农产品无菌真空热包装技术开发前景

    一、立项的背景和意义
    传统食品及农产品在真空包装后要进行二次杀菌，其目的是为了杀灭因真空包装引入的二次污染细菌，延长食品或者农产品的货架期。二次杀菌基本采用对包装产品进行蒸煮的方法，这种方法沿用多年，食品的货架期基本能得到保障，目前大多数食品及农产品仍然采用这种加工工艺，例如东坡肉、甜玉米、道口烧鸡等。但是在这种公认成熟的工艺中，仍然存在着一些弊端，主要有三：一是食品的安全问题，二是食品的营养损失问题，三是能源重复消耗问题。
    1．二次杀菌工艺存在食品安全问题。二次杀菌是将真空包装后的产品直接放在高温蒸煮锅中蒸煮，蒸煮时间大约在30min左右，蒸煮温度为80℃以上。在这种工艺条件下，软包装袋塑料层中的添加剂有可能析出，各种添加剂会随着温度的提高而从塑料膜中逐渐迁移到食品中，温度越高，迁移的速度越快，使得食品因各种有害元素而受到污染，给食品带来安全问题。尤其在塑料包装材料受热易分解的情况下，对食品的安全会造成更大的影响。
    2．二次杀菌工艺存在营养损失问题。一般来说，进入真空包装工序的食品，基本都是加工完成的食品，口感良好，营养丰富，各种维生素等比较丰富，可以直接食用，如果将这种食品再次进行蒸煮杀菌，尤其是与塑料包装膜同时加热，在长时间高温的情况下，其营养损失是难免的，同时口感也会发生显著的变化，长期食用，使人产生厌腻感。
    3．二次杀菌工艺存在能源重复消耗问题。真空包装后的食品再次通过加热的方式杀菌，无疑要消耗更多的能源，不仅使得产品的成本上升，更给环境带来污染。
    以上食品传统真空包装工艺存在的问题，不仅涉及到食品的安全、营养和能源消耗，更涉及到食品及农产品的深加工效益问题，解决这些问题，除了政策的鼓励和支持以外，还需要进行深入细致的工艺研究和设备开发。
    本项目就是通过真空包装工艺的彻底改进，达到食品安全、卫生及营养的目的。采用连续式无菌真空热包装的工艺，在食品及农产品加工和杀菌后立即进行真空包装，并且保证包装环境无菌，包装过程中没有人员参与，避免食品及农产品被二次污染，从而杜绝安全及卫生隐患，同时也保证了食品的营养。
    二、国内外研究现状和发展趋势
    1．国内研究现状
    目前国内对此项研究还是空白，虽然国内有一些企业采用了真空热灌装工艺，但都是手工进行，在灌装过程中难免再次污染食品。也有对连续式真空包装机的报道，但介绍的只是真空包装部分，与食品的杀菌和无菌包装等无关。对于无菌连续式热真空包装工艺在农产品加工方面也未见有关应用的报道。
    2．国外研究现状
    本项目在国外的研究也是一项空白。有一种连续式真空包装机，采用了8工位的结构设计，在抽真空和封口工序虽然都不需要人工介入，但没有和杀菌工序相连，不能形成无菌包装生产线，也不属于本项目研究的范畴。
    本项目的项目负责人带领多届研究生经过几年的研究，掌握了该项目的关键工艺，并对工艺及设备进行了图纸设计，目前技术基本成熟，希望进入实施阶段。以甜玉米软包装为例，其包装工艺路线如下：
清洗 → 计量 → 杀菌 → 自动制袋 → 热充填        抽真空 → 封口 → 成品
在上述工艺路线中，从杀菌到成品无人工介入。
    三、研究开发内容和技术关键
    1．主要研究内容
    ①研究食品、农产品的杀菌工艺
    不同的食品和农产品都有不同的杀菌工艺，研究这些工艺过程并获得最佳的工艺参数，为后续的生产线设计提供依据。
    本项目主要对量大面广的食品或者农产品的几个品种进行详细研究，例如甜玉米、烧鸡、芹菜、鸡蛋等，分别具有代表性，为今后的全面研究打下基础。
