面包的充气包装设计.doc

1 导言面包是一种用五谷（一般是麦类）磨粉制作并加热而制成的食品。以小麦粉主要原料，以酵母、鸡蛋、油脂、果仁等为辅料，加水调制成面团，经过发酵、整型、成型、焙烤、冷却等过程加工而成的焙烤食品。面包被人称为人造果实，品种繁多，各具风味。它是高热量碳水化合物食品，温度高时较为松软，低温的状态下会变硬，风味口感会差很多。以面包为日常主要碳水化合物食物的主要国家集中在欧洲、北美、南美、澳洲、中东等。随着社会的进步与发展，面包已经成了日常主食之一，越来越多的人选择面包作为主食，各类面包加工厂生产不同种类不同外形的面包以满足广大消费者需求。因此，面包的包装得到了社会的广泛关注，下面我们将对面包包装的整体包装工艺进行全面细致的设计与描述。2、面包各性质的分析研究2.1 面包的原料及营养成分面包以小麦面粉为主要原料，酵母和其他辅料加水调制成面团，再经发酵，整形，烘烤等工序加工制成的发酵食品。每100克面包的营养成分包含有能量312千卡，蛋白质8.3克，脂肪5.1克，碳水化合物58.6克，膳食纤维0.5克，硫胺素0.03毫克，核黄素0.06毫克，烟酸1.7毫克，维生素E1.66毫克，钙49毫克，磷107毫克，钾88毫克，钠230.4毫克，镁31毫克，铁2毫克，锌0.75毫克，硒3.15微克，铜0.27毫克，锰0.37毫克等。2.2 面包的变质与保鲜由于面包富含碳水化合物蛋白质等物质，对于微生物来说，是一个良好地培养基，使得面包易发生长霉变质。并且由于油脂的氧化等化学反应还容易使面包发生褐变、维生素含量减少、色素的变色等问题。除了微生物的作用外，氧化作用是个重要原因。为了防止这些现象的发生，现在一般采用真空包装或气体置换包装方法，以避免食品和氧气的接触，促进鲜度的保持。这些包装需要有特定的机械设备，采用合适的包装材料并且要有合理的加工工艺，后面将对此做详细阐述。除以上方式，还可采取面包保鲜方式，时间保鲜剂与面包一起密封于通气度受适当控制的包装袋内，从而可以吸收包装袋内的氧气。这种包装不需要采用气密性良好地包装材料，但是能起到良好地保鲜作用，使面包的贮存时间大大延长。这种方法所用的保鲜剂，其原料配比如下：氯化亚铁30克，氢氧化钙8克，亚硫酸钠1克。还可在其中添加活性炭和硅胶，这些物质能起吸附臭味物质和吸收过多水分的作用1。2.3 面包的储存与物流要求面包不同于馒头，它属于含油脂类食物。而且又是高筋面粉制作的。高筋面粉蛋白质的含量要在78%克，而高筋粉要在1114%克左右。蛋白质遇冷会凝固，而油脂在摄氏5度以下也会凝固，尤其是动物类脂肪，面包通常使用的都是黄油和奶油，黄油是牛油提炼的，奶油是从鲜奶中提取的，这些都是易凝固的动物类脂肪。所以，面包不宜放入冰箱储存。一个是面包会硬，另外，口感也会随之起变化，会感觉不香嚼起来不松软，这就是化学变化起到的反应。面包极易霉变，在四到五天内用完，不宜放置太久。面包储存方法是在恒温中密封储存，也就是在室温条件下高存。储存的温度，要在摄氏1528度较好。面包的物流养护：1、面包多采用汽车运输，保持恒温。（1528摄氏度）2、保持运输过程中空气流通。不能挤压。3、在运输过程中不能存放长时间。4、面包必须是密封装。3 面包包装所选用的包装材料及规格3.1 面包包装对包装材料的要求面包的包装材料，首先必须符合食品卫生要求，不得直接或间接污染面包。不透水或尽可能不透气。因为透水会使面包边干变硬；透气会使香味消失，此时，氧的进入会促进面包的老化。要有良好地热封性和印刷性能，以便封合紧密，印刷商标及图案。材料要有一定的机械性能，以便于机械操作和保护面包免遭机械损伤。3.2 根据要求所选择的面包包装材料种类满足以上要求的包装材料种类有很多，有耐油纸、醋纸、硝酸纤维素薄膜、BOPP、OPP等。3.3 所选材料的尺寸规格由于生产面包时大小种类各不相同，我们可以看到如下各种型号包装袋的展开图及袋尺寸图，如图1、2、3、4。图1 中型面包包装袋展开图图片来源：nipic网BD /show/4/106/6011861k42e327e5.html图2 大尺寸吐司面包包装袋展开图图片来源：nipic网BD /show/4/106/6011861k42e327e5.html图3 中小型面包包装袋图片来源：nipic网BD /show/4/106/6011861k42e327e5.html图4 简易大型包装袋线条尺寸图我们从大小种类繁多的面包中选择面包净含量为20g，长*宽*高为7*3*3.5的小型面包的包装袋，进行详细说明，以下的包装工艺均针对小型面包包装进行阐述。如图5，为小型面包包装袋展开尺寸图。图6为小面包成型包装袋尺寸图。