食品包装专用技术方法及其设备

第七章食品包装专用技术方法及其设备主要内容防潮包装技术改善和控制气氛包装技术脱氧包装技术食品无菌包装技术微波食品包装技术第一节防潮包装技术防潮包装：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。一、食品包装的湿度变化原因（一）包装内湿度变化的原因包装材料的透湿性环境温湿度的变化（二）保证食品质量的临界水分1、水溶性物质在相对湿度达一定值之前，完全不吸湿或吸湿很少，如果相对湿度超过某一定值，则开始急剧吸湿（如图7-1，图7-2）。2、食品的水分含量未达到饱和之前，其吸湿量随环境相对湿度增大而增加。3、临界水分值：食品质量低劣的极限吸湿量。4、临界水分值与饱和吸湿量（见表）由表可见：干燥食品的临界水分值与饱和吸湿量差别很大。这意味着这类食品极易吸湿使其含水量超过临界水分值而失去原有物性并变质。措施：必须采用阻气、阻湿性高的包装材料进行包装，并可采用封入吸湿剂的防潮包装方法。二、防潮包装材料及其透湿性（一）防潮包装材料的透湿性1、空气中湿度有从高湿区向低湿区扩散流动的性质。2、水蒸气透过包装材料的速度符合费克气体扩散定律。由费克气体扩散定律可知：透湿性能决定于材料种类、加工方法和材料厚度。应用：增加包装材料厚采用不同材料进行复合（复合材料的防潮性能是各层薄膜防潮性能的总和）（二）常用防潮包装材料1、玻璃陶瓷和金属，透湿度可视为零；2、单一塑料材料：PP、PE、防潮玻璃纸等；3、复合薄膜材料：玻璃纸（30g/m2）/PE（20-60μm）防潮玻璃纸/PE拉伸聚丙烯（18-20μm）/PE（10-70μm）聚酯（12μm）/PE（50μm）聚碳酸酯（20μm）/PE（27μm）玻璃纸(30g/m2)/纸(70g/m2)/PVDC(20g/m2)玻璃纸(30g/m2)/铝箔(7μm)/PE(20μm)透湿度Q：指在一定的相对湿度差、一定厚度、1m2面积薄膜在24h内透过的水蒸气质量值；单位用g/（m2·24h）表示。三、防潮包装方法及其设计1、防潮包装的意义：防止被包装的含水食品失水；防止环境水分透入包装而使干燥食品增加水分。2、防潮包装的实质：使包装内部食品的水分控制在设定范围内。3、设计方法：常规防潮包装设计；内装吸潮剂的防潮设计。（一）常规防潮包装设计方法1、设计步骤（1）水蒸气量；（2）允许透湿度;（3）实际透湿度；（4）包装材料的透湿度；2、核算实际的防潮有效期（二）封入吸潮剂的防潮包装设计1、防潮剂的用量；2、吸潮剂使用方法及注意事项。使用及注意事项1、在包装材料透湿度小并密封容器中使用；2、尽量缩小预留空间；3、吸潮剂应包封后放入包装容器内；4、放入前应未吸潮或被干燥过；5、包封吸潮剂小袋应标明不能食用；6、食品包装吸潮剂必须无毒，无不良气味。第二节改善和控制气氛包装技术真空和充气包装MAP及CAP一、真空和充气包装机理（一）真空包装1、概念及意义2、保质机理（1）目的（2）机理3、缺点食品真空包装：把被包装食品装入气密性包装容器，在密封之前抽真空，使密封后的容器内达到预定真空度的一种方法。意义：长期贮存。真空包装的目的：1、减少包装内氧气的含量；2、防止包装食品的霉腐变质；3、保持食品原有的色、香、味，并延长保质期。机理：微生物一般在有氧条件下才能繁殖，真空包装使微生物的生长繁殖失去条件。缺点：1、被包装食品因内外压力不平衡易黏结或缩成一团；2、酥脆易碎食品易被挤碎；3、形状不规则食品包装体表面皱褶而影响产品质量和商品形象；4、有尖角食品易刺破包装材料而使食品变质。