Các khay đã định hình được chuyển tiếp tới khu vực tải sản phẩm. Việc tải có thể được thực hiện bằng tay hoặc bằng các phương tiện tự động tùy thuộc vào tính chất của sản phẩm. Trong phần tiếp theo, các khay chứa đầy thực phẩm vào một buồng khơng khí được hút ra và khí đã sửa đổi được xả vào qua các cổng. Đồng thời với các khay đi vào buồng, một tấm vật liệu linh hoạt phía trên từ trục quay và được đưa vào buồng nó được bịt kín sau khi xả và bơm khí xong. Mạng lưới
hồn chỉnh của các gói được niêm phong, sau đó chuyển đến một trạm cắt, nơi dao quay và máy chém chéo hoặc bố trí đột dập tách các khay khỏi lưới, phần còn lại của chúng được loại bỏ bằng cách cuộn vào ống hoặc bằng đường chân khơng vào một bể chứa chất thải. Ví dụ về các sản phẩm được đóng gói theo cách này được thể hiện trong Hình 18 (Parry, 1998).
Hình 19: Gói khay được s n xuất bởi hệ thống tạo hình nhiệt
Máy đóng gói thermoforming như minh họa trong Hình 19, đang được phát triển liên tục để xả khí hiệu quả hơn và tăng sản lượng. Một nhà sản xuất sẽ yêu cầu cải tiến so với một nhà sản xuất khác và các hệ thống đang được cải tiến để cho phép xử lý các vật liệu đóng gói phức tạp hơn. Các sửa đổi gần đây bao gồm việc cung cấp một bộ phận tự nạp liệu cho phép các cuộn vật liệu có đường kính lớn, được định vị trên máy sẵn sàng sử dụng. Đường kính lên đến 1000 mm đã làm tăng thời gian vận hành (Parry, 1998).
Hình 20: Máy đóng gói Thermoforming
Để giảm thời gian quay vòng của máy, bị chi phối bởi sự áp đặt bởi thời gian hút chân không và xả ngược trong buồng, một nhà sản xuất đã kết hợp một bộ phận đụt lỗ tạo ra các lỗ thốt khí lớn ở mép màng film. Thời gian thực hiện để loại bỏ khơng khí và đưa khí vào buồng đã được rút ngắn và sản lượng tổng thể tăng lên.
Sự ra đời của vi điện tử cho phép kiểm sốt chính xác tất cả các chức năng của máy bao gồm cài đặt nhiệt độ và chuyển động của máy để có thể đạt được kết quả tối ưu. Việc kiểm soát các chức năng này đã cho phép xử lý một số cấu trúc vật liệu phức tạp.
Yêu cầu đối với các bao bì có thể dùng lị vi sóng đã dẫn đến sự phát triển của các máy có khả năng tạo ra các thùng chứa từ màng polystyrene mở rộng ở dạng cán mỏng với các vật liệu có rào cản cao. Bằng cách kết hợp với vật liệu trên cùng được định hình linh hoạt có thể chứa các sản phẩm cao vượt chiều cao của khay đế. Trong một số trường hợp, các gói có thể được đưa qua một đường hầm co lại để tạo ra một gói chặt (Parry, 1998).
Việc tạo hình trên cùng của vật liệu bán cứng, như được sử dụng trong 'container fraicheur’
ởPháp để đóng gói các sản phẩm bánh đặc biệt, tạo ra một gói MAP cứng với các tính năng hiển thị và xếp chồng tốt (Parry, 1998).
Sự phát triển đã diễn ra dẫn đến sự kết hợp của bao bì da chân khơng với MAP (vacuum skin packaging with MAP). Lý tưởng nhất để đóng gói thịt và cá, sản phẩm được đặt trong một khay
định hình và một màng thấm khí được thu nhỏ lại để nó được giữ chắc chắn trong khay, cải thiện khả năng trình bày và nước thấm ra ngồi. Khí được cho phép vào khoảng trống trước khi một màng chắn được niêm phong vào đầu khay. 'Darfresh' và 'Flavoloc' là hai hệ thống như vậy (Parry, 1998).
