真空除氧除了抑制微生物的生长和繁殖外,另一个重要功能是防止食品氧化,因油脂类食品中含有大量不饱和脂肪酸,受氧的作用而氧化,使食品变味、变质。此外,氧化还使维生素A和维生素C损失,食品色素中的不稳定物质受氧的作用,使颜色变暗。所以,除氧能有效地防止食品变质,保持其色、香、味及营养价值。
真空充气包装的主要作用除真空包装所具备的除氧保质功能外,主要还有抗压、阻气、保鲜等作用,能更有效地使食品长期保持原有的色、香、味、形及营养价值。另外,有许多食品不宜采用真空包装,而必须采用真空充气包装。如松脆易碎食品、易结块食品、易变形走油食品、有尖锐棱角或硬度较高会刺破包装袋的食品等。食品经真空充气包装后,包装袋内充气压强大于包装袋外大气压强,能有效地防止食品受压破碎变形,并不影响包装袋外观及印刷装潢。
真空充气包装在真空后再充入氮气、二氧化碳、氧气单一气体或2―3种气体的混合气体。其中氮气是惰性气体,起充填作用,使袋内保持正压,以防止袋外空气进入袋内,对食品起到一个保护作用。氧化碳气能够溶于各类脂肪或水中,形成酸性较弱的碳酸,有抑制霉菌、腐败细菌等微生物的活性。氧气具有抑制厌氧菌的生长繁殖,保持水果,蔬菜的新鲜及色彩,高浓度氧气可使新鲜肉类保持其鲜红色。
一、定义
真空包装:将食品装入包装袋,抽出包装袋内的空气,达到预定真空度后,完成封口工序。
真空充气包装将食品装入包装袋,抽出包装袋内的空气达到预定的真空度后,再充入氮,二氧化碳,氧等气体,然后完成封口工序。
二、作用机理
1、 真空包装的主要作用是除氧,以有利于防止食品变质,其原理也比较简单,因食品霉腐变质主要由微生物的活动造成,而大多数微生物(如霉菌和酵母菌)的生存是 需要氧气的,而真空包装就是运用这个原理,把包装袋内和食品细胞内的氧气抽掉,使微生物失去“生存的环境”。实验证明:当包装袋内的氧气浓度小于1%时, 微生物的生长和繁殖速度就急剧下降,氧气浓度≤5%时,大多数微生物将受到抑制而停止繁殖。
(注:真空包装不能抑制厌氧菌的繁殖和酶反应引起的食品变质和变色,因此还需与其它辅助方法结合,如冷藏、速冻、脱水、高温杀菌、辐照灭菌、微波杀菌、盐胞制等。)
真 空除氧除了抑制微生物的生长和繁殖外,另一个重要功能是防止食品氧化,因油脂类食品中含有大量不饱和脂肪酸,受氧的作用而氧化,使食品变味变质。此外,氧 化还使维生素A和C损失,食品色素中的不稳定物质受氧的作用,使颜色变暗。所以,除氧能有效地防止食品变质,保持其色、香、味及营养价值。
(注: 油脂酸败的机理,其主要原因是油脂在贮存中水解出游离的脂肪酸,受湿、热、光和氧的作用,含双键的脂肪酸在氧的作用下,先氧化成过氧化物,再分解出低醛、 酮、酸等有“蛤喇味”的产物。油脂酸败后其食用价值降低,口感、嗅感变劣,其营养素必需脂肪酸严重破坏。VA、Vv、VD失去生理作用。)
