Склад газу для упаковки в газомодіфіцірованной атмосфері (мгс), упаковка в модіфіцрованной

В середині XX століття для збереження свіжих продуктів почали застосовувати спеціальний газ, за ​​допомогою якого створювалася особлива атмосфера навколо продукту, що перешкоджала розвитку бактерій і окисленню жирів. Спочатку такий спосіб використовували в основному при перевезенні великих партій товарів, зокрема м'яса. Пізніше ця технологія збереження продуктів була успішно перенесена на продукти в упаковці для роздрібної торгівлі.

Виходячи із завдань, які виникають при зберіганні тих чи інших харчових продуктів, розрізняють кілька різновидів упаковки зі зміненою внутрішньої газової атмосферою:
упаковка з модифікованим газовим атмосферою (modified atmosphere packaging - MAP);
вакуумована упаковка (vacuum packaging- VP);
изобарического упаковка (isobaric packaging-IP);
газо наповнених упаковка (gas packaging - GP);
упаковка з контрольованого газового атмосферою (controlled atmosphere packaging - CAP);
упаковка з саморегулівної газової атмосферою (self- control gas atmosphere packaging - SGAP);
упаковка з активно регульованим газовим атмосферою (actively-control gas atmosphere packaging - AGAP).

Починаючи з 90-х років минулого століття, саме технологія MAP стала самим часто вживаним способом збереження якості та свіжості продуктів харчування. Вона є формою активного пакування продукту, при якій повітря видаляється з упаковки і замінюється одним газом або сумішшю газів. Суміш газів вибирають в залежності від типу продукту. Вони покликані "оберігати" продукти від контакту з киснем, який бере участь в процесах окислення, а також необхідний аеробних мікроорганізмів для дихання. Таким чином, використання захисних газів оберігає харчові продукти і від окислювального псування, і від мікробіологічної.

Однак в харчових продуктах, оброблених по МАР-технології, пригнічуються лише аеробні мікроорганізми. На розвиток патогенних анаеробних мікроорганізмів, що викликають інфекції і інтоксикації, захисні гази не впливають.

Газоподібна суміш будь-якого складу всередині упаковки призводить до різкого зниження швидкості процесу "дихання" продукту (газообмін з навколишнім середовищем), уповільнення росту мікроорганізмів і придушення процесу гниття, викликаного ензиматичними спорами, наслідком чого є збільшення терміну зберігання продукту в кілька разів. Розрізняють такі способи упаковування в газовому середовищі:

- в середовищі інертного газу (N2, СО2, Аr);

- в регульованому газовому середовищі (РГС), коли склад газової суміші повинен змінюватися тільки в заданих межах, що вимагає значних капіталовкладень в устаткування і великих витрат на забезпечення оптимальних умов зберігання продукції;

- в модифікованому газовому середовищі (МТС), коли в початковий період як навколишнього середовища використовується звичайне повітря, а потім в залежності від природи зберігаються продуктів і фізичних умов навколишнього середовища, встановлюються модифіковані умови зберігання, але в досить широких межах по складу газу.

В технології пакування з міркувань технологічності, економічності та схоронності продукту більшого поширення набуло пакування в МТС.

Інертний газ азот використовується як наповнювач газової суміші всередині упаковки, так як він не змінює кольору м'яса і не пригнічує ріст мікроорганізмів. Очевидно, його можна використовувати замість вакуумування.

Вуглекислий газ пригнічує ріст бактерій, і при використанні його на ранніх стадіях розвитку мікроорганізмів термін зберігання продукту, що впаковується може значно збільшитися.

Слід зазначити, що протягом терміну зберігання продукту газоподібна атмосфера всередині упаковки постійно змінюється. Це відбувається внаслідок таких факторів, як «подих» упакованого продукту (поглинання кисню і виділення вуглекислого газу), біохімічні зміни в продукті і пов'язані з ними виділення парів і газів, а також поступове проникнення у вільний простір над продуктом атмосферних газів і парів через стінки упаковки і через мікроотвори в зварних швах.

Основними газами, що застосовуються для упаковки в MAP, є кисень, вуглекислий газ і азот, при цьому кожен з них практично не використовується індивідуально, а тільки в суміші. Співвідношення газів в суміші вибирається з урахуванням багатьох факторів, в тому числі таких, як тип і кількість мікроорганізмів, активність води, кислотність, дихання клітин, склад продукту, температура і особливості технологічного процесу виготовлення.

