常用食品包装技术与设备.ppt

第四章常用食品包装技术,第一节概述,将产品（待包装物品）按要求的数量放到包装容器内，称为充填。充填是中间工序；前：容器成型，清洗，消毒，干燥，排列；后：密封，封口，贴标，打印等。,被充填物：气体，液体，浆状，粉末，颗粒，块状；包装容器：袋，盒，箱，杯，盘，瓶，罐，桶。,充填（filling)、灌装（canning）:食品计量、充入要求：1.按要求的定量，计量精度；2.留有一定的顶隙（6%）；3.快装，减少污染。,粉末，颗粒，块状非粘性，半粘性，粘性充填方法主要有三种：容积充填法称量充填法计数充填法,（一）、充填及灌装工艺,（二）容积充填法要求被充填的物料体积质量稳定，采用振动、搅拌、抽真空等计量原理：控制物料的流量和时间、利用一定规格的计量筒1.计时振动充填法,2.螺旋充填法,3.重力-计量筒充填法,4.真空-计量充填法,（二）称重式充填法适用于易吸潮、易结块、粒度不均匀、容重不稳定的物料精度较高1.净重充填法2.毛重充填法,高速2000型称重式充填机称重充填机主要可以用来完成对各种粉粒、颗粒、块状物料的自动给料、称重和充填工作循环，同时根据反馈系统的反馈资料，可以自动检测比重等因素造成的下料量的变化，并进行实时自动修正，这样可以保证送料稳定，确保称重的精度。特别适合味精类，洗衣粉类，食盐类等对称重精度要求高的物料。,（三）计数充填法常用于颗粒状、条状、片状、块状食品，要求单个食品之间规格一致单个包装、集合包装；面包、方便面、饼干泡罩包装、热收缩包装1.长度计数装置块状、片状、形状规则2.光电式计数3.转盘式计数装置形状、尺寸规则的球形和圆片状固体物料充填考虑的点：被充填物料的物理特性精度,二、灌装技术及设备（食品的黏度、是否有气体、香味）,1.常压灌装牛奶、水、酱油、醋等,图6-11常压灌装1.贮液槽2.空气出口3.排气管4.灌装阀5.密封盖,2.等压灌装,尽限于含CO2的饮料,3.真空灌装（1）重力真空灌装,白酒、葡萄酒,图6-12重力真空灌装,4.机械压力灌装,液泵、活塞泵、气压；粘稠性物料,灌装机常压定量方法1.高度定量法.swf,2.容积定量法,定量杯活塞缸,二灌装技术,灌装机械：将液体产品按预定量灌注到包装容器内的机器。灌装的液体产品：,中粘度产品（10010000），如炼乳、酸奶,一.灌装机的分类,常压灌装机,负压灌装机,等压灌装机,压力灌装机,直线型灌装机,旋转型灌装机,二、灌装的基本方法,灌装容器形状和大小差异（玻璃瓶、塑料瓶、塑料袋等）；,各种液体产品的物理化学性质不同,所用的灌装机械和灌装方法也有所不同。,一般常采用下列几种灌装方法:,（1）常压法,常压法：是在大气压力下液料依靠自重流进包装容器内的罐装方法。整个灌装过程中灌装系统处于敞开状态。,应用：用于能自由流动的不含气液料的灌装，如白酒、饮料、牛奶、酱油、醋等。,其工作过程为：进液排气：液料灌入容器内，同时容器内的空气自排气管排出；停止进液：容器内液料达到定量要求后，自动停止灌装；排除余液：将进入排气管内的残液排除，为下一次灌装过程做准备。,（2）等压法等压法是在储液箱内气压高于大气压的条件下，首先对包装容器充气，使之与贮液箱内气压相等，再依靠液料的自重流进包装容器内的罐装方法。应用：普遍用于含气饮料，如啤酒、汽水、汽酒等的灌装。等压法灌装法可以减少产品中所含二氧化碳的损失，并能防止灌装过程中过量起泡而影响产品质量和定量精度。,等压灌装过程(P195):,充气等压,进液回气,排气卸压,排除余液（h3）,（3）负压法（真空法）负压法是在低于大气压的条件下进行灌装，可按两种方式进行：重力式负压对包装容器和储液箱都抽真空，液料依靠自重流进包装容器内。应用：特别适用于灌装酒或酒精，酒精浓度不会改变，也不会失去酒香。,重力式负压灌装示意图,压差式负压即贮液箱内处于常压，只对包装容器抽真空，液料依靠贮液箱与包装容器间的压差作用产生流动而完成灌装。优点：瓶内形成真空，可减少液料与空气的接触,延长产品的保质期；减少毒性气体的外溢，改善劳动条件。应用：应用面较广，既适用于粘度稍大的液体物料,如油类、糖浆等；也适用于灌装含维生素的液体物料，如蔬菜汁、果汁等；还适用于灌装有毒的物料,如农药等。