（二）薄膜氣調係統設計原理
（1）薄膜透氣理論氣體通過薄膜介質的滲透作用與擴散作用一樣，遵守費克－亨利定律，即
dQ/dt=P0Adp/dx（7-11）
式中dQ/dt——氣體滲透速度，cm3/s；
A——薄膜有效麵積，cm2；
P0——氣體的滲透係數，cm3·cm/(cm2·s·cmHg)；
dp/dx——氣體的壓力梯度，cmHg/cm。
（注：1cmHg=1.33kPa）
當氣體滲透處於穩態時，則式（7-11）為：
Q/t=P0A(p1-p2)/d（7-12）
式中p1-p2——薄膜兩側氣體的分壓cmHg；
d——薄膜厚度。
由此可見，某種氣體在單位時間內通過薄膜的滲透量與有效麵積成正比，與膜的厚度成反比，與膜兩側氣體的分壓差成正比，並且混合氣體中各種氣體的滲透方向和速度彼此獨立、互不幹擾。
（2）薄膜氣調係統設計原理對於一個薄膜封閉的氣調係統來說，式（7-12）實際上表示了包裝內氣體與包裝外氣體的交換情況。
如果將係統內產品產氣或耗氣速率表示為Q′/t，而氣體通過包裝膜的滲透速率為Q/t，則可分兩種情況加以討論。
①CA自動調氣係統：必須使包裝係統滿足：Q′/t=Q/t(7-13)即產品在控製氣氛（氣調）狀態下的產氣或耗氣速率等於氣體對包裝膜的滲透速率：Q′/t=P0A(p1-p2)/d（7-14）式中p1實際上是包裝體內某一被調氣體的分壓，而p2則是這一氣體在大氣中的分壓。從式(7-14)可見，除(p1-p2)受客觀環境條件製約不可變，其他幾個因素在一定範圍內都有一定的選擇自由度。因此要滿足CA控製條件，可通過多種途徑實現：如果初步設計的係統產品呼吸作用產生的氣體速度Q′/t過大，為滿足CA控製條件，可減少包裝係統內產品量，使Q′/t變小，也可增加薄膜有效麵積，降低薄膜厚度，或選擇透氣性更好的薄膜。
若選用上述方法得到的結果還是Q′/t＞Q/t，則需考慮在包裝係統中引入人為控製或調節氣體的手段，如加入氣體吸附劑或選用一透氣性強的薄膜（矽橡膠）配合使用，以將包裝係統的結果調整為Q′/t＝Q/t。
②MA氣調係統：對於呼吸強度大的生鮮食品，一般很難達到CA效果，對於呼吸強度小的生鮮食品，或者沒有必要達到自動調氣效果；從氣調的基本原理來看，為了延長氣調保鮮效果，MA氣調係統能使包裝係統盡快達到氣體狀態相對穩定，並使p1變得慢些。
在MA係統中，由於引起氣調氣體分壓變化的主要因素因產品類型不同而異，因此必須加以區別對待：對果蔬類產品，由於呼吸作用較強，也即Q′/t較大，在設計包裝係統時必須考慮選用透氣率大的薄膜。對於氣調貯存期間不產生大量氣體的產品（如肉禽魚類產品），則應選用對被調氣體阻隔性好的包裝材料。
（三）MAP和CAP
改善和控製氣氛包裝也稱氣調包裝，是最有發展前景的食品保鮮包裝技術，其特點是：以小包裝形式將產品封閉在塑料包裝容器內，其內部環境氣體可以是封閉時提供的，或者是封閉後靠內部產品呼吸作用自發調整形成。封閉後包裝內的理想氣氛一般不再人為管理，對於較大的包裝件，在貯藏期間也可實施適當的換氣管理。根據包裝後包裝材料對內部氣氛的控製程度而分為CAP(Controlled atmosphere packing)和MAP(Modified atmosphere packing)。但無論是哪一種，其包裝體內的氣體組分不同於正常的大氣環境，最常見的變化是氧分壓下降，而CO2濃度升高。MAP和CAP不同之處在於對包裝內部環境氣體是否具有自動調節作用，從這個意義上看，傳統的真空和充氣包裝屬MAP範疇。
