stringtranslate.com

Измененная атмосфера

Тестирование атмосферы в пластиковом пакете с морковью

Упаковка в модифицированной атмосфере ( MAP ) — это практика изменения состава внутренней атмосферы упаковки ( обычно это упаковки для продуктов питания, лекарств и т. д.) с целью улучшения срока годности . [1] [2] Необходимость в этой технологии для продуктов питания возникает из-за короткого срока годности таких продуктов, как мясо, рыба, птица и молочные продукты в присутствии кислорода . В пище кислород легко доступен для реакций окисления липидов . Кислород также помогает поддерживать высокую скорость дыхания свежих продуктов, что способствует сокращению срока годности. [3] С микробиологической точки зрения кислород стимулирует рост аэробных микроорганизмов порчи . [2] Поэтому снижение содержания кислорода и его замена другими газами может уменьшить или задержать реакции окисления и микробиологическую порчу. Поглотители кислорода также могут использоваться для уменьшения потемнения из-за окисления липидов путем остановки автоокислительного химического процесса. Кроме того, MAP изменяет газообразную атмосферу, включая различные составы газов.

Процесс модификации обычно снижает количество кислорода (O 2 ) в свободном пространстве упаковки. Кислород может быть заменен азотом (N 2 ), сравнительно инертным газом, или углекислым газом (CO 2 ). [2]

Стабильную газовую атмосферу внутри упаковки можно создать с помощью активных методов, таких как продувка газом и компенсированный вакуум, или пассивно, путем разработки «дышащих» пленок.

История

Первые зарегистрированные полезные эффекты использования модифицированной атмосферы датируются 1821 годом. Жак Этьен Берар , профессор Школы фармацевтики в Монпелье, Франция , сообщил о задержке созревания фруктов и увеличении срока годности в условиях хранения с низким содержанием кислорода. [4] Хранение в контролируемой атмосфере (CAS) использовалось с 1930-х годов, когда на судах, перевозивших свежие яблоки и груши, в помещениях для хранения был высокий уровень CO2, чтобы увеличить срок годности продукта. [5] В 1970-х годах упаковки MA поступили в магазины, когда бекон и рыба продавались в розничной упаковке в Мексике. С тех пор разработка была непрерывной, и интерес к MAP вырос из-за потребительского спроса.

Теория

Атмосфера внутри упаковки может быть изменена пассивно или активно. [6] При пассивном MAP высокая концентрация CO 2 и низкий уровень O 2 в упаковке достигаются с течением времени в результате дыхания продукта и скорости газопроницаемости упаковочной пленки. Этот метод обычно используется для свежих дышащих фруктов и овощей. Уменьшение O 2 и увеличение CO 2 замедляет скорость дыхания, сохраняет накопленную энергию и, следовательно, продлевает срок годности . [7] С другой стороны, активный MA подразумевает использование активных систем, таких как поглотители или излучатели O 2 и CO 2 , поглотители влаги, поглотители этилена , излучатели этанола и продувка газом упаковочной пленки или контейнера для изменения атмосферы внутри упаковки. [7]

Смесь газов, выбранная для упаковки MA, зависит от типа продукта, упаковочных материалов и температуры хранения. Атмосфера в упаковке MA состоит в основном из скорректированных количеств N 2 , O 2 и CO 2. [6] [8] Снижение O 2 способствует замедлению реакций порчи в пищевых продуктах, таких как окисление липидов , реакции потемнения и рост порчи организмов. [5] [6] Низкие уровни O 2 3-5% используются для замедления скорости дыхания во фруктах и ​​овощах. [6] Однако в случае красного мяса высокие уровни O 2 (~80%) используются для снижения окисления миоглобина и поддержания привлекательного ярко-красного цвета мяса. [9] Улучшение цвета мяса не требуется для свинины, птицы и приготовленного мяса; поэтому для продления срока годности используется более высокая концентрация CO 2. [8] Уровни выше 10% CO 2 являются фитотоксичными для фруктов и овощей, поэтому CO 2 поддерживается ниже этого уровня.

