食品包装学第九章食品包装专用技术方法及其设备ppt课件

1、1,第一节 防潮包装技术 第二节 改善和控制气氛包装技术 第三节 活性包装脱氧剂包装技术 第四节 食品无菌包装技术 第五节 微波食品包装技术,第七章 食品包装专用技术方法及其设备,2,防潮包装的定义： 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，同时使包装内的相对湿度满足产品的要求，在保质期内控制设定的湿度范围内，保护内装食品的质量,第一节 防潮包装技术,3,1、包装内湿度变化的原因 其一是因为包装材料的透湿性而使包装内湿度增加； 其二是由环境湿度的变化所引起的。 2、温湿度变化的关系 在相对湿度确定的条件下，高温时大气中绝对含水量高，温度降低则相对湿

2、度会升高，当温度降到露点温度或以下时，大气中的水蒸气会达到过饱和状态而产生水分凝结,一、包装食品的湿度变化的原因,一）包装内湿度变化的原因,4,3、温湿度变化与防潮包装的相关性,如果在较高温度下将食品封入包装内，其相对湿度是被包装产品所允许的；当温度降低到一定程度时，包装内相对湿度升高可能超过被包装产品所允许的条件。 所以，食品包装时环境大气中的相对湿度条件对防潮包装有重要影响。若产品在较高温湿度下进行防潮包装，可能会加速食品的变质,5,二）保证食品质量的临界水分,每一种食品的吸湿平衡特性不同，因而对水蒸气的敏感程度也不同，对防潮包装的要求也有所不同。 食品的临界水分值： 在20、90%RH条

3、件下的饱和吸湿量。也是食品质量低劣的极限吸湿量。 超过临界水分值，则会引起食品物性的变化,6,各种食品的饱和吸湿量（ 20、90%RH ）和临界水分值,7,包装材料的透湿性能决定于所用材料的种类、加工方法和材料的厚度,二、防潮包装材料及其透湿性,一）防潮包装材料的透湿性,8,二）常用防潮包装材料,防潮材料最好的材料是玻璃、陶瓷和金属包装材料，透湿度可视为零。 塑料用于防潮包装的单一品种有： PE、PP、PVDC、PET等，可单独使用于要求不高的防潮包装。 防潮包装大量使用的是复合薄膜材料,9,几种常用防潮复合薄膜的透湿度（ 40、90%RH,10,防潮包装的意义： 1、防止被包装的含水食品失水

4、； 2、防止环境水分透入包装而使包装食品增加水分。 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的影响,三、防潮包装方法及其设计,11,一）防止被包装食品失水或吸水的防潮设计,防潮包装设计的基本参数为： W-被包物品的净重（g） C1-被包物品的含水量（%） C2-被包物品的允许最大含水量（%） S -包装材料的面积（m） t -防潮包装的有效期（24小时为计算单位） h1 -包装品贮存环境的平均湿度（%） h2 -包装内的湿度（%） Q -包装品贮存环境的平均气温（) p-包装材料两面的水蒸气压力差,12,防潮包装设计步骤,1、允许透过包装的透湿度q q=W(C2C1) 2

5、、包装材料允许的透湿度Qv Qv=q/st= W(C2C1)/st 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（指在一定的相对湿度差、一定厚度、1m的面积薄膜在24h内透过的水蒸气质量值,13,4、根据被包食品的防潮要求，包装尺寸及贮藏条件选择包装材料 5、核算实际的防潮有效期,14,二）封入吸潮剂的防潮包装设计,1、防潮设计方法 在设计使用吸潮剂的防潮包装时，假定包装内的吸潮剂水分完全由吸潮剂吸收，则可根据包装的目的和包装条件来计算吸潮剂的封入量,15,2、吸潮剂使用方法及注意事项,1）必须在包装材料透湿度小且密封性好的包装容器中才能使用吸潮剂。 （2）为节约吸潮剂及保证吸潮效果，

6、就尽量缩小包装预留空间。 （3）吸潮剂一般不应直接放在容器内，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，再放入包装容器中，也可将吸潮剂制成片状置于容器内,16,4）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,17,第二节 改善和控制气氛包装技术,改善和控制气氛包装，从20世纪初以来，就已经采用改善的控制食品周围气体环境的方法来限制食品的生物活性。 最常用的方法就是真空和充气包装、MAP和CAP。 食品真空和充气包装都是通过改变包装食品环境条件而延长食品的保质期，而MAP和CAP是在真空充气包

