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气调包装的保鲜原理与包装材料

时间:2017-11-16   作者:凯康机械

 

保鲜

    食品保鲜的方法很多,气调包装是先进的方法之一,所谓气调,即置食品在一定比例理想混合气体中,

延长生活生化的变质。目前欧美市场各大超市的生鲜果蔬、净菜、切割菜、内食制品在冷链流通条件下,已遍布货架,在西方国家高经济、快节奏、严要求的条件下,气调包装就愈发显得重要,这不仅是食品工程新课题,也是历史发展的必然规律。 

复合气调保鲜包装,国际上统称为map包装,所用的气调保鲜气体一般由co2、n2、o2及少量特种气体组成。co2能抑制大多需氧腐败细菌和霉菌的生长繁殖;o2抑制大多厌氧的腐败细菌生长繁殖;保持鲜肉色泽、维持新鲜果蔬富氧呼吸及鲜度;n2作充填气。复合气体组成配比根据食品种类、保藏要求及包装材料进行恰当选择而达到包装食品保鲜质量高、营养成分保持好、能真正达到原有性状、延缓保鲜货架期的效果。

所谓食品的保鲜,就是要保持食品原汁原味的新鲜状态。对熟食而言,就是要保持熟食品处于出品当天的新鲜程度。传统包装和储存只能解决食品保质的问题,而不能保持食品的新鲜。因为保鲜期的问题,使很多真正的特色食品行不出家门,销不能隔夜,市场半径非常狭小,从而丧失了庞大的消费群。新兴的复合气调保鲜包装在很大程度上解决了食品保鲜问题,可以使熟食保鲜期从1天延长到7天以上,大大扩展了生产厂家的市场半径,同时也使消费者在家门口就能品尝到相距千里的地方特色食品,在新鲜度和安全期之间为消费者做出了更好的平衡。

不含奶油的蛋糕在常温下保鲜20-30天,月饼、布丁蛋糕采用高阻隔性复合膜常温下保鲜期可达60-90天。豆制品及畜禽熟肉制品充入co2和n2能有效抑止大肠菌群繁殖。在常温20℃-25℃下保鲜5-12天,经85℃-90℃调理杀菌后常温下保鲜30天左右,在0℃-4℃冷藏温度下保鲜60-90天。

 

解释

 

气调保鲜包装国外又称MAP或CAP、国内称气调包装或置换气体包装、充气包装。它是采用具有气体阻隔性能的包装材料包装食品,根据客户实际需求将一定比例O2+CO2+N2,N2+CO2,O2+CO2混合气体充入包装内,防止食品在物理、化学、生物等方面发生质量下降或减缓质量下降的速度,从而延长食品货架期,提升食品价值。

历史

气调包装作为一种食品包装技术,已有较长的历史,早在20世纪30年代欧美已开始研究使用CO2气体保存肉类产品;50年代研究开发了N2和CO2气体置换牛肉罐头和奶酪罐的空气,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,很多食品如肉食品、水果、蔬菜、蛋糕、茶叶和乳制品等都成功地采用了气体置换包装技术;70年代生鲜肉的充气包装在欧美各国广泛就用,从此气调包装在全世界蓬勃发展。

 

应用范围

生鲜红肉应用

对于猪肉、牛肉、羊肉等生鲜红肉包装来说,保持鲜肉本身鲜红的颜色是影响其销售的最重要因素。此类气调包装的保鲜气体一般由O2和CO2组成。鲜肉颜色很大程度上取决于组织中存在的肌红蛋白。由于肌红蛋白本身是紫色的,但在高氧环境下,则会变成鲜红色,因此生鲜红肉气调包装一般氧气含量高达60%-80%。同时,在包装内充入不低于25%的CO2,以有效抑制细菌等微生物的繁殖。各类红肉的肌红蛋白含量不同,肉的红色程度也不相同,如牛肉比猪肉色泽深,因此不同红肉气调包装时氧气的浓度也需要调整,以取得最佳的色泽保持效果和货架期延长。此类产品气调包装气体组成一般为60%-80%的O2,20-40%的CO2,在2-3℃储存,产品的货架期通常为5-8天。

 

