包装技术第三四章

第三章防霉腐包装技术

马桃林

防霉腐包装技术的定义：

在充分了解霉腐微生物的营养特性和生活习性的情况下，采取相应的措施使被包装物品处在能抑制霉腐微生物滋长的特定条件下，延长被包装物品质量保持期限。

物品的霉变：

就是指霉菌在物品上经过生长繁殖后，出现肉眼能看到的霉菌。

物品的腐败：

是指由细菌、酵母霉菌等引起物品中营养物质的分解，使物品遭到侵袭破坏而呈现腐烂现象。

物品霉腐必需满足三个条件：

①首先是因为该物品感染上了霉腐微生物

②其次是因为该物品含有霉腐微生物生长繁殖所需的营养物质，这些营养物质能提供给霉腐微生物所需的培养基（包括碳源、氮源、水、无机盐、能量等）

③第三是必须有适合霉腐微生物生长繁殖的环境条件，如温度、湿度、空气等。第一节霉腐微生物及其营养特性

（自学）一、常见的霉菌及其危害（自学）

二、霉菌细胞的化学组成

①霉菌由哪些物质组成，主要成分是什么？

②了解霉菌细胞的组成对研究霉菌的生长繁殖有重要作用，进而研究不同的保护措施。三、霉菌的营养特性

１．霉菌的营养物质及其作用

①营养物质在菌体进行新陈代谢过程中可提供所需的能量

②营养物质可合成为菌体本身的成分

２．霉菌的营养成分

水：菌体生长必需要有适量的水

碳源：凡能供给菌体碳素营养物质的都称为碳源

氮源:凡能被菌体利用的含氮物质都称为氮源

矿物元素：菌体所需的矿质元素和微量元素

生长因素：能够促进菌体生长发育的有机物质

3．霉菌的营养特性

四、霉菌的进行新陈代谢的活力----酶

五、霉菌的进行新陈代谢第二节影响物品霉腐的主要因素

物品霉腐的本质：霉腐微生物在物品上进行物质代谢的过程也就是物品霉腐发生的过程，这就是物品霉腐的本质。物品霉腐一般经过以下四个环节：①受潮：当物品吸收了外界水分受潮后，物品含水量超过了该物品安全水分的限度，则为物品提供了霉腐的条件。②发热：物品受潮后霉腐微生物开始生长繁殖，就要产生热量。其产生的热量一部分供其本身利用，剩余部分就在物品中散发。物品的外部比内部易散热，所以内部的温度比外部的温度高。③霉变：由于霉菌在物品上生长繁殖，开始有菌丝生长，能看到白色毛状物，称为菌毛。霉菌继续生长繁殖形成小菌落，称为霉点。菌落增大或菌落融合形成菌苔，称为霉斑。霉菌代谢产物中的色素使菌苔变成黄、红、紫、绿、褐、黑等色。④腐烂：由于霉菌摄取物品中的营养物质，通过霉菌分泌酶的作用，破坏了物品的内部结构，发生霉烂变质。有霉味、污点、颜色、无弹力。一、物品霉腐的内在因素（物品的组成成分对物品霉腐的影响）霉菌是异氧型微生物，即菌体所需能量源只能从现存的有机物分解中获得。物品的各组成成分为微生物提供了良好的营养基础：水分：85～95％，各种物品提供干物质：糖类、有机酸、脂肪类，提供微生物生长繁殖的C源蛋白质：提供合成菌体的N源二、物品霉腐的外界因素

