根據食品保鮮特點,用於真空和充氣包裝的材料對透氣性的要求可分為兩類:一類為高阻隔性包裝材料,用於食品防腐的真空和充氣包裝,減少包裝容器內的含氧量和混合氣體各組分濃度的變化;另一類是透氣性包裝材料,用於生鮮果蔬充氣包裝時維持其低的呼吸速度。真空和充氣包裝對包裝材料的透濕性能要求是相同的,對水蒸氣的阻透性越好越有利於食品的保鮮。
用作真空包裝的塑料薄膜一般要求透氧性較小,如PET、PA、PVDC和EVAL等薄膜具有良好的阻氣性,但這些材料一般不單獨使用,考慮到薄膜材料的熱封性和對水蒸氣的阻隔性,常采用PE和PP等具有良好熱封性能的薄膜與之複合成綜合包裝性能較好的複合材料,需注意的是單層PE和PP因透氣性大而不能用於真空和充氣包裝。
用作充氣包裝的塑料薄膜,一般要求對N2、CO2和O2均有較好的阻透性,常選用以PET、PA、PVDC和EVAL等為基材的複合包裝薄膜。對於風味食品也要求包裝具備避光及展示效果,常選用以鋁箔為基材的複合包裝材料。
(二)真空和充氣包裝的工藝要點
(1)注意貯存環境溫度對真空和充氣包裝效果的影響各種包裝材料對氣體的滲透速度與環境溫度有著密切關係,一般隨溫度提高其透氣度也隨著增大。真空和充氣包裝的食品,宜在低溫下貯存,若在較高溫度下貯存,會因透氣率的增大而使食品在短期內變質;對生鮮食品或包裝後不再加熱殺菌的加工食品,應在低溫(10℃以下)貯藏和流通。
(2)注意真空和充氣包裝過程的操作質量熱封時要注意包裝材料內麵在封口部位不要粘有油脂、蛋白質等殘留物,確保封口質量。對真空包裝的加熱殺菌處理,要嚴格控製殺菌溫度和時間,避免加熱過度造成內壓升高致使包裝材料破裂和封口部分剝離,或由於加溫不足而達不到殺菌效果。另外,真空包裝時必須充分抽氣,特別注意對生鮮肉類和不定形食品的真空包裝,不能殘留氣穴,防止殘存空氣導致殘存微生物在保質期內繁殖而使食品腐敗變質。
(3)真空和充氣包裝的適用範圍不同真空包裝由於包裝內外有壓差,所以一般不宜用於易被壓碎或帶棱角的食品;對這類食品,如果常規包裝方法不能保持其風味和質量而又有一定包裝要求時,一般考慮采用充氣包裝。
三、真空和充氣包裝機械
真空和充氣包裝的工藝程序基本相同,因此這類包裝機大多設計成通用的結構形式,使之既可用於真空包裝,又可用於充氣包裝,也有的設計成專用形式。真空充氣型包裝機可以進行真空包裝或充氣包裝,而不具有充氣功能的真空包裝機隻能進行真空包裝;充氣包裝除了用真空充氣包裝機外,尚可用臥式或立式自動製袋充填包裝機進行不抽真空的充氣包裝。當采用混合氣體進行充填包裝或MA包裝時,包裝機尚須配置氣體比例混合器,將兩種或三種不同氣體按比例混合後充氣。
(一)真空包裝機械
真空包裝機械有室式、輸送帶式、插管式、旋轉台式和熱成型式五種類型。
(1)室式真空包裝機室式真空包裝機的形式有台式、單室式和雙室式,其基本結構相同,由真空室、真空和充氣(或無充氣)係統和熱封裝置組成。室式真空包裝機最低絕對氣壓為1~2kPa,機器生產能力根據熱封杆數和長度及操作時間而定,每分鍾工作循環次數2~4次。
熱封杆8和真空室蓋2上的耐熱橡膠墊板1構成熱封裝置,根據熱封杆長度在其內側配置2~3個充氣管嘴9,供2~3個袋同時充氣並熱封。真空室內放有活動墊板4,可根據包裝物3的厚度放入或取出以改變真空室容積,調節真空泵抽氣時間以提高效率。真空室後端裝有管道連接真空泵。操作時,放下真空室蓋即通過限位開關接通真空泵的真空電磁閥進行抽真空,其室內負壓而使室蓋緊壓箱體構成密封的真空室。
真空(和充氣)係統由一組電磁閥和真空泵組成,通過控製器程序控製各閥啟閉,自動完成抽真空—充氣—熱封的操作或抽真空—熱封操作。國產真空包裝機各操作程序大都采用繼電器邏輯線路控製,少量產品用可編程控製器控製。
