Модифицированная газовая среда реферат

Обновлено: 05.07.2024

Для упаковывания свежих овощей, фруктов, пищевых продуктов, кулинарных, хлебобулочных, кондитерских изделий и др. в странах Западной Европы и США более 20 лет используют герметичные упаковки с регулируемым и модифицированным составом газовой среды.

Газообразная смесь любого состава внутри упаковки приводит к резкому снижению скорости процесса "дыхания" продукта (газообмен с окружающей средой), замедлению роста микроорганизмов и подавлению процесса гниения, вызванного энзиматическими спорами, следствием чего является увеличение срока хранения продукта в несколько раз. Различают следующие способы упаковывания в газовой среде:

- в среде инертного газа (N₂, СО₂, Аr);
- в регулируемой газовой среде (РГС), когда состав газовой смеси должен изменяться только в заданных пределах, что требует значительных капиталовложений в оборудование и больших расходов на обеспечение оптимальных условий хранения продукции;
- в модифицированной газовой среде (MAP), когда в начальный период в качестве окружающей среды используется обычный воздух, а затем в зависимости от природы хранящихся продуктов и физических условий окружающей среды, устанавливаются модифицированные условия хранения, но в довольно широких пределах по составу газа.

В технологии упаковывания из соображений технологичности, экономичности и сохранности продукта большее распространение получило упаковывание в модифицированной газовой среде.

Основными газами, применяемыми для упаковки в MAP, являются кислород, углекислый газ и азот, соотношение которых, особенно О₂, зависит от типа упаковываемого продукта. Кислород является основным газом и его содержание для упаковывания различных продуктов может колебаться от 0 до 80% (см. табл. ниже).

Инертный газ азот используется как наполнитель газовой смеси внутри упаковки, так как он не изменяет цвета мяса и не подавляет рост микроорганизмов. Очевидно, его можно использовать взамен вакуумирования.

Углекислый газ подавляет рост бактерий, и при использовании его на ранних стадиях развития микроорганизмов срок хранения упаковываемого продукта может значительно увеличиться.

Рекомендуемые условия хранения пищевых продуктов и состав MAP:

Продукты питания

Температура, о С

Состав газовой смеси, %

Сохранность продукта

мясо в ломтиках

Обозначения: а - имеется опыт использования, в - отлично; с - хорошо. d - удовлетворительно.

Пищевые продукты можно условно разделить на две группы: "дышащие" (с биохимической метаболической активностью) и "не дышащие" (приготовленные блюда, пасты и др.). В зависимости от этого рекомендуют условия хранения продукта и состав МГС.
При упаковке "дышащих" и "не дышащих" продуктов состав газовой среды существенно отличается: для свежих мясных продуктов с целью сохранения исходного красного цвета в смеси указанных, газов должно быть повышенное содержание О₂ и СО₂; (например, 80-90% и 20-10% соответственно), а при упаковывании свежих фруктов и овощей пониженное содержание О₂ (до 3-8%) и повышенное содержание СО₂ (до 15-20%), так как снижение содержания кислорода и повышение содержания углекислого газа замедляют созревание фруктов, задерживают появление мягкости и снижают скорость химических реакций, сопровождающих созревание. Однако при сверхнизком содержании O₂ может появиться анаэробное дыхание и нежелательный аромат (вследствие накапливания молекул этанола и ацетальдегида), а повышенное содержание O₂ приводит к появлению ожогов на фруктах и коричневых пятен на другом растительном сырье.
Опыты показали, что оптимальный состав газовой среды для разной свежей продукции индивидуален, но необходимо соблюдать соотношение Рсо₂ : Ро₂ > 1,6, которое зависит от сорта. Для этого упаковочный материал должен обладать некоторой кислородопроницаемостью для проникновения О₂ внутрь упаковки со скоростью, обеспечивающей концентрацию O₂ внутри упаковки значительно ниже, чем снаружи, во избежание анаэробного заражения и порчи продукта. При этом проницаемость упаковки по отношению СО₂ не имеет существенного значения, поскольку оптимальная концентрация углекислого газа поддерживается внутри упаковки за счет процесса "дыхания".
Задачу более высокой проницаемости материала по отношению к О₂ при его поступлении и более низкой по отношению к СО₂ при его отводе путем подбора индивидуального материала решить очень сложно. Для сохранения газовой среды внутри упаковки при хранении свежих плодов используют селективно-проницаемые мембраны с высокой проницаемостью (из силоксановых каучуков), поглотители СО₂ и паров воды, перфорированные пленочные материалы, мембранные приспособления различной конструкции (в виде окошек разной площади, клапанов, патрубков и т.д.).

