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真空包装技术发展及其应用概述

2020-06-19 09:03:33 107次浏览 分类:公司新闻

1、真空包装技术的发展概况

    1.1、国外真空包装技术的进展

    真空包装技术起源于40年代,自50年代塑料薄膜成功地应用于商品包装以来,真空包装技术得到了迅速的发展。60、70年代真空包装主要用于肉类食品。德国是世界上包装工业最发达的国家之一,其真空包装机及真空包装技术享有盛名。克莱默尔·格雷伯机械制造公司1965年开始生产热成型真空包装机,对肉类的真空包装进行了大量的研究,取得了许多成果,如对烤肉的包装,在抽真空后加适量的氧气;对含有40%脂肪的香肠,在抽真空后加适量的二氧化碳;对面包、花生抽真空后充氮气和适量的二氧化碳等等【8】。1962年,Ordal提出不透氧膜能抑制病原微生物的生长,包装鲜肉可以延长其货架寿命【1】;Baltzer【2】认为真空包装的鲜肉较有氧包装的鲜肉的货架寿命长的原因有:(1)在厌氧情况下微生物的总数目增加缓慢;(2)腐烂和粘液减少;(3)贮藏之后,真空包装内最终微生物的数量比有氧包装要少。这说明,不透氧膜真空包装鲜肉,当其中的氧转化为二氧化碳之后,不透氧膜能阻隔外界的氧再进入包装内,所以真空包装能延长鲜肉的货架寿命。1970年,Pierson等【3】提出真空包装创造了一个对微生物的种类和水平进行选择的“生态系统”.1974年法国的SCOPA公司首次应用MAP(ModifiedAtmospherePackage,是一种先抽真空,再充入一定比例的混合气体的包装)包装肉制品。

    各种先进真空包装机的出现,加速了真空包装技术的发展,一些发达国家如日本、德国、美国等的真空包装技术均处在遥遥领先的地位。日本生产各类真空包装机的公司有数十家之多,品种较多规格齐全。目前国外已出现许多高效、自动、功能齐全的真空包装机、充混合气体的真空包装机以及一些专用的真空包装系统等;国外真空包装机的先进机型主要有:(1)呼吸式真空包装机,其工作原理是利用反复多次的抽气充气来减少氧气的残留量;(2)热成型真空包装机,它是一种由热成型-充填-封口与真空充气包装二者结合而成的高效率包装机;(3)旋转真空室式包装机,这是一种自动化程度高的多工位包装机,因多个在转盘上的真空室而得名;(4)防织品真空包装系统,纺织品采用真空包装有许多独特的优点,如能减少体积,便于贮存、运输和保管。

    随着科学技术的不断进步,真空包装机的不断更新,真空包装技术正向高效、自动化等方向发展。提高真空包装速度有三个途径:(1)提高现有机型的工作速度;(2)改变工作原理,探索新的设计方案;前者受到诸多条件的限制,有时很难取得大的突破;后者却有较大的发展前景。例如热成型真空包装机就是采用多列平行作业的方案,才使生产效率大大提高;(3)减少停机时间,这就要求机器增加机器的可靠性,还要增加一些诸如故障显示,快速维修、自动更换包装材料等功能,以减少停机时间提高生产效率。自动化与高生产率紧密相关,靠人工作无法达到很高的生产效率。在工业发达的国家,劳动力成本高更是加速了真空包装技术向自动化方向发展。如日本的旋转真空室式包装,使真空包装高度自动化,可大大减少劳动力。今后,真空充混合气包装将得到大力发展,真空充气包装可以解决一些真空包装所不适用的物品的包装。另外,由于人们保护环境的意思加强,以及绿色食品的提出,包装市场的竞争越来越激烈,对真空包装的要求也越来越高。在西欧发达国家,曾经风行一时的塑料食品包装已被淘汰,被新型的纸包装和可食性包装袋所代替。世界食品出口大国意大利已明确宣布至1991年完全禁止使用塑料食品包装袋包装食品。英国从1991年开始使用一种可食用、薄而透明的薄膜保鲜果疏【10】。美国已有50%的传统塑料食品包装袋由新型纸质包装袋代替【7】。塑料食品包装袋将会被新型纸质或其它可食性包装袋所取代则是现代社会和科技发展的必然。