图5 小面包包装袋展开尺寸图图片来源：nipic网BD /show/4/106/6011861k42e327e5.html图6 小面包成型包装袋尺寸图图片来源：nipic网BD /show/4/106/6011861k42e327e5.html4 包装材料的灭菌工艺4.1 包装机器灭菌消毒无菌包装开始前，所有与无菌物料直接或间接接触的机器部件都必须进行消毒灭菌。一般是现在机器的部件上喷射35%的双氧水消毒灭菌（电子控制喷雾量和喷雾时间），继而用无菌热空气干燥。机器灭菌过程大约45min。4.2 包装品灭菌技术的种类灭菌包装的包装品必须不附着微生物，同时具有对气体及水蒸气的阻隔性。所以在无菌包装前，还必须对包装品进行灭菌处理。对于包装品的灭菌技术包含有化学灭菌法和物理灭菌法。其中化学灭菌法中又包含过氧化氢灭菌、环氧乙烷灭菌。物理灭菌法包含有紫外线灭菌、辐射灭菌。4.3 塑料袋材常用灭菌技术介绍1、 过氧化氢灭菌双氧水灭菌的主要因素包括时间和温度。目前双氧水灭菌系统主要有两种，一种是将双氧水加热到一定温度,然后对包装盒或包装材料进行灭菌。这种灭菌一般在双氧水水槽内进行，另一种是将双氧水均匀的涂布或喷洒于包装材料表面，然后通过电加热或辐射或热空气加热蒸发双氧水，从而完成灭菌过程。用这种灭菌的双氧水中一般要加入表面活性剂以降低聚乙烯的表面张力，使双氧水均匀分布于包装材料的表面。真正的无菌过程是在双氧水加热和蒸发的过程进行的。由于水的沸点低于双氧水的，因此灭菌是在高温、高浓度的双氧水中和在很短的时间内完成的。双氧水灭菌的设备种类繁多，如图7为双氧水灭菌柜。如表1为该设备的各参数。图7 双氧水灭菌柜图片来源：中国环保展览网BD./Product/detail/2889978.html表1 双氧水灭菌柜技术参数型号MD-80舱内尺寸（cm）深*宽*高可用容积长*宽*高重量灭菌时间等离子发生器远程维护灭菌温度灭菌剂电源安装要求70*37*3170*37*3180L80*68.5*138.5240kg短循环25min 标准循环45min 长循环65min等离子发生装置GPRS远程设备诊断和维护455555%浓度过氧化氢380V或220V无特殊要求，无需安装上下管道和排气装置2、 紫外线灭菌紫外线在波长250270微米范围内有较好的灭菌效果，且与照射强度、时间、距离和空气温度有关。如采用高强度的紫外线杀菌灯照射长度为76.2cm的软包装材料，照射距离为1.9cm，则照射时间为45s就能获得较好的灭菌效果。紫外杀菌还与材料表面状态有关，对于表面光滑无灰尘的包装材料，采用紫外线可杀灭表面上的细菌；对于压凸的铝箔表面，杀菌时间比光滑表面长3倍；对不规则形状的包装容器表面，则灭菌照射时间要比平面长5倍。同时，采用紫外杀菌时还需考虑材料的特性，特别是复合材料的内层，如PVC、PVDC、LDPE等材料受紫外线照射后会降低其热封强度约50%、如果紫外线与空气加热、双氧水和乙醇等灭菌方法结合使用，克大大增强其杀菌能力2。紫外线灭菌的设备种类繁多，如图8为紫外线灭菌灯。图9为灭菌灯尺寸。图8 紫外线灭菌灯图片来源：姜堰市恒泰电光源厂BD /zwxyyd9.htm.图9 紫外线灭菌灯尺寸图片来源：姜堰市恒泰电光源厂BD /zwxyyd9.htm3、 紫外线和双氧水相结合灭菌此法比双氧水杀菌结合加热处理的杀菌效力显著。即使采用低浓度双氧水溶液，加上高强度紫外线辐射杀菌处理，也可取得惊人的杀菌效果，这种杀菌方法只需在常温下实行就可产生立即的杀菌效果，比单一使用双氧水（高温下用高浓度的双氧水）或单一使用紫外线照射杀菌，其杀菌效果大上百倍3，如图10。我们可以看到当双氧水的浓度在1%左右时，残留细菌数最少，所以，灭菌时我们采取1%浓度的双氧水结合波长在250270微米之间的紫外线，常温灭菌。其过程一般是包装塑料薄膜先经1%的双氧水浸浴灭菌，接着进入包装机上部紫外灯照射室再次杀菌。为保证紫外灯室不受外界环境污染，同时要喷入0.10.2Mpa压力的无菌空气，使室内无菌空气对外界保持正压。无菌空气管和无菌腔内用0.15Mpa的高温蒸汽杀菌20min。同时因为不封闭，所以杀菌完毕后还要充入比大气压力大的无菌空气，以防止被外界环境污染。图10 紫外线和双氧水相结合杀菌方法的杀菌效果图片来源：凤巢包装DB. /jishu/index.htm5 面包小包装的工艺5.1 塑料袋材的特性塑料袋是为了满足某种包装要求，用塑料薄膜叠层、裁切、热封一边或多边而制成的袋子。塑料袋具有许多优点：它能满足包装的基本要求，尺寸变化范围大，而且容易加工成型，价格低廉，适用面广，既可用于运输包装，也可用于销售包装；既可用于包装固体物料，也可包装液体物料；塑料袋质轻，占据空间小，可降低运费。因此，塑料薄膜和塑料容器被广泛用做各类产品包装材料。