1.3 混合气体置换率

气体置换装置是气调包装机的核心部件,气体置换方式主要有气体真空置换式和冲洗式,真空置换主要原理是将原气吸真空再充入混合气体,其性能优劣将直接影响置换精度,将间接影响产品包装质量和保质期?为提高置换精度,卢立新?卢金言?刘琳等做了针对盒式?袋式气体置换装置的优化设计和流场模拟的相关研究[25],分析了气体流速和压强的改变以及充?排气孔结构布置方式等对气体扩散置换率和置换时间的影响;裴定宜采用交替配气进行优化实现连续供气[26],发明的“气调包装机交替配气装置”,提高了工作效率和质量,刘崇文等人设计的“置换式气调包装机”,对充抽气结构进行了改进,可设置较高的抽气压力,提高气体置换率,但操作过程较为复杂,生产效率低?都是通过改变或优化置换结构获得较高的置换率,而且为获得较高气体置换率,置换气体的损耗也比较严重?

1.4 气体混合精度

气体比例混合器是实现气体比例调节与控制的核心部件,也是实现气调包装的关键技术,它是通过压缩气体经减压阀减压后,进入气体混合室,然后才引入充气包装机进行充气包装,混合方法主要有等容气体比例混合法(等容法)?等压气体比例混合法(等压法)?定容定压气体比例混合法(定容定压法)?节流气体比例混合法(节流法)?时间气体比例混合法和质量流量法6种[27-31]?国外日?美等国如陵本山武公司的CMQ型质量流量比例混合器,虽然气体混合精度较高但产品价格也很高,浙江大学的刘东红等研究开发了通过全自动质量流量气体混合系统[32],气体混合精度小于1%?我国目前常用的定容定压法GM型气体比例混合器,其混合精度已达±1%?

1.5 保鲜包装系统的研究

普通气调包装机主要包括机架?下底板?上架板?下模?气体置换机构?保鲜膜输送机构?焊接模?切模刀?压模?压模架等,随着现代技术的发展,已采用模块化结构设计方法,包装设备已由过去单机手动发展到半自动或全自动,可根据需求增减相关部件,产量速度也在发生深刻变化[33-38]?如孙金伟发明的“一种真空气调两用连续包装机”[39],通过增加三角管型充气嘴,可以在真空和气体保鲜处理之间进行快速转换,可实现一机多用,提高效率和材料利用率;孙智慧等人研究的智能气调包装系统[40],将气体混合器?气体比例分析仪等检测仪器与气调包装机相结合,构建了基于气体在线检测与比例控制的智能包装系统,减少保鲜气体耗气量?提高了工作效率;以及如沈滢等发明的通过在连续盒式包装机的传动系统中设置灭菌罩和强脉冲灯管,构成灭菌系统的一种脉冲杀菌连续盒式包装机[41];卢金言在输送装置和气调包装机之间设置的全自动理盒机构成一种自动化气调包装生产线[42]?

2存在问题及发展趋势

(1) 果蔬气调包装过程是一个极其复杂的过程,包含果蔬的生理变化?温度?湿度?包装内部气体成分等多个动态变化过程,也与产地?质量?体积等因素有关?从目前研究的程度来看,对呼吸模型考虑的因素还不够全面,体现在主要考虑氧气和二氧化碳对呼吸速率的影响,而忽略温度?霉?湿度等因素;研究试验也主要集中在工艺性能,针对性差?到目前为止,还没有一种数学模型可以对多种不同果蔬气调包装提供适应性指导,而对于一些地方性的果蔬保鲜包装还缺乏系统性的研究,还需继续积累数据,这也是今后的研究方向之一?

(2) 气体保鲜膜已经具备透湿?透气及防水功能,而且可以通过调整配方及工艺条件来调节透湿?透气等相关指标,以适应不同果蔬对CO2和O2及水分的要求?但在某些技术领域如防霉?防虫,机械性能?环保和安全性,保持食品品质和风味上面,保鲜膜保鲜效果还不稳定?因此,研制出多用途和更加环保的保鲜膜是今后发展的必然趋势?

(3) 气调保鲜包装装备正向着高速?高效?高质量,低能耗?结构紧凑的方向发展,特别是与各功能模块的组合,使之更加集成化?自动化?智能化和高端化?但对适合多品种果蔬共性技术的包装工艺及装备的研究很少,还不够深入,与我国发展高效安全生态的现代农业技术的要求还有一定距离?因此,建立储藏保鲜?配送?保鲜包装及全程质量控制技术标准体系,以及研制共性关键技术包装装备,也是将来果蔬保鲜深加工领域的重点研究方向?

徐鹏,吴玉月,刘勐

(合肥通用机械研究院,合肥)