    1.2、国内真空包装技术的现状

    包装水平在一定程度上反映了一个国家科学技术水平与富裕程度。我国的真空包装技术的研究和应用尚属起步阶段。但我国是一个农业大国,目前无论是粮食、油料、水果、蔬菜以及蓄禽、水产品的加工保鲜还基本处于低级、粗放的状态,而且我国的冷藏条件也不能与美国、日本等发达国家相比,这样造成农产品大量损耗和资源浪费。据资料记载,目前我国粮油和果疏产品的损耗分别高达9%和25%,而美国等发达国家分别低于1%和5%.80年代以来,随着生活水平的提高,人们对食品的要求越来越高,农村人口的吃粮结构由过去的初粮为主改为细粮为主,城市居民不但追求营养,还更注重卫生、方便、耐贮藏,同时对水果和蔬菜的需要量也越来越大,但是果疏、粮食的贮藏保鲜技术却较为落后。据保守估计,园艺作物采后损失几乎可以满足两亿人口的基本营养要求。虽然有一些化学的保鲜方法,但人们对化学保鲜剂的安全性存在某种担忧,于是物理的、无公害的气调保鲜方法成为研究热点。Pesis等(1986)【4】提出真空包装是最好的维持柿果品质和硬度的保鲜方法。由此可见,贮藏保鲜技术的开发和普及日益被生产者、经营者和消费者所重视。

    70年代末我国高等农业院校相继恢复了农产品贮藏、保鲜、加工的教学和科研工作,80、90年代真空包装技术得到了迅猛的发展。1996年,张德翱等将真空技术应用方便食品的加工和保鲜上,他认为食品在真空状态下加工,不仅保留了原来的风味和营养成份,而且卫生、保鲜,便于保存和携带。付希光等【11】(1999)用真空袋包装贮藏粮食获得了很好的贮藏效果,他认为采用真空袋包装对大米的过夏贮藏,其保质效果明显。由于真空的作用,抑制了大米的呼吸强度和霉菌的繁殖,保持了大米的品质。真空包装贮藏是一种易于采用保证大米的先进贮粮方法。虽然近年来,我国的真空包装技术得到了很快的发展,但与发达国家相比却还差一段距离,要达到世界先进水平,必须提高真空包装机的性能。我国已引进了意大利

    LEYDOLD-HETAEUS公司的颗粒物料立体枕形真空包装生产线、瑞典树宏有限公司与瑞典防织研究所的防织品真空包装系统等【8】。在引进国外先进技术的同时,国家有专门的部门进行研究。1996年,马家骥研制出了我国第一台旋转式真空包装机即XZD-500/2S旋转式真空包装机【12】。1997年,张聪设计出了大容室真空充气包装机,它特别适用于大包装物品的真空封口,并应用于鲜猪肉的保鲜包装,可以采用1000×700(mm)的塑料薄膜袋套装半头鲜猪肉进行抽气封口【13】。真空包装机的发展一定会促进真空包装技术的提高。真空包装机和真空包装技术的发展是相辅相成、互相促进的。我们必须同时注重两者的发展,才能使真空包装技术跨入世界先进的行列。

    2、真空包装的特点、基本原理及主要的应用范围

    2.1、真空包装的特点和基本的原理

    目前,对食品进行保鲜多采用真空包装和真空充气包装。为了保存食品,除控制外界温度和无菌以外,更重要的是控制食品合适的气体环境,如果选择合适的包装材料,真空包装可以达到预期的保鲜目标。进行真空包装首先要抽气,然后再封口。实现真空包装的方法有:(1)机械挤压式;(2)吸管脱气式;(3)腔室方法。所谓腔室法是将装有物品的包装袋放在腔室中打开阀门,由真空泵进行抽气,然后热封。一般塑料袋真空包装都采用这种方式。

    真空包装的特点有:(1)对肉类食品来说,真空包装可以除去氧,从而可以抑制霉菌、好气性菌生长发育,抑制油脂组分氧化,控制食品变质,达到保鲜、保质的目的。Johnson(1974)【5】和Ingram(1962)【6】报道真空包装鲜肉,由于肉组织的呼吸作用和微生物的活动,把其中的氧转化为二氧化碳,积累的二氧化碳能抑制假单孢杆菌繁殖,起到保鲜牛肉的作用;(2)就果疏而言,真空包装降低袋内氧含量,果疏通过厌氧呼吸产生二氧化碳,同时维持一定的湿度,这种低氧、高二氧化碳、高湿的环境,能有效减少果疏蒸腾,降低果疏呼吸作用,减少乙烯生成和营养消耗,最终达到保鲜的目的;(3)另外就其它食品而言,真空包装可减少水分蒸发,控制由于食品失水而导致的凝聚、固化现象;(4)真空包装除了上述作用外,还具有抗机械压力,减轻振荡,有利于远途运输等优点,因而能更有效地保持食品原有的色、香、味、形及营养价值。

