葡萄的气调包装保鲜技术.docx

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葡萄的气调包装保鲜技术

葡萄的气调包装保鲜技术

目录

1.气调包装概况2

2.气调包装的原理及气体组成4

2.1气调包装的原理4

2.2气调包装的气体组成4

2.2.1氧气4

2.2.2二氧化碳4

2.2.3氮气5

2.3气调包装的材料和机械5

2.4气调包装中应注意的问题5

2.4.1适当比例的气体混合物5

2.4.2包装材料6

2.4.3贮藏温度6

3.气调包装机的操作过程6

3.1开机前的准备工作6

3.2操作说明6

3.2.1机器的启动——开机画面：

6

3.2.2工作主画面：

7

3.2.3密码画面：

7

3.2.4设置选项画面：

8

3.2.5气比设置（气体比例设置）画面：

8

3.2.6时间设置画面：

9

3.2.7调试运行画面：

10

3.2.8I/O检测画面：

10

3.2.9修改密码画面：

12

3.2.10对比度设置13

4.葡萄气调包装结果13

5.通过实验得到的结论14

参考文献15

葡萄的气调包装保鲜技术

作者：

王楠，张宇指导老师：

朱勇

摘要：

气调包装是一门新兴的包装技术,在我国包装工业中发挥着举足轻重的作用,本文首先就气调包装的起源、发展、原理与运用作一个阐述。

然后主要介绍了葡萄气调包装的研究情况，得到结果，最后对结果进行了分析，并通过对结果的分析得出结论：

葡萄采用气调包装方法后有效地抑制了病菌的生长，减少了果实水分的损失和腐烂，较好地起到了延缓衰老，延长贮藏期的作用。

关键词：

气调包装（MAP）葡萄延长贮藏

前言

气调包装（ModifiedAtmospherePackaging）,简称MAP,指用一定理想气体组分充入包装,在一定温度条件下改善包装内环境的气氛,并在一定时间内保持相对稳定,从而抑制产品的变质过程,延长产品的保质期。

气调包装的一个重要性是贮藏初始调节包装内的气体组分,以达到抑制腐烂和变质,维持易腐烂食品正常货架期内的品质或延长其货架寿命的目的。

1.气调包装概况

食品从真空包装发展到气调包装,是食品从保质到保鲜的升级过程。

保鲜是保证食品的原汁原味,是在保质基础上迈进了一大步。

食品保鲜是目前市场的需要也是人民生活水平提高的表现。

食品保鲜方法很多,气调包装是先进的方法之一,是当今食品包装的新变革。

欧美在20世纪30年代已开始研究使用二氧化碳气体保存肉类食品;50年代研究开发了用氮和二氧化碳气体置换空气的牛肉罐头和奶酪罐,有效延长了保质期;60年代由于各种气密性塑料包装材料的开发,很多食品如乳制品、肉食加工品、花生等都成功地采用了气体充填包装技术;70年代生鲜肉的充气包装在欧美各国广泛应用。

食品气调包装产品进入欧美市场至今已有较大的发展,年增长速度达25%,包装总量超过50亿盒,产品包括新鲜食品（鱼、肉、果蔬）、熟肉制品、焙烤食品和面条食品等。

我国自上世纪90年代初开始食品气调包装工艺、设备的开发与研究,现已初步具备商业应用的条件,但至今市场开发仍处于初级阶段,在我国经济快速发展的条件下,气调包装就越发显得重要,这不仅是食品工程的新课题,也是历史发展的必然规律。

气调包装是食品保鲜技术的先进方法之一，但在国内尚属起步阶段。

气调保鲜的研究在九十年代才出现在我国大专院校的教科书上。

人们对此还认识不足，所有试验记录，检测仪器都不完善，而且大量的食品保鲜试验不可能在短期内完成。

至于相应的无菌操作室，更是无从谈起。

从2003年10月22-25日在北京举办的第八届中国国际食品加工和包装机械展览会获悉，全国研制气调保鲜的单位已有数十家，除研制生产小型的盒式气调包装机外，又见到了袋式气调包装，也有连续生产的流水线，大型的气调保鲜库已经在全国范围内快速发展。

