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生鲜食品保鲜技术系列——真空包装
标签: 真空包装
2022-11-14  阅读

来源:中通研究院  作者:杭迟毅

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  【康沃真空网】01  何谓“真空”?

  日常购买生鲜食品时,消费者或多或少会无意带过一句:“真空包装的嘛,看上去挺新鲜的。”对于“真空”一词普遍认知为某特定环境或者腔体中没有任何气体与物质存在即为真空(亦绝对真空),所以真空包装里只有生鲜。既然如此,试问对此句文献:“粮食行业的真空包装真空度主要集中在中、低真空度区域。”中的“真空度”一词又该如何解释?对该物理量的定义岂无实际意义与用途?

  真空包装看似顾名思义,其实“真空”二字值得探讨,这将有助于对该保鲜技术的理解。首先,必须纠正一错误观念。物理学中真空是指没有或者不计气体分子和原子存在的物理空间,是仅存在各种能量粒子的场空间,一般用于理论性研究,实际技术仍无法做到抽除某环境中的全部气体。换言之,真空包装中仍有气体分子存在,即真空非空。其次:1)真空在实际工业生产应用(真空包装机、真空冷却机)中是将一个指定的空间内小于一个大气压力的气体状态统称为真空状态,即可以理解为气体较为稀薄的空间。2)真空度是用于度量该真空状态下气体稀薄程度的数值指标,通常用压力值表示。3)为了对真空状态中不同的真空度数值加以等级划分,引入了真空区域的概念,即根据一定的压力值间隔划分为五个等级以及对应的压力值、气体分子密度区间。

  综上所述,真空技术本质是通过抽(排)气的方式促使容器内部处在低于一个大气压力的某个真空度的环境中,故而也被称为减压或者排气包装技术。

  02  真空贴体包装技术

  现如今,传统真空包装技术于生鲜食品领域的应用已然全面普及并被消费者接纳,故而对其于销售环节呈现的产品形态不再多加赘述。但是,真空包装的另一种呈现形态——真空贴体包装技术更得消费者的瞩目。

  Vacuum Skin Packaging——真空贴体包装:该技术成型的关键在于包装薄膜的性能(如热成型拉伸性、抗穿刺性等),并且对机器中真空的真空度也有极高的要求,其简易工艺流程如下图所示。首先,对底膜进行热成型制盒或者使用预制盒并完成内部生鲜的填充;其次,实现贴体过程。在装有生鲜的盒体顶部加以覆膜进入密封模具,待顶部膜完成加热软化后对膜与底盒之间的腔体进行抽真空,此时顶膜由于上下两侧的压差作用进而向下运动并逐渐贴附于生鲜适应其外形轮廓,依靠着贴体膜表面熔融状态的胶体继而粘附于底盒表层;再次,进行冲切工序完成废料回收,获得销售时的包装形态。

生鲜食品保鲜技术系列——真空包装

  无论传统真空还是真空贴体技术,基于上述对真空的正确理解后,一睹其于保鲜的庐山真面目。

  03  真空包装何以保鲜?

  与气调保鲜相比,真空保鲜的原理较为简单:不再调控包装容器内部的气体组分与浓度,仅抽除容器中的气体达到预设真空度,维持内部处于高度减压的状态,通过减少氧气含量抑制微生物(主要包括细菌、霉菌、酵母菌等)滋长繁殖,以延长内装生鲜的有效保质期。通常来说,当内部的氧气浓度小于1%时,微生物的生长与繁殖速度均呈现急剧下滑的事态;但是,也必须承认单靠此技术绝非万无一失,比如真空环境不能抑制厌氧菌的生长繁殖,所以依据食品特性需要与冷藏(冻)、高温杀菌、腌制等辅助方法相结合使用才是保鲜之道。

  生鲜食品腐败

  腐败、变质的原因分为生物、化学、物理三类,下列几种主要因素:

  1)微生物的繁殖引起生鲜品质的改变;

  2)环境中氧气的作用引起食品氧化酸败,尤其是油脂中游离的不饱和脂肪酸更容易被氧化;

  3)生鲜内部氧化酶、过氧化酶、淀粉酶、蛋白酶等的作用,促进食品的代谢产生水蒸气、二氧化碳、热量,致使变质的发生;

  4)与昆虫的侵食、繁殖、有害物质等产生直接或者间接接触污染;

  5)储存温度不当;