其中塑料薄膜包括单层薄膜、复合薄膜和薄片，他们制成的包装也叫做软包装，主要用于包装食品、药品等4。对于面包的包装，我们采取气调包装的传统包装方式，真空充气式包装，以下将对此工艺做详细的介绍，同时对于面包的其他方式包装袋成型工艺做简单介绍。5.2 面包包装塑料袋材成型工艺真空充气包装气调包装（modified atmosphere packaging，简称MAP）是指在一定条件下改善包装内环境的气氛，并在一定时间内保持相对稳定，抑制或延缓产品的变质过程，从而延长产品的货架期5 。气调包装的传统方法主要为真空包装和充气包装。5.2.1 烘焙食品湿度的分类及不同湿度食品的破坏因素按照Aw的不同将烘焙食品分为低湿度烘焙食品（Aw0.6）；中等适度烘焙食品（0.6Aw0.85甚至达到0.950.99）。物理化学破坏作用是限制中低等湿度烘焙食品货架期的主要因素，而霉菌的生长和产品老化则是中高湿度烘焙食品货架期的主要破坏因素。传统的烘焙食品防霉是通过使用化学防腐剂。但是，这种方法有许多局限性。首先，防腐剂只对中低pH产品有效6；其次，防腐剂对高含量的霉菌孢子几乎不起作用，不能代替好的卫生条件和清洁的烘焙环境。面包属于高湿度烘焙食品，因此为适应消费者对面包“新鲜、营养、方便、耐贮藏”的要求，我们采取充气包装的方式包装面包。5.2.2 充气包装常用的气体特点及组合用连续的热力充气机器将核实的混合气体充入高阻隔性的薄膜，然后将产品热封的过程即为完成了充气包装。充气包装用于面包类烘焙食品时，常用的填充气体是氮气、二氧化碳或他们的混合气体7。氮气是一种惰性气体，无味无臭，不会与食品其化学反应也不会被食品吸收，是一种适用于食品保藏的理想气体。冲淡的主要目的是保持食品的色、香、味、脆、形等，如用在低水分活度的烘焙休闲食品中克有效防止产品挤压破碎。同时充氮也可起到减缓高油脂烘焙食品中油脂氧化的作用。许多气体（二氧化碳、一氧化碳、臭氧、乙烯化氧、丙烯化氧、一氧化二氮、二氧化硫等）都有抑制微生物作用，但只有二氧化碳适合用在烘焙食品的包装上，这是因为二氧化碳稳定，低毒，对产品感官品质的影响小且价格低廉。二氧化碳在高浓度下能阻碍大多数需氧菌和霉菌等微生物的繁殖，延长为生物生长的停滞期，因而对烘焙食品有防霉和防腐作用。二氧化碳的抑菌活性受诸多因素的制约，包括受污染微生物的种类和数量、气体浓度、贮藏温度、包装材料的渗透率、产品的种类等8。英国面粉和烘焙食品协会Seiler等一组研究人员最早证明了通过增加二氧化碳的浓度来延长烘焙食品货架期。研究结果表明使用17%的二氧化碳能部分的抑制霉菌的声场，50%的二氧化碳则能完全抑制；面包的货架期随着二氧化碳浓度（060%）的增加而增加，且较低的温度贮藏效果更好9。面包等烘焙食品因细菌、酵母和霉菌引起腐败；脂肪氧化酸败；淀粉老化变干。因此，包装时要除氧。食品的水分活性Aw高，因此二氧化碳的浓度要高，但过高使食品微酸；充氮可维持包装饱满。因二氧化碳对酵母菌无抵制作用，有时食品要适量添加丙酸钙。为防淀粉老化，可在食品表面涂油脂，并且不宜在低温下储存。这类食品充气包装在常温下储存仍有较好的效果，有良好的应用前景。5.2.3 充气包装所用材料的选用包装材料的正确选择是气调包装能否有效应用的重要条件。真空和充气包装，必须用阻气、阻湿性能良好的材料，以维持包装内最佳气体组成。通过归纳，阻气性能良好的材料有：EVAL、PVA、KOPP、PVDC、KPT、OPA、PA、PET。阻湿性能良好的材料有：PVDC、KOPP、KPT、HDPE、OPP、PP、LDPE、PET、PVC。阻气、阻湿性能均良好的材料：PVDC、KOPP、PET、PET/PE、PT/PE、PA/PE、PP/PVDC/PE、PA/EVAL/PE、PET/EVAL/PE等。据称，PVDC、EVOH、PAN是世界流行三大高阻隔性塑料包装材料。真空充气包装材料的性能要求克归纳入表2。表2 真空充气包装材料性能要求性能要求简要说明气体阻隔优良（透气率低）水蒸气阻隔性优良（透湿率低）热封性优良机械适应性透明性其他使包装内保持最佳气氛（低氧或一定组成的二氧化碳氮气），例如要求薄膜透氧率：真空包装应小于15，充气包装应小于70，透气率单位为cm3/m2. (24h),101.325kpa防止环境湿气进入包装内或保持包装内一定湿度，一般透视率应小于1520g/( m2. 24h)易热封，热封强度大，以保证包装的密封性能有良好的强度、韧性，在包装及流通过程防止包装破损，以保证密闭性透明、光泽，可见内容物，增加气调包装食品安全感根据不同食品要求的耐油、保香等其他性能。资料来源：潘松年.包装工艺学M.北京:印刷工业出版社,2007.254常用的面包等烘焙食品充气包装材料包括聚酰胺（尼龙）、聚丙烯、二氯乙烯、EVOH和低/高密度聚乙烯等。