Измененная атмосфера

Упаковка в модифицированной атмосфере ( MAP ) — это практика изменения состава внутренней атмосферы упаковки ( обычно упаковок пищевых продуктов, лекарств и т. д.) с целью увеличения срока хранения . [1] [2] Необходимость данной технологии для продуктов питания обусловлена коротким сроком хранения таких пищевых продуктов, как мясо, рыба, птица, молочные продукты, в присутствии кислорода . В пище кислород легко доступен для окисления липидов реакций . Кислород также помогает поддерживать высокую скорость дыхания свежих продуктов, что способствует сокращению срока их хранения. [3] С микробиологической точки зрения кислород способствует росту аэробных вызывающих порчу микроорганизмов, . [2] Следовательно, снижение содержания кислорода и замена его другими газами может уменьшить или задержать реакции окисления и микробиологическую порчу. Поглотители кислорода также можно использовать для уменьшения потемнения из-за окисления липидов путем остановки автоокислительного химического процесса. Кроме того, МАП меняет газовую атмосферу, включая в себя газы разного состава.
Процесс модификации обычно снижает количество кислорода (O 2 ) в свободном пространстве упаковки. Кислород можно заменить азотом (N 2 ), сравнительно инертным газом, или углекислым газом (СО 2 ). [2]
Стабильная атмосфера газов внутри упаковки может быть достигнута с помощью активных методов, таких как продувка газом и компенсированный вакуум, или пассивно, путем создания «дышащих» пленок.
История
[ редактировать ]Первые зарегистрированные положительные эффекты от использования модифицированной атмосферы датируются 1821 годом. Жак Этьен Берар , профессор Фармацевтической школы в Монпелье, Франция , сообщил о задержке созревания фруктов и увеличении срока хранения в условиях хранения с низким содержанием кислорода. [4] Хранение в контролируемой атмосфере (CAS) использовалось с 1930-х годов, когда суда, перевозившие свежие яблоки и груши, имели высокий уровень CO 2 в своих помещениях для хранения, чтобы увеличить срок хранения продукта. [5] В 1970-х годах упаковки MA попали в магазины, когда бекон и рыба продавались в розничных упаковках в Мексике. С тех пор развитие продолжалось, а интерес к MAP рос благодаря потребительскому спросу.
Теория
[ редактировать ]Атмосфера внутри пакета может быть изменена пассивно или активно. [6] При пассивном MAP высокая концентрация CO 2 и низкий уровень O 2 в упаковке достигается с течением времени в результате дыхания продукта и скорости газопроницаемости упаковочной пленки. Этот метод обычно используется для свежих дышащих фруктов и овощей. Снижение содержания O 2 и увеличение содержания CO 2 замедляет скорость дыхания, сохраняет запасенную энергию и, следовательно, продлевает срок хранения . [7] С другой стороны, активный МА предполагает использование активных систем, таких как O 2 и CO 2 поглотители или эмиттеры , поглотители влаги, поглотители этилена , эмиттеры этанола и продувку газом упаковочной пленки или контейнера для изменения атмосферы внутри упаковки. [7]
Смесь газов, выбранная для упаковки МА, зависит от типа продукта, упаковочных материалов и температуры хранения. Атмосфера в упаковке МА состоит в основном из заданного количества N 2 , O 2 и CO 2 . [6] [8] Снижение содержания O 2 способствует задержке реакций порчи пищевых продуктов, таких как окисление липидов , реакции потемнения и рост организмов, вызывающих порчу. [5] [6] Низкие уровни O 2 (3-5%) используются для замедления скорости дыхания фруктов и овощей. [6] Однако в случае с красным мясом высокие уровни O 2 (~80%) используются для уменьшения окисления миоглобина и поддержания привлекательного ярко-красного цвета мяса. [9] Улучшение цвета мяса не требуется для свинины, птицы и вареного мяса; более высокая концентрация CO 2 . поэтому для продления срока хранения используется [8] выше 10% Уровни CO 2 являются фитотоксичными для фруктов и овощей, поэтому уровень CO 2 поддерживается ниже этого уровня.
