08 第八章 食品的气调加工.ppt

第1页：食品加工学封面

课程名称

食品加工学（Food Processing）

第2页：第八章食品的气调加工

第八章 食品的气调加工：本章讲授气调保鲜包装技术、气体成分对食品保藏的影响、气调保藏的工艺条件与方法，以及气调保鲜包装的应用实例。

第3页：气调保鲜包装技术

气调保鲜包装技术

通过改善食品包装内的气体组成，使食品处在不同于空气组成的环境中，从而延长食品保藏期的包装技术。

第4页：第一节食品气调保鲜包装技术

第一节 食品气调保鲜包装技术

1. 气调保藏的基本原理
2. 气调保藏的分类
3. 气调保藏的特点

第5页：1.气调保藏的基本原理

气调保藏的基本原理

在一定的封闭体系内，通过各种调节方式得到的不同于正常大气组成（或浓度）的调节气体，以此来抑制引起食品品质劣变的生理生化过程或抑制食品中微生物生长繁殖（新鲜果蔬的呼吸和蒸发、食品成分的氧化或褐变作用、微生物的生长繁殖等），从而达到延长食品保鲜或保藏期的目的。

第6页：2.气调保藏的分类

气调保藏的分类：根据气体调节原理，气调贮藏可分为两类。

CA（Controlled Atmosphere，控制气氛）

在贮藏期间，气体的浓度一直控制在某一恒定的值或范围内，所采用的包装方式称为 CAP。

MA（Modified Atmosphere，改善气氛）

用改良的气体建立气调系统，在以后贮藏期间不再调整，所采用的包装方式称为 MAP。

第7页：CAP/MAP包装技术

国际上将通过改变包装袋内的气氛，使食品处在与空气组成（78.8%、20.96%、0.03%）不同的气氛环境中而延长保藏期的包装，归属为同一类型的包装技术，称为 CAP/MAP 包装技术，包括：

• 真空包装（Vacuum Packaging，VP）
• 真空贴体包装（Vacuum Skin Packaging，VSP）
• 气体吸附剂包装
• 控制气氛包装（Controlled Atmosphere Packaging，CAP）
• 改善气氛包装（Modified Atmosphere Packaging，MAP）

第8页：气调封闭空间

想要控制食品的贮藏环境，就必须将食品封闭在一定的空间内。空间大小视贮藏量而定，有气调库、气调车、气调垛、气调袋（CAP 或 MAP）、涂膜保鲜等。

第9页：3.气调保藏的特点

气调保藏的特点：最大特点是能够对新鲜果蔬等进行保鲜，延缓果蔬产品的衰老过程，通过如下四个方面达成：

• 降低呼吸强度
• 降低产品对于乙烯作用的敏感性
• 延缓叶绿素的寿命
• 减慢果胶的变化

第10页：氧气与二氧化碳对果蔬呼吸的作用

空气中的 O₂ 和 CO₂ 对果蔬呼吸作用、成熟和衰老影响很大。

• 降低 O₂ 浓度可以降低呼吸强度，浓度低于 5% 时呼吸明显受抑制；但 O₂ 过少会产生无氧呼吸，时间长会导致果蔬的生理病害即缺氧障碍，不同种类果蔬具有不同的 O₂ 临界浓度。
• 增高 CO₂ 浓度也可抑制呼吸，但浓度过高会产生无氧呼吸造成 CO₂ 中毒，其危害比缺氧障碍更严重，多数果蔬合适的 CO₂ 浓度为 1～5%。
• 低 O₂ 高 CO₂ 处理可延长某些果蔬的休眠期。

第11页：气调保藏的其他作用

气调保藏的其他特点：

⑵ 减轻一定的贮藏性生理病害——冷害

果蔬的冷害是果蔬组织在冷害温度下积累乙醛、醇等有毒物质所致，通过适当的气调手段（如减压贮藏）可以从果蔬组织中排除这些物质，从而减轻冷害。

• ⑶ 抑制微生物的作用
• ⑷ 防治虫害
• ⑸ 抑制或延缓其它影响食品品质下降的不良化学变化

第12页：第二节气调保鲜条件与管理

第二节 气调保鲜条件与管理

1. 气体成分对食品保藏的影响
2. 气调保藏的工艺条件
3. 气调及气调保藏的方法

第13页：气体成分的影响：氮气

为了正确掌握气调时各气体成分的适当比例，首先必须理解各气体成分对食品生理生化的影响。

⑴ 氮气

氮气是化学性质不活泼的惰性气体，大气中含量约占 78%，它对于生物呼吸及其他生理作用无直接关系，只是作为置换、填充气体使用。

第14页：气体成分的影响：氧气

⑵ 氧气

氧气约占大气成分的 21%。一切动植物都要依赖氧气进行呼吸作用以维持生命活动。动物在氧气不足时生命就不能维持；而植物可以随着含氧量的降低而相应减少自身的呼吸量，仍能维持生命活动。低氧量的限度视果蔬种类、成熟度及贮藏温度而不同，一般为 2～5%。