充气包装产品如果货架期预期值低，低/高密度聚乙烯袋就适合；如果货架期要求高，则可以采用复合材料，如PET/EVOH/Surlyn高阻隔复合薄膜，PET/AL/HDPE复合薄膜等10。除对包装材料的透气性能要求非常严格，充气包装还必须考虑材料的热成型性、密封的可靠性等。5.2.4 真空与充气包装的机理真空与充气包装的功能相同，工艺过程略有差异，其机理的实质可归结为三个方面：除氧、阻气、充气。1、除氧食品霉腐变质的主要原因是微生物所致，其次是食品与空气中的氧气接触发生化学变化而变质。微生物有嗜氧的与厌氧的两类。霉菌和酵母菌属于嗜氧类，当包装间内的氧气浓度小于1%时，它们的生长和繁殖速度就急剧下降；当小于0.5%时，多数细菌将受以抑制而停止繁殖。当然，微生物的生长还受到温度、水分和营养物质的影响。氧气与油脂或含油脂多的食品长时间接触，特别在阳光下，氧气与其中的不饱和脂肪酸作用使油脂或食品变味变质。包装件内除氧的方法有两种：一是机械法，即用抽真空或用惰性气体置换；二是化学法，即用各种脱氧剂。而真空与充气包装除氧，是采用机械法，有时也辅之以化学法11。2、阻气就是采用具有不同阻气性的包装材料如塑料薄膜和塑料纸、箔等复合材料，阻挡包装件内外的气体互相渗透。在真空与充气包装中使用多种塑料。气体对塑料膜的透过性各不相同。对同一种薄膜，几种常见气体的透过率比例为：N2：O：CO2=1：3：1530。有的薄膜，二氧化然透过率是氮气的30倍左右。为此，在充气包装的时候，包装件内的一部分气体会被食品所吸收，剩余的根据包装件内外气压的分压差而扩散流通，一直变化到内外气体构成平衡状态为止。3、充气向包装件内充惰性气体，常用氮气和二氧化碳，此外还有充Ar及其他特殊气体。二氧化碳气体对阻止霉的生长繁殖极为有效，当包装件内的浓度达到10%40%时，对微生物有抑制作用，如果浓度超过40%时，则有制菌灭菌的作用；二氧化碳气体对具有呼吸性能的果蔬等食品可以起到有效地保鲜作用，如新鲜水果贮藏环境的二氧化碳气体浓度达到7%10%时，能阻止水果发霉，降低呼吸作用的强度，延长其保存期；二氧化碳对水的溶解度大，且两者化和生成弱酸性，因此含水量高的食品在充二氧化碳气体后将略有酸味；二氧化然对油脂、谷类等食品，有较强的吸附作用，可抑制粮食中脂肪、维生素和油脂的氧化与分解，粮食油脂即处于“冬眠”状态，从而延长保存期。将包装内空气抽出，充入纯度为99.5%的氮气，可防金属腐蚀、非金属材料老化；包装中充氮气后，可保全食品的色、香、味，并可防治油脂氧化、肉类变色。氮气与食品等一般不发生化学作用，也不会被吸收，对塑料薄膜的透过性比氧气和二氧化碳都低，是充气包装的一种理想气体。惰性气体本身具有抑制微生物生长、繁殖的效能，最近茶叶及渍物常采用氩气包装。此外还可以充入干燥空气，并保证包装内的相对湿度在产品的临界相对湿度以下，则可防止金属腐蚀。5.2.5 真空充气包装的工艺过程1、机械挤压法袋经充填之后从袋的两边用海绵类物品将袋内的空气排除，然后进行密封。这种方法很简单，但脱气除氧效果差，只限于要求不高的场合，如袋装的生面条加热杀菌而进行的脱气除氧，用此法已足够了。对蒸煮食品来说，当食品温度在60摄氏度以上时，若采用这个方法，则袋内充满着水蒸气，因此可以得到接近完全真空的真空包装，如图11所示。图11 机械挤压法1-包装袋；2-被包装物；3-海绵垫；4-热封器图片来源：凤巢包装DB. /jishu/index.htm2、吸管插入法如图12所示，从袋的开口插入吸管，开阀门2，由真空泵进行抽气，然后用热封器封口。如果要进行充气，可在抽真空后关闭阀门2，开启阀门1，进行充气。还有一种类似方法，成为呼吸式包装，其原理是将物品充填带有特殊呼吸口的袋里，然后封袋，通过呼吸管除去包装袋内的空气，冲进惰性气体，最后将呼吸管密封。图12 吸管插入法1-阀门；2-阀门；3-海绵垫；4-热封器；5-包装袋；6-被包装物图片来源：凤巢包装DB. /jishu/index.htm3、腔室法如图13所示，有一个真空腔室，整个包装过程除充填外均在腔室内进行。开始将充填过的包装袋放入腔室内，然后关闭腔室，开始用真空泵抽气，抽气完毕用热封器封口。如果进行充气包装则在抽气后充以惰性气体再封口。为了便于开启腔室，需要向腔室内充空气，最后开启腔室取出包装件。腔室法生产率较低，为了提高生产率，可以采用双真空腔室轮流操作，或采用多工位多腔室的自动连续真空包装机。腔室法可以得到较高的真空度，适合包装高质量的产品。现代高效高速真空与充气包装机多数采用这种方法。图13 腔室法1-真空泵；2-阀门；3-真空腔室；4-包装袋；5-被包装物；6-真空表；7-热封器；8-阀门图片来源：凤巢包装DB. /jishu/index.htm4、真空充气包装系统。