复合气调保鲜包装机气体混合系统的研究

本文摘要：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、程序控制技术及填充气体混合技术于一体，具备较高的技术含量及工艺性能拒绝，国外在20世纪80年代后期开始研究和应用于，因其对食品保鲜效果显著而以求很快发展（图1为美国CVPsystems公司生产的一款气调包装机）。我国气调保鲜纸盒跟上于90年代，气调保鲜设备的研发和应用于目前还正处于跟上阶段。而先进设备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适合的填充气体混合仓储系统。

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、程序控制技术及填充气体混合技术于一体，具备较高的技术含量及工艺性能拒绝，国外在20世纪80年代后期开始研究和应用于，因其对食品保鲜效果显著而以求很快发展（图1为美国CVPsystems公司生产的一款气调包装机）。我国气调保鲜纸盒跟上于90年代，气调保鲜设备的研发和应用于目前还正处于跟上阶段。而先进设备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适合的填充气体混合仓储系统。

1.填充气调保鲜纸盒的原理填充气调保鲜纸盒亦称气体移位纸盒，国际上称作MAP纸盒（ModifiedAtmospherePacking）。其原理是使用填充气体（2-4种气体按被纸盒食品特性用料混合）对包装容器内的空气展开移位，转变包装容器内食品周围的气体环境，从而诱导细菌（微生物）的生长后代，减慢被纸盒食品的新陈代谢速度，缩短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)及少量特种气体构成。高浓度CO2气体能妨碍引发食品贪腐的大多数微生物的生长交配，缩短其交配生长的衰退期（或潜伏期）和减缓其对数增长期，是保鲜气体中的主要抑制作用成分；O2可抑制大多数厌氧菌生长交配，低氧可维持鲜肉色泽而低氧在诱导新鲜果蔬排便速度的同时可维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，作为填满气体可避免CO2逸出后使纸盒坍落，充氮纸盒可减少食品中的脂肪、芳香物和色泽的水解[3]。将CO2、O2、N2及特种气体构成填充保鲜气体，用作食品果蔬保鲜是当今保鲜纸盒的发展趋势。

2.填充气体混合仓储系统的基本结构为了将有所不同比例的二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)送到包装容器内，一般将CO2、N2、O2气体按一定比例送来入混合室（储气室）混合后，再行流经到包装容器内，从而根据被纸盒食品特性必须，转变包装容器内食品周围的气体环境，超过保鲜的目的。可以使用如下两种方式展开气体混合和仓储。（1）掌控气压填充气体混合仓储系统控制气压填充气体混合仓储系统主要由气源、气体混合室、真空充气包装机以及管路、减压阀、压力表和电源等附件构成，如图2右图。

一般小批量生产使用的气源为钢瓶装传输气体。二氧化碳用食品级，氮用水解精氮。钢瓶灌满时压力平均15MPa，一般有10～12MPa。各种传输气体经减压阀加压后，转入气体混合室展开各种产品所需的*欠佳比例混合，然后才引进充气包装机展开充气纸盒。

混合器的配气原理，假设加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；R—气体状态参数，8.31J／mol·°K；T—温度，°K。由上式由此可知，在一定温度下，当气体体积V一定，则气体摩尔数n只与其压强P有关。掌控转入以定容积的气体混合室内各气体的分压，之后可实现气体按所需的比例混合。

例如，意欲配上70％CO2＋30％N2的混合气，并假设所须要混合气总压为P。再行将以定容积的混合室内空气抽除。

再行先后送到0.7P的CO2和0.3P的N2，则求得所须要比例的混合气[4]。（2）等气压填充气体混合仓储系统这种气体混合仓储系统拒绝每个气源之间的压力大于，CO2、O2、N2三种气体的充气电磁阀与其管路包含的地下通道有效地截面积成1：1：1的比例关系，每个电磁阀的掌控末端分别与掌控装置相连接，掌控装置中包括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，通过掌控装置使气体导通时间的控制电路原作为7：2：1，这样当气体混合仓储装置工作时，三种气体分别按原作的量从各自电磁阀和管路流向混合室中，在混合室中按比例混合沦为合适纸盒食品的保鲜气体，再行经截止阀填充到包装容器中，封合已完成纸盒。在上述基本结构构成中，每个气源的压力皆大于，每个充气管路地下通道的有效地截面积大于，单位时间内气体通过地下通道的流量大于。因此，只要调节各个充气电磁阀的打开时间，就可超过调节混合气体配气比例的目的。

