第二章 真空充气包装

20
O2 浓 7 PP(20um） 度 5 % 2 0 20 40 60 80 PP(25um） 完全密封
贮存时间/d 图2-2 用PP包装苹果袋内30℃时O2的浓度变化
图2-2表示，同质材料，随着薄膜厚度增加，达到稳定状态 （呼吸速度平缓，O2消耗量与O2透过量平衡）的贮存天数增加， 氧气浓度下降。
（二）果蔬的呼吸与包装的关系——气调包 装（CAP）指密封包装内产品四周气氛可得 到调节或控制的一种方法。 1、果蔬包装的气体透过模型（图11—6） 2、O2 、CO2 浓度与贮存期的关系及最佳浓度 的研究
果蔬包装示例
果蔬呼吸与包装的关系： 不同的果蔬在包装体系内部的呼吸速度是 不同的，O2 、CO2浓度亦不同。体系内气 氛主要与O2 、CO2向内透过速度与向外扩 散速度的平衡点建立有关，与包装用薄膜 及复材的材质（结构、厚度、透气率）有 关，与环境温度、湿度等储存条件有关。 下面以苹果的保鲜包装为例，讨论果蔬的 呼吸与包装的关系：
3、真空、充气包装工艺参数
工艺参数要根据产品特性和包装袋容积来确定。以 下将结合腔室式机讨论参数的确定。 （1）抽真空 为使包装内氧降至最低，应有较大 的真空度。一般要求腔室内真空度为10-30torr 真空包装机抽真空后，包装内难以做到绝对无氧。 经测定，包装内还有1.6%-2.2%的O2 。如果包装 内还有2%-5%O2 ，则霉菌、酵母的繁育基本同在 空气中一样。抽真空时间根据产品对真空度要求 和包装容积，经实验确定。
一、定义
真空包装是将产品装入气密性包装容器， 抽出容器内部的空气，使密封后的容器内 达到预定的真空度，然后将包装密封的一 种包装方法。 充气包装是指在产品装入气密性包装容器， 抽真空（或不抽真空），再充入保护性气 体（一般为N2、CO2），然后将包装密封 的一种包装方法。
二、真空充气包装的原理
（一）食品真空充气包装的目的 1、除氧 防止食品霉腐变质，控制微生物的生长和繁殖， 防止含油脂（或脂肪）的食品与氧气发生化学反 应，生成低分子量的脂肪酸，造成酸败，影响食 品的味道及香味，也防止了过氧化物的形成等。 2、阻气 采用气密性材料密封容器，防止氧气的渗入。
（2） 膨化小食品包装设计 选材 真空充气 膨化小食品采用PETP/VMAL/CPP复合材料包装， 通常PETP薄膜的反面经电晕处理后立即进行彩色 印刷能获得良好的图文效果。CPP膜反面真空镀 铝（VMAL/CPP）以取代铝箔，既降低成本，又增 加了防潮、阻气之功能。然后用热溶胶将PETP的 反面（印刷层）与CPP的正面（非镀铝层） 干式复合，使复合材料具有良好的阻隔性和几 哦哀告的抗撕裂、抗戳穿性。其中部分工序可由 包装厂（如制袋厂）来完成。
50 CO2 浓度 (%) 7
完全密封 PP(25um) PP(20um)
5
0
60 贮存时间/d 图2-3 苹果袋内30℃时CO2浓度变化
20
40
图2-3表示，随着薄膜厚度增加，密封程度的增大， 包装袋内CO2浓 度随之增加。用20umPP包装苹果16天后达到平衡，此时袋内CO2 为 5%，O2为 7%；用25umPP包装苹果21天后达到平衡，袋内CO2为7%， O2 为5%；完全密封时40天才达到平衡，袋内 CO2 浓度高达50%，O2 只有2%的浓度，此时袋内苹果变为褐色。
选材时应考虑以下问题
1、 单一膜需选阻隔性膜：PVDC、PETP、PA、EVAL 2、 双膜，选用两层透气率不同的单膜复合，调剂包装 内部的N2、CO2、O2的比例，原则上讲： 内层选透明且CO2 透过率与O2 透过率的比值≥4：1 （如PE、PVC、PP、PA等） 外层选透O2率小于30ml/m2.24h，如PVDC及其涂塑膜 例：OPA/PE PVDC/PE KPT/PE PETP/PE 3 、 三 层 以 上 ， 如 PETP/PVDC/PE Iomoner/PETP/PE OPA/PVDC/PE PETP/EVOH/PE，考虑：①有阻隔层②内层 的热封③胶对两相邻膜的适应性④复膜的渗透性⑤考虑 湿度对阻隔层透气性的影响 4、 层复合结构的渗透性——计算复膜的透气率 使用对湿度敏感材料作阻隔层时，要计算阻隔层的相 对湿度
