氣調(diào)保鮮技術.doc

氣調(diào)保鮮包裝技術摘要在過去的十年里，人們生活方式的變化遠遠地超出我們的預料。同時，食品不僅是一種基本需要，而且也是衡量生活水平的一個標準。如今，消費者高度重視易腐食品的純正口味，長保質(zhì)期和有吸引力的外觀包裝。因此，食品工業(yè)開發(fā)新的食品包裝技術來滿足客戶的需求。由于社會的發(fā)展和顧客對高質(zhì)量不斷增加的需求，使用改良氣體包裝易腐食品演變?yōu)橐粋€市場趨勢。氣調(diào)保鮮包裝國外又稱MAP或CAP、國內(nèi)稱氣調(diào)包裝或置換氣體包裝、充氣包裝。是采用具有氣體阻隔性能的包裝材料包裝食品，根據(jù)客戶實際需求將一定比例O2+CO2+N2,N2+CO2,O2 +CO2混合氣體充入包裝內(nèi)，防止食品在物理、化學、生物等方面發(fā)生質(zhì)量下降或減緩質(zhì)量下降的速度，從而延長食品貨架期，提升食品價值。關鍵字 保鮮 食品安全 包裝技術 研究與應用 一：氣調(diào)包裝的發(fā)展史 早在12世紀初期，從新西蘭用船將新鮮的牛肉運到英國時，就通過增加車廂或庫房里CO2和降低O2來運輸或貯藏鮮肉。 1930年，美國研發(fā)人員發(fā)現(xiàn)，放在密封冷藏庫里的蘋果和梨的呼吸活動降低了庫房內(nèi)O2的含量，增加CO2含量，明顯降低水果呼吸速度，使保鮮期達到6個月，冷藏保鮮期延長了1倍，1950年這種利用呼吸自身氣調(diào)的貯藏方式在美國各地得到很大發(fā)展。 1970年，丹麥Irma零售連鎖鏈在哥本哈根配送中心集中生產(chǎn)店鮮肉氣調(diào)包裝首次成功地供應整個丹麥。、 1976年，與丹麥先進的肉類產(chǎn)品制造商合作，MULTIVAC 和WITT-GASETECHNIK用混合氣體取得的第一個包裝的新鮮肉類。 1980年英國真空包裝和氣調(diào)包裝約占約占歐洲這內(nèi)包裝食品市場地一半。約有38%以上地新鮮紅肉采用氣調(diào)包裝，到1982年銷售總額增加了300% 21世紀以來，美國和加拿大約80%到牛肉銷售由肉類包裝生產(chǎn)商以分割肉真空包裝形式供應給零售商、旅館、餐館和機關食堂。在英國目前所有到食品零售連鎖鏈都銷售氣調(diào)包裝的食品，在法國，占新鮮食品市場很大部分都棍子面包氣調(diào)包裝特別成功。在德國氣調(diào)包 裝開始應用于方便面，比薩和鮮切蔬菜。在意大利約有10%都腌肉和72%餡餅應用氣調(diào)包裝。我國在20世紀90年代后期開始研究開發(fā)食品包裝設備和工藝，比如上海肉類加工企業(yè)引進國外氣調(diào)包裝設備開發(fā)新鮮豬肉氣調(diào)包裝市場，為我國食品氣調(diào)包裝市場應用打下了 基礎。21世紀以來食品氣調(diào)包裝的研究與市場應用進入一個發(fā)展時期，許多高等院校和研究單位和有遠見的企業(yè)在氣調(diào)包裝工藝方面做了大量的實踐和研究 二： 為什么應用MAP 人們希望在任何時間，任何地點，食物都是新鮮的，有吸引力和高品質(zhì)的。為了實現(xiàn)人們的這些期望，制造商和經(jīng)銷商要去解決巨大的物流問題。貨物的高穩(wěn)定性保證了能夠長距離運輸。此外，包裝食品有足夠的吸引力讓人們來購買。始終如一的質(zhì)量（口感，保鮮等）是獲得客戶強烈的忠誠度所必須的。易腐商品如肉類，魚類和海鮮的新鮮度和抗腐性，不僅取決于原料自身，而且取決于環(huán)境的影響。微生物和生化反應是易腐食品變質(zhì)的原因，這正是鮮肉和海鮮所特別關注的。變質(zhì)在屠宰后就開始了，這是很難阻止的，因為微生物早已到達其中了。