Hình 21: Vacuum skin packaging with MAP
Một số ưu điểm của kiểu đóng gói định dạng nhiệt (thermoforming) cho MAP. Việc hút chân khơng khí khỏi bao bì trước khi xả bằng khí cần thiết có thể đạt được hàm lượng oxy dư thấp trong bao bì thành phẩm khi đóng gói các sản phẩm có cấu trúc tế bào như bánh mì cuộn. Các gói hình thức hấp dẫn và thuận tiện để sử dụng. Hệ thống sản xuất khay riêng khi cần thiết hoặc để chứa sản phẩm. Điều này sẽ mang lại lợi thế về chi phí so với việc phải sử dụng khay làm sẵn (Parry, 1998).
Cũng có những nhược điểm: Việc thay đổi kích thước bao bì thường xun địi hỏi việc thay đổi các khuôn và dụng cụ đắt tiền, tốn thời gian và cần nhân viên có tay nghề cao. Số lượng gói được tạo ra trong mỗi chu kỳ phụ thuộc vào số lượng có thể được lắp vào khu vực của đầu tạo hình. Việc tiếp liệu tự động sản phẩm cũng khó nhưng những tiến bộ đang được thực hiện với sự phát triển của hệ thống tiếp liệu bằng robot. (Parry, 1998)
Thông số kỹ thuật
Các thơng số kỹ thuật chỉ mang tính chất tham khảo. Mỗi máy có thể khác nhau do thiết kế khác nhau. (Máy Đóng Gói Thermoforming, n.d.)
Film thermoforming thường có thể được chia thành hai loại: film nhiệt độ thấp và film nhiệt độ cao. Một máy đóng gói thermoforming cần hai cuộn phim, một cuộn làm màng tạo đáy, một cuộn khác làm màng niêm phong trên cùng. Trong khi màng niêm phong trên cùng luôn mỏng hơn và linh hoạt, màng tạo đáy có thể cứng hoặc dẻo.
B ng 10: Thơng số kỹ thuật của một số loại máy đóng gói Thermoforming
Mẫu số Chiều rộng màng niêm phong hàng đầu Chiều rộng màng tạo hình đáy Cung cấp năng lượng Tổng cơng suất Khí nén Nước làm lạnh Độ chân khơng Kích thước máy Trọng lượng máy Bơm chân khơng Áp suất khí nitơ hoặc hỗn hợp
3. Ưu và nhược điểm của công nghệ MAP
Sự tăng trưởng nhanh chóng của thị trường đối với các sản phẩm MAP cho thấy rõ ràng rằng lợi ích của hệ thống đối với nhà sản xuất, nhà bán lẻ và người tiêu dùng được coi là vượt xa những mặt hạn chế.
3.1. Ưu điểm của MAP
Ưu điểm của MAP là (Parry, 1998):
- Tăng thời hạn sử dụng cho phép các kệ trưng bày bán lẻ tải ít thường xuyên hơn;
- Giảm lượng rác thải bán lẻ;
- Cải thiện trình bày - nhìn rõ ràng về sản phẩm và khả năng hiển thị toàn bộ;
- Đóng gói hợp vệ sinh có thể xếp chồng lên nhau, được niêm phong và không bị nhỏ giọt sản phẩm và mùi hôi;
- Dễ dàng tách các sản phẩm thái lát;
- Ít hoặc khơng cần chất bảo quản hóa học;
- Tăng diện tích phân phối và giảm chi phí vận tải do giao hàng ít thường xun hơn;
- Đóng gói tập trung và kiểm sốt khẩu phần;
- Giảm chi phí sản xuất và lưu kho do sử dụng tốt hơn lao động, không gian và thiết bị.