Проницаемость различных полимерных материалов для указанных выше газов:

Материал пленочный

Газопроницаемость (см 3 х см/см 2 х см.рт.ст)

6. ПЭТ металлизированный

7. ПЭТ металлизированный

Таким образом, выбор упаковочного материала для хранения овощей и фруктов в МГС определяется скоростью "дыхания" продукта и его проницаемостью по отношению к атмосферным газам, а также температурой хранения.

Указанным требованиям по проницаемости отвечают следующие полимерные пленочные материалы: ПЭВД, ориентированный ПП, ПВХ, ПС, ПЭТФ, ПА, саран, СЭВ и др., а также различные ламинаты. Первые два чаще всего используют для упаковки свежих фруктов и овощей. Низкая общая газопроницаемость полиэфирных пленок и пленки "саран" (сополимер винилхлорида с винилиденхлоридом - ПВДХ) обуславливает их использование для упаковывания тех продуктов, которые обладают низкими скоростями газообмена.

Высокие барьерные свойства по кислородо- и влагонепроницаемости достигаются при использовании комбинированных, ламинированных и соэкструзионных материалов.

В качестве селективно-проницаемых упаковок для некоторых сортов овощей и фруктов применяют полимерные пленки с микропористыми отверстиями диаметром от 5 до 500 мкм, изготовляемые холодной штамповкой или лазерным способом. Повышению качества и срока сохранения продуктов, упаковываемых в МТС и РГС, служит использование поглотителей (газопоглощающих веществ), вводимых в состав полимерной упаковки или укладываемых внутрь нее вместе с пищевыми продуктами.

В качестве поглотителей используют вещества, абсорбирующие молекулы О₂, СО₂ или этилена (гашеная известь, активированный древесный уголь, MgO - для поглощения СО₂, порошкообразное железо - для поглощения О₂, KMnO₄, порошок строительной глины, фенилметилсиликон - для поглощения этилена и др.). Подбирая состав и количество поглотителей, можно точно регулировать состав газовой среды, создавая лучшие условия внутри упаковки.

Этим целям служит и предварительная обработка продукта и его подбор. Закладываемые на длительное хранение продукты должны быть качественными, чистыми и хорошо подготовленными вплоть до индивидуальной упаковки или обработки химическим способом (напылением, окунанием). Для повышения срока хранения свежих пищевых продуктов используют еще одну прогрессивную технологию - облучение запечатанных упаковок потоком ионизирующих лучей.

Упаковывание в MAP производится на автоматических упаковочных линиях, работающих по схеме: изготовление - заполнение - запечатывание. Линии имеют несколько рабочих узлов: нагрев полотна упаковочного материала, термоформование упаковки, заполнение полостей упаковки продуктом, вакуумирование упаковки, заполнение свободного объема МГС, запечатывание упаковки. Машина обеспечивается системой подачи МГС.