该系统主要由气源、气体混合器、真空充气包装机以及管路、减压阀、压力表和开关等附件组成，如图14所示。图14 气调包装系统示意图1-气源；2-减压阀；3-开关；4-气体混合器；5-包装机5、气源与配气技术一般小批量生产采用的气源为钢瓶装压缩气体。二氧化碳用食品级，氮用脱水精氮。钢瓶灌满时压力可达15Mpa，一般有1012Mpa。各种压缩气体经减压阀减压后，进入气体混合器进行各种产品所需的最佳比例混合，然后才引入充气包装机进行充气包装。混合器的配气原理简述如下。假定减压后的气体为理想气体，则其状态方程为：PV=nRT。式中P为气体压力，Pa；V为气体体积，m3 ；n为气体摩尔数，mol；R为摩尔气体常数，8.3145J/molK；T为温度，K。由上式可知，在一定温度下，令V一定，则气体摩尔数n只与其分压P有关。控制进入定容V的气体混合器内各气体的分压，便可实现气体按所需的比例混合。例如，预配70%的二氧化碳加30%氮气的混合气，并假设所需混合气总压为P。先将定容V的混合器内空气抽除，再先后送入0.7P的二氧化碳和0.3P的氮气，则可得所需比例的混合气。配气结果可用奥氏气体分析仪或气相色谱仪检验。5.2.6 真空充气包装机械1、腔室式真空充气包装机工艺过程为：供袋、装入产品置入腔室，袋口对着充气口并平隔在热封条上抽真空充气热封腔室通大气，输出包装件。腔室式真空充气包装机也有多种类型。按腔室数量，有单腔和双腔，双腔式生产效率较高；按结构，又有台式、传送带式、回转工作台式等。如图15所示为各种类型真空充气包装机，依次为台式、单室式、双盖双室式、单盖双室式。如图16所示两台机器，分别为单腔、多腔包装机。表3为该机器的工艺参数。图15 各种类型真空充气包装机外形结构图片来源：章建浩.食品包装大全M.北京: 中国轻工业出版.2001.6:384图16：单腔、多腔真空充气包装机图片来源：中国机电网BD /news_view.asp?newsid=469.表3 腔室式真空充气包装机工艺参数QSJ500/2SQSJ 500X极限真空度真空室尺寸热封条尺寸热封条数包装能力380V 功率外形尺寸主机重量KpaMmMm条次分KWCmKg161658614050012221.51307596280155033057050012112.26590117200图片来源：中国机电网BD /news_view.asp?newsid=469.2、补偿式真空充气包装机。其又称热成型自动真空充气包装机，真空补偿式气调包装原理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。如图17所示为真空补偿式热成型真空充气包装机的工作原理，成型盒3与膜盖4同时进入真空室6，先抽出空气后充入混合气体并热封。图17 真空补偿式热成型真空充气包装机工作原理图1-底膜；2-热成型装置；3-成型盒；4-盖膜；5-充气管；6-真空室；7-分割工具；8-包装件图片来源：章建浩.食品包装大全M.北京: 中国轻工业出版.2001.6:392该包装机工作的工艺过程为：浅盘热吸塑成型置入食品覆盖膜抽真空、充气、热封切断盒式包装件。3、气流冲洗式充气包装机气体冲洗是气调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，这种充气方式可使包装容器内含氧量从21%降低至2%-5%.气体冲洗式包装机多由各种立式或卧式自动制袋充袋包装机改型，图18是气流冲洗式枕式包装机的工作原理；混合气体从充气管2经喷头3喷出，此时包装袋纵向和前端横向已封口，气流将空气从薄膜成型模前端9处驱出，随即横封装置4和切断刀具5将袋口热封并切断为单件包装品。气流冲洗式包装机的包装件内残氧量较高，不适于包装对氧敏感的食品，此机不抽真空连续充气并热封，生产效率高。如图19为气流冲洗式包装机械。图20为其的三视图。表4为该机械的工艺参数。图18 气流冲洗式气调包装原理图1-食品输送带；2-充气管；3-喷嘴；4-横封装置；5-切断刀具；6-枕式包装件；7-包装薄膜袋；8-薄膜成型模箱；9-空气排出图片来源：章建浩.食品包装大全M.北京: 中国轻工业出版.2001.6:392图19 气流冲洗式包装机图20 气流冲洗式包装机三视图图片来源：007商务网BD/dajiangpack/products/baozhuangjixie_145863.html表4 气流冲洗式包装机工艺参数技术参数型号包装盒尺寸 (Max) (mm)卷膜最大宽度 (mm)卷膜最大直径 (mm)包装速度 (box/h)电源工作气压 (map)总功率(kw)真空泵配置气体置换率 (%)配气精度 (%)机器重量 (kg0机器尺寸 (mm)DL-500B22019060500300600-80038 / 50HZ0.6-0.84.5100992850400010301500资料来源：007商务网4、气体比例混合装置如图21所示，GM型气体比例混合装置，由微机控制器、压力传感器、电磁阀、气体混合桶和真空泵组成。