bảo quản thực phẩm bằng phương pháp map

bảo quản thực phẩm bằng phương pháp map

đã được ứng dụng rộng rãi trong các loại thực phẩm đóng gói bao gồm : thịt, cá,bánh mì, bánh ngọt, phomat, rau, trái cây…

MỤC LỤC.

Lời mở đầu ……… 2

Chương 1: Tổng Quan………4

1.1 Khái niệm……… 4

1.2 Nguyên tắc phương pháp MAP……….4

Chương 2: Các yếu tố kỹ thuật……… 5

2.1 Bao bì……… 5

2.2 Khí gas……… 10

Chương 3: Các phương pháp MAP……… 13

3.1 Phương pháp thụ động……… 13

3.2 Phương pháp chủ động……… 13

Chương 4: Các thiết bị trong phương pháp MAP……… 16

4.1 Snorkel machines……… 16

4.2 Vacuum chamber machines……… 18

4.3 Form, Fill and Seal machines……… 19

4.4 Thermo forming packaging machines……… 21

Chương 5: Kết luận và kiến nghị ……… 24

5.1 Ưu và Nhược điểm của MAP ……… 24

5.2 Những nghiên cứu phương pháp MAP với sản phẩm rau trái……….25

5.3 Ứng dụng……… 31

Tài liệu tham khảo ……… 32

Chương 1: Tổng quan về MAP.

1.1 Khái niệm

Bao gói trong khí quyển điều chỉnh ( MAP: Modified AtmospherePackaging) là “phương pháp đóng gói một sản phẩm dễ hư hỏng trong môi trườngkhí quyển có thành phần được thay đổi khác với không khí thông thường.”(Hintlian & Hotchkiss, 1986 ) Các loại thực phẩm đóng gói trong khí quyển điềuchỉnh thích hợp có thể kéo dài thời hạn sử dụng, nâng cao chất lượng, và thuậntiện trong quá trình phân phối

Phân biệt MAP và CAS: Lưu trữ với khí quyển được kiểm soát (CAS:Controlled Atmosphere Storage) là phương pháp bảo quản với thành phần khíquyển được duy trì không đổi, bằng cách theo dõi và bổ sung các khí liên tục trongsuốt quá trình bảo quản

1.2 Nguyên tắc của phương pháp MAP

Sử dụng lớp bao bì có tính thẩm thấu chọn lọc đối với các loại khí nhằmthay đổi thành phần khí quyển chung quanh rau quả, hạn chế hô hấp và hoạt độngcủa vi sinh vật, kéo dài độ tươi lâu sản phẩm nhờ giảm sự hô hấp và giảm tốc độlão hoá sản phẩm mà không hoàn toàn cản trở quá trình hô hấp hiếu khí

Rau quả là những thực phẩm còn hô hấp sau thu hoạch Do đó sự ảnhhưởng qua lại giữa bao gói và rau quả là vô cùng quan trọng Nếu lượng O2 nhiều,đường được tổng hợp thúc đẩy quá trình chín quả, làm giảm thời gian bảo quản

Do vậy lượng O2 cần được hạn chế, lượng CO2 tăng lên Tuy nhiên nếu lượng O2quá thấp (< 3%) sẽ dẫn đến hô hấp yếm khí cũng ảnh hưởng không tốt đến chất

lượng của rau quả Vì vậy, sự thấm khí (CO2, O2) của màng bao cần được thiết kếphù hợp với sự hô hấp của rau quả.

Chương 2: Các yếu tố kỹ thuật MAP.

2.1 Bao bì

Bao bì là một trong hai nhân tố quan trọng trong kĩ thuật MAP Một loạibao bì với khả năng thấm khí có chọn lọc giúp tạo ra được một môi trường vớithành phần không khí duy trì ổn định, mà tại đó sự hô hấp của rau trái là thấp nhất,nhờ vậy sẽ kéo dài được thời gian bảo quản Với các ưu điểm: trọng lượng tươngđối nhẹ, độ xuyên suốt tốt, khả năng dễ tạo hình, khả năng thấm khí chọn lọc… lànhững đặc điểm giúp cho nguyên liệu plastic chiếm một phần lớn trong việc sửdụng làm vật liệu bao gói trong kĩ thuật MAP Vật liệu bao gói có thể là đơn lớphình thành từ một loại nhựa, hoặc là lớp màng với cấu trúc gồm nhiều lớp Bằngcách chọn thành phần nhựa, bề dày của từng lớp, có thể thiết kế được loại bao bìphù hợp với yêu cầu của từng đối tượng sản phẩm Các loại plastic thường được

sử dụng trong kĩ thuật MAP là : PE, PP, PS, PVC, EVOH, OPP, PA…

Bảng 2.1 : Đặc tính của một số loại bao bì sử dụng trong MAP.

