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关于常用食品包装技术与设备PPT下载

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263276
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仪器设备PPT
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关于常用食品包装技术与设备PPT

关于常用食品包装技术与设备PPT免费下载是由PPT宝藏(www.pptbz.com)会员小米乐乐上传推荐的仪器设备PPT, 更新时间为2018-05-11,素材编号263276。

这是关于常用食品包装技术与设备PPT,包括了食品包装基本工艺,无菌包装技术,收缩包装与拉伸包装,防潮包装技术,改善和控制气氛包装技术等内容,欢迎点击下载关于常用食品包装技术与设备PPT哦。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。

第四章 常用食品包装技术与设备 第一节 食品包装基本工艺一、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、蛋白质发生化学反应,从而使细菌的细胞壁和细胞膜受到破坏,导致细菌死亡;另一种说法认为臭氧可以破坏细菌中的酶或DNA、RNA,从而使细菌死亡。二、包装材料的灭菌技术(一)纸塑类包装材料及容器的灭菌 物理法:加热处理、紫外线辐射、高频 电场处理等 化学法:双氧水等 1. 过氧化氢(双氧水)杀菌双氧水是一种杀菌能力很强的杀菌剂,毒性小,对金属无腐蚀作用,在高温下可分解为氧和水,这种分解的新生态氧极为活泼,有极强的杀菌能力,而水在高温下可立即汽化。 2.紫外线杀菌:紫外线具有最有效杀菌能力的波长区为250~260nm。紫外线对液体料的灭菌效果较理想,使用时,可使液体料,如饮料、牛奶等以薄层状通过紫外线照射区,即可灭菌。(二)金属罐、盖及下班瓶的杀菌方法金属罐、盖一般采用过热蒸汽杀菌。玻璃瓶的无菌包装最初由美国VOSE公司研究,英国乳业研究所建立了NIRD无菌包装系统。三、无菌包装系统及设备 1. 纸盒无菌包装系统设备纸筒(纸塑铝复合材料)预先制成,成型, 装料 封口完成; 盒子外形美观结实生产速度较快, 设备外形高度低纸筒的预制作过程示意装料 ——形式: 单管 液体物料 双管 带颗粒液料 性能: 粒度 最大20mm 粘度 80-100Pas 颗粒含量: 50% (必要时, 用消泡剂)消泡, 方法, 蒸汽喷射, 超声波密封结合. 有时需要有一定的项隙空间, 充氮或别的惰性气体 combibloc FFS系统 1) 工作流程 图示 a. 机器灭菌无菌化措施 开机前: 过氧化氢蒸汽, 热空气混合物进行 运行时: 空气净化系统产生的无菌空气用分布系统分布, 以层流流动状;区域维持正压 b. 容器灭菌容器预热, 用与上相同的混合气体冲洗(避免H2O2留在壁面) 再用热无菌空气干燥, 进一步驱除残留的H2O2(<0.5ppm) 设备外形 2. 无菌瓶装包装设备 2 无菌瓶装特点 1). 节能. 与后高压杀菌, 热装法比 2). 品质好. UHT优质品种, 3). 节员. 自动化程度高 4). 省地. 不用包装后的杀菌,消毒, 冷却,相应的输送设备 5). 容器可轻型化. 温度低, 压力变形小. 瓶子的灭菌倒置, 预热, 灭菌(吹入H2O2蒸汽+热空气混合气). 热空气吹干瓶子充填封盖瓶盖灭菌: 视瓶盖材料而定,(要求, 杀菌率达到5D) 不耐热的(塑料, 卷材料封盖膜)用H2O2溶液灭菌法; 耐热的(金属盖): 饱和蒸汽装料: 重力, 低粘度液体 内插喷嘴装料(易起泡的) 定容积装料(活塞定量杯). 密封: 封口前或封口过程中,必要时用惰性气或蒸汽冲刷容器顶隙. 3. 玻璃瓶无菌包装设备 如下图所示是美国Dole公司的下班瓶无菌包装设备,该系统由空瓶消毒器、无菌环缝灌装器、瓶盖贮盖和消毒器及压盖式无菌封瓶机组成。现状与前景无菌包装在食品包装中所占的比例较大,例如小袋无菌奶,其价格较便宜,产品风味好,而且在常温下保存时间长,生产厂商、消费者很欢迎这种包装产品,该产品不仅克服了生产地域的限制,而且还去掉了运输过程中所需的冷链,有利于市场拓展。据统计,液体无菌包装超过70%,全球每年消耗纸盒无菌包装1000多亿个。