Применение термоусадочной пленки упрощает процесс упаковывания в МГС, так как исключает приготовление пакетов и лотков заранее. Усаживаемая при нагреве пленка обладает высокой кислородонепроницаемостью даже в атмосфере с повышенным содержанием O₂ (до 70 - 80%) и высокой ароматонепроницаемостью, хорошо сохраняет первичный цвет свежего мяса и витамин С в сухих концентратах фруктовых соков.
Этот способ упаковывания стал одним из основных, так как охватывает большой ассортимент продуктов, эффективен и экономичен в ряде случаев, позволяет создавать МГС внутри индивидуальной упаковки с различными порционными блюдами, транспортной тары и целых хранилищ, значительно повышая срок хранения продуктов. Основной проблемой массового распространение упаковок в МГС является невозможность изменения размера упаковки без изменения при этом общего бактериостатического действия углекислого газа и, соответственно, без повышения срока хранения упакованного пищевого продукта. Для решения этой проблемы в Италии был запатентован двухстадийный процесс хранения продуктов, основанный на использовании известного количества газообразного и твердого CO₂.

Принцип упаковывания по этому способу, названный "двухфазным", состоит в том, что в упаковку с МГС дополнительно вкладывается некоторое количество "сухого льда", достаточное для насыщения продукта и установления равновесного состояния между содержимым упаковки и газовой средой внутри нее, при этом избыточное давление уравновешивается растворенной фазой.
Впервые этот новый способ был применен в 1989 г. для упаковывания свежих цыплят. Процесс упаковывания состоит из следующих операций: получение лотков термоформованием, укладка на лоток пищевого продукта и таблетки "сухого льда", замена воздуха на МГС и запечатывание упаковки.

Твердый углекислый газ внутри упаковки начинает возгоняться и давление повышается (гибкая крышка вспучивается), через 12 часов абсорбция газа прекращается и упаковка возвращается к своей первоначальной форме. При t=2-3°C продукт может храниться в течение 50 суток с сохранением высокого уровня гигиенических и органолептических свойств.

Пример расчета веса таблетки при "двухфазном" способе упаковывания в МГС:
цыпленок массой 700 г упаковывается в среде, содержащей 50% CO₂ и 50% N₂ . Упакованный продукт поглощает 650 см 3 углекислого газа на 1 кг массы, что в перерасчете на 700 г составляет 455 см 3 . Температура хранения продукта 2-3°С. 1 моль идеального газа занимает объем 22,4 л, так как молекулярная масса СО₂ составляет 44 г/моль, а 455 см 3 газа весят 0,9 г. Таблетку такой массы необходимо добавить внутрь упаковки.

Термодинамика — раздел физики, изучающий соотношения и превращения теплоты и других форм энергии. В отдельные дисциплины выделились химическая термодинамика, изучающая физико-химические превращения, связанные с выделением или поглощением тепла, а также теплотехника.
В термодинамике имеют дело не с отдельными молекулами, а с макроскопическими телами, состоящими из огромного числа частиц. Эти тела называются термодинамическими системами

Содержание работы

Файлы: 1 файл

Газовые смеси.docx

Ведение
Термодинамика — раздел физики, изучающий соотношения и превращения теплоты и других форм энергии. В отдельные дисциплины выделились химическая термодинамика, изучающая физико-химические превращения, связанные с выделением или поглощением тепла, а также теплотехника.
В термодинамике имеют дело не с отдельными молекулами, а с макроскопическими телами, состоящими из огромного числа частиц. Эти тела называются термодинамическими системами. В термодинамике тепловые явления описываются макроскопическими величинами — давление, температура, объём, которые не применимы к отдельным молекулам и атомам.
В теоретической физике наряду с феноменологической термодинамикой, изучающей феноменологию тепловых процессов, выделяют термодинамику статистическую, которая была создана для механического обоснования термодинамики и была одним из первых разделов статистической физики.
Классическая термодинамика состоит из разделов:
Главные законы термодинамики (иногда также называемые началами).
Уравнения состояния и прочие свойства простых термодинамических систем (идеальный газ, реальный газ, диэлектрики и магнетики и т. д.)
Равновесные процессы с простыми системами, термодинамические циклы.
Неравновесные процессы и закон неубывания энтропии.
Термодинамические фазы и фазовые переходы.
Кроме этого, современная термодинамика включает также следующие направления:
- строгая математическая формулировка термодинамики на основе выпуклого анализа;
- неэкстенсивная термодинамика;
- применение термодинамики к нестандартным системам.