HDPE (high density

- Bền nhiệt hơn LDPE, tnc = 1210C

- Chống thấm nước, hơi nước tốt

- Chống thấm khí, hương, chất béo tốt hơnLDPE

- Khả năng in ấn tốt hơn LDPE.

- Màng trong suốt, độ bóng bề mặt cao, khi bị

vò cho tiếng thanh hơn PE

- Chống thấm hơi và nước kém hơn PE

- Không bị hư hỏng bởi acid và kiềm

- Bị phá hủy bởi các dung môi hữu cơ.

- Làm màng co vì có tính khá mềm dẻo

EVOH (ethylene vinyl

alcohol): được tạo thành từ tác

nhân ban đầu là EVA (ethylene

vinyl alcohol) và được tiếp tục

trùng hợp từ một lượng lớn VA

(vinyl alcohol) với ethylene

- Có khoảng nhiệt độ tồn tại rộng hơn PVDC

(-17 – 1500C)

- Nhiệt độ chảy ổn định đối với một quá trìnhđùn ép tạo màng

- Tỷ trọng: 1,2; thấp hơn PVDC, do đó diệntích màng lớn hơn so với khi sử dùng cùng mộtlượng PVDC

- Không gây ô nhiễm môi trường như PVDC

EVA (ethylene vinyl acetate):

được sản xuất bằng phương

pháp đồng trùng hợp ethylene

và vinyl acetate

- EVA có tỷ lệ VA khoảng 7 – 8% thì có tínhchất giống LDPE, VA khoảng 15 – 20% thìkhá giống PVC nhưng dẻo dai hơn, được dùnglàm màng co

Polyamide (nylon): là loại

plastic được tạo ra từ phản ứng

trùng ngưng của một acid hữu

- Bền cơ học, trong suốt, độ bóng bề mặt cao,mềm dẻo

- Không bị tác động bởi acid và kiềm yếu,nhưng bị hư hỏng khi tiếp xúc với acid và kiềm

cơ và một amin.

ở nồng độ cao

- Tính chống thẩm thấu khí, hơi rất tốt nênthường được dùng làm bao bì đóng gói chânkhông

Bảng 2.2 : Tóm tắt đặc tính của một số loại bao bì thường dùng.

Bảng 2.3 : Khả năng thấm khí và độ bền của một số bao bì.

Khả năng chịu đựngtrong môi trường

Axitmạnh

Kiềmmạnh

Chấtbéo

Dungmôi

hữucơ

ba loại khí: oxygen, nitrogen, carbon dioxide Trong một số trường hợp việc sửdụng kết hợp khí carbon monoxide với ba loại khí trên cũng góp phần làm tăng giátrị của sản phẩm

2.2.1 Carbon Dioxide (CO 2 )

CO2 sử dụng như là khí hạn chế sự gia tăng của vi khuẩn hiếu khí và nấmmốc Không có bất cứ nghi ngờ nào về vai trò và tầm quan trọng của nó trong bao

bì thực phẩm sử dụng MAP Thông thường có thể nói CO2 kéo dài thời gian bảoquản của thực phẩm Tuy nhiên chất béo và nước hấp thu CO2 rất dể dàng và nếuquá nhiều sẽ ảnh hưởng đến hương vị, giảm độ ẩm trong bao bì vì thế nên cânnhắc cẩn thận Nếu CO2 chỉ sử dụng để ngăn sự phát triển của vi khuẩn hiếu khí vànấm mốc thì hàm lượng dưới 20% được khuyến khích

O2 là yếu tố cần thiết cho quá trình hô hấp và củng là yếu tố đẩy nhanh sự

hư hỏng của thực phẩm Tuy vậy nó ức chế với các vi sinh vật kỵ khí bắt buộc.Nói chung O2 nên được loại bỏ trong MAP nhưng một vài trường hợp một lượng