 

新鲜蔬果应用

水果和蔬菜采摘后,仍将继续呼吸,进行活跃的新陈代谢。果蔬在呼吸过程中,不断消耗自身水分,并产生乙烯等具有催熟作用的气体,如未得到妥善处置,产品原有营养价值和风味将随之受到影响。因此新鲜果蔬气调包装需特别采用具有透气性的塑料薄膜,或者在薄膜上增加透气孔,允许包装内外气体交换渗透,从而为果蔬提供良好的呼吸环境,延长产品的货架期。这种包装又称均衡气调包装,一般由CO2、N2和O2等气体组成。气调包装保鲜期根据果蔬品种和新鲜度确定。目前这种技术已经在国内开始应用。

 

 

 

烘焙产品应用

气调包装已被广泛用于面包、糕点、饼干等烘焙产品中。由于引起这些食品腐败的微生物大部分为霉菌,而这些霉菌偏好多水环境,也是好氧微生物,因此烘焙产品气调包装一般不充入O2,而使用CO2和N2来延长产品的货架期,CO2的浓度可达到100%。同时,包装材料的完整性也十分重要,因为包装泄露会导致氧气进入,引起霉菌生长造成产品变质。

 

 

气调包装可广泛用于肉、禽、鱼以及果蔬等新鲜食品、熟肉制品、面包糕点等焙烤食品的包装。经过气调包装的食品,由于较好地保持了食品原有的口感、色泽、形状及营养,同时可达到较长的保鲜期,已越来越受到食品加工厂商及消费者的青睐。在欧美市场采用气调包装的食品发展个分迅速,年增长速度高达25%,目前每年气调包装产品的总量已超过50亿盒之多。 

生鲜猪、羊、牛的肉的气调保鲜包装既要保持鲜肉原有红色又能防腐保鲜,气调包装的气体由O2和CO2组成,根据肉种类不同,气体组成分各异。猪肉气调包装的气体组成为60%―70%O2和30%―40%的CO2,于0℃―4℃的货架期一般7―10天(包括宰杀后在0℃―4℃温度下冷却24h使ATP活性物质失去、质地变得有柔软及香味、适口性好的冷却猪肉)。

 

气调保鲜包装国外又称MAP或CAP、国内称气调包装或置换气体包装、充气包装。是采用具有气体阻隔性能的包装材料包装食品,根据客户实际需求将一定比例O2+CO2+N2,N2+CO2,O2 +CO2混合气体充入包装内,防止食品在物理、化学、生物等方面发生质量下降或减缓质量下降的速度,从而延长食品货架期,提升食品价值。

 

 

成本

气调包装与真空包装材料的要求相近,气调包装增加的成本主要是气体费用

 

常见保护气体

国内外常用的保护气体是CO2(二氧化碳)、O2(氧气)、 N2(氮气)三种。它们各自的功能是:

CO2:是一种抑制细菌生长繁殖的抑菌气体剂。它的特点:

(1) 最佳抑菌作用在细菌开始繁殖曲线的滞后期价段(抑制细菌指数约为100个/100g以内);

(2) 在低温下易溶解于水和脂肪;

(3) 它对大多数需氧菌有抑菌效果,但对厌氧菌和酵母菌无效。

(4) 通常抑制细菌的最低浓度为30%。

O2: 它的作用有三方面:

(1)抑制厌氧菌的生长繁殖;

(2)保持新鲜猪、牛、羊肉的红色色泽;

(3)保持新鲜果蔬新陈代谢需氧呼吸。

N2: 惰性气体,与食品不起作用,仅作为混合气体的充填气体。

 

影响气调包装效果的因素有哪些

1.食品的特性

如水分活度、pH值将决定何种微生物在产品上生长。

2.食品的处理和加工

食品加工必须在低温状态下进行,且必须尽可能地减少与空气、设备和人员接触。

3.微生物的类型和数量

食品最初的菌落数目十分重要,关乎货架期。

4.卫生水准

遵循良好卫生法规,并在整个加工链过程中保持最高的卫生标准,以抑制细菌增长。

5.温度

温度是影响产品货架期和新鲜安全的关键因素。冷藏食品若没有在适宜的温度下加工和储藏,容易导致微生物增长速度加快,引发食品变质。

6.包装机械
包装设备的成型、封口及抽真空系统必须可靠,密封性良好。为保持干净卫生,设备必须完全可清洗。

7.包装材料的特性
包装材料需能延长产品货架期,并确保产品具有较好的展示效果。

8.包装内的气体体积

包装内充入适当体积的气体以达到较美观的展示效果。

9.混合气体
气体使用类型、成分比例与产品货架期和外观密切相关。

气调包装

 

