食品加工新技术——食品包装技术

食品加工新技术——食品包装技术的思维导图， 食品包装概念是适当的包装材料、容器和包装技术，包裹食品，在运输、贮藏过程中保持其价值、原有状态。

食品包装技术

• 食品包装概念
  • 定义
    • 适当的包装材料、容器和包装技术
    • 包裹食品
    • 在运输、贮藏过程中保持其价值、原有状态
  • 特性
    • 技术
    • 艺术
• 食品包装材料
  • 类型
    • 纸类
    • 塑料
    • 最常用
    • 金属
    • 玻璃
    • 完全阻隔分子扩散，保藏性能却决于密封性、牢固性，成本高
  • 食品安全法
    • 用于食品的包装材料和容器
      • 包装、盛放食品、食品添加剂
      • 纸、竹、木、金属、搪瓷、陶瓷、塑料、橡胶、 天然纤维、化学纤维、玻璃等制品
      • 直接接触的涂料
• 我国允许使用的包材7
  • 塑料制品
    • 1 聚对苯二甲酸乙二酯PETE/PET
      • 饮料瓶、果汁瓶
      • 耐热70℃
      • 塑性方便
    • 2 高密度聚乙烯HDPE
      • 白色药瓶、清洁用品
      • 耐热90~110℃
      • 耐腐蚀、耐酸碱
      • 不易彻底清洗残留物——非食品用途容器不宜通过清洗后利用
    • 3 聚氯乙烯PVC
      • 雨衣、塑料开关、管道
      • 耐热60~80℃
      • 过热释放有毒添加剂→一般不用做食品包装
    • 4 低密度聚乙烯LDPE
      • 最常见食品包材
      • 保鲜膜、塑料袋、牛奶盒等内贴膜
      • 耐热70~90℃
      • 耐腐蚀、耐酸碱
    • 5 聚丙烯PP
      • 饮料瓶、塑料餐盘、保鲜盒、微波炉用食品容器
      • 耐热130℃
      • 唯一可微波炉加热塑料餐盒
        • 部分盒体PP，盒盖LDPE，不能一同加热
    • 6 聚苯乙烯PS
      • 一次性餐具、泡沫塑料
      • 耐热70~90℃
      • 遇强酸、强碱释放有害物质
    • 7 其他类
      • 如
        • PC聚碳酸酚：高温释放双酚A，有毒
        • PA聚酰胺
        • ABS合成树脂
      • 也包括混合类塑料制品
  • 橡胶制品（天然、合成）
  • 陶瓷器、搪瓷容器
  • 铝制品、不锈钢食具容器、铁质容器
    • 镀锡薄钢板
    • 镀铬
    • 铝和铝箔
  • 玻璃容器
    • 钠钙玻璃
    • 铝玻璃
    • 硼硅酸玻璃
  • 食品包装用纸等系列化产品
    • 牛皮纸
    • 羊皮纸
    • 防潮纸
  • 复合包装袋
• 气调包装
  • 真空和充气包装
    • 改变包装食品环境条件而延长食品的保质期
    • 真空包装
      • 食品装入气密性包装容器，密闭前抽真空，密闭后容器内达到预定真空度
      • 减少包装内氧气，包装后需适当杀菌、冷藏
        • 形成低氧保护
      • 机理
        • 微生物
          • 氧气浓度＜1%，生长速度急剧下降
          • 0.5%多数细菌受到抑制停止繁殖
        • 油脂
          • ＜1%，有效控制氧化
        • 氧化、变色、褐变与氧气密切相关
    • 充气包装
      • 包装内充填一定比例理想气体
      • 破坏微生物生存繁殖条件，减少含氧量减缓食品劣变
      • 主要气体
        • 二氧化碳
          • 10%~40%，抑制微生物
          • 40%+，明显灭菌效果
          • 较高浓度能有效抑制微生物生长繁殖
        • 氮气
          • 置换氧气，保持色香味
          • 作用
            • 抑制食品、微生物呼吸作用
            • 充填气体，保护组织形状
            • 一直氧化
        • 氧气
          • 一般包装内不允许存在
          • 生鲜
            • 肉类：氧合肌红蛋白
            • 果蔬：维持正常代谢，保持新鲜
            • 维持食品内部细胞一定活性，延缓生命过程
        • 少用：二氧化氮、二氧化硫、氩
        • 氮气：氧气：二氧化碳 1：3：15~30
    • 包装材料
      • 塑料透气性、透湿性：聚合物分子结构、薄膜厚度、温湿度
      • 气密性
        • 真空：阻氧
          • PET、PA、PVDC、EVAL
          • 与PE、PP复合改善热封性
        • 充气：对充填气体良好阻隔
          • PET、PA、PVDC、EVAL等基材的复合包装
      • 透湿性
        • 对水蒸气阻透效果越好越利于保鲜
    • 工艺要点
      • 贮存温度
        • 温度提高，透气性增大
        • 包装后不再加热杀菌的食品10℃以下贮藏流通
      • 操作质量
