Ambalarea în Atmosfera Modificată

Capitolul 3

Ambalarea în atmosfera modificată (MAP)

3.1. Noțiuni generale privind ambalarea în atmosferă modificată

Ambalarea în atmosfera modificata (MAP) reprezintă o metodă modernă de ambalare a produselor alimentare, prin care se realizează prelungirea duratei de păstrare a acestora, cu menținerea calității lor inițiale.

Tehnica ambalării în atmosferă modificată constă în înlocuirea, în momentul ambalării, a aerului ( cu compoziție în volume de 78% azot, 21% oxigen, 0,3% dioxid de carbon și urme de alte nouă gaze ) conținut în ambalaj, cu un gaz sau un amestec de gaze și închiderea ermetică a produsului în acest mediu, folosind ambalaje impermeabile la gaze. Atmosfera gazoasă, introdusă în gaz în momentul ambalării, nu este controlată ulterior. Ea se poate modifica în timpul păstrării produsului, datorită difuziei gazelor în produs și din produs, permeabilității gazelor în și din ambalaj, efectelor datorate produsului și metabolismului microbian.

La început numai azotul și dioxidul de carbon au fost utilizate ca gaze unice pentru procesarea și ambalarea cafelei și brânzeturilor, printre alte produse.

În 1976, un producător de produse din carne danez în colaborare cu companiile Multivac și Witt-Gasetechnik au realizat prima ambalare de carne roșie proaspătă cu gaze mixte. (O2, CO2, N2). Termenul de valabilitate a cărnii a fost 6-8 zile, iar aspectul vizual, de asemenea, a fost satisfăcător, păstrându-și culoarea roșie și prospețimea. De atunci, amestecul de gaze a fost modificat și îmbunătățit continuu, ajungând astăzi să îndeplinească toate cerințele tehnice, inclusiv prin adăugarea de dispozitive moderne de analiză și contorizare a produselor.

Atmosfera modificată se poate realiza în ambalaj prin procedee active sau pasive.

Schimbarea pasivă a atmosferei din ambalaj apare datorită respirației produselor care consumă oxigen și elimină bioxid de carbon.

Metodele pasive de modificare a atmosferei din ambalaj sunt mai comode, dar necesită materiale de ambalaj a căror permeabilitate permite consumul sau eliminarea de O2 și producerea de CO2 prin respirație. Permeabilitatea la gaze a foliilor de ambalaj trebuie să permită oxigenului să pătrundă în ambalaj într-un procent mai mic decât consumul de O2. În același timp, dioxidul de carbon trebuie să fie eliminat din ambalaj într-o proporție mai mică decât cea produsă de către produsul ambalat astfel încât să se evite crearea de condiții anoxice sau un nivel dăunător de CO2 care poate produce fermentații.

Datorită posibilităților limitate de a stabiliza atmosfera din ambalaj la condițiile optime prin metode pasive în prezent sunt preferate metodele active.

Ambalarea activă se realizează prin vacuumarea incintei de ambalare și introducerea unui amestec de gaze.

Altă tehnologie de modificare activă a atmosferei dintr-un ambalaj care conține produse alimentare constă în utilizarea de absorbanți/emițători de O2, CO2 sau etilenă.

Pe baza unor cercetări relativ recente, s-a constatat că produsele de cofetărie se păstrează un timp mai îndelungat dacă procentul de dioxid de carbon este mai mare, iar dacă zaharul se înlocuiește cu acid sorbic, prin metoda ambalării MAP se prelungește considerabil perioada de păstrare a produselor.

Conservabilitatea produselor de panificație este influențată de activitatea apei (aw) care poate conduce la degradarea fizico-chimică și microbiologică a produselor.

La produsele cu conținut de umiditate foarte mic (aw < 0,6) degradarea microbiologică nu este o problemă, în schimb la produsele cu conținut de umiditate mediu (aw = 0,6–0,85) predomină drojdiile osmofile și mucegaiurile, iar în produsele cu un conținut mare de umiditate (aw = 0,94–0,99), aproape toate microorganismele (bacterii, drojdii și mucegaiuri) sunt capabile sa se dezvolte, dar cea mai mare problemă o constituie degradarea prin mucegăire.

