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用于食品保鲜的包装设备
气调包装技术在智能化包装时代必将占有一席之地。随着一些食品果蔬保鲜产品日益成为食品类消费的主流，在国内外市场上占有越来越大的份额，把气调包装应用于食品的保鲜，可使食品的货架期大大延长，因而具有很大的市场潜力。
中文名：气调包装机
作 用：食品的货架期大大延长
应用于：食品的保鲜
对 象： 果蔬、熟食品
分 类 ：全自动气调包装机
保鲜气体： 二氧化碳等
一、复合气调保鲜包装机保鲜原理
1．复合气调保鲜包装亦称气体置换包装，国际上称为MAP包装（即Modified Atmosphere Packing）。复合气调包装机的原理是采用复合保鲜气体（2-3种气体按食品特性配比混合），对包装盒或包装袋内的空气进行置换，改变盒（袋）内食品的外部环境，达到抑制细菌（微生物）的生长繁衍，减缓新鲜果蔬的新陈代谢速度，从而延长食品的保鲜期或货架期。
2．气调保鲜气体一般由二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)及少量特种气体组成。CO2气体具有抑制大多数腐败细菌和霉菌生长繁殖的作用，是保护气体中的主要抑菌成分；O2具有抑制大多数厌氧腐败细菌生长繁殖，保持鲜肉色泽和维持新鲜果蔬需氧呼吸，保持鲜度的作用；N2是惰性气体，与食品不起作用，作为填充气体，与CO2、O2及特种气体组成复合保鲜气体。不同的食品果蔬，保鲜气体的成分及比例亦不同。
一、气调包装机技术关键
合格的复合气调保鲜包装机，有二大关键的技术指标必须符合相应的要求，这二大指标分别为：一是气体置换率要高，二是气体混合精度误差率要低。复合气调保鲜包装设备的质量合格与否，需要用这2个关键指标来判断。气调保鲜气体一般由二氧化碳（CO2）、氮气（N2）、氧气（O2）及少量特种气体组成。
二氧化碳具有抑制大多数腐败细菌和霉菌生长繁殖、减缓新鲜水果蔬菜新陈代谢速度之作用，是保鲜气体中的主要抑菌成分；
氧气具有抑制大多数厌氧菌生长、保持鲜肉色泽和维持新鲜果蔬需氧呼吸、保持鲜度的作用；
氮气是惰性气体，与食品不起作用，作为填充气体，与二氧化碳、氧气及特种气体组成复合保鲜气体。不同的食品、果蔬，所需要的保鲜气体的成分和比例也不相同。
食品果蔬采用复合气调包装设备进行保鲜包装，都需要对气体混合精度误差及气体置换率有一个合理的要求。在发达国家先进的复合气调保鲜包装设备的标准中，要求气体置换率达98%以上，保鲜气体混合精度误差率小于2%。这是因为上述二项指标对食品果蔬的保鲜起着至关重要作用。举例说明如下：
例一：气调保鲜包装荔枝时，其保鲜气体混合比例为：氧气（O2）浓度比例4%～6%；二氧化碳（CO2）浓度比例3%～5%，伤害浓度8%；其余为填充气体氮气（N2）；如果O2浓度偏低，会产生无氧呼吸，致使荔枝果实发酵、组织坏死；O2浓度偏高或CO2浓度偏低，抑制荔枝新陈代谢作用下降，缩短保鲜期；CO2浓度偏高（>8%），则会造成果皮及果实伤害，加速荔枝变质。
例二：气调保鲜包装卤菜（熟食）时，其保鲜气体混合比例为：氮气（N2）64%～66%，二氧化碳（CO2）34%～36%，气体置换率≥98%。由于很多微生物（细菌）的生长繁殖需要O2，因此降低含氧量可减缓细菌的繁殖速度（厌氧菌除外）。实验表明，合理的N2和CO2的混合气体在食品表面形成具有广谱抑菌及保色保味之保护层，且在低氧环境下，使卤菜得到保鲜。所以当气体混合精度误差率及置换率无法达到指标时，其抑菌保鲜作用基本无效。
二、气调保鲜较其它保鲜（保质）方法的优势
食品的常用保鲜（或保质）方法主要是：
（1）化学保鲜；
（2）冷冻保鲜；
（3）抽真空高温灭菌保质；
（4）抽真空充氮保鲜；
（5）复合气调保鲜；
（6）天然生物保鲜。
在上述六种保鲜（保质）技术中，化学保鲜是利用化学制剂防腐抑菌，但消费者因关注防腐剂副作用而受到限制；冷冻保鲜的缺憾是食品冷冻后口感口味发生变化；抽真空高温灭菌的缺点是对食品的特有的口味、口感、营养破坏较大；充氮包装能较好的保持食品的口感、口味及营养，但保鲜期很短，如需延长保鲜期则需包装后高温灭菌，口感口味改变较大。复合气调保鲜是在上述传统基础上发展起来的全新的保鲜技术，对包装环境有一定要求，其特点是无需高温灭菌，因而复合气调保鲜能确保原有食品的口感、口味及营养成份，真正保证了食品的原汁、原味、原貌。