（二）充气包装1、概念及特点2、充填气体3、保质机理（1）二氧化碳（2）氮气（3）氧气4、应用充气包装：在包装内充填一定比例理想气体，破坏微生物赖以生存繁殖条件，减少包装内部含氧量及充入一定量理想气体来减缓包装食品生物生化变质的一种包装方法。特点：1、抽出包装内的空气降低含氧量，同时充入一定量理想气体。2、内外压力趋于平衡而保护内装食品，使其包装形体美观。常用充填气体：CO2、N2、O2及其混合气体；较少用的充填气体：CO、NO2、SO2、Ar等。CO2：高浓度CO2阻碍大多数需氧菌、霉菌等微生物的繁殖，因而有防霉和防腐作用。不能抑制厌氧菌和酵母菌繁殖，因而该类菌需采用其他气体或方法进行抑制。混合气体中CO2超过30%就足以抑制细菌，但实际应用中一般超过50%。（易逸出塑料包装材料和被食品中水分和脂肪吸收）N2：理想惰性气体，不与食品发生化学作用，提高N2浓度，则相对减少O2浓度，从而产生防止食品氧化和抑制细菌生长的作用。包装中作用：抑制食品本身和微生物的呼吸；保证产品在充气包装内有完好外形。O2：会引起食品变质和加速腐败细菌生长，一般食品包装内都不允许存在。应用：新鲜肉类、鱼贝类的有氧包装；生鲜果蔬的保鲜包装。应用：单一气体或3种气体组成的理想气体；N2用于干燥食品；有一定水分活度、易生霉食品用CO2和N2混合气体；有一定保鲜要求的生鲜食品则需一定O2浓度的理想混合气体。同一种薄膜三种气体的透过比例为N2：O2：CO2=1：3：15~30二、真空和充气包装工艺要点（一）包装材料的选择（二）真空和充气包装的工艺要点1、贮存环境温度的影响2、包装过程的操作质量要求3、适用范围包装材料的选择：原则：减少大气环境的影响，获得尽可能长的保质期。材料对透气性要求分：高阻隔性材料用于食品防腐；透气性材料用于生鲜果蔬包装维持低呼吸速度。真空包装塑料薄膜：PET、PA、PVDC等；充气包装塑料薄膜：PET、PA、PVDC等为基材的复合薄膜。贮存环境温度的影响温度提高透气度随着增大（见表）。真空和充气包装食品宜低温下贮存；生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。操作质量要求：热封：封口质量；热杀菌：加热过度或加温不足；充分抽气：不残留气穴。适用范围：易被压碎或带棱角的食品不宜用真空包装，可考虑充气包装。三、真空和充气包装机械（一）真空包装机械1、室式真空包装机2、带式真空包装机3、旋转式真空包装机4、热成型真空包装机（二）充气包装机械单室真空包装机双室真空包装机四、MAP和CAP技术（一）MA和CA气调系统原理（二）薄膜气调系统设计原理（三）MAP和CAP1、CAP2、MAP（四）MAP保鲜包装设备MA:即改善气氛,指采用理想气体组分一次性置换,或在气调系统中建立起预定的调节气体浓度,在随后的贮存期间不再受到人为的调整。CA：即控制气氛，指控制产品周围的全部气体环境，即在气调贮藏期间，选用的调节气体浓度一直受到保持稳定的管理或控制。原理：CA或MA不是单纯的排除氧气，而是改善或控制食品贮存的气氛环境，以尽量显著地延长食品的包装有效期。改善和控制气氛包装也称气调包装；特点：以小包装形式将产品封闭在塑料包装容器内，其内部环境气体可以是封闭时提供的，或者是封闭后靠内部产品呼吸作用自发调整形成；分类：CAP和MAP；不同之处：对包装内部环境气体是否具有自动调节作用。CAP：即控制气氛包装特征：包装材料对包装内的环境气氛状态有自动调节作用；影响包装内部气氛动态的因素：产品种类品种、成熟度、质量及温度、O2和CO2分压、乙烯浓度、光线、包装膜的渗透性、结构、厚度、面积等；理想气氛的形成：自发（较长贮藏寿命的产品）；人为提供（很短贮存寿命的产品）。