1．污染上霉腐的微生物

2．适当的环境相对湿度（为什么）和物品含水量

①水分是霉腐微生物生长繁殖的关键。因为：

a.霉菌孢子萌发需要水分

b.霉菌对营养物质的吸收、废物的排除必须要在有水环境中才能进行

c.霉菌的胞内酶、胞外酶所进行的生理生化反应，只有在有水的条件下才能起催化作用。

②霉菌所需的水分主要从物品中所含水分和周围空气中所含水分来获得，从而物品的含水量是随空气相对湿度大小而变化，处于动态平衡状态。

③当物品含水量超过其安全水分时，就容易霉腐，相对湿度愈大，则愈易霉腐。

防止商品霉腐要求物品安全水分控制在１２％之内，环境相对湿度控制在７５％以下。

3．提供适当的环境温度和氧气

霉腐微生物因种类不同，对温度的要求也不同，温度主要是影响酶的活性。

霉菌的生长繁殖还需要适量的氧气，过多或过少对霉菌的生长繁殖都不利。

4．化学因素

化学物质对微生物有三种作用：

一是作为营养物质；

二是抑制代谢活动；

三是破坏菌体结构或破坏代谢机制。

5．其他因素

紫外线

辐射

微波

电磁振荡

压力……第三节商品防霉腐包装技术商品防霉腐包装技术当前主要有以下几种：化学药剂防霉腐包装技术气相防霉腐包装技术气调防霉腐包装技术低温冷藏防霉腐包装技术其它防霉腐包装技术干燥防霉腐包装技术电离辐射防霉腐包装技术紫外线微波（红外线）和远红外线高频电场一、化学药剂防霉腐包装技术

1．定义主要是使用防霉防腐化学药剂将待包装物品、包装材料进行适当处理的包装技术。

2．化学药剂的种类酚类（如苯酚）氯酚类（如五氯酚）有机汞盐（如油酸苯基汞）有机铜类（如环烷酸铜皂）有机锡盐（如三乙基氯化锡）无机盐（如硫酸铜、氯化汞、氟化钠）防霉防腐剂有两大类：一类是用于工业品的防霉剂（如多菌灵、百菌清、灭菌丹）；一类是用于食品的防霉腐剂（如苯甲酸及其钠盐、脱氢蜡酸、托布津）。

3．对化学药品的要求①高效、低毒②价廉物美③使用便利④不影响商品的性能和质量⑤较好的稳定性、持久性

4．杀菌的机理①使菌体蛋白质凝固、沉淀、变性②使之与菌体酶相结合，破坏其催化作用③使菌体表面张力下降，增加细胞膜的通透性，从而使细胞破裂或溶解

5．使用方法①有的直接将防霉防腐剂直接加在某个生产工序中②有的是将防霉防腐剂喷洒或涂抹在商品表面③有的需要浸泡再包装

6．缺点有时会使某些商品的质量与外观受到不同程度的影响二、气相防霉腐包装技术

1．定义是使用具有挥发性的防霉防腐剂，利用其挥发产生的气体直接与霉腐微生物接触，杀死这些微生物或抑制其生长，以达到商品防霉腐的目的。

2．气相防霉腐剂的种类①多聚甲醛防霉腐剂应用原理：多聚甲醛是甲醛的聚合物，在常温下可徐徐升华解聚成有甲醛刺激气味的气体，能使菌体蛋白质凝固，以杀死或抑制霉腐微生物。特点：甲醛对金属有腐蚀作用，因此有金属附件的商品不可使用；另外甲醛气体对人的眼睛粘膜有刺激作用，所以操作人员应做好保护。

②环氧乙烷防霉腐剂应用原理：环氧乙烷能与菌体蛋白质、酚分子的羧基、氨基、羟基中的游离的氢原子结合，生成羟乙基，使细菌代谢功能出现障碍而死亡。特点：a.环氧乙烷分子穿透力比甲醛大，因而杀菌力也比甲醛强

b.环氧乙烷可在低温低湿下发挥杀菌作用，所以不必加热即可杀菌

c.环氧乙烷在反应时，生成氯乙醇，有毒，且能使蛋白质液化，并能破坏粮食中的维生素和氨基酸，还残留下有毒的氯乙醇。不能用作粮食和食品的防霉腐。

3．应用多聚甲醛：是将其包成小包或压成片剂，与商品一起放入包装容器内加以密封，让其自然升华扩散。环氧乙烷：应用于不能加热、怕受潮的商品，不能作粮食、食品的防腐剂。

4．特点：不影响商品的外观和质量要求包装材料的密封性能好

三、气调防霉腐包装技术

1．定义（机理）在密封包装的条件下，通过改变包装内空气组成成分，以降低氧的浓度，造成低氧环境来抑制霉腐微生物的生命活动与生物性商品的呼吸强度，从而达到对被包装商品防霉腐的目的。这也是气调防霉腐包装的原理。