N 2 чаще всего используется в качестве газа-наполнителя для предотвращения разрушения упаковки. [5] [8] Кроме того, он также используется для предотвращения окислительного прогоркания упакованных продуктов, таких как закуски, путем вытеснения атмосферного воздуха, особенно кислорода, тем самым продлевая срок хранения. [5] [8] Использование благородных газов, таких как гелий (He), аргон (Ar) и ксенон (Xe), для замены N 2 в качестве балансирующего газа в MAP, также может быть использовано для сохранения и продления срока хранения свежих и минимально обработанных фруктов и овощей. . Их благотворное воздействие обусловлено их более высокой растворимостью и диффузионной способностью в воде, что делает их более эффективными в вытеснении O 2 из клеточных участков и ферментативных рецепторов O 2 . [10]
Были дебаты по поводу использования угарного газа (CO) при упаковке красного мяса из-за его возможного токсического воздействия на работников упаковки. [9] Его использование приводит к более стабильному красному цвету карбоксимиоглобина в мясе, что вызывает еще одно опасение, что он может маскировать признаки порчи продукта. [5] [9]
Влияние на микроорганизмы
[ редактировать ]Низкие концентрации O 2 и высокие концентрации CO 2 в упаковках эффективны для ограничения роста грамотрицательных бактерий , плесени и аэробных микроорганизмов, таких как Pseudomonas spp. Высокое содержание O 2 в сочетании с высоким содержанием CO 2 может оказывать бактериостатическое и бактерицидное действие за счет подавления аэробов высоким содержанием CO 2 и анаэробов высоким содержанием O 2 . [10] CO 2 обладает способностью проникать через бактериальную мембрану и влиять на внутриклеточный pH . Таким образом, лаг-фаза и время образования микроорганизмов, вызывающих порчу, увеличиваются, что приводит к увеличению срока годности охлажденных пищевых продуктов. [9] Поскольку рост микроорганизмов, вызывающих порчу, подавляется MAP, способность патогенов к росту потенциально увеличивается. Микроорганизмы, которые могут выживать в среде с низким содержанием кислорода, такие как Campylobacter jejuni , Clostridium botulinum , E. coli , Salmonella , Listeria и Aeromonas Hydrophila, представляют собой серьезную проблему для продуктов, упакованных MA. [7] Продукты могут выглядеть органолептически приемлемыми из-за замедленного роста микроорганизмов, вызывающих порчу, но могут содержать вредные патогены. [7] Этот риск можно свести к минимуму за счет использования дополнительных препятствий, таких как контроль температуры (поддержание температуры ниже 3 градусов Цельсия), снижение активности воды (менее 0,92), снижение pH (ниже 4,5) или добавление консервантов, таких как нитрит , для замедления метаболической активности и рост болезнетворных микроорганизмов. [8]
Упаковочные материалы
[ редактировать ]Гибкие пленки обычно используются для таких продуктов, как свежие продукты, мясо, рыба и хлеб, поскольку они обеспечивают подходящую проницаемость для газов и водяного пара для достижения желаемой атмосферы. Предварительно сформированные лотки формируются и отправляются на предприятие по упаковке пищевых продуктов, где они заполняются. Затем свободное пространство упаковки подвергается модификации и герметизации. Предварительно сформированные лотки обычно более гибкие и позволяют использовать более широкий диапазон размеров по сравнению с термоформованными упаковочными материалами, поскольку с лотками разных размеров и цветов можно обращаться без риска повреждения упаковки. [11] Однако термоформованная упаковка поступает на предприятие по упаковке пищевых продуктов в виде рулона листов. Каждый лист подвергается воздействию тепла и давления и формируется на упаковочной станции. После формирования упаковка заполняется продуктом, а затем запечатывается. [12] Преимущества термоформованных упаковочных материалов перед предварительно сформированными лотками в основном связаны с затратами: для термоформованной упаковки используется на 30–50 % меньше материала, и они транспортируются в рулонах. Это приведет к значительному сокращению производственных и транспортных затрат. [11]
При выборе упаковочных пленок для МАП фруктов и овощей основными характеристиками, которые следует учитывать, являются газопроницаемость, скорость паропроницаемости, механические свойства, прозрачность, тип упаковки и надежность запечатывания. [6] Традиционно используемые упаковочные пленки, такие как LDPE (полиэтилен низкой плотности), PVC (поливинилхлорид), EVA (этиленвинилацетат) и OPP (ориентированный полипропилен ), недостаточно проницаемы для продуктов с высокой степенью дыхания, таких как свежесрезанные продукты, грибы и брокколи. Поскольку фрукты и овощи являются дышащими продуктами, возникает необходимость пропускания газов через пленку. Пленки, обладающие такими свойствами, называются проницаемыми пленками . Другие пленки, называемые барьерными, предназначены для предотвращения газообмена и в основном используются с недыхающими продуктами, такими как мясо и рыба.