第15页：低氧浓度对果蔬的效应

对果蔬类产品，氧浓度低于正常大气水平，可能产生下列效应：

• 降低呼吸强度和基质氧化损耗
• 延缓成熟过程，从而延长果蔬的商品寿命
• 抑制叶绿素降解
• 减少乙烯产生
• 降低抗坏血酸损失
• 改变不饱和脂肪酸比例
• 延缓不溶性果胶物质减少速度

第16页：低氧浓度对肉禽鱼产品的效应

对新鲜肉、禽、鱼类产品来说：低氧浓度或不含氧可抑制氧化性变质、可抑制需氧微生物的生长，但也会使含肌红蛋白的产品失去鲜红的色泽。

• 对于含肌红蛋白的生鲜产品，常将环境气体的氧含量提高到 80%
• 对不含肌红蛋白的动物产品（或含肌红蛋白但经热处理过），则尽量降低氧含量，如用纯氮充气包装处理过的瘦肉

第17页：低氧抑菌与厌氧发酵风险

对于以抑制真菌为目的的气调处理，氧含量须降低到 1% 以下才有效。

一般来说，果蔬在贮藏中应尽可能降低气体成分中的氧气分压，但如果氧气浓度降得过低，体内有机物就不能形成好气性分解，从而会引起有害于品质的厌氧发酵，如肉毒杆菌的生长。所以，当降低氧气的浓度时，应以不致于造成厌氧性呼吸障碍为度。

第18页：气体成分的影响：二氧化碳

⑶ 二氧化碳

CO₂ 约占空气的 0.03%。植物利用光合作用将其合成为碳水化合物等。环境中 CO₂ 浓度增加，果蔬生命活动便被抑制。CO₂ 含量达 2～10% 时，呼吸量下降，呼吸基质有机酸的消耗也受到抑制。有机酸含量对品质有直接影响，从而 CO₂ 对生命活动的抑制效果重大。贮藏环境中 O₂ 降低和 CO₂ 提高都可以抑制成熟度的进展而延长贮藏时间。

第19页：CO2抑菌机理

CO₂ 抑菌机理：

1. CO₂ 穿透细菌的细胞，使细胞内的 pH 下降和细胞内酶的活性降低
2. 脱羟基酶被富集的 CO₂ 所抑制
3. 存在非脱羟基酶的某种酶被 CO₂ 所抑制
4. 由于细菌的细胞膜溶解 CO₂，它的性质发生变化和某种功能被抑制

第20页：CO2抑菌的选择性

CO₂ 抑菌的选择性：

• 霉菌、极毛杆菌和无色杆菌等需氧菌对 CO₂ 高度敏感而被抑制
• 相对而言，酵母菌对 CO₂ 有阻抗性或不敏感，CO₂ 对酵母菌的抑制作用不大
• 乳酸菌等厌氧菌对 CO₂ 阻抗性较强或不敏感，CO₂ 无抑制作用

第21页：影响CO2抑菌作用的因素

影响 CO₂ 抑菌作用的因素：

CO₂ 浓度与压力

在大气压力时，CO₂ 分压越大，抑菌作用越高；在大气压力以上，绝对压力升高，抑菌作用增加。

温度作用

高 CO₂ 浓度包装的新鲜食品必须在冷藏温度下贮藏，温度降低可使 CO₂ 抑菌作用增加，主要是低温使 CO₂ 更易溶解于含水分的食品。

第22页：肉鱼产品的CO2使用浓度

对于肉类、鱼类产品，提高 CO₂ 浓度也能抑制腐败微生物的生长，而且随着浓度进一步提高，抑制作用会增强。具体使用浓度决定于产品的品种、初始含菌量、贮藏温度、其他气体含量以及要求的保鲜期限。一般来说，要使 CO₂ 在气调保鲜中发挥抑菌作用，其浓度必须控制在 20% 以上。