N 2 в основном используется в качестве наполнителя для предотвращения схлопывания упаковки. [5] [8] Кроме того, он также используется для предотвращения окислительной прогорклости в упакованных продуктах, таких как закуски, путем вытеснения атмосферного воздуха, особенно кислорода, тем самым продлевая срок годности. [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 использоваться для сохранения и продления срока годности свежих и минимально обработанных фруктов и овощей. Их полезные эффекты обусловлены 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 относительно использования оксида углерода (CO) при упаковке красного мяса из-за его возможного токсического воздействия на работников, занимающихся упаковкой. [9] Его использование приводит к более стабильному красному цвету карбоксимиоглобина в мясе, что приводит к еще одному опасению, что он может скрыть признаки порчи продукта. [5] [9]

Воздействие на микроорганизмы

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. Высокий уровень O 2 в сочетании с высоким уровнем CO 2 может оказывать бактериостатическое и бактерицидное действие, подавляя аэробы высоким уровнем CO 2 и анаэробы высоким уровнем O 2 . [10] CO 2 обладает способностью проникать в бактериальную мембрану и влиять на внутриклеточный pH . Следовательно, лаг-фаза и время генерации микроорганизмов порчи увеличиваются, что приводит к продлению срока годности охлажденных продуктов. [9] Поскольку рост микроорганизмов порчи 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 серьезную проблему для упакованных MA продуктов. [7] Продукты могут казаться органолептически приемлемыми из-за замедленного роста микроорганизмов, вызывающих порчу, но могут содержать вредные патогены. [7] Этот риск можно свести к минимуму, используя дополнительные барьеры, такие как контроль температуры (поддержание температуры ниже 3 градусов по Цельсию), снижение активности воды (менее 0,92), снижение pH (ниже 4,5) или добавление консервантов, таких как нитрит , для замедления метаболической активности и роста патогенов. [8]

Упаковочные материалы

Гибкие пленки обычно используются для таких продуктов, как свежие продукты, мясо, рыба и хлеб, поскольку они обеспечивают подходящую проницаемость для газов и водяного пара , чтобы достичь 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 допускают более широкий диапазон размеров в отличие от термоформованных упаковочных материалов, поскольку можно обрабатывать лотки разных размеров и цветов без риска повреждения упаковки. [11] Термоформованная упаковка, однако, поступает на предприятие по упаковке пищевых продуктов в виде рулона листов. Каждый лист подвергается воздействию тепла и давления и формируется на упаковочной станции. После формования упаковка заполняется продуктом, а затем герметизируется. [12] Преимущества, которые имеют термоформованные упаковочные материалы по сравнению с предварительно сформированными лотками, в основном связаны со стоимостью: термоформованная упаковка использует на 30–50 % меньше материала, и она транспортируется в виде рулонов материала. Это приведет к значительному сокращению производственных и транспортных расходов. [11]

При выборе упаковочных пленок для MAP фруктов и овощей основными характеристиками, которые следует учитывать, являются газопроницаемость, скорость пропускания водяного пара, механические свойства, прозрачность, тип упаковки и надежность герметизации. [6] Традиционно используемые упаковочные пленки, такие как LDPE (полиэтилен низкой плотности), PVC (поливинилхлорид), EVA (этиленвинилацетат) и OPP (ориентированный полипропилен ), недостаточно проницаемы для высокодышащих продуктов, таких как свежесрезанные овощи, грибы и брокколи. Поскольку фрукты и овощи являются дышащими продуктами, необходимо пропускать газы через пленку. Пленки, разработанные с такими свойствами, называются проницаемыми пленками. Другие пленки, называемые барьерными пленками, предназначены для предотвращения обмена газами и в основном используются с недышащими продуктами, такими как мясо и рыба.

Пленки MAP, разработанные для контроля уровня влажности, а также состава газа 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/измененной влажности (MA/MH).

