Wykład 5

Pakowanie i przechowywanie żywności w modyfikowanej atmosferze.

Zmiana stylu życia społeczeństwa wymusza potrzebę oferowania żywności wygodnej pod wieloma względami:

- minimalny czas przygotowania

- łatwość otwierania opakowania

- proste w podawaniu

- dobrej jakości w wydłużonym okresie czasu

Opakowania plastikowe spełniają te wymagania, a możliwości ich wykorzystania zależą od wyobraźni producentów.

1. Pakowanie w modyfikowanej atmosferze nie jest koncepcją nową i była stosowana w różnych formach ponad 100 lat temu. Wykorzystywana jest tutaj prosta idea zmiany normalnego składu atmosfery powietrza wewnątrz opakowania: 21%O₂ 78%N₂ <0,1%CO₂ (zwykle 0,03%). Zmiana tej atmosfery przez obniżenie zawartości O₂ i wzrost zawartości CO₂ i/lub N₂ w istotny sposób wydłuża trwałość łatwo psującej się żywności przechowywanej w stanie schłodzonym.

MAP - pakowanie w modyfikowanej atmosferze, pakowanie związane jest z usunięciem większości powietrza z opakowania. Powietrze w opakowaniach zastępuje się pojedynczym gazem lub mieszaniną gazów, której skład określony jest w trakcie pakowania i nie przeprowadza się już dalej żadnej korekty w czasie dalszego przechowywania. Tylko raz modyfikowany skład na początku (i akceptujemy niewielkie zmiany, aż do otwarcia opakowania). Ten skład atmosfery ulega ciągłym zmianom w trakcie okresu przechowywania, na skutek procesu oddychania surowca, zmian biochemicznych, wolnego przenikania gazu przez opakowanie.

CAP - pakowanie w kontrolowanej atmosferze, system kontrolowanej atmosfery wymaga stałej kontroli ustalonego wcześniej składu atmosfery i konieczności wyrównywania zmian powodowanych przez oddychanie surowców (produktów). Ustalony na początku skład atmosfery jest możliwy do kontrolowania i monitorowania z możliwością jego korygowania w czasie całego okresu przechowywania (ustalony skład jest utrzymywany).

CAS - przechowywanie w kontrolowanej atmosferze, bez uprzedniego zapakowania w opakowania jednostkowe. Forma przechowywania w pojemnikach, kontenerach, ładowniach, gdzie ustalony skład atmosfery jest taki sam, przez cały okres przechowywania. Stosowany w latach 30-tych do przechowywania owoców w dużych kontenerach.

VIP - pakowania próżniowe, najprostszy i najczęściej stosowany. Po włożeniu produktu do opakowania z folii o małej przepuszczalności dla tlenu, powietrze jest ewakuowane i opakowanie szczelnie zamknięte. Opakowanie przylega do produktu tak, że ciśnienie wewnętrzne jest rzadko mniejsze, niż atmosferyczne. Próżniowo nie pakuje się produktów łatwo ulegających deformacji.

2. Do prostszych sposobów przedłużania okresu przechowywania chłodniczego mięsa należy zaliczyć wzbogacanie powietrza CO₂. Dwutlenek węgla wprowadzony w ilości 20-40% znacznie przedłuża okres trwałości wołowiny i ryb. Gaz ten silnie hamuje rozwój drobnoustrojów, szczególnie z rodzaju:

- Pseudomonas

- Lactobacillus

- Enteriobacteriaceae (Salmonella)

Dwutlenek węgla może hamować rozwój bakterii w ciągu kilku tygodni nawet w obecności znacznych ilości tlenu.

3. N₂- jest gazem obojętnym, stosowany jako wypełniacz modyfikowanej atmosfery, obniża stężenie pozostałych gazów w opakowaniu.

- w mieszaninie innymi gazami azot nie wpływa na barwę mięsa jak również nie ogranicza rozwoju bakterii

- stosowany jest w roli dopełniacza pomagając obniżyć stężenia innych gazów znajdujących się w mieszaninie

4. O₂- stosowany jest do otrzymywania odpowiedniej ilości oksymioglobiny w mięsie, a więc zapewnienia odpowiedniej pożądanej przez konsumenta barwy.