四、使用范围
（1）新鲜果蔬、菌菇；
（2）各种卤菜、炒菜、鱼肉制品；
（3）月饼、蛋糕、豆制品；
（4）生鲜畜禽、水产；
（5）泡菜、腌腊制品；
（6）茶叶、中草药及土特产品；
（7）超市配送中心需保鲜的各类食品。
三、各类食品保鲜期（供参考）：
1、 新鲜果蔬、菌菇 果蔬收获后，仍保持吸收O2排出CO2的新陈代谢呼吸活动。如包装内O2含量降低和CO2含量升高，可使果蔬维持微弱的需氧呼吸而不产生厌氧呼吸，新鲜果蔬的衰老过程被延缓，降低新陈代谢速度，从而延长保鲜期。新鲜果蔬的气调包装保鲜气体由O2、CO2和N2组成。气调包装保鲜期根据果蔬品种和鲜度确定，如草莓、蘑菇、荔枝、桃、叶菜等。在0-4℃温度下的保鲜期为10-30天。采用低阻隔膜。
2、 熟食制品 中西式畜禽熟食制品、卤菜、炒菜、炖菜、快餐等熟食制品的保鲜，要求保鲜防腐和保持原汁原味。保鲜气体一般由CO2、N2等气体组成。气调包装后，保鲜气体在食物表面形成保护膜，从而达到抑菌保鲜，保持食品营养成份及原有口感、口味、形状。在20℃以下保鲜期在5-10天以上；在0-4℃条件下，保鲜期在30-60天；采用巴氏杀菌（80℃左右）后，常温下保鲜期在60-90天以上。需采用高阻隔膜。采用气调包装配合天然生物技术，能达到较为理想的效果。
3、 焙烤食品 烧烤食品的变质主要是霉变，保鲜要求防霉和保持风味，保鲜气体由CO2和N2组成。蛋糕、面包等米面食品在常温下的保鲜期为15-60天；月饼在常温下的保鲜期为30-90天；馒头包装薄膜需采用对气体高阻隔性的复合塑料膜，以保持包装内的气体浓度。配合天然生物技术，保鲜效果倍增。
4、 生鲜畜禽类 新鲜猪、牛、羊肉的气调包装气体由CO2、O2等气体组成。高浓度的O2使肉中肌红蛋白氧化为氧合肌红蛋白，可使鲜肉保持鲜红色泽；CO2用以抑菌防腐。在0-4℃条件下的保鲜期为7-30天。生鲜禽类用CO2、N2等保鲜气体，保鲜期可达15-30天。配合天然生物技术，可在常温下销售2-5天。
5、 新鲜水产海鲜类 新鲜鱼等水产品是水分含量高的易腐食品，低温储藏时厌氧菌是新鲜水产品腐败因素之一，并产生对人体健康有害的毒素。保鲜气体由O2、CO2和N2组成。多脂肪鱼类的气调包装因脂肪氧化酸是腐败变质的主要因素，保护气体由CO2和N2组成。新鲜水产品气调包装，根据品种和鲜度，在0-4℃温度下的保鲜期为15-30天。包装薄膜需采用对气体高阻隔性的复合塑料膜，以保持包装内的气体浓度。
6、 泡菜、腌腊制品 泡菜类食品在空气中易氧化、霉化变质，在腌（泡）制过程中，加入适量的天然生物制剂，经气调包装后，在常温下可保鲜30-180天。保鲜气体由CO2和N2组成。
| 气调包装 可实现的货架期 | 空气中货架寿命 | 储存温度 | O2 | CO2 | N2 | |
| 鲜肉 | ||||||
| 牛肉、羊肉、兔肉 | 5-8天 | 2-4天 | -1℃ — +2℃ | 70% | 20-30% | 0-10% |
| 猪肉 | 5-8天 | 2-4天 | -1℃ — +2℃ | 70% | 20-30% | 0-10% |
| 鹿肉、野猪肉 | 5-8天 | 2-4天 | -1℃ — +2℃ | 80% | 20% | / |
| 生内脏 | ||||||
| 心、肝、舌、肚 | 4-8天 | 2-6天 | -1℃ — +2℃ | 80% | 20% | |
| 禽肉 | ||||||
| 鸡、鸭、鹅、鸽子 | 10-21天 | 4-7天 | -1℃ — +2℃ | / | 30% | 70% |
| 碎禽肉 | ||||||
| 禽肉糜、去皮禽肉 | 7-14天 | 3-5天 | -1℃ — +2℃ | 70% | 30% | / |
| 熟食加工肉 | ||||||
| 培根、汉堡、香肠、烤肉 | 3-7周 | 1-3周 | 0℃ — 3℃ | / | 30% | 70% |
| 萨拉米 | ||||||