Оборудование

При использовании упаковочных машин «форма-наполнение-запечатывание» основная функция заключается в помещении продукта в гибкий пакет, подходящий для желаемых характеристик конечного продукта. Эти пакеты могут быть либо предварительно сформированными, либо термоформованными. Продукт питания помещается в пакет, состав атмосферы свободного пространства внутри упаковки изменяется; затем он запечатывается термосваркой. [11] Такие типы машин обычно называются «подушка-обертка», которые горизонтально или вертикально формируют, заполняют и запечатывают продукт. [5] Упаковочные машины «форма-наполнение-запечатывание» обычно используются для крупномасштабных операций.

Напротив, камерные машины используются для пакетных процессов. Заполненная предварительно сформированная обертка заполняется продуктом и вставляется в полость. Полость закрывается, затем в камеру нагнетается вакуум, и модифицированная атмосфера вводится по желанию. Запечатывание упаковки выполняется с помощью нагретых сварочных планок, а затем продукт извлекается. Этот пакетный процесс является трудоемким и, следовательно, требует большего времени; однако он относительно дешевле, чем упаковочные машины, которые автоматизированы. [11]

Кроме того, машины с трубкой используются для изменения атмосферы внутри упаковки после того, как еда была заполнена. Продукт помещается в упаковочный материал и позиционируется в машине без необходимости в камере. Затем в упаковочный материал вставляется насадка, которая является трубкой. Она втягивает вакуум, а затем выдувает измененную атмосферу в упаковку. Насадка удаляется, и упаковка запечатывается. Этот метод подходит для массовых и крупных операций. [11]

Продукция

Многие продукты, такие как красное мясо, морепродукты, минимально обработанные фрукты и овощи, салаты, макаронные изделия, сыр, хлебобулочные изделия, птица, приготовленное и вяленое мясо, готовые блюда и сушеные продукты упаковываются в соответствии с MA. [4] Сводка оптимальных газовых смесей для продуктов MA приведена в следующей таблице.

Упаковка в модифицированной газовой среде для различных пищевых продуктов и оптимальных газовых смесей [2]

Зерна

Для хранения зерна можно использовать модифицированную атмосферу.

CO 2 предотвращает повреждение зерна насекомыми и, в зависимости от концентрации, плесенью и окислением . Зерно, хранящееся таким образом, может оставаться съедобным в течение приблизительно пяти лет. [13] Один из методов заключается в помещении на дно блока сухого льда и заполнении банки зерном. Другой метод заключается в продувке контейнера снизу газообразным диоксидом углерода из баллона или емкости для подачи насыпью.

Азотный газ ( N2 ) в концентрации 98% или выше также эффективно используется для уничтожения насекомых в зерне посредством гипоксии . [14] Однако углекислый газ имеет преимущество в этом отношении, так как он убивает организмы посредством гиперкарбии и гипоксии ( в зависимости от концентрации), но для этого требуются концентрации примерно более 35%. [15] Это делает углекислый газ предпочтительным для фумигации в ситуациях, когда невозможно обеспечить герметичность .

Герметичное хранение зерна (иногда называемое герметичным) основано на дыхании зерна, насекомых и грибков, которые могут изменять замкнутую атмосферу в достаточной степени для борьбы с вредителями. Это метод с глубокой древности [16] , а также имеющий современные эквиваленты. Успех метода зависит от правильного сочетания герметизации, влажности зерна и температуры. [17]

Запатентованный процесс использует топливные элементы для истощения и автоматического поддержания истощения кислорода в транспортном контейнере, содержащем, например, свежую рыбу. [18]