,（4）压力法压力法是利用机械压力或气压，将物料挤入包装容器内的罐装方法。应用：主要用于粘度较大的稠性物料，如番茄酱、牙膏、香脂等。,（）吸料定量,（）压料入瓶,三、灌装方法的选择要考虑罐装产品本身的性能如粘度、重力、含气性、挥发性等。考虑产品的工艺要求、灌装机的结构等综合因素。对于一般不含气的液料如牛奶、酒类等，可采用常压法，亦可采用真空法，采用真空法更有利。必要时，可将不同的灌装方法综合使用。例如啤酒的灌装采用真空等压法。,二袋装与裹包工艺,一、袋装工艺袋装工艺是松散态粉粒状食品及形状复杂多变的小块状食品的主要销售包装形式，也广泛应用于生鲜食品、加工食品或诸如牛奶等液体食品的包装。,（一）包装形式主要分为大袋和小袋,（二）袋装特点：价格便宜、形式丰富、适合各种不同的规格尺寸。包装材料来源广泛，可用纸、铝箔、塑料薄膜及其复合材料，品种齐全，具备适应各种不同包装要求的性能特点。袋装本身质量轻、省材料、便于流通和消费，并且通过灵活多变的艺术设计和装潢印刷，采用不同的材料组合、不同的图案色彩，形成不同层次的包装产品。,（三）袋装工艺1.预制袋袋装工艺从贮袋架上取出一个袋，打开袋口，充填物料，然后封口，多在间歇回转式多工位的给袋充填包装机上完成。2.制袋-充填-封口式袋装工艺一种是先制袋，然后打开袋口，充填封口；一种是制袋、充填和封口交替进行，连续完成，也称连贯式。连贯式制袋充填的袋装工艺有两种：（1）直立式袋装（2）水平式袋装,（四）袋装设备1.立式制袋-充填-封口包装机2.卧式制袋-充填-封口包装机3.四边封口式制袋-充填-封口包装机4.角形自立式制袋机5.液体食品袋装机,（五）袋装机械的选用第一，充填的计量装置要选择适当。第二，封口时的加热温度和时间应能调节到与所用包装材料的热封性能相适应。第三，充填粉状物料时，由于塑料包装材料带静电而吸附粉尘，袋口部分会因易粘污粉尘而影响封口质量。第四，当装袋速度过快、被装物品价格较贵时，应配有计量秤，采用称重计量充填，随时剔除超重或欠重的包装件，并能自动调整充填量。第五，单机形成自动化生产线时应选用高可靠性的机型，以免单机故障而影响整条生产线的正常生产。,二、裹包技术,定义：用柔性包装材料将产品或经过原包装的产品进行全部或局部的包封,特点：用料省，操作简便适应不同形状、不同性质的产品包装包装成本低，流通过程方便（一）裹包形式,（二）裹包方法1折叠式裹包(1)两端折角式(2)侧面接缝折角式(3)两端塔折式(4)两端多褶式(5)斜角式2扭结式裹包3热熔封接裹包,（三）裹包设备1.折叠式裹包机2.扭结式裹包机3.热熔封缝式裹包机（1）平张薄膜热封裹包机（2）对折薄膜热封裹包机（3）四面封口式裹包机（4）套筒式裹包机,双端复折式裹包机,（四）裹包机的选用1.半自动裹包机多属于通用型，更换产品尺寸和裹包形式比较方便，机器运动多为间歇式，生产速度一般为中低速，约为100300pcs/min。2.全自动裹包机多属于专用型，一般只适用于单一品种产品的裹包，如糖果、香烟的裹包等。3.裹包用的薄膜属于柔性材料，设备对材料的机顶力学性能要求比较严格，尤其是高速和超高速机械，对包装材料的适应性差，往往由于材料不合要求而不能保证质量或导致机器不能正常运转，故在设备选择时必须考虑材料的价格和供应情况。4.机器的自动化程度越高，功能越完善。,三、纸盒与纸箱包装,（一）装盒方法及设备1.装盒方法（1）手工装盒法：这种装盒方法简单，不需要设备投资和维修费用，但速度慢，生产率低，易对食品造成微生物污染。,（2）半自动装盒法：这种方法主要由操作人员配合装盒机械完成装盒包装。（3）全自动装盒法：全自动装盒除了向机器的盒坯贮存架内放置盒坯外，其余工序全由机器操作完成,2.装盒设备现代商品生产中采用多种多样的装盒机，有的是食品直接装盒，有的是包装件装盒；物体落入包装盒中的形式也有所不同，有重力装填式、推入装填式和机械手装填式；自动装盒机有的是开盒成型-充填-封口，有的是制盒成型-充填-封口等形式（1）开盒成型-充填-封口自动装盒机（2）制盒成型-充填-封口装盒机,（二）装箱方法及设备（1）侧装侧封式：从箱坯库推出一个扁平箱坯，压板压折前端，在箱坯移动过程中，压板通过切缝进入中部，并稍稍抬起顶部，由推方板使箱坯成为方形。