剂、油剂等，是由多种化学成 分和天然材料混合而成。 如化妆品中含有呈香、呈 色、去垢、滋养及药物等成分。,5,4. 机电产品的化学成分 机电产品的零部件大多采用铸铁、碳钢、铜、铝等金属材料制成。而多数为铸铁和碳钢，主要成分为铁、碳及其化合物。 5.化学危险品的化学成分 化学危险品是指具有易燃、易爆、剧毒、强腐蚀性和放射性等性质的物品，这些物品有的是由C、H、O组成的有机化合物，有的是活泼金属或放射性金属，有的是有毒无机物。

3、,6,二、产品的化学性质 被包装物品的化学性质是指产品的形态、结构以及产品在热、光、氧、酸、碱、温度、湿度等作用下，发生本质改变的性质。如：化学稳定性、腐蚀性、毒性、燃烧爆炸性等,7,1、化学稳定性 产品的化学稳定性是指产品受外界条件的作用，在一定范围内不易发生分解、氧化或他变化的性质。产品化学稳定性与产品的化学成分、化学结构、外界条件等因素有关。 红磷 不活泼、160oC燃烧、强氧化剂、摩擦爆炸 黄磷 活泼、易氧化、能自燃、40oC燃烧 碳素钢 易氧化、锈蚀 不锈钢耐蚀性良好,8,2.产品的毒性 产品的毒性是指产品能与有机体某部分组织互相发生化学作用或物理化学作用，破坏有机体正常生理功能的性

4、质。具有毒性的产品主要有医药、农药和化工产品。 剧毒物：人体吸收量在2mg/kg以下的属剧毒 有毒品：吸收量超过2mg/kg的,9,3. 腐蚀性 指某些产品与生物体接触后能使生物体发生腐蚀性的灼伤，或使其他物质发生破坏型的化学变化。腐蚀产品大多伴有有毒、易燃、易爆等性质。 如硫酸能吸收动植物体内的水分，使其碳化变黑。 烧碱（NaOH）腐蚀皮革、纤维制品、皮肤。 石灰石，吸湿放热，能灼伤人的皮肤和刺激呼吸器官。,10,4.产品的燃烧爆炸性 产品的燃烧性 燃烧属于氧化反应，反应剧烈，伴随热与光的发生。燃烧必须具备三个条件：可燃物、助燃物、火源。 易燃液体：由C、H、O组成的有机化合物，如乙醇、汽油

5、等 易燃固体：以固态形式存在，燃点低，遇火、受热、撞击、摩擦或与氧化剂等物质接触，能引起燃烧和包装的物质，如火柴、赤磷 自燃物品：不接触明火，只要本身与氧接触，即能发生剧烈的氧化作用而产生热量，积热达到燃点自行燃烧，如黄磷 遇水燃烧的物品：遇水或潮湿空气能分解产生可燃性气体，并放出热量而引起燃烧的物品,11,爆炸是指物质由一种状态迅速转变成另一种状态，并在瞬息间以机械功的形式放出大能量的现象。 物理性爆炸是指包装容器内部压力超过包装承受强度而引起的爆炸。如啤酒瓶、汽油瓶等的爆炸。 化学性爆炸是指某些物质受到外因作用，引起化学反应而发生爆炸，化学爆炸的三种形式： 碰击性爆炸：产品不稳定，略受碰击

6、，分子突然分解成若干元素或简单的化合物，体积突然膨胀产生大量的能量而爆炸如乙炔、硝化甘油 易燃物在空气中的爆炸如苯、汽油 氧化剂混合易燃物的爆炸如氯酸钾、高锰酸钾、硫磺、红磷与金属锌粉混合，不安定的氧化剂和细粉状的易燃物作用，静置不会爆炸，略受热或摩擦后立即爆炸。 受热或摩擦引起的爆炸如重铬酸钾、硝酸盐、磷类也略受热或摩擦即爆炸,12,三、被包装产品的化学变化 1.化合 两种或以上的物质相互作用生成一种新物质的反应（如石灰的吸湿过程） 2.分解 由一种物质生成两种或以上物质的反应 不稳定的产品，受光、热、酸、碱及潮湿空气的影响会发生分解反应，如麦乳精、菊花精等营养品大都选用炼乳、奶油、鸡蛋粉、

7、可可、维生素等原料精制而成。受热许多营养物质如维生素C、糖化酶等就会发生分解和变质，作用大打折扣。 杀菌消毒用的双氧水分解成水和氧气,13,3.水解 是指产品中的某些组分在一定条件下，遇水发 生分解的现象。 药品过夜服用或存放过久，不但药效降低，而 且会因空气、温度、时间和细菌污染等因素的影响， 使药液中的酶分解减效，细菌繁殖滋生，淀粉、糖类 营养等成分发酵水解，以致药液发馊变质，服用后对 人体健康不利。 糖类、淀粉类、油脂类与水发生复分解 硅酸盐、肥皂、纤维素、蛋白质水解，结果一 般是链断裂、强度降低。 受酸碱影响，蛋白质碱解酸稳，棉纤维碱稳强酸解。,14,4.氧化 物质失去电子的作用叫氧化