目前国内各种无菌包装设备约300多台套,年生产能力超过150万吨。 瑞典利乐、瑞士SIG康美包、美国国际纸业公司是称雄纸盒无菌包装领域的三巨头。 无菌复合材料加工国内比较好的单位是山东泉林公司,上海界龙永发公司,沧州金龙塑料有限公司。未来几年国内无菌复合包装材料的产量与质量将有很大提高,今后有可能进入伊利、蒙牛、光明等国内著名乳品集团,从而打破垮国企业的垄断局面。 目前中国包装行业总体水平与发达国家相比落后许多年,但这一差距也显示出中国包装行业发展的潜力。以无菌包装产品来说,在发达国家中,此类包装已占整个饮料包装的65%以上,并且每年以5%-10%的速度在增长,有的国家人均年消耗100多包。而我国人均年消耗仅1包多,远未达到世界人均20包的水平。因此,无菌包装在我国有着很大的发展潜力。 第三节 收缩包装与拉伸包装 一、收 缩 包 装 收缩包装就是利用有热收缩性能的塑料薄膜裹包产品或包装件,然后迅速加热处理,包装薄膜即按一定的比例自行收缩,紧贴住被包装件的一种包装方法。收缩包装始于60年代中期,70年代得到迅速发展。目前已在一些经济发达国家广泛用于,据统计,欧美日等国每年消费的收缩薄膜均在10万吨以上,瑞典有30%的流通领域包装已从瓦楞纸箱改变为收缩组合包装,整个西欧的流通领域包装中已有15%采用了收缩包装,国内现在也有了一定规模的应用。 (一)收缩包装的原理与特点原理:对于在聚合物的玻璃化温度以上拉伸并迅速冷却得到的塑料薄膜,若重新加热,则能恢复到拉伸前的状态,收缩包装技术就是利用薄膜的这种热收缩性能发展起来的,即将大小适度(一般比产品尺寸大约10%)的热收缩膜套在被包装物品外面。从而达到便于商品运输或销售等目的。收缩薄膜的性能在收缩包装中起着决定性作用。 优点: 1. 收缩包装能包装一般方法难以包装的异形产品 2. 收缩包袋的收缩薄膜一般具有透明性 3. 可以把规定散热多种产品方便地包装在一起 4. 可延长食品的保鲜期,便于贮藏 5. 有良好的密封、防尘、防污、防锈作用 6. 包装工艺和设备较简单,有通用性 7. 可采用现场收缩包装方法来包装体积庞大的产品 8. 薄膜本身具有缓冲性和韧性(二)收缩薄膜收缩薄膜按其制造方式及使用范围不同,大致分为两种:一种是双向热收缩薄膜,薄膜在加工时纵横两方向的延伸量几乎相等;另一种是单向热收缩薄膜,薄膜制造时只向一个方向拉伸 PE收缩膜是先通过辐射交联制得交联原膜,然后再经双向拉伸制得的。交联的目的,除了破坏结晶外,还可以提高收缩薄膜的收缩应力和强度,采用化学交联生产PE收缩薄膜的简单工艺流程如下图所示。 (一)、 收缩薄膜的主要性能指标 1、收缩率与收缩比 先量薄膜纵横向长度,然后将薄膜浸在120 ± 2 ℃ (恒温介质,如甘油中)1- 2秒,取出后用冷水冷却,测量纵横向长度L2 ,按下式计算: 收缩率(S)=(L1-L2)/L1*100% (L1为收缩前薄膜长或宽,L2为收缩后膜的长或宽) 目前包装用收缩膜,一般要求纵横向收缩率相等,约为50%(实际上为20%-40%);但在特殊情况下也有单向收缩率的,收缩率为25%-50%(单轴拉伸);还有纵横向收缩率不相等的偏延伸薄膜。 收缩比(R)=S1 / S2 其中:S1为纵横向(任一向)收缩率较大的(%),S2为纵横向收缩率较小的(%)。 2、 收缩张力:薄膜收缩后施加给包装的张力(与膜纵横向拉伸强度成正比)以拉伸强度表示,如热收缩PE膜、拉伸强度(纵、横向)MPa,厚度<0.06mm 为<12 MPa 厚度>0.06mm 为 >12 MPa 3、收缩温度:定义:对包装作业来将,包装件在热收缩通道内加热,薄膜收缩产生预定张力(一定收缩率)所达到的温度。温度高低与膜厚、塑料的结晶度,或分子间力有关。图6-7曲线中 1-PE 2-PVC 3-PP 按仃止收缩的温度测定:PE=126℃ PVC=150℃ PP=165℃ 按达到一定张力(50%收缩率)时的温度测定:PE=105℃ PVC=100℃ PP=156℃ 4、热封性在加热收缩之前,一定要两面或三面热封合,并要求封缝有较好的强度,使被包装物品处于封闭的收缩薄膜之中。 (二)、 常用收缩薄膜的品种和用途 1、PVC膜 1)软PVC(25% 增塑剂)热稳定性差,为多组分、分子不规整的结构,难以结晶,但透明度高。可采用预拉伸技术制造热收缩膜。 2)硬PVC(<5%增塑剂),且为间规立构时,有一定的结晶度,但熔点高(Tm在300 ℃左右),透明度较低,分子间力大,难以拉伸处理,一般不作热收缩膜使用。 