chapter-10--改善和控制氣氛包裝課件

1、第十章 改善和控制氣氛包裝技術(shù) 掌握真空包裝和抽氣包裝的概念、機(jī)理及二者的區(qū)別。了解真空充氣包裝的工藝要點(diǎn)及二者的適用范圍。了解各種真空包裝和充氣包裝機(jī)械及工作流程。掌握MAP和CAP包裝的概念及二者的氣調(diào)系統(tǒng)原理。從20世紀(jì)初以來，就已采取改善和控制食品周圍氣體環(huán)境的方法來限制食品的生物活性。實(shí)踐證明，改善食品的氣體環(huán)境作為冷藏的補(bǔ)充手段，可以大大延緩食品的生物生化變質(zhì)。目前，改善和控制氣氛包裝(MAP or CAP，Modified or Controlled Atmosphere Packaging)在食品包裝中的作用越來越廣泛。最常用的是真空包裝和充氣包裝，MAP 及CAP是在真空充氣

2、包裝技術(shù)基礎(chǔ)上的進(jìn)一步發(fā)展。一、真空和充氣包裝機(jī)理(一)真空包裝(Vacuum Packaging)食品真空包裝的意義 食品真空包裝是把被包裝食品裝入氣密性包裝容器，在密閉之前抽真空，使密封后的容器內(nèi)達(dá)到預(yù)定真空度的一種包裝方法。常用的包裝容器有金屬罐、玻璃瓶、塑料及其復(fù)合薄膜等軟包裝容器。真空包裝技術(shù)用于玻璃和金屬罐的食品包裝已有100余年的歷史：這兩種包裝容器的氣密性極好，只要封口的密封性可靠，可以長期地貯存食品。但由于食品罐裝技術(shù)所需的工藝設(shè)備復(fù)雜，包裝材料重，玻璃瓶罐容易破損，金屬罐易銹蝕，對食品的流通和消費(fèi)帶來了許多不便。20世紀(jì)50年代，開始采用塑料及塑料與紙和鋁箔等的復(fù)合軟包裝材

3、料進(jìn)行真空包裝，生產(chǎn)食品軟罐頭和袋裝食品。這些新興的軟包裝產(chǎn)品逐漸取代了許多種瓶裝和罐裝食品，特別是蒸煮袋食品和快餐食品，由于質(zhì)量輕，貯運(yùn)流通食用方便而得到很快的發(fā)展。2真空包裝保質(zhì)機(jī)理 真空包裝的目的是為了減少包裝內(nèi)氧氣的含量，防止包裝食品的霉腐變質(zhì)，保持食品原有的色、香、味，并延長保質(zhì)期。 對微生物來說，當(dāng)氧濃度不大于1時，它的繁殖速度急劇下降；在氧濃度為0.5時，多數(shù)細(xì)菌將受到抑制而停止繁殖。另外，食品的氧化、變色和褐變等生化變質(zhì)反應(yīng)都與氧密切相關(guān)，當(dāng)氧濃度小于1時，也能有效地控制油脂食品的氧化變質(zhì)。真空包裝就是在包裝內(nèi)造成低氧條件而保護(hù)食品質(zhì)量的一種有效包裝方法。(二)充氣包裝(Gas

4、 Packaging) 1充氣包裝特點(diǎn) 充氣包裝是在包裝內(nèi)充填一定比例理想氣體的一種包裝方法，目的與真空包裝相似，通過破壞微生物賴以生存繁殖的條件，減少包裝內(nèi)部的含氧量及充入一定量理想氣體來減緩包裝食品的生物生化變質(zhì)；區(qū)別在于真空包裝僅是抽去包裝內(nèi)的空氣來降低包裝內(nèi)的含氧量，而充氣包裝是在抽真空后立即充入一定量的理想氣體如氮、二氧化碳等，或者采用氣體置換，用理想氣體置換出包裝內(nèi)的空氣。 經(jīng)真空包裝的產(chǎn)品，因內(nèi)外壓力不平衡而使被包裝的物品受到一定的壓力，容易黏結(jié)在一起或縮成一團(tuán)；酥脆易碎的食品如油炸馬鈴薯片、油炸膨化風(fēng)味食品等易被擠碎；形狀不規(guī)則的生鮮食品, 易使包裝體表面皺折而影響產(chǎn)品質(zhì)量和商