  6)物理胁迫或者滥用。

  在诸多的原因中,微生物产生的不利影响与作用效果最显著,不止对生鲜本身还会对误食者产生损害。下文对生鲜食品中的一大品类——畜禽肉加以讨论。

  畜禽肉食品

  宏观上真空包装于畜禽肉而言,就是通过达到某真空度的腔体配合氧气透过率极低的包装材料,使外部氧气无法渗透入内,进而降低鲜肉脂肪的氧化、酸败速率,以延长鲜肉的新鲜度。此外,于前篇气调包装中已述,采用真空包装的鲜肉在呈色上为淡紫、暗红色,于销售环节的视觉效果略有欠缺;但是,仍可在拆除包装后遇氧恢复呈色。

  微观上,正如上文所述,微生物的作用是一大弊害。

  首先,微生物致使肉腐败变质的变化过程:1)肉的液化,微生物分泌胶原蛋白酶,水解肌束之间的结缔组织引起组织分解;2)产生气体,氨基酸在脱氨酶的作用下产生氢气、氨气、二氧化碳;3)如果有糖原存在,发酵后产生醋酸和丁酸并有异味生成。于消费者的主观感受:表皮发黏、肉质变色、表面霉斑、散发异味等现象,如下表所示。

生鲜食品保鲜技术系列——真空包装

  其次,鲜肉中微生物的来源分为内源性与外源性两类。1)内源性污染:是指畜禽在屠宰之前体内已受到微生物感染,病原微生物可直接污染鲜肉。2)外源性污染:对于健康畜禽类而言,对微生物的入侵破坏都具有一套完善的防御机制,而在屠宰、加工等环节中自身的防御体系受到破坏,外部微生物便可伺机侵入,暴露的肌肉组织则为其生长提供营养物质并遭污染。此外,畜禽冷却肉(指严格执行检疫制度屠宰后的畜禽胴体进行冷却处理,降至0℃—4℃的区间)中常见的腐败微生物种类多为细菌,腐败菌包括:假单胞菌(是肉品中常见的需氧腐败菌,在有氧情况下其是导致腐败的优势菌)、莫拉克氏菌、不动杆菌、肠杆菌、热死环丝菌、乳酸菌、明串珠菌等等。

  再次,以生鲜红肉中冷却羊肉为例。在采用普通包装时,假单胞菌会迅速成为绝对优势菌并导致肉质腐败散发异味。而采用真空辅以冷藏技术时,羊肉的初始菌相还是假单胞菌(29.25%)、热死环丝菌(27.5%)、乳酸菌(29.75%)、肠杆菌(4%)、其他菌(9.5%)。其中,前三者为优势菌群。然后,将其于4℃冷藏20天以观察菌相比例变化可知:乳酸菌占比保持上升,于第二十天达78.85%;假单胞菌和热死环丝菌两者占比均呈下滑趋势,占比变化量分别为27.46%、23.54%,并于贮藏的第十天已失去优势菌群的地位;肠杆菌比例也有下降,但幅度不显著;其他菌于前十天上升后十天下降,最大变化幅度达19.02%。唯有乳酸菌随着时间推移逐步成为绝对优势菌群。再对乳酸菌与其余菌类的相关系数表进行分析后可得,乳酸菌与假单胞菌、热死环丝菌、肠杆菌呈负相关。

  即:

  1)证明真空包装辅以冷藏与普通包装相比,腐败菌(假单胞菌等)占比显著下降;

  2)真空包装内后期的绝对优势菌群——乳酸菌虽是腐败菌,但是起到的腐败作用较小;同时,乳酸菌的代谢产物乳酸、过氧化氢以及其他抑菌产物可进一步抑制其他腐败菌的生长,进而使真空包装在宏观上起到延长保质期的效果。

生鲜食品保鲜技术系列——真空包装

  腐败微生物的占比抑制效果是真空环境辅以冷藏技术造成的,那么对于真空包装的材料选用又有什么性能需求呢?与气调包装材料有异曲同工之处,列举三项。阻气性:防止外界氧气重新进入真空的腔体内,避免需氧腐败菌的生长;热封性:在完成腔体抽真空后的热封环节,必须确保材料易热封、强度大,即维持内部的真空度;机械性能:具备良好的抗撕裂性、强度、韧性,于抽真空、运输等环节包装不破损。

  综上所述:真空包装的应用基于生鲜品类、真空度、辅助技术、包装材料以及真空包装机。