8、，得到电子的作用叫 还原。狭义的氧化是指当产品与空气中的氧或其他物 质放出的氧接触，发生与氧结合的化学变化。 产品氧化不仅会影响产品的质量，有的产品在氧 化过程中会产生热量，以至发生自燃，有的甚至会发 生爆炸事故。 纤维制品、橡胶制品等长期受空气、光线和氧的 影响会发生变色或硬化，就是被氧化的结果。 分子中含有较多不饱和双键的物质如桐油及其制 品在空气中会发生自氧化,15,5.老化 某些以有机高分子聚合物为成分的包装材料如橡胶、塑料制品及合成纤维织物等，在使用过程中，受氧、光、热、水和微生物的综合作用，其物理、化学性质及力学性能发生不可逆的变坏现象，如发硬、发黏、变脆、强度降低等现象。 老化是

9、一个复杂的过程，但实质是发生可大分子的降解和交联,16,降解反应： 在一定条件下，高分子聚合物聚合度降低的反 应。降解的结果使材料的性能下降，如变软、发黏、 失去原来的机械强度等。 常见的降解有氧化降解、化学降解。 交联反应： 若干个线型高分子链通过链间化学键而形成网 状结构大分子的反应，结果是高分子的聚合度增 大，会使聚合物变硬变脆而丧失弹性。 橡胶制品的老化是以交联反应为主。,17,防止老化的方法 高聚物制品的老化是一个缓慢的过程，为了延长材料的使用寿命，通常采用以下措施： 添加防老化剂 防老剂是一种能保护、抑制或延缓光、热、氧等对高分子材料破坏作用的物质，分为抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂等

10、。 表面处理 在材料表面镀或喷上一层防护层，起到阻缓或隔绝外界因素对高聚物的作用。 改变聚合物的结构 如聚氯乙烯的热稳定性差，通过在聚氯乙烯的悬浮液中，通入氯气并用紫外光照射，得到稳定性较高的氯化聚氯乙烯。,18,6.腐蚀 金属与周围介质接触时，由于发生化学作用或电化学作用而引起的材料性能的退化与破坏。 金属腐蚀很普遍，如钢铁制品在潮湿空气中的生锈，地下金属管道受腐蚀而穿孔等。金属制品的锈蚀不仅会使金属制品的重量减少，更为严重的是会影响制品的质量和使用价值。 根据金属腐蚀过程的特点不同，主要划分为化学腐蚀、电化学腐蚀和生物腐蚀三类。,19,(1)化学腐蚀 金属表面直接与介质中的某些氧化性组分发

11、生氧化还原反应而引起的腐蚀。特点：腐蚀介质为非电解质溶液或干燥气体，腐蚀过程无电流产生。 在化学腐蚀过程中，如果所生成的腐蚀物不是以完整的膜留在金属表面，介质则可无阻碍地与金属表面接触，这种氧化膜对金属没有保护作用；若形成的氧化物膜致密而连续，能覆盖金属全部表面，把金属与介质隔开，则可以保护金属不再进一步的腐蚀，即钝化作用。,20,(2)电化学腐蚀 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。特点：腐蚀过程中有电流产生。电化学腐蚀是金属材料及其制品被破坏的主要形式。 电极电位,金属浸入电解质溶液中，金属 表面的原子由于本身热运动及 极性水分子的作用，有生成溶

12、剂化离子浸入溶液，同时将电 子留在金属表面的趋势。,21, 电化学腐蚀原理 将铜片和锌片放入盛有稀硫酸的同一容器中，并用导线将其相连，就有电流通过。锌的电极电位比铜低，电子从锌极流向铜极，电流方向刚好相反。 失去电子进行氧化反应的电极叫阳极。 得到电子进行还原反应的电极叫阴极。 金属发生电化学腐蚀的实质就是原电池作用。,22, 电化学腐蚀类型 析氢腐蚀： 在酸性介质中，金属及其制品发生析出氢的腐蚀。 吸氧腐蚀： 由于溶解氧的作用而引起的腐蚀。,23,24,25,(3)微生物腐蚀 是一种由微生物的生命活动而引起的材料腐 蚀，并非是微生物本身对金属腐蚀，而是微生物生命 活动的结果间接地对金属的电化

13、学过程产生影响。有 以下三种情况： 破坏防腐剂 代谢产物的影响 形成浓差腐蚀电池,26,(4) 影响金属制品腐蚀的因素 金属制品本身特性 金属多为合金，如果其中含电位高于主要金属本身的电位的成分或杂质时，容易加速制品腐蚀；如加入容易钝化的元素，可提高金属及制品的耐腐蚀性。 储存环境 环境的空气湿度、气温及空气中的有害杂质如SO2、Cl-等,27,(5) 金属腐蚀的防护 正确选材 选材时要考虑所处的介质种类、环境条件 覆盖保护层 在金属表面电镀金属保护膜或覆盖非金属涂料如油漆、塑料薄膜等，使金属和介质隔绝，提高耐腐性。,28,为什么说白铁（镀锌铁）可起防腐蚀作用，而马口铁（镀锡铁）只供装饰和起隔

14、离作用？ 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。而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，,29,思考题： 1. 产品在流通过程中发生的化学变化有哪几种？举例说明。 2. 析氢腐蚀和吸氧腐蚀有什么不同？举例说明 3. 简述金属的化学腐蚀与电化学腐蚀原理，它们各有何特点？ 4.影响金属制品腐蚀的因素有哪些？包装时如何防止金属制品的锈蚀？ 5. 为什么说白铁可可起防腐蚀作用，而马口铁只供装饰和起隔离作用？ 6. 引起高聚物包装材料老化的原因是什么？如何防止其老化？,