饼干运输包装系统设计Word格式.docx
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3高档类饼干
多加鸡蛋、砂糖而配制出各种各样的形状,在表面添加装饰的高档类饼干,品质很柔和而且很甜。
另外曲奇也是饼干类的一种,比普通饼干类多加了黄油,曲奇是美国人的叫法。
美国式的基本方法是在黄油或起酥油中加砂糖后搅拌成奶油状,然后加鸡蛋搅拌,最后加面粉、发酵粉、香料一起和后擀成薄饼,用曲奇模子压出后用烤箱烤出来的。
跟着和面在铁板上用软管挤出来或者用勺舀出来(或者放入冰箱凝固后切的很薄后在烤,此外在饼干表面挂巧克力或夹果酱及奶油等加工的品种也很多。
4.1.4.饼干的特征
(1)水份含量低,保质期较长;
(2)紧急时期备用食品及加餐时的最佳营养食品。
4.1.5饼干的包装、运输及贮存要求
GBT20980-2007中规定:
1.包装
(1)包装材料、包装容器应清洁、无毒、无异味,符合相应的食品卫生标准。
(2)各种包装应完整、紧密、无破损。
(3)包装可采用定量包装和称量销售包装两种形式,销售采用称量或其他方式不限。
2.运输
(1)运输工具应清洁、干燥,符合食品卫生要求,且具有防晒、防雨措施。
(2)运输时不应将盛有饼干的容器侧放、倒放、受重压;
不应与有毒、有害、有异味的物品混运。
(3)装卸时应小心轻放,严禁抛、摔、踢等不良方式。
3.贮存
(1)产品应贮于专用食品仓库内,库内应清洁、通风、干燥,并有防尘、防蝇、防虫、防鼠等设施。
(2)产品应防止在垫板上,且离墙10cm以上,每个堆位应保持一定距离,堆放高度以不倒塌、不压坏包装及产品为限。
做
(1)饼干的包装、运输和贮存有什么要求。
4.2分析流通环境条件
4.2.1流通过程和基本环节
一、流通过程
定义:
指产品从制造厂到用户消费结束的全过程。
包装→运输→中转→装卸→仓贮→陈列→销售→消费(不包括逆向物流过程)
典型的流通过程:
二、产品流通的基本环节
(1)装卸搬运环节
---------货物跌落、倾倒、翻滚、装载机械的突然起动、突然着地,野蛮装卸等——包装件的跌落冲击。
(2)运输环节
●冲击:
运输工具的启动、变速、转向、制动等——包装件速度改变造成冲击;
装车后固定不好——造成冲击。
●振动:
汽车运输:
路面不平,发动机的固有振动,轮胎的气压和减振弹簧的性能,货物上下、左右、前后振动;
火车运输:
路轨接缝,周期性较强;
减振装置;
轮船:
发动机的固有振动,风浪——低频振动;
飞机:
发动机的高频振动,气流——低频振动;
●气候条件:
寒冷、炎热、干燥、潮湿、风雨——产品变质或损坏。
●其他因素:
空气中的氧、水分、二氧化硫、一氧化碳、盐分、尘埃等其它污染物,受强烈阳光的长期照射——产品质量下降。
(3)贮存环节
●堆码:
重量形成静压力——贮存环节的主要外部载荷;
静力作用下容器蠕变;
静压力过载,产品变形或损坏。
——了解各种运输状况的堆码高度(仓库3~4m,汽车2.5m,火车3m,货轮8m)——效核容器的承压力。
●贮存环境
◆露天存放:
阳光、风雨、虫蛀、鼠咬和微生物作用;
空气中的一氧化碳、二氧化硫等;
◆室内存放:
仓库的建筑结构型式对贮存环境中的温湿度、气压等因素影响较大;
虫蛀、鼠咬和微生物作用;
空气中的一氧化碳、二氧化硫等;
●环境负载
●环境条件
4.2.2流通环境条件
概述
流通环境条件:
包装好的产品即包装件在流通过程中所经历的一切外部因素称为流通环境条件。
——客观存在——是包装件破裂、损坏或产品失效的主要原因——定性和定量评价
流通环境条件
●物理因素----冲击、振动、压力、水
●生化因素-----温湿度变化、辐射、有害气体、微生物、虫鼠
●人为因素------野蛮装卸、偷盗
注意点:
(1)包装本身就是一种小环境。
包装容器,缓冲包装材料、粘合剂、密封填料、印刷油墨等。
——包装的相容性问题。
(2)环保问题:
农药、化工产品、有毒物品、易燃易爆物品——保护产品、保护环境。
一、流通环境的冲击特性
冲击:
瞬间、猛烈的机械运动,物体在极短的时间内速度变化很大或完成突然的能量转化。