        • 热封时封口部位不粘有油脂、蛋白质等，保证封口质量
        • 加热杀菌处理严格控制温度、时间
          • 避免过度加热造成内压升高，包材破裂、封口剥离
        • 真空包装充分抽气
          • 生鲜肉类、大型食品不能残留气体，防止微生物在保质期内繁殖
      • 适用产品
        • 真空
          • 内外有压差，不宜用于酥脆易碎，有尖角
        • 充气
          • 内外压差趋于平衡
    • 包装机械
      • 真空&充气通用的结构，真空充气型适用于两种
      • 真空包装
        • 室式真空包装机
        • 输送带式
          • 自动化程度，生产效率较高
        • 旋转台式
          • 填充、抽真空两个转台
          • 12个单独真空室，旋转一周完成包装
          • 40带/min
        • 热成型
      • 充气包装
        • 气体冲洗式
          • 混合气体将包装内空气驱除，袋口正压状态立即封口
          • 效率高，残留氧气较多
        • 真空补偿式
          • 抽出空气构成真空度，充入混合气体至常压，热封封口
          • 含氧量低，应用范围广
    • 注意问题
      • 材料选择
      • 贮存温度对包装效果的影响
      • 操作质量
      • 真空包装不适宜酥脆、有棱角的食品
  • MAP&CAP
    • 种类
      • MA （modified atmosphere）
        • 理性气体组分一次性置换/气调系统中建立 预定调节气体浓度，贮存期间不再人为调整
        • MAP
          • 一定理想气体组分，一定温度、一定时间内保持相对稳定
          • 呼吸代谢强度较小的产品
            • 生鲜冷却肉
              • 细菌总数
              • 后抑菌效应
          • 装备
            • GM型气体比例混合装置
              • 自动混合设定比例的氮气、氧气、二氧化碳
              • 盒式连续气调保鲜包装机
      • CA （controlled atmosphere）
        • 控制产品周围的全部气体环境，气调贮藏期间管理控制调节气体
        • CAP
          • 低氧高二氧化碳的平衡
          • 包装材料对包装内气氛自动调节
            • 包装选择透气性
          • 影响因素
            • 产品种类、成熟度、质量
            • 二氧化碳和氧气分压、乙烯浓度
            • 温度、光照
            • 包装膜渗透性、结构、厚度、面积
          • 生鲜果蔬
            • 避免因呼吸造成缺氧、二氧化碳浓度过高
            • 呼吸放出二氧化碳、乙烯、水蒸气、其他挥发气体
    • 原理
      • 改善控制食品贮存的气氛环境
      • 对于具生理活性的食品
      • 减少氧气含量，提高二氧化碳浓度
      • 抑制、降低需氧呼吸，减少水分损失
      • 过度缺氧
        • 难以维持生命必须的新陈代谢
        • 造成厌氧呼吸——变味、不良生理反应
    • 模式
      • 食品、微生物生理生化过程——新陈代谢的呼吸过程
      • 透气薄膜导致的产品与包装内气体交换过程
      • 动态平衡
    • 特点
      • 小包装
      • 内部环境气体
        • 封闭时提供
        • 封闭后产品呼吸作用自发调整
      • 封闭后一般不再人为维持管理
• 无菌包装
  • 关键：保证无菌。杀死微生物并防止微生物再污染
  • 定义
    • 无菌条件
    • 无菌or预杀菌产品
    • 无菌容器
    • 无菌包装三大要素
    • 密封
  • 对象
    • 常温保存的无菌食品
    • 低温保存的无菌食品
  • 特点
    • 包装内容物
      • 最适杀菌方式
        • 低温杀菌——巴氏杀菌
          • 68~70℃
          • 保持一段时间
        • 高温杀菌
          • 高温短时杀菌HTST
            • 100~130℃
            • 几分钟
          • 超高温瞬时杀菌UHTST
            • 130~150℃
            • 几（十）秒
          • 流动性液态或半液态食品
      • 食品品质损失少
    • 包装容器、食品分别杀菌
    • 包装材料
      • 耐热性、强度要求不高
    • 适合自动化连续生产，省工节能
  • 包装材料及其杀菌方法
    • 包装材料性能
      • 热稳定性
      • 抗化学性、耐紫外性
      • 热成型、稳定性