（2）立装立封式：箱坯由真空吸盘拉方，封底后进入上部装入工位，装好制品后封顶、贴封条、热压、打印、检查送出，进入下一道工序。（3）包裹式：由箱坯库送出一纸板箱坯，预折成直角，排列好的制品对着预折好的箱坯，向前移动，使制品包裹在箱坯内，然后折小舌后喷胶，封端页，再喷胶封侧页，热压吹干后送出，进入下一道工序。,第二节无菌包装技术,概念与研究对象,无菌包装技术是在被包装物、包装容器或材料、包装辅助器材无菌的情况下，在无菌的环境中进行充填和封合的一种包装技术。无菌包装技术的主要研究对象是食品、饮料的包装，其次是对热敏感产品(如医药等)的包装。,一、被包装物的灭菌技术,（一）无菌包装的机理1.热杀菌的机理：从一般生物学概念上讲，这是由于与繁殖性能相关的基因受热变性，使得细菌细胞丧失繁殖能力。2.冷杀菌的机理：主要有紫外线杀菌、药物杀菌、射线杀菌、臭氧杀菌、高压杀菌、磁力杀菌等。作用机理各有不同，但都是在不需加热的情况下作用于细菌的蛋白质、遗传物质及酶等，使细菌变性致死。,二、被包装物的灭菌,1.巴氏灭菌技术(低温灭菌)巴氏灭菌技术是将食品充填并密封于包装容器后，在一定时间下保持100以下的温度，杀死包装容器内的细菌。巴氏杀菌可以杀灭多数致病菌，而对于非致病的腐败菌及其芽孢的杀灭能力就很不够，如果巴氏杀菌与其它储藏手段相结合，如冷藏、冷冻、脱氧、包装配合，可达到一定的保存期的要求。,2.超高温瞬时杀菌技术超高温瞬时杀菌(UHT)是将食品在瞬间加热到高温而达到杀菌目的。UHT法的杀菌温度为135-150，仅需3秒-5秒就可以将微生物孢子完全杀死。超高温瞬时杀菌法又分为直接加热UHT法和间接加热UHT法。,3.微波灭菌微波能使物质中的水分子振动、摩擦而发,使微生物受热致死以起到灭菌作用。微波可用于液态、固态物品的灭菌，包装好的物品置于微波场中，在极短时间内即可完成灭菌过程。此法灭菌快，效率高，应用范围广，操作简单，但应注意防止微波泄漏。,4.电阻式加热UHT杀菌方法电阻式加热UHT杀菌是借助大部分配制食品含有适度溶解的盐离子的游离水分，具有较好的导电性。,5.高电压脉冲灭菌技术高电压脉冲灭菌技术是将高压脉冲电场作用于液体食品，有效地杀灭食品中的微生物，而对食品本身的温度无明显影响，因而最大限度地保存了食品中原有的营养成分。,6.超高压灭菌技术超高压灭菌技术就是将食品在200600MPa超高压下进行短时间的处理，由于静水压的作用使菌体蛋白质产生压力凝固，达到完全杀菌的目的。,7.磁力灭菌技术磁力灭菌技术是把需灭菌的食品放在磁场中，在一定的磁场强度作用下，使食品在常温下达到灭菌的目的。,8.臭氧灭菌技术一种认为臭氧很容易同细菌细胞壁中脂蛋白或细胞膜中的磷脂、蛋白质发生化学反应，从而使细菌的细胞壁和细胞膜受到破坏，导致细菌死亡；另一种说法认为臭氧可以破坏细菌中的酶或DNA、RNA，从而使细菌死亡。,二、包装材料的灭菌技术,（一）纸塑类包装材料及容器的灭菌物理法：加热处理、紫外线辐射、高频电场处理等化学法：双氧水等,1.过氧化氢（双氧水）杀菌双氧水是一种杀菌能力很强的杀菌剂，毒性小，对金属无腐蚀作用，在高温下可分解为氧和水，这种分解的新生态氧极为活泼，有极强的杀菌能力，而水在高温下可立即汽化。,2.紫外线杀菌：紫外线具有最有效杀菌能力的波长区为250260nm。紫外线对液体料的灭菌效果较理想，使用时，可使液体料，如饮料、牛奶等以薄层状通过紫外线照射区，即可灭菌。,（二）金属罐、盖及下班瓶的杀菌方法,金属罐、盖一般采用过热蒸汽杀菌。玻璃瓶的无菌包装最初由美国VOSE公司研究，英国乳业研究所建立了NIRD无菌包装系统。,三、无菌包装系统及设备,1.纸盒无菌包装系统设备纸筒(纸塑铝复合材料)预先制成,成型,装料封口完成;盒子外形美观结实生产速度较快,设备外形高度低,纸筒的预制作过程示意,装料,形式：单管液体物料双管带颗粒液料性能:粒度最大20mm粘度80-100Pas颗粒含量:50%(必要时,用消泡剂)消泡,方法,蒸汽喷射,超声波密封结合.有时需要有一定的项隙空间，充氮或别的惰性气体,combiblocFFS系统,1)工作流程图示,a.