O2透过量 Cm3/(袋/d) O2消耗量 Cm3/(袋/d)
60
苹果呼吸曲线
40 PP(20um) 20
图2-1表示， 以 4 8 12 20umPP包装膜包装的 储存时间/d 单个苹果在第四天左右， 图2-1 用PP包装苹果时袋内O 的稳定状态 2 其呼吸曲线与O2透过率 直线有交点，苹果 呼 吸速度由于CO2浓度的 不断增加而趋于缓慢， O2透过量也直线下降。
qG=PG×(p1-p2)×A×t/d
所以该包装的储存期可定为2个月。
1、配气技术（图11-7） 2、真空充气包装机械的选用 完善的真空充气包装工艺系统和高效包装机械的采 用，也是真空充气包装得以广泛应用的重要条件。 真空包装机或真空充气包装机品种较多，并在不 断的完善和发展，还没有统一的分类方法。目前 我国生产应用的基本上是腔室式真空充气包装机。 ① 腔室式真空充气包装机（图11-8） ② 真空补偿式真空充气包装机（图11-9） ③ 气流冲洗式充气包装机（图11-10）
3、自然气调选材应注意的问题(表11-9) 、自然气调选材应注意的问题( 11① 较好的透气性,且对不同气体的选择性透过的能力. ② 较好的水蒸气阻隔性和防雾性.薄膜表面要涂上食品 级脂肪酸酯等表面活性剂,以防止水分蒸发和结露. ③ 膜应具有吸收乙烯等气体的特殊功能(防止果蔬贮运 期后熟造成的品质下降).膜中要加入沸石、SiO2等填料 ④ 透明性及其它。 自然气调保鲜包装用材首选PVC膜，用增塑剂、功能性 添加剂、厚薄等因素来控制其透气性（软PVC膜透O2率会 因为增塑剂用量大小而变化），薄膜的透湿度适中，不 易结露，不用打孔，且透明度较高。
第二章 真空充气包装 （阻气、气调技术）
一、定义 二、真空充气包装的原理 三、真空充气包装的应用 ——果蔬的保鲜包装 ——果蔬的保鲜包装 四、真空充气包装用材问题
真空充气包装
真空充气包装是化学防护包装的一种方法，是 为了防止或减弱产品在流通过程中因化学反应 或生物化学反应而发生质量变化所采用的包装 技术方法。化学防护包装还包括防锈包装、脱 氧剂封存包装等。是用脱气或充气技术，除去 包装体系中的氧，改善包装内产品周围的气氛， 防止或减弱产品化学或生物化学反应发生，从 而达到包装产品目的的一种包装方法。 真空包装国外始于40年代，用于火腿、香肠包 装。充气包装始于50年代干奶酪包装，并于70 年代得到发展。我国于80年代引入充气包装技 术，用于茶叶充N2的包装。近年，我国的真空 和充气包装技术也已广泛使用。
（2）充气 引入充气包装机的混合气体要有一定 的压力。对于腔室式机，一般以0.15-0.3MPa为 宜。压力过小，则因腔室大，充气慢，充气量不 足；压力过大，自治州则包装袋可能胀破。一般 充气后包装袋内压力以不大于0.12MPa为宜。充 气时间也依袋容积而定，以袋饱满为原则。 （3）热封合 热封合质量是真空充气包装密封性 的重要保证。一般要求热封宽度稍大，这样热封 强度较高。热封温度和热封时间可根据包装材料 确定，一般用较高的热封温度的复合材料。因为 随着生产连续进行，热封条温度升高，热封时间 要及时调整。
四、真空充气包装用材问题
（一） 自然气调用材 1、 自然气调保鲜，即采用选择性透气薄膜，利用果蔬本身 的自然呼吸，和薄膜对不同气体的选择性透过，自动在密 封的包装内建交起低浓度02高浓度CO2的保存环境，从而延 长保质期。 2、 塑料薄膜的透气机理PG=DS ① 不同气体的选择性透过 气体分子直经↓越容易从高聚物分子链间隙中通过，扩散所 需的活化能↓ 高聚物的透CO2＞O2＞N2率（表11-10） ② 气体对非极性分子塑膜的溶解比对极性分子塑膜的溶解 容易（S↑） ③ 分子链柔性↑分子间作用力↓分子间密度↓则D↑ 结晶、取向增加了气体分子扩散的难度。
qG=100g×150cm³/100g=150cm³。
（2）由表11-12查的聚酯的氧气渗透系数 PG=23.52×10-11 cm³ ·cm/cm² · s ·（101.325kPa） 温度30.C;薄膜厚度0.0025cm (3)氧气分压差为:p1-p2=21.28kPa (4)将所有值代入公式; 求得t=67(天)