软PVC膜的特点 ①收缩温度低、宽(在Tg附近进入高弹态、膜软化变形) ,40℃左右就可以收缩,160 ℃停止收缩,并开始有热分解产物出现,所以PVC热通道温度一般为100-150℃(以收缩率限定收缩温度); ②透湿率高、透氧率低——①、②两点决定了PVC膜适于水果蔬菜热收缩包装(透明、对热敏感;有呼吸、防雾气、保鲜等功能)的要求; ③抗冲击性差、尤其是低温脆性大(分子链柔性差,分子间力强,分散应力弱,低温下Tx升高,处于硬玻璃态),外力作用下,易脆断。所以不适宜作耐寒包装使用,尤其不能作冷冻食品小包装使用。 ④封缝强度低 热封时,有HCL气体产生,在食品热收缩包装时受限制 ,要注意以下下问题: a)降低热封温度,防止热分解,温度 < 65 ℃ ; b)加增塑剂,降低Tf,拉开Tf-Td距离,防止热分解产物的产生。加热稳定剂,可以缓解HCL气体自催化降解作用,但一定要使用无毒的助剂 ; c)软PVC的增塑剂在光、热的影响下分解溶出时,热封处强度降低; ⑤PVC膜耐候性不好、光照而断裂、失去光泽。 ⑥热收缩快、作业性好、包装件透明而美观、热封部分也整洁,所以适于杂品、玩具、纺织品销售包装用。 2、PE膜。其特点为结晶型聚合物,而收缩性来自于非晶部分的解取向,要获得好的热收缩性,应控制其结晶程度。采用LDPE原料或使用交联法生产热收缩膜都可以有效地控制结晶度。 3、PP 收缩温度高,时间长。 4、EVA为新型收缩膜 ,但热封时有醋酸味产生。 5、其他膜如, PS—信件包装、PVDC—肉类包装。(三) 收缩包装工艺 1. 预包装操作: 预包装时,薄膜尺寸应比产品大10%--20%,如果尺寸过小,充填物品不方便,还会造成收缩张力过大,可能将薄膜拉破;尺寸过大,则收缩张力不够,包不紧或不平整。所用收缩薄膜厚度可根据产品大小、质量以及所要求的收缩张力来决定。如PE热收缩薄膜,一般选用厚度为80-100微米,对大托盘收缩包装,厚度可增加至500微米。 2. 热收缩包装方法 1)两端开放式:包装件两端收缩形成椭圆性开口(见图4-34,4-35)。 2)四面密封式:将产品四周(用平膜)或两端(用管膜)均包裹起来,接缝采用搭接式密封。用于要求密封的产品包装(见图4-36)。 3)一端开放式:用薄膜先`制成方底大袋、再将此袋自上而下套在堆叠商品的托盘上。 采用大型收缩包装机,用于瓦楞纸箱和大袋包装件的集合包装。包装件长宽高一般在1m以上(见图 4-38)。 3、热收缩操作 1)、热收缩通道,也称热收缩遂道,由传送带和加热室组成。将预包装件放在传送带上以规定的速度运行进入加热室,利用热空气吹向包装件进行加热。包装件收缩完毕后离开加热室,自然冷却后从传送带上取下,产品体积大或收缩温度较高(薄膜的),应在离开加热室后用冷风扇加速冷却。 2)、喷枪+液化气罐,手提式热风喷枪现场加热。用于大型集装箱的产品或体积较大的单件异型产品。 例:包装2 m3 的产品,用热功率为36000K*Cal/h的喷枪,2min完成热收缩包装。 (四)存在问题 四面密封方式预封后,内部残留空气在热收缩时会膨胀,使膜收缩困难,影响包装质量。因此在封口器旁常有刺针,热封时刺针在薄膜上刺出放气孔,热收缩后封缝处的小孔自行封闭。薄膜收缩后施加给包装物的张力与膜纵向拉伸强度成正比,与膜的厚度有关。如PE膜厚度>0.06mm时,拉伸强度≥12Mpa。包装金属罐等刚性产品允许较大的收缩张力,而包装易碎、易皱折产品时,如收缩张力过大,产品易变形,甚至损坏。收缩率、收缩张力大小与收缩温度有关。要按预定张力(如50%收缩率)来确定热收缩温度。例如PVC收缩膜的热收缩温度范围很宽,40℃就有一定收缩,100℃达到50%的收缩率,160℃才仃止收缩。温度过高,PVC会有热分解产物产生,对食品包装不利。 二、拉伸包装拉伸包装始于1940年,主要为满足超级市场销售禽类、肉类、海鲜产品、新鲜水果和蔬菜等的拉伸裹包。由于薄膜在包装过程中不需要进行热收缩处理,因此适合于某些不能受热产品的包装,并有利于节省能源,便于集装运输、降低运输费用。拉伸包装在托盘运输方面可代替收缩包装,是一种很有前途的包装技术。 (一)拉伸包装的原理与特点原理:拉伸包装是通过机械张力的作用,将薄膜围绕商品进行拉伸,由于薄膜经拉伸后具有自黏性和弹性,牢牢将商品裹紧,然后进行热合的包装。特点:不需热收缩设备,节约成本;不需加热,适合冷冻食品;可准确控制裹包力;具有透明性;可防窃、防火、防冲击和振动等(二)拉伸薄膜 1. 