包装件的冲击:
垂直冲击(搬运、装卸、起吊时的跌落引起的);
水平冲击(运输车辆在不平路面行驶,突然起制动、货车转轨、飞机着陆、船靠岸)
1.装卸时的冲击
冲击加速度----------跌落高度
冲击力-----------跌落高度,包装件的重量,缓冲衬垫的缓冲性能,地面刚度
●人工装卸
W------包装件重量(kg)W>
16kg
h------跌落高度(cm)
人工装卸最大跌落冲击加速度G=10~100g`
●机械装卸
起重机作业冲击加速度
叉车作业冲击加速度(g)
影响冲击加速度的相关因素:
作业内容(起重机、叉车的不同作业),装卸速度,货物重量,包装件体积,装卸方式,跌落高度。
装卸环境与跌落高度
2.运输过程的冲击
●汽车运输的冲击
◆路面状况——柏油路,土路,碎石路,搓板路等;
◆车辆的起制动,装载稳定性;
◆运行速度;
◆货物重量。
●铁路运输
◆垂直冲击——钢轨接缝
◆水平冲击
⏹挂钩撞合——车辆挂接速度,车辆牵引装置的缓冲性能
⏹货物重量
⏹货物堆码高度及满载度
二、流通环境的振动特性
重要参数——频率,加速度;
影响因素——运输工具种类、运输环境状况、包装结构、装载量等;
包装件的振动——复合的随机振动
◆汽车运输振动
◆火车运输振动——过轨道接头——周期性激励——周期性强迫振动
◆空运——发动机振动——单振动,高频率,加速度较小,且较稳定
◆海运
三、流通环境的气象条件
水(雨、雪),温度、湿度、气压——气象条件
1.温度和温度变化的影响
2.湿度的影响
◆绝对湿度
◆相对湿度:
3.水的影响
4.太阳辐射的影响
四、环境条件的标准化
定义:
所谓环境标准化,是指统一的语言和度量单位,对环境条件的性质作科学的分类,对每一类环境条件和严酷程度作出定量的描述。
常用标准
◆美国ASTM4169-84------------------<
运输容器及系统的性能试验>
◆MIL-STD-810D----------------------<
环境试验方法和工程导则>
◆日本JISZ0200-1987-----------------<
包装件评价试验方法通则>
◆ISO、IEC(国际电工委员会)----------推荐了若干关于流通环境标准化的文件
◆GB4796、GB4797、GB4798--------对电工电子产品的各种流通和应用环境作了规定
环境条件的分类
国际电工委员会第75专业委员会(IEC/TC75)对产品的环境条件按不同的特性分为4大类:
◆①气象性环境条件,下分10种参数,用K表示
◆②生化性环境条件,下分3种参数
◆③机械(力学)性环境条件,下分6种参数,用M表示
◆④电磁性环境条件,下分3种参数
流通环境的简化
(1)汽车和火车运输环境
◆车型:
汽车,火车
◆路况
◆车速
◆工况:
起制动、急刹车、加减速、挂接等
(2)装卸和堆码环境
◆作业方式:
人、机械(吊车、叉车)
◆贮存方式:
堆码高度、堆垛形式、体积、货重等
◆载荷:
跌落、翻滚、倾倒等
◆各种不同因素的组合形成数以百计的运输和装卸条件。
——简化
(3)简化方法
用英文字母和数字来表示环境参数和严酷程度:
2K2K——气候条件;
B——生物条件;
C——化学活性物质;
S——机械活性物质;
M——机械条件。
字母前以数字表示环境条件种类代号,即:
1—贮存;
2—运输;
3—有气候防护场所,固定使用;
4—无气候防护场所,固定使用;
5-安装于车辆上;
6—船舶环境;
7—携带和非固定使用。
字母后以数字表示严酷程度,数字越大,条件越严酷。
环境参数的测量
(1)装卸环境的测量——冲击载荷——传感器测加速度峰值
(2)贮存环境的测量——计算静压力——堆码高度和包装件自重
(3)运输环境的测量——运输过程的冲击和振动——磁带记录系统测采样、记录和分析
环境条件的量化标准
(1)单个气候环境参数——温湿度等参数(GB4798.2)
(2)生物化学环境参数
(3)机械活性物质——砂,灰尘等
(4)单个机械环境参数——冲击和振动(GB4796,IEC721-3-2)
1产品流通的基本环节有哪些?
