1、第十章 改善和控制氣氛包裝技術 掌握真空包裝和抽氣包裝的概念、機理及二者的區別。了解真空充氣包裝的工藝要點及二者的適用范圍。了解各種真空包裝和充氣包裝機械及工作流程。掌握MAP和CAP包裝的概念及二者的氣調系統原理。從20世紀初以來，就已采取改善和控制食品周圍氣體環境的方法來限制食品的生物活性。實踐證明，改善食品的氣體環境作為冷藏的補充手段，可以大大延緩食品的生物生化變質。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、包裝技術基礎上的進一步發展。一、真空和充氣包裝機理(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，使密封后的容器內達到預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、塑料及其復合薄膜等軟包裝容器。真空包裝技術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所需的工藝設備復雜，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帶來了許多不便。20世紀50年代，開始采用塑料及塑料與紙和鋁箔等的復合軟包裝材

3、料進行真空包裝，生產食品軟罐頭和袋裝食品。這些新興的軟包裝產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，由于質量輕，貯運流通食用方便而得到很快的發展。2真空包裝保質機理 真空包裝的目的是為了減少包裝內氧氣的含量，防止包裝食品的霉腐變質，保持食品原有的色、香、味，并延長保質期。 對微生物來說，當氧濃度不大于1時，它的繁殖速度急劇下降；在氧濃度為0.5時，多數細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反應都與氧密切相關，當氧濃度小于1時，也能有效地控制油脂食品的氧化變質。真空包裝就是在包裝內造成低氧條件而保護食品質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 充氣包裝是在包裝內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；區別在于真空包裝僅是抽去包裝內的空氣來降低包裝內的含氧量，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的空氣。 經真空包裝的產品，因內外壓力不平衡而使被包裝的物品受到一定的壓力，容易黏結在一起或縮成一團；酥脆易碎的食品如油炸馬鈴薯片、油炸膨化風味食品等易被擠碎；形狀不規則的生鮮食品, 易使包裝體表面皺折而影響產品質量和商

5、品形象；有尖角的食品易刺破包裝材料而使食品變質。充氣包裝既有效地保全包裝食品質量，又能解決真空包裝的不足，使內外壓力趨于平衡而保護內裝食品，并使其保持包裝形體美觀。 食品包裝采用氣體充填技術已有較長的歷史，歐美在20世紀30年代已開始研究使用二氧化碳氣體保存肉類食品；20世紀50年代研究開發用氮和二氧化碳氣體置換空氣的牛肉罐頭和奶酪罐，延長了保質期；20世紀60年代由于各種氣密性塑料包裝材料的開發，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；20世紀70年代生鮮肉的充氣包裝在歐美各國廣泛應用。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

6、機理 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許多微生物的繁殖，但在高濃度下卻能阻礙大多數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生反應.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;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，會引起食品變質和加速腐敗細菌的生長，

7、一般包裝內都不允許存在。 生鮮的肉類和魚貝類，如果處于無氧狀態下保存，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品失去生鮮狀態和商品價值。因此，維持新鮮肉類穩定的生鮮狀態，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。采用適當的包裝材料和包裝方法，控制其果蔬貯存環境的氧分壓和呼吸速度，這就是近代開發的果蔬氣調保鮮包裝(CAP)技術。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部細胞一定的活性，延緩其生命過程，保持一定程度的生鮮狀態。 在