| 通类 | 4-8月 | 3-6月 | 0℃ — 3℃ | / | 30% | 70% |
| 深加工禽肉制品 | ||||||
| 鸡肉卷、熏鸡 、脆制离肉 | 7-21天 | 5-10天 | 0℃ — 3℃ | / | 30% | 70% |
| 生鱼和海鲜 | ||||||
| 比目鱼、鲈鱼 | 4-6天 | 2-3天 | -1℃ — +2℃ | 30% | 40% | 30% |
| 鲑鱼、鲤鱼、三文鱼、金枪鱼 | 4-6天 | 2-3天 | -1℃ — +2℃ | / | 40% | 60% |
| 甲壳动物和软体动物 | ||||||
| 蛤蜊、海螺、螃蟹、龙虾、鱿鱼 | 4-6天 | 2-3天 | -1℃ — +2℃ | 30% | 40% | 30 |
| 加工鱼类和海鲜 | ||||||
| 熏鱼、海蜇、海鲜酱 | 7-21天 | 5-10天 | 0℃ — 3℃ | |||
| / | 30% | 70% | ||||
| 面食 | ||||||
| 通心粉、宽面、粉丝 | 3-4周 | 1-2周 | 0℃ — 5℃ | |||
| / | 50% | 50% | ||||
| 乳制品 | ||||||
| 黄油、奶油蛋糕、奶油奶酪 | 2-12周 | 1-4周 | 0℃ — 5℃ | / | 100% | / |
| 鲜乳制品 | ||||||
| 切片奶酪 | 2-12周 | 0℃ — 5℃ | / | 30% | 70% | |
| 加工蔬菜 | ||||||
| 豆辣椒、凉拌菜、素汉堡、蔬菜 | 7-21天 | 3-14天 | 0℃ — 3℃ | / | 30% | 70% |
| 新鲜果蔬 | ||||||
| 辣椒、橄榄、梨 | 5-35天 | 2-7天 | 0℃ — 3℃ | 3% | 2% | 95% |
| 苹果、杏子、胡萝卜 | 5-35天 | 2-7天 | 0℃ — 3℃ | 5% | 5% | 90% |
| 葡萄柚、菠菜、芒果、草莓 | 5-35天 | 2-7天 | 0℃ — 3℃ | 10% | 10% | 80% |
| 坚果和干货 | ||||||
坚果、咖啡、麦片、面粉 | 1-2年 | 4-7月 | 常温 | / | / | 100% |
瑞典一公司推出采用充满100%CO2气体的包装袋、容器、贮藏室来贮藏肉类。高浓度的CO2能阻碍需氧细菌与霉菌等微生物的繁殖，延长微生物增长的停滞期及指数增长期，起防腐防霉作用。该法能使猪肉不需冷冻处理可保存120天，如再加压处理，贮藏时间更长。这一方法引起美国、澳大利亚等肉类输出国的极大关注。
美国专家采用新技术，用CO2制塑料包装材料。即使用特殊的催化剂，将CO2和环氧乙烷（或环氧丙烷）等量混合，制成新的塑料包装材料，其特点具有玻璃般的透明度和不通气性；类似聚碳酸酯和聚酰胺树脂；在240℃温度下不会完全分解成气体；有生物分解性能不会污染环境与土壤等特点。
我国已研究成功利用纳米技术，高效催化CO2合成可降解塑料。即利用CO2制取塑料的催化剂“粉碎”到纳米级，实现催化分子与CO2聚合，使每克催化剂催化130克左右的CO2，合成含42%CO2的新包装材料。其作为降解性优异的环保材料，应用前景广阔。
氮气（N2）是理想的惰性气体，在食品包装中有特有功效：不与食品起化学反应与不被食品吸收，能减少包装内的含氧量，极大地抑制细菌、霉菌等微生物的生长繁殖，减缓食品的氧化变质及腐变，从而使食品保鲜。充氮包装食品还能很好地防止食品的挤压破碎、食品粘结或缩成一团，保持食品的几何形状、干、脆、色、香味等优点。充氮包装正快速取代传统的真空包装，已应用于油炸薯片及薯条、油烹调食品等。受到消费者特别是儿童、青年的喜爱，充氮包装可望应用于更多的食品包装。
美国应用N2增加薄铝材料的饮料罐强度，在饮料装罐前，将氮气溶解在饮料中；在饮料罐密封后，氮气就从饮料中释放出来，对罐壁形成一种压力，使饮料罐相当于一个充气罐，从而增加了饮料罐强度，效果显著。该罐装饮料在运输、堆放中或在货架上都不会造成破损，也不影响饮料品质。此法也可用于聚酯类塑料制成的饮料包装。