3.2. Nhược điểm của MAP
Nhược điểm của MAP là (Parry, 1998):
- Giá vốn của máy móc đóng gói khí;
- Chi phí khí đốt và vật liệu đóng gói;
- Chi phí thiết bị phân tích để đảm bảo rằng các hỗn hợp khí chính xác đang được sử dụng; - Chi phí của các hệ thống đảm bảo chất lượng để ngăn chặn sự phân phối
của các chất rò rỉ, v.v ...;
- Khối lượng gói hàng tăng lên sẽ ảnh hưởng xấu đến chi phí vận chuyển và khơng gian trưng bày bán lẻ;
- Khả năng phát triển của mầm bệnh truyền qua thực phẩm do lạm dụng nhiệt độ của người bán lẻ và người tiêu dùng;
- Lợi ích của MAP sẽ bị mất khi gói được mở hoặc bị rị rỉ.
4. Ứng dụng trong thực phẩm
4.1. Thực phẩm không hô hấp
4.1.1.Cá và thủy sản
Cá và động vật có vỏ rất dễ hỏng, do aw cao, pH trung tính và sự hiện diện của các enzyme tự phân giải gây ra sự phát triển nhanh chóng của mùi và hương vị khơng mong muốn. Sự suy giảm chất lượng của cá ướp lạnh thường do hoạt động của vi sinh vật chi phối, nhưng các hoạt động oxy hóa cũng đóng một vai trị quan trọng đối với một số loài cá. Sự hư hỏng phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và có thể bị hạn chế khi sử dụng nhiệt độ bảo quản thấp (ví dụ: cá được bảo quản trên đá). Sự ức chế và tăng thời hạn sử dụng có thể đạt được thơng qua việc sử dụng nhiệt độ bảo quản thấp kết hợp với hàm lượng CO2 cao trong bầu khí quyển xung quanh sản phẩm (tức là MAP). Rõ ràng là MAP có thể kéo dài thời hạn sử dụng của các sản phẩm cá và động vật có vỏ. Đối với cá sống, thời gian bảo quản thường tăng từ 50–100% và đối với động vật có vỏ có thể kéo dài thời hạn sử dụng lên 100–200% trong điều kiện bảo quản lý tưởng (Ohlsson & Bengtsson, 2002).
Cá thường có một lượng vi sinh vật đặc biệt nặng do phương pháp đánh bắt và vận chuyển vào bờ, phương pháp giết mổ, loại bỏ và việc giữ lại da trong các phần bán lẻ. Hoạt động của vi sinh vật gây ra sự phân hủy protein của cá và oxit trimetylamin (TMAO), dẫn đến giải phóng mùi tanh khơng mong muốn như trimetylamin (TMA). Vi khuẩn gây hư hỏng chính trong cá tuyết được đóng gói với hàm lượng CO2 cao được cho là Photobacterium phosphoreum khác với vi khuẩn gây hư hỏng chính của cá được bảo quản bằng nước đá truyền thống: Shewanella putrefacy. Do đó, một hệ vi khuẩn khác sẽ phát triển trong điều kiện MAP (Ohlsson & Bengtsson, 2002).
Hỗn hợp khí có chứa 40-60% CO2, 40-60% N2 và khơng có O2 được khuyến nghị cho các sản phẩm cá béo vì sự ơi thiu oxy hóa của chất béo khơng bão hịa trong cá béo cũng dẫn đến các
mùi và hương vị khó chịu khác, ngồi sự hư hỏng của vi sinh vật. Đóng gói chân khơng cũng có thể là một giải pháp thay thế cho MAP đối với cá béo như cá hồi cung cấp thời hạn sử dụng về mặt cảm quan, thông số hư hỏng cảm quan chính là độ ơi do oxy hóa. Nhưng chất lượng vi sinh vẫn tốt hơn trong điều kiện MAP so với đóng gói chân khơng (Ohlsson & Bengtsson, 2002).
