kỹ thuật map

kỹ thuật map

Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS MỤC LỤC A. KỸ THUẬT MAP (MODIFIED ATMOSPHERE PACKAGING) 7 I. Khái niệm MAP .7 1. Lòch sử phát triển của MAP 7 2. Đònh nghóa MAP 8 3. Các yếu tố cần kiểm soát trong kỹ thuật MAP .9 a. Yếu tố sinh học: .9 a. Yếu tố sinh học: .9 b. Yếu tố sinh lý: .10 b. Yếu tố sinh lý: .10 c. Yếu tố hóa học: 11 c. Yếu tố hóa học: 11 4. Các chất khí được sử dụng trong kỹ thuật MAP 11 II. Kỹ thuật MAP trong bảo quản rau quả .13 1. Kỹ thuật vận hành của EMAP 14 2. Thiết lập thành phần khí bên trong bao bì 16 3. Các nhân tố ảnh hưởng đến EMAP .17 a. Sự chống lại quá trình khuếch tán: 17 a. Sự chống lại quá trình khuếch tán: 17 b. Cường độ hô hấp: 17 b. Cường độ hô hấp: 17 c. Sự tạo thành của ethylen: 18 c. Sự tạo thành của ethylen: 18 d. Nhiệt độ: 18 d. Nhiệt độ: 18 e. Độ ẩm tương đối: .19 e. Độ ẩm tương đối: .19 f. Nồng độ O2 và CO2: 19 f. Nồng độ O2 và CO2: 19 g. Ánh sáng: .20 g. Ánh sáng: .20 h. Shock và va chạm : .21 h. Shock và va chạm : .21 4. Sử dụng MAP kết hợp với các phương thức bảo quản khác: .21 a. Kết hợp với bảo quản lạnh : 21 a. Kết hợp với bảo quản lạnh : 21 1 Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS b. Kết hợp với dùng hóa chất : 21 b. Kết hợp với dùng hóa chất : 21 c. Phương pháp MAP sử dụng nồng độ O2 cao: 21 c. Phương pháp MAP sử dụng nồng độ O2 cao: 21 5. Phương thức đóng gói trong MAP cho rau quả: .25 a. Dùng buồng hút chân không: 25 a. Dùng buồng hút chân không: 25 b. Phương thức sử dụng ống hút khí: 26 b. Phương thức sử dụng ống hút khí: 26 c. Kiểu đóng gói sản phẩm đặt trên những khay: 27 c. Kiểu đóng gói sản phẩm đặt trên những khay: 27 d. Kiểu TFFS (Thermoform-fill-seal): .28 d. Kiểu TFFS (Thermoform-fill-seal): .28 6. Các loại bao bì sử dụng trong MAP cho rau quả: 29 a. Màng plastic: .30 a. Màng plastic: .30 b. Màng sáp: 34 b. Màng sáp: 34 c. Các chất tạo màng khác : 36 c. Các chất tạo màng khác : 36 7. Một số thiết bò đóng gói MAP trong rau quả .36 8. Một số hình ảnh bao gói rau quả trong MAP 40 B. HỆ THỐNG ĐÓNG GÓI CHỐNG VI SINH VẬT APS (ANTIMICROBIAL PACKAGING SYSTEMS) 42 I. Khái niệm về hệ thống đóng gói chống vi sinh vật .42 1. Đònh nghóa .42 2. Chất chống vi sinh vật .42 d. Hóa chất chống vi sinh vật 44 d. Hóa chất chống vi sinh vật 44 e. Chất chống vi sinh vật có nguồn gốc tự nhiên .45 e. Chất chống vi sinh vật có nguồn gốc tự nhiên .45 f. Chất chống vi sinh vật có nguồn gốc vi sinh (probiotic) 46 f. Chất chống vi sinh vật có nguồn gốc vi sinh (probiotic) 46 3. Màng film và màng phủ chống vi sinh vật 46 a. Nhóm polysaccharid 47 a. Nhóm polysaccharid 47 b. Nhóm protein .48 b. Nhóm protein .48 2 Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS c. Nhóm lipid 49 c. Nhóm lipid 49 d. Hỗn hợp composit 50 d. Hỗn hợp composit 50 4. Cơ chế vận hành kỹ thuật APS 50 5. Các yếu tố ảnh hưởng đến kỹ thuật APS 55 II. NHỮNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ 60 3 Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Quá trình hô hấp yếm khí 14 Hình 2: Quá trình hô hấp hiếu khí 15 Hình 3: Quá trình hô hấp khi bảo quản MAP .16 Hình 4: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian bảo quản .18 Hình 5: Ảnh hưởng của nồng độ O2 và CO2 đến kỹ thuật MAP 20 Hình 6: nh hưởng của nồng độ O2 cao đến sự phát triển của vi sinh vật .23 Hình 7: Giả thuyết về sự ức chế enzyme làm mất màu trong