（三）真空充气包装储存期的计算
由于真空充气包装使用的塑料包装材料具有一定渗透性， 因此在真空包装和充气包装中，涉及到储存期的计算问 题。 真空充气包装的储存期：是指包装外氧气的渗透过包装材 料，到达包装内物品容许的吸氧量所经历的时间。渗透 性包装材料对气体的渗透量用下式计算。
qG=PG×(p1-p2)×A×t/d qG--气体渗透量（透气量，G：Gas),cm³;
（二）金属制品真空充气包装的目的： 防锈（以隔氧为目的的阴极极化） （三）膨松物品真空包装的目的：减小 包装件的体积
三、真空充气包装的应用 ——果蔬的保鲜包装 ——果蔬的保鲜包装
（一）果蔬的特征： 1、果蔬以含水量充分（65~95%的水分）为其新鲜程度的 主要特征。 2、呼吸以维持果蔬生存是其另外的特征。吸收02 ，消耗 体内的能量，排出CO2 、水分、乙烯等物质，以维持果 蔬的生存。即使在无氧状态下，靠分解体内的含氧有机 化合物，也能延长生命。 3、果蔬中水分蒸发产生水蒸气也是其特征。包装内水蒸 气如不能及时排出，易结露产生水珠，为霉腐微生物的 繁殖提供条件，导致果蔬腐烂。 所以，果蔬保鲜包装要调节其内部的气氛，防止水分过快 蒸发，抑制果蔬呼吸速度，采用气调、防潮、防霉等技 术来达到保鲜之目的。
3、充气
主要是增加食品的保质期。充入CO2气体能抑制微 生物生长，浓度高时有杀菌作用，对油脂、谷类 等物品有较强的吸附作用，有利贮存；充N2与食 品一般不会发生化学反应，对塑料薄膜的透过率 较低，可以保持容器内有较高的N2浓度；充入高 浓度（60~80%）氧气可以使肉肌红蛋白氧化成氧 化肌红蛋白而保持肉的鲜红颜色，有利销售。此 外，充气还解决了抽真空后包装容器内外压力平 衡问题，防止了酥脆食品被挤压破碎、尖锐物品 刺破包装袋等问题，使包装品外观饱满美观。
习题
1 、 膨化小食品真空、 充气包装工艺设计用 膨化小食品真空 、 材、工艺过程框图及分析 习题9 13（用复膜再次计算） 2、习题9、13（用复膜再次计算）
膨化小食品的包装工艺规程
1、分析研究膨化食品的全面情况 （1） 膨化小食品特征及对包装的技术 要求 膨化小食品属于油炸型物料，须隔氧、 遮光、防潮、密封以防止油脂氧化、保鲜、 保脆；同时要充入N2，以保证包装内外压 力平衡防止膨化食品被挤压破碎，并增加 包装的美观性、货架陈列性和保质期。
由苹果保鲜包装试验结果 可以得出以下结论： a) 大多数果蔬的保鲜包装可以通过自然气调来 实现，即通过选择不同的材质、不同厚度的塑料 薄膜来调节袋内气氛，控制呼吸速度。 b) 完全密封包装对果蔬的呼吸生存是不利的。 c) 各种果蔬都有其最佳的O2 的浓度，CO2的浓 度，例如苹果的最佳气氛应含3%的O2 ,3%的 CO2。
例：用PVC膜包裹香蕉可使透CO2 率与透O2 率的比值控制在6.3：1，用PS、PVC作泡沫 浅盘，效果挺好。 习题9
பைடு நூலகம்
（二） 真空、充气包装用材
根据表11-7提供的塑料材料阻隔性能指标，塑料可 归纳为： 阻隔性能良好材料：EVAL、PVA、KOPP、PVDC、 KPT、OPA、PA、PET。 阻湿性能良好材料：PVDC、KOPP、KPT、HDPE、 OPP、PP、LDPE、PET、PVC。 阻湿、阻气性能良好材料：PVDC、KOPP、PET、 PET/PE 、 PT/PE 、 PA/PE 、 PP/PVDC/PE、 PA/EVAL/PE、PET/EVAL/PE等。
PG-- 气 体 渗 透 系 数 （ 透 气 系 数 ） ， cm³ ·cm/cm² · s ·（101.325kPa） p1-p2--包装材料两侧分压差； A--包装材料表面积，cm²； t--储存时间，s； d--包装材料厚度，cm
例1：有一种对氧气敏感的产品，干燥时重100g，装在厚度 为0.025mm的聚酯塑料袋中，包装 面积为1300cm²；该产 品允许最大吸氧量为150cm³/100g，密封前充换氮气，试 计算其储存期。 解： （1）该产品允许氧气渗透量