2．在实际工作中，气调防霉腐使用的方法是调氧（降O2）机械降氧：真空充氮法、真空充二氧化碳法化学降氧：用脱氧剂，是O2浓度下降

气调防霉腐包装技术的关键是密封和降氧，包装容器的密封是保证气调防霉腐的关键，降氧是气调防霉腐的重要环节。四、低温冷藏防霉腐包装技术

1．定义：是通过控制商品本身的温度，使其低于霉腐微生物生长繁殖的最低界限，控制酶的活性。它一方面抑制了生物性商品的呼吸氧化过程，使其自身分解受阻，一旦温度恢复，仍可保持其原有的品质；另一方面抑制霉腐微生物的代谢与生长繁殖来达到防霉腐的目的。2．低温冷藏，按冷藏温度的高低和时间的长短，可分为：①冷藏防霉腐包装特点：a.适于含水量大又不耐冰冻的易腐商品，如蔬菜、水果、鲜蛋等。

b.０℃短时间,起催化作用的酶失去活性，新陈代谢的各种生理生化反应缓慢，甚至停止，生长繁殖受到抑制，但并未死亡。②冻藏防霉腐包装特点：a.适于耐冰冻含水量小的易腐商品，如肉类、鱼类。

b.－１６～－１８℃左右，较长时间冻结储藏，在冻藏期间，商品的品质基本上不受损害，商品上的霉腐微生物同细胞内水变成冰晶脱水，冰晶又损坏细胞质膜而引起死伤。

五、其它防霉腐包装技术

1．干燥防霉腐包装技术是通过降低密封包装内的水分与商品本身的含水，使霉腐微生物得不到生长繁殖所需水分来达到防霉腐目的。特点：①一般高速失水不易使微生物死亡，缓慢干燥霉菌菌体死亡最多②菌体在低温干燥下不易死亡，而干燥后置于室温环境下最易死亡应用：主要是在密封包装容器内置放一定干燥剂来吸收包装内的水分，使内装商品的含水量降到其允许的含水量以下（12％）。

2．电离辐射防霉腐包装技术（常用χ、γ射线）能量通过空间传递称为辐射，射线使被照射的物质产生电离作用，称为电离辐射。原理：①电离辐射的直接作用：是当辐射线通过微生物时能使微生物内部成分分解而引起诱变或死亡。②电离辐射的间接作用：是使水分子离解成为游离基，游离基与液体中溶解的氧作用产生强氧化基团，此基团使微生物酶蛋白的－ＳＨ基氧化，酶失去活性，因而使其诱变或死亡。应用：包装的商品经过电离辐射后即完成了清毒灭菌的作用，经照射后，如果不再污染，配合冷藏的条件，小剂量辐射能延长保存期数周到数月。大剂量辐射可彻底灭菌，长期保存。特点：χ、γ射线杀菌不会是物品升温；污染食品或改善食品质量

3．紫外线波长范围为100～400ｎｍ，其中波长为200～300ｎｍ的紫外线具有杀菌作用，尤以265～266ｎｍ杀菌力最强。特点：

①穿透力很弱，所以只能杀死商品表面的霉腐微生物。②需要一定的照射时间。③射线杀菌，是日光杀菌的主要因素。④含脂肪或蛋白质的食品经过紫外线杀菌会出现异味或变色。

4．微波（红外线）微波是频率为300～300，000ＭＨz的高频的电磁波微波的杀菌机理：是微生物在高频电磁场的作用下，吸收微波能量后，一方面转变为热量而杀菌，另一方面菌体的水分和脂肪等物质受到微波的作用，它们的分子间发生振动摩擦而使细胞内部受损而产生的热能，促使菌体死亡。特点：

微波产生的热能在内部，所以热能利用率高，加热时间短，加热均匀。5．远红外线频率高于300，000ＭＨz的电磁波，其作用与微波相似杀菌机理：远红外线的光辐射和产生的高温使菌体迅速脱水干燥而死亡6．高频电场杀菌机理：是含水分高的商品和微生物能“吸收”高频电能转变为热能而杀菌。特点：①商品和商品上的微生物有足够的水分②有一定强度的高频电场③消毒瞬间即可完成第四节防霉腐包装设计一、防霉包装的等级

