Przedłużenie trwałości produktów spożywczych z zastosowaniem atmosfery modyfikowanej.
Sposób pakowania i rodzaj materiału opakowaniowego są czynnikami decydującymi w znacznej mierze o jakości pakowanej żywności, na którą składają się bezpieczeństwo zdrowotne i długa trwałość. Spośród metod pakowania, które pozwoliły na wydłużenie okresów przechowywania i weszły na stałe do krajowej praktyki produkcyjnej należą: pakowanie próżniowe i pakowanie w atmosferze modyfikowanej (ochronnej).
CO TO JEST MAP
Pakowanie w modyfikowanej atmosferze (ang. modified atmosphere packaging, skrót MAP) oznacza zastąpienie powietrza w opakowaniu przez różne mieszaniny gazów, w których proporcja poszczególnych składników jest stała w momencie ich wprowadzenia. Wskutek rozpuszczenia i przenikania przez ścianki oraz zamknięcie, skład mieszaniny może się powoli zmieniać w czasie przechowywania produktu w opakowaniu [1].
Najprostszą formą modyfikowania atmosfery jest pakowanie próżniowe. Polega ono na umieszczeniu produktu w opakowaniu foliowym o małej przepuszczalności gazów, usunięciu z niego powietrza i hermetycznym jego zamknięciu [3].
HISTORIA BADAŃ NAD PAKOWANIEM PRÓŻNIOWYM
W Polsce działania nad zastosowaniem pakowania próżniowego i w atmosferze modyfikowanej (ochronnej) podjęto z początkiem lat dziewięćdziesiątych XX w. i od początku uczestniczyło w nich Centralne Laboratorium Chłodnictwa z Łodzi. Pierwsze prace dotyczyły stosowania techniki próżniowej do pakowania wędlin, zwłaszcza plasterkowanych i serów podpuszczkowych dojrzewających w opakowania jednostkowe z folii wielowarstwowych. Prowadzone badania miały na celu określanie technologicznej przydatności opakowań otrzymanych z różnych rodzajów folii oraz trwałości zapakowanych produktów.
Dla wędlin, w zależności od ich rodzaju i parametrów materiałów opakowaniowych, okresy te dla temperatury przechowywania 0°C-4°C wynosiły:
od 7 dni (plasterkowana szynka konserwowa, parówki)
do 21 dni (plasterkowana szynka gotowana, plasterkowana kiełbasa toruńska),
do 30 dni – dla serów
Jako kryteria badań przyjęto wyniki oceny organoleptycznej i stan mikrobiologiczny produktów w końcowym okresie przechowywania, zawarte w odpowiednich normach przedmiotowych. Badania trwałości produktów pakowanych próżniowo objęły również gotowe potrawy kulinarne [5].
Przykładowe wyniki podano w tabeli 1.
|
Produkt |
Okres przydatności do spożycia [dni] |
|
|
Pakowane bez próżni |
Pakowane próżniowo |
|
|
Hamburgery wołowo-wieprzowe (aw= 0,985) |
3 |
>7 |
|
Hamburgery wołowe I (aw = 0,979) |
21 |
|
|
Hamburgery wołowe II (aw= 0,953} |
28 |
|
|
Pieczone udka z kurczaka |
2 |
14-28 |
|
Szaszłyki wołowe smażone |
3 |
7-14 |
|
Golonka gotowana |
2 |
14 |
|
Golonka pieczona |
|
28 |
|
Bigos staropolski |
4 |
21 |
|
Forszmak |
1 |
28 |
|
Pierogi z nadzieniem mięsnym |
2 |
14 |
|
Kopytka |
2 |
16 |
|
Okres przydatności do spożycia zależy od rodzaju zastosowanej technologii obróbki i folii opakowaniowej |
||
Tab. 1: Trwałość wybranych chłodzonych wyrobów w temperaturze 0°C^4°C garmażeryjnych kulinarnych, przechowywanych
Trwałość, jak widać z zestawionych danych, zależy od cech fizykochemicznych produktu (zwłaszcza aw), a także rodzaju zastosowanej obróbki termicznej. W przypadku hamburgerów pakowanych próżniowo wraz z obniżeniem ich aktywności wody wydłuża się ich okres przydatności do spożycia. Dla hamburgerów wołowo-wieprzowych charakteryzujących się aw = 0,985 trwałość nie przekracza siedmiu dni, podczas, gdy hamburgerów wołowych o aw = 0,953 osiąga 28 dni.