7、装技术基础上的进一步发展,18,19,一、真空和充气包装机理,真空包装指把包装食品装入气密性包装容器，在密闭之前抽真空，使密闭后的容器内达到预定真空度的一种包装方法。 常用的容器有金属罐、玻璃瓶、塑料及其复合薄膜等软包装容器,一）真空包装（vacuum packaging,1、真空包装的意义,20,21,目的是为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,2、真空包装保质机理,22,1、对微生物来说， 当氧气浓度小于1%时，其生长速度急剧下降。在氧气浓度为0.5%时，多数细菌将受到抑制而停止繁殖。 2、对油脂食品的氧化变质， 当氧浓度小于1%时，也能有效

8、地控制油脂氧化。 3、另外，食品的氧化，变色和褐变等生化变质都与氧有密切关系。 真空包装就是为了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,23,二）充气包装（gas packaging,食品包装采用气体充填技术已有较长历史，欧美在20世纪30年代已开始研究使用CO2气体保存肉类食品；50年代研究开发了用N2和CO2气体置换空气的牛肉罐头和奶酪罐，有效延长了保持期；60年代由于各种气密性塑料包装材料的开发，很多食品成功地采用了这一技术；70年代生鲜肉的充气包装在欧美各国广泛应用,24,1、充气包装的特点,充气包装（gas packaging）是在包装内充填一定比例理想气体的一种包装方

9、法。 目的：通过破坏微生物的生存繁殖条件，减少包装内含氧量及充入一定理想气体来减缓包装食品的生物生化变质。 区别：真空包装仅是抽去包装内部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，或是用理想气体置换出包装内的空气,25,生鲜食品和加工食品充气包装,26,二）充气包装保质机理,CO2在空气中正常含量为0.3%。 当包装内CO2浓度达到10%-40% 时，对微生物有抑制作用； 浓度超过40%时，有明显的灭菌 作用。 在包装内充入较高的CO2能有效 地抑制微生物的生长繁殖,1、二氧化碳气体,27,在空气中占78%，是一种理想的惰性气体，一般不与食品发生化学作用，也不

10、被食品所吸收。用氮气置换其中的氧，能有效保持食品的色香味。 有两方面的作用：一是抑制食品本身和微生物的呼吸；二是作为一种充填气体，保证产品在呼吸包装内的氧气后仍有完好外形,2、氮气,28,29,3、氧气,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乃至商品价值。氧气的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。 一般不单独使用，常于氮气和二氧化碳混合成理想气体使用于生鲜食品的充气包装。 N2：O2：CO2=1：3：15-30,30,31,32,33,34,35,36,二、真空和充气包装工艺要点,

11、塑料包装材料的透气性和透湿性能随聚合物分子结构、薄膜厚度、温湿度等因素的影响而变化。 1、用作真空包装的塑料薄膜，一般透氧度较小如PET、PA、PVDC、EVAL等薄膜具有良好的阻气性，与PE、PP复合改善热封性。 2、用作充气包装的塑料薄膜，一般要求对N2、CO2、和O2均有较好的阻透性，常用以PET、PA、PVDC、EVAL等基材的复合包装材料,一）包装材料的选择,37,塑料包装材料的透气度和透湿度,38,复合包装材料的透气度和透湿度,39,二）真空和充气包装的工艺要点,1、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密切关系，一般随温度提高其透气度也随着

12、增大。 在不同温度条件下三种气体对PE薄膜的渗透系数,40,1、贮存环境温度对真空和充气包装效果的影响,由此可知，真空和充气包装食品，宜在低温下贮存，若在高温下贮存，会因透气率的增大而使食品在短期内变质；对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。 2、真空和充气包装的适用产品特性 真空包装由于内外有压差，所以一般不宜用于易碎或带棱角的食品。对这类食品，一般考虑采用充气包装,41,真空和充气包装的工艺程序基本相同，因此这类包装机大多设计成通用的结构形式，使之即可用于真空包装，也可用于充气包装。 真空充气型包装机可用作两种包装，而真空包装机只能用作真空包装,三、真空