根据包装的产品在出厂后两年内生霉情况，我国规定的防霉包装等级有以下几种（机电产品）

Ⅰ级防霉包装：产品表面用肉眼看不见菌丝的生长

Ⅱ级防霉包装：产品表面霉菌是个别的点状生长，霉斑直径小于２ｍｍ，或霉丝呈稀疏丝状生长

Ⅲ级防霉包装：产品表面霉菌呈稀疏点状生长，其中个别霉斑直径为２～４ｍｍ，或菌丝呈稀疏网状分布，生长区面积小于25％在确定防霉包装等级时需注意以下问题：

①防霉包装等级只表明包装结构的抗霉能力，并不表明包装内部产品的抗霉能力。②上述防霉包装等级是为机电产品制订的，对于其他各类商品可参照前述的等级自行定出防霉包装的等级。③当包装结构材料已确定时，可通过实验来判定防霉包装的等级。二、机电产品的防霉腐包装设计

1．确定物品的防霉腐等级

2．包装材料的选用选用原则：①与内装物品相容②材料的稳定性要好，透湿度较低，有一定的耐霉性③使用耐霉腐性能差的包装材料时，需进行相应的防潮、防霉处理④包装容器及其材料必须干燥⑤包装容器内使用硅胶作为干燥剂时，应选用吸水率大于33％的细孔型硅胶

3．包装方式的选用①密封的防霉腐包装：抽真空，置换惰性气体；放置挥发性防霉剂；充干燥空气；除氧密封②非密封的防霉腐包装：容器端面开设通风窗，从而控制包装内部的含水量

4．防霉包装结构的选用①密封包装结构材质：铝塑、金属、塑料……气密性（程度）使用方便性②非密封包装结构大型机电产品的木箱包装仪器、仪表的发泡塑料盒包装机电产品的塑料箱盒包装电工、机具和木盒包装

……

5．包装工艺条件的确定与要求①控制包装生产环境的温湿度②保持包装生产环境的卫生③库房应保持干燥、卫生三、食品的防霉腐包装设计除了以上5点外，对食品包装设计又有其特殊的要求

1．包装材料或容器与食品必须是相容的

2．包装材料或容器必须进行防潮处理

3．包装材料或容器必须进行卫生处理

第四章防湿包装技术

马桃林

防湿包装：就是采用具有一定隔绝水蒸气能力的防湿材料对产品进行包封，隔绝外界湿度变化对产品的影响，同时使包装内的相对湿度满足产品的要求，保护商品的质量。防湿包装的作用：①防止吸潮产品（如医药、农药）潮解变性②防止含有水分的食品、果品等脱湿变质③防止食品、纤维制品、皮革等受潮霉变④防止金属及其制品锈蚀等第一节湿空气及其表达方式一、湿空气的组成湿空气：干空气（氮、氧、氩、二氧化碳、氖、微量气体）水蒸气湿空气的物理性质与以下因素有关：它的组成成分它所处的状态：压强、温度、比容（密度的倒数）ＰＶ＝（ｍ/μ）ＲＴ或ＰＵ＝ＲＴ二、湿空气的表达方式

1．湿空气的含湿量：含湿量：湿空气中水蒸气的质量与湿空气中干空气的质量之比称为含湿量。当空气压力一定时，水蒸气的分压强与空气含湿量近似为线性关系，即水蒸气的分压强愈大，含湿量就愈大。如果含湿量不变，水蒸气分压强将随着空气压强的增加而上升，随着空气压强的减小而下降。

2．空气的绝对湿度：绝对湿度：每立方米湿空气中所含有的水蒸气量即为空气的绝对湿度。绝对湿度不能确切反映湿空气中水蒸气量的多少。

3．空气的相对湿度：相对湿度：空气中水蒸气分压强（ｐ）与同温度下饱和水蒸气分压强（Ｐ）之比称为该温度下的相对湿度（ψ或B）。即

ψ＝（ｐ/Ｐ）×１００％第二节产品的吸湿及其危害一、商品的吸湿性

1．定义：是指商品在一定条件下，从空气中吸收或放出水分的能力。商品吸湿是商品与空气中水蒸气之间作用的结果。

2．吸湿性强的原因：①从商品的组成成分讲：极性分子表现出明显的吸湿性，而非极性分子则不吸湿②从商品的组织结构看：凡具有疏松多孔或粉末结构的商品，它们的表面积较大，与空气中水蒸气接触面积大，吸湿速度快二、产品与水的结合方式