2什么是环境条件标准化?
国际电工委员会第75专业委员会(IEC/TC75)对产品的环境条件是怎样分类的?
3饼干在实际的流通条件中,主要经历过程为仓储堆码→装载→卡车运输→卸载等一系列环节,如果让你采用实验室模拟的方法来做相应的试验,如何设计相应的试验?
试设计之。
4.3包装破损模式与脆值定义
在产品实际流通中,产品受到环境的影响后会发生不同的破损,在研究环境对产品影响尤其是冲击影响中,产品的环境适应性往往通过一个指标来评定,这个指标就是产品的脆值。
4.3.1包装损坏模式
包装件在流通过程中受到各种复杂环境条件作用时,有可能使内装物受到不向程度的损坏,丧失全部或部分使用功能或价值,其中以机械环境条件的影响最大。
从力学角度看,损坏模式可归结如下:
①对于内装物
a.冲击过载损坏。
当冲击载荷超过内装物或它们的部分元器件材料的屈服点后,会产生塑性变形,或使内装物或它们的部分元器件功能失效。
对于具有细长杆形状的元器件受冲击时,压力一旦超过压力稳定的临界值,将出现弹性失稳而破坏。
对于某些脆性材料制成的产风,当冲击引起的拉力过大,超过抗拉强度时,会产生脆性断裂。
b.疲劳破坏。
许多弹性材料制成的内装物或它们的部分元器件,在流通过程中受到长期交变应力的作用,达到持久强度极限时,会产生疲劳失效。
c.过度变形。
有的产品尽管受力没有达到破坏强度水平,但如果变形过大,超过结构设计允许公差的范围,引起相邻部件被擦伤或电子部件等短路,同样会导致产品失效。
d.表面磨损。
由于冲击振动作用,使产品重要部位表面受到磨损,产生大量导电颗粒,影响使用功能,或外观严重受损。
②对于包装
a.可能引起内装物损伤的任何包装变化。
b.缓冲垫被撕裂,无法继续保持内装物处于正确的被保护状态
c.外包装破损,使内装物外露,或不能继续保护内装物。
d.超过分销商再包装要求的装饰与结构损伤限制。
下表给出某电子产品生产企业制定的包装限制条件。
4.3.2脆值理论
1.产品破损机理
产品在自由跌落过程中,触地冲击之前只受重力作用,而在触地冲击中处在任意位置时,产品受到向下的重力和被压缩的缓冲衬垫向上的反作用力P(x)。
由此可以看出,Gm正比于跌落高度,即跌落高度越大,产品受冲击产生的加速度越大,当惯性力过大以致在产品内产生的内应力超过产品能够承受的极限时,产品就会损坏。
2产品易损性评价
产品(或包装件)在一定的外界因素的影响下将会发生损坏。
外界因素错综复杂,一般包括物理机械因素(冲击、振动、压力等)、气候因素(水、温度、湿度等)、化学因素(二氧化硫、盐雾等)和生物因素(啮齿动物、微生物、霉菌等)。
易损性是指产品承受损坏能力的特性总和,是一个定性概念。
其包含了如下含义:
耐物理机械因素(冲击、振动、静载等);
耐气候因素(温度、湿度等);
耐化学有害因素(酸、碱、盐等)和耐生物因素(白蚁、微生物等)。
3G值的概念
产品在流通过程中常常会因为环境因素发生破损,冲击过载是产品损坏的主要原因,引起冲击过载的主要原因是:
产品收到较大的动载荷作用,使内应力超过了允许极限。
跌落冲击载荷是最常见的动载荷,它与产品在跌落冲击过程中出现的加速度成正比,产品不发生物理损坏或功能失效所能承受的最大加速度Ac与重力加速度g的比值被定义为产品的Gc值。
G值一般分为:
极限G值:
产品不发生物理损伤或功能失效的能力极限;
许用G值:
根据产品的极限值,考虑了产品的价值、强度、重要程度等因素,除以一个大于1的安全系数之后确定的产品允许实用的G值,用[G]表示
n>
1
所以设计缓冲包装时,包装件跌落时产生的Amax和重力加速度g比值Gmax应小于[G],即:
产品脆值的含义如下:
a.脆值是产品的固有特性;
b.该特性是产品承受冲击时的加速度峰值,速度增量和波形的综合反映;
