关键词：复合气调保鲜包装机；气体混合系统；研究和设计

现代气调保鲜包装机集微机技术、真空技术、气动技术、光磁感应技术、程序控制技术及复合气体混合技术于一体，具有较高的技术含量及工艺性能要求，国外在20世纪80年代后期开始研究和应用，因其对食品保鲜效果明显而得以迅速发展（图1为美国cvp systems公司生产的一款气调包装机）。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。而先进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，国际上称为map包装（modified atmosphere packing）。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（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*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。

图1 美国cvp systems公司气调包装机fig.1 usa cvp systems modified atmosphere packing machine

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；图2 气调包装系统fig.2 the modified atmosphere packing system

r—气体状态参数，8.31j／mol·°k；1-气源 2-减压阀 3-开关 4-气体混合室 5-包装机

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

图3 复合气体混合配送系统fig.3 the compound gas mixing and supply system

1- co2气体钢瓶 2- o2气体钢瓶 3- n2气体钢瓶 4、5、6-充气电磁阀 7-控制装置 8-气体混合室 9-放气截止阀

等气压复合气体混合配送系统的基本结构如图3所示。

图中1、2、3分别为co2、o2、n2气体钢瓶，4、5、6为向混合室8充气的电磁阀，7为控制装置，9为向包装容器充气的截止阀。这种气体混合配送系统要求每个气源之间的压力相等，三种气体的充气电磁阀4、5、6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8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9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。

12 下一页

以上是网络信息转载，信息真实性自行斟酌。