Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
UPAKOVKA_text.docx
Скачиваний:
1
Добавлен:
22.07.2019
Размер:
51.84 Кб
Скачать

Раздел 2

Технология упаковки в модифицированной газовой среде.

Технология упаковки продуктов питания в газомодифицированной среде появилась как развитие технологии вакуумирования. Вакуумная упаковка — как одно из достижений развития упаковочных технологий , так и не смогла

решить ряд существенных проблем, связанных с хранением скоропортящихся продуктов в безвоздушном пространстве. Прежде всего, механическая деформация продукта приводит не только к нарушению текстуры продукта, но, в следствие воздействия стенок многослойного барьерного пленочного материала, приводит к выделению влаги и соков. В результате —продукт утрачивает часть своей витаминной гаммы, формирует жидкую среду вокруг продукта, способствующую распаду клеток и старению. Данное обстоятельство критично для сочных свежих мясных продуктов и свежих овощей.

Вторая «проблема» вакуума — анаэробы и их вредоносное воздействие на многие группы продуктов питания. Анаэробы—организмы, способные жить и развиваться при отсутствии свободного кислорода и получающие энергию для жизнедеятельности расщеплением органических и неорганических веществ. Анаэробиониты и аноксибиониты лишены ферментных систем и способны переносить водород на свободный кислород. К анаэробам относятся возбудители  столбняка, газовой гангрены, некоторые стрептококки. В случае, если данные микробы уже содержались в продукте до его вакуумирования, то в безвоздушном пространстве они начинают интенсивно размножаться. Несмотря на то, что вегетативные формы данных микроорганизмов погибают в среде кислорода, их споры устойчивы и сохраняются в вакууме. Некоторый перепад температур хранения может привести к началу их роста.

Ботулизм - острое инфекционнотоксическое заболевание человека из группы пищевых токсикоинфекций, вызываемое анаэробными бактериями и их токсинами. Ботулизм характеризуется преимущественно тяжелым поражением черепно-мозговых нервов. Возбудителем ботулизма является клостридий Б. Заражение происходит через мясо, рыбу, овощные и фруктовые консервы, консервированные грибы, не подвергавшиеся правильной обработке и стерилизации.

Третья проблема, связанная с вакуумированием скоропортящихся продуктов — изменение их вкуса. Выделение влаги внутри вакуумной упаковки приводит к обезвоживанию продукта и изменению его вкусовых свойств.

В мире появилась более прогрессивная технология увеличения срока хранения скоропортящихся продуктов — MAP—Modified Atmosphere Packaging (от англ. – "Упаковка с модифицированной атмосферой"), нашедшая применение в пищевой промышленности и индустрии питания.

Первые аналоги упаковки в газомодифицированной среде применялись в мире еще в начале 30-х годов прошлого столетия. Первый прообраз газовой упаковки — крупнотоннажный морской трейлер.  Овощи и фрукты доставлялись из жарких стран в специальных, климатически регулируемых трюмах в среде специального газа —этилена. Этиленовый генератор вырабатывал газообразный этилен из специальных спиртовых растворов. Удаленный атмосферный воздух препятствовал увеличению микробиологической активности аэробов, температура была понижена до оптимальной биокинетической температурной зоны хранения. В результате — отдельные виды плодоовощных продуктов сохранялись во время плавания до 12 месяцев без обработки какими бы то ни было химическими вредными составами.

Еще в начале 17 века было замечено, что углекислый газ, выделяемый живыми организмами — является прекрасным консерватором, своего рода бальзамирующим газом. В то же время СО2 — абсолютно безвреден для человека, он входит в состав атмосферы. В начале 30-х годов 20-го века ученые серьезно озадачились вопросом модифицирования газового состава атмосферы. Появление первых промышленных вакуумных насосов значительно способствовали этому процессу. В результате длительных экспериментальных исследований было доказано, что углекислый газ оказывает консервирующее воздействие на рост микроорганизмов, находящихся на поверхности продукта в результате полученного естественного заражения.

Суть процесса модификации атмосферы в таре или упаковке сводится к следующему. Как известно, атмосфера Земли состоит из кислорода, азота, углекислого газа и еще 14 газообразных и других микрохимических элементов. При этом, каждый из трех газов имеет свою особую функцию в процессе увеличения срока хранения продукта и приостановления микробиологического роста.