1．结合水（束缚水）：是以一般干燥处理难以除去的水分，又可分为两类：化学结合水：以氢键的形式存在于化合物或矿物中物化结合水：吸附水分、渗透水分

2．非结合水（自由水或游离水）：物质毛细管中水分表面润湿水分孔隙中的水分三、吸湿产品的平衡湿度平衡水分：吸湿产品在一定的温度与湿度的空气或环境中，将排除水分（蒸发）或吸收水分（吸湿）可达到并维持一定值，此值称为在该条件下商品的平衡水分（或平衡湿度）。平衡水分是一个相对的、动态的平衡水分。四、水蒸气对产品和包装质量的影响

环境空气的湿度——商品含水量——商品变质的关系

空气湿度商品含水量商品变质高吸湿感染微生物、商品霉腐；招惹虫害、商品虫蛀；某些易溶商品溶解；果蔬腐烂；金属制品腐蚀低脱湿商品结块；纸张、皮革、纤维制品脆裂；果蔬萎缩、营养下降第三节影响包装品湿度变化的因素防湿包装的目的就是隔绝空气中的水分对被包装物品的作用。一、湿度变化的影响气体扩散定律：气体分子总是不停从高密度区向低密度区扩散，直到最后混合均匀，各处的密度都一致。任何一个具有吸湿性的商品置于空气中，商品与空气之间都会有水分的交换最后出现一种动态平衡状态。如果商品的含水量固定在某一个数值上，而这个数值没有超过商品的最大安全含水量，则商品就不会潮解或霉腐。

包装内湿度增加的原因：①在环境相对湿度一定的条件下，饱和蒸汽压随温度的升高而升高，从而大气的含水量增加；当温度下降，饱和蒸汽压下降，大气中的水蒸气易出现过饱和状态，产生水分凝结，或使相对湿度升高。②若防湿包装内的相对湿度过高，则失去了防湿包装的意义，因为即使环境的相对湿度低，但被包装物品仍处于包装内的湿条件下，将会引起产品的变质。③通过吸湿、放湿影响含水量变化。

要求：初始状态，含湿包装要求环境温湿度最好低一些。二、温度变化对商品的影响温度变化对商品质量的影响，主要表现在温度的变化引起空气含水量的变化。此外温度的变化还影响微生物、虫害的生理活动和金属的锈蚀速度。当温度下降时，容器内相对水分要增加，即相对湿度增加，平衡水＞允许值当温度上升时，相对湿度要减少，平衡水＜允许值说明：包装产品时，环境大气中的温湿条件决定了防湿包装内部的湿度三、包装材料的透湿性

1．包装材料的透湿率：是指在单位面积上单位时间内所透过的水蒸气的重量，其单位用ｇ／ｍ2·ｈ表示。包装材料的透湿性能取决于所用材料的种类、加工方法和材料厚度，是选用包装材料，确定防湿期限，设计防湿工艺的主要依据。

2．包装材料的透湿度：表面积为1ｍ２

，温度40℃的条件下，材料一面的相对湿度90％，另一面约为0（用无水氯化钙进行空气干燥），在24小时内透过的水蒸气，测定之值就是在温度40℃，相对湿度差为90％～0％的条件下，单位面积的湿气透过速度，叫该包装材料的透湿度。水蒸气透过包装材料的速度，一般应符合费克气体扩散定律，即dm/dt＝DS(dp/dx)=DS[(P1－P2)/δ]式中：dm/dt——扩散速度