Na przykładzie golonki widoczny jest wpływ zastosowanej obróbki termicznej na trwałość pakowanego próżniowo produktu. Proces gotowania umożliwia przechowywanie jej w warunkach chłodniczych do 14 dni, natomiast pieczenie pozwala na jego wydłużenie do 28 dni.
Badania nad trwałością produktów pakowanych próżniowo, kontynuowane w ostatnim okresie, w dużej mierze dotyczyły mięs surowych, w tym drobiowych. Ustalone okresy przechowywania w temperaturze
+ 2°C^ +4°C wyniosły dziesięć (dla wołowiny i cielęciny) do czternastu dni (dla elementów z indyka bez kości). Określono je na podstawie wyników oceny organoleptycznej i mikrobiologicznej. Jako kryteria tego stanu przyjęto wymagania zawarte w Rozporządzeniu Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 25 maja 2004 r. (Dz. U. Nr 132 z dn. 9.06.2004 r., póz. 1419, Załącznik nr 3, pozycja C). Poczynając od 1993 r. badania zostały ukierunkowane na pakowanie w atmosferze modyfikowanej, co było konsekwencją intensywnego
rozwoju tej techniki w krajach wiodących w tym zakresie i możliwości przeniesienia ich doświadczeń na grunt
polski. Zastosowanie techniki MAP po raz pierwszy zostało odnotowane w 1927 r., kiedy to posłużono się nią do przedłużenia okresu przechowywania jabłek przez umieszczenie ich w atmosferze o obniżonym udziale
tlenu, a podwyższonym dwutlenku węgla. W latach 30-tych XX w. technika ta została zastosowana w transporcie owoców w ładowniach statków, a także tusz wołowych przewożonych na długich dystansach w atmosferze dwutlenku węgla, co umożliwiło blisko dwukrotne wydłużenie ich trwałości. Jednakże dopiero we wczesnych latach 70-tych XX w. technikę tą wykorzystano w Europie w warunkach handlowych dla
opakowań detalicznych. W Wielkiej Brytanii w 1979 r. firma Marks and Spenser zastosowała technikę MAP do pakowania mięsa. Sukces tego produktu spowodował dwa lata później wprowadzenie MAP do pakowania bekonu, ryb, porcjowanego gotowanego mięsa i gotowanych skorupiaków. Coraz więcej wytwórców
i sieci supermarketów zaczęło stosować mieszaniny gazów, wychodząc na przeciw oczekiwaniom klientów żądających wydłużonych okresów przechowywania i ograniczenia używania środków konserwujących.
Technika MAP aktualnie jest stosowana w szerokim zakresie dla świeżej, schłodzonej żywności, włączając surowe i gotowane mięso oraz drób, przetwory rybne, owoce i warzywa, a w ostatnim czasie kawę, herbatę i produkty piekarskie [2, 10].
