Измененная атмосфера - Modified atmosphere

Тестирование атмосферы в полиэтиленовый пакет моркови

Измененная атмосфера это практика изменения состава внутренней атмосферы упаковка (обычно продуктовые наборы, лекарства и т. д.), чтобы улучшить срок годности.[1][2]Потребность в этой технологии для пищевых продуктов возникает из-за короткого срока хранения пищевых продуктов, таких как мясо, рыба, птица и молочные продукты, в присутствии кислорода. В пище кислород легко доступен для окисление липидов реакции. Кислород также помогает поддерживать высокий уровень частота дыхания свежих продуктов, которые способствуют сокращению срока хранения.[3] С микробиологической точки зрения кислород способствует росту аэробный порча микроорганизмы.[2] Следовательно, восстановление кислорода и его замена другими газами может уменьшить или замедлить реакции окисления и микробиологическую порчу. Поглотители кислорода также могут использоваться для уменьшения потемнения из-за окисления липидов путем остановки химического процесса самоокисления.

Процесс модификации обычно снижает количество кислород (O2) в свободном пространстве пакета. Кислород можно заменить на азот (N2), сравнительно инертный газ, или углекислый газ (CO2).[2]

Стабильная газовая атмосфера внутри упаковки может быть достигнута с помощью активных методов, таких как продувка газом и компенсированный вакуум, или пассивно путем создания «дышащих» пленок.

История

Первые зарегистрированные положительные эффекты использования модифицированной атмосферы относятся к 1821 году. 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] Контролируемая атмосфера Хранение (CAS) использовалось с 1930-х годов, когда на судах, перевозящих свежие яблоки и груши, был высокий уровень CO.2 в своих помещениях для хранения, чтобы продлить срок хранения продукта.[5] В 1970-х годах пакеты МА достигли магазинов, когда бекон и рыба продавались в розничной упаковке в Мексике. С тех пор развитие было непрерывным, и интерес к MAP вырос из-за потребительского спроса.

Теория

Атмосфера внутри пакета может быть изменена пассивно или активно.[6] В упаковке с пассивной модифицированной атмосферой (MAP) высокая концентрация CO2 и низкий O2 уровни в упаковке достигаются с течением времени в результате вдыхания продукта и скорости газопереноса упаковочной пленки. Этот метод обычно используется для свежих фруктов и овощей. Уменьшение O2 и увеличение CO2 замедляет частоту дыхания, сохраняет запасенную энергию и, следовательно, увеличивает срок хранения.[7] С другой стороны, активная MA предполагает использование активных систем, таких как O2 и CO2 поглотители или эмиттеры, поглотители влаги, поглотители этилена, эмиттеры этанола и продувка газа в упаковочной пленке или контейнере для изменения атмосферы внутри упаковки.[7]

Смесь газов, выбранная для упаковки МА, зависит от типа продукта, упаковочных материалов и температуры хранения. Атмосфера в пакете МА состоит в основном из скорректированных количеств азота.2, O2, и CO2.[6][8] Снижение O2 способствует замедлению ухудшающих реакций в пищевых продуктах, таких как окисление липидов, реакции потемнения и рост организмов, вызывающих порчу.[5][6] Низкий O2 уровни 3-5% используются для замедления дыхания во фруктах и ​​овощах.[6] Однако в случае красного мяса высокий уровень O2 (~ 80%) используются для снижения окисления миоглобин и поддерживать привлекательный ярко-красный цвет мяса.[9] Улучшение цвета мяса не требуется для свинины, птицы и колбасных изделий; следовательно, более высокая концентрация CO2 используется для продления срока хранения.[8] Уровни выше 10% CO2 фитотоксичны для фруктов и овощей, поэтому CO2 поддерживается ниже этого уровня. N2 в основном используется в качестве газа-наполнителя для предотвращения разрушения упаковки.[5][8] Кроме того, он также используется для предотвращения окислительной прогорклости упакованных продуктов, таких как закуски, путем вытеснения атмосферного воздуха, особенно кислорода, тем самым продлевая срок хранения.[5][8] Использование благородных газов, таких как Гелий (Он), Аргон (Ar) и Ксенон (Xe) заменить N2 Поскольку балансировочный газ в MAP также может использоваться для сохранения и продления срока хранения свежих и минимально обработанных фруктов и овощей. Их полезные эффекты связаны с их более высокой растворимостью и диффузией в воде, что делает их более эффективными в замещении O2 из клеточных сайтов и ферментативного O2 рецепторы.[10]