Astfel, ambalarea în atmosferă modificată prezintă avantajul că dă posibilitatea lucrătorilor în panificație să producă alimente cu conținut crescut de umiditate, dar cu o conservabilitate mai bună.

Conservarea eficientă a cărnii, cu menținerea culorii naturale pe toată durata de depozitare la rece, pe întregul lanț de distribuție, până la expunerea în magazine, este ambalarea în atmosferă modificată, dar și ambalarea sub vacuum. În funcție de procentul de oxigen utilizat în ambalarea MAP a cărnii, aceasta se poate face fie cu concentrații mari de O2, fie cu concentrații mici de O2.

Ambalarea produselor alimentare în atmosfera modificată depinde de patru factori independenți:

calitatea produselor alimentare și manipularea igienică;

alegerea gazului inert sau a amestecului de gaze, inclusiv efectul lor asupra produsului;

mașina de ambalat;

materialul de ambalare (film).

Alți factorii de care trebuie să se țină seama la ambalarea în atmosferă modificată sunt:

dimensiunile și forma produselor alimentare;

masa produselor ambalate;

conținutul de umiditate și activitatea apei;

oxigenul rezidual din interiorul ambalajului;

conținutul de oxigen rezidual dizolvat;

proprietățile de barieră ale materialului de ambalaj;

procentul maxim de oxigen la sfârșitul duratei de conservare în condiții de siguranță

Avantajele ambalării în atmosferă modificată sunt:

crește perioada de valabilitate a produselor alimentare perisabile / Scăderea deteriorare

reduce creșterea de germeni patogeni;

produsul își păstrează mai bine forma și textura;

produsul își păstrează conținutul de vitamine, gustul și conținutul de grăsimi;

se păstrează culoarea naturală a produsului;

scade necesitatea de utilizare a conservanților, dacă nu chiar eliminarea lor completă;

Creșterea perioadei de conservare a produsului alimentar este influențată direct de calitatea interacțiunii dintre metoda de ambalare – ambalaj – produsul alimentar. Astfel, proprietățile ambalajului au un rol foarte important în asigurarea funcției de protecție și conservare.

3.2. Gazele utilizate în ambalarea în atmosferă modificată

Gazele utilizate în MAP sunt (de regulă): dioxidul de carbon CO2, azotul N2 și oxigenul O2, adică cele care se găsesc în mod normal în aer, numai ca în acest caz, se modifică proporția dintre ele. Cu toate acestea, argonul, monoxidul de carbon, heliul, dar și alte gaze sunt definite ca gaze permise pentru tehnica MAP de către Comunitatea Europeană. Utilizarea efectivă a acestor gaze depinde de cerințele producătorului de produse alimentare care urmează să fie ambalate.

Dioxidul de carbon inhibă creșterea bacteriilor aerobe și a celor mai multe mucegaiuri. Este, fără îndoială, cel mai important gaz în ambalajul utilizat pentru ambalarea produselor alimentare în atmosferă modificată. Se poate spune că cu cât concentrația de CO2 este mai mare, cu atât mai mare este durabilitatea produselor alimentare perisabile. Cu toate acestea, grăsimile și apa absorb foarte ușor CO2, iar concentrațiile excesive pot provoca deteriorări ale calității privind gustul, pierderea umidității și a concentrației din ambalaj (așa numitul efect de vid). Dacă CO2 este destinat să reglementeze dezvoltarea bacteriilor și a mucegaiului, se recomandă o concentrație de cel puțin 20%.