操作时，在微机上设定二种或三种气体比例值，启动真空泵排除气体混合桶的气体，由各电磁阀分别向桶内充气，桶内压力达到预定总压值后由放气阀向真空充气包装机供气。图21 GM型气体比例混合装置1-气体钢瓶；2-微机控制器；3、4、5-充气电磁阀；6-压力传感器；7-放气阀；8-气体混合桶；9-真空电磁阀；10-真空泵；11-放气电磁阀；12-连接管件图片来源：章建浩.食品包装技术M.北京: 中国轻工业出版.2001.6:395包装机每次充气后，微机控制器根据桶内剩余总压力，再次启动充气电磁阀想气体混合桶叠加配气，保持放气电磁阀向包装机连续供气。由于GM型气体比例混合装置仅须在第一次气体混合时抽除桶内气体，以保证所混合气体的配气精度，故不需单独配置真空泵，可利用真空充气包装机的真空泵抽气。最后，我们选择KL-350B/D面包充气包装机。其适用于面包巧克力，月饼，蛋黄派等有规则物品的包装。其技术规格见表5，机型见图22。表5 充气包装机技术规格机型KL-350BKL-350D薄膜宽度制袋长度制袋宽度产品高度膜卷直径包装速度电源规格机器尺寸机器质量备注 Max.350mm 65-190huo120-280mm 50-160mmMax 40mm Max.320mm 40-230包/min 220V，50/60HZ，2.6KVA(L)4020X(W)770X(H)1450约650kg可加装充气装置 90-220huo150-330mmMax.60mm资料来源：佛山市新科利包装机械厂网BD /fsxkl-products-631491/图22 KL-350B/D面包充气包装机图片来源：佛山市新科利包装机械厂网BD /fsxkl-products-631491/5.2.7 真空充气储存期的计算由于真空充气包装使用的塑料包装材料具有一定的渗透性，因此在真空包装和充气包装中，都有储存期的计算问题。真空充气包装的储存期是指包装外界氧气渗透穿过包装材料，达到包装内物品容许的吸氧量所经历的时间。气体对包装材料的渗透机理，因此，气体渗透系数的表达式为： Pg=qg*dP1-P2*A*t （1）公式（1）中Pg为气体渗透系数（透气系数，g：gas）,Pg为透气系数值，一些薄膜的透气系数值见表5。Pg=Pg*10-11cm3*cm/(cm2*s*101.325KPa)，qg为气体渗透量（透气量），cm3；d为塑料薄膜厚度，cm；P1-P2为包装薄膜两侧气体分压差，Kpa；A为包装薄膜表面积，cm2；t为储存时间，s。渗透反应动力学的讨论同样也适用于气体渗透过程。图23绘制了集中塑料薄膜的lnPco2-（1/T）与lnPo2-（1/T）对数直线，其代表线性各为氧气：虚线、二氧化碳：点划线。其直线顺序与表6中序号对应。它们的活化能E值和指前因子Po值列在表7中，用透气系数计算真空充气包装的存储期。可将公式（1）改写成以下形式。 t=qg*dPg*P1-P2*A （2）公式（2）中为储存环境温度，。表6 塑料薄膜的透气系数Pg=Pg*10-11cm3*cm/(cm2*s*101.325KPa)序号塑料薄膜N2PgO2CO2123456低密度聚乙烯高密度聚乙烯尼龙聚酯聚偏二氯乙烯聚丙烯1029205.87.355.880.88-352858829.423.524.11736.1205802940117.676.422.057060.14注：温度25摄氏度，薄膜厚度0.0025cm图23 气体渗透反应的lnPg-1/T图-O2；-.-.-CO2表7 包装塑料薄膜的活化能和阿伦尼乌斯方程指前因子值序号包装塑料薄膜厚度/cm气体E/(kJ.mol-1)-E/R/(103.K)lnPo1234PETLDPENylonPVDC0.0025O2CO2O2CO2O2CO2O2CO227.19625.10441.84037.65641.84037.65658.57650.208-3.271-3.019-5.032-4.529-5.032-4.529-7.045-6.03914.13514.46825.05525.13120.26819.96725.05423.360现举例说明充气包装的计算过程。例：有一种对氧气敏感的产品，干燥时重100g，装在厚度为0.025mm的聚酯塑料袋中，包装面积为1300 cm2；该产品允许的最大吸氧量为150 cm3/100g，密封前充换氮气，设储存环境平均温度为22。