RODZAJE GAZÓW STOSOWANYCH PRZY PAKOWANIU W MAP
Gazy stanowiące składniki mieszanin gazowych stosowanych przy pakowaniu w atmosferze modyfikowanej
Dwutlenek węgla (CO 2) jest gazem dobrze
rozpuszczalnym zarówno w wodzie, jak i w tłuszczach. Nie będąc czynnikiem bakteriobójczym ani grzybobójczym, wykazuje własności bakteriostatyczne i fungistatyczne. Chociaż bakteriostatyczne działanie CO2 znane jest od wielu lat, to jednak jego mechanizm nie został do końca wyjaśniony. Rozważane teorie oddziaływania CO2 na komórki bakterii dotyczą:
Ogólnie efekt sprowadza się do wydłużenia lagfazy wzrostu bakterii i obniżenia wzrostu w fazie logarytmicznej. Efekt wydłużenia lagfazy jest bardziej znaczący. Z chwilą przejścia bakterii z lagfazy do fazy logarytmicznej następuje ograniczenie działania CO2 na wzrost bakterii. Wyjaśnia to znaczenie jak najszybszego umieszczenia produktu w opakowaniu wypełnionym atmosferą ochronną. Bakteriostatyczne oddziaływanie CO2 zależy od jego stężenia, ciśnienia cząstkowego, objętości gazu, rodzaju drobnoustroju, stopnia jego rozwoju i początkowej ilości komórek, fazy ich wzrostu, temperatury przechowywania, kwasowości, aktywności wody i rodzaju zapakowanego produktu. Dwutlenek węgla szczególnie efektywny jest dla produktów zagrożonych zepsuciem wskutek działania aerobowych, gram – ujemnych bakterii psychotrofowych.
Azot (N2) jest gazem obojętnym bez smaku i zapachu. Jego obecność w opakowaniach zawierających mieszaniny gazów ze znacznym udziałem CO2, zapobiega powstawaniu efektu próżni, co jest wynikiem jego słabej rozpuszczalności w wodzie i tłuszczach. Dodatkowo może opóźniać procesy jełczenia oraz inhibitować wzrost mikroorganizmów aerobowych.
Tlen (O2) stosowany jest do pakowania świeżego mięsa, aby utrzymać charakterystyczną czerwoną barwę utlenionej formy mioglobiny, jaką jest oksymioglobina, a także do pakowania owoców i warzyw, tak, by nie powstrzymać całkowicie procesów ich oddychania i zachować barwę. Ponadto tlen może inhibitować wzrost bakterii anaerobowych, co ma praktyczne znaczenie przy pakowaniu ryb białych. W innych przypadkach dąży się do ograniczenia jego obecności wewnątrz opakowania, ponieważ umożliwia rozwój drobnoustrojów aerobowych, bierze udział w reakcjach enzymatycznych oraz przemianach takich składników żywności, jak witaminy i związki smakowo-zapachowe. Przykładowe zalecane składy mieszanin gazowych stosowanych do pakowania w atmosferze modyfikowanej zestawiono w tabeli 2:
|
Produkt |
Skład mieszanin gazowych [%] |
||
|
Tlen |
Dwutlenek Węgla |
Azot |
|
|
Mięso czerwone |
60-85 |
15-40 |
- |
|
Gotowane/ konserwowane mięso |
- |
20-35 |
65-80 |
|
Drób |
- |
25 |
75 |
|
Ryby (białe) |
30 |
40 |
30 |
|
Ryby (w oleju) |
- |
60 |
40 |
|
Łosoś |
20 |
60 |
20 |
|
Sery twarde |
- |
100 |
- |
|
Sery miękkie |
- |
30 |
70 |
|
Chleb |
- |
60-70 |
30-40 |
|
Ciastka bez składników mleczarskich |
- |
60 |
40 |
|
Ciastka ze składnikami mleczarskimi |
- |
- |
100 |
|
Żywność suszona i prażona |
- |
- |
100 |
Tab. 2: Zalecane składy mieszanin gazowych MAP [10]
URZĄDZENIA STOSOWANE W TECHNICE MAP
Dla zrealizowania technologii pakowania w systemie MAP najbardziej istotnymi są właściwe urządzenia. Istnieją dwie różne techniki wymiany powietrza na mieszaninę gazową:
Dla zastosowania pierwszej metody niezbędne są urządzenia formująco-zamykające. Usuwanie powietrza z ukształtowanych opakowań następuje poprzez stałe wprowadzanie do nich strumienia gazu, który wypłukuje powietrze z atmosfery otaczającej produkt. Wówczas następuje zamknięcie opakowania. Mimo zastąpienia powietrza w opakowaniu przez przepłukanie gazem pozostaje w nim pewna ilość tlenu, zwykle na poziomie 2-5%. Dlatego też, technika ta jest nieprzydatna w odniesieniu do produktów bardzo wrażliwych na obecność tlenu, co należy wziąć pod uwagę przed rozpoczęciem produkcji. Korzyści płynące z techniki przepłukiwania gazem polegają na dużej wydajności stosowanych urządzeń, wynikającej z ciągłości całego procesu.