鉴于市场的需要，江苏省食品集团有限公司，率先协同南京农业大学、张家港市德顺机械有限责任公司签订了合作协议。

张家港德顺公司承担气调保鲜包装的研制，南京农业大学负责提供食品保鲜混合气体比例，这种分工合作的模式可供同业借鉴。

从1999年中国国际食品加工和包装展上出现第一台气调保鲜包装机，到2003年10月国际食品加工和包装展的短短四年间，全国涌现出研制气调包装的企业已达数十家，而且还有企业虽然今年没有参展，但也在紧锣密鼓中研制。

目前国内各企业的气调保鲜包装机，虽然外型各不相同，但工作原理有两种:

一种是半密封状态下工作的冲洗补偿式，另一种是全密封状态下工作的真空置换式。

冲洗补偿式是利用通过真空发生器的快速气流带出的一片半真空区域，然后补上混合气体，几次冲洗使容器内获得一定比例的混合气体，容器内外等压后封口。

这种气调方式因冲洗时容器内尚有残存的含氧量，所以真空度不高。

不适用于对氧敏感食品的包装。

但因气调补偿时间短，生产效率稍高。

真空置换式气调是在全密封的状态下，利用真空泵抽尽容器内的空气，然后充入适合食品延期保鲜的混合气体，当容器内外压力相等时封口。

这种包装容器内含氧量低，应用范围广。

但因抽气时间稍长，工效略低。

无疑置换式制作工艺比补偿式复杂。

2003年10月中国国际食品加工和包装展上参展的厂商大多数是冲洗补偿式，这些厂家有张家港恒忠、苏州德森、苏州森瑞、上海炬钢及诸城小康等公司。

张家港德顺公司参展的产品既有补偿式也有置换式。

在上述参展厂商的产品中，充气系统各有千秋，有的混合气包与包装机结为一体，有的是包、机分开。

充气控制的方法也各不相同，有的直接在触摸屏上控制，有的另设一套供气控制系统。

另外北京华麟公司、西安亿及达等公司提供了建造大型气调库的信息。

盒式气调保鲜包装最适合于大都市的各大超市，在欧美国家，各超市的生鲜果蔬、净菜、切割菜、肉食制品在冷链流通的条件下遍布货架。

但是盒式气调包装在国内超市上仍然少见，即使在上海，也仅在几家大型超市上看到。

全国其他城市的许多超市恐怕还不知道什么是气调。

中国的市场潜力巨大，国外供应商早就瞄准了中国，1999年也是北京国际食品包装展会上，曾有中国客商购买了德国的气调包装机。

上海一家大型超市也早在2000年从国外进了一条气调包装流水线，价格很贵，但不适合国情，进口设备对于被包装的食品稍有尺寸不到或缺角少边即被归类下脚料，大大降低了商业利润。

另外，上海梅林集团几年前也曾从日本也进口过单机。

从2003年北京展览会上知悉，瑞典的客商也携机来京参展。

可以预见，更多的国外厂商很快会争先恐后地在我国开拓气调包装市场。

2.气调包装的原理及气体组成

2.1气调包装的原理

气调包装体系是一个封闭的系统,在这个系统中同时存在着两种过程:

一是产品的生理系列化过程,即新陈代谢的呼吸过程;二是包装材料透气作用导致产品与包装内气体的交换过程,这两个过程使气调系统成为一个动态系统。

气调包装的原理可归纳为两点:

①破坏微生物赖以生存繁殖的环境。

②满足维护食品内部细胞一定的活性,延缓其生命过程,保持一定程度的生鲜状态。

食品贮藏过程中有两个主要影响因素,即需氧菌和氧化反应,两者均需要O2。

因此,要延长货架期或保持果蔬的品质,就需要降低环境的O2含量。

试验证明,当包装内的O2含量<1%。

各种细菌生长就急速下降,降低到0.5%时,其生长受到抑制并停止繁殖。

然而,一些果蔬的腐烂变质是由于厌氧/微需氧微生物和非-氧化反应,实际上单独利用真空包装对其很难有效,并且产品不可避免地被皱缩而不适合许多的食物。

气调包装技术是特别为真空包装中存在的问题而设计的,能进一步地抑制微生物的腐败和产品皱缩。

气调包装技术与真空包装一样,产品通常与冷藏相结合。

其核心是将果蔬周围的气体调节成与正常大气相比含有低氧和高二氧化碳的气体,配合适当的温度条件,来延长新鲜产品的货架寿命。

气调包装技术的调节气体有氧气、氮气和二氧化碳。

2.2气调包装的气体组成

2.2.1氧气

气调包装理想的条件是要排除O2。

然而,当包装新鲜果蔬时,O2又是必不可少的。

因为果蔬采收后必须进行呼吸作用（如消耗O2和产生CO2）,并且如果缺少O2将进行厌氧呼吸,这样将加速感官品质的变化和腐烂。

对于氧气,它的主要作用有以下三点:

①用氧气维持食品的颜色,例如肉的红色。

②维持水果蔬菜的呼吸作用。

③抑制厌氧微生物生长。

2.2.2二氧化碳

CO2能抑制细菌和真菌的繁殖与生长,这取决于包装内的气体扩散,有以下理由:

①抑制效果与CO2的存在直接相关。

Gill和Tan（1980）指出抑制效果与CO2浓度呈线性关系直到其浓度达到50%～60%（大气体积比）,而进一步增加浓度对大多数微生物效果不明显。

shay和Egan1987）以及Gill和Penney（1988）均认为超过50%～60%将会扩散至产品中,这样可达到最佳效果。

因此,包装体积和包装材料的透气性及表面积应该重点考虑。

②CO2溶解性与贮藏温度呈反比,因此低温具有协同作用。

③当CO2浓度很高时,如存在含碳酸的一些惰性气体,将产生酸味。

④产品吸收气体将使得气体体积减少,因此这会引起产品塌陷,这将稍微引起外观上的变化,有时候会使人误认为是包装不严和包装材料的缺陷。

另外,CO2的抑菌效果还取决于存在的微生物的生长阶段。

CO2能增加延迟期和减少对数生长期的繁殖效率;然而前者的影响更明显,因此当细菌从延迟期向对数生长期过渡时抑制效果将减弱。

这样,充气包装早阶段CO2将更有效。

2.2.3氮气

氮气是一种惰性、无味的气体,能控制化学反应。

氮气是空气的主要成分，约占78﹪。

在同食品的接触过程中呈中性，因此可用于食品防腐。

与其他常用的气体相比,氮气不容易透过包装膜,在气调包装系统中主要作为充填气体。

2.3气调包装的材料和机械

气调包装材料的选用,必须能控制所选用的混合气体的渗透速率,同时应能控制水蒸气的渗透速率。

一般而言,果蔬类产品的气调包装应选用较好透气性能的材料,并注意材料O2/CO2的透过之比（适宜范围1:

8―10）。

用于肌肉食品和焙烤制品的气调包装材料,应选用具有较高阻隔的包装材料,以较长时间维持包装内部的理想气氛。

一般要求对氮、二氧化碳和氧均有较好的阻透性,常选用OPP、ALU、PE、PET、OPA等为基材的复合包装薄膜,而且由不同的复合材料有不同的性能。

例如:

OPP/ALU/PE复合材料,机械阻抗性好,加工性能好;OPA/ALU/PE复合材料,有高阻隔性,机械阻抗性相当高;OPA/PP复合材料,透明性高,适合热处理;PE/ALU/PE复合材料,食用方便;PVE/EVOH/PE复合材料,可热成型,挺度好,阻隔性高;PET/M/PE复合材料,不采铝箔时阻隔性相当高[6]。

我们应该根据不同的产品来选择包装材料,如果货期不必很长,一般阻隔性的PA/PE或PET/PE就可满足,货期要求长的,最好采用高阻隔性PVDC或EVOH复合材料。

气调包装的包装机械主要有两种形式:

一、冲洗补偿式。

冲洗补偿是用混合气体分几次将包装容器内的空气驱出,然后封装,达到食品在理想的环境中延长货架及运输期,这种气调方式因冲洗时容器内尚有残存的含氧量,所以真空度不高,补偿空气时间短,生产效率就高,但不适用于对氧敏感的食品包装。

