第二章 真空充气包装

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。

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。

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。

（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（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。

（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：

图2-1表示，

以20umPP包装膜包装的单个苹果在第四天左右，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。

O2透过量60Cm3/(袋/d)O2消耗量40Cm3/(袋/d)20苹果呼吸曲线PP(20um)

4812储存时间/d图2-1用PP包装苹果时袋内O2的稳定状态

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。

20

O2浓7度5%2PP(20um）PP(25um）完全密封020406080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2-3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。

50CO2浓度(%)75

完全密封PP(25um)PP(20um)0204060贮存时间/d图2-3苹果袋内30℃时CO2浓度变化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。

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=DS①

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。

3、自然气调选材应注意的问题(表11-9)①

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。

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

（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。

选材时应考虑以下问题1、

单一膜需选阻隔性膜：PVDC、PETP、PA、EVAL2、

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/PEPVDC/PEKPT/PEPETP/PE3、三层以上，如PETP/PVDC/PEIomoner/PETP/PEOPA/PVDC/PEPETP/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

（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/dqG--气体渗透量（透气量，G：Gas),cm³;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

qG=100g×150cm³/100g=150cm³。

（2）由表11-12查的聚酯的氧气渗透系数

PG=23.52×10-11cm³·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;

qG=PG×(p1-p2)×A×t/d

求得t=67(天)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、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。（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。

习题1、膨化小食品真空、充气包装工艺设计用材、工艺过程框图及分析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。

（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。

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