O2 lại mang đến một nhân tố tích cực :

Giữ màu sắc tự nhiên của thực phẩm

Giúp duy trì sự thở đặc biệt đối với rau trái

Kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn kỵ khí có nhiều trong cá và rau

2.2.4 Khí gas khác

Gần đây việc sử dụng các loại khí gas: carbon monoxide, khí trơ, sulphurdioxide trong phương pháp MAP đã bước đầu được xã hội chấp nhận Tuy nhiênchỉ sử dụng với hàm lượng hạn chế và quy mô áp dụng nhỏ Lý do là ngoài giá trịkinh tế mang lại, đây là những khí gây hại với con người, ảnh hưởng đến vệ sinh

an toàn thực phẩm

Carbon monoxide (CO): trong phân phối các sản phẩm từ thịt việc sử dụngkhí này trong bảo quản có thể làm ngăn cản sự hóa nâu của thịt Khả năng nàyđược lý giải là do sự kết hợp của CO với hemoglobin có trong cơ thịt Ngoài raphản ứng giữa CO và mioglobin tạo màu đỏ tươi, độ bền màu tốt hơn so với phảnứng giữa O2 và mioglobin khi bảo quản ở điều kiện thông thường Trong côngnghệ bảo quản rau trái khí CO có vai trò ngăn cản hóa nâu (đào): do sự tương tácvới các cytochromes (màng protein có chứa nhóm heme đóng vai trò trong việcvận chuyển điện tử), qua đó ngăn cản oxy hóa (Wolfe, 1980) CO còn là khí gas

kháng nấm mốc Botrytis cinerea trong cà chua, dâu tây, nho (Kader, 1983) Thông

thường sử dụng kết hợp khí CO với phương pháp oxy thấp để đạt hiệu quả ức chếcao nhất (CO: 5-10%, O2: 2-4%) (Kader, 1983)

Chương 3: Các phương pháp MAP.

Trong kỹ thuật MAP hiện tại nhiều phương pháp được ứng dụng tuy nhiênnếu để phân loại một cách tổng quát có thể chia làm hai nhóm chính: phương phápchủ động (Active MAP), phương pháp thụ động (Passive MAP) Dù là theophương pháp nào, nếu sự thấm khí (CO2, O2) của màng bao được thiết kế phù hợpvới sự hô hấp của rau quả, có nghĩa là sự tạo thành hay hấp thụ một khí cân bằngvới sự mất đi hay sự tạo thành của khí đó trong bao bì, thì thành phần khí mongmuốn bên trong bao bì sẽ ổn định và do đó rau trái sẽ kéo dài được thời hạn sửdụng của nó Kỹ thuật thiết lập sự cân bằng đó gọi là kỹ thuật EMAP (EquilibriumModified Atmosphere Packaging).

3.1 Phương pháp thụ động (Passive MAP)

Phương pháp này được thực hiện khá đơn giản, đầu tiên rau trái qua chếbiến hay xử lý thô sau đó cho vào bao bì và tiến hành ghép mí Trong phươngpháp này thành phần không khí không có sự hiệu chỉnh Rau trái trong bao bì thờigian đầu bảo quản sự biến đổi diển ra một cách bình thường, qua thời gian sự hôhấp là cho thành phần khí thay đổi và đạt đến tỷ lệ mong muốn có thể ức chế hoặckìm hãm các quá trình sinh trưởng và phát triển đang diển ra trong rau trái

3.2 Phương pháp chủ động (Active MAP)

Trong phương pháp này hỗn hợp khí đã được trộn sẵn với tỷ lệ thích hợpđược thổi vào bao bì chứa rau trái, vì vậy trong phương pháp quá trình sinh trưởng

và phát triển đã bị kìm hãm ngay từ thời gian đầu bảo quản Dựa vào thành phần

và tỷ lệ các loại khí trong bao bì có thể phân thành các hướng ứng dụng như:phương pháp sử dụng nồng độ oxy thấp (low oxygen MAP), phương pháp sử dụngnồng độ oxy cao (hight oxygen MAP), phương pháp sử dụng khí CO (carbon

dioxide MAP)…Tuy nhiên việc áp dụng các phương pháp này trong từng loại rautrái phải trải qua nghiên cứu thực nghiệm.