Skład zmodyfikowanej atmosfery gazów ochronnych może być zróżnicowany w zależności

od rodzaju mięsa:

Grupy		Kryteria		Temperatura
TRWAŁE		aw ≤ 0,95 i pH ≤5,2 aw ≤ 0,91 i pH ≤5,0		Nie jest wymagana temperatura chłodnicza!!!!
PSUJĄCE SIĘ		aw ≤ 0,95 lub pH ≤5,2		T≤ + 10°C
ŁATWO PSUJĄCE SIĘ		aw > 0,95 i pH >5,2		T≤ + 5°C
	CO2		N2		O2
Wołowina	20 20 95		80 77 -		- 3 5
Wieprzowina	20 10		70 90		10 -
Mięśnie piersiowe kurcząt	20 70		80 15		- 15
Tuszki drobiowe	50 50		50 40		- 10

5. Skład zmodyfikowanej atmosfery:

Mieszaniny gazów, które w znaczny sposób przedłużają okres trwałości i nie powodują istotnego pogorszenia się jakości mięsa:

Duże zwierzęta rzeźne:

75% CO₂ 15% N₂ 10%O₂

Mięso drobiu:

75% CO₂ 20% N₂ 5%O₂

Modyfikacja składu atmosfery dotyczy w szczególności obniżenia poziomu tlenu lub jego eliminacji i wprowadzenia dwutlenku węgla, co w wielu przypadkach jest przyczyna zachwiania równowagi w rozwoju mikroorganizmów faworyzowania wzrostu bakterii beztlenowych.

W konsekwencji jest bardzo prawdopodobne stworzenie warunków dla szybkiego rozwoju beztlenowców np. z rodzaju Clostridium (botulinum).

6. Technologia pakowania mięsa w atmosferze gazów ochronnych - wymaga opakowań elastycznych o dużej barierowości dla gazów. Mogą być też stosowane różnej wielkości gazoszczelne opakowania zbiorcze np. kontenery. W przypadku opakowań ważnymi czynnikami są:

1. Barierowość dla gazów (folie wielowarstwowe)

2. Wielkość przestrzeni miedzy opakowaniem a surowcem (produktem)

3. Forma, kształt opakowania

4. Jednorodność materiału

Zmiany temperatury pozostają ciągle bardzo ważnym czynnikiem we współdziałaniu z opakowaniem i składem atmosfery gazów ochronnych.

7. W praktyce stosuje się kilka sposobów pakowania mięsa w atmosferze gazów ochronnych:

- zastosowanie elastycznych woreczków foliowych, całkowita lub częściowa ewakuacja powietrza znajdującego się w opakowaniu i wprowadzenie określonej ilości CO₂ , N₂,O₂

oraz szczelnie zamknięte

- pakowanie pod nazwą „Atmos-Pak” wykorzystuje sztywne tacki z materiałem elastycznym, o dużej barierowości dla gazów stanowiących ich przykrycie. Powietrze otaczające mięso jest usunięte z opakowania.

- zawijanie mięsa w wysokoprzepuszczalnej dla tlenu folii z polichlorku winylu, a następnie włożenie wielu takich paczek w atmosferze gazów ochronnych. Ewakuacja powietrza i wprowadzenie samego CO₂ , N₂,O₂ może znacznie wydłużyć trwałość.

8. Technologia pakowania w modyfikowanej atmosferze gazów ochronnych nie zastępuje jak również nie zwalnia z obowiązku zachowania odpowiednich temperatur przechowywania.

Skuteczność technologii zmniejsza się ze wzrostem temperatury, która powinna wynosić od 0 do 2°C!!!!!!

Umożliwia to przedłużenie trwałości mięsa od 2 - 4 a nawet 6 tygodni!!!!