Amestecuri specifice de gaze pentru ambalarea în atmosferă modificată

Azotul (având codul E-941) este un gaz inert, inodor și puțin solubil în apă și grăsimi, fiind utilizat în tehnica MAP deoarece prin înlocuirea oxigenului reduce oxidarea grăsimilor și poate inhiba creșterea microorganismelor aerobe. Ca să fie eficient, se cere folosirea unei concentrații de 100% N2, deoarece chiar la o concentrația de până la 1% O2 în spațiul liber al ambalajului, efectul antimicrobian al azotului se pierde, iar mucegaiurile se vor dezvolta chiar și la această concentrație. Se utilizează, în general, ca gaz de umplere pentru a preveni strângerea ambalajului la produsele care pot absorbi CO2 (ex. un pachet de salată este necesar să stea umflat pentru ca frunzele fragile să fie protejate), precum și pentru prevenirea transpirației la carne. Se poate folosi și la ambalarea produselor de panificație sau tip "snack-food" cu aw scăzută, pentru prevenirea degradării chimice.

Oxigenul este un gaz esențial pentru respirația tuturor ființelor vii și susține descompunerea alimente perisabile. În general, oxigenul ar trebui exclus din ambalarea MAP, dar, în unele cazuri o cantitate determinată de oxigen aduce rezultate pozitive, mai ales la ambalarea produselor din carne deoarece păstrează culoarea roșie specifică acesteia și împiedică dezvoltarea unor agenți patogeni.

O variantă a tehnicii de ambalare în atmosferă modificată este ambalarea în atmosferă controlată, care presupune introducere produsului într-un ambalaj impermeabil la gaze, atmosfera din interior fiind alcătuită din CO2, O2 sau N2, eventual vapori de apă, după sigilarea și etanșeizarea ambalajului aceste elemente fiind modificate și controlate selectiv și în permanență.

Monoxidul de carbon (CO) poate fi utilizat ca antimicrobian eficient, fiind un gaz incolor, inodor, insipid, foarte toxic pentru microorganisme, care în concentrații foarte mici (până la 1%) poate inhiba multe bacterii, drojdii și mucegaiuri. În combinație cu procente mici de O2 (2-5%), monoxidul de carbon poate inhiba, de asemenea, brunarea oxidativă a fructelor și legumelor. Datorită toxicității sale și capacității de a exploda în amestec cu aerul la concentrații de 12-74%, este necesară o deosebită atenție la manipulare, utilizarea fiind din această cauză destul de limitată.

Dioxidul de sulf (S02) este un gaz incolor care se poate utiliza pentru controlul creșterii bacteriilor de degradare și a mucegaiurilor la fructele cu pulpă moale, în special la struguri și fructe uscate. Se poate utiliza și pentru controlul creșterii microbiologice la sucuri, vinuri, creveți ș.a. Este folosit în industria alimentară și drept conservant al legumelor și fructelor sau pentru dezinfectarea butoaielor de vin sau bere. Fiind un puternic reactiv în mediu apos, iritant al mucoaselor, cu un miros înțepător și gust acrișor, el este respins de consumatori, utilizându-se din ce în ce mai puțin.

Argonul, un gaz perfect inert, mai dens decât azotul, are efect de inhibiție a oxigenării legumelor și oferă o mai bună protecție a produselor predispuse la oxidare, menținând eficiența dioxidului de carbon.

Fig.3. Utilizarea ambalării în atmosferă modificată la produsele alimentare

Recomandări de păstrare a fructelor în atmosferă controlată CA / atmosferă modificată MA

3.3. Ambalaje utilizate în tehnica MAP

Ambalajul unui aliment îndeplinește, astăzi, un rol multifuncțional în industria alimentară. Funcțiile de bază ale ambalajelor includ prezentarea datelor legate de compoziția alimentului, rolul de conservare și protecție, de informare a consumatorului și de promovare și vânzare a produsului. Dintre rolurile secundare, se pot menționa reducerea pierderilor, a deteriorării și a deșeurilor pentru distribuitor și cumpărător, precum și facilitarea depozitării, manipulării și a altor operații comerciale.

În ultimul timp, cea mai importantă funcție adițională a tehnicilor de ambalare este prelungirea duratei de valabilitate a produsului alimentar.