Đối với cá trắng, động vật giáp xác và động vật thân mềm nên sử dụng hỗn hợp khí chứa 40% CO2 / 30% O2 / 30% N2 hoặc 40% CO2 / 60% N2. Mức độ CO2 và tỷ lệ khí / thể tích sản phẩm là yếu tố quyết định để xác định thời hạn sử dụng. Việc sử dụng 30% O2 trong gói làm giảm sự rỉ nước. Sự rỉ nước từ cá nạc MAP cũng có thể giảm đáng kể bằng cách nhúng phi lê vào dung dịch NaCl 20% trong khoảng 20 giây trước khi đóng gói (Sivertsvik và cộng sự, 1995), do đó hỗn hợp khí khơng có oxy có thể được sử dụng cho tất cả các loại cá sống. Việc xử lý sơ bộ với dung dịch muối không ảnh hưởng tiêu cực đến các thông số cảm quan, việc nhúng dẫn đến hàm lượng muối trong phi lê cá khoảng 1%. Tỷ lệ khí / sản phẩm là 3: 1 thường được khuyến nghị cho MAP của cá sống (Ohlsson & Bengtsson, 2002).
Việc bổ sung CO2 là cần thiết để ức chế các vi khuẩn gây hư hỏng hiếu khí thơng thường, chẳng hạn như các loài Pseudomonas và các loài Acinetobacter/Moraxella. Tuy nhiên, đối với các bao gói cá và các sản phẩm thủy sản khác, tỷ lệ CO2 trong hỗn hợp khí q cao có thể gây xẹp bao bì và nhỏ giọt quá mức. Trong các sản phẩm thủy sản được ăn mà khơng cần đun nóng trước, chẳng hạn như cua và cá nấu chín, có thể ghi nhận hương vị có tính acid khi sử dụng CO2 áp suất riêng phần cao (Ohlsson & Bengtsson, 2002).
MAP có thể được kết hợp với quy trình siêu lạnh để kéo dài hơn nữa về thời hạn sử dụng và sự an toàn của cá tươi. Trong kỹ thuật này, còn được gọi là đông lạnh một phần, nhiệt độ của cá được giảm xuống 1–2ºC dưới điểm đóng băng ban đầu và một số băng được hình thành bên trong sản phẩm. Thời hạn sử dụng kéo dài thêm khoảng bảy ngày đối với cá siêu lạnh so với cá cùng loại được bảo quản bằng nước đá theo cách truyền thống. Quá trình siêu lạnh sẽ lưu trữ năng suất lạnh bên trong sản phẩm giúp giữ nhiệt độ lõi thấp trong quá trình bảo quản lạnh. Siêu lạnh kết hợp với bao bì MAP là một hệ thống bảo quản nhẹ có thể duy trì chất lượng vi sinh và cảm quan cao của cá hồi nguyên con và philê cá hồi trong hơn ba tuần. Khi kết hợp MAP với bảo quản siêu lạnh, sẽ đạt được hiệu ứng vượt rào tổng hợp của nhiệt độ bảo quản rất thấp, CO2 và tăng khả năng hòa tan CO2 vào thực phẩm, điều mà MAP hoặc bảo quản siêu lạnh được sử dụng riêng không thể đạt được (Ohlsson & Bengtsson, 2002).
Hỗn hợp CO2 / N2 hỗn hợp có đến 100% CO2 được đề xuất cho việc vận chuyển số lượng lớn cá tươi. Độ tươi của cá ướp lạnh thường được đánh giá trên màu đỏ của mang, chuyển sang màu xám hoặc nâu trong quá trình bảo quản. Thiếu O2 sẽ gây ra sự đổi màu của mang nhưng có thể tránh được bằng cách sử dụng một lượng nhỏ carbon monoxide (CO) trong khí quyển. Việc bảo quản số lượng lớn philê cá hồi (Oncorhynchus kisutch và O. keta)
trong các thùng chứa số lượng lớn kín khí có thời hạn sử dụng cảm quan chấp nhận được là 21 ngày trong môi trường 90% CO2 ở 0ºC. Khi bảo quản số lượng lớn cá tuyết nguyên con
(Gadus morhua) trong CO2 thời hạn sử dụng tăng lên ít nhất bốn ngày khi so sánh với cá tuyết được bảo quản trong khơng khí bình thường (Ohlsson & Bengtsson, 2002).