Смотрите также

Цитаты

  1. ^ Ogg, M (апрель 2020 г.), Modified Atmosphere Packaging Adds More Value To Value-Added, Produce Business , получено 20 августа 2020 г.
  2. ^ abcd Парри, РТ (1993). Принципы и применение модифицированной газовой упаковки пищевых продуктов . Бостон, Массачусетс: Springer US. ISBN 9781461358923. OCLC  840284063.
  3. ^ Boskou, D., Elmadfa, I. (2011). Жарка пищи: окисление, питательные и непитательные антиоксиданты, биологически активные соединения и высокие температуры (2-е изд.). Boca Raton: CRC Press. ISBN 9781439806821. OCLC  466361000.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  4. ^ ab Kirtil, E и Oztop, MH (2016). "Упаковка в контролируемой и модифицированной атмосфере". Справочный модуль по науке о продуктах питания . doi :10.1016/B978-0-08-100596-5.03376-X. ISBN 9780081005965.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  5. ^ abcdef Блэкистоун, BA (1998). Принципы и применение модифицированной газовой упаковки пищевых продуктов (2-е изд.). Лондон: Blackie Academic & Professional. стр. 1–38. ISBN 978-0751403602.
  6. ^ abcde Робертсон, GL (2006). Принципы и практика упаковки пищевых продуктов (2-е изд.) . Флорида: CRC Press. стр. 313–330. ISBN 978-0-8493-3775-8.
  7. ^ abcd Броди, AL, Чжуан, H., Хан, JH (2011). Упаковка в модифицированной атмосфере для свежесрезанных фруктов и овощей . Западный Сассекс, Великобритания: Blackwell Publishing Ltd. стр. 57–67. ISBN 978-0-8138-1274-8.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  8. ^ abcde Fellows, PJ (2017). Технология переработки пищевых продуктов: принципы и практика (4-е изд.) . Даксфорд, Великобритания: Woodhead Publishing. С. 992–1001. ISBN 978-0-08-101907-8.
  9. ^ abcd Дженан, Д., Ронкалес, П. (2018). «Окись углерода в упаковке мяса и рыбы: преимущества и ограничения». Foods . 7 (2): 12. doi : 10.3390/foods7020012 . PMC 5848116 . PMID  29360803. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  10. ^ ab Ghidelli, C, Perez-Gago, MB (2018). «Последние достижения в области упаковки с модифицированной атмосферой и съедобных покрытий для сохранения качества свежесрезанных фруктов и овощей». Critical Reviews in Food Science and Nutrition . 58 (4): 662–679. doi : 10.1080/10408398.2016.1211087. hdl : 20.500.11939/6137 . PMID  27469103. S2CID  205692928.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  11. ^ abcde Маллан, Майкл; Макдауэлл, Дерек (2011-03-17). Технология упаковки пищевых продуктов и напитков . Оксфорд, Великобритания: Wiley-Blackwell. стр. 263–294. doi :10.1002/9781444392180.ch10. ISBN 9781444392180.
  12. ^ Шмидт, Ф. (2003-12-20). «Моделирование инфракрасного нагрева термопластичного листа, используемого в процессе термоформования». Журнал технологий обработки материалов . 143–144: 225–231. doi :10.1016/s0924-0136(03)00291-7. S2CID  136832404.
  13. ^ Наварро, Шломо; Тимлик, Блейн; Демьяник, Колин; Уайт, Ноэль (март 2012 г.). «Контролируемые или модифицированные атмосферы» (PDF) . k-state.edu . Получено 17 марта 2018 г. .
  14. ^ Annis, PC и Dowsett, HA 1993. Низкокислородная дезинфекция зерна: периоды воздействия, необходимые для высокой смертности. Труды Международной конференции по контролируемой атмосфере и фумигации. Виннипег, июнь 1992 г., Caspit Press, Иерусалим, стр. 71–83.
  15. ^ Annis, PC и Morton, R. 1997. Острые эффекты смертности от углекислого газа на различных стадиях жизни Sitophilus oryzae. J. Stored Prod.Res. 33. 115–124
  16. ^ Различные авторы, Сессия 1: Естественное герметичное хранение В: Shejbal, J., ред., Хранение зерна в контролируемой атмосфере, Elsevier: Amsterdam, 1–33
  17. ^ Annis PC и Banks HJ 1993. Возможно ли герметичное хранение зерна в современных сельскохозяйственных системах? В «Борьба с вредителями и устойчивое сельское хозяйство» под ред. SA Corey, DJ Dall и WM Milne. CSIRO, Австралия. 479–482
  18. ^ Лейн Уэлч (18 мая 2013 г.). «Лейн Уэлч: Технология топливных элементов повышает дальнюю транспортировку рыбы». Anchorage Daily News . Архивировано из оригинала 9 июня 2013 г. Получено 19 мая 2013 г.

Ссылки