一個有可能減少或減緩其活動性眾所周知的方法是冷凍。當然，冷凍食品是不會被視為新鮮產(chǎn)品。此外，在運輸過程中貨物也必須不斷被冷凍著，這是一個與MAP包裝相比，屬于高成本，高投入的方式。 大量的實踐證明應用氣調(diào)保鮮包裝后的顯著成效： 一 更好的產(chǎn)品質(zhì)量和更長的貨架期 - 防止氧化、腐敗和變色 - 改良氣氛可以抑制細菌和真菌的生長特性 - 對容易碎裂的產(chǎn)品進行機械性保護 - 保持產(chǎn)品的外觀、氣味、風味和質(zhì)地從而保持其新鮮度 - 貨架期的延長，可更換食品運輸方式，大幅降低運輸成本 三 如何應用MAP? 由于食品本身特性不同以及食品在運銷環(huán)節(jié)中遇到的條件也不一樣，對包裝的要求變化很大，使用食品氣調(diào)包裝技術時需考慮的因素是非常多的，主要包括以下四大要素。 （一）氣體置換 利用真空泵將包裝袋或盒內(nèi)的空氣抽出構成一定的真空度，然后充入混合保鮮氣體。完成氣體置換的過程，可使包裝內(nèi)的殘氧量低于1%. （二）氣體混合 1 常用混合氣體及特性 1）CO2 二氧化碳能夠抑制大多數(shù)需氧細菌和霉菌。毫無疑問，二氧化碳是氣體調(diào)節(jié)用于食品包裝中最重要的氣體。一般來說，二氧化碳濃度越高，易腐食品有越長的耐腐期。但是在包裝過程中，脂肪和水很容易吸收二氧化碳，二氧化碳濃度過高也會影響食品的口感，消耗了食品的濕度和濃度（稱之為真空效應）.因此應慎重考慮！至于多久的保質(zhì)期和多大的消耗都取決于二氧化碳的用量。如果二氧化碳的目的是抑制細菌和霉菌的生長，建議濃度至少為20 %. 2）N2 氮氣是一種惰性氣體，用來驅(qū)逐包裝中的空氣特別是氧氣。同時也被作為填充氣體使用于易腐食品，效果如同二氧化碳。氮氣減少了真空效應，它也是空氣中的一個自然組成部分。 3）O2 氧氣對所有生物體都是非常重要的氣體，同是也支持著易腐食品的變質(zhì)。它是好氧微生物生長的條件。一般而言，MAP中不應用氧氣，但在某些情況下，定量的氧氣帶來相當良好的成果。 * 它使易腐食品看起來色澤很自然（新鮮度的影響） . * 它能使食品呼吸，特別是水果或蔬菜。 * 它能抑制各種魚類和蔬菜中的厭氧微生物。 2 如何精確的進行混配？ 經(jīng)典的氣體混配器，通過雙聯(lián)等壓原理，通過比例閥調(diào)節(jié)各種氣體的比例，氣體比例與精度不受氣源壓力變化、用氣流量波動而影響，進行穩(wěn)定、精確的供氣。隨著科技的進步，德國WITT公司生產(chǎn)的KM,MG系列氣體混配器可實現(xiàn)一臺設備間歇式和連續(xù)式同時進行，而且使配比出的混合氣體精度好于1%.具有優(yōu)秀性能的混配器，也受到了全球知名包裝機生產(chǎn)企業(yè)的厚愛，與MULTIVAC、WEBOMATIC、ILAPAK等數(shù)家包裝機企業(yè)達成了全球戰(zhàn)略合作伙伴關系。四：氣調(diào)包裝技術的研究隨著人們生活水平的提高，食品安全意識也得到普遍加強，大家越來越對果蔬等食品在貯藏中長期使用化學合成保鮮劑的食用安全性提出了質(zhì)疑，使得果蔬、肉類等食品的貯藏保鮮逐步朝著注重物理方式的方向發(fā)展，氣調(diào)保鮮方式重新受到重視。目前，對原先氣調(diào)手段和方式加以改進，充分發(fā)揮氣調(diào)保鮮的潛力并擴大氣調(diào)保鮮的應用范圍成為研究的熱點。1 氣調(diào)保鮮的原理氣調(diào)保鮮是指在低溫貯藏的基礎上，通過人為改變環(huán)境氣體成分來達到對肉、果蔬等貯藏物保鮮貯藏目的的一項技術（1）。