Обратный звонок

Упаковка продуктов в газовой среде

Для упаковки свежих фруктов и овощей, кулинарных и хлебобулочных изделий, кондитерских изделий и других пищевых продуктов в Европе и Америки уже более 20 лет применяют герметичные упаковки с модифицированным или регулируемым составом газовой среды.

Тара и упаковка;
Под ред. Э.Г.Розанцева;
М.; МГУПБ; 1999

То, что внутри упаковки содержится газообразная смесь любого состава, приводит к снижению соприкосновения продукта с окружающей средой, тем самым рост микроорганизмов снижается, а процесс гниения, вызванный энзиматическими спорами, подавляется. Поэтому в такой упаковке срок хранения продукта продлевается в несколько раз. Можно выделить несколько способов упаковки в газовой среде:

  • в среде с инертным газом (N2, СО2, Аr);
  • в регулируемой газовой среде (РГС). То есть в том случае, когда состав газовой смеси должен изменяться только в пределах заданных параметров, а это требует немалых капиталовложений в промышленное оборудование, а также больших затрат на обеспечение оптимальных условий при хранении продукции;
  • в модифицированной газовой среде (МГС). Это когда в начальный период применяется простой воздух в качестве окружающей среды (но в довольно широких пределах по составу газа), а потом ставят модифицированные условия хранения продукта, в зависимости от их природы и физических условий окружающей среды.

В технологии упаковывания продуктов с учетом технологичности процесса, его экономичности и сохранности самого продукта, очень широкое распространение получил процесс упаковывания в МГС. Основными газами, которые применяют для упаковки продукции в МГС, являются углекислый газ, кислород и азот, причем соотношение которых, в частности кислорода, во много зависит от типа продукта, который упаковывается. Кислород – это основной газ, поэтому его содержание для упаковывания разнообразных продуктов может меняться от 0 до 80% (табл. 6.4.).

Инертный газ азот является наполнителем газовой смеси, которая находится внутри упаковки, поскольку не влияет на изменение цвета и рост микроорганизмов. Поэтому очевиден тот факт, что его вполне можно использовать как замену вакуумированию. Углекислый газ препятствует росту бактерий, и использование существенно влияет на срок хранения упакованного продукта, особенно если его используют на ранних стадиях развития микроорганизмов.

Рекомендуемые условия хранения пищевых продуктов и состав МГС:

Продукты питания Температура, °С 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.

Все продукты питания можно условно поделить на две основные группы: – это «дышащие» продукты (с биохимической метаболической активностью) и «не дышащие» продукты (приготовленные блюда, пасты и т.д). Поэтому в зависимости от этого рекомендуются разные условия хранения продуктов и разный состав МГС.

При упаковке “дышащих” и “не дышащих” продуктов питания состав газовой среды намного отличается. Так, например, для свежего мяса с целью сохранить его исходный цвет в газовой смеси должно находиться увеличенное содержание кислорода и углекислого газа (например, 80-90% и 20-10% соответственно).

Если же упаковываются свежие овощи фрукты, тогда нужно наоборот пониженное количество кислорода (в пределах 3-8%) и повышенное углекислого газа, поскольку такое соотношение не позволяет фруктам и овощам продолжать созревать, задерживает появление мягких мест на их поверхности, а также замедляет скорость различных химических реакции, которые сопутствуют их созреванию. Однако, если кислорода будет слишком мало, то может появиться так называемое анаэробное дыхание и неприятный запах, так как происходит процесс накопления молекул этанола и ацетальдегида. В результате наоборот повышенного содержания кислорода на фруктах появляются ожоги, а на других продуктах коричневые пятна.

Различные исследования показывают, что оптимальный состав газовой среды индивидуален для различной свежей продукции, однако необходимо соблюдать определенное соотношение Рсо2 : Ро2 > 1,6, которое зависит от сорта продукта. Для этого материал для упаковывания должен иметь определенную кислородопроницаемость для проникновения кислорода внутрь упаковки с такой скоростью, которая обеспечивала бы концентрацию кислорода внутри значительно ниже, чем снаружи, для того, чтобы избежать анаэробного заражения и негодности продукта. Проницаемость упаковки по отношению углекислого газа при этом не имеет определенного значения, так как оптимальная концентрация CO2 поддерживается внутри нее за счет процесса так называемого “дыхания”.

Однако решить задачу высокой проницаемости упаковочных материалов к кислороду и задачу низкой проницаемости материала к углекислому газу с помощью индивидуального материала не так то просто. Для того, чтобы сохранить газовую среду внутри упаковки со свежими фруктами и овощами используют поглотители углекислого газа и воды, селективно-проницаемые мембраны с большой проницаемостью, обычно из силоксановых каучуков, мембранные инструменты различной конструкции, например, в виде клапанов, окошек разной формы, патрубков и других, перфорированные пленочные материалы.

Проницаемость различных полимерных материалов для указанных выше газов:

Материал пленочныйГазопроницаемость (см3 х см/см2 х см.рт.ст)
CO2О2N2
1. ПЭ1,8*10-105,5*10-102,5*10-10
2. ПП7,0*10-103,3*10-101,3*10-10
3. ПЭТ-ПЭ1,1*10-102,0*10-106,0*10-10
4. ПЭТ-ПП5,6*10-101,4*10-114,0*10-10
5. ПЭТ 0,020 мм1,6*10-114,0*10-121,2*10-10
6.ПЭТ металлизированный2,4*10-125,0*10-131,5*10-13
7. ПЭТ металлизированный2,4*10-125,0*10-131,5*10-13

Поэтому выбор материала для хранения фруктов и овощей в МГС определяют по скорости «дыхания» продуктов, их отношению к воздуху, а также необходимой для их хранения температуры.