Пленки MAP, разработанные для контроля уровня влажности, а также газового состава в герметичной упаковке, полезны для длительного хранения свежих фруктов, овощей и трав, чувствительных к влаге. Эти пленки обычно называют пленками для упаковки в модифицированной атмосфере/модифицированной влажности (MA/MH).
Оборудование
[ редактировать ]При использовании упаковочных машин типа «форма-наполнение-запечатывание» основная функция — поместить продукт в гибкий пакет, соответствующий желаемым характеристикам конечного продукта. Эти пакеты могут быть либо предварительно сформированы, либо термоформованы. Продукты питания помещаются в пакет, внутри упаковки изменяется состав атмосферы свободного пространства; затем его термосваривают. [11] Эти типы машин обычно называются «подушками», которые горизонтально или вертикально формируют, наполняют и запечатывают продукт. [5] Упаковочные машины типа «форма-наполнение-запечатывание» обычно используются для крупномасштабных операций.
Напротив, камерные машины используются для периодических процессов. Заполненную предварительно сформированную обертку наполняют продуктом и вводят в полость. Полость закрывается, затем в камеру создается вакуум и по желанию вводится модифицированная атмосфера. Запечатывание упаковки осуществляется с помощью нагретых запаивающих планок, после чего продукт извлекается. Этот периодический процесс является трудоемким и, следовательно, требует более длительного периода времени; однако это относительно дешевле, чем автоматизированные упаковочные машины. [11]
Кроме того, машины для подводного плавания используются для изменения атмосферы внутри упаковки после того, как продукты были разложены. Продукт помещается в упаковочный материал и устанавливается в машину без использования камеры. Затем в упаковочный материал вставляется сопло, которое представляет собой трубку. Он создает вакуум, а затем выбрасывает модифицированную атмосферу в упаковку. Насадка снимается, и упаковка термосваривается. Этот метод подходит для объемных и крупных операций. [11]
Продукты
[ редактировать ]Многие продукты, такие как красное мясо, морепродукты, фрукты и овощи с минимальной обработкой, салаты, макароны, сыр, хлебобулочные изделия, птица, вареное и колбасное мясо, готовые блюда и сушеные продукты, упаковываются под маркировкой MA. [4] Обзор оптимальных газовых смесей для продуктов MA показан в следующей таблице.
Упаковка в модифицированной атмосфере для различных пищевых продуктов и оптимальных газовых смесей [2]
Продукт | Кислород (%) | Углекислый газ (%) | Азот (%) |
---|---|---|---|
Красное мясо | 80 - 85 | 15 | - |
Птица | - | 25 | 75 |
Рыба | - | 60 | 40 |
Сыры | - | 100 | - |
Хлеб | - | 70 | 30 |
Свежая паста | - | - | 100 |
Фрукты и овощи | 3 - 5 | 3 - 5 | 85 - 95 |
Зерна
[ редактировать ]Модифицированная атмосфера может использоваться для хранения зерна.