机器灭菌,无菌化措施开机前:过氧化氢蒸汽,热空气混合物进行运行时:空气净化系统产生的无菌空气用分布系统分布,以层流流动状；区域维持正压,b.容器灭菌,容器预热,用与上相同的混合气体冲洗(避免H2O2留在壁面)再用热无菌空气干燥,进一步驱除残留的H2O2(0.5ppm),设备外形,2.无菌瓶装包装设备,1.瓶子种类,1）玻璃瓶,塑料瓶(PP,PC,PET气密性好.耐热性12MPa3、收缩温度：定义：对包装作业来将，包装件在热收缩通道内加热，薄膜收缩产生预定张力（一定收缩率）所达到的温度。温度高低与膜厚、塑料的结晶度，或分子间力有关。,1-PE2-PVC3-PP按仃止收缩的温度测定：PE=126PVC=150PP=165按达到一定张力（50%收缩率）时的温度测定：PE=105PVC=100PP=156,图6-7曲线中,4、热封性,在加热收缩之前，一定要两面或三面热封合，并要求封缝有较好的强度，使被包装物品处于封闭的收缩薄膜之中。,（二）、常用收缩薄膜的品种和用途,1、PVC膜1）软PVC（25%增塑剂）热稳定性差，为多组分、分子不规整的结构，难以结晶，但透明度高。可采用预拉伸技术制造热收缩膜。2）硬PVC（5%增塑剂），且为间规立构时，有一定的结晶度，但熔点高（Tm在300左右），透明度较低，分子间力大，难以拉伸处理，一般不作热收缩膜使用。,软PVC膜的特点,收缩温度低、宽（在Tg附近进入高弹态、膜软化变形），40左右就可以收缩，160停止收缩，并开始有热分解产物出现，所以PVC热通道温度一般为100-150（以收缩率限定收缩温度）；透湿率高、透氧率低、两点决定了PVC膜适于水果蔬菜热收缩包装（透明、对热敏感；有呼吸、防雾气、保鲜等功能）的要求；抗冲击性差、尤其是低温脆性大（分子链柔性差，分子间力强，分散应力弱，低温下Tx升高，处于硬玻璃态），外力作用下，易脆断。所以不适宜作耐寒包装使用，尤其不能作冷冻食品小包装使用。,封缝强度低热封时，有HCL气体产生，在食品热收缩包装时受限制，要注意以下下问题：a)降低热封温度，防止热分解，温度0.06mm时，拉伸强度12Mpa。包装金属罐等刚性产品允许较大的收缩张力，而包装易碎、易皱折产品时，如收缩张力过大，产品易变形，甚至损坏。收缩率、收缩张力大小与收缩温度有关。要按预定张力（如50%收缩率）来确定热收缩温度。例如PVC收缩膜的热收缩温度范围很宽，40就有一定收缩，100达到50%的收缩率，160才仃止收缩。温度过高，PVC会有热分解产物产生，对食品包装不利。,二、拉伸包装,拉伸包装始于1940年，主要为满足超级市场销售禽类、肉类、海鲜产品、新鲜水果和蔬菜等的拉伸裹包。由于薄膜在包装过程中不需要进行热收缩处理，因此适合于某些不能受热产品的包装，并有利于节省能源，便于集装运输、降低运输费用。拉伸包装在托盘运输方面可代替收缩包装，是一种很有前途的包装技术。,（一）拉伸包装的原理与特点,原理：拉伸包装是通过机械张力的作用，将薄膜围绕商品进行拉伸，由于薄膜经拉伸后具有自黏性和弹性，牢牢将商品裹紧，然后进行热合的包装。特点：不需热收缩设备，节约成本；不需加热，适合冷冻食品；可准确控制裹包力；具有透明性；可防窃、防火、防冲击和振动等,（二）拉伸薄膜,1.拉伸薄膜的性能指标（1）自黏性自黏性指薄膜间接触后的黏附性，在拉伸缠绕过程中和裹包之后，能使包装产品紧固而不会松散。获得自黏性薄膜的主要方法有两种：一是加工薄膜表面，使其光滑具有光泽；二是用增加黏附性的填充剂，使薄膜表面产生湿润效果，从而提高黏附性。,（2）拉伸与许用拉伸拉伸：是薄膜受拉力后产生弹性伸长的能力。许用拉伸：是指在一定用途的情况下，保持各种必需的特性所能施加的最大拉伸。,（3）应力滞留应力滞留是指在拉伸裹包过程中，对薄膜施加的张力能保持的程度。应力滞留性越差，包装效果越差。,（4）韧性韧性是薄膜抗戳穿和抗撕裂的综合性质。所以要求薄膜包装后应具有足够的韧性，保证包装质量。,2.常用的拉伸薄膜PVC（聚氯乙烯）LDPE（低密度聚乙烯）EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）LLDPE（线性低密度聚乙烯）,（三）拉伸包装工艺,(一)用于销售包装的方法1、手工操作方法适用于软而脆（水果蔬菜）、用浅盘否则易损。