二、真空置换式。

真空置换气调包装机是先将包装容器内的空气抽出,然后充入适合食品延期保鲜的混合气体,随即热封使盒内外压力相等,这种气调包装的容器内含氧量低,应用范围广,但因抽气时间长而工效稍低[1]。

各种包装机虽然都是以气调为手段,但工作原理各异,补偿式是在半密封的状态进行工作,置换式是在全密封容器里进行抽、充、封。

显然置换式制作工艺要比补偿式复杂,造价高。

2.4气调包装中应注意的问题

由于食品本身的生理特性不同以及食品在运销环节中遇到的条件也不一样,对包装的要求变化很大,使用食品气调包装技术时需考虑的因素是非常多的,主要包括以下四大要素。

2.4.1适当比例的气体混合物

气调包装最常使用的是氮气、二氧化碳、氧气三种气体或它们的混合气体。

氮气性质稳定,使用氮气一般是利用它来排除氧气,从而减缓食品的氧化作用和呼吸作用。

氮气对细菌生长也有一定的抑制作用,另外氮气基本上不溶于水和油脂,食品对氮气的吸附作用很小,包装时不会由于气体被吸收而产生逐渐萎缩的现象。

二氧化碳是气调包装中最关键的一种气体。

它能抑制细菌、真菌的生长,用于水果、蔬菜包装时,增加二氧化碳具有强化减氧、降低呼吸强度的作用;但是使用二氧化碳时必须注意,二氧化碳对水和油脂的溶解度较高,溶解后形成碳酸会改变食品的pH值和口味,同时二氧化碳溶解后,包装中的气体量减少,容易导致食品包装萎缩、不丰满,影响食品外观。

气调包装中对二氧化碳的使用必须考虑贮藏温度、食品的水分、微生物的种类及数量等多方面的因素。

我们在气调包装过程中应尽量排除氧气,不过要根据具体问题来分析加入的量。

2.4.2包装材料

包装材料是气调包装中最重要的一环,它必须要有较高的气体阻隔性能,从而保证包装内的混合气体不外漏。

另外,对水果、蔬菜而言,由于其呼吸作用会改变混合气体的比例,在这种情况下还必须使混合气体达到动态平衡,即利用包装材料的透气性能来维持混合气体的理想比例。

气调包装对包装材料的透气性能要求非常严格,除此之外,还必须考虑材料的热成型性、密封的可靠性等。

目前,经常采用的材料有:

聚酯（PET）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚偏二氯乙烯（PVDC）、乙烯一醋酸乙烯酯（EVA）、乙烯一乙烯醇（EVOH）及各种复合膜、镀金属膜。

2.4.3贮藏温度

贮藏温度是影响食品保质期的一个重要环节,在低温条件下食品的氧化速度、呼吸速度等都会减弱,微生物的生长也会受到抑制,甚至在某一温度界限以下,微生物的活动会完全停止。