1. Изотермический процесс

Изотермический процесс — термодинамический процесс, происходящий вфизической системе при постоянной температуре.
[pic]
Несколько изотерм для идеального газа нa p-V диаграмме
Для осуществления изотермического процесса систему обычно помещают в термостат (массивное тело, находящееся в тепловом равновесии), теплопроводность которого велика, так что теплообмен с системой происходит достаточно быстро по сравнению со скоростью протекания процесса и температура системы в любой момент практически не отличается от температуры термостата. Можно осуществить изотермический процесс иначе — с применением источников или стоков тепла, контролируя постоянство температуры с помощью термометров. К изотермическим процессам относятся, например, кипение жидкости или плавление твёрдого тела при постоянном давлении. В идеальном газе при изотермическом процессе произведение давления на объём постоянно (закон Бойля-Мариотта).
При изотермическом процессе системе, вообще говоря, сообщается определённое количество теплоты (или она отдаёт теплоту) и совершается внешняя работа. Альтернативный процесс, при котором теплообмен с окружающей средой отсутствует (термодинамическая система находится в энергетическом равновесии — система не поглощает и не выделяет тепло), называется адиабатическим процессом.

2. Газовые смеси

Специальные смеси кислорода и инертных газов (гелия, аргона, криптона, ксенона) проявляют физиологическую активность в условиях нормального барометрического давления и могут найти широкое применение в качестве новых немедикаментозных средств оздоровительного и лечебного воздействия на организм человека.
Достижения последних десятилетий в области гипербарической физиологии и водолазной медицины показывают, что при разработке новых методов и средств дыхания искусственными газовыми смесями открывается возможность целенаправленного применения физико-химических свойств и физиологического действия на организм дыхательных газовых смесей на основеиндифферентных газов разбавителей кислорода гелия, аргона, азота, водорода, криптона и ксенона. Особый интерес в этом отношении представляет гелий. Его физические свойства (плотность почти в 7 раз меньшая, чем у азота, основного газа разбавителя кислорода в воздухе, теплопроводность в 5,8 раза более высокая, чем у азота и растворимость в жирах в 4,5 раза меньшая, чем у азота при нормальном барометрическом давлении) формируют при дыхании отличные от воздуха физиологические эффекты кислородно-гелиевых дыхательных газовых смесей (ДГС).

Характерными особенностями рынка медицинских газов являются постоянный и растущий спрос на газы и сопутствующее оборудование, расширение ассортимента медицинских препаратов в виде газов и криогенных жидкостей, высокая доходность, возможность работы с медицинскими фондами страхования, долгосрочные контракты на поставки продукции, строгая система лицензирования.

Давление смеси химически не взаимодействующих идеальных газов равно сумме парциальных давлений

Теплопередача — физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к более холодному либо непосредственно (при контакте), либо через разделяющую (тела или среды) перегородку из какого-либо материала. Когда физические тела одной системы находятся при разной температуре, то происходит передача тепловой энергии, или теплопередача от одного тела к другому до наступления термодинамического равновесия. Самопроизвольная передача тепла всегда происходит от более горячего тела к более холодному, что является следствием второго закона термодинамики (однако возможно передать тепло от холодного тела с помощью вспомогательных устройств, таких как холодильник). Теплопередачу невозможно остановить, возможно, только замедлить её.

3. Виды теплообмена

Всего существует три простых (элементарных) вида передачи тепла:
Теплопроводность
Конвекция
Тепловое излучение
Существуют также различные видысложного переноса тепла, которые являются сочетанием элементарных видов. Основные из них:
теплоотдача (конвективный теплообмен между потоками жидкости или газа и поверхностью твёрдого тела);
теплопередача (теплообмен от горячей жидкости к холодной через разделяющую их стенку);
конвективно-лучистый перенос тепла (совместный перенос тепла излучением и конвекцией).

КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ
величина, характеризующая интенсивность передачи тепла через ограждающую конструкцию; определяется отношением плотности теплового потока, проходящего через поверхность, к разности температур воздушных сред, прилегающих к конструкции.

Список литера туры

Григорьев Б. А., Цветков Ф. Ф. Тепломассообмен: Учеб. пособие — 2-е изд. — М: МЭИ, 2005.
Брюханов О. Н., Шевченко С. Н. Тепломассообмен: Учеб. пособие. — М: АСВ, 2005.
Исаченко В. П. и др. Теплопередача: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергия, 1975.
Галин Н. М., Кириллов П. Л. Тепломассообмен. — М.: Энергоатомиздат, 1987.

Пищевая добавка
(индекс Е)

Пищевая продукция

Максимальный уровень в продукции

Азот (Е941)
Аргон (Е938)
Водород (Е949)
Гелий (Е939)
Кислород (Е948)
Двуокись углерода (Е290)

Все перечисленные газы могут применяться как самостоятельно, так и в смешанном виде в определенных пропорциях. Сколько и какого газа нужно, чтобы обеспечить сохранность продукта без существенных изменений органолептических показателей, зависит от интенсивности его взаимодействия с продуктом. И хотя утвержденные в документе критерии чистоты пищевых добавок устанавливают нормативное содержание основного вещества на уровне не менее 99%, оставшийся процент содержащихся примесей может негативно отразиться на сохранности продукции.

Наличие и содержание нежелательных примесей в пищевых газах зависят от способа производства вещества. Например, в двуокиси углерода могут присутствовать минеральные масла, механические примеси, вода, ароматические углеводороды. Именно поэтому нужно уделять особое внимание качественным параметрам и условиям производства пищевых газов и газовых смесей.

Обозначенные в таблице пищевые добавки имеют уникальные физические свойства и влияют на продукты по-своему.

Азот (N₂), аргон (Ar) и гелий (He) – нейтральные газы, не имеющие цвета и запаха. Не вступают в реакцию с продуктом, в воде мало растворимы. Применяются для стабилизации формы упаковки, так как предотвращают ее деформацию (сжимание). При создании инертной атмосферы предотвращает окислительные процессы за счет замещения атмосферного кислорода. Для производства упаковочных газов азот используется чаще всего как самый доступный газ.

Водород (H₂) – горючий газ без запаха и цвета. Как компонент в безкислородных газовых смесях в объемном количестве менее 4% может быть применен в качестве газа-детектора для контроля герметичности упаковки, например, при упаковке вареных колбас.

Двуокись углерода (СО₂) – бесцветный газ, в отличие от остальных упаковочных газов хорошо растворяется в водной и жировой составляющей продукта. При этом образуется слабый раствор угольной кислоты (H₂CO₃), который влияет на кислотность продукта, и, как следствие, на развитие и рост микрофлоры. Часть бактерий прекращает свое развитие в среде с высоким содержанием СО₂, а на другие микроорганизмы угольная кислота оказывает тормозящее воздействие.

Кислород (О₂) не имеет цвета и запаха, по сравнению с двуокисью углерода кислород мало растворим в воде, но благодаря сильным окислительным свойствам, обеспечивает насыщение миоглобина в мышцах. Парциальное давление кислорода обязательно должно быть высоким для поддержания ярко-красного цвета пигментов мяса при упаковке натуральных охлажденных полуфабрикатов. Напротив, чтобы избежать окисления жиров и замедлить развитие аэробных микроорганизмов в термически обработанных мясных продуктах уровень содержания кислорода в упаковке должен быть минимизирован.