D——扩散系数，决定于气体和材料的性质

S——包装材料有效面积

dp/dx——水蒸气的压力梯度

P1－P2——材料两面的水蒸气压力差

δ——材料的厚度讨论：a当D、S、δ一定时，dm/dt与P1－P2

成正比

b当D、S、P1－P2

一定时，dm/dt与δ成反比

c透湿率的概念：单位时间，单位面积，（g/m2h）

d透湿度的概念：24小时，单位面积，（g/m224h）

3.允许的湿度范围

(不同的产品要求的含水量不同)要使产品的性能基本不变↓决定平衡水的允许值范围↓基本决定环境的相对湿度的允许值范围一般：霉腐物品，含水量＜12％，湿度＜75％锈蚀金属，含水量＜12％，湿度＜70％应用：为了提高包装材料的防潮性能，降低其透湿度，往往采用多层不同材料进行复合，制成复合薄膜。第四节防湿包装的等级与方法由于被包装的物品种类繁多、性能各异，有的商品对水十分敏感，少量的水分得失即会影响商品的品质。而有的商品可以承受较大的湿度（含水量）的变化范围，此时就可以降低防湿包装的要求，降低包装成本，减少不必要的费用。一、防湿包装的等级表4-3,4-4依据：被包装产品的性质储运期限储运过程的温湿条件表4-3防湿包装等级与储运条件等级包装成储运条件储运期限气候种类内装物性质Ⅰ１年以上，２年以下A贵重、精密，对湿度敏感，易生锈、长霉变质Ⅱ半年以上，１年以下B较贵重、较精密，对湿度轻度敏感Ⅲ半年以下C对湿度不大敏感表4-4储运环境气候类别气候种类ＡＢＣ气候特征高温高湿中温中湿常温常湿气候条件温度（℃）＞3030～20＜20相对湿度（%）＞9090～70＜70绝对湿度（mb）＞3836～16＜16二、防湿包装的技术要求了解产品的性质、结构和包装结构的情况下提出）

1．防湿包装的有效期限一般不超过两年，在有效期内，防湿包装内空气相对湿度是在25℃时不超过60％（特殊要求除外）。

2．产品和防湿包装的操作环境应干燥、清洁，温度不高于３5℃，相对湿度小于75％。

3．产品若有尖突部，应预先采取包扎等措施，以免损伤防湿包装容器。

4．防湿包装操作应尽量连续进行。

5．防械损伤。

6．包装附件以及产品的外包装件等也应保持干燥。

7．尽量减小防湿包装的总表面积。三、防湿包装的形式

1．绝对密封包装指采用透湿度为零的刚性容器包装。

2．真空包装使其处于符合要求的负压状态，从而可以避免容器内残留的湿气影响产品的品质。

3．充气包装抽空气，再充以惰性气体。

4．贴体包装紧贴，大大降低包装内部的空气量及其影响。

5．热收缩包装加热薄膜可紧裹产品，使包装内部空气压力稍高于外部，减缓外部空气向包装内渗透。

6．泡罩包装避免产品与外部空气直接接触

7．泡塑包装先包裹，再就地发泡。

8．油封包装主要针对机电产品，涂以油脂或进行油浸。

9．多层包装采用不同透湿度的材料进行两次或多次包装，从而在层与层之间形成拦截空间，效果较好，但操作麻烦。

10．使用干燥剂的包装第五节防湿包装技术设计一、防止被包装物品失去水分的防湿包装方法与设计（可适当增加一些水分）

1．防湿包装设计的基本要求①包装容器各处的物料吸湿不同②恰当确定包装容器内以及包装操作环境的湿度③采用合理的工艺操作，加强防潮效果④合理地选定包装材料⑤恰当设计包装容器的结构与外形2．防湿包装方法与设计计算进行防湿包装设计时，要根据被包装产品的性质、防湿要求、形状和使用特点来合理地选择用防湿包装材料，设计包装容器和包装方法，并对防湿性进行必要的测算。有一经验公式：式中：①被包装物品的净重W（g）②被包装物品的含水量C1（％）③被包装物品允许最大含水量C2（％）④包装材料面积S（m２）⑤防湿包装有效期t（24h）⑥包装贮存环境的平均气温θ（℃）⑦包装贮存环境的平均湿度h1（％）⑧包装内的湿度h2（％）

推导思路：设包装的条件如上所列，则允许透进包装的水蒸气量q（g）为：

q＝W·（C2－C1）×10-2又由包装材料的面积S和防湿包装有效期t，可求得包装材料的透湿度Qθ（g／m２·24h）

在任意温湿度条件下的透湿度可按下式求出:

Qθ＝R·K·Δh式中：

Qθ—在任意温度θ℃条件下的透湿量度（g/ｍ２·24h）

R—温度为