，那么，储存期是多大？解：（1）求该产品允许氧气渗透量qo2=100g*150 cm3/100g=150 cm3。 （2）氧气渗透系数。由于表5没有提供22条件下的聚酯透氧系数Po2，因此可以按表6中所给予的数值，带入阿伦尼乌斯方程的对数式，得PET的ln Po2=-3.271*103K(1/T)+14.135=-3.271*103K(1/295K)+14.135=3.046。则Po2。22=exp(3.046)=21，即Po2。22=21*10-11cm3*cm*cm-2*s-1*(101.325KPa) -1。 （3）氧气的分压强按道尔顿分压定律为0.2093*101.325kpa=21.207kpa。 （4）将相关数值代入式（2）中：t=qg*dPg*P1-P2*A= cm-2*s*101.325Kpa/21*10-11cm3*cm150 cm3*0.0025cm/21.207kpa*1300 cm2=6563054.289s=75d。 （5）计算结果，该包装的储存期为2.5个月。5.3 生产日期的打印包装件上的一些信息资料需要经常变动，如生产日期。批号、代码、标志、产品保鲜期、有效期、价格、成分、颜色、质量、尺寸等，这些内容对于产品仓储、运输、销售和消费者购买都很重要，由于要经常变动，因此，在印刷包装袋、包装箱和标签时都不能印刷，必要时只印出空白框格，在包装后再进行打印。制袋前预先将产品标志，配料，条形码等印刷好。充气包装热封后，面包小包装袋上须打印生产日期，采用适合的打印方法进行打印。后面对打印进行详细介绍。5.4 面包充填的计量方式因为小面包的包装方式均为一袋内一只，所以面包的充填计量方式可采取计数充填的计量方式。计数充填包含有单件技术充填和多件计数充填。其中多件计数充填按照产品规格、形状不同等可分成有规则排列和无规则排列两类。有规则排列物的计数充填种类包含有长度计数充填、容积计数充填，堆积计数充填。无规则排列物品的计数充填包含有转盘计数充填、转鼓式计数充填、履带式计数充填。由于面包是规则的块状物品，所以采用长度计数充填。对于长度计数充填装置如图24所示。图24 长度计数充填装置计数时，排列有序的产品经输送机构到计量机构中，行进产品的前端触到计量腔的挡板时，压迫挡板上的电触头或机械触头。发出信号，指令推进器迅速动作，将一定数量的产品推到包装台上进行裹包包装。5.5 充气包装袋的描述该小型面包产品的充气包装袋采用EVOH作为包装材料，有高阻隔性能，是充气包装良好地袋材。袋尺寸前面已进行了详细描述，具体尺寸见图5、6。该包装袋用充气式包装包净含量为20g，尺寸为7*3*3.5的小面包，每袋一只。5.6 面包小包装加工工艺结构表达选材塑料包装袋材灭菌面包进行充气包装打印生产日期计数充填入盒。6 面包中包装工艺6.1 纸盒的性质特点纸盒是商品销售包装容器，是直接与消费者见面的中小型包装件。纸盒包装虽在防冲减振、防挤压等方面没有运输包装那样的要求，然而其结构应根据不同商品特点和要求，采用适当的材料（瓦楞纸板、硬纸板、白纸板等），适当的包装结构尺寸，美观的造型来安全的保护商品、美化商品，方便使用和促进销售。纸盒在食品、饮料、医药等商品的包装上发展很快。其盒形多样，有正方形、长方形，有正四面体纸盒，还有层顶型纸盒等。盒装流体食品已成为一种发展趋势，制盒材料已有单一纸板材料以纸板为基材，与各类塑料薄膜及铝箔等复合的多层纸基复合板材发展12。6.2 纸盒的类型及选用纸盒的基材为纸板，通常纸板耐水、防潮和阻隔性较差，强度和成型性也有限。故纯纸板纸盒主要用于对密封性要求较低的固体物料包装，也用于经一次包装后的二次包装。目前制盒材料已由单一材料向纸基复合材料发展，纸板与塑料、铝箔复合后制盒，极大地提高了纸盒的阻隔性与封合工艺，其包装应用范围扩大。6.2.1 纸盒的类型按纸盒的加工方式，有手工纸盒和机制纸盒。按用纸的不同定量，有薄板纸盒、厚板纸盒和瓦楞纸盒三类。按制盒材料，有平板纸盒、瓦楞纸盒、纸板塑料或纸板塑料铝箔复合纸盒等。按纸盒的结构，有折叠纸盒和固定纸盒两大类。下面主要按纸盒的结构分类，介绍折叠纸盒和固定纸盒。（1）折叠纸盒。通常是把较薄的纸板经过裁切和压痕后，通过折叠组合成型的纸盒。它目前是机械式包装最常用的纸盒。所用纸板厚度通常在0.31.1mm之间。生产折叠纸盒的纸板有白纸板、挂面纸板、双面异色纸板及其他涂布纸板等耐折纸箱板。近年来，楞数较密。楞高较低的瓦楞纸板也开始应用。折叠纸盒的特点是：结构形式多样，储运费用较低，适用于大中批量生产。常用的折叠纸盒形式有扣盖式、粘接式、手提式、开窗式等。折叠纸盒按盒型的主体成型方法又可分为管式折叠纸盒、盘式折叠纸盒、管盘式折叠纸盒、和非管非盘式折叠纸盒四大类。