3.2.1 Carbon monoxide MAP

Phương pháp này ít phổ biến do sự lo ngại về tính an toàn khi sử dụng, tuynhiên nghiên cứu về lĩnh vực này đã xuất hiện từ lâu Năm 1970, nghiên cứu việckéo dài thời gian sử dụng trên rau diếp lạnh đông Năm 2002 luật pháp Hoa kỳchính thức cho phép sử dụng trong các sản phẩm phân phối trên thị trường Khảnăng bảo quản của phương pháp chủ yếu là do vai trò của khí CO, tuy vậy thôngthường phương pháp này thường kết hợp với phương pháp oxy thấp để tăng khảnăng ức chế

3.2.2 High carbon dioxide MAP

CO2 với lượng 20-30% có khả năng hạn chế sự phát triển của vi sinh vậtđặc biệt là các vi khuẩn hiếu khí và nấm mốc Phương pháp sẽ đạt hiệu quả caonếu bảo quản ở nhiệt độ thấp lý do là khả năng bão hòa CO2 gia tăng khi giảmnhiệt độ, môi trường có chứa CO2 hòa tan sẽ tạo áp lực thẩm thấu ảnh hưởng đếnquá trình trao đổi chất của sinh vật dẫn đến ức chế hay kìm hãm hoạt động sốngcủa chúng

3.2.3 High oxygen MAP

Phương pháp này sử dụng nồng độ oxy cao trong hỗn hợp khí thổi vào ban đầu mục đích là duy trì hàm lượng oxy luôn lớn hơn 40% so với các khí khác trong suốt thời gian bảo quản

Hình 3.1: Ảnh hưởng của hàm lượng oxy đến sự phát triển của vi sinh vật.

Khả năng ức chế vi sinh vật của oxy là do nồng độ oxy cao khiến áp lực của oxy tạo ra lớn trong bao bì, điều này làm biến đổi quá trình trao đổi khí giữa bên trong và bên ngoài tế bào vi sinh vật, vì thế dẫn đến kìm hãm hay ức chế chúng Ngoài ra nồng độ oxy cao còn có thể ngăn chặn sự chuyển màu của rau quả,

cụ thể áp lực mà nồng độ oxy cao làm thay đổi cấu trúc của enzyme

polyphenoloxiedase (PPO) điều này giúp ngăn cản quá trình oxy hóa polyphenol thành hợp chất melanin làm sẫm màu

Hình 3.2 : Cơ chế ngăn cản quá trình hóa nâu nhờ nồng độ oxy cao

Chương 4: Các thiết bị trong phương pháp MAP.

Các thiết bị dùng trong phương pháp MAP có thể chia làm 2 nhóm chính :

+ Các thiết bị làm việc gián đoạn: Snorkel machines; Vacuum chambermachines

+ Các thiết bị làm việc liên tục: Form, fill and seal machines; forming packaging machine

Thermo-4.1 Snorkel machines – Máy sử dụng ống hút khí để hút chân không

Hình 4.1 : Máy Snorkel machines

Đặc điểm :

Máy loại này làm việc bán tự động, dùng kỹ thuật hút chân không để baogói sản phẩm và được ứng dụng trong các cơ sở có qui mô sản xuất nhỏ

Nguyên tắc hoạt động : Sản phẩm cần bao gói được công nhân cho vào cáctúi bao bì plastic đã hàn kín một đầu, đầu chưa hàn kín được đặt vào vị trí hànmiệng bao của máy Snorkel machines, tại đây ống hút khí dạng bản mỏng đượcđưa vào bên trong bao bì Máy hoạt động hút hết không khí bên trong bao bì tạomôi trường chân không, sau đó một hỗn hip khí thích hợp được nạp vào bên trongbao bì qua ống hút này Ống hút khí được bộ phận của máy đưa ra khỏi bao bìchứa sản phẩm và miệng bao được máy hàn kín lại bằng nhiệt.