13、和充气包装机械,42,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）系统和热封装置组成。 室式真空包装机最低 绝对气压为12KPa，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 工作循环次数24次,一）真空包装机械,1、室式真空包装机,43,室式真空包装机示意图,真空包装机工作原理： 热封杆8和真空室盖2上的耐热橡胶垫板1构成热封装置，其内侧配置充气管嘴9，对袋充气操作时，放下真空室盖即通过限位开关接通真空泵的真空电磁阀进行抽真空，真空负压使室盖紧压箱体构成密封的真空室,44,45,2、带传动式真空包装机,46,3、旋转式真空包装机,47,4、容器热成型真

14、空包装机,48,二）充气包装机械,各种具有充气功能的真空包装机都可用作充气包装。 充气包装机有两种： 1、气体冲洗式（gas hush）： 连续充入的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入并热封，生产率较高，可使包装容器内含氧量从21%降低至2%5%，此法包装件残氧量较高，不适于对氧敏感的食品,49,2、真空补偿式（compensated vacuum,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,50,三）真空和充气包装应注意的问

15、题,1、真空和充气包装材料的选择 2、注意贮存环境温度对真空和充气包装效果的影响 3、注意真空和充气包装工艺过程的操作质量； 4、真空包装一般不宜用于易被压碎或带有棱角的食品,51,四、MAP和CAP技术,一）MA和CA 气调原理,1、 MA（modified atomsphere） 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。 2、CA（controlled atomsphere ）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和控制,52,气调保鲜原理,对于具有生

16、理活性的食品，减少O2含量，提高 CO2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须的新陈代谢，或造成 厌氧呼吸，产生变味或不良生理反应而变质腐败。 MA或CA不是单纯的排除O2，而是改善和控制 食品贮存的气氛环境，以尽量显著地延长食品包装的 有效期,53,气调系统模式图,54,改善和控制气氛包装也称气调包装。 其特点是： （1）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。 （2）封闭后包装内的理想气氛一般不再用人为方式进行维持管理，对于较大的包装件，

17、在贮藏期间也可实施适当的换气处理,二）MAP和CAP,55,CAP（ controlled atomsphere packaging） 主要特征是包装材料对包装内的环境气氛状态有自动调节作用，要求包装材料具有适合的气体可选择透气性，以适应内装产品的呼吸作用。 生鲜果蔬产品自身的呼吸特性要求包装材料具有调节功能，能保持稳定的理想气氛状态，以避免因呼吸而可能造成的包装缺氧和CO2含量过高,1、CAP控制气氛包装,56,果蔬包装体系是一个典型的薄膜封闭调节系 统，产品呼吸代谢过程要放出CO2、乙烯、水蒸 气和其它挥发气体。 影响包装内部气氛动态因素：产品种类、 成熟度、质量及温度、 CO2和O2分压

18、、乙烯浓度、 光线、包装膜的渗透性、结构、厚度、面积等 。 任何CAP系统都应在低氧和高CO2浓度条件 下达到以这两种气体平衡为主体的状态,57,几种适合新鲜果蔬CAP的包装膜透气性能,58,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，从而抑制产品变质过程，延长产品的保质期。 MAP适用于呼吸代谢强度较小的产品包装,2、MAP 改善气氛包装,59,某些产品MAP使用的典型气体混合组成,60,生鲜保鲜效果,生鲜冷却肉品的MAP可获得良好的保鲜效果。 生鲜肉50%CO2、25%O2和N2组成理想气氛包装与单纯空气在1贮存条件的对照结果，两周后理想气

19、氛包装的生鲜冷却肉保持原有气味和色泽，而空气中贮存的肉品开始腐败，二者细菌总数相差6个等级,61,后抑菌效应,后抑菌效应 生鲜肉经50%CO2、气体比例MAP包装在1贮存4天，打开包装贮存于7条件下的抑菌效应,62,GM型气体比例混合装置，可对N2、O2、CO2进行设定比例的自动混合,三）、MAP 保鲜包装设备,63,MAP-1D400盒式气调保鲜包装机,气体混合、气体置换、热封裁切、热封膜收放、物料模具转换等运行程序均由微机自动控制，每个环节均可根据包装工艺需要在触摸屏上任意调节设定。适用于生熟肉制品、鱼类、家禽、水果、蔬菜、面包等超市配送食品。本机广泛适用：生熟肉制品、鱼类、家禽、贝类、水