Всем этим критериям по проницаемости воздуха отвечают такие полимерные пленочные материалы, как ПЭВД, ориентированный ПП, ПЭТФ, ПВХ, ПС, ПА, СЭВ, саран и другие, а также разнообразные ламинаты. ПЭВД и ориентированный ПП обычно применяют для упаковки овощей и фруктов первой свежести. Достаточно низкая газопроницаемость пленки “саран”, которая является сополимером винилхлорида с винилиденхлоридом – ПВДХ, и полиэфирных пленок позволяет использовать их для упаковывания таких продуктов, у которых низкая скорость газообмена. Для того чтобы достичь высоких барьерных свойств по отношению к проницаемости влаги и воздуха используют ламинированные, комбинированные и соэкструзионные материалы.

В качестве селективно-проницаемых упаковок для определенных сортов фруктов и овощей используются полимерные пленки с отверстиями микропористыми, диаметр которых варьируется от 5 до 500 мкм, которые делаю с помощью холодной штамповки или лазера.
Для того, чтобы улучшить качество и срок годности продуктов, которые упаковываются в РГС и МГС, используют поглотители, то есть газопоглощающие вещества. Их вводят в состав полимерной упаковки или укладывают вместе с продуктами внутрь. Такие поглотителями служат вещества, поглощающие молекулы кислорода, углекислого газа или этилена. Так, например, для поглощения кислорода используют порошкообразное железо, для поглощения этилена – порошок строительной глины, перманганат калия (известная всем марганцовка) или фенилметилсиликон, а для поглощения углекислого газа – активированный древесный уголь, гашеная известь, оксид магния. Подобрав правильный состав и количество этих поглотителей, можно с точность отрегулировать состав газовой среды, тем самым создать лучшие условия для продуктов.

Для этих целей служит также предварительная обработка и подбор продукта. Те продукты, которые укладывают на длительный срок, должны быть чистыми, качественными и отлично подготовленными для упаковывания, вплоть до обработки химическим путем (окунание, напыление) и индивидуальной упаковки. Для того, чтобы увеличить срок хранения продуктов питания применяют еще одну хитрость – это облучение запечатанной упаковки ионизированными лучами.

Процесс упаковывания в МГС происходит на автоматических упаковочных линиях, которые работают по следующей схеме: процесс изготовления – процесс заполнения – процесс запечатывания. Эти линии работают в несколько узлов: сначала нагревают полотно материала, затем идет процесс термоформования, потом заполняются полости упаковки соответствующим продуктом, далее вакуумирование упаковки, затем заполняется свободный объем МГС и упаковка запечатывается. Оборудование обеспечивается специальной системой подачи МГС.

Термоусадочная пленка значительно упрощает упаковывание в МГС, поскольку она исключает изготовление лотков и пакетов заблаговременно. Пленка, которая усаживается при нагреве, имеет высокую кислородонепроницаемость, даже если в атмосфере находится повышенное количество кислорода (75-80%), и достаточно высокой аромонепроницаемостью, то есть отлично сохраняет цвет свежего мяса и витамины в концентратах фруктовых напитков.
Такой метод упаковывания является самым основным, поскольку он способен охватить огромный ассортимент продуктов, достаточно экономичен в определенных случаях и эффективен, а также позволяет создать МГС в упаковки с разными порционными блюдами, тем самым значительно увеличивая срок годности продуктов.

Главной проблемой массового использования упаковки в МГС является отсутствие возможности изменения размера самой упаковки без изменения общего бактериостатического действия CO2 и тем самым без увеличения срока хранения пищевого продукта, который упаковывается. Для решения такой проблемы в Италии запатентовали двухстадийный процесс хранения, который основан на использовании определенного количества твердого и газообразного CO2.

Упаковывание по этому двухстадийному или двухфазному способу сводится к следующему. В упаковку с МГС кладут дополнительно определенное количество «сухого льда», то есть такое количество, которое будет достаточно для того, чтобы насытить продукт и установить равновесное состояние между продуктом и газовой средой, находящейся внутри упаковки, при этом излишнее давление уравновешивается растворенной фазой.
Такой способ впервые использовали в 1989 году, когда упаковывали свежих цыплят. Весь этот процесс выглядит так: сначала получают лотки с помощью трансформирования, затем в лоток укладывается сам продукт и таблетки «сухого льда», затем меняют воздух на МГС, а потом запечатывают упаковку.

Твердый углекислый газ, который находится внутри упаковки, возгоняется, давление повышается (происходит вспучивание гибкой крышки), затем через 12 часов впитывание газа прекращается, тем самым упаковка вновь приобретает свою первоначальную форму. При температуре, равной 2-3 градусам, продукция может храниться около 50 суток и сохранять при этом высокий уровень органолептических и гигиенических свойств.

Вот пример расчета веса таблетки, используемой при «двухстадийном» методе упаковывания в МГС: небольшой цыпленок, с весом в 700 г упаковывается в среде, которая содержит 50% CO2 и 50% N2. Продукт поглощает 650 см3 углекислого газа на 1 кг массы продукта, что в перерасчете на 700 г составляет 455 см3. Температура хранения продукта 2-3°С. 1 моль идеального газа занимает объем 22,4 л, так как молекулярная масса СО2 составляет 44 г/моль, а 455 см3 газа весят 0,9 г. Таблетку этой массы нужно добавить внутрь упаковки.