气调保鲜技术.doc

气调保鲜包装技术摘要在过去的十年里，人们生活方式的变化远远地超出我们的预料。同时，食品不仅是一种基本需要，而且也是衡量生活水平的一个标准。如今，消费者高度重视易腐食品的纯正口味，长保质期和有吸引力的外观包装。因此，食品工业开发新的食品包装技术来满足客户的需求。由于社会的发展和顾客对高质量不断增加的需求，使用改良气体包装易腐食品演变为一个市场趋势。气调保鲜包装国外又称MAP或CAP、国内称气调包装或置换气体包装、充气包装。是采用具有气体阻隔性能的包装材料包装食品，根据客户实际需求将一定比例O2+CO2+N2,N2+CO2,O2 +CO2混合气体充入包装内，防止食品在物理、化学、生物等方面发生质量下降或减缓质量下降的速度，从而延长食品货架期，提升食品价值。关键字 保鲜 食品安全 包装技术 研究与应用 一：气调包装的发展史 早在12世纪初期，从新西兰用船将新鲜的牛肉运到英国时，就通过增加车厢或库房里CO2和降低O2来运输或贮藏鲜肉。 1930年，美国研发人员发现，放在密封冷藏库里的苹果和梨的呼吸活动降低了库房内O2的含量，增加CO2含量，明显降低水果呼吸速度，使保鲜期达到6个月，冷藏保鲜期延长了1倍，1950年这种利用呼吸自身气调的贮藏方式在美国各地得到很大发展。 1970年，丹麦Irma零售连锁链在哥本哈根配送中心集中生产店鲜肉气调包装首次成功地供应整个丹麦。、 1976年，与丹麦先进的肉类产品制造商合作，MULTIVAC 和WITT-GASETECHNIK用混合气体取得的第一个包装的新鲜肉类。 1980年英国真空包装和气调包装约占约占欧洲这内包装食品市场地一半。约有38%以上地新鲜红肉采用气调包装，到1982年销售总额增加了300% 21世纪以来，美国和加拿大约80%到牛肉销售由肉类包装生产商以分割肉真空包装形式供应给零售商、旅馆、餐馆和机关食堂。在英国目前所有到食品零售连锁链都销售气调包装的食品，在法国，占新鲜食品市场很大部分都棍子面包气调包装特别成功。在德国气调包 装开始应用于方便面，比萨和鲜切蔬菜。在意大利约有10%都腌肉和72%馅饼应用气调包装。我国在20世纪90年代后期开始研究开发食品包装设备和工艺，比如上海肉类加工企业引进国外气调包装设备开发新鲜猪肉气调包装市场，为我国食品气调包装市场应用打下了 基础。21世纪以来食品气调包装的研究与市场应用进入一个发展时期，许多高等院校和研究单位和有远见的企业在气调包装工艺方面做了大量的实践和研究 二： 为什么应用MAP 人们希望在任何时间，任何地点，食物都是新鲜的，有吸引力和高品质的。为了实现人们的这些期望，制造商和经销商要去解决巨大的物流问题。货物的高稳定性保证了能够长距离运输。此外，包装食品有足够的吸引力让人们来购买。始终如一的质量（口感，保鲜等）是获得客户强烈的忠诚度所必须的。易腐商品如肉类，鱼类和海鲜的新鲜度和抗腐性，不仅取决于原料自身，而且取决于环境的影响。微生物和生化反应是易腐食品变质的原因，这正是鲜肉和海鲜所特别关注的。变质在屠宰后就开始了，这是很难阻止的，因为微生物早已到达其中了。一个有可能减少或减缓其活动性众所周知的方法是冷冻。当然，冷冻食品是不会被视为新鲜产品。此外，在运输过程中货物也必须不断被冷冻着，这是一个与MAP包装相比，属于高成本，高投入的方式。 大量的实践证明应用气调保鲜包装后的显着成效： 一 更好的产品质量和更长的货架期 - 防止氧化、腐败和变色 - 改良气氛可以抑制细菌和真菌的生长特性 - 对容易碎裂的产品进行机械性保护 - 保持产品的外观、气味、风味和质地从而保持其新鲜度 - 货架期的延长，可更换食品运输方式，大幅降低运输成本 三 如何应用MAP? 由于食品本身特性不同以及食品在运销环节中遇到的条件也不一样，对包装的要求变化很大，使用食品气调包装技术时需考虑的因素是非常多的，主要包括以下四大要素。 （一）气体置换 利用真空泵将包装袋或盒内的空气抽出构成一定的真空度，然后充入混合保鲜气体。完成气体置换的过程，可使包装内的残氧量低于1%. （二）气体混合 1 常用混合气体及特性 1）CO2 二氧化碳能够抑制大多数需氧细菌和霉菌。