8、應用充氣包裝技術時，根據被包裝食品的性能特點，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，以達到理想的保質效果。一般情況下，氮的穩定性最好，可單獨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、易發生霉變等生物性變質的食品，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()包裝材料的選擇 根據食品保鮮特點，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, 阻氧是關鍵問題，故選擇包裝材料應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表示，透氣系數越小，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、料一般不單獨使用，可采用PE或PP與之復合。 (二)真空充氣包裝的工藝要點 1注意貯存環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境溫度有著密切關系，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變質。 鮮食品或包裝后不再加熱殺菌的加工食品，應在低溫(10以下)貯藏和流通。 2注意真空和充氣包裝過程的操作質量 熱封時要注意包材料內面在封口部位不要粘有油脂、蛋白質等殘留物，確保封口質量。對真空包裝的加熱殺菌處理，要嚴格控制殺菌溫度和時間，避免加熱過度造成內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，防止殘存空氣導致殘存微生物在保質期內繁殖而使食品腐敗變質。 3真空和充氣包裝的適用范圍不同 真空包裝由于包裝內外有壓差，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包裝方法不能保持其風味和質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，因此這類多設計成通用的結構形式，使之既可用于真空包裝，又可用于充氣包裝，也有的設計成專用形式。真空充氣型包裝機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)真空包裝機械 真空包裝機械有室式、輸送帶式、插管式、旋轉臺式和熱成型式五種類型。 1室式真空包裝機 有臺式、單室式和雙室式，其基本結構相同，由真空室、真空和充氣(或無充氣)系統及熱封裝置組成。室式真空包裝機最低絕對氣壓為12kPa，機器生產能力根據熱封桿數和長度及操作時間而定，每分鐘工作循環24次。 2帶式真空包裝機 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外，是一種自動化程度和生產效定較高的機型。圖3-52所示為

13、輸送帶式真空包裝機的結構示意。包裝袋置于輸送帶的托架1上，隨輸送帶進入真空室蓋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，與真空室蓋構成密閉真空室，隨后進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，輸送帶步進將包裝袋送出機外。該機型的真空系統、熱封原理與室式真空包裝機相同。 3旋轉臺式真空包裝機 圖3-53所示為旋轉式真空包裝機工作示意。該機由充填和抽真空兩個轉臺組成，兩轉臺之間裝有機械手，自動將已充填物料的包裝袋送入抽真空轉臺的真空室。充填轉臺有六個上位，自動完成供袋、打印、張袋、充填固體物料、注射湯汁五個動作；抽真空轉臺有12個單獨的真空室，包裝袋在旋轉一周經過1

14、2個工位完成抽真空、熱封、冷卻到卸袋的動作，機器的生產能力達到40袋分鐘。由于機器的生產能力較高，國外機型配套定量杯式充填裝置，預先將固體物料稱量放入定量杯中，然后送至充填轉臺的充填工位充入包裝袋內。4熱成型真空包裝機 熱成型真空包裝機結構示意如圖3-54所示。工作過程為：底膜從膜卷9被輸送鏈夾持步進送入機內，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4引出的蓋膜覆蓋，進入真空室3抽真空或抽真空充氣，再熱封；完成熱封的盒帶步進經封口冷卻裝置5、橫向切割刀6和縱向切割刀7將數排塑料盒分割成單個送出機外，同時底膜兩側邊料脫離輸送鏈送出機外卷收。 （二）充氣

15、包裝機械 各種類型具有充氣功能的真空包裝機都可用作充氣包裝，但除插管式真空包裝機外，其他類型真空充氣包裝機充氣時均不能直接充入塑料袋內，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的充氣功能因耗氣量大而一般不用，須經改進設計才能發揮其充氣功能。 充氣包裝機有兩種類型： (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改進，包裝原理是連續充入混合氣體，氣流將包裝容器內空氣驅出，構成袋口端的正壓狀態并立即封口。 此機不抽真空連續充氣并熱封，生產效率高，可使包裝容器內含氧量從21降低至25，但由于包裝件內殘氧量較高，不適用于包裝對氧敏感的食品。 (2)真空補償

16、式(Compensated Vacuum)充氣包裝機，其原理是先將包裝容器空氣抽出構成一定真空度，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，應用范圍廣，具有充氣功能的各種真空包裝機均可實施。四、MAP和CAP包裝技術(一)MA和CA氣調系統原理MA(Modified Atmosphere)即改善氣氛，指采用理想氣體一次性置換，或在氣調系統中建立起預定的調節氣體濃度，在隨后的貯存期間不再受到人為的調整。CA(Controlled Atmosphere)即控制氣氛，指控制產品周圍的全部氣體環境，即在氣調貯藏期間，選用的調節氣體濃度一直受到保持穩定的管理或控制。 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，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，產生變味或不良生理反應而變質腐敗。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境，以盡量顯著地延長食品的包裝有效期。判斷一個氣調系統是CA型還是MA型，關鍵