工作过程中，通过掌控装置掌控各个充气电磁阀的启闭，使各路地下通道打开时间完全一致，而重开时间根据气体混合比例关系确认。这种气体混合仓储系统具备以下特点：（1）使用普通电磁阀和管道结构，通过掌控各充气电磁阀的打开时间来调节混合气体的比例，其精度可以超过食品保鲜气体比例的拒绝。

（2）系统技术方案构想合理，结构非常简单。（3）系统的气体混合比例可以通过掌控装置原作和调节，可以便利地构建自动控制和操作者，具备较好的功能延伸性。（4）各种气源之间的压力拒绝大于，商品气瓶或在操作者中很难超过拒绝，因此须要有气源的稳压装置，难以构建倒数充气纸盒。3.新型填充气体混合仓储系统通过对填充气调保鲜包装机气体混合系统研究、设计和试验，一种新型填充气体混合仓储系统研发出来。

这项研究的技术关键是在系统中中止了体积可观的气体混合室，使用了气动比例阀的打开按比例供送气体，其工作原理为：以一定压力的CO2气体通过一个地下通道作为双联气动比例阀CO2末端阀门的进启动力，推展比例阀打开，接上CO2气体；以接上的CO2气体作为进启动力，通过另两个地下通道打开O2和N2气体比例阀，通过地下通道打开N2气体比例阀。这样三种气体皆以大于的压力分别转入电磁阀，然后三种气体混合后转入包装容器展开封合纸盒。此系统的优点：（1）系统中中止了体积可观的气体混合室，更进一步修改了结构，节省了空间。（2）使用了气动比例阀，以一种气源压力为参照，取得了压力完全一致的各种气源，可实现连续不断地供应原作比例混合的气体。

（3）各种气源压力完全一致，通过的管道和电磁阀尺寸完全一致，通过掌控装置原作和调节阀门进度，才可调节混合气体的比例，其精度进一步提高。（4）当任何一种气源的压力约将近拒绝时，通过掌控装置才可使机器收到警报并暂停工作。

替换新的气源钢瓶，接上系统后可之后工作。（5）使用电脑自动掌控、人机界面，很便利地调节有所不同比例的气体人组适应环境各种被纸盒物品的拒绝，并可实现一机多用。

（6）可以设计制作成独立国家的新型填充气体混合仓储系统，因应任何型号规格的充气包装机，适用范围甚广。4.新型填充气体混合仓储系统的技术关键新型填充气体混合仓储系统的技术关键之一是在系统中使用了气动比例阀，其结构示意图如图3右图，将原作压力的气体通入气动比例阀启动腔室，并即将供送的气体通入气动比例阀可供送来腔室，当两种气体压力超过大于时，供送阀就不会关上送来出有气体。

因此系统中可以自由选择一种原作压力的气体作为启动气源，当通入气动比例阀的其它气体压力超过与启动气源压力均衡时，就不会构建各路气体等压力供送。新型填充气体混合仓储系统的技术关键之二是填充保鲜气体的比例控制精度。

由于食品果蔬自身的性能特点有所不同，其对保鲜气体的比例特性具备非常的敏感性。使用新型填充气体混合仓储系统，其可供送来混合气体的比例误差可大于2%。新型填充气体混合仓储系统在设计上使用电脑自动掌控、人机界面，因应填充气调保鲜包装机用于，可调节有所不同比例的气体人组适应环境种被纸盒物品的拒绝，缩短被包产品的保鲜期，能确实确保食品果蔬的原汁、原味、原貌。

尤其适合于农副产品产地、农副产品配送中心、食品加工企业、餐馆生鲜农副产品加工间等场所用于，新型填充气体混合仓储系统及填充气体保鲜包装机是今后食品果蔬保鲜技术的一个发展方向。

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