气调包装的包装原理是采用气调保鲜气体(2-4种气体按食品特性配比混合),对包装盒或包装袋的空气进行置换,改变盒(袋)内食品的外部环境,抑制细菌(微生物)的生长繁衍,减缓新鲜果蔬新陈代谢的速度,从而延长食品的保鲜期或货架期。以果蔬保鲜为例:新鲜果蔬在采摘后仍然进行呼吸作用,消耗氧气产生二氧化碳,逐渐增加环境中的二氧化碳含量并降低氧气的浓度,采用高透性的塑料薄膜可与大气进行气体交换,补充所消耗的氧气并排出二氧化碳。当气体对薄膜渗透的速度与果蔬呼吸速度相等时,包装袋内的气体达到某一平衡浓度,可以使果蔬维持微弱的呼吸速度而不产生厌氧呼吸,从而延缓果蔬的成熟而得到保鲜。采用气调包装能够实现在不采用防腐剂、添加剂的前提下确保食品的口感、营养成份和保鲜期。

不同气体对材料的渗透性

气调包装系统的设计应考虑多方面的因素,其中最重要的因素是包装内CO2和O2的相对含量,这主要是由包装内气体浓度和包装材料的透气性决定,即是气调保鲜气体的比例控制精度及包装材料的气体置换率。与真空包装或是充氮包装不同的是,气调包装材料大多是低阻隔材料,具有较大的气体透过性。

 

材料透气性出现差异与材料高分子的聚集状态(结晶性)、聚合物结构对气体的扩散性和溶解性、采用添加剂的影响等因素有关。但是不同的气体对同种材料的渗透性也不相同,对同种材料而言,一般是N2的透过性最小,O2稍大一些,CO2的最大,这与气体分子的大小以及气体分子的形状有关。分子的动力学直径越小,在聚合物中扩散越容易、扩散系数越大。但气体分子直径的大小并不是决定渗透性的唯一因素,因为渗透性还与气体在聚合物中的溶解度有关。另外分子的形状也能影响渗透性,有研究表明,长条形分子的扩散能力和渗透能力最强,而且分子形状的微小变化会引起渗透性的很大变化。

 

如何选择合适的气调包装材料

 

毫无疑问,要对产品进行气调包装,就必须根据产品的特性进行包装材料透气性的合理选择。一般用于气调包装的气体是O2、CO2、N2的混合气体,或是O2、CO2的混合气体,因此在选择气调包装材料时必须对材料的O2透过性、CO2透过性、N2透过性进行精确测试,决不能对各种气体的检测厚此薄彼,或是仅仅检测材料的O2透过率再按经验比例进行折算,必须进行全面检测。可以想象,如果由于指标检测失误,或是未经全面检测而导致气调包装材料选择有失,不但会给企业造成巨大的经济损失,而且也会造成资源的严重浪费。

 

目前,世界上普遍使用的透气性测试方法有压差法和等压法两大类。整体上看,等压法设备测试对象非常单一,目前仅能检测材料的O2透过性或者CO2透过性,至今尚未有公司能够提供用于检测N2透过性的等压法设备。而对于压差法设备就完全不同了,因为这种方法本身就对测试气体没有选择性,可以进行O2、N2、CO2等常规气体的测试,测试成本低,还可实现测试环境自控温。另外由于膜技术理论的支持,利用真空压差法设备不仅能够检测各种常见气体对试样的透过性,还能同时给出测试气体对试样的扩散系数及溶解度系数。相对于等压法设备,压差法透气性测试设备更适合气调包装材料的研究机构以及使用厂家对材料进行全面检测并进行综合分析。

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