对于刚性产品如小工具、不用浅盘多件产品的集合包装2、半自动操作卷包和拉伸机械化，或供给、输出、热封部分的自动化。3、全自动操作上推式操作法、连续直线式操作法,(二)用于运输包装的方法,A、整幅薄膜包装法用宽度与货物高度一样或更宽些的整幅薄膜包装。用于形状方整的货物，20Kg大袋包装、沉重而不稳定、单位时间内要求包装效率高的场合。方式：(1)回轴式操作法-磨擦辊限制厚膜拉出速度、拉伸膜拉出率为5-55%；用两辊回转速度不同的辊、输入辊转速小于输出辊的速度，拉伸率一般为10-100%；用于方形货物包装过程四角处速度突然增加，气动调节辊、保持薄膜拉力均匀(2)通过式(移动式)操作法,B、窄幅薄膜缠绕式包装法用幅宽为50-75cm的膜自上而下螺旋形式缠绕之直到裹包完成，两圈之间约有1/3部分重叠。适用：堆积过高或高度不一致的货物。形状不规则或轻的货物。,第四节防潮包装技术,防潮包装就是采用具有一定隔绝水蒸气能力的防潮包装材料对食品进行包封，隔绝外界湿度对产品的影响；同时使食品包装内的相对湿度满足产品的要求，在保质期内控制在设定的范围内，保护内容物的质量。,一、食品包装内湿度变化的原因,包装内湿度变化的原因有两方面，其一为包装材料的透湿性而使包装内湿度增加，其二为环境温、湿度的变化所致。大多数食品都具有吸湿性，在水分含量未达饱和之前，其吸湿量随环境相对湿度的增加而增加。每一类食品都有一个允许的保证食品质量的临界水分和吸湿量的相对湿度范围，在这个范围内吸湿或蒸发达达到平衡之前，产品的含水量能保持其性能和质量，超过这个湿度范围，则会由于水分的影响而引起品质变化。,二、防潮包装原理,（一）防潮包装材料的透湿性一般气体都具有从高尝试向低浓度区域扩散的性质，空气中的湿度也有从高湿区向低湿区扩散流动的性质。要隔断包装内外的这种流动，保持包装内产品所要求的相对湿度，就必须采用具有一定透湿要求的防潮包装材料。,对一定的包装材料，扩散速度主要决定于材料两面的水蒸气压差。因此，测定材料的透湿性能必须控制材料两面的水蒸气压差接近恒定，才能保证测定的准确性。此外，包装材料的透湿度与其厚度成反比，增加包装材料的厚度，则可提高防潮性能。,（二）常用防潮包装材料防潮包装材料是指不能透过或难于透过水蒸气的包装材料。常用防潮包装材料有纸材、塑料、金属、玻璃、陶瓷等。防潮材料的透湿度越小，防潮性能就越好。防潮材料最好的材料是玻璃陶瓷和金属包装材料，这些材料的透湿度可视为零。目前大量使用的塑料包装材料中适宜用于防潮包装的单一材料品种有：PP、PE、PVDC、PET等,三、防潮包装设计,防潮包装具有两方面的意义，一是为了防止被包装的含水食品失水，二是为了防止环境水分透入包装而使干燥食品增加水分，影响食品品质。防潮包装的实质问题是：使包装内部的水分不受或少受包装外部环境影响，选用合适的防潮包装材料或吸潮剂及包装技术措施，使包装内部食品的水分控制在设定的范围内。,（一）常规防潮包装设计方法1.防尘包装设计的基本参数m1被包装物品的净质量w1被包装物品的含水量w2被包装物品的允许最大含水量A包装材料的有效面积t防潮包装有效期h1包装品贮存流通环境的平均湿度h2包装内的湿度包装贮存环境的平均气温,2.防潮包装设计步骤（1）允许透过包装的水蒸气m2（2）包装材料允许的透湿度Rv（3）确定包装材料在某食品贮存温、湿度条件下的实际透湿度R（4）根据被包装食品的防潮要求、包装尺寸及贮藏环境条件选择包装材料。3.核算实际的防潮有效期,（二）封入吸潮剂的防潮包装设计防潮设计方法(1)选定防潮包装材料的透湿度R，通过测定或查表得到。(2)根据被包装食品与湿度的关系，由该食品的临界水分值决定包装内的相对湿度h2(3)根据所使用吸潮剂的吸湿等温曲线，求出包装内相对湿度h2所对应的干燥剂最大含水量w2，并选定吸潮剂的原始含水量w1。(4)设计出包装容器的表面积A，包装有效期t，假设外部环境温度，相对湿度h1，则可决定温度系数值K。(5)将以上参考代入式中即可求得吸潮剂的用量m。,2.吸潮剂使用方法及注意事项(1)必须在包装材料透湿度小并密封性好的包装容器中的才能使用吸潮剂。