20、果、酱类、脆皮、咖啡、茶叶、蔬菜、面包等超市配送食品。气调包装具有使食品保质、保鲜、保色、保形、保味的特点,64,活性包装（active packaging）即： 在包装材料中或包装空隙内添加或附着一些辅助成分来改变包装食品的环境条件，以增强包装系统性能来保持食品感官品质特性、有效延长货架期的包装技术。 主要有脱氧剂、干燥剂，其次有乙烯吸收剂、乙醇释放或发生剂、除味剂、CO2释放或吸收剂等,第三节 活性包装及脱氧包装技术,一、活性包装概念及功能类型,65,常见的活性包装功能表,66,二、脱氧包装技术,脱氧包装（deoxygen packaging) 是指在密封的包装容器内，封入能与氧起化学作用

21、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包装技术。 脱氧包装与真空包装相比最显著的特点是在密闭的包装内可使氧降到很低的水平，甚至产生一个几乎无氧的环境,67,1、在食品包装中封入脱氧剂，可在食品生产工艺中不必加入防霉、抗氧化等化学添加剂，从而使食品更安全，有益于人们的身体健康。 2、如果采用的脱氧剂合适，可使包装内部的氧含量降低到0.1%，食品在接近无氧的环境中贮存，可防止其中的油脂、色素、维生素等营养成分的氧化，较好地保持产品原有的色、香、味和营养,一）封入脱氧剂包装的特点,68,封入脱氧剂包装的特点,3、脱氧包装比真空 或充气包装更有效地防止或延缓

22、需氧微生物所引起的腐败变质，这种包装效果可适当增加食品中的水分含量（如面包），并可适当延长保持期。 4、封入脱氧剂包装还具有所需设备简单、操作方便、高效、使用灵活等特点,69,加工食品的封入脱氧剂包装,70,二）常用脱氧剂及其作用原理,脱氧剂作用原理是其中的有机或无机物质与包装环境空气中的氧发生化学反应而脱除包装内的残留氧。 1、铂、钯、铑加氢催化剂 2、铁系脱氧剂 3、亚硫酸盐系脱氧剂 4、葡萄糖氧化酶,71,三）脱氧剂的使用要求和方法,1、要求： 必须对人体无害； 脱氧速度必须合适； 必须无令人不快的负反应或有害或有气味的气体。 2、方法： 可单一使用，也可按不同组分配合使用； 常与真空或

23、充气包装结合使用,72,四）使用脱氧剂的技术要求,1、注意脱氧剂的开封与使用 2、注意吸氧剂的吸收能力与吸收效果 3、选择气密性好的包装材料 4、包装容器完全密封 5、注意封入脱氧剂包装食品的保存温度,73,三、其他活性包装技术,1、抗菌性包装概念 2、包装材料抗菌功能模式 3、抗菌剂 4、抗菌性包装系统设计问题,食品抗菌性包装,74,第四节 食品无菌包装,无菌包装（aseptic packaging)的定义： 是指将被包装食品、包装容器、包装材料及包装辅助材料分别杀菌，并在无菌环境中进行充填封合的一种包装技术,75,76,无菌包装,无菌包装的最大特点是被包食品和包装材料容器分别杀菌。 无菌包

24、装的食品一般为液态或半液态流动性食品，特点是流动性好，可进行高温短时杀菌（HTST）或超高温短时杀菌（UST）,产品色、香、味和营养损失小（如维生素能保存95%)。 对热敏性食品更适宜，如牛奶、果汁等风味食品品质保质具有重大意义。 无菌包装食品可在常温下贮存流通,一、无菌包装的原理和意义,77,无菌包装与传统灌装工艺不同之处,无菌包装与传统灌装工艺及其它所有食品不同之处在于： （1）食品单独连续杀菌，包装也单独杀菌，两者互相独立。 （2）无菌包装比普通罐头制品的杀菌耗能量小，且不需大型杀菌装置； （3）可实现连续杀菌灌装密封，生产效率高。 （4）但若在加工、包装、充填、封合各个环节未能彻底杀菌