(2)帶式真空包裝機用輸送帶將包裝袋逐步送入真空室自動抽氣並熱封,然後隨輸送帶送出機外,這是一種自動化程度和生產效率較高的機型。輸送帶式真空包裝機,包裝袋置於輸送帶的托架1上,隨輸送帶進入真空室蓋4位置停止,室蓋4自動放下,活動平台6在凸輪7作用下抬起,與真空室蓋構成密閉真空室,隨後進行抽真空和熱封操作;操作完畢,活動平台降下而真空室蓋升起,輸送帶步進將包裝袋送出機外。該機型的真空係統、熱封原理與室式真空包裝機相同。
(3)熱成型真空包裝機。工作過程為:底膜從膜卷9被輸送鏈夾持步進送入機內,在熱成型裝置1加熱軟化並拉伸成盒(杯)形;成型盒在充填部位2充填包裝物,然後被從膜卷4引出的蓋膜覆蓋,進入真空室3實施抽真空或抽真空-充氣,再熱封;完成熱封的盒帶步進經封口冷卻裝置5、橫向切割刀6和縱向切割刀7將數排塑料盒分割成單件送出機外,同時底膜兩側邊料脫離輸送鏈送出機外卷收。
熱成型真空包裝機的控製係統對成型模溫度、熱封模溫度和時間等操作程序和操作參數一般采用可編程控製器(PLC)控製,較先進的機型采用微處理器(MC)控製,可貯入幾十個包裝程序以供隨時選擇調用,同時還具有故障診斷功能,顯示故障並自動停機。此外,蓋膜展開裝置裝有光電定位器,在使用印有商標的蓋膜時,根據膜上的色標控製底膜進給,使商標圖案準確定位在盒上。
(二)充氣包裝機械
各種具有充氣功能的真空包裝機都可用於充氣包裝,但除插管式真空包裝機外,其他類型的真空-充氣包裝機充氣時均不能直接充入塑料袋內,每次向真空室充氣,耗氣量大而成本高,如單室或雙室式真空包裝機的充氣功能因耗氣量大而一般不用,須經改進設計才能發揮其充氣功能。充氣包裝機類型有兩種:一種稱氣體衝洗式(Gas hush),由各種立式或臥式自動製袋充填包裝機改型,包裝原理為:連續充入的混合氣體氣流將包裝容器內空氣驅出,構成袋口端的正壓狀態並立即封口;此機不抽真空連續充氣並熱封,生產效率高,可使包裝容器內含氧量從21%降低至2%~5%,但由於包裝件內殘氧量較高,不適用於包裝對氧敏感的食品。另一種稱真空補償式(Compensated vacuum)充氣包裝機,其原理是先將包裝容器空氣抽出構成一定真空度,然後充入混合氣體至常壓,並熱封封口;這種充氣方式包裝容器含氧量低、應用範圍廣,具有充氣功能的各種真空包裝機均可實施。
四、MAP和CAP包裝技術
(一)MA和CA氣調係統原理
MA(Modified atmosphere)的意思即改善氣氛,指采用理想氣體組分一次性置換,或在氣調係統中建立起預定的調節氣體濃度,在隨後的貯存期間不再有人為的調整。CA(Controlled atmosphere)即控製氣氛,指控製產品周圍的全部氣體環境,即在氣調貯藏期間,選用的氣體濃度一直保持穩定的管理或控製。
對於具有生理活性的食品,減少O2含量,提高CO2濃度,可抑製和降低生鮮食品的需氧呼吸並減少水分損失,抑製微生物繁殖和酶反應,但如果過度缺氧,則會難以維持生命必需的新陳代謝,或造成厭氧呼吸,產生變味或不良生理反應而變質腐敗。CA或MA不是單純地排除O2,而是改善或控製食品貯存的氣氛環境,以盡量顯著地延長食品的包裝有效期。判斷一個氣調係統是CA型還是MA型,關鍵是看對已建立起來的環境氣氛是否具有調整和控製功能。
薄膜氣調包裝係統模式,在這個係統中同時存在著兩種過程:一是產品(包括微生物)的生理生化過程,即新陳代謝的呼吸過程;二是薄膜透氣作用導致產品與包裝內氣體的交換過程,這兩個過程使薄膜氣調係統成為一個動態係統,在一定條件下可實現動態平衡,即產品與包裝內環境氣體交換速率與包裝內環境氣體透過薄膜與大氣的交換速率相等。各種薄膜氣調係統的差異表現在:能否在氣調期內出現動態平衡點,能否有保持動態平衡相對穩定的能力,這種差異的存在,也就能定性CA或MA。