9. Materiały opakowaniowe i urządzenia do pakowania:

5. do pakowania próżniowego oraz pakowania w modyfikowanej atmosferze - folie o przenikalności O₂ od 10 do 100 cm³/m²/24h/1atm. Opakowanie musi:

- być szczelnie zamknięte (łączenie na gorąco pod dociskiem lub klipsy)

- łączenie na gorąco (spawanie/zgrzewanie)

6. urządzenia wolno, szybko i bardzo szybko usuwające powietrze

- do pierwszej grupy należą urządzenia, w których powietrze atmosferyczne jest usuwane z opakowania strumieniem gazu/gazów

- w maszynach zaliczanych do drugiej grupy pakowanie odbywa się w przestrzeni osłoniętej z równoczesną ewakuacja powietrza z opakowań i osłoniętej przestrzeni (próżnia od 100 - 20 tor)

- w systemach, które zapewniają usuniecie bardzo dużych ilości powietrza z opakowań zbiorczych, ewakuacja powietrza następuje przez zawór do którego podłączony jest otwór opakowania z głowicą zamykającą (wysoka próżnia ok. 1 tor)

10. Przedłużenie trwałości barwy zależne jest od:

- przebiegu krzywej dysocjacji tlenu z oksymioglobiny do utworzenia zredukowanej mioglobiny

- od wartości współczynnika K wyrażającej szybkość reakcji utleniania się mioglobiny do metmioglobiny

Szybkość przebiegu obu tych reakcji jest największa przy niskim ciśnieniu tlenu.

11. Pakowanie i przechowywanie schłodzonego mięsa w modyfikowanej atmosferze:

> zanieczyszczenie mikrobiologiczne mięsa

> barwa surowego mięsa

d - głębokość

C_o - ciśnienie cząstkowe tlenu na powierzchni

D - stała dyfuzji

A₀ - szybkość zużycia tleny przez mięso

> cele i sposoby pakowania mięsa:

* zapewnienie wygodnego pakowania

* zabezpieczenie przed nadmiernym zanieczyszczeniem samego mięsa jak i wywołanym przez mięso

* ograniczenie strat masy, oprócz tych funkcji ochronnych:

- promocyjno-marketingowa (lepszy wygląd, większa atrkcyjność)

- funkcja informacyjna

12.

Formy mioglobiny i ich przemiany w surowym mięsie:

utlenowanie

Mioglobina Oksymioglobina

purpurowoczerwona odtlenowanie jaskrawoczerwona

utlenianie utlenianie

Metmioglobina

brązowobrunatna

13. Technologia modyfikowanej atmosfery:

- gaz lub gazy otaczające produkt muszą zawierać przynajmniej 20% (v/v) CO₂

- produkt i modyfikowana atmosfera muszą znajdować się w opakowaniu, które zabezpiecza lub znacznie ogranicza wymianę gazów ze środowiska zawietrznego

- temperatura przechowywania musi być kontrolowana i utrzymywana na odpowiednim poziomie

Mechanizm działania dwutlenku węgla na drobnoustroje:

- gaz ten przenika przez ściany komórkowe mikroorganizmów mikroorganizmów równoczesnym obniżeniem wartości pH cytoplazmy

- wchodzi w połączenie z enzymami komórkowymi drobnoustrojów powodując ich inaktywacje

- zmienia przepuszczalność ścian komórek bakteryjnych

14. Czynniki mające wpływ na trwałość produktów pakowanych w modyfikowanej atmosferze:

• CO₂

• N₂

• O₂

• Objętość produktu do objętości opakowania

• Urządzenia do pakowania

• Pakowanie próżniowe

• Temperatura przechowywania i stan fizjologiczny drobnoustrojów

• Barierowość opakowania (układ przenikalności przez opakowanie gazów)

• łączenie pakowania w modyfikowanej atmosferze z innymi technologiami

15. Czynniki decydujące o trwałości produktów mięsnych:

ENDOGENNE:

- stężenie jonów wodorowych (pH, kwasowość czynna)

- aktywność wody

- potencjał oksydoredukcyjny

- początkowa liczba drobnoustrojów

- rodzaj rozwijającej się mikroflory

- obecność bakterii przetrwalnikujących

- składniki dostępne do rozwoju (glukoza, składniki niemięsne)