Pentru reușita ambalării în MAP, ambalajul este un element foarte important. Materialul de ambalaj trebuie să prezinte proprietăți ridicate de barieră la gaze și o capacitate mică de transfer a vaporilor de apă. De asemenea, el trebuie sa permită sigilarea prin sudare și să aibă o bună rezistență mecanică.

În general, toate materialele de ambalaj pentru tehnica MAP sunt polimeri termoplastici, dar pentru că aceștia nu au proprietăți de barieră bune, ambalajele utilizate sunt realizate din materiale complexe formate din mai multe straturi, obținute prin coextrudare.

Principalele materiale utilizate în tehnica MAP sunt: poliamida orientată (OPA), polipropilena orientată sau biorientată (OPP sau BOPP), polietilena tereftalată (PET sau PETE), policlorura de vinil (PVC), alcoolul etilvinilic (EVOH), polistirenul cu proprietăți de barieră (PS), polietilena (PE), polipropilena neorientată termosudabilă (PP).

Proiectarea ambalajelor pentru atmosfera modificată necesită cunoașterea rezistenței materialului de ambalaj și a ratei de respirație a produselor ambalate. Pentru aceasta trebuie cunoscute date legate de:

permeabilitatea materialelor de ambalaj pentru mai multe valori ale temperaturii (0-20°C) și ale umidității relative (între 85% și 95%);

rata de respirație a produselor care se ambalează (în aer și în atmosferă modificată);

efectul de reducere a conținutului în O2 și de creștere a CO2 în procesul de respirație, dar și rata de producere a C2H4 la trecerea dintr-un mediu în altul;

modificările în respirația produselor la modificarea atmosferei care pot influența evoluția atmosferei din jurul produsului;

rezistența fructelor și legumelor la difuzia de O2, CO2 și C2H4 în condiții atmosferice și de temperatură diferite.

Faza 1. Evacuarea: pompa de vacuum evacuează aerul din camera de vidare si implicit și din pungă.

Faza 2. Umplerea cu gaz: Camera de sigilare și pungile sunt umplute cu gaz inert la presiunea setată anterior de operator; această operație are loc doar dacă mașinii de ambalat i se poate atașa un dispozitiv de umplere cu gaz și doar dacă produsul pentru ambalat necesită acest lucru.

Faza 3. Sigilarea: Garnitura de sigilare este presată pe bara de sigilare cu presiune foarte mare; firul de sigilare este încălzit electric prin impuls, stratul de sigilare de pe cele două margini ale pungii se topește local și cele două margini se lipesc.

Faza 4. Ventilarea: Camera de sigilare este umplută cu aer la presiunea celui din exterior, iar capacul se deschide.

Mașină de ambalat sub vacuum sau în atmosferă modificată

Mașină de termoformat și ambalat sub vacuum sau în atmosferă modificată

1.rolă cu folia de ambalaj; 2.unitate de preîncălzire; 3.unitate de formare; 4.zonă de umplere; 5.imprimare cod; 6.sistem de închidere cu folie superioară; 7.unitate de sigilare (vacuumare, injecție gaz sau amestec de gaze); 8.unitate de tăiere

MAP este un sistem dinamic în timpul căreia respirația și permeația au loc simultan. Factorii care afectează, atât respirația, cât și permeația, trebuie să fie luați în considerare la proiectarea unui pachet.

Produsul, temperatura, presiunea parțială a O2, CO2, și C2H4, precum și stadiul de maturitate a produselor horticole influențează respirația într-un pachet.

Tipul, grosime, găuri destinate, și aria suprafeței peliculei, precum temperatura, RH, iar gradient de O2 și CO2 presiuni parțiale din întreaga filmului, sunt cunoscute determinant al permeație.

Echilibru Pachetul sau starea de echilibru este definit ca fiind punctul la care producția de CO2 de mărfuri și ratele de consum de O2 sunt egale cu gradul de permeabilitate ale gazelor respective printr-un pachet la o temperatură dată.

Prost pachet proiectat va deveni anaerob sau să dezvolte niveluri inacceptabile de CO2 înainte de echilibru este atins.