（1）CAP即控製氣氛包裝，主要特征是包裝材料對包裝內的環境氣氛狀態有自動調節作用，這要求包裝材料具有適合的氣體可選擇透過性，以適應內裝產品的呼吸作用。生鮮果蔬產品自身的呼吸特性要求包裝材料具有氣調功能，能保持穩定的理想氣氛狀態，以避免因呼吸而可能造成的包裝缺氧和CO2含量過高。
果蔬包裝體係是一個典型的薄膜封閉氣調係統，存在著呼吸作用和氣體滲透控製作用，在這個動態係統中，產品呼吸代謝過程要放出CO2、乙烯、水蒸氣和其他揮發性氣體，同時，這些氣體會透過包裝與外界發生受限製的交換作用。影響包裝內部氣氛動態的因素有：產品種類品種、成熟度、重量及溫度、O2和CO2分壓、乙烯濃度、光線、包裝膜的滲透性、結構、厚度、麵積等。
任何CAP係統都應該在低氧和高CO2濃度條件下達到以這兩種氣體平衡為主體的狀態，這時產品的呼吸速率基本等於氣體對包裝膜的進出速率，係統中的任何因素發生變化都將影響係統的平衡或建立穩定態所需的時間。對果蔬而言，包裝膜對CO2和O2滲過係數的比例O2/CO2也應合理，以適應果蔬的呼吸速度並能維持包裝體內一定的O2和CO2濃度。
包裝內的理想氣體狀態可由包裝後產品的呼吸作用自發形成，也可在包裝時人為提供（配氣），一般說來，對本來就有較長貯藏壽命，且氣調是為了延長產品貯藏期的產品，可用自發形成的方式；而對那些隻有很短貯存壽命的產品，則可考慮人工提供理想環境氣氛，使包裝係統很快進入氣調穩定狀態。除了維持適宜的包裝體內氣氛狀態穩定外，還可在包裝內引用活性炭之類的吸附劑，以吸附由產品呼吸代謝而產生的乙烯等有害氣體。對生鮮果蔬，CAP與低溫貯存並用可獲得非常好的保鮮效果。
（2）MAPMAP即改善氣氛包裝，指用一定理想氣體組分充入包裝，在一定溫度條件下改善包裝內環境的氣氛，並在一定時間內保持相對穩定，從而抑製產品的變質過程，延長產品的保質期。MAP適用於呼吸代謝強度較小的產品包裝。
生鮮冷卻肉品使用MAP可獲得良好的保鮮包裝效果。生鮮豬肉用50%CO2、25%O2和25%N2組成的理想氣氛包裝與單純空氣中在1℃貯存條件下的對照結果，兩周後理想氣氛包裝的生鮮冷卻肉保持良好的原有氣味和色澤，而空氣中貯存的肉品開始腐敗，二者細菌總數相差6個數量級。經MAP包裝貯存過的產品還具有一定程度的後抑菌效應。豬肉經50%CO2氣體比例MAP包裝在1℃下貯存4d，打開包裝貯存於7℃條件下的抑菌效應。
MAP包裝材料必須能控製所選用的混合氣體的滲透速率，同時應能控製水蒸氣的滲透速率。一般而言，果蔬類產品的MAP應選用具較好透氣性能的材料，並注意材料O2/CO2的透過之比［適宜範圍1∶(8～10)］。用於肌肉食品和焙烤製品的MAP包裝材料，應選用具有較高阻隔性的包裝材料，以較長時間維持包裝內部的理想氣氛。
食品MAP後的貯藏溫度對保鮮包裝效果影響很大，一般需在0～4℃溫度條件下貯藏和流通。
（四）MAP保鮮包裝設備
GM型氣體比例混合裝置，可對N2、O2和CO2進行設定比例的自動混合。國內（南京農業大學）研究開發的MAP氣調保鮮包裝機，該機采用微機觸摸屏控製，集微機控製、光磁感應、真空氣動及複合氣體混合技術於一體，可實現人機對話、理想氣氛條件和工作參數任意設定、工作狀態顯示，適用於大型超市、農副產品配送中心、食品加工企業的農副產品、食品保鮮包裝，也能適應農副產品氣調保鮮包裝研究。