Были дебаты относительно использования монооксид углерода (CO) в 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 приводит к еще одной проблеме, связанной с тем, что он может маскировать признаки порчи продукта.[5][9]

Воздействие на микроорганизмы

Низкий O2 и высокий CO2 концентрации в упаковке эффективны для ограничения роста грамотрицательных бактерий, плесени и аэробных микроорганизмов, таких как Псевдомонады виды Высокий O2 в сочетании с высоким содержанием CO2 может оказывать бактериостатическое и бактерицидное действие путем подавления аэробы высоким CO2 и анаэробы высокой O2.[10] CO2 обладает способностью проникать через бактериальную мембрану и влиять на внутриклеточный pH. Следовательно, увеличивается фаза задержки и время образования микроорганизмов, вызывающих порчу, что приводит к увеличению срока хранения охлажденных пищевых продуктов.[9] Поскольку рост микроорганизмов, вызывающих порчу, подавляется MAP, способность патогенов к росту потенциально увеличивается. Микроорганизмы, которые могут выжить в среде с низким содержанием кислорода, такие как Campylobacter jejuni, Clostridium botulinum, Кишечная палочка, Сальмонелла, Листерия и Aeromonas hydophila имеют большое значение для упакованных продуктов MA.[7] Товары могут появиться органолептически приемлемо из-за замедленного роста микроорганизмов, вызывающих порчу, но может содержать вредные патогены.[7] Этот риск можно свести к минимуму, используя дополнительные препятствия, такие как контроль температуры (поддержание температуры ниже 3 градусов C), 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

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 допускают более широкий диапазон размеров по сравнению с термоформованными упаковочными материалами, так как лотки разных размеров и цветов можно обрабатывать 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 формования упаковка заполняется продуктом, а затем запаивается.[12] Преимущества термоформованных упаковочных материалов по сравнению с предварительно сформированными лотками в основном связаны с затратами: в термоформованной упаковке используется на 30-50% меньше материала, и они транспортируются в виде рулонов материала. Это приведет к значительному сокращению производственных и транспортных расходов.[11]

При выборе упаковочной пленки 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), ПВХ (поливинил хлорид), EVA (этилен-винилацетат) и OPP (ориентированный полипропилен ) недостаточно проницаемы для продуктов с высоким уровнем дыхания, таких как свежесрезанные продукты, грибы и брокколи. Поскольку фрукты и овощи являются дышащими продуктами, через пленку необходимо пропускать газы. Фильмы, созданные с такими свойствами, называются проницаемые пленки. Другие пленки, называемые барьерными пленками, предназначены для предотвращения газообмена и в основном используются с такими не дышащими продуктами, 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 фильмы обычно называют упаковка с модифицированной атмосферой и влажностью (MA / MH) фильмы.

Оборудование

При использовании упаковочных машин «форма-заполнение-укупорка» основная функция заключается в помещении продукта в гибкий пакет, соответствующий желаемым характеристикам конечного продукта. Эти пакеты могут быть предварительно формованными или термоформованными. Пища помещается в пакет, внутри упаковки изменяется состав атмосферы свободного пространства; затем он герметизируется.[11] Эти типы машин обычно называются подушками для обертывания, которые горизонтально или вертикально формируют, заполняют и запечатывают продукт.[5] Упаковочные машины форма-заполнение-укупорка обычно используются для крупномасштабных операций.

Напротив, камерные машины используются для периодических процессов. Предварительно сформированная обертка с наполнителем заполняется продуктом и вводится в полость. Полость закрывается, затем в камеру создается вакуум и при необходимости вводится измененная атмосфера. Герметизация упаковки осуществляется с помощью нагретых запаивающих планок, после чего продукт удаляется. Этот пакетный процесс трудоемок и, следовательно, требует более длительного периода времени; однако это относительно дешевле, чем автоматические упаковочные машины.[11]

Кроме того, машины для снорклинга используются для изменения атмосферы внутри упаковки после того, как еда была заполнена. Продукт помещается в упаковочный материал и помещается в машину без необходимости использования камеры. Затем в упаковочный материал вставляется сопло, представляющее собой трубку. Он создает вакуум, а затем смывает модифицированную атмосферу в упаковку. Насадка снимается, и упаковка герметизируется. Этот метод подходит для массовых и крупных операций.[11]

