常用食品包装技术与设备

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.swf2.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：按粘度低粘度产品（100cp），如醋、白酒、果汁、啤酒高粘度产品（10000cp），如花生酱、番茄酱、牙膏按产品是否溶有co2含气体产品，如汽水、啤酒、香槟酒不含气体产品，如白酒、醋中粘度产品（100~10000），如炼乳、酸奶一.灌装机的分类常压灌装机负压灌装机按灌装方法不同等压灌装机压力灌装机压差式负压灌装机重力式负压灌装机直线型灌装机按包装容器供送方式不同旋转型灌装机二、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：①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；②停止进液：容器内液料达到定量要求后，自动停止灌装；③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):①充气等压②进液回气③排气卸压④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：①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①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。（ａ）吸料定量（ｂ）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：①价格便宜、形式丰富、适合各种不同的规格尺寸。②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。③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）裹包形式名称定义半裹包物品的大部分被包裹的形式全裹包物品的表面全部被包裹缠绕裹包将包裹物品用柔性材料缠绕多圈贴体裹包将物品置于底板上，在其表覆盖包装材料，然后加热并抽真空使材料紧贴物品，与底板封合的裹包形式收缩裹包用热材料包裹物品，然后用加热使材料收缩而裏紧物品的包装方法拉伸裹包用弹性拉伸薄膜在一定的张紧力作用下裏紧物品的方式（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100~300pcs/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200~600MPa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