W drugiej ze stosowanych technik, dwustopniowość pakowania powoduje jego spowolnienie. Zaletą natomiast jest pozostałość mniejszej ilości powietrza, wskutek jego usunięcia poprzez wytworzenie próżni. Ma to duże znaczenie dla produktów szczególnie wrażliwych na obecność tlenu.
RODZAJE FOLII STOSOWANYCH PODCZAS PAKOWANIA W MAP
O końcowym efekcie zastosowanej techniki pakowania w atmosferze ochronnej, wyrażonym wydłużeniem okresu przechowywania, obok składu mieszaniny gazowej decyduje rodzaj i cechy opakowania oraz szczelność jego zamknięcia. Przydatność stosowanych materiałów do pakowania zależy przede wszystkim od:
Pomimo różnorodności dostępnych na rynku materiałów opakowaniowych przeznaczonych do stosowania w technice MAP, stale opracowywane są nowe folie na bazie podstawowych polimerów, m. in. Takich jak: tereftalan polietylenu (PET), polipropylen (PP), polietylen (PE).
PRZEPISY PRAWNE
Stosowanie pakowania w atmosferze modyfikowanej (ochronnej) znalazło swoje odzwierciedlenie w odpowiednich przepisach. Jednym z pierwszych było Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 27 grudnia 2000 r. w sprawie wykazu dopuszczalnych ilości substancji dodatkowych i innych substancji obcych dodawanych do środków spożywczych lub używek, a także zanieczyszczeń, które mogą znajdować się w środkach spożywczych lub używkach (Dz. U. Nr 9 z 5.02.2001 r., póz. 72), w którym wymieniono gazy, dopuszczone do stosowania do pakowania środków spożywczych, z zaznaczeniem, że muszą to być
gazy o czystości spożywczej. Aktualnie obowiązuje rozporządzenie w sprawie znakowania środków spożywczych i dozwolonych substancji dodatkowych z 16 grudnia 2002 r. z późniejszymi zmianami (Dz. U. Nr 220 z 19.12.2002 r., póz. 1856, Dz. U. Nr 58 z 8.04.2004 r., póz. 563 i Dz. U. Nr 257 z 3.12.2004 r., póz. 2577), w świetle którego należy zamieszczać na opakowaniu jednostkowym informację, że środek spożywczy jest „pakowany w atmosferze ochronnej".
Zalety i wady techniki pakowania w atmosferze ochronnej
ZALETY
a) wydłużenie okresu przechowywania, umożliwiające zmniejszenie częstotliwości załadunku urządzeń chłodniczych w miejscach sprzedaży detalicznej,
b) obniżenie strat w sprzedaży detalicznej,
c) poprawa prezentacji produktu i jego ogólnego wyglądu,
d) higieniczne, łatwe do układania opakowania, zamknięte w sposób eliminujący wyciek i wydzielanie zapachu,
e) łatwe rozdzielanie produktów porcjowanych,
f) ograniczenie lub całkowite wyeliminowanie stosowania substancji konserwujących,
g) rozszerzenie obszaru dystrybucji przy obniżeniu kosztów transportu, umożliwiające ograniczenie częstotliwości dostaw,
h) ograniczenie kosztów produkcji i przechowywania przez lepsze wykorzystanie urządzeń i wyposażenia zakładów.