Азот як інертний газ використовується в MAP і інших видах упаковки для харчових продуктів для заміщення атмосферного повітря, особливо кисню, що продовжує термін придатності продуктів, зберігає їх смак і аромат. Азот не робить прямого бактериостатического впливу і не впливає безпосередньо на стабільність упакованого продукту. Він використовується в якості "розчинника" суміші як засіб для витіснення з упаковки кисню, що дозволяє максимально повно видалити залишки кисню, а значить, обмежити розвиток анаеробних бактерій. Азот оберігає жири від окислення і уповільнює ріст мікроорганізмів анаеробного гниття. Тим самим він запобігає руйнуванню харчових продуктів. Через низьку розчинність N2 у воді і жирової складової продуктів він практично не змінює їхнього смаку і запаху. Дешевизна азоту і легкість підтримки його високої концентрації в суміші газів всередині упаковки забезпечили широке застосування цього газу в МАР-упаковці. При високому вмісті азоту в упаковці легше підтримувати постійну консистенцію суміші газів в зв'язку з тим, що молекулярне тиск в упаковці і в атмосферному повітрі ближче до стану рівноваги. Для упаковки сухих продуктів (наприклад, кави і всіляких снеків - чіпсів, горіхів, сухариків і т. Д.) Використовується чистий азот. Такий варіант близький до ідеального для арахісу і картопляних чіпсів.

Діоксид вуглецю, або вуглекислий газ, володіє бактеріостатичними властивостями, зокрема він уповільнює життєдіяльність аеробних бактерій, які викликають зміну смаку і запаху м'яса, птиці та риби. Цей газ має високий рівень розчинності у водному складової харчових продуктів і таким чином знижує рН, підкисляючи їх внаслідок утворення вугільної кислоти. При високих концентраціях СО2 може відбуватися руйнування м'ясних продуктів, з'являється сторонній присмак в жирах і маслах, змінюється природний колір свіжих продуктів. Вуглекислий газ також має деякий антибактеріальну дію. Він перешкоджає «диханню» фруктів і овочів при концентраціях вище 1%. Однак надмірна концентрація вуглекислого газу призводить до пошкодження рослинних тканин, зниження тиску в упаковці (через розчинність С02 в продукті) і збігання плівки. Цей ефект може бути урівноважений введенням азоту.

Харчові продукти можна умовно розділити на дві групи: "дихаючі" (з біохімічної метаболічної активністю) і "не дихаючі" (приготовані страви, пасти та ін.). Залежно від цього рекомендують умови зберігання продукту і склад МГС.

Досліди показали, що оптимальний склад газового середовища для різної свіжої продукції індивідуальний, але необхідно дотримуватися співвідношення Рсо2. Ро2> 1,6, яке залежить від сорту. Для цього пакувальний матеріал повинен володіти деякою Киснепроникність для проникнення О2 всередину упаковки зі швидкістю, яка забезпечує концентрацію O2 всередині упаковки значно нижче, ніж зовні, щоб уникнути анаеробного зараження і псування продукту. При цьому проникність упаковки по відношенню СО2 не має істотного значення, оскільки оптимальна концентрація вуглекислого газу підтримується всередині упаковки за рахунок процесу "дихання".

Завдання більш високої проникності матеріалу по відношенню до О2 при його надходженні і нижчою по відношенню до СО2 при його відводі шляхом підбору індивідуального матеріалу вирішити дуже складно. Для збереження газового середовища всередині упаковки при зберіганні свіжих плодів використовують селективно-проникні мембрани з високою проникністю (з силоксанових каучуків), поглиначі СО2 і парів води, перфоровані плівкові матеріали, мембранні пристосування різної конструкції (у вигляді віконець різної площі, клапанів, патрубків і т . Д.).

Таким чином, вибір пакувального матеріалу для зберігання овочів і фруктів у МГС визначається швидкістю "дихання" продукту і його проникністю по відношенню до атмосферних газів, а також температурою зберігання.

Зазначеним вимогам по проникності відповідають наступні полімерні плівкові матеріали: ПЕВТ, орієнтований ПП, ПВХ, ПС, ПЕТФ, ПА, сарай, РЕВ і ін. А також різні ламінати. Перші два найчастіше використовують для упаковки свіжих фруктів і овочів. Низька загальна газопроникність поліефірних плівок і плівки "саран" (сополімер вінілхлориду з винилиденхлоридом - ПВДХ) обумовлює їх використання для пакування тих продуктів, які володіють низькими швидкостями газообміну.