- ilość ilość rodzaj konserwantów (NaCl, NaNO₂)

- naturalne substancje inhibitujące

EGZOGENNE:

- temperatura

- światło

- skład atmosferyczny gazów

- sposób i warunki pakowania

- użyte operacje technologiczne (peklowanie, obróbka cieplna)

15. Objętość atmosfery do objętości produktu:

1. Jeżeli stosunek ten jest mały (<1) wówczas wymagane są większe stężenia gazów np.CO₂

2. Jeżeli stosunek jest duży (>1) wówczas efektywnie można oddziaływać CO₂ w stężeniu 10-20%

Urządzenia do pakowania:

- maszyny nazywane „smorkel-type” (płaska pusta w środku rurka), gdzie ewakuacja powietrza i wprowadzenie gazu następuje przez ta samą rurkę

- maszyny komorowe „chaber-type” (powierzchnia jest ewakuowana z komory i tym samym z opakowania)

Barierowość opakowania:

- gazy stosowane do modyfikowanej atmosfery przenikają przez większość folii opakowaniowej na drodze dyfuzji

- o stopniu barierowości naturalnej opakowania decyduje stopień przenikalności gazu

- wraz ze wzrostem barierowości wzrasta koszt materiału opakowaniowego

Pakowanie w atmosferze modyfikowanej:

Sery: główny czynnik ograniczający trwałość serów to wzrost pleśni (obniżyć lub usunąć tlen z głównej części opakowania). Problem można rozwiązać poprzez opakowanie próżniowe (nie jest przyjazne dla użytkownika).

MAP:

Pozwala uniknąć tych problemów poprzez uczynienie opakowani łatwiejszym do otwarcia i poprzez wydłużenie okresu trwałości.

W Wlk. Brytanii stosowanie MAP w przemyśle serowarskim znacznie wzrosło kosztem opakowań próżniowych.

Sektor serowarski wprowadził liczne istotne innowacje w formie nowych produktów i form opakowań.

Rozwój „łatwo dających się otworzyć” i dających się ponownie szczelnie zamknąć opakowań był istotnym przełomem.

Sery twarde:

Cheddar - w atmosferze złożonej w 100% z dwutlenku węgla. Mieszanina gazów stosowana do serów stanowiła: 75% dwutlenku węgla i 25% azotu.

materiał opakowaniowy to głównie: PVDC pokryty celofanem, powłoka poliester/polietylen, lub innymi powłokami (możliwość 2 - krotnego przedłużenia okresu trwałości z 2 do 4 tygodni)

Sery plasterkowe i tarta:

Niemożliwe jest stosowanie 100% dwutlenku węgla. Zapadanie się opakowania, kruszenie się, utrudnienie rozdzielania plastrów, wiórków, mieszanina 70% azotu, 30% dwutlenku węgla.

Sery pleśniowe i miękkie:

Pakowanie jest bardziej złożone, niż serów twardych. Zalecana mieszanina to 20 - 40% dwutlenku węgla, z udziałem azotu. Dalszy rozwój pleśni, ale w sposób kontrolowany, bez powodowania pokrycia się całej powierzchni sera pleśnią.

Ser włoski talaggio: pleśniowo - maziowy

Pakowany w papier, bądź to PE. lub powłoką aluminium/PE, 10% dwutlenku węgla, 90% azotu.

Natłuszczany twaróg ziarnisty - mieszaniną: 40% dwutlenku węgla, 60% azotu (hamuje wzrost psychrotrofów). Efekt tym lepszy, im niższa temperatura przechowywania (5ºC i 15ºC).

Pakowanie: atmosfera złożona z 100% dwutlenku węgla - korzystne pod kątem jakości mikrobiologicznej.

Za najbardziej korzystny: dwutlenek węgla w mieszaninie z azotem - udział dwutlenku węgla 75%.

Cottage cheese może być nośnikiem listeriozy. ale z zastosowaniem MAP: 50 dwutlenku węgla, 50 azotu, lub 100% dwutlenku węgla - obniża ryzyko.

1

---