第23页：果蔬的最适CO2浓度

对于果蔬，提高环境中 CO₂ 浓度可降低成熟反应（蛋白质、色素合成）的速度，抑制微生物和某些酶（如细胞色素氧化酶）的活动，抑制叶绿素的分解，改变各种糖的比例，从而可以良好地保持新鲜果蔬的品质。但如果 CO₂ 浓度太高，将会造成呼吸障碍，反而缩短贮藏时间。

各种果蔬的最适 CO₂ 浓度有所差异，一般水果为 2～3%，蔬菜为 2.5～5.5%，同时也受氧气浓度和环境温度的影响。

第24页：气体浓度异常的伤害

氧气浓度过低或二氧化碳浓度过高可能会引起果蔬的异常代谢，从而使组织受到伤害。例如：果肉褐变、组织解体和积累某些有毒害性的有机酸。

第25页：气体成分的影响：乙烯和臭氧

⑷ 乙烯和臭氧

果蔬，特别是果实在成熟时和受伤害后，会产生较多的乙烯。微量乙烯（1 mg/kg）对果蔬的呼吸就会产生影响，乙烯还会促进叶绿素的分解。研究表明，它对香蕉、柑桔等有色果实的着色和促进果实的成熟、提高品质均有益。但乙烯对果蒂部分分离层的形成有促进作用，往往会造成蒂落后的褐斑，而有损外观。

第26页：臭氧氧化乙烯的作用

乙烯等低分子不饱和碳氢化合物含量的过分积累，会造成过熟，从而有损果蔬的品质。但当乙烯被氧化成氧化乙烯时，对果蔬的成熟则有抑制作用。

臭氧可使乙烯氧化成为氧化乙烯，这样就能防止果蔬过熟，从而保持良好的新鲜度。

第27页：气调工艺条件：气体比例

2.气调保藏的工艺条件

⑴ 气体比例

果蔬气调保藏时必要的气体成分比例随果蔬的品种、产地、栽培条件、收获时期、贮藏时间等的不同而有所差异。如苹果同样在低温下气调贮藏，开始的第一个月以氧 3%、CO₂ 2.5%、温度 3.3℃ 为好，以后则以 CO₂ 浓度增加到 5% 为佳。因此在实际操作中要根据具体情况加以适当调节。

第28页：气调工艺条件：温度

⑵ 温度

果蔬在气调贮藏中，为了获得更理想的效果和延长保藏期，贮藏温度应尽可能低些，但以不致出现低温障碍和冻结为度，这样其保藏时间较普通低温保藏可以延长近 1 倍以上。温度对高浓度 CO₂ 条件下的新鲜动物产品的气调效应（抑制微生物的效应）无显著影响，温度的下限应以不影响这类产品以「新鲜状态」的质地出现在货架上为度。

第29页：气调工艺条件：相对湿度

⑶ 相对湿度

在气调贮藏中，为了防止果蔬表面的干枯及重量损失，根据品种不同，须保持一定的相对湿度（一般为 85～95%）。水果为 90～93%，蔬菜为 90～95%。肉、禽、鱼类产品一般采用 MAP 气调技术，所以一般没有对于调节气体相对湿度进行专门控制要求。

第30页：气调保藏在其他食品中的应用

气调贮藏应用于其他食品方面时也能获得良好的效果：

• 肉类气调保藏试验表明，牛肉、猪肉在 100% N₂、3～7℃ 时效果最佳。
• 谷物贮藏中，O₂ 浓度降至 2% 以下、CO₂ 浓度增加到 40% 以上时，害虫便逐渐死亡。
• 当 100% N₂ 置换谷堆中的空气后，害虫在 48 h 后迅速死亡。

第31页：3.气调及气调保藏的方法：气调方法

3.气调及气调保藏的方法

⑴ 气调方法

气调的方法较多，但总的来说，其原理都是基于降低含氧量，提高 CO₂ 或 N₂ 的浓度，并根据贮藏物的不同要求，使气体成分保持在所希望的状况。

第32页：自然气调法

自然气调法

对于果蔬等呼吸强度大的食品，一般采用自然降氧的方法进行气调。在密闭性好的贮藏环境中，果蔬呼吸作用使氧气降低、CO₂ 增加，当其含量变化达到所希望的浓度后，便设法将过剩的 CO₂ 排除，另外再通入部分新鲜空气以补充不足的氧气。