5、品形象；有尖角的食品易刺破包裝材料而使食品變質(zhì)。充氣包裝既有效地保全包裝食品質(zhì)量，又能解決真空包裝的不足，使內(nèi)外壓力趨于平衡而保護(hù)內(nèi)裝食品，并使其保持包裝形體美觀。 食品包裝采用氣體充填技術(shù)已有較長的歷史，歐美在20世紀(jì)30年代已開始研究使用二氧化碳?xì)怏w保存肉類食品；20世紀(jì)50年代研究開發(fā)用氮和二氧化碳?xì)怏w置換空氣的牛肉罐頭和奶酪罐，延長了保質(zhì)期；20世紀(jì)60年代由于各種氣密性塑料包裝材料的開發(fā)，很多食品如乳制品、肉食加工品、茶葉、花生、蛋糕等都成功地采用了氣體充填包裝技術(shù)；20世紀(jì)70年代生鮮肉的充氣包裝在歐美各國廣泛應(yīng)用。部分生鮮食品和加工食品的充氣包裝情況見表3-10。 2充氣包裝保質(zhì)

6、機(jī)理 充氣包裝常用的充填氣體主要有二氧化碳、氮、氧及其混合氣體，其他很少用的氣體有二氧化氮、二氧化硫、氬等。 (1)二氧化碳 空氣中二氧化碳的正常含量為0.3%。二氧化碳在低濃度下能促進(jìn)許多微生物的繁殖，但在高濃度下卻能阻礙大多數(shù)需氧菌和霉菌等微生物的繁殖，延長其微生物增長的停滯期和指數(shù)生長期,因而對食品有防霉和防腐作用。 (2)N2 它是一種理想的惰性氣體，不與食品中的成分發(fā)生反應(yīng).作用包括:一是抑制食品和微生物的呼吸;二是作為一種充填氣體，保證食品的外形和組織狀態(tài);三是抑制氧化。 (3)氧氣 氧在空氣中占21，是生物賴以生存不可缺少的氣體。氧的個性活躍，會引起食品變質(zhì)和加速腐敗細(xì)菌的生長，

7、一般包裝內(nèi)都不允許存在。 生鮮的肉類和魚貝類，如果處于無氧狀態(tài)下保存，則維持組織新鮮的氧合肌紅蛋白就會還原變成暗褐色而使產(chǎn)品失去生鮮狀態(tài)和商品價值。因此，維持新鮮肉類穩(wěn)定的生鮮狀態(tài)，必須采用有氧包裝。 含氧充氣包裝特別適用于生鮮果蔬的保鮮包裝。不同果蔬要維持其正常代謝而保持其新鮮所需的氧濃度是不同的，這主要取決于果蔬的品種、成熟度等許多因素。采用適當(dāng)?shù)陌b材料和包裝方法，控制其果蔬貯存環(huán)境的氧分壓和呼吸速度，這就是近代開發(fā)的果蔬氣調(diào)保鮮包裝(CAP)技術(shù)。氧常與二氧化碳和氮混合成理想氣體用于生鮮食品的充氣包裝，其作用是維持生鮮食品內(nèi)部細(xì)胞一定的活性，延緩其生命過程，保持一定程度的生鮮狀態(tài)。 在

8、應(yīng)用充氣包裝技術(shù)時，根據(jù)被包裝食品的性能特點(diǎn)，可選用單一氣體或上述三種不同氣體組成的理想氣體充入包裝內(nèi)，以達(dá)到理想的保質(zhì)效果。一般情況下，氮的穩(wěn)定性最好，可單獨(dú)用于食品的充氣包裝而保持其干燥食品的色、香、味； 對于那些有一定水分活度、易發(fā)生霉變等生物性變質(zhì)的食品，一般用二氧化碳和氮的混合氣體充填包裝；對于有一定保鮮要求的生鮮食品，則需用一定氧氣濃度的理想混合氣體充填包裝。 對于同一種薄膜，三種氣體的透過比例為 N2O2 CO21 3 (15-30)二、真空和充氣包裝工藝要點(diǎn)()包裝材料的選擇 根據(jù)食品保鮮特點(diǎn)，用于真空充氣包裝的包裝材料對透氣性的要求可分為兩類：一類為高阻隔性包裝材料，用于食品