      • 耐得住无菌处理
      • 阻气性
        • 氧气不进入
        • 惰性气体不外渗
      • 防潮性
      • 韧性和刚性
        • 便于机械化填充和封口
      • 避光性
      • 卫生性
      • 经济性
        • 来源丰富成本低
    • 工业杀菌满足条件
      • D值
        • 一定温度，杀灭90%，所需时间
      • 杀菌剂与包材良好的润湿性
      • 杀菌剂易于从包装材料表面除去
      • 杀菌方法对操作者、消费者无害
      • 无法避免的残留杀菌剂不损害产品品质及消费者健康
      • 杀菌方法对包材无腐蚀性
      • 环保、可靠、经济
    • 杀菌方法
      • 加热杀菌法
        • 种类
          • 常压热处理
            • 200℃以下，无法秒杀
            • 芽孢
              • 200℃+
              • 低水分活度：100℃+
          • 过热蒸汽杀菌
            • 杀菌效果好，压力大
            • 耐压容器，金属罐
          • 微波杀菌
            • 中等水分包材
        • 包装材料
          • 不适用于纸质、塑料
          • 玻璃
            • 不耐热冲击
            • 瓶盖特性
      • 辐射杀菌法
        • 种类
          • 紫外线照射法
            • 杀菌效果
              • 强度、时间、温度、距离、表面状态
              • 与干热、化学方法结合，增强
          • 离子辐射法
            • 辐照剂量10kGy或更低√
            • 剂量较大：材料固有性质变化
        • 包装材料
          • 纸
          • 塑料薄膜
          • 复合材料
      • 化学杀菌法
        • 种类
          • 过氧化氢杀菌
            • 浓度、温度较高时才可用于无菌包装
            • 广谱杀菌作用
            • 温度、浓度
            • 30%,80℃效果较好
            • 考虑润湿性
          • 环氧乙烷杀菌
            • 包装机有关部件、包装容器、封口材料
            • 对乙烯基塑料有渗透作用，升温、减压让其挥发
  • 无菌包装设备与无菌包装过程
    • 卷材纸盒无菌包装设备——利乐包
      • 特点
        • 包装材料：板材卷筒形式引入
        • 与产品接触的部件及机器的无菌腔均经过灭菌
        • 成型、填充、封口、分离一台机器上完成
      • 优缺点
        • 优点
          • 劳动强度低
          • 仅无菌材料进入机器无菌区，保证高度无菌
          • 成型、填充、封口、分离一体，无需工序间往返运输
          • 包材存贮空间小，生产效率高
        • 缺点
          • 冗长连续纸袋在无菌腔内灭菌、卷制
          • 设备外形高度高，不宜实现连续化生产
      • 包装材料（由外到内）
        • PE
          • 保护油墨
          • 防潮
          • 保护封口表面
        • 纸板
          • 占80%
          • 赋予机械强度→成型
          • 便于油墨印刷
        • PE
          • 使纸板&铝箔紧密相连
        • 铝箔
          • 阻气，防止氧化
          • 遮光
        • PE（或其他塑料）
          • 提供液体阻隔性
      • 过程
        • 机器灭菌
          • 35%过氧化氢。360℃热空气
          • 45min
        • 包材灭菌
          • 引入75℃，35%过氧化氢深槽
          • 挤压、空气刮水刀除去残留过氧化氢
          • 进入无菌腔
        • 包装成型、填充、封口、隔离
          • 纵封
            • 成型元件→纸筒
            • 纸筒+纵向加热元件→密封
              • 密封塑带朝向食品
          • 填充
            • 无菌制品——进料管
            • 纸筒中制品：浮筒控制液位
          • 横封
            • 高频感应加热
            • 加热铝箔，融化内部PE，封口压力下黏在一起
        • 带顶隙包装的填充
          • 高粘度（颗粒、纤维）产品
          • 顶隙：引入无菌空气、惰性气体
          • 特点
            • 只对单个包装充气，避免过量供应惰性气体而造成浪费
        • 单个包装的最后折叠
    • 纸盒预制无菌包装设备——康美包
      • 特点
        • 纸筒预制独立分开，先行完成，而后进入成型-填充-封口装置系统FFS
        • 包材：纸塑铝复合材料
      • 优点
        • 灵活性大，可设置不同大小包装盒，变化时间2min
        • 纸盒外形美观、结实
        • 无菌性可靠
        • 速度快，设备外形高度低，易于实行连续化生产
      • 过程
        • 纸筒预制
          • 材料：PE-纸板-PE-铝箔-PE
          • 纸筒：开口、扁平片状
          • 过程：材料挤出复合-印刷-压痕开孔-纵封
        • 机器的灭菌
          • FFS为开放系统
            • 缩短暴露时间
            • 减少空气中微生物含量
          • 无菌区：过氧化氢蒸汽+热空气灭菌
          • 无菌空气呈层流状态，处于正压——保证无菌
        • 容器的灭菌
          • 过氧化氢溶液+热空气混合清洗
            • 避免过氧化氢滴落在容器壁面
          • 无菌热空气干燥
          • 自动控制
        • 填充系统
          • 填充装置
            • 单管
              • 液体物料
            • 双管
              • 带颗粒液体
          • 缓冲槽内设置搅拌器
          • 供料：正位移泵，强制注入
            • 注入器出口设计取决于产品类型
        • 容器顶端密封
          • 超声波顶缝密封
          • 热量直接作用于密封部位，保护包装材料
    • 无菌瓶装包装
      • 特点
        • 无菌瓶：玻璃、塑料，一次性、可重复，广口、细口均可
        • PET瓶具价格优势
          • 价格便宜的未经结晶化，＜74℃
      • 优点
        • 节能
        • 产品质量好
        • 节约人力
        • 设备占地面积小
        • 容器温度、压力变形小
      • 玻璃瓶无菌包装系统
        • 类型
          • 洗瓶机→瓶子杀菌机→瓶子填充、封盖
          • 瓶子杀菌、充填、密封一体
        • 玻璃瓶灭菌
          • 预热处理
          • 灭菌剂插入瓶内
            • 过氧化氢蒸汽+热空气
            • 内部灭菌
          • 瓶子上升，稍离位，留出灭菌剂进入的环隙通路，内外表面均灭菌
          • 无菌热空气吹干凝结过氧化氢
        • 瓶盖灭菌
          • 方法
            • 热敏性：过氧化氢溶液
            • 非热敏性：饱和蒸汽热灭菌
          • 杀菌率达5D以确保无菌
        • 容器充填
          • 低粘度：重力充填
          • 易起泡：内插喷嘴
          • 高粘度：活塞式
          • 含颗粒：专门设计带特殊充填阀的活塞式填充机
        • 容器密封
          • 封口前or过程中必要时可采用无菌惰性气体、蒸汽冲刷容器顶隙
          • 充填极度敏感的物料时，惰性气体冲刷可在填充前进行
      • 塑料瓶无菌包装系统
        • 热塑性塑料颗粒，吹膜工艺，无菌环境下直接填充、封口
        • 容器无需二次灭菌
        • 聚烯烃类，如PE、PP及其共聚物
        • 过程
          • 型坯形成
          • 吹制容器并填充
          • 容器顶部密封
          • 制品脱模
    • 箱中衬袋无菌大包装设备
      • 无菌大包装
        • 袋子装入箱子、桶等的包装方式
        • 特殊设计的填充喷嘴，无菌灌装后随用随取，不会再造成污染，勿需冷藏
      • 包材
        • OPA
          • 聚酯抗挠裂
        • 共挤层
        • 铝箔
        • 共挤层
        • 避光、隔氧、防潮
        • LDPE
        • LLDPE
          • 承受140℃蒸汽短时灭菌
      • Bag-in-Box
        • 易伸缩袋体+纸板外盒
        • 袋体附有开关
          • 液体流出
          • 空气不进入
          • 3个月左右口味、质量不受影响
        • 特点
          • 成本低廉，节省空间，降低运输、存储成本
          • 循环利用，环保
          • 扩大展示效果，促进销售总量，提升产品档次
          • 应用范围非常广泛