第七章-化学防护包装技术

主讲：巩雪Tel：18686854647E-mail：[e-mail]包装工艺学防锈包装概念•为隔绝或减少大气中的水，氧气和其它污染物对金属制品表面的影响，防止发生大气腐蚀，而采用的包装材料和包装技术方法称为防锈包装或封存包装。第七章化学防护包装技术•第一节防锈包装技术•第二节真空与充气包装技术•第三节活性包装技术防锈包装的等级和方法分类防锈包装等级防锈包装工艺内容1.防锈包装前金属制品的清洁与干燥。2.防锈封存包装。用防锈材料对金属制品表面进行处理与包封。产品的清洗•溶剂清洗法•清除汗迹法•蒸发脱脂清洗法•碱液清洗法•乳液清洗法•表面活性剂清洗法•电解清洗法•超声波清洗法超声波清洗机产品的干燥•压缩空气吸干法•烘干法•红外线干燥法•擦干发•滴干，晾干法•脱水法红外线干燥机离心脱水机压缩空气吹干机•防锈油脂包装•气相防锈材料包装•可剥性塑料包装•套封包装防锈包装的材料与方法防锈油脂封存包装防锈油脂封存包装是指将防锈油脂涂于金属制品表面，然后用石蜡纸或塑料袋封装。特点：材料易得，使用方便，价格低廉，使用用最早且最广泛的防锈方法，还能对产品起到一定的防划伤和减震的作用。防锈油脂的组成•防锈油脂以矿物油为基体，加入油溶性缓蚀剂和辅助性添加剂组成。•常用缓蚀剂：石油磺酸盐，硬脂酸铝，环烷酸锌，氧化石油蜡，羊毛脂及其衍生物。缓蚀剂防锈作用机理•降低了金属表面化学活性；•减低水在油膜上的表面张力从而水穿透油膜到达金属表面的能力；•缓蚀剂能将金属表面的水置换出来。防锈油脂的分类防锈脂：常温下呈膏状的油脂材料，由润滑剂、工业凡士林加缓蚀剂抗氧剂组成。防锈油：在矿物油中加入油溶性缓蚀剂配制而成，涂覆方便，一般只能做短期防锈。气相缓蚀剂防锈包装气相缓蚀剂：简写VPI，亦称挥发性缓蚀剂。常温下具有一定的蒸汽压，在密封包装内自动挥发到金属制品表面对金属起到防锈作用。特点：使用方便，效果好，防锈期长，用于表面不平，结构复杂及忌油产品的防锈。–常温下能挥发，具有合适的蒸汽压和扩散能力。–与水作用时能会挥发出具有缓释作用的基团，这些基团防锈能力强，同时对金属材料有不腐蚀。–再水或溶剂中具有一定的溶解度，可制成防锈脂或防锈塑料使用。（1）气相缓蚀剂性能要求气相缓蚀剂性能要求常用气相防锈剂--亚硝酸二环已胺特点：常温下挥发，对黑色金属有良好的防锈能力，但溶于塑料和橡胶。有弱致癌性.钢铁常用的气相防锈剂。特点：挥发快，易损耗，防锈期较短，与塑料和橡胶有相容性。常用气相防锈剂--碳酸环已胺特别适合在潮湿的条件下或二氧化硫气氛下的铜及其合金件的防锈包装。特点：对金属相容性好，不会引起金属腐蚀，无毒无害。常用气相防锈剂--苯丙三氮唑气相缓蚀剂的使用•气相缓蚀剂粉末•气相防锈纸•气相防锈塑料•气相缓蚀剂溶液气相缓蚀剂的用量Q=K(T·V·q0)Q—防锈剂用量q0—容器内饱和气相防锈剂量V—25℃时一年内使用防锈剂量T—安全系数气相防锈纸•特征/优点：1.实现无油包装，无涂抹及脱脂、清洗程序，2.VPI均匀包于防锈纸内，包装后迅速发挥防锈效能。3.即便不直接接触金属也能实现有效防锈，尤其适合表观复杂的金属件。4.兼具防锈与包装双重功效。5.与真空包装相比，费用低廉、使用简单。6.干净清洁、无害无毒、环保安全。气相防锈纸气相防锈纸在密封包装空间里，纸体内含有的VPI在常温常压下开始升华挥发出防锈气体因子，扩散渗透至被防锈物品表面并吸附其上，形成单分子厚的致密保护膜层，从而达到防锈的目的。可剥性塑料包装•以塑料为基本成分，加入矿物油，增强剂，稳定剂等等而制成的防锈材料，涂于金属表面可硬化成固体膜，有良好的防治大气腐蚀作用和机械缓冲作用。可剥性塑料分类热熔型可剥性塑料溶剂型可剥性塑料主要组成，涂覆方法和特点套封防锈包装所谓套封包装，是指将金属件放入一密封套内，并放入干燥剂或气相防锈剂，然后再口部用拉链密封的包装方法。多用于军械防锈。•真空包装•充气包装•气调包装•自然气调包装真空包装与充气包装概述真空包装•将产品装入气密性包装容器，抽去容器内部的空气，使密封后的容器内达到预定真空度，然后将包装密封的一种包装方法。充气包装充气包装是指将产品装入气密性包装容器，抽真空（或不抽真空），再充入保护性气体（氮气或二氧化碳），然后将包装密封的一种包装方法。气调包装和自然气调包装气调包装指密封包装内产品四周气氛可得到调节或控制的一种包装方法。对水果、蔬菜进行包装时，由于果蔬的呼吸及塑料薄膜的气体选择性透过作用，包装内气体成分会调节到一种最佳状态。这种选择性渗透薄膜包装通常称为自然气调包装。真空、充气包装的特点缺点•真空包装不够美观，不适合尖锐外表产品；•对厌氧菌无效；•包装速度慢。（如何提高？）优点•较长保质期，不用加热或冷冻，不用加防腐剂；•充气包装较美观；•设备简单，包装材料易得。真空充气包装的应用包装鲜肉禽及肉制品真空充气包装加冷藏有良好的保存效果，肉色风味保持较好。肉制品经过加工杀菌，水分活性降低，用真空包装或充气包装在常温下保存也有良好效果。包装快餐及烘烤食品该类产品产生变质的因素有：细菌、酵母和霉菌引起的腐败；脂肪氧化酸败；淀粉老化变干。因此，包装要除氧、充气。一般充入CO2与N2混合气能有效抑制细菌和霉菌。包装海鲜产品鲜海产品气调保鲜难度较大海鲜产品致腐有多种形式：细菌使鱼肉三甲胺分解而腐败；鱼肉脂肪氧化酸败；鱼体内酶使鱼肉降解；低温时厌氧菌产生有害毒素等。低脂肪海水鱼充CO2、N2和O2包装以抑制厌氧菌繁殖；多脂肪海水鱼则只充CO2和N2包装，以防脂肪氧化酸败。包装鲜果蔬当果蔬包装中有低浓度氧和较高浓度二氧化碳时，其呼吸作用受抑制，但又不致产生无氧呼吸，因而延长了保存期。储存温度降低，也降低果蔬呼吸强度。真空包装在谷、豆类食品中的应用真空包装被应用于谷物和豆类制品的生产中，包括燕麦片、坚果、大米、栗米、玉米，以及大豆、花生、腰果和菜豆等等，为这些产品提供各种优异之处：•减少致命气体的使用，如大米加工中所采用的溴化甲基，在有益于环境的同时，不会影响产品的保存期。•透明聚乙烯薄膜让产品能够展示出来，具有自我推销的功效。目前国内已有大豆和谷类食品生产厂家采用真空包装方法包装其产品，通常制成1kg装的平底屋顶形包装。真空包装能保持产品的货架期长达3年之久，从而解决了产品在保存和处理上的许多问题，使其能输往更遥远的地方销售，大大拓宽了产品的销售范围。真空包装在谷、豆类食品中的应用真空包装技术在鲜肉保鲜中的应用真空包装延长鲜肉货架期的主要原理是采用非透气性材料，降低肉周围空气密度，从而抑制肉中肌红蛋白和脂肪氧化及需氧微生物生长。由于真空条件下肉中的肌红蛋白处于还原态，开袋后肉能形成鲜红色。同时，在储藏中由于肉自身糖酵解产生CO2使pH值降低，抑制腐败菌的生长。真空包装在防止红肠膨胀腐败中的应用由于红肠含水量较高，营养物质丰富，在贮存和销售中极易发生腐败。利用真空包装，不仅可以在一定程度上抑制红肠中微生物生长，避免周围环境的污染，而且可使食品外观整洁，提高产品的附加值。性能要求简要说明气体阻隔优良（透气率低）使包装内保持最佳气氛（低氧或一定组成二氧化碳、氮气）水蒸气阻隔性优良（透湿率低）阻止环境湿气进入包装内或保持包装内稳定的相对湿度热封性优良易热封，热封强度大，以保证包装的密封性能机械适应性有良好的强度、韧性，在包装及流通过程防止包装破损，以保证包装密封性透明性透明、光泽，课件内容物，增加气调包装食品安全感其他根据不同食品要求的耐油、保香等其他性能常用材料性能要求真空包装工艺容器供应或成型物料充填输送抽真空及热封等分切室式真空包装机带式真空包装机旋转台式真空包装机热成型真空包装机真空包装工艺室式真空包装机最低绝对气压为1~2kPa，机器生产能力根据热封杆数和长度及操作时间而定，每分钟工作循环2~4次。室式真空包装机有台式、单室式、双室式，其基本结构相同，由真空室、真空和充气系统及热封装置组成。带式真空包装机用输送带将包装袋逐步送入真空室自动抽气并热封，然后随输送带送出机外，是一种自动化程度和生产效率高的机械。大小袋均可包装。在没有液体的情况下机台呈水平状，添加液体的情况下为了液体的溅散，可以调整角度(0-30°)。旋转台式真空包装机由充填和抽真空两个转台组成，两个转台之间装有机械手，自动将已充填物料的包装袋送入抽真空转台（有12个单独的真空室，包装袋旋转一周经过12个工位完成抽真空、热封、冷却到卸袋）的真空室。生产能力达到40袋/min，国外机型配套定量杯式充填装置。热成型真空包装机盖膜展开装置装有光电定位器，在使用印有商标的盖膜时，根据膜上的色标控制底膜的进给，使商标图案准确定位在盒上。控制系统对成型模温度、热封模温度和时间等操作程序和操作参数一般采用可编程序控制器（PLC）。较先进的用微处理（MC）控制，存储几十个包装程序供随时选择调用，同时还用故障诊断功能，显示故障自动停机。影响真空、充气包装效果的因素•包装内气体成分的选择•包装的储存温度•包装材料的选择•包装容器的密封活性包装技术--脱氧剂封存包装•将脱氧剂小包和产品一起密封在阻隔性良好的包装容器中，使容器内维持“无氧”状态（0.1%)，以保护产品的一种包装方法。•铁系脱氧剂使用最为广泛。脱氧包装的定义及特点脱氧包装(FOA)是指在密封的包装容器内，使用能与氧发生化学反应，或能催化氧发生化学反应的脱氧剂（又称去氧剂、吸氧剂），除去包装容器内的游离氧，使被包装物能在氧浓度很低(O2＜0.1%)，甚至无氧状态下保存的一种技术。活性包装技术--脱氧剂封存包装保持食品的颜色及香味，抑制需氧微生物的生长繁殖能较好地保持食品外观，减少添加剂使用操作方便脱氧剂封存包装的特点脱氧剂无机脱氧剂有机脱氧剂铁系脱氧剂亚硫酸盐系脱氧剂抗坏血酸偶合酶不饱和脂肪酸脱氧剂作用机理及分类铁系脱氧剂以还原态的铁（铁或亚铁盐）为主剂。脱氧能力强、安全、制备简单，是最早研制，并且也是目前应用最广泛的脱氧剂。理论上1克铁可消耗300ml的氧气，即约1500ml空气中的氧。但脱氧速度较慢，对水分依赖，会产生氢气。亚硫酸盐系脱氧剂以连二亚硫酸盐Na2S2O4为主剂。理论上1克Na2S2O4可以消耗130ml的氧气，即约650ml空气中的氧。脱氧速度快，水是反应的催化剂，会产生反应热(60~70℃)，包装空间湿度太低，脱氧速度会下降。加入适当助剂后，脱氧的同时还能产生CO2，提高对食品的保护效果。应用较广泛。无机脱氧剂美国专利US5284871中指出，抗坏血酸与硫酸铜(CuSO4)的水溶液可在3min内达到去氧的效果。铜离子充当催化剂，可以连续促进抗坏血酸的氧化反应。该脱氧剂可用于各类食品和药品包装，但成本较高。有机脱氧剂--抗坏血酸将氧化酶以固定化技术结合在包装系统上,利用其催化底物氧化的原理，亦可作为脱氧剂。例如葡萄糖氧化酶脱氧剂，在葡萄糖氧化酶的催化作用下，葡萄糖和包装中的氧气发生反应生成葡萄糖酸，达到脱氧的目的。该反应的适宜温度条件为30℃~50℃，pH为4.8~6.2。由于偶合酶系统受限于食品中的温度、pH值、水活性、盐类浓度、溶剂种类等因素，故制备较为不易，仅适用于液态食品等某些特定产品的包装。C6H12O6+O2C6H12O7氧化酶有机脱氧剂--偶合酶系统利用酵母菌在有氧环境下进行有氧呼吸，产生CO2，从而达到除去包装内部氧气的目的。其主要是针对含水食品而设计,如饮料,啤酒等。干燥酵母以固定化方式附着于瓶盖内侧,利用高透氧率、高透水率的高分子材料将活性的酵母与啤酒隔离，不致直接接触。在贮存过程中，啤酒中的水分会使酵母活化而达到除氧的效果，反应式为：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O有机脱氧剂--活性干酵母根据作用速度分：•速效型、一般型、缓效型根据对外部水分的依赖程度分：•水分依赖型、自力反应型根据脱氧能力分：•100型、200型、300型、500型、1000型常用脱氧剂的其他分类方式加工食品。脱氧剂可防止食品的脂肪和色素等的氧化