引起食品腐败变质的微生物大部分属于嗜温微生物,以埃希氏大肠杆菌为例,其最低生长的温度为10℃,最适合生长的温度为37℃,因此一般采用冷冻、冷藏的方法来贮藏食品。

但是另一方面,低温对某些食品也有不同程度的影响。

具体采用什么温度贮藏应根据其所包装的食品来决定,一般鱼肉采取冷冻的方法。

3.气调包装机的操作过程

3.1开机前的准备工作

（1）检查电源电压是否符合机器的要求：

380V/50Hz三相四线。

接地良好。

（2）混合气体压力由包装效果而定，一般调节为0.04——0.10Mpa。

（3）氧气、氮气、二氧化碳三种气源的接管是否正确连接。

（4）氧气、氮气、二氧化碳三种气源的高压气瓶上的减压阀压力表设定值范围：

0.45-0.50Mpa。

3.2操作说明

3.2.1机器的启动——开机画面：

按下操作面板上的电源按钮，系统便处于电源接通状态，电源按钮内的指示灯点亮，同时触摸屏显示图1画面。

图1：

开机画面操作面板

3.2.2工作主画面：

按开机画面中右下箭头按钮，进入图2——工作主画面。

此画面中最上面的机器状态提示栏，告知操作人员——机器当前的工作状态。

根据要求，操作人员可选择气调（气调包装）或普包（普通包装）按钮。

当操作人员触摸某个按钮，该按钮右边的指示灯显

图2：

工作主画面

示“已开”，即告知该功能已开启。

包装计数后的数字框显示的是已包装的袋数，触摸“计数清零”按钮，则该数字被清零。

气体比例的设置和时间的设置将在各自的画面中作详细介绍。

当您在触摸屏上设置好后，将操作面板上的“急停”按钮复位。

将装有被包装物的包装袋套上气嘴并置于固定封头座与活动封头座之间，踏动脚踏开关（踏动后请将脚移开），机器即按要求运行。

完成一个循环后停下。

任意状态下，按下“急停”按钮，机器即刻停止。

3.2.3密码画面：

触摸工作主画面上的设置按钮后进入图3画面，触摸画面中的数字框，弹出右边的键盘画面，在键盘上输入密码后按ENT键，密码正确则显示可以翻页，这时按画面右下角箭头按扭进入图4画面。