第33页：自然气调法的具体措施

具体措施上，有利用密闭性好的低温库或简易的塑料贮藏袋，配备限制性的空气渗透装置（如硅橡胶薄膜窗）加以实现。此法简便，但缺点是：

• 库内的乙烯等微量气体成分的积累难以控制
• 利用自然气调达到所需要求，历时较长

第34页：化学药品吸收CO2

另有利用化学药品（碱）与 CO₂ 相作用而吸收过量 CO₂ 的方法。反应装置有湿式和干式两种。

湿式

利用 NaOH 等氢氧化物和乙醇胺等的水溶液，将库内的空气通过该溶液脱除 CO₂ 后再置入库内；或将库内空气导入贮气罐利用含 CO₂ 吸收剂的溶液进行喷雾，然后再将其送回库内。

干式

将库内空气循环地通过消石灰的填充层装置，而使 CO₂ 脱除。

第35页：置换气调法

置换气调法

人工空气置换的方法主要有：利用燃烧液化丙烷等消除空气中的 O₂ 和提高 CO₂ 浓度，再经冷却后通入库内；利用空气直接置换的办法，即部分或全部置换进氮气或 CO₂。该法可在短时间内达到库内低氧或绝氧的状态。

第36页：结合包装的空气置换

结合食品包装，根据不同食品进行适当的空气置换，以实现简单的气调贮藏。主要方法有：

• CO₂ 置换包装
• 氮气置换包装
• 氧气吸收剂封入包装

第37页：塑料薄膜帐气调法

塑料薄膜帐气调法

利用塑料薄膜对 O₂ 和 CO₂ 渗透性不同和对水透过率低的原理来抑制果蔬在贮藏过程中的呼吸作用和蒸发作用。塑料薄膜一般选用 0.12 mm 厚的无毒聚氯乙烯薄膜或 0.974～0.2 mm 厚的聚乙烯塑料薄膜。

原文聚乙烯薄膜厚度写作 0.974～0.2 mm，数值区间前后倒置，疑为 0.074～0.2 mm，已保留原文数值，建议对照原课件核实。

第38页：塑料薄膜帐的气体管理

由于塑料薄膜对气体具有选择性渗透，可使袋内的气体成分自然地形成气调贮藏状态，从而推迟果蔬营养物质的消耗和延缓衰老。对于需要快速降氧气的塑料帐，封帐后用机械降氧气机快速实现气调条件。但由于果蔬呼吸作用仍然存在，帐内二氧化碳浓度会不断升高，应定期用专门仪器进行气体检测，以便及时调整气体成分的配比。

第39页：硅窗气调法

硅窗气调法

根据不同的果蔬及贮藏的温湿条件，选择面积不同的硅橡胶织物膜热合于用聚乙烯或聚氯乙烯制成的贮藏帐上，作为气体交换的窗口，简称硅窗。硅胶膜对氧气和二氧化碳有良好透气性和适当的透气比，可以用来调节果蔬贮藏环境的气体成分，达到控制呼吸作用的目的。选用合适的硅窗面积制作的塑料帐，其气体成分可自动衡定在氧气含量 3%～4%，二氧化碳含量 3%～4%。

第40页：催化燃烧降氧气调法

催化燃烧降氧气调法

用催化燃烧降氧机以汽油、石油液化气等与从贮藏环境中（库内）抽出的高氧气体混合进行催化燃烧反应，反应后无氧气体再返回气调库内，如此循环，直到把库内气体含氧量降到要求值。这种燃烧方法及果蔬的呼吸作用会使库内二氧化碳浓度升高，这时可以配合采用二氧化碳脱除机降低二氧化碳浓度。

第41页：充氮气降氧气调法

充氮气降氧气调法

从气调库内用真空泵抽除富氧的空气，然后充入氮气，这两个抽气、充气过程交替进行，以使库内氧气含量降到要求值。所用氮气的来源一般有两种：一种用液氮钢瓶充氮；另一种用碳分子筛制氮机充氮，其中第二种方法一般用于大型的气调库。

第42页：防腐纸与新型纸罐

无公害果蔬的其他保鲜技术：

防腐纸

把原纸放入含有 2% 琥珀酸钠和 0.07% 山梨酸的乙醇溶液中，浸透干燥后即可使用。用这种防腐纸包装过卤汁的水产品，在温度高达 38℃ 条件下存放 3 周不会变质。