2、真空充气包装的主要作用除真空包装所具备的除氧保质功能外,主要还有抗压、阻气、保鲜等作用,能更有效地使食品长期保持原有的色、香味、形及营养价值。另外,有许多食品不适宜采用真空包装而必须采用真空充气包装。
2.1、 抗压:因食品经真空包装后,外界大气压强加在包装袋外,使其收缩变形,故许多食品如松脆易碎食品(茶叶、膨化食品、果蔬脆片)易结块食品(肉松、奶粉)易 变形走油食品(蛋糕、月饼)有尖锐棱角或硬度较高会刺破包装袋的食品等,均须采用真空充气包装,食品经真空充气包装后,包装袋内充气压强大于包装袋外大气 压强,能有效地防止食品受压破碎变形并不影响包装袋外观及印刷装潢。
2.2、阻气:真空包装和真空充气包装所用的包装袋一般均采用气密性较 好的复合薄膜材料,但气密性最好的复合薄膜也有一定的透气率,真空包装后,包装袋外的空气还会慢慢地渗透到包装袋内,即影响到食品的保质期,而采用真空充 气包装后,包装袋内压强大于包装袋外压强,袋外空气很难进入袋内,如有效地延长了食品的保质期。
2.3、保鲜:真空充气包装在真空后再充入 氮气、二氧化碳、氧气单一气体或二、三种气体的混合气体。 其氮气是惰性气体,起充填作用,使袋内保持正压,以防止袋外空气进人袋内,对食品起到一个保护作用。其二氧化碳能够溶于各类脂肪或水,引成酸性较弱的碳 酸,有抑制霉菌、腐败细菌等微生物的活性。其氧气具有抑制厌氧菌的生长繁殖,保持水果、蔬菜的新鲜及色彩,高浓度氧气可使新鲜肉类保持其鲜红色。
三、适用范围
1、真空包装
①腌腊制品:香肠、火腿、腊肉、板鸭等;②酱腌菜:榨菜、萝卜干、大头菜、泡菜等;③豆制品:豆腐干、素鸡、豆沙等;④熟食制品:烧鸡、烤鸭、酱牛肉等;⑤方便食品:米饭、即食湿面、熟菜等;⑥软罐头:清水笋、糖水水果、八宝粥等;
2、真空充气包装
①茶叶、果仁、瓜子仁、肉松等;②油炸土豆片、膨化食品、果蔬脆片等;③蛋糕、月饼等;④奶粉、咖啡、巧克力等;⑤各种土特产、名贵中药材;⑥各种脱水蔬菜。
首先,我们先从外包装上看。理论上讲,这两款咸蛋黄采用了两款不同的包装材料,毕竟充气包装咸蛋黄与真空包装咸蛋黄的包装工艺存在差别,采用不同材质的包装显然是确保了回味源咸蛋黄独有起沙出油的效果。在包装的过程中,我们的工人所需要掌握的技能也是不同的,因此,我们在这方面做得更有针对性。
其次,我们可以从咸蛋黄的形态上去判断。真空包装咸蛋黄经过包装过程的压缩,外形态上有一定程度的挤压状,包装严密让咸蛋黄的触摸感干滑硬朗,甚为逼真。而充气包装咸蛋黄在形态上看,更为圆润,水分也更为充足一些,油水效果更突出。但由于充气包装里面的氮气缘故,在包装贮存方面,充气包装咸蛋黄会比真空包装咸蛋黄占用更多的地方。
再次,我们可以从保质期方面去看,不管在常温下还是冷冻冷藏的条件下,真空咸蛋黄的贮存时间都会比充气咸蛋黄的长一些。根据冷冻或者冷藏的标准,在-18℃以下时,咸蛋黄可以保存15个月以上;在5℃以下,咸蛋黄可以存3个月以上。
为什么充气类糕点包装内充填的气体含量会发生变化?