拉伸薄膜的性能指标(1)自黏性 自黏性指薄膜间接触后的黏附性,在拉伸缠绕过程中和裹包之后,能使包装产品紧固而不会松散。 获得自黏性薄膜的主要方法有两种:一是加工薄膜表面,使其光滑具有光泽;二是用增加黏附性的填充剂,使薄膜表面产生湿润效果,从而提高黏附性。 (2)拉伸与许用拉伸拉伸:是薄膜受拉力后产生弹性伸长的能力。许用拉伸:是指在一定用途的情况下,保持各种必需的特性所能施加的最大拉伸。 (3)应力滞留 应力滞留是指在拉伸裹包过程中,对薄膜施加的张力能保持的程度。应力滞留性越差,包装效果越差。 (4)韧性韧性是薄膜抗戳穿和抗撕裂的综合性质。所以要求薄膜包装后应具有足够的韧性,保证包装质量。 2. 常用的拉伸薄膜 PVC(聚氯乙烯) LDPE(低密度聚乙烯) EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物) LLDPE(线性低密度聚乙烯)(三)拉伸包装工艺 (一) 用于销售包装的方法 1、手工操作方法 适用于软而脆(水果蔬菜)、用浅盘否则易损。对于刚性产品如小工具、不用浅盘 多件产品的集合包装 2、半自动操作 卷包和拉伸机械化,或供 给、输出、热封部分的自动化。 3、全自动操作 上推式操作法、 连续直线式操作法 (二)用于运输包装的方法 A、整幅薄膜包装法 用宽度与货物高度一样或更宽些的整幅薄膜包装。 用于形状方整的货物,20Kg大袋包装、沉重而不稳定、单位时间内要求包装效率高的场合。方式: (1)回轴式操作法--磨擦辊限制厚膜拉出速度、拉伸膜拉出率为5-55%;用两辊回转速度不同的辊、输入辊转速小于输出辊的速度,拉伸率一般为10-100%;用于方形货物包装过程四角处速度突然增加,气动调节辊、保持薄膜拉力均匀 (2)通过式(移动式)操作法 B、窄幅薄膜缠绕式包装法用幅宽为50-75cm的膜自上而下螺旋形式缠绕之直到裹包完成,两圈之间 约有1/3部分重叠。 适用:堆积过高或高度不一致的货物。 形状不规则或轻的货物。第四节 防潮包装技术防潮包装就是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;同时使食品包装内的相对湿度满足产品的要求,在保质期内控制在设定的范围内,保护内容物的质量。一、食品包装内湿度变化的原因包装内湿度变化的原因有两方面,其一为包装材料的透湿性而使包装内湿度增加,其二为环境温、湿度的变化所致。大多数食品都具有吸湿性,在水分含量未达饱和之前,其吸湿量随环境相对湿度的增加而增加。每一类食品都有一个允许的保证食品质量的临界水分和吸湿量的相对湿度范围,在这个范围内吸湿或蒸发达达到平衡之前,产品的含水量能保持其性能和质量,超过这个湿度范围,则会由于水分的影响而引起品质变化。二、防潮包装原理(一)防潮包装材料的透湿性 一般气体都具有从高尝试向低浓度区域扩散的性质,空气中的湿度也有从高湿区向低湿区扩散流动的性质。要隔断包装内外的这种流动,保持包装内产品所要求的相对湿度,就必须采用具有一定透湿要求的防潮包装材料。 对一定的包装材料,扩散速度主要决定于材料两面的水蒸气压差。因此,测定材料的透湿性能必须控制材料两面的水蒸气压差接近恒定,才能保证测定的准确性。此外,包装材料的透湿度与其厚度成反比,增加包装材料的厚度,则可提高防潮性能。 (二)常用防潮包装材料防潮包装材料是指不能透过或难于透过水蒸气的包装材料。常用防潮包装材料有纸材、塑料、金属、玻璃、陶瓷等。防潮材料的透湿度越小,防潮性能就越好。防潮材料最好的材料是玻璃陶瓷和金属包装材料,这些材料的透湿度可视为零。目前大量使用的塑料包装材料中适宜用于防潮包装的单一材料品种有:PP、PE、PVDC、PET等三、防潮包装设计防潮包装具有两方面的意义,一是为了防止被包装的含水食品失水,二是为了防止环境水分透入包装而使干燥食品增加水分,影响食品品质。防潮包装的实质问题是:使包装内部的水分不受或少受包装外部环境影响,选用合适的防潮包装材料或吸潮剂及包装技术措施,使包装内部食品的水分控制在设定的范围内。 (一)常规防潮包装设计方法 1.防尘包装设计的基本参数 m1—被包装物品的净质量 w1—被包装物品的含水量 w2—被包装物品的允许最大含水量 A—包装材料的有效面积 t—防潮包装有效期 h1—包装品贮存流通环境的平均湿度 h2—包装内的湿度 θ –包装贮存环境的平均气温 2. 