25、，就会影响产品的无菌效果,78,二、无菌包装的包装体系杀菌方法,食品无菌包装技术关键是包装体系的杀菌： 1、包装食品的杀菌； 2、包装材料和容器的杀菌处理； 3、包装系统设备及操作环境的杀菌处理,79,一）无菌包装食品的灭菌方法,1、超高温短时杀菌（UHT） （ultra high temperature instantaneous time） 是将食品在瞬间加热到高温（135以上）而达到杀菌目的。 有两种方法：直接加热杀菌和间接加热杀菌,80,1）、直接加热杀菌（工作原理图,81,1）、直接加热杀菌法,用高压蒸汽直接向食品喷射，使食品以最快速度升温，在几秒钟内达到140160高温并维持几秒钟

26、，再在真空室内去除多余水分，然后用无菌冷却机冷却到室温。 适合于对热敏感的流质食品的灭菌处理，但易使产品香味挥发损失。 牛奶采用这种方式杀菌,82,2）、间接加热杀菌（工作原理图,83,2）、间接加热杀菌法,采用换热器进行间接加热杀菌，根据食品的黏度和颗粒大小选用各种换热器： 片式换热器：适用于果肉含量不超过1%3%的液体食品。 管式换热器：对产品的适应范围较广，可加工高果肉含量的浓缩果蔬汁的液体食品。 刮板式换热器：装有带叶片的旋转器，可用于高黏度食品的刮送，达到加热杀菌的目的,84,APV片式超高温短时杀菌设备流程图,85,2、超高温短时杀菌,超高温短时杀菌（high temperatur

27、e short time） 主要用于低温流通的无菌奶和低酸性果汁饮料的杀菌，可采用在瞬间把液料加热到100以上，然后速冷至室温，可完全杀灭液料中酵母和细菌，并能保全产品的营养和风味,86,3、欧姆杀菌（ohm sterilising,欧姆杀菌是借助通入电流使液态食品内部产生热量达到杀菌目的的新型加热杀菌技术,87,二）无菌包装材料和容器杀菌方法,1、纸塑类包装材料 物理：紫外线辐射杀菌，高频电场处理等。 化学：最常用的杀菌剂时过氧化氢(H2O2,88,1）紫外线杀菌,紫外线在波长250270nm范围内有较好的灭菌效果，且与照射强度、时间、距离和空气温度有关,89,2）过氧化氢（H2O2）的杀菌

28、,H2O2 是一种杀菌能力很强的杀菌剂，毒性小，在高温下可分解成氧和水： H2O2H2OO 新生态O极为活泼，有极强的杀菌力。 过氧化氢（H2O2）的杀菌能力与它的浓度和温度有关，浓度越高且温度越高，杀菌能力就越好,90,3）H2O2和紫外线并用的杀菌方法,此方法比H2O2杀菌结合 加热处理的杀菌效力更 显著,91,4）紫外线与乙醇或柠檬酸并用的杀菌方法,92,2、金属罐、盖、玻璃瓶的杀菌方法,采用过热蒸汽杀菌,93,1、包装系统设备的杀菌 无菌包装系统设备杀菌处理常用的工艺流程： 热碱水洗涤稀盐酸中和热水冲洗清水冲洗高温蒸气杀菌。 2、操作环境的杀菌 无菌室安装有空气过滤装置和紫外线灭菌装置

29、。 杀菌可采用物理和化学方法并用进行，并定期进行紫外线照射，杀灭游离于空气中的微生物,三）包装系统设备及操作环境的杀菌方法,94,三、食品无菌包装系统,无菌包装系统的研究始于20世纪20年代，50年代美国推出世界上第一个无菌包装系统（dole aseptic canning system）,接着又推出玻璃瓶无菌包装机（aseptic glass filler）。 自20世纪70年代中期采用超高温杀菌技术和无菌软包装。 目前，采用UHT杀菌和纸塑复合材料的无菌包装产品占有巨大的市场份额,95,食品无菌包装系统,包括容器输入部分、容器灭菌部分、无菌充填、 无菌封口和包装件输出部分。 （一）纸盒无菌包装系统 （二）采用预成形容器无菌包装系统 （三）塑料瓶（杯）无菌灌装系统 （四）衬袋盒（箱）无菌包装 （五）固体食品的无菌填充系统,96,一）纸盒无菌包装系统,该机采用卷筒材料输入设备进行杀菌、成型、充填和封合，砖形容器由57层材料组成。 典型材料结构： PE/印刷层/纸板/PE/铝箔/PE/PE 采用H2O2和高温热空气进行包装材料的无菌处理,1、Tetra Pak利乐砖型包无菌包装机,97,无菌灌装机示意图,98,2、