c.目前脆值定量描述的方式有:
①G值;
②冲击速度变化与脉冲峰值加速度组成的破损边界曲线。
d.产品最初破损往往发生在其最薄弱的环节,并且也有方向性。
因此,定义中的脆值指的是脆弱零部件在损坏时,在特定方向上产品上测定部位的值。
4.3.2冲击脆值的边界理论
产品抗冲击的能力虽然很明显与它能承受的最大加速度值有关(即能承受的最大加速度值越大的产品,它的抗冲击的强度就越大)。
但是,单以能承受的最大加速度这一个因素还不能完全地反映或表示出产品的抗冲击能力。
因为试验也证实,对于同一个产品,作用其上的脉冲,如果冲击持续时间不同,那么引起产品损坏的最大加速度也不相同,也就是说,同一个产品对不同的脉冲其所能承受的最大加速度并不相同。
此外,实验还表明,当速度增量低于某个临界值时,即使产品的最大加速度很大,大到超过它所能承受的最大加速度,产品也不会发生破损。
因此,R.E.Newton提出了“破损边界曲线”,比较全面地反应了加速度峰值、速度增量、脉冲波形和产品破损间的关系,这就远比只用加速度峰值更全面地表征了产品的抗冲击能力。
4.3.2.1使用冲击试验机测定产品脆值的试验方法
试验方法见国家标准GB/T15099—1994。
产品破损受许用的最大加速度和冲击脉冲持续的时间T影响,但T在实际中不易掌握,工程上用速度增量△υ来代替。
用最大加速度和脉冲过程的速度变化量的边界条件来反映产品破损规律的曲线称为破损边界曲线(或破损极限曲线)。
破损区:
非破损区:
或
冲击试验机示意图
(1)确定△υc。
h从小——大,直到产品破损。
(2)确定临界加速度Gc。
h一定,△υ不变,逐次加大Gm——直到产品破损.
(3)用光滑曲线连接前两步得到的垂直线和水平线。
(4)相同的方法可绘制产品不同方向的边界破损曲线。
试验法确定边界曲线(冲击试验机)
4.3.2.2使用缓冲包装材料进行的产品机械冲击脆值试验方法
此试验方法见国家标准GB81710—1987。
由于冲击试验机较贵,对于一些中小企业可以考虑采用此方法进行其产品的脆值测定。
试验设备可以采用跌落试验机或能自由释放包装件的装置。
(1)跌落试验设备须满足下列条件:
①跌落高度能任意且容易调整,
最大跌落高度为1500mm;
②要求冲击面为坚硬平整的水平平面,
其质量至少为被试样品质量的50倍;
③试验样品能完全不受妨碍地自由跌落;
④便于对试验样品操纵和起吊。
(2)基本程序
a.选一组适当的缓冲衬垫,对试件做粗略的缓冲包装;
b.衬垫厚度由大——小;
c.开始跌落时,用厚衬垫,保证试样不致于在初次跌落时发生破损;
d.逐次减小衬垫厚度,加大加速度,直到试件破损;
e.试件上安装有加速度计,记录下破损前的最大值——产品脆值(取多次试验的平均值的80%作为产品脆值)。
(3)跌落试验
使用经过标定的线性衬垫
4.3.3产品脆值的确定方法
4.3.3.1冲击脆值的确定方法
在进行缓冲包装设计时,必须先确定产品的冲击脆值。
有条件的企业,应对其所生产的各种型号产品进行上述跌落或振动脆值试验,以获得不同的破损边界曲线或冲击响应谱。
然而,一些中小企业缺乏这种试验条件,新产品设计需要对其脆值进行预估,或者产品特别珍贵而不允许做损坏性试验,对于这些情况,可以采用如下一些方法确定产品的脆值。
1.振动模型估算法
对线弹性结构(保守一些,可靠度高)
2.脉冲作用时间进行评估(非线性结构)
——半正弦波
t-脉冲持续时间,s(有统计数据)
几种包装条件下脉冲持续时间(半正弦波)
3.经验估算法
经验估算的基础:
流通现场的监察和对大量破损事故的调查分析。
统计数据——找出动力学或运动学特征(如跌落高度、振动频率、脉冲作用时间等)——换算成产品允许的加速度值。
其中:
Gc:
包装件经受的最大加速度(g);
W:
包装件的重量(kg)
α、β:
经验数据:
强烈冲击现象:
α=801,β=0.704
中等冲击现象:
α=203,β=0.306
较弱冲击现象:
α=53.2,β=0.100
4.查表类比法
如日本的产品脆值资料(日本防卫厅规范NDS20010、日本《工业包装技术资料》、日本三菱电气集团公司的产品脆值资料)、美国军用手册《MIL—HDBK-304》、英国综合防护手册、中国机械标准化研究所资料、美国MTS公司资料。
通过查表类比,确定产品脆值。
4.3.3.2振动脆值的确定方法
1.振动脆值的概念
根据产品疲劳损害理论,可得到产品关键件达到积累损坏时的与振动加速度幅值有关的交变应力总循环数N。
把振动的这个最大加速度幅值与重力加速度之比称为产品振动脆值
。
2.Burgess损坏边界曲线
Burgess发现:
在低于临界冲击加速度下多次冲击,也会发生疲劳损坏。
Burgess冲击与疲劳综合损坏边界曲线
3.振动脆值的确定方法
1)扫描振动试验法(正弦扫频试验)
扫频,发现共振频率f1。
在此频率下以加速度峰值G1持续进行振动试验,直到易损件破损,记录持续振动时间t1,得出G1对应的N1;
进行扫频,发现共振频率f2。
在此频率下以加速度峰值G2持续进行振动试验,直到易损件破损,记录持续振动时间t2,得出G2对应的N2;
继续前述过程,得G-N图上的若干点,连接成曲线即为振动边界曲线。
2)疲劳曲线反求法
已知易损件材料的应力疲劳曲线:
——疲劳应力;
b,c为试验常数,则质量为m、面积为A的易损件在被激励的加速度
作用下的动应力
,得振动边界曲线方程:
3)随机振动试验法
按照随机振动试验方法确定振动脆值时得到的振动边界曲线,纵坐标为加速度功率谱(PSD)强度或振动加速度均方根值(
),横坐标为试验持续时间,而不是振动循环次数。
(1)损坏模式包括什么内容?
(2)产品脆值的含义如何?
(3)如何使用冲击试验机测定产品的脆值?
(4)如何利用缓冲包装材料进行产品冲击脆值的测试?
(5)除了通过测试确定产品脆值以外,还有哪些方法可以确定产品的脆值?
4.3.4饼干运输包装系统设计案例
4.3.4.1饼干破损机理及其破损评价方法
1.饼干破损机理
饼干的主要原料是小麦面粉,此外还有糖类、淀粉、油脂、乳品、蛋品、香精、膨松剂等辅料。
上述原、辅料通过和面机调制成面团,再经滚轧机轧成面片,成型机压成饼坯,最后经烤炉烘烤,冷却后即成为酥松可口的饼干。
饼干类别根据配方和生产工艺的不同,甜饼干可分两大类,即韧性饼干和酥性饼干。
饼干是一种易碎产品,其破碎分为自然破碎和非自然破碎。
自然破碎是由饼干的内在因素造成的,影响因素较多,一旦饼干的配方,加工工艺确定,则它的自然破损率就确定,改进的方法只有改进配方及工艺。
非自然破碎一般是由人为因素、机械因素等外部原因造成的,这种破损往往和产品的包装,流通的环境有着很大的关系,这种破碎是能够通过有效的手段避免。
自然破碎主要受到环境温度、烘烤时间,温度、模具以及配方(油和糖含量)的影响。
环境温度与破碎的关系:
饼干的自然破碎与冷却温度有明显的关系,随着温度的降低,破碎率明显提高,并且在很短的时间内发生破碎。
破碎机理:
环境温度过低时,饼干出炉是温度差过大,饼干急剧冷却,表面水分迅速挥发,内部水分在热力的推动下急剧向外层移动,强烈的热量交换和水分挥发致使饼干内部产生强大的应力使饼干内部的固体微粒相对位置发生变化,这种变形随时间的发展而增加,当这种变形达到一定程度时,饼干本身的结合已经抵不了这种变形,饼干就产生裂缝。
据观察,饼干的裂缝往往从
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