Газ  Объемная концентрация (%)   Азот 78,084

Кислород  20,9476

Аргон 0,934

Углекислый газ 0,0314

Неон 0,001818

Гелий 0,000524

Метан 0,0002

Криптон 0,000114

Водород 0,00005

Закись азота 0,00005

Ксенон 0,0000087

Двуокись серы от 0 до 0,0001

Озон от 0 до 0,000007 летом

Двуокись азота от 0 до 0,3000002 зимой

Аммиак от 0 до 0,000002

Окись углерода следы

Иод следы  

Азот – инертный газ, используется в качестве "разбавителя" смеси (как средство вытеснения из упаковки кислорода). Азот плохо растворяется в воде и жирах, не оказывает прямого бактериостатического воздействия и не влияет  непосредственно на стабильность упакованного продукта. Применение этого газа позволяет максимально полно удалить остатки кислорода, а значит, ограничить развитие аэробных бактерий. При более высоком содержании азота в упаковке легче поддерживать постоянную концентрацию смеси газов в связи с тем, что молекулярное давление газа в упаковке и в атмосферном воздухе ближе к состоянию равновесия.

Двуокись углерода (СО2), используемая обычно при концентрации в смеси примерно 20%, выполняет функцию бактериостатического компонента газовой смеси, сдерживая и подавляя рост аэробных бактерий и плесени, которые могут развиваться и в отсутствие кислорода. В отличие от азота СО2 легко растворяется в воде и жирах. Присутствие СО2 в продуктах, содержащих большее количество воды, повышает их кислотность и тем самым увеличивает срок хранения. Растворимость СО2 уменьшает молекулярное давление этого газа в смеси, и при неправильном выборе концентрации СО2 иногда упаковка как бы усаживается на продукте, как после вакуумирования. Этот эффект устраняют введением в упаковку другого газа – азота.

С одной стороны, именно кислород является виновником процессов окисления и прогоркания жиров, порчи продуктов в результате роста аэробных бактерий. С другой – без его помощи не обойтись, если вы хотите сохранить ярко -красный цвета говядины, который ассоциируется у потребителя с ее свежестью. В газовой меси для упаковки свежего мяса содержание О2 может доходить вплоть до 80%.

Применение газового состава подавляет рост микроорганизмов на поверхности пищевого продукта, поддерживая его микрофлору на необходимом уровне, сохраняет первоначальные пищевкусовые, ароматические и другие свойства в течение определенного времени, регулирует кислородовыделение из продукта и проникновение кислорода через упаковку, а также значительно увеличивает сроки хранения продукта без изменения его качества. Чем ниже рН продукта, тем меньше газовая среда влияет на срок хранения. Это происходит из-за того, что уменьшение рН замедляет рост микробов. В этом случае фактором, ограничивающим срок реализации, является не рост бактерий, а химические реакции, такие как окисление, изменение цвета продукта (упаковочная пленка соприкасается с влажной поверхностью продукта).

Если продукт состоит из нескольких компонентов, газ добавляется для увеличения сроков хранения одного из компонентов. Правильное выявление факторов, ограничивающих срок хранения продукта, а также характеристики продуктов, является важной предпосылкой для получения эффекта от упаковки в газовой среде. Для неупакованных мясных продуктов в нарезку максимальный срок хранения составляет несколько дней. Традиционная упаковка для таких продуктов – вакуум. При этом срок хранения составляет 14 – 21 дней, в зависимости от упаковочного материала и продукта. Негативными же сторонами вакуумной упаковки, как мы уже отмечали, является выделение влаги из продукта, а также эффект «склеивания» нарезанных кусочков. Обе проблемы можно решить при упаковке продуктов в газовую среду. Одно из самых больших преимуществ такой упаковки – предотвращение выхода влаги из продукта и соответственно, сохранение внешнего вида продукта.

Иногда складывается ошибочное представление, что при газовой упаковке необязательно хранить продукт при низкой температуре. В действительности дело обстоит как раз наоборот. При упаковке в газовую среду свежих продуктов необходима постоянно низкая температура.

Действие углекислого газа увеличивается при снижении температуры, поскольку он лучше впитывается в продукт. Лучше всего углекислый газ препятствует росту бактерий при температуре 00С, а уже при температуре +50С эти свойства заметно снижаются.

Например, нет смысла упаковывать свежую рыбу или мясо в газовую среду, если температура хранения превышает +20С. Для готовых продуктов это не так критично, но все равно температура их хранения не должна превышать +5 …+60С.