新型纸罐

采用 4 层纸制成，每层涂上一种特殊胶水，内外再加上一层铝箔，用塑料封严，可盛装各种固体或流体食品。特点是能承受很大压力、耐高温，使用效果不亚于铝、铁等罐，而制造成本却比其低 20%。

第43页：新型保鲜袋

新型保鲜袋

采用活性陶土和聚乙烯塑料制成的袋，袋膜似极细微的过滤筛，装在袋内的果蔬在熟化过程中产生的气体和水分可以通过袋膜而流通，从而达到抑制真菌生长而果蔬迅速腐烂的目的。用此袋保鲜水果、蔬菜及花卉等，保鲜率比采用普通塑料袋提高 1 倍多。

原文末句写作「抑制真菌生长而果蔬迅速腐烂」，语句似有脱漏，按文意应为抑制真菌生长以防止果蔬迅速腐烂，已保留原文表述。

第44页：充气保鲜袋

充气保鲜袋

近年来，国外食品充气包装发展迅速，气调包装改变了食品包装中的气体环境，消除和减少了食品的损害因素。它与直接在空气中包装食品相比，货架寿命可延长 2～4 倍。

第45页：食品充气包装的三个条件

食品充气包装必须具备三个条件：

1. 要选用一台合适的包装机（目前推广使用的有补偿式真空包装机和吹气式两类）
2. 选用保护膜
3. 要选用合适的气体，一般是一种或数种混合气体

目前常用的有氮气、氧气，如氮气属惰性气体，无味，主要用于防止色素、调味品、脂肪酸的氧化，但它没有直接抑制细菌、真菌的作用。

第46页：减压保鲜

减压保鲜

减压保鲜是用降低大气压力的方法保鲜水果、蔬菜、花卉、肉类、水产品和一切易腐产品，它是贮藏技术的又一新发展。

第47页：奶制品保鲜外衣

奶制品保鲜「外衣」

用食用的奶制品作「外衣」包裹已切开的瓜果、蔬菜，可使其保鲜 3 天以上。因大多数瓜果蔬菜切开后要释放出二氧化碳，如果包装封闭不让其通过，食品就会变味；而采用奶制品做保鲜「外衣」，牛奶中的蛋白质可形成一种很好的薄膜，它像一种极细微的栅栏一样，防止水分和氧气通过，达到保鲜作用。

第48页：⑵气调保藏的方法

⑵ 气调保藏的方法

• 气调冷藏库
• 薄膜封闭气调法
• 减压保藏法

第49页：气调冷藏库

气调冷藏库

气调冷藏是以冷藏库为封闭体，主要用于大宗新鲜果蔬长期贮藏的大型气调贮藏系统。由于贮藏量大，所以一般自动化程度要求较高。一般气调冷藏库主要由库房、制冷系统、气体发生系统、气体净化系统、压力平衡装置等组成。

第50页：薄膜封闭气调法

薄膜封闭气调法

该方法是利用薄膜的透气性，使膜内外气体的交换速率与产品和环境气体的交换速率平衡在一定的状态下，以延长产品的保鲜期。不同的产品气调贮藏期产生气体的量不同，因此应根据产品的这一特性选择具有相应透气性的薄膜。如呼吸强度大的果蔬应选用透气性好的薄膜；不产生大量气体的产品（鱼、禽、肉等）应选用对被调气体阻隔性好的薄膜。

第51页：薄膜封闭法的类型

薄膜封闭法包括垛封法、硅窗法、涂膜气调法、充气包装法等，具有灵活、方便、成本低等优点。

第52页：减压保藏法

减压保藏法

减压贮藏也称低压贮藏或真空贮藏等，是气调冷藏的发展。减压贮藏是将产品保持在低压、低温的环境下，并不断补给饱和湿度空气，以延长果蔬保藏期的一种气调保藏法，一般比常规冷藏延长几倍。

技术特点：能精确得到低氧环境；促进产品组织内不良气体的挥发；系统相对湿度高；诸因素的协同作用（气压、温度、湿度、空气的变化速率）。

第53页：减压保藏系统的组成

减压保藏系统主要由气密贮藏室、真空容器、冷却装置、加湿装置、真空泵和压力控制装置等组成。

第54页：第三节气调保鲜包装应用实例

第三节 气调保鲜包装应用实例

1. 新鲜肉类气调包装
2. 新鲜水产品气调包装
3. 新鲜果蔬气调包装
4. 焙烤食品和面条食品气调包装

第55页：The End

本章内容结束。