kỹ thuật MAP nồng độ O2 cao .23 Hình 8: Sự phát triển của nấm mốc bò ức chế bởiù các loại hỗn hợp khí .24 Hình 9: Nấm mốc Penicillium digitatum ở cam bò ức chế bởi các loại hỗn hợp khí 25 Hình 10: Buồng đóng gói chân không 26 Hình 11: Thiết bò đóng gói sử dụng ống khí .27 Hình 12: Thiết bò đóng gói bao bì dạng khay 28 Hình 13: Thiết bò đóng gói dạng TFFS .29 Hình 14: Máy KATS 800 36 Hình 15: Máy ORICS R40 37 Hình 16: Hệ thống sản xuất salad đóng gói sử dụng kỹ thuật MAP .39 Hình 17: K thu t APSỹ ậ .51 Hình 18: H th ng bao bì v h th ng màng ph n đ cệ ố ả ệ ố ủ ă ượ 56 Hình 19: S nh c a ch t ch ng khu n trong hai h th ng bao bì ch ng khu n khác ự ả ủ ấ ố ẩ ệ ố ố ẩ nhau 58 Hình 20: Nồng độ trên bề mặt thực phẩm 59 Hình 21: Ion bạc được đính lên chất mang là nhôm silicat .60 4 Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Cường độ hô hấp một số loại rau quả .16 Bảng 2: Nồng độ O2 thấp nhất và CO2 cao nhất trong bảo quản các loại rau quả 19 Bảng 3: Thời gian (ngày) bảo quản các loại rau quả bằng phương pháp MAP ở 80C 23 Bảng 4: Khả năng thấm khí hơi và nước, khả năng chòu đựng trong các môi trường hóa học của các loại plastic .33 Bảng 5: Ứng dụng các loại vật liệu trong bao gói rau quả .34 Bảng 6: Các chất chống vi sinh vật thường dùng 43 Bảng 7: Một số nghiên cứu ứng dụng kỹ thật APS .53 Bảng 8: Một số chất chống vi sinh vật và nhà sản xuất .61 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AMAP: Active Modified Atmosphere Packaging APS: Antimicrobial Packaging System BHA: Butylat Hydroxy Anizon BHT: Butylat Hydroxy Toluen CMC: Carboxy Methyl Cellulose EDTA: Ethylenediamine Tetraacetic Acid EMAP: Equilibrium Modified Atmosphere Packaging EVA: Ethylen Vinyl Acetat HPMC: Hydroxypropyl Methylcellulose LDPE: Low Density Polyethylen LLDPE: Linear Low Density Polyethylen MA: Modified Atmosphere MAP: Modified Atmosphere Packaging OPP: Oriented Polypropylen PAMP: Passive Modified Atmosphere Packaging PE: Polyethylen PET: Polyethylen Terephthalate PP: Polypropylen PPO: Polyphenoloxiedase PVC: Polyvinylclorua PVOH: Polyvinyl alcohol SOPP: Natri octophenit-phenat SPI: Soy Protein Isolate TBHQ: Tertiary Butylhydroquinone TFFS: Thermoform-fill-seal WPC: Wood Plastic Composite 5 Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS 6 Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS A. KỸ THUẬT MAP (MODIFIED ATMOSPHERE PACKAGING) I. Khái niệm MAP An toàn và sự hư hỏng là hai yếu tố quan trọng được quan tâm nhiều nhất trong tất cả các loại thực phẩm. An toàn được chú trọng nhất việc chống lại mầm bệnh và độc tố trong thực phẩm. Sự hư hỏng bắt nguồn bởi vi khuẩn, hoạt động của enzyme, các phản ứng hóa học mà hậu quả gây ra là những biến đổi không mong muốn trong mùi vò, tính chất hóa lý, thành phần dinh dưỡng của sản phẩm. Chất lượng của thực phẩm phụ thuộc vào thành phần, vào cách chế biến, cách đóng gói và bảo quản. Mục đích chính của kỹ thuật MAP là kéo dài thời gian bảo quản của thực phẩm bằng cách làm giảm tỷ lệ hư hỏng mà vẫn giữ được sự an toàn và chất lượng vốn có của nó (Ooraikul and Stiles, 1991). 