具體來說，氣調(diào)實際上就是在保持適宜低溫的同時，降低環(huán)境氣體中氧的含量，適當改變二氧化碳和氮氣的組成比例。水果蔬菜在收獲后仍具有生命力，其生命活動所需能量是通過呼吸作用分解生長期積累的營養(yǎng)物質(zhì)來獲得的。因此，果蔬保鮮的實質(zhì)是降低果蔬呼吸作用以減少營養(yǎng)物質(zhì)的消耗。通過減少環(huán)境中呼吸作用所必須的氧氣含量以及低溫貯藏即可實現(xiàn)盡可能降低呼吸強度的目的，使果蔬在較長期的貯藏期里能較好地保持原有天然質(zhì)地、風味和營養(yǎng)。在肉制品特別是肉的腌制品、臘制品、熏制品的貯藏中，不飽和脂肪酸的氧化和霉菌污染造成的腐敗、變質(zhì)是需要解決的主要問題。通過適當?shù)陌b，降低包裝容器中氧的含量可明顯抑制過氧化脂的生成，防止霉菌的生長達到保鮮防腐的效果。2 氣調(diào)保鮮的方法氣調(diào)方法有多種，因設備條件和氣體濃度指標要求不同而不同，總的來說，可以分為以下幾種：自然降氧、充氮降氧、最適濃度指標氣體置換、減壓氣調(diào)和氣調(diào)包裝。21 自然降氧法自然降氧是依靠水果蔬菜的呼吸作用，使環(huán)境O2下降，CO2上升，又稱自發(fā)氣調(diào)貯藏簡稱MA貯藏。是目前在農(nóng)產(chǎn)品大規(guī)模的商業(yè)氣調(diào)貯藏中廣泛采用的方式。具體又有套袋法、大帳法、硅橡膠窗法等。這種方式最大優(yōu)點是工藝簡單、降氧設備成本低，適合在經(jīng)濟不發(fā)達地區(qū)普遍推廣。但MA貯藏對氣體成分無法作到精確調(diào)控，降氧速度緩慢，保鮮效果有限。同時，此法對管理要求高，容易出現(xiàn)O2過低或CO2過高造成的呼吸失調(diào)情況，危及農(nóng)產(chǎn)品貯藏安全。22 充氮降氧法充氮降氧是用充氮的方法置換庫內(nèi)氣體以達到降氧的目的。這種方式可實現(xiàn)快速降氧，一般可在24小時或稍長點時間內(nèi)達到氣體濃度規(guī)定值。張青（2）采用0.0329毫米的低密度乙烯塑料薄膜帳密封包裹荔枝后，先抽真空，再充入N2，置于5的環(huán)境中貯藏。結果是荔枝經(jīng)40天貯藏后，好果率為70%，糖度僅下降4.2%。而作為對照，不做任何處理置于5冷柜中的樣品在13天內(nèi)已喪失商品價值。經(jīng)測試，在貯藏初，帳內(nèi)O2濃度在13%-15%之間，貯藏過程中O2濃度在8%-10%，CO2濃度保持在3%左右。23 最適濃度指標氣體置換法最適濃度指標氣體置換是指人為地將O2、CO2等氣體按最適濃度指標配置成混合氣體，向貯藏環(huán)境輸入并同時將貯藏環(huán)境中的原有氣體抽出，以維持最適濃度指標的一種氣調(diào)方法，又稱人工控制氣調(diào)法或氣調(diào)冷藏庫法（3）。這種在冷藏基礎上發(fā)展出的，對環(huán)境氣體成分控制精確的方法，對果蔬貯物的貯存效果明顯好于其他方法，但此法對設備要求高，成本昂貴，需要建立復雜的氣調(diào)冷藏庫。231 氣調(diào)冷藏庫的類型目前，我國的氣調(diào)冷藏庫有下面幾種類型（4）洋庫：組合絕熱庫板，鋼結構裝配式磚混結構庫體，內(nèi)貼半壁組合絕熱庫板普通庫磚混結構庫體，內(nèi)噴聚胺酯絕熱層半地下庫：半地下磚混結構庫體，內(nèi)噴聚胺酯絕熱層232 氣調(diào)冷藏庫的氣密性要求（5）氣調(diào)冷藏庫的庫房有嚴格的氣密性要求，從外部滲透的氧量不能高于貯藏產(chǎn)品的生理耗氧量。庫房的氣密性通常采用“Smock Test”檢測。