MAP：即改善气氛包装特征：指用一定理想气体组分充入包装，在一定温度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，从而抑制产品的变质过程，延长产品的保质期。适用范围：呼吸低谢强度较小的产品包装。第三节脱氧包装技术脱氧包装：指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，使被包装物在氧浓度很低，甚至几乎无氧的条件下保存的一种包装技术。一、脱氧包装的特点1、简介2、特点3、实践应用4、常见封入脱氧剂的食品简介发展：1933年在食品上使用铁化合物脱氧剂；1969年开始用亚硫酸盐脱氧剂；其后又有了有机脱氧剂。应用：对氧敏感易变质的食品特点：1、使食品更安全（不必加入化学添加剂）；2、去氧彻底（可使包装内氧含量降低到0.1%）；3、既可适当增加食品中水分含量，又可延长保质期；4、设备简单、操作方便、高效、使用灵活等。实践应用将封入脱氧剂与真空或充气包装结合起来应用。二、常用脱氧剂及其作用原理和反应特性（一）常用脱氧剂及作用原理1、铁系脱氧剂2、亚硫酸盐系脱氧剂3、葡萄糖氧化酶4、铂、钯、铑等加氢催化剂作用原理：利用脱氧剂中的无机或有机物质与包装内的氧发生化学反应而消耗氧，使氧的含量下降到要求的水平甚至达到基本无氧。铁系脱氧剂1、化学反应过程2、除氧能力3、特点除氧能力理论上：1g铁消耗0.43g（折合为约300cm3）的氧气，相当于1500cm3正常空气中的含氧量。特点1、优点除氧能力强；原料容易获得，制作简单，成本较低；2、不足脱氧速度较慢；脱氧时需要一定水分的存在；铁氧化时常伴有氢气生成。亚硫酸盐系脱氧剂脱氧能力：1g连二亚硫酸钠大约可消耗0.184g氧即可脱除约130cm3的氧。特点：脱氧能力相对差，但脱氧速度快，且可生成二氧化碳。葡萄糖氧化酶也称有机系脱氧剂反应适宜条件：温度30~50℃，pH4.8~6.2铂、钯、铑等加氢催化剂（二）脱氧剂的反应特性1、脱氧剂的脱氧速度2、脱氧剂反应速度与温湿度条件3、脱氧剂反应类型脱氧剂的脱氧速度（图7-14）速效型如亚硫酸盐系脱氧剂；1h左右使密封容器内游离氧降至1%，最终达0.2%以下。缓效型如铁系脱氧剂；需12~24h。脱氧剂反应速度与温湿度条件包装环境温湿度升高，脱氧剂活性变大，脱氧速度加快；（图7-15，图7-16）脱氧剂正常发挥作用温度为5~40℃，若低于－5℃，则脱氧能力明显下降。反应类型自力反应型特点：自身含水分，接触空气即发生吸氧反应；水分依存型特点：自身不含水分，空气中几乎不发生吸氧反应，感知水分即发生快速吸氧反应。三、封入脱氧剂包装的技术要点（一）食品包装对脱氧剂的要求（二）脱氧剂使用的方法、用量及使用条件（三）使用脱氧剂的注意事项食品包装对脱氧剂的要求安全无毒；不与被包装物发生化学反应，不产生异味和有害物质；根据不同的脱氧需求选用适宜的脱氧剂。脱氧剂的使用方法直接应用其固体形态或将其附着在载体上再使用；方法：按一定的量分装在透气性好的材料制成的小袋中，随被包装食品一起封入包装内；注意：袋上应印有警示标志或说明。使用量保证除去包装容器内原有的氧和渗入包装的氧气量；使用温、湿度条件：温度范围：5~40℃，随温度升高，活性变大，除氧速度加快；相对湿度：图7-16，说明铁系脱氧剂在相对湿度50%基本不能吸氧，70%需50h，90%则20h；产品含水量：被包装物的含水量不应超过70%。注意事项包装材料及包装容器；脱氧剂在分包使用前必须包装完好；选择合适的脱氧剂类型和脱氧效果。