1. Lòch sử phát triển của MAP Tính năng của công nghệ bảo quản bằng cách bao gói sản phẩm trong khí quyển thay đổi (MAP) nhằm kéo dài tuổi thọï thực phẩm đã được nhận biết cách đây nhiều năm. Trong thập niên 1920, các nhà khoa học trong khi làm việc tại một cơ sở nghiên cứu tại Cambridge, vương quốc Anh, đã thấy rằng tuổi thọ của những quả táo có thể gia tăng bằng cách tồn trữ chúng trong các môi trường với những nồng độ O 2 thấp và khí CO 2 cao, trong thập niên 30 khi thòt bò được vận chuyển trong các môi trường có khí CO 2 thì thời gian bảo quản của chúng tăng gần gấp 2 lần. Ở vương quốc Anh chính dây chuyền bán lẻ thòt đóng gói trong khí quyển thay đổi của công ty Marks & Spencer lần đầu tiên trong năm 1979 đã tạo điều kiện cho sự nổi tiếng trên thò trường thế giới ngày nay về các sản phẩm bao gói khí quyển cải biến MA (Modified Atmosphere). Kể từ đó đã có sự nhân rộng trong việc ứng dụng và nhu cầu đòi hỏi chính đáng của người tiêu dùng về các loại thực phẩm tươi và đông lạnh mà lại chứa ít các chất bảo quản. Điều đó đã dẫn đến một sự gia tăng đáng kể trong lónh vực các sản phẩm bao gói trong khí quyển thay đổi. Ngày nay, thực 7 Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS phẩm đóng gói trong MAP bao gồm thòt tươi và nấu chín, cá, rau quả, mì sợi, phomát, các loại bánh nướng từ bột mì, khoai tây chiên, cà phê và trà. 2. Đònh nghóa MAP Bao gói trong khí quyển điều chỉnh MAP là phương pháp bảo quản bằng cách thay đổi thành phần khí quyển bao quanh sản phẩm bằng cách dùng màng bao như là bao bì sản phẩm và không có sự kiểm soát điều chỉnh nào sau đó trong suốt thời gian bảo quản.  Nguyên tắc: Tạo một lớp màng mỏng bao bọc có tính thẩm thấu chọn lọc đối với các loại khí, với mục đích thay đổi thành phần khí quyển chung quanh rau quả, hạn chế hô hấp và hoạt động của vi sinh vật.  Ưu điểm : – Thời gian bảo quản có thể tăng lên đến 4 lần. – Tổn thất về khối lượng giảm. – Sản phẩm giữ độ tươi nguyên. – Ít hoặc không cần dùng chất bảo quản. – Có thể tránh được tổn thương lạnh ở một số loại rau quả khi áp dụng phương pháp bảo quản lạnh. – Có thể hạn chế được sự phát triển của vi sinh vật và các loài côn trùng. – Có thể phân phối sản phẩm đi các nơi xa hơn, giảm chi phí phân phối. – Việc phân phối các sản phẩm lát rời dễ dàng hơn. – Tăng tính thẩm mỹ trong trưng bày, sản phẩm được nhìn thấy rõ ràng và toàn bộ. 8 Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS – Công tác đóng gói được tập trung hóa và kiểm tra từng phần một.  Nhược điểm : – Nhiệt độ cần phải điều chỉnh thích hợp (ảnh hưởng đến tốc độ hô hấp của rau quả). – Đối với từng loại sản phẩm khác nhau thì sẽ có một công thức khí khác nhau. – Có thể gây những tổn hại sinh lý của một số loại rau quả như tạo những vết đen ở khoai tây. – Tạo nên sự chín không đều của một số loại quả như chuối và cà chua (O 2 < 2%,CO 2 > 5%). – Nồng độ CO 2 cao có thể ảnh hưởng đến chất lượng rau quả như sự xuất hiện màu nâu khi CO 2 đạt 10%, tạo vết chấm bầm hoặc tăng độ bột trên một số giống táo, gây hư hỏng, sinh vò lạ cho một số loại rau như súplơ, xà lách, đậu. – Đòi hỏi thiết bò đặc biệt và phải có công tác huấn luyện. – Gia tăng thể tích bao gói, ảnh hưởng đến chi phí vận chuyển và không gian trong buôn bán lẻ. – Sản phẩm sẽ không an toàn khi bao bì bò xì thủng. – Giá thành cao. 3. Các yếu tố cần kiểm soát trong kỹ thuật MAP a. Yếu tố sinh học: Tỷ lệ phát triển của vi sinh vật trong thực phẩm phụ thuộc vào những yếu tố như là pH, hoạt độ của nước a w , thế hóa r h , nhân tố vật lý, nhiệt độ, phương thức đóng gói, các chất phụ gia bảo quản và các vi sinh vật cạnh tranh… trong thực phẩm. Những yếu tố này có thể được áp dụng riêng 9 Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS lẻ hoặc kết hợp với nhau trong thực phẩm để ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật kéo dài thời gian bảo quản (Leistner and Gorris, 1995). Khi MAP được áp dụng để kéo dài thời gian bảo quản thì yếu tố cần quan tâm nhất là chủng loại vi khuẩn có thể gây nên sự hư hỏng trong thực phẩm đó. Khí, màng bao, nhiệt độ bảo quản… có thể được sử dụng để tiêu diệt hoặc làm chậm sự phát triển của các vi sinh vật đó. Hỗn hợp khí của CO 2 , O 2 , N 2 thường được sử dụng nhất (Zeuthen and Bogh-Sorensen, 2003). Thực tế thì vi khuẩn Gram âm thì nhạy cảm với CO 2 hơn là vi khuẩn Gram dương. Vi khuẩn Gram âm như là Pseudomonas spp, Acinetobacter spp và Moraxella spp thì bò tiêu diệt ở nhiệt độ thấp. Vì vậy sản phẩm được bao gói với hàm lượng CO 2 cao và bảo quản ở nhiệt độ thấp thì vi khuẩn Gram dương sẽ phát triển mạnh mẽ do không có sự cạnh tranh (Church, 1994). Bacillus licheliformis và Leuconostoc mesenteroides là chủng vi khuẩn phát triển được trong một loại bánh xốp kiểu Anh được đóng gói với khí bao gồm 60% CO 2 và 40% N 2 (Gibson et al., 2000). 100% CO 2 được sử dụng sẽ làm chậm sự phát triển của Clostridium botulium và hiệu quả này sẽ tăng khi kết hợp với một nồng độ NaCl thích hợp ở nhiệt độ thấp (Devlieghere et al., 2001). Sự thiếu O 2 trong khí quyển sẽ ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật hiếu khí. Môi trường kò khí sẽ làm tăng sự phát triển và sinh độc tố của Clostridium botulium. Vì vậy môi trường yếm khí được sử dụng một cách thận trọng trong kỹ thuật MAP (O'Connor-Shaw and Reyes, 2000). Những yếu tố khác như pH, chất bảo quản, nhiệt độ thấp được ứng dụng để kết hợp với phương pháp bảo quản yếm khí hoặc ngăn chặn các mần bệnh khác (Dufresne et al., 2000). b. Yếu tố sinh lý: Rau quả sau thu hoạch hoặc thòt sau giết mổ vẫn còn những biến đổi sinh lý. Chúng ảnh hưởng đến thời gian bảo quản và chất lượng của sản phẩm tươi hoặc sản phẩm chế biến được bao gói bằng MAP, vì vậy tùy loại sản phẩm, biến đổi sinh hóa của chúng, nhiệt độ bảo quản mà chúng ta sẽ thiết lập một công thức MAP riêng cho chúng. 10 [...]... 2000) 4 Các chất khí được sử dụng trong kỹ thuật MAP Có 3 khí chủ yếu được sử dụng trong kỹ thuật MAP là O 2, CO2, N2 Việc lựa chọn các thành phần khí phụ thuộc rất nhiều vào thực phẩm được bao gói Môi trường khí được tạo ra bên trong bao gói phải đáp ứng được sự cân bằng giữa việc kéo dài sự sống và các đặc tính cảm quan tối ưu 11 Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS của thực phẩm Ngoài... khí đó trong bao bì, thì thành phần khí mong muốn bên trong bao bì sẽ 13 Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS ổn đònh và do đó mà rau quả sẽ kéo dài được hạn sử dụng của nó Kỹ thuật để thiết lập sự cân bằng khí đó gọi là EMAP (Equilibrium Modified Atmosphere Packaging) 1 Kỹ thuật vận hành của EMAP  Điều kiện yếm khí Trong những bao bì có độ thấm khí thấp, do sự hô hấp làm giảm hàm lượng... như bên ngoài, do đó mà sự hô hấp sẽ không hề bò giảm đi 14 Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS Hình 2: Quá trình hô hấp hiếu khí Trong điều kiện trên, phản ứng chuyển hóa đường xảy ra như sau: C6H12O6 + 6O2  6H2O + 6CO2 + ATP Một phân tử đường tạo ra 36 phân tử ATP (1152KJ)  Kỹ thuật EMAP Trong kỹ thuật EMAP, hàm lượng O2 và CO2 được điều chỉnh một cách chính xác và phù hợp Sự diều chỉnh... khí