Hình 4.2 : Cơ chế hoạt động của ống hút khí

Được ứng dụng để bao gói : cherry, bông cải …

4.2 Vacuum chamber machines – Máy hút khí bằng buồng hút chân

Nguyên tắc hoạt động : Sản phẩm cần bao gói được công nhân đặt vàotrong túi nhỏ dạng màng, Buồng hút được mở ra và túi dạng màng chứa sản phẩmđược đặt vào bên trong buồng, sau đó buồng hút được đóng lại Người ta cho máyhoạt động để hút hết phần không khí bên trong bao bì, cả phần không khí trongkhoảng không buồng hút cũng được rút chân không Khi môi trường bên trongbuồng hút là chân không thì một hỗn hợp khí thích hợp được nạp vào qua một ốngdẫn khí Túi bao bì sau đó được hàn kín bằng nhiệt và người ta mở nắp buồng lấysản phẩm ra ngoài

Hình 4.4 : Cơ chế hoạt động của máy Vacuum chamber machines

Tuy nhiên thiết bị có hạn chế vì tổn thất khí gas qua các lần đóng mở khibao gói từng sản phẩm

Người ta dùng máy loại này để bao gói táo tươi …

4.3 Form, fill and seal machines

Hình 4.5 : Máy Horizontal Form, fill and seal machines

Đặc điểm :

Thiết bị làm việc liên tục, có thể đạt tốc độ lên đến 120 gói mỗi phút (độclập với kích cỡ gói) nên được ứng dụng nhiều trong các xí nghiệp lớn vì mức độ tựđộng hoá khá cao

Gồm có 2 loại : Vertical form-fill-seal (VFFS – Thiết bị bao gói theo chiềudọc) và Horizontal form-fill-seal (HFFS – Thiết bị bao gói theo chiều ngang) Cả 2đều sử dụng kỹ thuật nạp khí trực tiếp vào trong bao bì mà không hút chân khôngnên lượng O2 đạt được cao nhất 80% (Bao gói High O2 MAP)

Nguyên tắc hoạt động : Sản phẩm cần bao gói được đặt trên băng tải có phủmột lớp màng bao, sản phẩm được đưa đến hệ thống nạp khí Trước khí vào hệthống nạp khí, sản phẩm được phủ lên trên một lớp màng bao nữa Trong hệ thốngnạp khí, thành phần khí thích hợp được nạp liên tục vào bên trong không gian hệthống và giữa sản phẩm cùng 2 lớp bao bì Sau đó 2 mép cạnh của bao bì đượchàn kín bằng nhiệt rồi ra khỏi hệ thống nạp khí qua bộ phận hàn kín 2 đầu còn lạicủa bao bì và cắt rời từng sản phẩm

(a) ( b)

Hình 4.6 : Cơ chế hoạt động của máy HFFS (a) và VFFS (b)

Hạn chế : do máy không sử dụng hệ thống hút chân không mà tạo môitrường chân không bằng cách nạp khí trực tiếp vào bên trong bao bì nên sự tiêuthụ khí gas là cao nhất Khí gas sử dụng theo tiêu chuẩn để tạo hình, làm đầy, ghép

mí khoảng 30-300 slm

Salad thương mại thường bao gói bằng thiết bị dạng này

4.4 Thermo-forming packaging machines

Hình 4.7 : Máy Thermo-forming packaging machines

Hình 4.8 : Cấu tạo của máy Thermo-forming packaging machines

Đặc điểm :

- Khác với VFFS và HFFS, máy Thermo-forming packaging machines cókết hợp với khay chứa và lớp nắp cải tiến, buồng chân không, máy hút chân khôngdùng kỹ thuật bù chân không để rút hết không khí ra và sau đó nạp hỗn hợp khívào khay và lớp nắp Vì các máy này có dùng bước hút chân không trước khi nạpkhí nên lượng O2 đạt được có thể lên tới 85-95%

- Nguyên tắc hoạt động :

Vật liệu tạo khay có dạng tấm mỏng được cuộn ống, khi những tấm đóđược kéo rút qua một bộ phận tạo khay bằng cách dùng nhiệt thì sẽ tạo ra các khay

có hình dạng cụ thể

Sản phẩm sẽ được đặt lên trên các khay sau đó được phủ lên trên bằng lớpmàng bao mỏng, không khí bên trong sẽ được rút ra ngoài và hỗn hợp khí mongmuốn được đưa vào sau đó hàn kín lại bằng nhiệt

Thiết bị có tính tự động hoá cao nên được sử dụng rộng rãi trong nhiều nhàmáy và xí nghiệp lớn

Hình 4.9 : Cơ chế vận hành của máy Thermo-forming packaging

machines