Товары

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

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

ТоварКислород (%)Углекислый газ (%)Азот (%)
Красное мясо80 - 8515-
Домашняя птица-2575
Рыбы-6040
Сыры-100-
Хлеб-7030
Свежие макароны--100
Фрукты и овощи3 - 53 - 585 - 95

Смотрите также

Цитаты

  1. ^ Огг, М (апрель 2020 г.), Упаковка в модифицированной атмосфере увеличивает добавленную стоимость, Продюсерский бизнес, получено 20 августа 2020
  2. ^ а б c d Парри, Р. Т. (1993). Принципы и применение упаковки пищевых продуктов в модифицированной атмосфере. Бостон, Массачусетс: Springer США. ISBN  9781461358923. OCLC  840284063.
  3. ^ Боскоу 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.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  4. ^ а б Киртил, Э. и Озтоп, М. (2016). «Упаковка в контролируемой и модифицированной атмосфере». Справочный модуль по пищевой науке. Дои:10.1016 / B978-0-08-100596-5.03376-X. ISBN  9780081005965.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  5. ^ а б c d е ж Блэкистон, Б.А. (1998). Принципы и применение упаковки пищевых продуктов в модифицированной атмосфере (2-е изд.). Лондон: Blackie Academic & Professional. С. 1–38. ISBN  978-0751403602.
  6. ^ а б c d е Робертсон, Г.Л. (2006). Принципы и практика упаковки пищевых продуктов (2-е изд.). Флорида: CRC Press. С. 313–330. ISBN  978-0-8493-3775-8.
  7. ^ а б c d Броуди, А.Л., Чжуан, Х., Хань, Дж. Х. (2011). Упаковка в модифицированной атмосфере для свежих овощей и фруктов. Западный Суссекс, Великобритания: Blackwell Publishing Ltd., стр. 57–67. ISBN  978-0-8138-1274-8.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  8. ^ а б c d е Стипендиаты, П.Дж. (2017). Технология пищевой промышленности: принципы и практика (4-е изд). Даксфорд, Великобритания: Woodhead Publishing. С. 992–1001. ISBN  978-0-08-101907-8.
  9. ^ а б c d Дженане Д., Ронкалес П. (2018). «Окись углерода в упаковке мяса и рыбы: преимущества и ограничения». Еда. 7 (2): 12. Дои:10.3390 / foods7020012. ЧВК  5848116. PMID  29360803.
  10. ^ а б Гиделли, К., Перес-Гаго, М.Б. (2018). «Последние достижения в области упаковки в модифицированной атмосфере и пищевых 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. PMID  27469103. S2CID  205692928.
  11. ^ а б c d е Муллан, Майкл; Макдауэлл, Дерек (17 марта 2011 г.). Технология упаковки пищевых продуктов и напитков. Оксфорд, Великобритания: Wiley-Blackwell. С. 263–294. Дои:10.1002 / 9781444392180.ch10. ISBN  9781444392180.
  12. ^ Шмидт, Ф (2003-12-20). «Моделирование инфракрасного нагрева листа термопласта, используемого в процессе термоформования». Журнал технологий обработки материалов. 143-144: 225–231. Дои:10.1016 / s0924-0136 (03) 00291-7.

Рекомендации

  • Церковь, I.J. И Парсонс, A.L .: (1995) Технология упаковки в модифицированной атмосфере: обзор, Journal Science Food Agriculture, 67, 143-152
  • Дэй, Б.П.Ф .: (1996) Перспектива упаковки свежих продуктов в модифицированной атмосфере в Западной Европе, пищевая наука и технологии сегодня, 4215-221
  • Европейский совет по продовольственной информации (EFIC: (2001) Заключение Научного комитета по пищевым продуктам об использовании окиси углерода в качестве компонента упаковочных газов в упаковке с модифицированной атмосферой для свежего мяса.
  • Парри, Р. Т .: (1993) Принципы и применение MAP пищевых продуктов, Blackie Academic & Professional, England, 1-132
  • Филлипс, CA: (1996) Обзор: Упаковка в модифицированной атмосфере и ее влияние на микробиологическое качество и безопасность продукции, Международный журнал пищевых наук и технологий, 31, 463-479.
  • Робертсон, Г. Л., «Пищевая упаковка: 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, Food Technology., 42 (9), 70-77