WADY
a) wysokie koszty urządzeń do pakowania w gazach,
b) koszty gazów i materiałów opakowaniowych,
c) koszty wyposażenia analitycznego umożliwiającego kontrolę składu mieszanin gazów,
d) wzrost objętości opakowań, powodujący wzrost kosztów transportu i wzrost przestrzeni wykorzystywanej do wystawienia produktów w miejscach sprzedaży detalicznej,
e) zagrożenie namnażania drobnoustrojów patogennych w przypadku niezachowania niezachowania właściwych warunków temperaturowych w sieci sprzedaży detalicznej i przez konsumentów.
LITERATURA
[1] CZERNIAWSKI B., SARZYŃSKI W. (1996): System pakowania produktów żywnościowych w atmosferze modyfikowanej (MAP). Opakowanie, 1996, nr 2, s. 17-20.
[2] ĆWIERTNIEWSKI K. (2003): Pieczywo pakowane w atmosferze modyfikowanej (MAP). Przegląd Piekarski i Cukierniczy, nr 6, s. 2-6.
[3] LESZCZYŃSKA-FIK A., FIK M. (1997): Wpływ chłodniczego przechowywania na jakość mikrobiologiczną pakowanej próżniowo mielonki wieprzowej. Przemysł Spożywczy, nr 10, s. 40-42.
[4] PRZYBYŁ H., ĆWIERTNIEWSKI K. (1995):
Zastosowanie metody pakowania w atmosferze zmodyfikowanej do przedłużenia trwałości pasztecików drożdżowych z mięsem, XXVI Sesja Naukowa Komitetu Technologii i Chemii Żywności PAN: Osiągnięcia i perspektywy technologii żywności. Łódź 12-13 września 1995, s. 198.
[5] PRZYBYŁ H., ĆWIERTNIEWSKI K., EGIERSKI K. (1998): Trwałość hamburgerów pakowanych próżniowo. Chłodnictwo, nr 8, s. 44-46.
[6] PRZYBYŁ H., ĆWIERTNIEWSKI K., EGIERSKI K. (1999): Trwałość wybranych grup chłodzonych produktów spożywczych pakowanych w modyfikowanej atmosferze. Seminarium: Technologia pakowania produktów spożywczych w urządzeniu Galaxy firmy Multivac. Łódź 18 maja 1999.
[7] PRZYBYŁ H., ĆWIERTNIEWSKI K., EGIERSKI K. (1999): Wpływ pakowania w atmosferze gazów ochronnych na jakość i trwałość wyrobów z ciasta drożdżowego (kluski na parze). Materiały XXX Sesji Naukowej Komitetu Technologii i Chemii Żywności PAN: Nauka o żywności na progu XXI wieku, Wydawnictwo Naukowe Akapit, Kraków, s. 48.
[8] PRZYBYŁ H., POLAK E., ĆWIERTNIEWSKI K. (1994): Przedłużenie trwałości schładzanych wybranych grup asortymentowych żywności metodą pakowania w atmosferze zmodyfikowanej. XXV Sesja Naukowa Komitetu Technologii i Chemii Żywności PAN: Postępy w technologii żywności, Lublin 15-16 września 1994, s. 101.
[9] ZIN M., MIAZGA R. (2004): Najnowszy system pakowania mięsa, Gospodarka Mięsna, nr 7, s. 34-36. [10] http://www.unido.org/file-storago/download/7file_id = 32124
Autorzy:
Dr inż. ELŻBIETA POLAK
Mgr inż. KRZYSZTOF ĆWIERTNIEWSKI
Mgr inż. KRZYSZTOF EGIERSKI
Centralne Laboratorium Chłodnictwa, Łódź
Artukuł pochodzi z pisma „Chłodnictwo" tom XL 2005 r. nr 7