Оптимальная газовая смесь зависит от продукта и подбирается в зависимости от конкретного продукта. Например, чистый азот значительно увеличивает срок хранения бифштексов, по сравнению с упаковкой в обычной среде. С другой стороны, лучший срок хранения и качество мясных продуктов можно получить при упаковке в смесь 20% СО2 + 80% N2. В этом случае нельзя увеличивать концентрацию СО2, так как будет выделяться жидкость из продукта.

Для того, чтобы достичь желаемой сохранности продукта при газовой упаковке, он должен быть изначально свежим и с низкой начальной концентрацией микроорганизмов. Сохранность продукта тем выше, чем меньше начальная концентрация бактерий. В противном случае влияние газа уже не такое сильное и сохранность продукта не гарантирована. Кроме того, на сохранность продукта влияет состав начальной бактериологической флоры (санитарно-гигиенические условия при переработке, хранении и передаче на упаковку, температурные условия и прочее).

Опыты показали, что углекислый газ обладает свойствами длительного воздействия, т.е. качественные изменения продукта в течение нескольких дней после открытия упаковки идут значительно медленнее по сравнению с обычной упаковкой. Например, влияние газовой среды на бифштексы продолжалось в течение 2-3 суток после вскрытия газовой упаковки. Но такое воздействие газа длится всего несколько дней.

В упаковках, где происходит утечка газа, сохранность бифштекса была хуже, чем при обычной упаковке в воздушной среде.

Вопрос разработки рецептуры конкретной газовой смеси для каждого продукта — сложный и многостадийный вопрос. Прежде всего необходимо отметить, что данные исследования лежат в сфере эмпирического, опытного познания. Каждый продукт имеет различное происхождение, химический состав, условия его выработки и хранения.

 

Для упаковывания свежих овощей, фруктов, пищевых продуктов, кулинарных, хлебобулочных, кондитерских изделий и др. в странах Западной Европы и США более 20 лет используют герметичные упаковки с регулируемым и модифицированным составом газовой среды.

Газообразная смесь любого состава внутри упаковки приводит к резкому снижению скорости процесса "дыхания" продукта (газообмен с окружающей средой), замедлению роста микроорганизмов и подавлению процесса гниения, вызванного энзиматическими спорами, следствием чего является увеличение срока хранения продукта в несколько раз. Различают следующие способы упаковывания в газовой среде:

- в среде инертного газа (N2, СО2, Аr);

- в регулируемой газовой среде (РГС), когда состав газовой смеси должен изменяться только в заданных пределах, что требует значительных капиталовложений в оборудование и больших расходов на обеспечение оптимальных условий хранения продукции;

- в модифицированной газовой среде (MAP), когда в начальный период в качестве окружающей среды используется обычный воздух, а затем в зависимости от природы хранящихся продуктов и физических условий окружающей среды, устанавливаются модифицированные условия хранения, но в довольно широких пределах по составу газа.

В технологии упаковывания из соображений технологичности, экономичности и сохранности продукта большее распространение получило упаковывание в модифицированной газовой среде.

Основными газами, применяемыми для упаковки в MAP, являются кислород, углекислый газ и азот, соотношение которых, особенно О2, зависит от типа упаковываемого продукта. Кислород является основным газом и его содержание для упаковывания различных продуктов может колебаться от 0 до 80% .

Инертный газ азот используется как наполнитель газовой смеси внутри упаковки, так как он не изменяет цвета мяса и не подавляет рост микроорганизмов. Очевидно, его можно использовать взамен вакуумирования.

Углекислый газ подавляет рост бактерий, и при использовании его на ранних стадиях развития микроорганизмов срок хранения упаковываемого продукта может значительно увеличиться.

Рекомендуемые условия хранения пищевых продуктов и состав MAP:

Продукты питания

Температура, оС

Состав газовой смеси, %

Сохранность продукта

О2

CO2

N2

"Дышащие":

яблоки

0-5

2-3

1-2

равновесное

а-в

клубника

0-5

10

15-20

-"-

а

лук зеленый

0-5

2-5

0-2

-"-

в

грибы

0-5

10-15

-"-

в

помидоры

8-12

3-5

0

-"-

в

"Не дышащие"