    2.2、真空包装主要应用范围

    真空包装虽然有很多优点,但并不是适合所有食品的保鲜。其所适用范围:(1)腌制品:香肠、火腿肠以及一些腌制的蔬菜,如榨菜、萝卜干、泡菜等;(2)鲜肉类:牛肉、羊肉、猪肉等。(3)豆制品:豆腐干、豆沙等;(4)熟制品:牛肉干、烧鸡等;(5)方便食品:米饭、疏菜、罐头等;(6)水果和蔬菜;(7)除了上述食品之外,真空包装还适用于药品、化工原料、金属制品、电子元件、纺织品、医疗用具以及文物资料的保存。真空包装与冷藏、速冻等一些物理方法相结合,将会有更好的保鲜效果。真空包装不适用于易脆食品、有尖棱角易刺破塑料包装袋以及柔软易变型食品的包装和保鲜。

    3、真空包装所需的设备及其特点

    真空包装所需的设备由真空包装机和包装容器两部分组成。自50年代塑料薄膜用于真空包装以来,用于塑料薄膜真空包装的专用机械种类繁多,如按其结构分类,可分为以下几种【7】:

    (1)机械挤压式真空包装机(图1)在袋口密封前,从袋两侧用海绵状物品排除袋内空气,然后热封袋口。这种机械抽真空的方法简单,但是真空度低。

    (2)抽口式真空包装机(图2)自袋的开口处插入排气管,打开阀1,由真空泵抽气,然后封口。若要充气,可在抽气后通过阀2充入所需要的气体,然后再封口。此机械结构简单,但真空度不太高。如用呼吸式,则可达到较为理想的效果。

    (3)室式真空包装机(图3)包装时将装有物品的塑料袋放入真空室,合盖抽气,达到预定的真空度后,热封装置合拢,将袋口封住。如要进行真空充气包装,在封口前先充入气体。这种真空包装机真空度高,可以根据需要调整真空度,是目前应用较多的一种。

    (4)热成型真空包装机(图4)亦称连续式或深冲真空包装机。它是采用片材在模型中热成型的方法,在包装上自制包装容器,然后完成充填、加盖、抽真空、充气、横切、纵切等工序,直到成品输出。

    真空包装所需设备的另一部分就是包装容器,包装容器的种类较多,有塑料、塑料与纸、铝箔等复合材料组成的复合物、玻璃瓶、金属容器以及硬塑料等,对包装容器的选用应根据真空包装食品的性质来定,如罐装食品则应用玻璃瓶或金属罐,如中药材则用铝箔或塑料等等。尽管真空包装的容器材质种类较多,但最常见的是塑料薄膜。

    真空包装用的塑料薄膜有单膜和复合膜两种。所用薄膜应有良好的阻隔性、安全性、化学稳定性、机械韧性、耐高低温性和方便印刷,有的还要求有一定的透明度,一定的遮光性。常用的塑料单膜有:聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龙(NY)、玻璃纸(PT)、聚氯乙烯(PVC)等【8】。其中聚乙烯膜化学稳定性好、价格低、容易加工、性能稳定、耐冷冻、有一定透气性,较多地用于果疏真空包装。果疏有一定的呼吸作用,可以通过自身的呼吸作用将袋中少量的氧转化为二氧化碳,释放的二氧化碳与外界空气通过塑料的透气性进行气体交换,最终达到平衡并维持一定的气体比例,起到保鲜保质的作用。

    真空包装用的塑料复合膜因组合、厚度及复合的方法不同而异,常见的如聚乙烯醇(PVA)、聚偏二氯乙烯(PVDC)及聚酯(PET)。聚乙烯醇(PVA)复合膜是在聚丙烯双向拉伸膜(BOPP)薄膜上涂布PVA溶液,经常温醛化处理后,再在涂层上复合PE薄膜而制成。这种薄膜价格便宜,阻隔性优良,强度高,热封性好且无毒,与PVDC复合膜阻隔性能相近而价格更低,但耐热性稍差。可用于各种腌制品、豆制品、香干果仁的包装。PVDC