bên trong sẽ được rút ra ngoài và hỗn hợp khí mong muốn dược đưa vào sau đó hàn kín lại bằng nhiệt 28 Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS Hình 13: Thiết bò đóng gói dạng TFFS 6 Các loại bao bì sử dụng trong MAP cho rau quả: Hai thông số kỹ thuật quan trọng trong MAP là độ thấm khí và độ thấm hơi nước Dựa trên tính chất chống thấm O2 , vật liệu bao gói thường được phân thành các loại sau:... (%) 2 5 5 15 5 4 5 19 O2 (%) 2 3 _ 1 2 3 2 Đồ án CNTP Chanh Dưa chuột Rau diếp Hành Đậu Lê Khoai tây Rau Bina Dâu Bắp Cà chua Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS _ 10 1 10 7 5 10 20 20 20 2 5 3 2 1 5 2 10 _ 2 _ 3 Hình 5: Ảnh hưởng của nồng độ O2 và CO2 đến kỹ thuật MAP (Nguồn: USDA handbook No 66: The Commercial Storage of Fruits, Vegetables, and Nursery Stocks.) g Ánh sáng: Đối với hầu hết các sản... trong kỹ thuật MAP nồng độ O 2 cao Bảng 3: Thời gian (ngày) bảo quản các loại rau quả bằng phương pháp MAP ở 80C Loại rau quả Rau diếp xứ lạnh Chuối xắt lát Bông cải xanh Rau diếp cốt Dâu tây Rau bina lá nhỏ Ngò tây Rau mùi Củ cải Thụy Điển Quả mâm xôi Nấm rơm Bảo quản ở nồng độ O2 thấp 2-4 2 2 3 1-2 7 4 4 3 5-7 2 23 Bảo quản ở nồng độ O2 cao 4-11 4 9 7 4 9 9 7 10 9 6 Đồ án CNTP Cà rốt Tìm hiểu kỹ thuật. .. 5 Phương thức đóng gói trong MAP cho rau quả: a Dùng buồng hút chân không: – Loại máy này sử dụng bao dạng màng và dùng kỹ thuật hút chân không để thay đổi thành phần không khí – Thường được sử dụng cho những loại sản phẩm bao gói có kích thước nhỏ gọn – Sản phẩm bao gói được đặt vào trong túi nhỏ có dạng màng và được đặt vào trong buồng 25 Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS – Đóng nắp... trong kỹ thuật MAP, vì những rau quả có sự chống lại khuyếch tán cao sẽ trở nên yếm khí ở vùng trung tâm b Cường độ hô hấp: Hô hấp trong thực vật là sự oxi hóa đường, acid hữu cơ thành những phân tử đơn giản là CO2, H2O và năng lượng dạng nhiệt hoặc năng lượng trao đổi chất Nhiệm vụ chính của MAP là làm sao phải giảm tối thiểu cường độ hô hấp, tránh sự thất thoát vật chất 17 Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật. .. Phương thức sử dụng ống hút khí: – Dùng kỹ thuật hút chân không để bao gói – Sản phẩm được cho vào túi và được đặt vào vò trí hàn miệng bao, sau đó người ta đặt hai ống hút khí vào hút chân không hoặc cho hỗn hợp khí mong muốn vào trong túi rồi hàn miệng bao lại – Dụng cụ này được sử dụng đóng gói cho những sản phẩm sản xuất ở qui mô nhỏ 26 Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS Hình 11: Thiết... khay: – Sử dụng kỹ thuật hút chân không – Sản phẩm được đặt trên các khay, không khí bên trong sẽ được hút ra ngoài sau đó hỗn hợp không khí có thành phầm mong muốn sẽ được bơm vào và hàn kín miệng bao lại – Phương thức đóng gói này được điều khiển tự động, thường được dùng để đóng gói trên một dây chuyền vì vậy mà có thể áp dụng ở nhiều nhà máy, xí nghiệp lớn 27 Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống . hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS MỤC LỤC A. KỸ THUẬT MAP (MODIFIED ATMOSPHERE PACKAGING)................................7 I. Khái niệm MAP. ........................................................................................................7. Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS 6 Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS A. KỸ THUẬT MAP (MODIFIED ATMOSPHERE