即在恒溫條件下，庫房內(nèi)壓力（25mmH2O）降到某一值時所需時間。圖1 氣調(diào)庫房壓力試驗233 氣調(diào)庫設備（6）為了達到最適濃度指標氣體置換的目的，氣調(diào)庫必須有相應的氣體處理設備，包括：制氮機、除二氧化碳裝置、除乙烯裝置、加濕裝置、制冷系統(tǒng)。此外，還應有氣體檢測及控制系統(tǒng)。其中主要設備制氮機目前國內(nèi)生產(chǎn)的有兩種：燃燒式制氮機和焦碳分子篩制氮機。燃燒式制氮機是利用燃燒作用除去空氣中的氧、達到降氧目的。此法產(chǎn)出的氣體中經(jīng)常含有CO、CO2、H2S等雜質(zhì)，這些氣體雖然含量極少，但只要進入氣調(diào)庫就會嚴重影響果蔬的生理代謝，給貯藏帶來極壞負作用。而且由于需要燃燒室，使用時還必須特別注意安全，很不方便。焦碳分子篩制氮機是利用焦碳分子篩對氧分子和氮分子的選擇透氣性，把氧氣和氮氣分離開來。由于運行過程中產(chǎn)生的都是物理過程，沒有激烈反應，運行安全，而且不會污染氣體，對乙烯和二氧化碳均有過濾作用，對果蔬的貯藏很有利，適合推廣運用。2 4 減壓氣調(diào)減壓氣調(diào)是通過真空泵將密閉儲存室中的部分氣體抽出以降壓，同時將外界新空氣減壓、加濕后輸入儲室。這種方式是通過降低氣體密度來造成低氧環(huán)境，它通過不斷抽氣和輸入新鮮空氣使水果蔬菜的代謝產(chǎn)物排出室外，以延緩衰老。通常經(jīng)減壓處理后的庫房內(nèi)壓力降至10-70mmHg（7）。241 減壓氣調(diào)的特點2411 可實現(xiàn)預冷與減壓氣調(diào)的同庫并行據(jù)崔秀華研究報道（8），通過抽真空使水蒸發(fā)帶走大量熱量，可使儲物迅速降溫達到預冷目的。果蔬產(chǎn)品每蒸發(fā)1%的水分大致可使自身溫度下降6，從30冷卻至5，大約需要失水4%，耗時30分鐘。只要適當增濕就不會出現(xiàn)失水萎焉的情況，風味品質(zhì)也不會受影響。肉類抽真空降溫，從24降到10約需30分鐘失重4.8%。谷物類農(nóng)產(chǎn)品品溫在30分鐘內(nèi)由室溫降到4-8，并能得到進一步干燥（脫水6%左右）。由此可見，在減壓貯藏初期，儲物，特別是肉制品和谷物類農(nóng)產(chǎn)品由于減壓造成的蒸發(fā)失水可起到良好的預冷效果。2412 可實現(xiàn)快速降氧，并能迅速排出CO2、C2H4等有害氣體。2413 可實現(xiàn)超低氧貯藏，這特別有利于魚、蝦、肉防止氧化哈變和農(nóng)產(chǎn)品種子的抑芽。2414 保鮮效果明顯。據(jù)方勝等（9）報道,他們通過減壓貯藏在荔枝保鮮研究上獲得突破，達到60天保鮮期，好果率有90%以上。242 減壓貯藏保鮮系統(tǒng)組成（9） 25 氣調(diào)包裝氣調(diào)包裝是當前食品包裝中較新型的工藝，包括脫氧包裝和充氣包裝（10）。251 脫氧包裝脫氧包裝就是利用不斷充氮后抽真空，排除包裝容器內(nèi)的氧氣后密封包裝。一般此法處理后仍會有2%-3%的氧氣殘留，因此往往還需在包裝袋中加入脫氧劑小包裝或脫氧劑薄片。經(jīng)常使用的脫氧劑有：還原態(tài)鐵粉、亞鐵鹽類、鉑膜、葡萄糖氧化酶、抗壞血酸、油酸等。此法由于包裝容器中基本無氧，不適合新鮮果蔬的包裝。252 充氣包裝充氣包裝是在包裝容器中充入一種或幾種氣體后密封包裝，常用的填充氣體有氧氣、氮氣、二氧化碳（11）。針對包裝的對象選擇合適的氣體和氣體的組成是非常重要的。對于新鮮果蔬既要做到降氧抑制呼吸強度，又要考慮到其對低氧和高二氧化碳的耐受能力，一般認為：氣體中O22%-5%、CO23%-8%的組成對于大多數(shù)果蔬是合適的。