质量问题:
相比糕点包装内充入的氮气浓度,成品包装在后期存放过程中氮气浓度降低,氧气浓度升高。
原因分析:
1. 包装材料
阻隔性差---包装材料对氧气、氮气的透过量较高,导致渗入包装内部的氧气量,以及包装内部氮气的散失量均较高。
耐揉性较差---对于含铝材质(铝箔或镀铝膜)类包装复合膜,若包材的耐揉性较差,当受到外力的揉搓或挤压时,易形成折痕、针孔等问题,引起糕点所使用的包材的阻隔性降低。
2. 成品包装生产过程
密封性较差---糕点成品包装的袋体或热封部位易在一定的压力或长时间的存储中发生漏气,特别是热封部位的密封质量较差,如热封强度过低或过高、热封强度不均匀,则更易出现漏气现象。
专家建议:
---关注包材的氧气透过量、氮气透过量、揉搓后氧气透过量、密封性能、热封强度等性能的监测。
---调整热封机参数,改善热封部位的密封性能;选择阻隔性高,耐揉搓性较好的包装材料或对现有包材进行质量的改进。
典型质量案例
---检测样品:面包充氮包装所使用的塑料复合膜(客户反映在包装时充入的是99%比较的氮气,存储一段时间后通过顶空分析仪测试到包装内的氮气浓度降到85.1%,氧气浓度为6.2%)。
---针对性检验项目:氧气透过量、氮气透过量、密封性能。
---试验结果:密封性能试验中,成品包装在-89kPa时未发生泄漏,密封性好;包装袋的氧气透过量为965.4235cm3/(m2•24h0.1MPa),氮气透过量为201.3791cm3/(m2•24h0.1MPa),阻隔性差,气体透过量较高,远高于市场上同类优质产品的平均值。因此,包装袋的阻隔性差是导致上述问题的重要原因。
有关专家已明确指出了食品软包装在未来的发展的新方向:改善已有塑料材料的性能、提升材料的强度和阻隔性能、开发新品种的材料、减少材料用量(厚壁)、重复使用材料、对材料进行分类回收以保护环境。
新型高阻隔性塑料已被广泛使用
新型的高阻隔性塑料不仅可以增强包装对食品的保护功能,而且可以减少塑料的用量,甚至可以实现材料的重复使用。对于要求使用高阻隔性保护包装的加工食品,以及应用真空包装、充气包装等包装的场合,我们一般都要使用复合材料包装,并且在多层的复合材料中必须使用一层以上的高阻隔性材料。
常用的高阻隔性包装材料包括了铝箔、尼龙、聚酯等。随着食品对包装保护性要求的提高,阻隔性更好的乙烯-乙烯醇共聚物、聚乙烯醇等材料也开始获得了逐渐广泛的应用。目前,发达国家已开发并少量应用了PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯),为食品包装材料凭添了很多优势。PEN的化学结构与PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)相似,但其刚性大为提高,阻氧性、阻水性亦比PET材料提升了数倍,而且具备良好的紫外线吸收性,以及更低的气体吸附性。这样,使用PEN材料盛装过食品的容器不留气味,可重复使用。
无机高阻隔微波食品包装材料将成新宠
随着消费者生活节奏的加快,可直接用于微波加热的食品包装将成为食品包装领域发展的新热点。由于目前采用铝箔和某些塑料的复合材料制成的包装具有不透明、不易回收、不可直接用于微波炉加工等方面的缺点,近几年来新面世的镀SiOx材料便可作为其良好的替代品。SiOx材料是在PET、PA、PP等基材上镀的一种薄层硅氧化物,它不仅具有更出众的阻隔性能,而且还拥有极好的大气环境适应性。SiOx材料的阻隔性几乎不会受到环境湿度和温度变化的影响。SiOx镀膜具备高阻隔性、高微波透过性、透明性,可用于微波加工食品的软包装,也可制成饮料和食用油的包装容器。SiOx材料在我国也已开始获得应用。尽管SiOx镀膜的成本较高,大规模的商业生产技术尚不完善,但由于其特殊的性能,SiOx镀膜将成为本世纪重要的包装材料。
活性包装技术的应用将成为趋势
活性包装技术是指包装与包装内部的气体及食品之间的相互作用,能够有效地保持食品的营养与风味。活性包装主要可被应用在食品包装上,相对于过去使用的、采用物理方法阻隔气体、水蒸气和光的方式而言,活性包装在延长食品货架保存期方面起着积极、重要的作用,能为食品提供更好的保护。因此,活性包装作为一种智能型的技术,正在得到广泛的开发、应用。