9、防腐真空和充氣包裝，減少包裝容器內(nèi)的含氧量和混合氣體各組分濃度的變化；二類是透氣性包裝材料，用于生鮮果蔬充氣包裝時維持其低呼吸速度。真空和充氣包裝對包裝材料的透濕性能要求相同，對水蒸氣的阻透性愈好愈有利于食品的保鮮。真空包裝和充氣包裝均需選用氣密性良好的包裝材料。對真空而言, 阻氧是關(guān)鍵問題，故選擇包裝材料應(yīng)能有效防止大氣中氧氣的滲入;而充氣包裝除對氧氣有良好阻隔性外，還必須選擇對充填的氣體具良好的阻隔性。衡量塑料薄膜對某種氣體滲透性的大小一般可用透氣系數(shù)表示，透氣系數(shù)越小，氣密性越好。用作真空包裝的塑料薄膜，一般要求透氧度較小，如PET、PA、PVAL和EVA等薄膜具有良好的阻氣性，但這些材

10、料一般不單獨(dú)使用，可采用PE或PP與之復(fù)合。 (二)真空充氣包裝的工藝要點(diǎn) 1注意貯存環(huán)境溫度對真空和充氣包裝效果的影響，各種包裝材料對氣體的滲透速度與環(huán)境溫度有著密切關(guān)系，一般隨溫度提高，透氣度也隨著增大 。 真空和充氣包裝的食品，宜在低溫下貯存，若在較高溫度下貯存，會因透氣率的增大而使食品在短期內(nèi)變質(zhì)。 鮮食品或包裝后不再加熱殺菌的加工食品，應(yīng)在低溫(10以下)貯藏和流通。 2注意真空和充氣包裝過程的操作質(zhì)量 熱封時要注意包材料內(nèi)面在封口部位不要粘有油脂、蛋白質(zhì)等殘留物，確保封口質(zhì)量。對真空包裝的加熱殺菌處理，要嚴(yán)格控制殺菌溫度和時間，避免加熱過度造成內(nèi)壓升高致使包裝材料破裂和封口部分剝離

11、。另外，真空包裝時必須充分抽氣，特別注意對生鮮肉類和大型食品的真空包裝，不能殘留氣體，防止殘存空氣導(dǎo)致殘存微生物在保質(zhì)期內(nèi)繁殖而使食品腐敗變質(zhì)。 3真空和充氣包裝的適用范圍不同 真空包裝由于包裝內(nèi)外有壓差，所以一般不宜用于易被壓碎或帶棱角的食品。 對這類食品如果常規(guī)包裝方法不能保持其風(fēng)味和質(zhì)量而又有一定包裝要求時，一般考慮采用充氣包裝。 三、真空包裝和充氣包裝機(jī)械真空包裝和充氣包裝的工藝程序基本相同，因此這類多設(shè)計(jì)成通用的結(jié)構(gòu)形式，使之既可用于真空包裝，又可用于充氣包裝，也有的設(shè)計(jì)成專用形式。真空充氣型包裝機(jī)可以作真空包裝或充氣包裝，而不具有充氣功能的真空包裝機(jī)只能用作真空包裝；此外，也有用臥

12、式或立式自動制袋充填包裝機(jī)作不抽真空的充氣包裝。采用混合氣體充填包裝或MA包裝時，包裝機(jī)尚需配置氣體比例混合器，將兩種或三種不同氣體按比例混合后充氣。 (一)真空包裝機(jī)械 真空包裝機(jī)械有室式、輸送帶式、插管式、旋轉(zhuǎn)臺式和熱成型式五種類型。 1室式真空包裝機(jī) 有臺式、單室式和雙室式，其基本結(jié)構(gòu)相同，由真空室、真空和充氣(或無充氣)系統(tǒng)及熱封裝置組成。室式真空包裝機(jī)最低絕對氣壓為12kPa，機(jī)器生產(chǎn)能力根據(jù)熱封桿數(shù)和長度及操作時間而定，每分鐘工作循環(huán)24次。 2帶式真空包裝機(jī) 用輸送帶將包裝袋逐步送入真空室自動抽氣并熱封，然后隨輸送帶送出機(jī)外，是一種自動化程度和生產(chǎn)效定較高的機(jī)型。圖3-52所示為

13、輸送帶式真空包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)示意。包裝袋置于輸送帶的托架1上，隨輸送帶進(jìn)入真空室蓋4位置停小室蓋4自動放下，活動平臺6在凸輪7作用下抬起，與真空室蓋構(gòu)成密閉真空室，隨后進(jìn)行抽真空和熱封操作。操作完畢，活動平臺降下而真空室蓋升起，輸送帶步進(jìn)將包裝袋送出機(jī)外。該機(jī)型的真空系統(tǒng)、熱封原理與室式真空包裝機(jī)相同。 3旋轉(zhuǎn)臺式真空包裝機(jī) 圖3-53所示為旋轉(zhuǎn)式真空包裝機(jī)工作示意。該機(jī)由充填和抽真空兩個轉(zhuǎn)臺組成，兩轉(zhuǎn)臺之間裝有機(jī)械手，自動將已充填物料的包裝袋送入抽真空轉(zhuǎn)臺的真空室。充填轉(zhuǎn)臺有六個上位，自動完成供袋、打印、張袋、充填固體物料、注射湯汁五個動作；抽真空轉(zhuǎn)臺有12個單獨(dú)的真空室，包裝袋在旋轉(zhuǎn)一周經(jīng)過1