防潮包装设计步骤(1)允许透过包装的水蒸气m2 (2)包装材料允许的透湿度Rv (3)确定包装材料在某食品贮存温、湿度条件下的实际透湿度Rθ (4)根据被包装食品的防潮要求、包装尺寸及贮藏环境条件选择包装材料。 3.核算实际的防潮有效期 (二)封入吸潮剂的防潮包装设计防潮设计方法 (1) 选定防潮包装材料的透湿度R,通过测定或查表得到。 (2) 根据被包装食品与湿度的关系,由该食品的临界水分值决定包装内的相对湿度h2 (3) 根据所使用吸潮剂的吸湿等温曲线,求出包装内相对湿度h2所对应的干燥剂最大含水量w2,并选定吸潮剂的原始含水量w1。 (4) 设计出包装容器的表面积A,包装有效期t,假设外部环境温度θ,相对湿度h1,则可决定温度系数值Kθ。 (5) 将以上参考代入式中即可求得吸潮剂的用量m。 2.吸潮剂使用方法及注意事项 (1) 必须在包装材料透湿度小并密封性好的包装容器中的才能使用吸潮剂。 (2) 为节约吸潮剂及保证吸潮效果,应尽量缩小包装预留空间。 (3) 吸潮剂一般不宜直接放在容器内,应将颗粒状吸潮剂包封在透气性良好的纱布袋或其他透气性薄膜小袋中,再放入包装容器内。也可将吸潮剂制成片状置于容器中。 (4) 吸潮剂放入包装之前应是未吸潮的或被干燥过的。 (5) 包封吸潮剂的小袋应标明不能食用,用于食品包装的吸潮剂必须无毒,无不良气味。第五节 改善和控制气氛包装技术掌握真空包装和抽气包装的概念、机理及二者的区别。了解真空充气包装的工艺要点及二者的适用范围。了解各种真空包装和充气包装机械及工作流程。掌握MAP和CAP包装的概念及二者的气调系统原理。 从20世纪初以来,就已采取改善和控制食品周围气体环境的方法来限制食品的生物活性。实践证明,改善食品的气体环境作为冷藏的补充手段,可以大大延缓食品的生物生化变质。目前,改善和控制气氛包装(MAP or CAP,Modified or Controlled Atmosphere Packaging)在食品包装中的作用越来越广泛。最常用的是真空包装和充气包装,MAP 及CAP是在真空充气包装技术基础上的进一步发展。一、真空和充气包装机理 (一)真空包装(Vacuum Packaging) 食品真空包装的意义 食品真空包装是把被包装食品装入气密性包装容器,在密闭之前抽真空,使密封后的容器内达到预定真空度的一种包装方法。常用的包装容器有金属罐、玻璃瓶、塑料及其复合薄膜等软包装容器。 真空包装技术用于玻璃和金属罐的食品包装已有100余年的历史:这两种包装容器的气密性极好,只要封口的密封性可靠,可以长期地贮存食品。但由于食品罐装技术所需的工艺设备复杂,包装材料重,玻璃瓶罐容易破损,金属罐易锈蚀,对食品的流通和消费带来了许多不便。 20世纪50年代,开始采用塑料及塑料与纸和铝箔等的复合软包装材料进行真空包装,生产食品软罐头和袋装食品。这些新兴的软包装产品逐渐取代了许多种瓶装和罐装食品,特别是蒸煮袋食品和快餐食品,由于质量轻,贮运流通食用方便而得到很快的发展。 2.真空包装保质机理 真空包装的目的是为了减少包装内氧气的含量,防止包装食品的霉腐变质,保持食品原有的色、香、味,并延长保质期。 对微生物来说,当氧浓度不大于1%时,它的繁殖速度急剧下降;在氧浓度为0.5%时,多数细菌将受到抑制而停止繁殖。另外,食品的氧化、变色和褐变等生化变质反应都与氧密切相关,当氧浓度小于1%时,也能有效地控制油脂食品的氧化变质。真空包装就是在包装内造成低氧条件而保护食品质量的一种有效包装方法。 (二)充气包装(Gas Packaging) 1.充气包装特点 充气包装是在包装内充填一定比例理想气体的一种包装方法,目的与真空包装相似,通过破坏微生物赖以生存繁殖的条件,减少包装内部的含氧量及充入一定量理想气体来减缓包装食品的生物生化变质; 区别在于真空包装仅是抽去包装内的空气来降低包装内的含氧量,而充气包装是在抽真空后立即充入一定量的理想气体如氮、二氧化碳等,或者采用气体置换,用理想气体置换出包装内的空气。 经真空包装的产品,因内外压力不平衡而使被包装的物品受到一定的压力,容易黏结在一起或缩成一团;酥脆易碎的食品如油炸马铃薯片、油炸膨化风味食品等易被挤碎;形状不规则的生鲜食品, 易使包装体表面皱折而影响产品质量和商品形象;有尖角的食品易刺破包装材料而使食品变质。 充气包装既有效地保全包装食品质量,又能解决真空包装的不足,使内外压力趋于平衡而保护内装食品,并使其保持包装形体美观。 