    复合膜是在BOPP薄膜上涂布PVDC乳胶,再在涂层上复合PE薄膜,在一定的温度下固化48小时而制得。这种膜相对便宜,阻氧性好,可耐110℃热水杀菌处理,热封性能好,化学稳定性好,无毒,能满足各种食品包装的要求。

    综上所述,真空包装材料的选择因食品的性质要求而异。对于真空度要求不是太高的食品,可以选用PE膜、NY膜等一些成本较低的单膜包装;而对真空度要求高的食品,则应用隔氧性较好的复合膜包装,如PVA膜、PVDC膜等。

    4、真空包装技术在柿果脱涩、保鲜中的应用

    柿果营养丰富,并具重要的医疗价值和保健功能。随着大宗果品生产和供应的逐渐饱和,柿树生产将在我国果业中扮演更加重要的角色。柿(DiospyroskakiL.f.)原产中国,但我国传统柿产区栽培的几乎均为涩柿,代表品种为磨盘柿。涩柿果实中可溶性单宁的含量较高,食之有强烈的涩味,必需经过脱涩处理后方可食用,而脱涩后的柿果往往容易软化,不能远销、外销,导致产地果品积压,价格低廉,而非产区却没有柿果销售,这种产销矛盾严重阻碍了我国柿业的可持续发展。因此,探索柿果脱涩保鲜技术是中国柿产业化的当务之急。

    前人研究表明,采用低密度聚乙烯(LDPE)塑料薄膜真空包装技术处理涩柿,柿果处在低氧、高二氧化碳的厌氧环境中进行厌氧呼吸,产生乙醇和乙醛,乙醛与柿果中可溶性的单宁发生凝聚反应,可使可溶性单宁转变为不容性单宁而达到脱涩目的。由于LDPE有一定的透气性,且柿果在进行厌氧呼吸产生二氧化碳,这样袋中的二氧化碳和外界的空气会发生气体交换,当内外气体交换达到平衡时,袋中的气体会维持一定的比例,通过对包装材料的选择,可以使气体的比例既适合柿果脱涩又适合保鲜(保脆)。

    华中农业大学通过连续两年的研究,进一步证实了真空包装技术在柿果脱涩保鲜中的良好效果。用于柿果真空包装的设备和技术如下:

    (1)真空包装设备:室式真空包装机,0.1mm的LDPE;

    (2)试材:磨盘柿;

    (3)采收和分级:果实采收要轻拿轻放;保证萼片完整,因萼片是柿果重要的呼吸器官;成熟期要求一致,约为八、九成熟,成熟度不同,柿果脱涩和保鲜不一致;剔除病虫果、伤果、以及过大、过小的果实;

    (4)单果包装:注意包装袋的大小,因为包装袋的大小直接涉及到气体渗透的面积,影响袋中最终的气体比例,关系到柿果的货架寿命;

    (5)真空度:真空度决定了袋中最初的氧含量,影响柿果无氧呼吸的程度,从而影响柿果脱涩所需时间的长短。

    采用0.1mmLDPE单果真空包装的磨盘柿,在室温下脱涩需7天,可以保脆50天不软化。贮藏期间Vc的含量、果面颜色、果实风味基本无变化,没有异味产生。但当柿果完全软化后,柿果中Vc含量有所降低,包装袋中有乙醇产生,此时食用稍有酒精味。室温下不作任何处理的对照柿果20天后完全软化,且软化后柿果仍未完全脱涩。可见,真空包装技术对涩柿果实脱涩和保脆,起到了一箭双雕的作用。

    5、真空包装技术的应用前景与推广价值

    随着食品科技和产业的发展,以及我国加入世界贸易组织(WTO)的步伐加快,食品包装业的竞争将越来越激烈,真空包装技术将日趋普及。尽管真空包装在我国尚属初步普及阶段,但在我国冷藏条件较差,冷藏技术尚未普及的情况下,真空包装技术的应用可以大大地减少我国果疏、粮油等在贮运过程中的损耗;而且,真空包装应用简便、易自动化和批量处理、成本较低,将在我国食品保鲜和包装业中占居更加重要的地位。随着高效、多功能真空包装机以及阻隔性优良的包装材料的研制和应用,以及真空包装与充气、辐射、冷冻、吸氧剂、乙烯吸收剂等物理、化学方法处理相结合,将会取得更好的贮藏保鲜效果。


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