（机器出厂设置的密码为1234，当然，您可以在密码修改画面中任意设定新的密码，请务必记住您设定的密码。

）

图3：

密码画面

3.2.4设置选项画面：

在该画面中，有6个功能按钮，它们是气比设置（气体比例设置）、时间设置、调试运行、I/O检测、密码修改、屏幕对比度。

分别对应着图5、图6、图7、图8、图9、图10。

下面将对这些画面的功能加以说明。

图4：

设置选项画面

3.2.5气比设置（气体比例设置）画面：

触摸图4中的气比设置按钮进入图5画面，在这里，您可以按需要设置混合保鲜气

体比例，触摸数字框，弹出右图的键盘，在键盘上输入数字后，按ENT键，依次输入三种气体的比例，确认无误后按气比确认键。

这里特别提请注意2点：

第一，各种气体比例的输入值范围是0——100，三种气体比例的输入值之和必须等于100。

第二，当您按下气比确认键，系统即刻开始按您确认的气体比例配气。

如果您觉得气体比例需重新修改，请将操作面板上的急停按钮复位，改气体比例后的配气是在停止按钮按下的情况下进行的。

图5：

气比设置画面

3.2.6时间设置画面：

触摸图4中的时间设置按钮即进入图6画面，该画面中，您可以触摸某个数字框来设置相应的时间。

各时间概念说明如下：

抽气时间——每次包装过程中第一次抽出包装袋中气体的时间。

充气时间——每次包装过程中第一次向包装袋充气的时间。

抽气2时间——每次包装过程中第二次抽出包装袋中气体的时间

充气2时间——每次包装过程中第二次向包装袋充气的时间。

热封时间——每次包装过程中包装袋的封合时间。

普抽时间——普通包装的抽气时间。

操作方法：

触摸数字框，弹出右图键盘，输入数字，按ENT键，按确认键输入有效否则无效。

设置单位0.1S,例如设抽气时间为50，则0.1S×50=5S。

按左下角箭头按钮返回图4画面。

图6：

时间设置画面

3.2.7调试运行画面：

触摸图4中的调试运行按钮即进入图7画面，本画面有六个点动按钮，当您触摸某个按钮，机器即执行相应的动作，同时按钮右边的指示灯点亮。

停止触摸，机器动作即刻停止。

需要提请注意的是：

进入本画面按确认键后，上述按钮方才有效，否则无效。

本画面主要为调试和检测机器动作而设，一般不需使用。

按左下箭头键返回图4画面。

图7：

调试运行画面

3.2.8I/O检测画面：

触摸图4中的I/O检测按钮即进入图8画面。

图8画面共有3个，分别是图8A、图8B、图8C。

图8A：

I/O检测画面

在图8A您可以看到输入信号的状态。

在图8B和图8C您可以看到输出信号和模拟量的状态。

本画面为调试检测而设，机器出现故障时可帮助快速查找故障点。

图8B：

I/O检测画面

图8C：

I/O检测画面

3.2.9修改密码画面：

触摸图4中的修改密码按钮即进入图9画面，在这里，您可以对机器的密码重新设置。

操作方法：

触摸原密码后的数字框，输入原来密码。

触摸新密码后的数字框，输入您要设置的新密码，触摸确认新密后的数字框，再次输入新设的密码，按确认键。

提示栏显示：

已成功修改密码。

按左下箭头返回图4画面

图9：

修改密码画面

3.2.10对比度设置

触摸图4中的屏幕对比度按钮即进入图10画面，在这里，您可以按需要改变屏幕对比度。

图10：

屏幕对比度画面

4.葡萄气调包装结果

通过采用气调包装（MAP）技术，分别得到了不同品种的葡萄所需的最适宜的气体比例以及同一品种不同气体比例的影响结果。

巨峰：

对二氧化碳最敏感，适合低氧气和高二氧化碳的环境，

最佳气体成分大致为5%氧气+8%～12%的二氧化碳。

意大利葡萄：

5%氧气+3%二氧化碳

玫瑰香：

10%氧气+8%～10%二氧化碳

意大利葡萄，采后及时运回保鲜中心冷库，预冷12小时后装入容积为20L的气调瓶中，每瓶装5千克，并在每瓶中加入6包葡萄保鲜剂在0度下，与空气做对照。

每个处理重复3次，以氧气，二氧化碳，氮气高压气瓶为气源，通过气体调节系统经加湿后连续通入气调瓶中，气流速为100ml/min,定期用氧气，二氧化碳分析仪监测气体并从气调瓶中取葡萄测定浆果中乙醇（用氧化还原滴定法），乙醛（用对羟基联苯比色法）的含量。

最佳气体成分大致为：

5%二氧化碳+15%氧气处理效果比较好。

龙眼：

10%氧气+3%二氧化碳

不同葡萄品种气调贮藏效果不同，以低二氧化碳和高氧气的处理综合效果好。

关于葡萄气调贮藏效果的肯定性研究大多是在使用二氧化硫保鲜剂或减少二氧化硫用量的条件下进行的，而对于完全无二氧化硫的葡萄气调贮藏效果及气调对二氧化硫用量的影响尚没有定论。

下面以龙眼葡萄为例，对其采用不同配比的二氧化碳和氧气，观察其气调包装的效果。

龙眼葡萄气调贮藏效果（贮期120天）

处理

腐烂（%）

落粒（%）

商品果率（%）

褐变指数（%）

0:

3

4.6

3.4

92.0

0

5:

3

6.0

4.2

89.8

0

10:

3

3.2

2.3

94.5

0

15:

3

1.0

0.3

98.7

1

3:

1

4.7

0.8

94.5

2

3:

5

13.9

0.8

85.3

0

3:

10

2.8

0

97.2

0

3:

15

5.9

0

94.1

0

空气CK

22.1

1.2

96.7

0

从表中可以看出二氧化碳和氧气的比例分别为3%和10%时，龙眼葡萄的贮藏效果最好。

过高的氧气或者过低的二氧化碳对于龙眼葡萄的贮藏效果都不好。

5.通过实验得到的结论

我们研究了气调包装与普通包装之间的差异，气调包装能明显防止食品在物理、化学、生物等方面发生质量下降或延缓质量下降的速度，但是其需要考虑的因素非常多，其中的要素是适当比例的气体混合物、气体阻隔膜、储藏温度、食品质量及微生物环境。

这些要素互相联系且缺一不可，它们的共同作用决定了食品保质期的长短。

虽然气调包装和其他包装方法对葡萄的贮藏保鲜均有一定的效果，但单纯使用都不能达到最佳的效果，必须充分发挥它们的协同效应。

因此根据葡萄的不同特征，而采用相应的措施才能最大限度地减少果实的损失。

参考文献

[1]章建浩，食品包装学[M]，中国农业出版社，1982年11月。

[2]浅谈使用食品包装技术应注意的几个问题[EB/OL]，中国技术创新网。

[3]阚建全，食品化学[M]，北京：

中国农业出版社。

[4]食品气调保鲜（MAP）技术及设备[EB/OL]，中国农业在线，2004年3月17日。

[5]蔡明池，塑料包装材料状况分析[J]，中国包装，2004年。