食品包装采用气体充填技术已有较长的历史,欧美在20世纪30年代已开始研究使用二氧化碳气体保存肉类食品; 20世纪50年代研究开发用氮和二氧化碳气体置换空气的牛肉罐头和奶酪罐,延长了保质期; 20世纪60年代由于各种气密性塑料包装材料的开发,很多食品如乳制品、肉食加工品、茶叶、花生、蛋糕等都成功地采用了气体充填包装技术; 20世纪70年代生鲜肉的充气包装在欧美各国广泛应用。部分生鲜食品和加工食品的充气包装情况见表3-10。 2.充气包装保质机理 充气包装常用的充填气体主要有二氧化碳、氮、氧及其混合气体,其他很少用的气体有二氧化氮、二氧化硫、氩等。 (1)二氧化碳 空气中二氧化碳的正常含量为0.3%。二氧化碳在低浓度下能促进许多微生物的繁殖,但在高浓度下却能阻碍大多数需氧菌和霉菌等微生物的繁殖,延长其微生物增长的停滞期和指数生长期,因而对食品有防霉和防腐作用。 (2)N2 它是一种理想的惰性气体,不与食品中的成分发生反应.作用包括: 一是抑制食品和微生物的呼吸; 二是作为一种充填气体,保证食品的外形和组织状态; 三是抑制氧化。 (3)氧气 氧在空气中占21%,是生物赖以生存不可缺少的气体。氧的个性活跃,会引起食品变质和加速腐败细菌的生长,一般包装内都不允许存在。 生鲜的肉类和鱼贝类,如果处于无氧状态下保存,则维持组织新鲜的氧合肌红蛋白就会还原变成暗褐色而使产品失去生鲜状态和商品价值。因此,维持新鲜肉类稳定的生鲜状态,必须采用有氧包装。 含氧充气包装特别适用于生鲜果蔬的保鲜包装。不同果蔬要维持其正常代谢而保持其新鲜所需的氧浓度是不同的,这主要取决于果蔬的品种、成熟度等许多因素。采用适当的包装材料和包装方法,控制其果蔬贮存环境的氧分压和呼吸速度,这就是近代开发的果蔬气调保鲜包装(CAP)技术。 氧常与二氧化碳和氮混合成理想气体用于生鲜食品的充气包装,其作用是维持生鲜食品内部细胞一定的活性,延缓其生命过程,保持一定程度的生鲜状态。 在应用充气包装技术时,根据被包装食品的性能特点,可选用单一气体或上述三种不同气体组成的理想气体充入包装内,以达到理想的保质效果。一般情况下,氮的稳定性最好,可单独用于食品的充气包装而保持其干燥食品的色、香、味; 对于那些有一定水分活度、易发生霉变等生物性变质的食品,一般用二氧化碳和氮的混合气体充填包装;对于有一定保鲜要求的生鲜食品,则需用一定氧气浓度的理想混合气体充填包装。 对于同一种薄膜,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 (—)包装材料的选择 根据食品保鲜特点,用于真空充气包装的包装材料对透气性的要求可分为两类:一类为高阻隔性包装材料,用于食品防腐真空和充气包装,减少包装容器内的含氧量和混合气体各组分浓度的变化;二类是透气性包装材料,用于生鲜果蔬充气包装时维持其低呼吸速度。 真空和充气包装对包装材料的透湿性能要求相同,对水蒸气的阻透性愈好愈有利于食品的保鲜。真空包装和充气包装均需选用气密性良好的包装材料。对真空而言, 阻氧是关键问题,故选择包装材料应能有效防止大气中氧气的渗入; 而充气包装除对氧气有良好阻隔性外,还必须选择对充填的气体具良好的阻隔性。 衡量塑料薄膜对某种气体渗透性的大小一般可用透气系数表示,透气系数越小,气密性越好。用作真空包装的塑料薄膜,一般要求透氧度较小,如PET、PA、PVAL和EVA等薄膜具有良好的阻气性,但这些材料一般不单独使用,可采用PE或PP与之复合。 (二)真空充气包装的工艺要点 1.注意贮存环境温度对真空和充气包装效果的影响,各种包装材料对气体的渗透速度与环境温度有着密切关系,一般随温度提高,透气度也随着增大 。 真空和充气包装的食品,宜在低温下贮存,若在较高温度下贮存,会因透气率的增大而使食品在短期内变质。 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。 2.注意真空和充气包装过程的操作质量 热封时要注意包材料内面在封口部位不要粘有油脂、蛋白质等残留物,确保封口质量。对真空包装的加热杀菌处理,要严格控制杀菌温度和时间,避免加热过度造成内压升高致使包装材料破裂和封口部分剥离。另外,真空包装时必须充分抽气,特别注意对生鲜肉类和大型食品的真空包装,不能残留气体,防止残存空气导致残存微生物在保质期内繁殖而使食品腐败变质。 3.真空和充气包装的适用范围不同 真空包装由于包装内外有压差,所以一般不宜用于易被压碎或带棱角的食品。 对这类食品如果常规包装方法不能保持其风味和质量而又有一定包装要求时,一般考虑采用充气包装。 