真空包裝技術(shù)發(fā)展綜述及其應(yīng)用

    1、真空包裝技術(shù)的發(fā)展概況

    1.1、國外真空包裝技術(shù)的進(jìn)展

    真空包裝技術(shù)起源于40年代，自50年代塑料薄膜成功地應(yīng)用于商品包裝以來，真空包裝技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。60、70年代真空包裝主要用于肉類食品。德國是世界上包裝工業(yè)最發(fā)達(dá)的國家之一，其真空包裝機(jī)及真空包裝技術(shù)享有盛名。克萊默爾·格雷伯機(jī)械制造公司1965年開始生產(chǎn)熱成型真空包裝機(jī)，對(duì)肉類的真空包裝進(jìn)行了大量的研究，取得了許多成果，如對(duì)烤肉的包裝，在抽真空后加適量的氧氣；對(duì)含有40％脂肪的香腸，在抽真空后加適量的二氧化碳；對(duì)面包、花生抽真空后充氮?dú)夂瓦m量的二氧化碳等等【8】。1962年，Ordal提出不透氧膜能抑制病原微生物的生長，包裝鮮肉可以延長其貨架壽命【1】；Baltzer【2】認(rèn)為真空包裝的鮮肉較有氧包裝的鮮肉的貨架壽命長的原因有：（1）在厭氧情況下微生物的總數(shù)目增加緩慢；（2）腐爛和粘液減少；（3）貯藏之后，真空包裝內(nèi)最終微生物的數(shù)量比有氧包裝要少。這說明，不透氧膜真空包裝鮮肉，當(dāng)其中的氧轉(zhuǎn)化為二氧化碳之后，不透氧膜能阻隔外界的氧再進(jìn)入包裝內(nèi)，所以真空包裝能延長鮮肉的貨架壽命。1970年，Pierson等【3】提出真空包裝創(chuàng)造了一個(gè)對(duì)微生物的種類和水平進(jìn)行選擇的“生態(tài)系統(tǒng)”。1974年法國的SCOPA公司首次應(yīng)用MAP（ModifiedAtmospherePackage，是一種先抽真空，再充入一定比例的混合氣體的包裝）包裝肉制品。

    各種先進(jìn)真空包裝機(jī)的出現(xiàn)，加速了真空包裝技術(shù)的發(fā)展，一些發(fā)達(dá)國家如日本、德國、美國等的真空包裝技術(shù)均處在遙遙領(lǐng)先的地位。日本生產(chǎn)各類真空包裝機(jī)的公司有數(shù)十家之多，品種較多規(guī)格齊全。目前國外已出現(xiàn)許多高效、自動(dòng)、功能齊全的真空包裝機(jī)、充混合氣體的真空包裝機(jī)以及一些專用的真空包裝系統(tǒng)等；國外真空包裝機(jī)的先進(jìn)機(jī)型主要有：（1）呼吸式真空包裝機(jī)，其工作原理是利用反復(fù)多次的抽氣充氣來減少氧氣的殘留量；（2）熱成型真空包裝機(jī)，它是一種由熱成型－充填－封口與真空充氣包裝二者結(jié)合而成的高效率包裝機(jī)；（3）旋轉(zhuǎn)真空室式包裝機(jī)，這是一種自動(dòng)化程度高的多工位包裝機(jī)，因多個(gè)在轉(zhuǎn)盤上的真空室而得名；（4）防織品真空包裝系統(tǒng)，紡織品采用真空包裝有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如能減少體積，便于貯存、運(yùn)輸和保管。

    隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，真空包裝機(jī)的不斷更新，真空包裝技術(shù)正向高效、自動(dòng)化等方向發(fā)展。提高真空包裝速度有三個(gè)途徑：（1）提高現(xiàn)有機(jī)型的工作速度；（2）改變工作原理，探索新的設(shè)計(jì)方案；前者受到諸多條件的限制，有時(shí)很難取得大的突破；后者卻有較大的發(fā)展前景。例如熱成型真空包裝機(jī)就是采用多列平行作業(yè)的方案，才使生產(chǎn)效率大大提高；（3）減少停機(jī)時(shí)間，這就要求機(jī)器增加機(jī)器的可靠性，還要增加一些諸如故障顯示，快速維修、自動(dòng)更換包裝材料等功能，以減少停機(jī)時(shí)間提高生產(chǎn)效率。自動(dòng)化與高生產(chǎn)率緊密相關(guān)，靠人工作無法達(dá)到很高的生產(chǎn)效率。在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，勞動(dòng)力成本高更是加速了真空包裝技術(shù)向自動(dòng)化方向發(fā)展。如日本的旋轉(zhuǎn)真空室式包裝，使真空包裝高度自動(dòng)化，可大大減少勞動(dòng)力。今后，真空充混合氣包裝將得到大力發(fā)展，真空充氣包裝可以解決一些真空包裝所不適用的物品的包裝。另外，由于人們保護(hù)環(huán)境的意思加強(qiáng)，以及綠色食品的提出，包裝市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，對(duì)真空包裝的要求也越來越高。在西歐發(fā)達(dá)國家，曾經(jīng)風(fēng)行一時(shí)的塑料食品包裝已被淘汰，被新型的紙包裝和可食性包裝袋所代替。世界食品出口大國意大利已明確宣布至1991年完全禁止使用塑料食品包裝袋包裝食品。英國從1991年開始使用一種可食用、薄而透明的薄膜保鮮果疏【10】。美國已有50％的傳統(tǒng)塑料食品包裝袋由新型紙質(zhì)包裝袋代替【7】。塑料食品包裝袋將會(huì)被新型紙質(zhì)或其它可食性包裝袋所取代則是現(xiàn)代社會(huì)和科技發(fā)展的必然。

    1.2、國內(nèi)真空包裝技術(shù)的現(xiàn)狀

    包裝水平在一定程度上反映了一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)水平與富裕程度。我國的真空包裝技術(shù)的研究和應(yīng)用尚屬起步階段。但我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，目前無論是糧食、油料、水果、蔬菜以及蓄禽、水產(chǎn)品的加工保鮮還基本處于低級(jí)、粗放的狀態(tài)，而且我國的冷藏條件也不能與美國、日本等發(fā)達(dá)國家相比，這樣造成農(nóng)產(chǎn)品大量損耗和資源浪費(fèi)。據(jù)資料記載，目前我國糧油和果疏產(chǎn)品的損耗分別高達(dá)9％和25％，而美國等發(fā)達(dá)國家分別低于1％和5％。80年代以來，隨著生活水平的提高，人們對(duì)食品的要求越來越高，農(nóng)村人口的吃糧結(jié)構(gòu)由過去的初糧為主改為細(xì)糧為主，城市居民不但追求營養(yǎng)，還更注重衛(wèi)生、方便、耐貯藏，同時(shí)對(duì)水果和蔬菜的需要量也越來越大，但是果疏、糧食的貯藏保鮮技術(shù)卻較為落后。據(jù)保守估計(jì)，園藝作物采后損失幾乎可以滿足兩億人口的基本營養(yǎng)要求。雖然有一些化學(xué)的保鮮方法，但人們對(duì)化學(xué)保鮮劑的安全性存在某種擔(dān)憂，于是物理的、無公害的氣調(diào)保鮮方法成為研究熱點(diǎn)。Pesis等（1986）【4】提出真空包裝是最好的維持柿果品質(zhì)和硬度的保鮮方法。由此可見，貯藏保鮮技術(shù)的開發(fā)和普及日益被生產(chǎn)者、經(jīng)營者和消費(fèi)者所重視。

    70年代末我國高等農(nóng)業(yè)院校相繼恢復(fù)了農(nóng)產(chǎn)品貯藏、保鮮、加工的教學(xué)和科研工作，80、90年代真空包裝技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。1996年，張德翱等將真空技術(shù)應(yīng)用方便食品的加工和保鮮上，他認(rèn)為食品在真空狀態(tài)下加工，不僅保留了原來的風(fēng)味和營養(yǎng)成份，而且衛(wèi)生、保鮮，便于保存和攜帶。付希光等【11】（1999）用真空袋包裝貯藏糧食獲得了很好的貯藏效果，他認(rèn)為采用真空袋包裝對(duì)大米的過夏貯藏，其保質(zhì)效果明顯。由于真空的作用，抑制了大米的呼吸強(qiáng)度和霉菌的繁殖，保持了大米的品質(zhì)。真空包裝貯藏是一種易于采用保證大米的先進(jìn)貯糧方法。雖然近年來，我國的真空包裝技術(shù)得到了很快的發(fā)展，但與發(fā)達(dá)國家相比卻還差一段距離，要達(dá)到世界先進(jìn)水平，必須提高真空包裝機(jī)的性能。我國已引進(jìn)了意大利

    LEYDOLD－HETAEUS公司的顆粒物料立體枕形真空包裝生產(chǎn)線、瑞典樹宏有限公司與瑞典防織研究所的防織品真空包裝系統(tǒng)等【8】。在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，國家有專門的部門進(jìn)行研究。1996年，馬家驥研制出了我國第一臺(tái)旋轉(zhuǎn)式真空包裝機(jī)即XZD－500/2S旋轉(zhuǎn)式真空包裝機(jī)【12】。1997年，張聰設(shè)計(jì)出了大容室真空充氣包裝機(jī)，它特別適用于大包裝物品的真空封口，并應(yīng)用于鮮豬肉的保鮮包裝，可以采用1000×700(mm)的塑料薄膜袋套裝半頭鮮豬肉進(jìn)行抽氣封口【13】。真空包裝機(jī)的發(fā)展一定會(huì)促進(jìn)真空包裝技術(shù)的提高。真空包裝機(jī)和真空包裝技術(shù)的發(fā)展是相輔相成、互相促進(jìn)的。我們必須同時(shí)注重兩者的發(fā)展，才能使真空包裝技術(shù)跨入世界先進(jìn)的行列。

    2、真空包裝的特點(diǎn)、基本原理及主要的應(yīng)用范圍

    2.1、真空包裝的特點(diǎn)和基本的原理

    目前，對(duì)食品進(jìn)行保鮮多采用真空包裝和真空充氣包裝。為了保存食品，除控制外界溫度和無菌以外，更重要的是控制食品合適的氣體環(huán)境，如果選擇合適的包裝材料，真空包裝可以達(dá)到預(yù)期的保鮮目標(biāo)。進(jìn)行真空包裝首先要抽氣，然后再封口。實(shí)現(xiàn)真空包裝的方法有：（1）機(jī)械擠壓式；（2）吸管脫氣式；（3）腔室方法。所謂腔室法是將裝有物品的包裝袋放在腔室中打開閥門，由真空泵進(jìn)行抽氣，然后熱封。一般塑料袋真空包裝都采用這種方式。

    真空包裝的特點(diǎn)有：（1）對(duì)肉類食品來說，真空包裝可以除去氧，從而可以抑制霉菌、好氣性菌生長發(fā)育，抑制油脂組分氧化，控制食品變質(zhì)，達(dá)到保鮮、保質(zhì)的目的。Johnson（1974）【5】和Ingram（1962）【6】報(bào)道真空包裝鮮肉，由于肉組織的呼吸作用和微生物的活動(dòng)，把其中的氧轉(zhuǎn)化為二氧化碳，積累的二氧化碳能抑制假單孢桿菌繁殖，起到保鮮牛肉的作用；（2）就果疏而言，真空包裝降低袋內(nèi)氧含量，果疏通過厭氧呼吸產(chǎn)生二氧化碳，同時(shí)維持一定的濕度，這種低氧、高二氧化碳、高濕的環(huán)境，能有效減少果疏蒸騰，降低果疏呼吸作用，減少乙烯生成和營養(yǎng)消耗，最終達(dá)到保鮮的目的；（3）另外就其它食品而言，真空包裝可減少水分蒸發(fā)，控制由于食品失水而導(dǎo)致的凝聚、固化現(xiàn)象；（4）真空包裝除了上述作用外，還具有抗機(jī)械壓力，減輕振蕩，有利于遠(yuǎn)途運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，因而能更有效地保持食品原有的色、香、味、形及營養(yǎng)價(jià)值。

    2.2、真空包裝主要應(yīng)用范圍

    真空包裝雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但并不是適合所有食品的保鮮。其所適用范圍：（1）腌制品：香腸、火腿腸以及一些腌制的蔬菜，如榨菜、蘿卜干、泡菜等；（2）鮮肉類：牛肉、羊肉、豬肉等。（3）豆制品：豆腐干、豆沙等；（4）熟制品：牛肉干、燒雞等；（5）方便食品：米飯、疏菜、罐頭等；（6）水果和蔬菜；（7）除了上述食品之外，真空包裝還適用于藥品、化工原料、金屬制品、電子元件、紡織品、醫(yī)療用具以及文物資料的保存。真空包裝與冷藏、速凍等一些物理方法相結(jié)合，將會(huì)有更好的保鮮效果。真空包裝不適用于易脆食品、有尖棱角易刺破塑料包裝袋以及柔軟易變型食品的包裝和保鮮。

    3、真空包裝所需的設(shè)備及其特點(diǎn)

    真空包裝所需的設(shè)備由真空包裝機(jī)和包裝容器兩部分組成。自50年代塑料薄膜用于真空包裝以來，用于塑料薄膜真空包裝的專用機(jī)械種類繁多，如按其結(jié)構(gòu)分類，可分為以下幾種【7】：

    （1）機(jī)械擠壓式真空包裝機(jī)（圖1）在袋口密封前，從袋兩側(cè)用海綿狀物品排除袋內(nèi)空氣，然后熱封袋口。這種機(jī)械抽真空的方法簡單，但是真空度低。

    （2）抽口式真空包裝機(jī)（圖2）自袋的開口處插入排氣管，打開閥1，由真空泵抽氣，然后封口。若要充氣，可在抽氣后通過閥2充入所需要的氣體，然后再封口。此機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，但真空度不太高。如用呼吸式，則可達(dá)到較為理想的效果。

    （3）室式真空包裝機(jī)（圖3）包裝時(shí)將裝有物品的塑料袋放入真空室，合蓋抽氣，達(dá)到預(yù)定的真空度后，熱封裝置合攏，將袋口封住。如要進(jìn)行真空充氣包裝，在封口前先充入氣體。這種真空包裝機(jī)真空度高，可以根據(jù)需要調(diào)整真空度，是目前應(yīng)用較多的一種。

    （4）熱成型真空包裝機(jī)（圖4）亦稱連續(xù)式或深沖真空包裝機(jī)。它是采用片材在模型中熱成型的方法，在包裝上自制包裝容器，然后完成充填、加蓋、抽真空、充氣、橫切、縱切等工序，直到成品輸出。

    真空包裝所需設(shè)備的另一部分就是包裝容器，包裝容器的種類較多，有塑料、塑料與紙、鋁箔等復(fù)合材料組成的復(fù)合物、玻璃瓶、金屬容器以及硬塑料等，對(duì)包裝容器的選用應(yīng)根據(jù)真空包裝食品的性質(zhì)來定，如罐裝食品則應(yīng)用玻璃瓶或金屬罐，如中藥材則用鋁箔或塑料等等。盡管真空包裝的容器材質(zhì)種類較多，但最常見的是塑料薄膜。

    真空包裝用的塑料薄膜有單膜和復(fù)合膜兩種。所用薄膜應(yīng)有良好的阻隔性、安全性、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械韌性、耐高低溫性和方便印刷，有的還要求有一定的透明度，一定的遮光性。常用的塑料單膜有：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、尼龍（NY）、玻璃紙（PT）、聚氯乙烯（PVC）等【8】。其中聚乙烯膜化學(xué)穩(wěn)定性好、價(jià)格低、容易加工、性能穩(wěn)定、耐冷凍、有一定透氣性，較多地用于果疏真空包裝。果疏有一定的呼吸作用，可以通過自身的呼吸作用將袋中少量的氧轉(zhuǎn)化為二氧化碳，釋放的二氧化碳與外界空氣通過塑料的透氣性進(jìn)行氣體交換，最終達(dá)到平衡并維持一定的氣體比例，起到保鮮保質(zhì)的作用。

    真空包裝用的塑料復(fù)合膜因組合、厚度及復(fù)合的方法不同而異，常見的如聚乙烯醇（PVA）、聚偏二氯乙烯（PVDC）及聚酯（PET）。聚乙烯醇（PVA）復(fù)合膜是在聚丙烯雙向拉伸膜（BOPP）薄膜上涂布PVA溶液，經(jīng)常溫醛化處理后，再在涂層上復(fù)合PE薄膜而制成。這種薄膜價(jià)格便宜，阻隔性優(yōu)良，強(qiáng)度高，熱封性好且無毒，與PVDC復(fù)合膜阻隔性能相近而價(jià)格更低，但耐熱性稍差?？捎糜诟鞣N腌制品、豆制品、香干果仁的包裝。PVDC

    復(fù)合膜是在BOPP薄膜上涂布PVDC乳膠，再在涂層上復(fù)合PE薄膜，在一定的溫度下固化48小時(shí)而制得。這種膜相對(duì)便宜，阻氧性好，可耐110℃熱水殺菌處理，熱封性能好，化學(xué)穩(wěn)定性好，無毒，能滿足各種食品包裝的要求。

    綜上所述，真空包裝材料的選擇因食品的性質(zhì)要求而異。對(duì)于真空度要求不是太高的食品，可以選用PE膜、NY膜等一些成本較低的單膜包裝；而對(duì)真空度要求高的食品，則應(yīng)用隔氧性較好的復(fù)合膜包裝，如PVA膜、PVDC膜等。

    4、真空包裝技術(shù)在柿果脫澀、保鮮中的應(yīng)用

    柿果營養(yǎng)豐富，并具重要的醫(yī)療價(jià)值和保健功能。隨著大宗果品生產(chǎn)和供應(yīng)的逐漸飽和，柿樹生產(chǎn)將在我國果業(yè)中扮演更加重要的角色。柿（DiospyroskakiL.f.）原產(chǎn)中國，但我國傳統(tǒng)柿產(chǎn)區(qū)栽培的幾乎均為澀柿，代表品種為磨盤柿。澀柿果實(shí)中可溶性單寧的含量較高，食之有強(qiáng)烈的澀味，必需經(jīng)過脫澀處理后方可食用，而脫澀后的柿果往往容易軟化，不能遠(yuǎn)銷、外銷，導(dǎo)致產(chǎn)地果品積壓，價(jià)格低廉，而非產(chǎn)區(qū)卻沒有柿果銷售，這種產(chǎn)銷矛盾嚴(yán)重阻礙了我國柿業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，探索柿果脫澀保鮮技術(shù)是中國柿產(chǎn)業(yè)化的當(dāng)務(wù)之急。

    前人研究表明，采用低密度聚乙烯（LDPE）塑料薄膜真空包裝技術(shù)處理澀柿，柿果處在低氧、高二氧化碳的厭氧環(huán)境中進(jìn)行厭氧呼吸，產(chǎn)生乙醇和乙醛，乙醛與柿果中可溶性的單寧發(fā)生凝聚反應(yīng)，可使可溶性單寧轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗菪詥螌幎_(dá)到脫澀目的。由于LDPE有一定的透氣性，且柿果在進(jìn)行厭氧呼吸產(chǎn)生二氧化碳，這樣袋中的二氧化碳和外界的空氣會(huì)發(fā)生氣體交換，當(dāng)內(nèi)外氣體交換達(dá)到平衡時(shí)，袋中的氣體會(huì)維持一定的比例，通過對(duì)包裝材料的選擇，可以使氣體的比例既適合柿果脫澀又適合保鮮（保脆）。

    華中農(nóng)業(yè)大學(xué)通過連續(xù)兩年的研究，進(jìn)一步證實(shí)了真空包裝技術(shù)在柿果脫澀保鮮中的良好效果。用于柿果真空包裝的設(shè)備和技術(shù)如下：

    （1）真空包裝設(shè)備：室式真空包裝機(jī)，0.1mm的LDPE；

    （2）試材：磨盤柿；

    （3）采收和分級(jí)：果實(shí)采收要輕拿輕放；保證萼片完整，因萼片是柿果重要的呼吸器官；成熟期要求一致，約為八、九成熟，成熟度不同，柿果脫澀和保鮮不一致；剔除病蟲果、傷果、以及過大、過小的果實(shí)；

    （4）單果包裝：注意包裝袋的大小，因?yàn)榘b袋的大小直接涉及到氣體滲透的面積，影響袋中最終的氣體比例，關(guān)系到柿果的貨架壽命；

    （5）真空度：真空度決定了袋中最初的氧含量，影響柿果無氧呼吸的程度，從而影響柿果脫澀所需時(shí)間的長短。

    采用0.1mmLDPE單果真空包裝的磨盤柿，在室溫下脫澀需7天，可以保脆50天不軟化。貯藏期間Vc的含量、果面顏色、果實(shí)風(fēng)味基本無變化，沒有異味產(chǎn)生。但當(dāng)柿果完全軟化后，柿果中Vc含量有所降低，包裝袋中有乙醇產(chǎn)生，此時(shí)食用稍有酒精味。室溫下不作任何處理的對(duì)照柿果20天后完全軟化，且軟化后柿果仍未完全脫澀。可見，真空包裝技術(shù)對(duì)澀柿果實(shí)脫澀和保脆，起到了一箭雙雕的作用。

    5、真空包裝技術(shù)的應(yīng)用前景與推廣價(jià)值

    隨著食品科技和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以及我國加入世界貿(mào)易組織（WTO）的步伐加快，食品包裝業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)將越來越激烈，真空包裝技術(shù)將日趨普及。盡管真空包裝在我國尚屬初步普及階段，但在我國冷藏條件較差，冷藏技術(shù)尚未普及的情況下，真空包裝技術(shù)的應(yīng)用可以大大地減少我國果疏、糧油等在貯運(yùn)過程中的損耗；而且，真空包裝應(yīng)用簡便、易自動(dòng)化和批量處理、成本較低，將在我國食品保鮮和包裝業(yè)中占居更加重要的地位。隨著高效、多功能真空包裝機(jī)以及阻隔性優(yōu)良的包裝材料的研制和應(yīng)用，以及真空包裝與充氣、輻射、冷凍、吸氧劑、乙烯吸收劑等物理、化學(xué)方法處理相結(jié)合，將會(huì)取得更好的貯藏保鮮效果。

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