мясо в ломтиках

0-2

0

80

20

а

мясо красное

0-2

30

30

40

а

цыплята

0-2

0

30

70

в

белая рыба

0-2

30

40

30

c-d

жирная рыба

0-2

0

60

40

в

охлажденные блюда

0-2

0

20

80

в

сыр

0-2

0

0

100

а

выпечка

20-22

0

100

0

а

пасты

0-5

0

60

40

а

Обозначения: а - имеется опыт использования, в - отлично; с - хорошо. d - удовлетворительно. Пищевые продукты можно условно разделить на две группы: "дышащие" (с биохимической метаболической активностью) и "не дышащие" (приготовленные блюда, пасты и др.). В зависимости от этого рекомендуют условия хранения продукта и состав МГС. При упаковке "дышащих" и "не дышащих" продуктов состав газовой среды существенно отличается: для свежих мясных продуктов с целью сохранения исходного красного цвета в смеси указанных, газов должно быть повышенное содержание О2 и СО2; (например, 80-90% и 20-10% соответственно), а при упаковывании свежих фруктов и овощей пониженное содержание О2 (до 3-8%) и повышенное содержание СО2 (до 15-20%), так как снижение содержания кислорода и повышение содержания углекислого газа замедляют созревание фруктов, задерживают появление мягкости и снижают скорость химических реакций, сопровождающих созревание. Однако при сверхнизком содержании O2 может появиться анаэробное дыхание и нежелательный аромат (вследствие накапливания молекул этанола и ацетальдегида), а повышенное содержание O2 приводит к появлению ожогов на фруктах и коричневых пятен на другом растительном сырье.

Опыты показали, что оптимальный состав газовой среды для разной свежей продукции индивидуален, но необходимо соблюдать соотношение Рсо2 : Ро2 > 1,6, которое зависит от сорта. Для этого упаковочный материал должен обладать некоторой кислородопроницаемостью для проникновения О2 внутрь упаковки со скоростью, обеспечивающей концентрацию O2 внутри упаковки значительно ниже, чем снаружи, во избежание анаэробного заражения и порчи продукта. При этом проницаемость упаковки по отношению СО2 не имеет существенного значения, поскольку оптимальная концентрация углекислого газа поддерживается внутри упаковки за счет процесса "дыхания". Задачу более высокой проницаемости материала по отношению к О2 при его поступлении и более низкой по отношению к СО2 при его отводе путем подбора индивидуального материала решить очень сложно. Для сохранения газовой среды внутри упаковки при хранении свежих плодов используют селективно-проницаемые мембраны с высокой проницаемостью (из силоксановых каучуков), поглотители СО2 и паров воды, перфорированные пленочные материалы, мембранные приспособления различной конструкции (в виде окошек разной площади, клапанов, патрубков и т.д.).

Проницаемость различных полимерных материалов для указанных выше газов:

Материал пленочный

Газопроницаемость (см3 х см/см2 х см.рт.ст)

СО2

О2

N2

1. ПЭ

1,8*10-10

5,5*10-10

2,5*10-10

2. ПП

7,0*10-10

3,3*10-10

1,3*10-10

3. ПЭТ-ПЭ

1,1*10-10

2,0*10-10

6,0*10-10

4. ПЭТ-ПП

5,6*10-10

1,4*10-11

4,0*10-10

5. ПЭТ 0,020 мм

1,6*10-11

4,0*10-12

1,2*10-10

6. ПЭТ металлизированный

2,4*10-12

5,0*10-13

1,5*10-13

7. ПЭТ металлизированный

2,4*10-12

5,0*10-13

1,5*10-13

Таким образом, выбор упаковочного материала для хранения овощей и фруктов в МГС определяется скоростью "дыхания" продукта и его проницаемостью по отношению к атмосферным газам, а также температурой хранения.

Указанным требованиям по проницаемости отвечают следующие полимерные пленочные материалы: ПЭВД, ориентированный ПП, ПВХ, ПС, ПЭТФ, ПА, саран, СЭВ и др., а также различные ламинаты. Первые два чаще всего используют для упаковки свежих фруктов и овощей. Низкая общая газопроницаемость полиэфирных пленок и пленки "саран" (сополимер винилхлорида с винилиденхлоридом - ПВДХ) обуславливает их использование для упаковывания тех продуктов, которые обладают низкими скоростями газообмена.

Высокие барьерные свойства по кислородо- и влагонепроницаемости достигаются при использовании комбинированных, ламинированных и соэкструзионных материалов.

В качестве селективно-проницаемых упаковок для некоторых сортов овощей и фруктов применяют полимерные пленки с микропористыми отверстиями диаметром от 5 до 500 мкм, изготовляемые холодной штамповкой или лазерным способом. Повышению качества и срока сохранения продуктов, упаковываемых в МТС и РГС, служит использование поглотителей (газопоглощающих веществ), вводимых в состав полимерной упаковки или укладываемых внутрь нее вместе с пищевыми продуктами.