（2）固定纸盒。固定纸盒又称粘贴纸盒，是用贴面材料将基材纸板裱合而成的纸盒。要求在储运过程中不改变其原有形状和尺寸，因此其强度和刚性要较折叠纸盒高。固定纸盒结构挺度好，易于开启，货架成列方便，但制作较麻烦，占据空间大，自身成本、储运费用都较高。制造固定纸盒的基材主要选用挺度较高的非耐折纸版，如各种草纸板、刚性纸板以及食品包装用双面异色纸板等。内衬选用白纸或细瓦楞纸等。盒脚可以采用涂胶纸带加固、订合等方式进行固定。常用固定纸盒种类有套盖式、筒盖式、摇盖式、抽屉式、开窗式等。综合考虑，面包的包装盒采用折叠式纸盒。6.2.2 纸盒的选用产品包装对纸盒的要求很多，很多因素都将影响对纸盒的选择，如被包装物的特性、形状、保护性要求、储运要求、生产技术状况、销售对象、陈列展示效果等一般来说，在选择纸盒时应遵循以下原则：1、 普通块状物料、经过一次包装后的块状产品，若易于从盒的端面放入，取出，一般可选用插装式，即采用盖片插入式封口和开启式纸盒；若不易从盒的端面放入或取出的，应选用盘式折叠纸盒。2、 颗粒状、粉状物料，由于需要一定的密封性，通常可选用粘接式封口的折叠纸盒或采用纸板/铝塑复合纸盒以进行热封合。3、 液体物料，阻隔性、密封性要求高，通常选用纸板/塑料或纸板/塑料/铝箔复合折叠纸盒，或采用带有衬袋的纸盒，并实施热封合。4、 大批量生产的普通产品包装，折叠式纸盒是首选，小批量生产的特殊要求产品如礼品、体积或表面积较大的质轻产品，可采用固定纸盒，同时可增强其展示性与装饰性。6.3 纸盒的结构尺寸设计及展开图6.3.1 纸盒结构尺寸设计确定纸盒结构尺寸的方法，大体上分为两类：具有固定形态商品及无固定形态食品的盒装。面包属于有固定形态商品，所以我们针对具有固体形态的商品的盒装设计进行详细介绍。对于包装整体的固态食品，纸盒内部尺寸应根据被包装食品的最大外轮廓尺寸来确定，并对纸盒各向尺寸另加35mm的余量。包装硬挺的食品时取小余量值，包装规格尺寸差别大的食品时去大余量值。当纸盒结构尺寸确定后，为便于控制纸盒的加工质量，应用公差控制各项尺寸，一般的公差范围。同样地，被包装物品规格尺寸变化大者其公差值取大值。为了节省用料和运输空间，盒型应设计成与物品堆叠后的外廓基本相符。长宽高三向内部尺寸应合理加上合适的加大量13。6.3.2 小面包包装盒的尺寸规定，一盒装12袋每袋20g的小面包，分为两层排列，上下层各6袋。每层按32的方式排列。面包的小包装尺寸为1327035（mm）。根据纸盒结构尺寸设计以及公差标准，最终确定包装盒的尺寸为28024090（mm）。如图25所示，为该面包的包装盒的展开图及尺寸标注。图26为纸盒的成型图及尺寸。图25 面包包装盒展开尺寸图其中：W=9cm；L=24cm；T=7cm；T+W/2=8.5cm；G=3cm；R=45弧度。图26 纸盒成型尺寸图其中：D=280mm；L=24mm；W=90mm。6.4 装盒工艺按被包装对象的性质，盒装有物品直接装盒和包装件装盒两类。前者进行装盒时，将被包装物品经计量后直接充填入包装盒中，被包装物品包装盒相接触。包装件装盒应用于各种经初包装的包装件装盒，通常是单件装盒或多件组合装盒。6.4.1 装盒工艺的分类按作业自动化程度分为手工、半自动和全自动装盒工艺三种方法。按纸盒特征与自动装盒的功能分类有多种装盒工艺。主要有折叠式纸盒的开盒成型、制盒成型以及裹包式装盒工艺。综合比较，选取折叠式纸盒的开盒成型。6.4.2 开盒成型的装盒工艺开盒成型-充填-封口装盒工艺。其工艺是应用最广的装盒工艺。采用预制盒包装，其基本的工艺流程： 产品供送（插页供送）取盒坯（打印）盒张开成型封底充填封盖成品。对于单件或多件产品的侧填式横向装盒中，通常在盒成型后及充填，其后同时进行封底封盖。袋装面包装盒采用多件产品的装盒方式，如图27所示，将盒坯从盒库中取出、撑开成筒状，待被包装物排列整理好后，由装填装置推入盒中，再由封盒装置封盒得到成品。图27 多件开盒成型-充填-封口横向装盒工艺过程示意图1-箱坯；2-撑开；3-被包装物；4-封盒6.4.3 装盒机我们选择ZH100型食品装盒机。它的技术参数如下：电源为Ac380v三相四线50HZ；总功率为1.5KW；生产能力为主机运行速度50-100盒每分，拆纸机运行同上。包装材料为纸盒，外形尺寸为3300*1350*1650。重量约1.2吨，如图28所示。图28 食品装盒机图片来源：瑞安市明莘包装机械网BD/inc/products_view.asp?id=2026.5 面包包装盒的多盒热收缩工艺6.5.1 热收缩包装的分析研究热收缩包装是用可热收缩的塑料薄膜裹包产品和包装件，然后加热使薄膜收缩和包紧产品或包装件的一种包装方法。热收缩包装