    ②研究农产品无菌真空热包装生产线
    本生产线由四个模块组成，一是农产品及食品柔性杀菌模块，采用连续循环方式，以热水杀菌为主（根据产品不同，可以选择合适的杀菌方式），找出最佳的工艺参数，例如    杀菌时间、杀菌温度、控水时间、包装温度、抽真空时间、封口温度及时间等；二是自动制袋充填模块；三是无菌真空热包装模块；四是控制衔接模块，该模块将杀菌、自动制袋充填和无菌真空热包装三个模块协调组合，形成农产品无菌真空热包装生产线。
    2．拟解决的关键问题
    ①该项目研究的关键技术是无菌真空热包装模块，设计合理的真空包装结构、包装工位、包装工序，使其与自动制袋充填模块相匹配。
    ②根据无菌真空热包装模块的设计要求，研究和开发能够同时承受高温高湿工作条件的真空系统，包括真空泵、真空阀、真空管路等。
    ③建立杀菌温度、时间与产品保质期的关系数学模型，为无菌真空热包装提供理论依据。
    四、预期目标
   1．技术指标
    在工艺研究的基础上设计和制造设备，本设备是要形成农产品及食品的无菌真空热包装生产线，该生产线从计量开始（不包括计量，根据不同的产品，可以采用人工或者机器进行计量）到包装完成，全部采用无人介入模式，避免产品被再次污染。真空包装后不需要再次进行杀菌处理。
杀菌温度：    50～100℃可控
杀菌时间：    35min以下可调
抽真空速率：  30L/S
生产率：      480～2,400袋/小时（试制第一台480袋/小时）
    除了完成生产线试制以外，要尝试建立杀菌温度、时间与产品保质期的关系数学模型，为无菌真空热包装提供理论依据。
    每一种产品的杀菌和保质期要求不同，给设备的研制带来了困难，因此在设备研制以后，要对不同的产品进行相应的杀菌工艺参数试验，本项目要对所有的产品做试验是不现实的，因此，本项目选择4种产品为主要研究对象，最终给出生产中可用的工艺参数。
    2．开发前景
    农产品无菌真空热包装生产线项目目前在国内是空白，在国际上也未见相同的研究报道，该项目改变了传统真空包装工艺对食品和农产品的二次污染，以及因包装后杀菌带来的安全、卫生以及营养成分流失问题。因采用该生产线带来的经济效益可用表1简单说明。
    采用无菌真空热包装生产线可以显著降低包装成本，如果一家企业每天生产1万穗包装甜玉米，那么每天至少节约包装成本1,000元，这还不包括传统真空包装存在的原材料浪费和包装袋浪费项目。
按照食品企业每天两班，每年生产200天计算，当年就可以收回投资，经济效益十分明显。
（1）社会效益
除了经济效益显著以外，本项目的社会效益更加明显，主要表现在食品安全和增加农民收入方面。
①食品的安全性得到保障。传统真空包装要在包装后对包装产品再次杀菌，塑料包装物中有害添加剂会随着温度的升高慢慢迁移到食品中，给食品安全和卫生带来风险，本项目不用二次杀菌，因此食品会更加安全、卫生和营养。
②减少能源消耗。采用该项目研制的生产线，不仅减少能源消耗，而且减少了对环境的污染，提高了经济效益，增加了产品的附加值。涉农企业增加效益更加明显，农民增加收入，给和谐社会带来实实在在的物质基础。
③保证了食品的营养。
（2） 环境评价
本项目是机械加工行业，投产后基本没有污染物排放。
（3）产业化前景
    本项目从食品和农产品加工工艺方面进行变革，其生产线在食品的安全、营养和能耗方面都符合社会发展的大趋势，不仅会给生产线生产企业带来良好的发展商机，而且更重要的是给生产线使用企业带来显著的经济效益，因此产业化前景广阔。