毫无疑问，二氧化碳是气体调节用于食品包装中最重要的气体。一般来说，二氧化碳浓度越高，易腐食品有越长的耐腐期。但是在包装过程中，脂肪和水很容易吸收二氧化碳，二氧化碳浓度过高也会影响食品的口感，消耗了食品的湿度和浓度（称之为真空效应）.因此应慎重考虑！至于多久的保质期和多大的消耗都取决于二氧化碳的用量。如果二氧化碳的目的是抑制细菌和霉菌的生长，建议浓度至少为20 %. 2）N2 氮气是一种惰性气体，用来驱逐包装中的空气特别是氧气。同时也被作为填充气体使用于易腐食品，效果如同二氧化碳。氮气减少了真空效应，它也是空气中的一个自然组成部分。 3）O2 氧气对所有生物体都是非常重要的气体，同是也支持着易腐食品的变质。它是好氧微生物生长的条件。一般而言，MAP中不应用氧气，但在某些情况下，定量的氧气带来相当良好的成果。 * 它使易腐食品看起来色泽很自然（新鲜度的影响） . * 它能使食品呼吸，特别是水果或蔬菜。 * 它能抑制各种鱼类和蔬菜中的厌氧微生物。 2 如何精确的进行混配？ 经典的气体混配器，通过双联等压原理，通过比例阀调节各种气体的比例，气体比例与精度不受气源压力变化、用气流量波动而影响，进行稳定、精确的供气。随着科技的进步，德国WITT公司生产的KM,MG系列气体混配器可实现一台设备间歇式和连续式同时进行，而且使配比出的混合气体精度好于1%.具有优秀性能的混配器，也受到了全球知名包装机生产企业的厚爱，与MULTIVAC、WEBOMATIC、ILAPAK等数家包装机企业达成了全球战略合作伙伴关系。四：气调包装技术的研究随着人们生活水平的提高，食品安全意识也得到普遍加强，大家越来越对果蔬等食品在贮藏中长期使用化学合成保鲜剂的食用安全性提出了质疑，使得果蔬、肉类等食品的贮藏保鲜逐步朝着注重物理方式的方向发展，气调保鲜方式重新受到重视。目前，对原先气调手段和方式加以改进，充分发挥气调保鲜的潜力并扩大气调保鲜的应用范围成为研究的热点。1 气调保鲜的原理气调保鲜是指在低温贮藏的基础上，通过人为改变环境气体成分来达到对肉、果蔬等贮藏物保鲜贮藏目的的一项技术（1）。具体来说，气调实际上就是在保持适宜低温的同时，降低环境气体中氧的含量，适当改变二氧化碳和氮气的组成比例。水果蔬菜在收获后仍具有生命力，其生命活动所需能量是通过呼吸作用分解生长期积累的营养物质来获得的。因此，果蔬保鲜的实质是降低果蔬呼吸作用以减少营养物质的消耗。通过减少环境中呼吸作用所必须的氧气含量以及低温贮藏即可实现尽可能降低呼吸强度的目的，使果蔬在较长期的贮藏期里能较好地保持原有天然质地、风味和营养。在肉制品特别是肉的腌制品、腊制品、熏制品的贮藏中，不饱和脂肪酸的氧化和霉菌污染造成的腐败、变质是需要解决的主要问题。通过适当的包装，降低包装容器中氧的含量可明显抑制过氧化脂的生成，防止霉菌的生长达到保鲜防腐的效果。2 气调保鲜的方法气调方法有多种，因设备条件和气体浓度指标要求不同而不同，总的来说，可以分为以下几种：自然降氧、充氮降氧、最适浓度指标气体置换、减压气调和气调包装。21 自然降氧法自然降氧是依靠水果蔬菜的呼吸作用，使环境O2下降，CO2上升，又称自发气调贮藏简称MA贮藏。是目前在农产品大规模的商业气调贮藏中广泛采用的方式。具体又有套袋法、大帐法、硅橡胶窗法等。这种方式最大优点是工艺简单、降氧设备成本低，适合在经济不发达地区普遍推广。但MA贮藏对气体成分无法作到精确调控，降氧速度缓慢，保鲜效果有限。同时，此法对管理要求高，容易出现O2过低或CO2过高造成的呼吸失调情况，危及农产品贮藏安全。22 充氮降氧法充氮降氧是用充氮的方法置换库内气体以达到降氧的目的。这种方式可实现快速降氧，一般可在24小时或稍长点时间内达到气体浓度规定值。张青（2）采用0.0329毫米的低密度乙烯塑料薄膜帐密封包裹荔枝后，先抽真空，再充入N2，置于5的环境中贮藏。结果是荔枝经40天贮藏后，好果率为70%，糖度仅下降4.2%。而作为对照，不做任何处理置于5冷柜中的样品在13天内已丧失商品价值。经测试，在贮藏初，帐内O2浓度在13%-15%之间，贮藏过程中O2浓度在8%-10%，CO2浓度保持在3%左右。