由于材料科学、生物科学和气体包装技术的进步,近年来活性包装技术得到了快速的发展,比如除氧活性包装、灭菌活性包装等。
灭菌活性包装是活性灭菌物质与包装材料相结合的完整体系,是指将山梨醇、山梨酸盐、苯甲酸钠、银沸石等物质加入到制造包装容器的材料中,然后加工、制造成型的容器,其可缓慢地释放出灭菌活性成份。
活性包装被看作是包装工业的革命性变化。为了控制包装内的特定气体,活性包装材料使用了能吸收或释放特定气体的化学物质。活性包装的功能体系包括了使用杀菌剂、酶抑制剂、脱氧剂、气味吸收剂或释放剂、光线阻隔剂、防雾剂、防粘剂、稳定剂等。已经实现或即将实现的其它活性包装系统包括:含抗氧薄膜、气味吸收和释放系统、抗黏结薄膜、防雾薄膜、阻光和调节光的组份等。
ETFE薄膜:氟塑料是塑料的一个重要类别,通常人们认识氟塑料是从聚四氟乙烯(PTFE)以及聚偏氟乙烯(PVDF)开始的。为了改善PTFE的物理性能和加工性能差的缺陷,世界各地的科学家们作了大量的研究工作,美国杜邦公司和日本旭硝子株式会社先后于20世纪70年代起,研制开发出TEFZEL®和COP®系列的乙烯-四氟乙烯共聚物树脂产品。乙烯-四氟乙烯共聚物常简称为四氟乙烯(ETFE—ethyltetra fluoro ethylene, 简称F40)。ETFE是目前为止最强韧的氟塑料,在保持了PTFE良好的耐热、耐化学和电绝缘性能的同时,它的耐辐射、机械性能和加工性能有了很大程度的改善,特别是它和金属表面的附着力表现十分突出,这使氟塑料和钢紧衬的氟塑料旋转内衬工艺真正得以实现,常作为工业耐腐、耐磨产品使用。
表观上看,ETFE薄膜和我们常见的用于包装的塑料薄膜没什么区别。
自上世纪九十年代开始,建筑师尼古拉斯·格林肖(NicholasGrimshaw )创新性地将ETFE膜大规模地应用于英国的伊甸园工程后,这种材料得到了许多建筑师的认同,它的建筑用途也日益增多起来。
现生产的ETFE薄膜幅宽最大可达2350mm,可通过裁剪、热熔焊接制成相应的规格及形状。理论上可以有各种颜色,现实中使用较多的未透明、白色、蓝色。
不同形状和规格的ETFE气囊墙面
ETFE气囊边缘夹固件的金属扣盖/内侧的充气口/膜材焊接拼缝
ETFE薄膜墙屋面的优缺点:以ETFE薄膜制成屋面和墙体的优势在于:
①质轻高强——ETFE密度为1.73~1.77g/cm3,单位面积的ETFE薄膜的重量极轻,只有同等面积玻璃质量的1%,这能够大幅度降低主体结构荷载,特别适合于大跨度结构。ETFE薄膜韧性好、抗拉强度高、不易被撕裂,据测试0.2mm厚度的薄膜其拉伸强度可达到500 N/5cm,拉裂强度可达约1200 N/5cm,接近PTFE的两倍。ETFE薄膜的延展性大于400%。
②耐候性和耐化学腐蚀性强——其使用寿命据估计可以长达25~30年(由于法律方面的原因,一般厂家提供十年的保证期)。
③防火安全性好——ETFE熔融温度高达200℃,并且不会自燃。
④可见光透过率高——ETFE薄膜可见光透过率高达95%、紫外线透过率高达94%(双层0.2mm厚度的透明薄膜),透明的ETFE薄膜作为一种充气后使用的材料,它可以通过丝网印刷镀点控制薄膜的透明度,对遮光度和透光性进行调节,有效地利用自然光;它可以通过控制充气量的多少甚至充入气体的种类来同时起到保温隔热、节省能源的作用。
⑤优异的自清洁功能——灰尘不易吸附在其表面,据称其清洁周期大约为5年。
⑥适应性好——ETFE薄膜几乎可以加工成任何尺寸和形状。
⑦ETFE薄膜可预制成薄膜气囊,在现场组装、充气,无湿作业,施工和维修方便。
⑧综合成本与传统的玻璃类墙屋面相比有着一定的竞争力。
当然,任何事物都有其两面性,ETFE薄膜墙屋面的缺点也是不容回避的:
①由于弹性大、无刚度,ETFE薄膜常制成气囊以成型,这就需要准备空压机器补气,耗费额外的固定投资及运营费用。
②任何强韧的材料如果太薄就经不起利器的划伤,虽然薄膜的修补并不复杂,但ETFE薄膜同样最好避免设置于人体易于接触的范围内以减少损坏的几率。
③在现阶段由于产品生产及安装厂商少,整体系统的初始投资高,技术要求也相对较高。