三、真空包装和充气包装机械真空包装和充气包装的工艺程序基本相同,因此这类多设计成通用的结构形式,使之既可用于真空包装,又可用于充气包装,也有的设计成专用形式。真空充气型包装机可以作真空包装或充气包装,而不具有充气功能的真空包装机只能用作真空包装; 此外,也有用卧式或立式自动制袋充填包装机作不抽真空的充气包装。采用混合气体充填包装或MA包装时,包装机尚需配置气体比例混合器,将两种或三种不同气体按比例混合后充气。 (一)真空包装机械 真空包装机械有室式、输送带式、插管式、旋转台式和热成型式五种类型。 1.室式真空包装机 有台式、单室式和双室式,其基本结构相同,由真空室、真空和充气(或无充气)系统及热封装置组成。室式真空包装机最低绝对气压为1~2kPa,机器生产能力根据热封杆数和长度及操作时间而定,每分钟工作循环2~4次。 2.带式真空包装机 用输送带将包装袋逐步送入真空室自动抽气并热封,然后随输送带送出机外,是一种自动化程度和生产效定较高的机型。 图3-52所示为输送带式真空包装机的结构示意。包装袋置于输送带的托架1上,随输送带进入真空室盖4位置停小室盖4自动放下,活动平台6在凸轮7作用下抬起,与真空室盖构成密闭真空室,随后进行抽真空和热封操作。操作完毕,活动平台降下而真空室盖升起,输送带步进将包装袋送出机外。该机型的真空系统、热封原理与室式真空包装机相同。 3.旋转台式真空包装机 图3-53所示为旋转式真空包装机工作示意。该机由充填和抽真空两个转台组成,两转台之间装有机械手,自动将已充填物料的包装袋送入抽真空转台的真空室。充填转台有六个上位,自动完成供袋、打印、张袋、充填固体物料、注射汤汁五个动作;抽真空转台有12个单独的真空室,包装袋在旋转一周经过12个工位完成抽真空、热封、冷却到卸袋的动作,机器的生产能力达到40袋/分钟。由于机器的生产能力较高,国外机型配套定量杯式充填装置,预先将固体物料称量放入定量杯中,然后送至充填转台的充填工位充入包装袋内。 4.热成型真空包装机 热成型真空包装机结构示意如图3-54所示。工作过程为:底膜从膜卷9被输送链夹持步进送入机内,被热成型装置1加热软化并拉伸成盒(杯)型;成型盒在充填部位充填包装物,然后被从卷膜机4引出的盖膜覆盖,进入真空室3抽真空或抽真空——充气,再热封;完成热封的盒带步进经封口冷却装置5、横向切割刀6和纵向切割刀7将数排塑料盒分割成单个送出机外,同时底膜两侧边料脱离输送链送出机外卷收。 (二)充气包装机械 各种类型具有充气功能的真空包装机都可用作充气包装,但除插管式真空包装机外,其他类型真空充气包装机充气时均不能直接充入塑料袋内,每次向真空室充气,耗气量大而成本高,如单室或双室式真空包装机的充气功能因耗气量大而一般不用,须经改进设计才能发挥其充气功能。 充气包装机有两种类型: (1)气体冲洗式(Gas Hush),由各种立式或卧式自动制袋充填包装机改进,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。 此机不抽真空连续充气并热封,生产效率高,可使包装容器内含氧量从21%降低至2%~5%,但由于包装件内残氧量较高,不适用于包装对氧敏感的食品。 (2)真空补偿式(Compensated Vacuum)充气包装机,其原理是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。 二、脱氧包装(一)脱氧包装的特点脱氧包装(de-oxygen packaging)是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,使包装物在氧浓度很低、甚至几乎无氧的条件下保存的一种技术。脱氧剂可以将包装容器内的氧全部除去,也可将外界环境种渗入包装内的氧以及溶解在液体等中的氧除去,从而有效制止包装内药品因氧而造成的各种腐败变质。 脱氧包装的特点:(1)药品生产工艺中不必加入防腐剂和抗氧化剂等添加剂,从而使药品更安全;(2)脱氧剂合适时,包装内氧浓度低于0.1%,可防止维生素等成分的氧化,较好保证药品原有特色;(3)脱氧包装比真空和充氧包装更有效防止和延缓需氧微生物引起的腐败变质,因此它可适当增加药品中水分,并适当延长保质期。 (二)脱氧剂及其作用原理和反应特性 1、脱氧剂种类:铁系脱氧剂、亚硫酸盐系脱氧剂、葡萄糖氧化酶有机系脱氧剂和铂、钯、铑等加氢脱氧剂等。 脱氧剂共性:脱氧剂中无机和有机物质与包装内的氧发生化学反应而消耗氧,使氧含量降低到要求水平甚至达到无氧水平。 