Hình 22: Bao bì khơng khí đã thay đổi (60% CO2 : 40% N2) so với bao bì khơng khí
thường trên philê cá hồi được b o qu n ở nhiệt độ lạnh (4ºC) và trong điều kiện siêu
lạnh (-2ºC). Ảnh hưởng đến (a) số lượng psychrotrophic, (b) điểm hương vị nấu chín,
đánh giá c m (Ohlsson & Bengtsson, 2002)
Một ứng dụng khác của MAP là đóng gói và phân phối vẹm xanh sống. Vẹm được đóng gói trong túi chắn bằng nhựa với hỗn hợp O2 và CO2 tỷ lệ 50:50 cùng với một ít nước biển. O2 giữ cho vẹm sống trong khi CO2 có tác dụng kép là ức chế sự phát triển của vi sinh vật và tạo ra áp suất dưới áp suất bên trong bao bì (vì tính hịa tan), do đó giữ vẹm đóng lại cho đến khi mở bao bì.
Chỉ nên sử dụng các sản phẩm thủy sản và cá có chất lượng cao để thấy được các lợi ích về thời hạn sử dụng kéo dài của MAP. Thời hạn sử dụng có thể đạt được sẽ phụ thuộc vào loài, hàm lượng chất béo, lượng vi sinh vật ban đầu, hỗn hợp khí và nhiệt độ bảo quản. Việc duy trì nhiệt độ ướp lạnh được đề xuất và thực hành vệ sinh và xử lý tốt trong toàn bộ chuỗi từ đánh bắt đến tiêu thụ là điều cần thiết để đảm bảo an toàn và kéo dài thời hạn sử dụng của cá và các sản phẩm thủy sản.
Hình 23: Hình minh họa cá đóng gói MAP
4.1.2. Thịt
Hai cơ chế hư hỏng chính ảnh hưởng đến thời hạn sử dụng của thịt đỏ sống là sự phát triển của vi sinh vật và sự thay đổi màu sắc (q trình oxy hóa sắc tố oxymyoglobin đỏ). Khi thịt đỏ được giữ trong điều kiện ướp lạnh thích hợp, yếu tố kiểm soát ảnh hưởng đến thời hạn sử dụng của sản phẩm là tốc độ oxy hóa sắc tố oxymyoglobin màu đỏ thành dạng oxy hóa màu nâu metmyoglobin. Vì vậy nồng độ O2 cao là cần thiết cho các loại thịt đỏ để duy trì màu đỏ tươi mong muốn trong thời gian dài hơn. Các loại thịt đỏ có sắc tố cao, chẳng hạn như thịt nai và lợn rừng thì địi hỏi nồng độ O2 cao hơn.
Vi khuẩn gây hư hỏng hiếu khí chẳng hạn như các lồi Pseudomonas, thường chiếm ưu thế trên các loại thịt đỏ bị ức chế bởi CO2. Do đó, để tạo ra hiệu quả kép về độ bền màu đỏ và ức chế
visinh vật, hỗn hợp khí có chứa 20–30% CO2 và 70–80% O2 và tỷ lệ khí / sản phẩm là 2:1 được khuyến nghị để kéo dài thời gian bảo quản lạnh của màu đỏ các loại thịt từ hai đến bốn ngày đến năm đến tám ngày. Ở Na Uy, một hỗn hợp khí thay thế được sử dụng cho thịt đỏ: