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复合气调保鲜包装系统的介绍

2012年08月30日 09:19 来源:渠道网

我国气调保鲜包装起步于90年代,气调保鲜设备的研发和应用目前还处于起步阶段。而高明的多功能气调保鲜工艺及设备的关键技术在于研究和设计合适的复合气体混合配送系统。
1.复合气调保鲜包装的原理
复合气调保鲜包装亦称气体置换包装,国内外上称为MAP包装(ModifiedAtmospherePacking)。其原理是采用复合气体(2-4种气体按被包装食品特性配比混合)对包装容器内的空气进行置换,改变包装容器内食品周围的气体环境,从而抑制细菌(微生物)的生长繁衍,减缓被包装食品的新陈代谢速度,延长食品的保鲜期或货架寿命[1,2]。
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。高浓度CO2气体能阻碍引起食品腐败的大多数微生物的生长繁殖,延长其繁殖生长的停滞期(或潜伏期)和延缓其对数增长期,是保鲜气体中的主要抑菌成分;O2可抑制大多数厌氧菌生长繁殖,高氧可保持鲜肉色泽而低氧在抑制新鲜果蔬呼吸速度的同时可保持果蔬新鲜状态的新陈代谢活动;N2是惰性气体,与食品不起化学作用,作为填充气体可防止CO2逸出后使包装坍落,充氮包装可降低食品中的脂肪、芳香物和色泽的氧化[3]。将CO2、O2、N2及特种气体组成复合保鲜气体,用于食品果蔬保鲜是当今保鲜包装的发展趋势。
2.复合气体混合配送系统的基本结构
为了将不同比例的二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)送入包装容器内,一般将CO2、N2、O2气体按一定比例送进混合室(贮气室)混合后,再注入到包装容器内,从而根据被包装食品特性需要,改变包装容器内食品周围的气体环境,达到保鲜的目的。可以采用如下两种方式进行气体混合和配送。
(1)控制气压复合气体混合配送系统
控制气压复合气体混合配送系统主要由气源、气体混合室、真空充气包装机以及管路、减压阀、压力表和开关等附件组成,如图2所示。一般小批量生产采用的气源为钢瓶装压缩气体。二氧化碳用食品级,氮用脱水精氮。钢瓶灌满时压力可达15MPa,一般有10~12MPa。
各种压缩气体经减压阀减压后,进入气体混合室进行各种产品所需的佳比例混合,然后才引入充气包装机进行充气包装。
混合器的配气原理,假定减压后的气体为理想气体,则有状态方程:
PV=nRT式中:P—气体压力,Pa;V—气体体积,m3;n—气体摩尔数,mol;
R—气体状态参数,8.31J/mol·°K;
T—温度,°K。
由上式可知,在一定温度下,当气体体积V一定,则气体摩尔数n只与其分压P有关。
控制进入定容积的气体混合室内各气体的分压,便可实现气体按所需的比例混合。例如,欲配70%CO2+30%N2的混合气,并假设所需混合气总压为P。先将定容积的混合室内空气抽除。再先后送入0.7P的CO2和0.3P的N2,则可得所需比例的混合气[4]。
(2)等气压复合气体混合配送系统
这种气体混合配送系统要求每个气源之间的压力相等,CO2、O2、N2三种气体的充气电磁阀与其管路构成的通道有效截面积成1:1:1的比例关系,每个电磁阀的控制端分别与控制装置相连接,控制装置中包含对应每个电磁阀的时间控制电路。假设CO2、O2、N2三种气体的混合比例为7:2:1,通过控制装置使气体导通时间的控制电路设定为7:2:1,这样当气体混合配送装置工作时,三种气体分别按设定的量从各自电磁阀和管路流入混合室中,在混合室中按比例混合成为适合包装食品的保鲜气体,再经截止阀充填到包装容器中,封合完成包装。
在上述基本结构组成中,每个气源的压力均相等,每个充气管路通道的有效截面积相等,单位时间内气体通过通道的流量相等。因此,只要调节各个充气电磁阀的开启时间,就可达到调节混合气体配气比例的目的。工作过程中,通过控制装置控制各个充气电磁阀的开闭,使各路通道开启时间一致,而关闭时间根据气体混合比例关系确定。
这种气体混合配送系统具有以下特点:
(1)采用普通电磁阀和管道结构,通过控制各充气电磁阀的开启时间来调节混合气体的比例,其精度可以达到食品保鲜气体比例的要求。
(2)系统技术方案构思合理,结构简单。
(3)系统的气体混合比例可以通过控制装置设定和调节,可以方便地实现自动控制和操作,具有较好的功能延伸性。
(4)各种气源之间的压力要求相等,商品气瓶或在操作中很难达到要求,因此需有气源的稳压装置,难于实现连续充气包装。
3.新型复合气体混合配送系统
通过对复合气调保鲜包装机气体混合系统研究、设计和试验,一种新型复合气体混合配送系统开发出来。这项研究的技术关键是在系统中取消了体积庞大的气体混合室,采用了气动比例阀的开启按比例供送气体,其工作原理为:以一定压力的CO2气体通过一个通道作为双联气动比例阀CO2端阀门的开启动力,推动比例阀开启,接通CO2气体;以接通的CO2气体作为开启动力,通过另两个通道开启O2和N2气体比例阀,通过通道开启N2气体比例阀。这样三种气体均以相等的压力分别进入电磁阀,然后三种气体混合后进入包装容器进行封合包装。
此系统的优点:
(1)系统中取消了体积庞大的气体混合室,进一步简化了结构,节省了空间。
(2)采用了气动比例阀,以一种气源压力为参考,获得了压力一致的各种气源,可实现连续不断地供应设定比例混合的气体。
(3)各种气源压力一致,通过的管道和电磁阀尺寸一致,通过控制装置设定和调节阀门开度,即可调节混合气体的比例,

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