CO 2 насекомыми и, в зависимости от концентрации, плесенью и окислением предотвращает повреждение зерна . Зерно, хранящееся таким образом, может оставаться съедобным примерно пять лет. [13] Один из методов — положить на дно кусок сухого льда и заполнить банку зерном. Другой метод - продувка контейнера снизу газообразным углекислым газом из баллона или резервуара-заборника.
Азотный газ ( N 2 ) в концентрации 98% и выше также эффективно используется для уничтожения насекомых в зерне посредством гипоксии . [14] Однако углекислый газ имеет в этом отношении преимущество, поскольку он убивает организмы за счет гиперкарбии и гипоксии (в зависимости от концентрации), но для него требуются концентрации примерно более 35%. [15] Это делает углекислый газ предпочтительным для фумигации в ситуациях, когда герметичность невозможно обеспечить .
Герметичное хранение зерна (иногда называемое герметичным хранением) основано на дыхании зерна, насекомых и грибов, которые могут изменить закрытую атмосферу в достаточной степени для борьбы с насекомыми-вредителями. Это метод глубокой древности, [16] а также иметь современные аналоги. Успех метода зависит от правильного сочетания герметизации, влажности зерна и температуры. [17]
Запатентованный процесс использует топливные элементы для отвода и автоматического поддержания истощения кислорода в транспортном контейнере, содержащем, например, свежую рыбу. [18]
См. также
[ редактировать ]- Активная упаковка
- Холодовая цепь
- Упаковка с модифицированной атмосферой/модифицированной влажностью
- Проникновение
- Срок годности
Цитаты
[ редактировать ]- ^ Огг, М. (апрель 2020 г.), Упаковка в модифицированной атмосфере увеличивает добавленную стоимость , Производство бизнеса , дата обращения 20 августа 2020 г.
- ^ Jump up to: а б с д Парри, RT (1993). Принципы и применение упаковки пищевых продуктов в модифицированной атмосфере . Бостон, Массачусетс: Springer US. ISBN 9781461358923 . OCLC 840284063 .
- ^ Боску Д., Эльмадфа И. (2011). Жарка продуктов: окисление, питательные и непитательные антиоксиданты, биологически активные соединения и высокие температуры (2-е изд.). Бока-Ратон: CRC Press. ISBN 9781439806821 . OCLC 466361000 .
{{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б Киртил Э. и Озтоп МХ (2016). «Упаковка в контролируемой и модифицированной атмосфере». Справочный модуль по пищевой науке . дои : 10.1016/B978-0-08-100596-5.03376-X . ISBN 9780081005965 .
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б с д и ж Блейкистон, бакалавр (1998). Принципы и применение упаковки пищевых продуктов в модифицированной атмосфере (2-е изд.). Лондон: Blackie Academic & Professional. стр. 1–38. ISBN 978-0751403602 .
- ^ Jump up to: а б с д и Робертсон, Г.Л. (2006). Принципы и практика упаковки пищевых продуктов (2-е изд.) . Флорида: CRC Press. стр. 313–330. ISBN 978-0-8493-3775-8 .
- ^ Jump up to: а б с д Броуди, А.Л., Чжуан, Х., Хан, Дж.Х. (2011). Упаковка в модифицированной атмосфере для свеженарезанных фруктов и овощей . Западный Суссекс, Великобритания: Blackwell Publishing Ltd., стр. 57–67. ISBN 978-0-8138-1274-8 .
{{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б с д и Товарищи, Пи Джей (2017). Технология пищевой промышленности: принципы и практика (4-е изд.) . Даксфорд, Великобритания: Издательство Woodhead. стр. 992–1001. ISBN 978-0-08-101907-8 .
- ^ Jump up to: а б с д Дженане Д., Ронкалес П. (2018). «Угарный газ в упаковке мяса и рыбы: преимущества и ограничения» . Еда . 7 (2): 12. doi : 10.3390/foods7020012 . ПМК 5848116 . ПМИД 29360803 .