В качестве поглотителей используют вещества, абсорбирующие молекулы О2, СО2 или этилена (гашеная известь, активированный древесный уголь, MgO - для поглощения СО2, порошкообразное железо - для поглощения О2, KMnO4, порошок строительной глины, фенилметилсиликон - для поглощения этилена и др.). Подбирая состав и количество поглотителей, можно точно регулировать состав газовой среды, создавая лучшие условия внутри упаковки.

Этим целям служит и предварительная обработка продукта и его подбор. Закладываемые на длительное хранение продукты должны быть качественными, чистыми и хорошо подготовленными вплоть до индивидуальной упаковки или обработки химическим способом (напылением, окунанием). Для повышения срока хранения свежих пищевых продуктов используют еще одну прогрессивную технологию - облучение запечатанных упаковок потоком ионизирующих лучей.

Упаковывание в MAP производится на автоматических упаковочных линиях, работающих по схеме: изготовление - заполнение - запечатывание. Линии имеют несколько рабочих узлов: нагрев полотна упаковочного материала, термоформование упаковки, заполнение полостей упаковки продуктом, вакуумирование упаковки, заполнение свободного объема МГС, запечатывание упаковки. Машина обеспечивается системой подачи МГС.

Применение термоусадочной пленки упрощает процесс упаковывания в МГС, так как исключает приготовление пакетов и лотков заранее. Усаживаемая при нагреве пленка обладает высокой кислородонепроницаемостью даже в атмосфере с повышенным содержанием O2 (до 70 - 80%) и высокой ароматонепроницаемостью, хорошо сохраняет первичный цвет свежего мяса и витамин С в сухих концентратах фруктовых соков. Этот способ упаковывания стал одним из основных, так как охватывает большой ассортимент продуктов, эффективен и экономичен в ряде случаев, позволяет создавать МГС внутри индивидуальной упаковки с различными порционными блюдами, транспортной тары и целых хранилищ, значительно повышая срок хранения продуктов. Основной проблемой массового распространение упаковок в МГС является невозможность изменения размера упаковки без изменения при этом общего бактериостатического действия углекислого газа и, соответственно, без повышения срока хранения упакованного пищевого продукта. Для решения этой проблемы в Италии был запатентован двухстадийный процесс хранения продуктов, основанный на использовании известного количества газообразного и твердого CO2.

Принцип упаковывания по этому способу, названный "двухфазным", состоит в том, что в упаковку с МГС дополнительно вкладывается некоторое количество "сухого льда", достаточное для насыщения продукта и установления равновесного состояния между содержимым упаковки и газовой средой внутри нее, при этом избыточное давление уравновешивается растворенной фазой.

Впервые этот новый способ был применен в 1989 г. для упаковывания свежих цыплят. Процесс упаковывания состоит из следующих операций: получение лотков термоформованием, укладка на лоток пищевого продукта и таблетки "сухого льда", замена воздуха на МГС и запечатывание упаковки.

Твердый углекислый газ внутри упаковки начинает возгоняться и давление повышается (гибкая крышка вспучивается), через 12 часов абсорбция газа прекращается и упаковка возвращается к своей первоначальной форме. При t=2-3°C продукт может храниться в течение 50 суток с сохранением высокого уровня гигиенических и органолептических свойств.

Заключение

Таким образом, мы познакомились с упаковкой с использованием модифицированной газовой среды, узнали о ее достоинствах, недостатках. Рассмотрели такие понятия, как МГС, ее состав. Упаковка с МГС относится к виду современной упаковки и уже является е неоспоримым лидером. Она позволяет долго сохранять в продукте его первоначальные качество, оставлять неизменным вкус готовых блюд. В современном мире использовать продукты, упакованные с использованием МГС очень быстро и легко, поэтому они незаменимы в нашей жизни.

Список использованных источников

1.Иванова Т.Н. «Товароведение и экспертиза пищевых концентратов и пищевых добавок» М.: Академия,2004 г.

2.Коснырева Л.М.,Пашкевич Л.А.,Чалых Т.И. «Товароведение упаковочных материалов и тары для потребительских товаров» М.,2004,с 73

3. appetissimo.ru/akademiya/2987-2009-10-19-08-20-21.html

4.http://www.ryazan-catalog.ru/research/?id=351&h=ryazan-catalog.ru&parent=getdemo&child=getresearch_new

5. http://www.upakovano.ru/materials/metal/