一、无机系列脱氧剂(1)铁系脱氧剂的机理 Fe + 2H2O→… →Fe(OH)2 + H2↑ 3Fe + 4H2O→… →Fe3O4 + 4H2↑ Fe(OH)2 + 1/2O2 + H2O→… →2Fe(OH)3 →… →Fe2O3 .3H2O 2Fe + 3/2O2 + 3H2O →… →Fe(OH)3 →… →Fe2O3 .3H2O 影响因素:温度、湿度(水分)、压力以及辅助助剂 (2)亚硫酸盐系脱氧剂的机理以亚硫酸盐为助剂、以氢氧化钙和活性炭等为助剂。 H2O活性炭 Na2S2O4 + O2 →… → Na2SO4 + SO2↑ Ca(OH)2 + SO2 →… →CaSO3 +H2O 2NaHCO3+ SO2 →… → Na2SO3 +H2O + 2CO2↑ (3)、铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)脱氧剂的机理通过对氧化过程的催化作用,使氢和氧化合成水。 H2 + O2 →… → 2H2O (5)、新型脱氧剂抗坏血酸(维生素C)型脱氧剂:吸收氧气,放出二氧化碳;光照除氧法:透明包装中,封装光敏色料和透氧剂的薄膜,一定强度光照射,氧被迅速除去。 二、有机系列脱氧剂(1)葡萄糖氧化酶的机理为有机脱氧剂,是葡萄糖氧化成葡萄糖酸的酶催化剂。 C6H12O6(葡萄糖)活性炭 + O2 + H2O →… → C6H14O7(葡萄糖酸) + H2O2 H2O2 →… → H2O + O 适宜条件:30~50℃、pH1.8~6.2 (2)抗坏血酸型脱氧剂 抗坏血酸本身是还原剂,在有氧的情况下,可被氧化成脱氢抗坏血酸,从而除去环境中的氧。 抗坏血酸+ O2 →脱氢抗坏血酸+ H2O 2、脱氧剂反应特性(1)脱氧剂的脱氧速度速效型脱氧剂和缓效型脱氧剂;亚硫酸盐系为速效型;铁系为缓效型。(2)脱氧剂反应速度与温湿度条件一般温度高,反应活性强,脱氧速度快。(3)脱氧剂反应类型一般脱氧剂需要水分条件才可反应。有自力反应型和水分依存型两类。 (三)封入脱氧剂包装技术要点 1、药品包装对脱氧剂的要求对人安全无毒;脱氧剂不应与被包装物发生化学反应;根据不同的脱氧要求选择适宜的脱氧剂。 2、脱氧剂的使用方法、用量和使用条件(1)脱氧剂的使用方法脱氧剂有粉末、颗粒和片状等形态; 使用方法一,按一定量分装在脱气性好的小袋,然后与被包装物一起封入包装内。使用方法二,将脱氧剂与包装材料接合起来,放在复合材料的夹层中。(2)脱氧剂的使用量留有一定的安全系数,一般多加15%~20%。可采用氧指示剂,检查脱氧程度。(3)脱氧剂使用的温湿度条件 3.使用脱氧剂的注意事项(1)包装材料及包装容器(2)脱氧剂在分包使用前必须包装完好(3)注意选择合适的脱氧剂类型和脱氧 效果三、MAP和CAP包装技术 (一)MA和CA气调系统原理 MA(Modified Atmosphere)即改善气氛,指采用理想气体一次性置换,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(Controlled Atmosphere)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。 对于具有生理活性的食品,减少氧含量,提高二氧化碳浓度,可抑制和降低生鲜食品的需氧呼吸并减少水分损失,抑制微生物繁殖和酶反应,但如果过度缺氧,则会难以维持生命必需的新陈代谢,或造成厌氧呼吸,产生变味或不良生理反应而变质腐败。 CA或MA不是单纯的排除氧,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。判断一个气调系统是CA型还是MA型,关键是看对已建立起来的环境气氛是否具有调整和控制功能。 薄膜气调包装系统模式可用图3-55来描述 在这个系统中间时存在着两种过程:一是产品(包括微生物)的生理生化过程,即新陈代谢的呼吸过程;二是薄膜透气作用导致产品与包装内气体的交换过程,这两个过程使薄膜气调系统成为一个动态系统,在一定条件下可实现动态平衡,即产品与包装内环境气体交换速率与包装内环境气体透过薄膜与大气的交换速率相等。 各种薄膜气调系统的差异表现在:能否在气调期内出现动态平衡点;能否有保持动态平衡相对稳定的能力。由于这种差异的存在,就被定性为CA型或MA型。谢谢!

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