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б Гиделли, К., Перес-Гаго, МБ (2018). «Последние достижения в области упаковки в модифицированной атмосфере и съедобных покрытий для сохранения качества свежесрезанных фруктов и овощей». Критические обзоры в области пищевой науки и питания . 58 (4): 662–679. дои : 10.1080/10408398.2016.1211087 . hdl : 20.500.11939/6137 . ПМИД 27469103 . S2CID 205692928 .
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б с д и Муллан, Майкл; Макдауэлл, Дерек (17 марта 2011 г.). Технология упаковки пищевых продуктов и напитков . Оксфорд, Великобритания: Уайли-Блэквелл. стр. 263–294. дои : 10.1002/9781444392180.ch10 . ISBN 9781444392180 .
- ^ Шмидт, Ф (20 декабря 2003 г.). «Моделирование инфракрасного нагрева листа термопласта, используемого в процессе термоформования» . Журнал технологии обработки материалов . 143–144: 225–231. дои : 10.1016/s0924-0136(03)00291-7 . S2CID 136832404 .
- ^ Наварро, Шломо; Тимлик, Блейн; Демяник, Колин; Уайт, Ноэль (март 2012 г.). «Контролируемая или модифицированная атмосфера» (PDF) . k-state.edu . Проверено 17 марта 2018 г.
- ^ Аннис, ПК и Доусетт, Х.А. 1993. Дезинфекция зерна с низким содержанием кислорода: периоды воздействия, необходимые для высокой смертности. Учеб. Международная конференция по контролируемой атмосфере и фумигации. Виннипег, июнь 1992 г., Caspit Press, Иерусалим, стр. 71–83.
- ^ Аннис, ПК и Мортон, Р. 1997. Острые последствия смертности от углекислого газа на различных стадиях жизни Sitophilus oryzae. J. Сохраненная продукция.Res. 33. 115–124
- ^ Различные авторы, Сессия 1: Естественное герметичное хранение. В: Шейбал, Дж., Ред., Хранение зерна в контролируемой атмосфере, Elsevier: Амстердам, 1–33.
- ^ Аннис ПК и Бэнкс Х.Дж. 1993. Возможно ли герметичное хранение зерна в современных сельскохозяйственных системах? В «Борьбе с вредителями и устойчивом сельском хозяйстве» редакторы С.А. Кори, DJ Dall и WM Milne. CSIRO, Австралия. 479–482
- ^ Лэйн Уэлч (18 мая 2013 г.). «Лейн Уэлч: Технология топливных элементов ускоряет доставку рыбы на большие расстояния» . Анкоридж Дейли Ньюс . Архивировано из оригинала 9 июня 2013 года . Проверено 19 мая 2013 г.
Ссылки
[ редактировать ]- Черч, Ай.Дж. и Парсонс, Ал.: (1995) Технология упаковки в модифицированной атмосфере: обзор, Journal Science Food Agriculture, 67, 143–152.
- Дэй, BPF: (1996) Перспектива упаковки свежих продуктов в модифицированной атмосфере в Западной Европе, Food Science and Technology Today, 4,215-221.
- Европейский совет по пищевой информации (EFIC: (2001) Мнение Научного комитета по пищевым продуктам об использовании монооксида углерода в качестве компонента упаковочных газов в упаковке свежего мяса в модифицированной атмосфере .
- Парри, RT: (1993) Принципы и применение MAP пищевых продуктов, Blackie Academic & Professional, Англия, 1-132.
- Филлипс, Калифорния: (1996) Обзор: Упаковка в модифицированной атмосфере и ее влияние на микробное качество и безопасность продукции, Международный журнал пищевой науки и техники, 31, 463-479.
- Робертсон, Г.Л., «Упаковка пищевых продуктов: принципы и практика», 3-е издание, 2013 г., ISBN 978-1-4398-6241-4
- Загори Д. и Кадер А.А.: (1988) Упаковка свежих продуктов в модифицированной атмосфере, Пищевые технологии, 42 (9), 70-77.