23 最适浓度指标气体置换法最适浓度指标气体置换是指人为地将O2、CO2等气体按最适浓度指标配置成混合气体，向贮藏环境输入并同时将贮藏环境中的原有气体抽出，以维持最适浓度指标的一种气调方法，又称人工控制气调法或气调冷藏库法（3）。这种在冷藏基础上发展出的，对环境气体成分控制精确的方法，对果蔬贮物的贮存效果明显好于其他方法，但此法对设备要求高，成本昂贵，需要建立复杂的气调冷藏库。231 气调冷藏库的类型目前，我国的气调冷藏库有下面几种类型（4）洋库：组合绝热库板，钢结构装配式砖混结构库体，内贴半壁组合绝热库板普通库砖混结构库体，内喷聚胺酯绝热层半地下库：半地下砖混结构库体，内喷聚胺酯绝热层232 气调冷藏库的气密性要求（5）气调冷藏库的库房有严格的气密性要求，从外部渗透的氧量不能高于贮藏产品的生理耗氧量。库房的气密性通常采用“Smock Test”检测。即在恒温条件下，库房内压力（25mmH2O）降到某一值时所需时间。图1 气调库房压力试验233 气调库设备（6）为了达到最适浓度指标气体置换的目的，气调库必须有相应的气体处理设备，包括：制氮机、除二氧化碳装置、除乙烯装置、加湿装置、制冷系统。此外，还应有气体检测及控制系统。其中主要设备制氮机目前国内生产的有两种：燃烧式制氮机和焦碳分子筛制氮机。燃烧式制氮机是利用燃烧作用除去空气中的氧、达到降氧目的。此法产出的气体中经常含有CO、CO2、H2S等杂质，这些气体虽然含量极少，但只要进入气调库就会严重影响果蔬的生理代谢，给贮藏带来极坏负作用。而且由于需要燃烧室，使用时还必须特别注意安全，很不方便。焦碳分子筛制氮机是利用焦碳分子筛对氧分子和氮分子的选择透气性，把氧气和氮气分离开来。由于运行过程中产生的都是物理过程，没有激烈反应，运行安全，而且不会污染气体，对乙烯和二氧化碳均有过滤作用，对果蔬的贮藏很有利，适合推广运用。2 4 减压气调减压气调是通过真空泵将密闭储存室中的部分气体抽出以降压，同时将外界新空气减压、加湿后输入储室。这种方式是通过降低气体密度来造成低氧环境，它通过不断抽气和输入新鲜空气使水果蔬菜的代谢产物排出室外，以延缓衰老。通常经减压处理后的库房内压力降至10-70mmHg（7）。241 减压气调的特点2411 可实现预冷与减压气调的同库并行据崔秀华研究报道（8），通过抽真空使水蒸发带走大量热量，可使储物迅速降温达到预冷目的。果蔬产品每蒸发1%的水分大致可使自身温度下降6，从30冷却至5，大约需要失水4%，耗时30分钟。只要适当增湿就不会出现失水萎焉的情况，风味品质也不会受影响。肉类抽真空降温，从24降到10约需30分钟失重4.8%。谷物类农产品品温在30分钟内由室温降到4-8，并能得到进一步干燥（脱水6%左右）。由此可见，在减压贮藏初期，储物，特别是肉制品和谷物类农产品由于减压造成的蒸发失水可起到良好的预冷效果。2412 可实现快速降氧，并能迅速排出CO2、C2H4等有害气体。2413 可实现超低氧贮藏，这特别有利于鱼、虾、肉防止氧化哈变和农产品种子的抑芽。2414 保鲜效果明显。据方胜等（9）报道,他们通过减压贮藏在荔枝保鲜研究上获得突破，达到60天保鲜期，好果率有90%以上。242 减压贮藏保鲜系统组成（9） 25 气调包装气调包装是当前食品包装中较新型的工艺，包括脱氧包装和充气包装（10）。251 脱氧包装脱氧包装就是利用不断充氮后抽真空，排除包装容器内的氧气后密封包装。一般此法处理后仍会有2%-3%的氧气残留，因此往往还需在包装袋中加入脱氧剂小包装或脱氧剂薄片。经常使用的脱氧剂有：还原态铁粉、亚铁盐类、铂膜、葡萄糖氧化酶、抗坏血酸、油酸等。此法由于包装容器中基本无氧，不适合新鲜果蔬的包装。252 充气包装充气包装是在包装容器中充入一种或几种气体后密封包装，常用的填充气体有氧气、氮气、二氧化碳（11）。针对包装的对象选择合适的气体和气体的组成是非常重要的。对于新鲜果蔬既要做到降氧抑制呼吸强度，又要考虑到其对低氧和高二氧化碳的耐受能力，一般认为：气体中O22%-5%、CO23%-8%的组成对于大多数果蔬是合适的。同时，充气包装的新鲜果蔬产品必须在适当的低温下存放，防止升温造成呼吸强度过高使产品缺氧，导致呼吸失