在N2应用时必须重视N2的纯度与质量。通过膜分离或变压吸附方式从压缩空气中将其分离出的氮气纯度可达99．9%以上。食品包装中使用的N2纯度必须达到纯氮级（即安全级）。
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。
复合气调保鲜包装在国内外已广泛应用。
▲生鲜鱼虾的气调包装新鲜水产及海产鱼类的变质主要有细菌使鱼肉的氧化三甲胺分解释放出腐败味的三甲胺、鱼肉脂肪氧化酸败、鱼体内酶降解鱼肉变软、鱼体表面细菌（需氧性大肠杆菌、厌氧性梭状芽孢杆菌）产生中毒毒素，危及人健康。
用于鱼类气调包装的气体由CO2、O2、N2组成，其中CO2气体浓度高于50%，抑制需氧细菌、霉菌生长又不会使鱼肉渗出；O2浓度10%—15%抑制厌氧菌繁殖。鱼的鳃和内脏含大量细菌，在包装前需清除、清洗及消毒液处理。由于CO2易渗出塑料薄膜，因此鱼类气调包装的包装材料需用对气体阻隔性高的复合塑料薄膜，在0℃—4℃温度下可保持15—30天。英国金枪鱼采用35%—45%的CO2/55%—65%N2气体保鲜包装货架期6天。
虾的变质主要由微生物引起。其内在酶作用导致虾变黑。采用气调包装可对草虾保鲜。先将虾浸泡在100mg/L溶菌酶和1．25%亚硫酸氢钠的保鲜液中处理后，采用40%的CO2和60%的N2混合气体灌充气调包装袋内，其保质期较对照样品延长22天，是对照样品保质期的6．5倍。
▲禽畜生鲜肉类气调包装
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）。家禽肉气调包装主要是防腐保鲜，保鲜用气体由CO2和N2组成，禽肉用50%—70%CO2/50%—30%O2包装在0℃—4℃的货架期达14天。
在肉类气调保鲜包装中，使用高浓度O2可使鲜肉保持鲜红色更鲜艳，在缺氧环境下则肉质呈淡紫色，如用CO2、N2等保鲜气体，肉色泽呈淡紫色，保鲜期可达30天左右。生鲜肉类包装材料也要求使用对气体有高阻隔性的复合塑料包装材料。
▲烘烤食品与熟食制品的气调保鲜包装
烘烤食品包括糕点、蛋糕、饼干、面包等，主成分为淀粉。由细菌霉菌等引起的腐变、脂肪氧化引起的酸败变质、淀粉分子结构老化硬变等造成食品变质。应用于这类食品气调保鲜包装的气体由CO2及N2组成。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。
微波菜肴、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。
▲新鲜果蔬气调保鲜包装果蔬收获后仍能保持吸收氧气排出CO2的新陈代谢作用，同时消耗营养。果蔬保鲜是通过降低环境中O2含量和低温贮存降低呼吸进度，排除呼吸产生的CO2延缓果蔬成熟衰老从而达到保鲜效果。果蔬的气调包装气体由O2、CO2、N2组成，用透气性薄膜包装果蔬，充入低O2与高CO2和混合气体置换后密封，使包装内的O2含量低于空气而积累CO2高于空气，通过薄膜进行气体交换，达到利于果蔬保鲜环境、保持微弱需氧呼吸的气调平衡。
大多数果蔬用5%O2、5%CO2、90%N2混合比例包装，在6℃—8℃低温下有较长的保鲜期。气调包装用于荔枝保藏保鲜，用10%CO2+90%N2及20%CO2+80%N2处理荔枝果实24hr，既能达到保鲜目的，还能提高果实的好果率，保持果皮红色，并不影响营养成分，以高CO2和低氧条件结合臭氧处理（4．3mg/M3浓度）并采用可食性薄涂膜，可延长草莓货架期8—10天。
美国科学家对芒果采用气调包装试验，将芒果剥皮、切块，分别采用氧气包装，混合气（N286%、CO210%、O24%）包装及真空包装，结果经混合气包装的芒果货架期最长，在贮存期间，芒果的色泽、质地等外观效果好，微生物造成的损害最小。
气调包装也适用于净菜保鲜。净菜又称切割果蔬、半处理加工果蔬，为迎合上班族的新兴食品加工产品，有安全、新鲜、营养、方便等特点，但经切割后易褐变。采用气调包装降低氧含量能最大限度延长货架期。例如美国的切丝莴苣以1%—3%的O2、5%—6%的CO2和90%N2阻止褐变。气调保鲜包装还适用于去皮和切片的苹果、马铃薯、叶菜类蔬菜等果蔬保鲜。开发适合果蔬气调包装保鲜效果的包装膜是拓宽果蔬保鲜途径的关键。