(2)为节约吸潮剂及保证吸潮效果，应尽量缩小包装预留空间。(3)吸潮剂一般不宜直接放在容器内，应将颗粒状吸潮剂包封在透气性良好的纱布袋或其他透气性薄膜小袋中，再放入包装容器内。也可将吸潮剂制成片状置于容器中。(4)吸潮剂放入包装之前应是未吸潮的或被干燥过的。(5)包封吸潮剂的小袋应标明不能食用，用于食品包装的吸潮剂必须无毒，无不良气味。,第五节改善和控制气氛包装技术,掌握真空包装和抽气包装的概念、机理及二者的区别。了解真空充气包装的工艺要点及二者的适用范围。了解各种真空包装和充气包装机械及工作流程。掌握MAP和CAP包装的概念及二者的气调系统原理。,从20世纪初以来，就已采取改善和控制食品周围气体环境的方法来限制食品的生物活性。实践证明，改善食品的气体环境作为冷藏的补充手段，可以大大延缓食品的生物生化变质。目前，改善和控制气氛包装(MAPorCAP，ModifiedorControlledAtmospherePackaging)在食品包装中的作用越来越广泛。最常用的是真空包装和充气包装，MAP及CAP是在真空充气包装技术基础上的进一步发展。,一、真空和充气包装机理,(一)真空包装(VacuumPackaging)食品真空包装的意义食品真空包装是把被包装食品装入气密性包装容器，在密闭之前抽真空，使密封后的容器内达到预定真空度的一种包装方法。常用的包装容器有金属罐、玻璃瓶、塑料及其复合薄膜等软包装容器。,真空包装技术用于玻璃和金属罐的食品包装已有100余年的历史：这两种包装容器的气密性极好，只要封口的密封性可靠，可以长期地贮存食品。但由于食品罐装技术所需的工艺设备复杂，包装材料重，玻璃瓶罐容易破损，金属罐易锈蚀，对食品的流通和消费带来了许多不便。,20世纪50年代，开始采用塑料及塑料与纸和铝箔等的复合软包装材料进行真空包装，生产食品软罐头和袋装食品。这些新兴的软包装产品逐渐取代了许多种瓶装和罐装食品，特别是蒸煮袋食品和快餐食品，由于质量轻，贮运流通食用方便而得到很快的发展。,2真空包装保质机理真空包装的目的是为了减少包装内氧气的含量，防止包装食品的霉腐变质，保持食品原有的色、香、味，并延长保质期。,对微生物来说，当氧浓度不大于1时，它的繁殖速度急剧下降；在氧浓度为0.5时，多数细菌将受到抑制而停止繁殖。另外，食品的氧化、变色和褐变等生化变质反应都与氧密切相关，当氧浓度小于1时，也能有效地控制油脂食品的氧化变质。真空包装就是在包装内造成低氧条件而保护食品质量的一种有效包装方法。,(二)充气包装(GasPackaging),1充气包装特点充气包装是在包装内充填一定比例理想气体的一种包装方法，目的与真空包装相似，通过破坏微生物赖以生存繁殖的条件，减少包装内部的含氧量及充入一定量理想气体来减缓包装食品的生物生化变质；,区别在于真空包装仅是抽去包装内的空气来降低包装内的含氧量，而充气包装是在抽真空后立即充入一定量的理想气体如氮、二氧化碳等，或者采用气体置换，用理想气体置换出包装内的空气。,经真空包装的产品，因内外压力不平衡而使被包装的物品受到一定的压力，容易黏结在一起或缩成一团；酥脆易碎的食品如油炸马铃薯片、油炸膨化风味食品等易被挤碎；形状不规则的生鲜食品,易使包装体表面皱折而影响产品质量和商品形象；有尖角的食品易刺破包装材料而使食品变质。,充气包装既有效地保全包装食品质量，又能解决真空包装的不足，使内外压力趋于平衡而保护内装食品，并使其保持包装形体美观。,食品包装采用气体充填技术已有较长的历史，欧美在20世纪30年代已开始研究使用二氧化碳气体保存肉类食品；20世纪50年代研究开发用氮和二氧化碳气体置换空气的牛肉罐头和奶酪罐，延长了保质期；20世纪60年代由于各种气密性塑料包装材料的开发，很多食品如乳制品、肉食加工品、茶叶、花生、蛋糕等都成功地采用了气体充填包装技术；20世纪70年代生鲜肉的充气包装在欧美各国广泛应用。部分生鲜食品和加工食品的充气包装情况见表3-10。,2充气包装保质机理,充气包装常用的充填气体主要有二氧化碳、氮、氧及其混合气体，其他很少用的气体有二氧化氮、二氧化硫、氩等。,(1)二氧化碳空气中二氧化碳的正常含量为0.3%。