Високі бар'єрні властивості по кисневого і вологонепроникності досягаються при використанні комбінованих, ламінованих і соекструзійних матеріалів.

Як селективно-проникних упаковок для деяких сортів овочів і фруктів застосовують полімерні плівки з мікропористими отворами діаметром від 5 до 500 мкм, виготовлені холодної штампуванням або лазерним способом. Підвищенню якості та терміну зберігання продуктів, упаковується в МТС і РГС, служить використання поглиначів (газопоглощающіх речовин), що вводяться до складу полімерної упаковки або укладаються всередину неї разом з харчовими продуктами. Як поглиначі використовують речовини, що абсорбують молекули О2, СО2 або етилену (гашене вапно, активоване деревне вугілля, MgO - для поглинання СО2, порошкоподібну залізо - для поглинання О2, KMnO4, порошок будівельної глини, фенілметілсілікон - для поглинання етилену та ін.). Підбираючи склад і кількість поглиначів, можна точно регулювати склад газового середовища, створюючи кращі умови всередині упаковки.

Цим цілям служить і попередня обробка продукту і його підбір. Закладаються на тривале зберігання продукти повинні бути якісними, чистими і добре підготовленими аж до індивідуальної упаковки або обробки хімічним способом (напиленням, зануренням). Для підвищення терміну зберігання свіжих харчових продуктів використовують ще одну прогресивну технологію - опромінення запечатаних упаковок потоком іонізуючих променів.

Пакування в середовищі МГС проводиться на автоматичних пакувальних лініях, що працюють за схемою: виготовлення - заповнення - запечатування. Лінії мають кілька робочих вузлів: нагрівання полотна пакувального матеріалу, термоформування упаковки, заповнення порожнин упаковки продуктом, вакуумування упаковки, заповнення вільного об'єму МТС, запечатування упаковки. Машина забезпечується системою подачі МТС.

Цей спосіб пакування став одним з основних, так як охоплює великий асортимент продуктів, ефективний і економічний у ряді випадків, дозволяє створювати МГС усередині індивідуальної упаковки з різними порційними стравами, транспортної тари і цілих сховищ, значно підвищуючи термін зберігання продуктів. Основною проблемою масового поширення упаковок в МГС є неможливість зміни розміру упаковки без зміни при цьому загального бактеріостатичної дії вуглекислого газу і, відповідно, без підвищення терміну зберігання упакованого харчового продукту. Для вирішення цієї проблеми в Італії був запатентований двохстадійний процес зберігання продуктів, заснований на використанні відомої кількості газоподібного і твердого CO2.

Принцип пакування за цим способом, названий "двофазним", полягає в тому, що в упаковку з МГС додатково вкладається кілька "сухого льоду", достатня для насичення продукту і встановлення рівноважного стану між вмістом упаковки і газовим середовищем усередині неї, при цьому надлишковий тиск врівноважується розчиненою фазою.

Вперше цей новий спосіб був застосований в 1989 р для пакування свіжих курчат. Процес пакування складається з наступних операцій: отримання лотків термоформуванням, укладання на лоток харчового продукту і таблетки "сухого льоду", заміна повітря на МГС та запечатування упаковки.

Твердий вуглекислий газ всередині упаковки починає возгоняться і тиск підвищується (гнучка кришка спучується), через 12 годин абсорбція газу припиняється і упаковка повертається до своєї первісної форми. При t = 2-3 ° C продукт може зберігатися протягом 50 діб із збереженням високого рівня гігієнічних і органолептичних властивостей.

Приклад розрахунку ваги таблетки при "двухфазном" способі пакування в МГС: курча масою 700 г упаковується в середовищі, що містить 50% CO2 і 50% N2. Упакований продукт поглинає 650 см3 вуглекислого газу на 1 кг маси, що в перерахунку на 700 г становить 455 см3. Температура зберігання продукту 2-3 ° С. 1 моль ідеального газу займає об'єм 22,4 л, так як молекулярна маса СО2 становить 44 г / моль, а 455 см3 газу важать 0,9 м Таблетку такої маси необхідно додати всередину упаковки.