14、2個工位完成抽真空、熱封、冷卻到卸袋的動作，機(jī)器的生產(chǎn)能力達(dá)到40袋分鐘。由于機(jī)器的生產(chǎn)能力較高，國外機(jī)型配套定量杯式充填裝置，預(yù)先將固體物料稱量放入定量杯中，然后送至充填轉(zhuǎn)臺的充填工位充入包裝袋內(nèi)。4熱成型真空包裝機(jī) 熱成型真空包裝機(jī)結(jié)構(gòu)示意如圖3-54所示。工作過程為：底膜從膜卷9被輸送鏈夾持步進(jìn)送入機(jī)內(nèi)，被熱成型裝置1加熱軟化并拉伸成盒(杯)型；成型盒在充填部位充填包裝物，然后被從卷膜機(jī)4引出的蓋膜覆蓋，進(jìn)入真空室3抽真空或抽真空充氣，再熱封；完成熱封的盒帶步進(jìn)經(jīng)封口冷卻裝置5、橫向切割刀6和縱向切割刀7將數(shù)排塑料盒分割成單個送出機(jī)外，同時底膜兩側(cè)邊料脫離輸送鏈送出機(jī)外卷收。 （二）充氣

15、包裝機(jī)械 各種類型具有充氣功能的真空包裝機(jī)都可用作充氣包裝，但除插管式真空包裝機(jī)外，其他類型真空充氣包裝機(jī)充氣時均不能直接充入塑料袋內(nèi)，每次向真空室充氣，耗氣量大而成本高，如單室或雙室式真空包裝機(jī)的充氣功能因耗氣量大而一般不用，須經(jīng)改進(jìn)設(shè)計(jì)才能發(fā)揮其充氣功能。 充氣包裝機(jī)有兩種類型： (1)氣體沖洗式(Gas Hush)，由各種立式或臥式自動制袋充填包裝機(jī)改進(jìn)，包裝原理是連續(xù)充入混合氣體，氣流將包裝容器內(nèi)空氣驅(qū)出，構(gòu)成袋口端的正壓狀態(tài)并立即封口。 此機(jī)不抽真空連續(xù)充氣并熱封，生產(chǎn)效率高，可使包裝容器內(nèi)含氧量從21降低至25，但由于包裝件內(nèi)殘氧量較高，不適用于包裝對氧敏感的食品。 (2)真空補(bǔ)償

16、式(Compensated Vacuum)充氣包裝機(jī)，其原理是先將包裝容器空氣抽出構(gòu)成一定真空度，然后充入混合氣體至常壓，并熱封封口。 這種充氣方式包裝容器含氧量低，應(yīng)用范圍廣，具有充氣功能的各種真空包裝機(jī)均可實(shí)施。四、MAP和CAP包裝技術(shù)(一)MA和CA氣調(diào)系統(tǒng)原理MA(Modified Atmosphere)即改善氣氛，指采用理想氣體一次性置換，或在氣調(diào)系統(tǒng)中建立起預(yù)定的調(diào)節(jié)氣體濃度，在隨后的貯存期間不再受到人為的調(diào)整。CA(Controlled Atmosphere)即控制氣氛，指控制產(chǎn)品周圍的全部氣體環(huán)境，即在氣調(diào)貯藏期間，選用的調(diào)節(jié)氣體濃度一直受到保持穩(wěn)定的管理或控制。 對于具有生理活性的食品，減少氧含量，提高二氧化碳濃度，可抑制和降低生鮮食品的需氧呼吸并減少水分損失，抑制微生物繁殖和酶反應(yīng)，但如果過度缺氧，則會難以維持生命必需的新陳代謝，或造成厭氧呼吸，產(chǎn)生變味或不良生理反應(yīng)而變質(zhì)腐敗。CA或MA不是單純的排除氧，而是改善或控制食品貯存的氣氛環(huán)境，以盡量顯著地延長食品的包裝有效期。判斷一個氣調(diào)系統(tǒng)是CA型還是MA型，關(guān)鍵