二氧化碳在低浓度下能促进许多微生物的繁殖，但在高浓度下却能阻碍大多数需氧菌和霉菌等微生物的繁殖，延长其微生物增长的停滞期和指数生长期,因而对食品有防霉和防腐作用。,(2)N2它是一种理想的惰性气体，不与食品中的成分发生反应.作用包括:一是抑制食品和微生物的呼吸;二是作为一种充填气体，保证食品的外形和组织状态;三是抑制氧化。,(3)氧气氧在空气中占21，是生物赖以生存不可缺少的气体。氧的个性活跃，会引起食品变质和加速腐败细菌的生长，一般包装内都不允许存在。生鲜的肉类和鱼贝类，如果处于无氧状态下保存，则维持组织新鲜的氧合肌红蛋白就会还原变成暗褐色而使产品失去生鲜状态和商品价值。因此，维持新鲜肉类稳定的生鲜状态，必须采用有氧包装。,含氧充气包装特别适用于生鲜果蔬的保鲜包装。不同果蔬要维持其正常代谢而保持其新鲜所需的氧浓度是不同的，这主要取决于果蔬的品种、成熟度等许多因素。采用适当的包装材料和包装方法，控制其果蔬贮存环境的氧分压和呼吸速度，这就是近代开发的果蔬气调保鲜包装(CAP)技术。,氧常与二氧化碳和氮混合成理想气体用于生鲜食品的充气包装，其作用是维持生鲜食品内部细胞一定的活性，延缓其生命过程，保持一定程度的生鲜状态。在应用充气包装技术时，根据被包装食品的性能特点，可选用单一气体或上述三种不同气体组成的理想气体充入包装内，以达到理想的保质效果。一般情况下，氮的稳定性最好，可单独用于食品的充气包装而保持其干燥食品的色、香、味；,对于那些有一定水分活度、易发生霉变等生物性变质的食品，一般用二氧化碳和氮的混合气体充填包装；对于有一定保鲜要求的生鲜食品，则需用一定氧气浓度的理想混合气体充填包装。对于同一种薄膜，三种气体的透过比例为N2O2CO213(15-30),二、真空和充气包装工艺要点,()包装材料的选择根据食品保鲜特点，用于真空充气包装的包装材料对透气性的要求可分为两类：一类为高阻隔性包装材料，用于食品防腐真空和充气包装，减少包装容器内的含氧量和混合气体各组分浓度的变化；二类是透气性包装材料，用于生鲜果蔬充气包装时维持其低呼吸速度。,真空和充气包装对包装材料的透湿性能要求相同，对水蒸气的阻透性愈好愈有利于食品的保鲜。真空包装和充气包装均需选用气密性良好的包装材料。对真空而言,阻氧是关键问题，故选择包装材料应能有效防止大气中氧气的渗入;而充气包装除对氧气有良好阻隔性外，还必须选择对充填的气体具良好的阻隔性。,衡量塑料薄膜对某种气体渗透性的大小一般可用透气系数表示，透气系数越小，气密性越好。用作真空包装的塑料薄膜，一般要求透氧度较小，如PET、PA、PVAL和EVA等薄膜具有良好的阻气性，但这些材料一般不单独使用，可采用PE或PP与之复合。,(二)真空充气包装的工艺要点1注意贮存环境温度对真空和充气包装效果的影响，各种包装材料对气体的渗透速度与环境温度有着密切关系，一般随温度提高，透气度也随着增大。真空和充气包装的食品，宜在低温下贮存，若在较高温度下贮存，会因透气率的增大而使食品在短期内变质。鲜食品或包装后不再加热杀菌的加工食品，应在低温(10以下)贮藏和流通。,2注意真空和充气包装过程的操作质量热封时要注意包材料内面在封口部位不要粘有油脂、蛋白质等残留物，确保封口质量。对真空包装的加热杀菌处理，要严格控制杀菌温度和时间，避免加热过度造成内压升高致使包装材料破裂和封口部分剥离。另外，真空包装时必须充分抽气，特别注意对生鲜肉类和大型食品的真空包装，不能残留气体，防止残存空气导致残存微生物在保质期内繁殖而使食品腐败变质。,3真空和充气包装的适用范围不同真空包装由于包装内外有压差，所以一般不宜用于易被压碎或带棱角的食品。对这类食品如果常规包装方法不能保持其风味和质量而又有一定包装要求时，一般考虑采用充气包装。,三、真空包装和充气包装机械,真空包装和充气包装的工艺程序基本相同，因此这类多设计成通用的结构形式，使之既可用于真空包装，又可用于充气包装，也有的设计成专用形式。真空充气型包装机可以作真空包装或充气包装，而不具有充气功能的真空包装机只能用作真空包装；,此外，也有用卧式或立式自动制袋充填包装机作不抽真空的充气包装。采用混合气体充填包装或MA包装时，包装机尚需配置气体比例混合器，将两种或三种不同气体按比例混合后充气。,(一)真空包装机械真空包装机械有室式、输送带式、插管式、旋转台式和热成型式五种类型。1室式真空包装机有台式、单室式和双室式，其基本结构相同，由真空室、真空和充气(或无充气)系统及热封装置组成。室式真空包装机最低绝对气压为12kPa，机器生产能力根据热封杆数和长度及操作时间而定，每分钟工作循环24次。,2带式真空包装机,用输送带将包装袋逐步送入真空室自动抽气并热封，然后随输送带送出机外，是一种自动化程度和生产效定较高的机型。,图3-52所示为输送带式真空包装机的结构示意。包装袋置于输送带的托架1上，随输送带进入真空室盖4位置停小室盖4自动放下，活动平台6在凸轮7作用下抬起，与真空室盖构成密闭真空室，随后进行抽真空和热封操作。操作完毕，活动平台降下而真空室盖升起，输送带步进将包装袋送出机外。该机型的真空系统、热封原理与室式真空包装机相同。,3旋转台式真空包装机图3-53所示为旋转式真空包装机工作示意。该机由充填和抽真空两个转台组成，两转台之间装有机械手，自动将已充填物料的包装袋送入抽真空转台的真空室。充填转台有六个上位，自动完成供袋、打印、张袋、充填固体物料、注射汤汁五个动作；抽真空转台有12个单独的真空室，包装袋在旋转一周经过12个工位完成抽真空、热封、冷却到卸袋的动作，机器的生产能力达到40袋分钟。由于机器的生产能力较高，国外机型配套定量杯式充填装置，预先将固体物料称量放入定量杯中，然后送至充填转台的充填工位充入包装袋内。,4热成型真空包装机热成型真空包装机结构示意如图3-54所示。工作过程为：底膜从膜卷9被输送链夹持步进送入机内，被热成型装置1加热软化并拉伸成盒(杯)型；成型盒在充填部位充填包装物，然后被从卷膜机4引出的盖膜覆盖，进入真空室3抽真空或抽真空充气，再热封；完成热封的盒带步进经封口冷却装置5、横向切割刀6和纵向切割刀7将数排塑料盒分割成单个送出机外，同时底膜两侧边料脱离输送链送出机外卷收。,（二）充气包装机械各种类型具有充气功能的真空包装机都可用作充气包装，但除插管式真空包装机外，其他类型真空充气包装机充气时均不能直接充入塑料袋内，每次向真空室充气，耗气量大而成本高，如单室或双室式真空包装机的充气功能因耗气量大而一般不用，须经改进设计才能发挥其充气功能。,充气包装机有两种类型：(1)气体冲洗式(GasHush)，由各种立式或卧式自动制袋充填包装机改进，包装原理是连续充入混合气体，气流将包装容器内空气驱出，构成袋口端的正压状态并立即封口。此机不抽真空连续充气并热封，生产效率高，可使包装容器内含氧量从21降低至25，但由于包装件内残氧量较高，不适用于包装对氧敏感的食品。,(2)真空补偿式(CompensatedVacuum)充气包装机，其原理是先将包装容器空气抽出构成一定真空度，然后充入混合气体至常压，并热封封口。这种充气方式包装容器含氧量低，应用范围广，具有充气功能的各种真空包装机均可实施。,二、脱氧包装（一）脱氧包装的特点脱氧包装（de-oxygenpackaging）是在密封的包装容器内，封入能与氧起化学作用的脱氧剂，从而除去包装内的氧气，使包装物在氧浓度很低、甚至几乎无氧的条件下保存的一种技术。脱氧剂可以将包装容器内的氧全部除去，也可将外界环境种渗入包装内的氧以及溶解在液体等中的氧除去，从而有效制止包装内药品因氧而造成的各种腐败变质。,脱氧包装的特点：（1）药品生产工艺中不必加入防腐剂和抗氧化剂等添加剂，从而使药品更安全；（2）脱氧剂合适时，包装内氧浓度低于0.1，可防止维生素等成分的氧化，较好保证药品原有特色；（3）脱氧包装比真空和充氧包装更有效防止和延缓需氧微生物引起的腐败变质，因此它可适当增加药品中水分，并适当延长保质期。,（二）脱氧剂及其作用原理和反应特性1、脱氧剂种类：铁系脱氧剂、亚硫酸盐系脱氧剂、葡萄糖氧化酶有机系脱氧剂和铂、钯、铑等加氢脱氧剂等。脱氧剂共性：脱氧剂中无机和有机物质与包装内的氧发生化学反应而消耗氧，使氧含量降低到要求水平甚至达到无氧水平。,一、无机系列脱氧剂（1）铁系脱氧剂的机理Fe+2H2OFe(OH)2+H23Fe+4H2OFe3O4+4H2Fe(OH)2+1/2O2+H2O2Fe