Подбор наиболее подходящего содержания двуокиси углерода как основного консервирующего компонента газовых сред зависит от интенсивности возможных физических и химических изменений продукта под воздействием угольной кислоты. Эта кислота, образующаяся в продукте, неустойчива, и при вскрытии упаковки распадается на воду и углекислый газ:

В свою очередь, растворимость газов в воде зависит от температуры. При понижении температуры продукта до 0–+2 0 С содержание угольной кислоты в растворенном виде увеличивается. При этом объем свободной газообразной двуокиси углерода внутри упаковки уменьшается, что приводит к сжиманию упаковки. Поэтому не менее важную роль играет объем газовой среды в упаковке с продуктом. Количества газа в упаковке должно быть достаточным, чтобы обеспечить необходимый эффект консервации и при этом сохранить ее целостность.

В то же время наличие свободного пространства в упаковке между полуфабрикатом и верхней пленкой обязательно, особенно в случаях, когда применяются газовые смеси с высоким содержанием кислорода, иначе в местах соприкосновения продукта с пленкой возможно нежелательное изменение цвета полуфабриката.

Технология МАР существует уже несколько десятков лет и за все эти годы накоплен значительный опыт в разработках и реализации различных видов газовых смесей для упаковки пищевой продукции. Выработаны готовые технические решения, и как следствие, выбраны составы газовых смесей для упаковки продукции мясопереработки.

Рекомендуемые газовые смеси для упаковки мяса и продукции мясопереработки

Наименование продукта

Состав газа

Полуфабрикаты мясные кусковые (говядина, баранина, свинина, конина, мясо кролика, мясо индейки)

Полуфабрикаты мясные и мясосодержащие рубленые, формованные, панированные

Вы производите и продаете охлажденное мясо, свежую рыбу, охлажденные полуфабрикаты, мясные нарезки, колбасные изделия, сыр, свежий хлеб, овощи и фрукты и другие продукты питания. Покупатели с каждым днем становятся все требовательнее к качеству приобретаемых продуктов. Современный покупатель хочет, чтобы продукт был свежим и вкусным, хранился долго без химических консервантов и имел удобную упаковку. С этим невозможно не считаться.

Повышенные требования покупателей к свежим продуктам стали мощной мотивацией для разработки нового метода увеличения срока хранения продуктов без применения искусственных добавок и консервантов. Такой метод был найден. Еще в середине XX века для сохранения свежих продуктов начали применять специальный газ (в основном, при перевозке крупных партий мяса). При помощи этого газа создавалась специальная атмосфера вокруг продукта, которая препятствовала развитию бактерий и окислению жиров.

Позднее эта технология сохранения продуктов была успешно перенесена на продукты в упаковке для розничной торговли и получила общее название МАР (Modified Atmosphere Packaging).

- Люди, выбирающие здоровое питание доверяют МАР во всем мире с 1983 года!

- 98 % охлажденной домашней птицы, продаваемой за рубежом - упаковано в МАР. В России 18 птицефабрик упаковывают свою продукцию так же. Теперь мясные полуфабрикаты можно не замораживать. Новая упаковка в МАР позволяет значительно улучшить вкусовые качества и не использовать дорогие технологии заморозки! Охлажденная говядина хранится в МАР в 3 раза дольше. Свежее порезанное мясо для поджарки хранится 12 суток.

- Идеальное решение для любых натуральных полуфабрикатов. Заменяет заморозку, увеличивает срок хранения в четыре раза.

- Упаковка сухофруктов и жаренных орехов в МАР. Газовая среда препятствует прогорканию продукта и возникновению запаха залежалости.

- Охлажденные тушки свежей и соленой рыбы в МАР позволят почувствовать истинный вкус рыбы.

- Готовые блюда - незаменимое решение для сотрудников офиса. Теперь салаты, супы, гарниры, вторые блюда можно сохранять без замораживания.

- Овощи гриль - в МАР сохраняют всю витаминную гамму. Срок хранения - 20 суток.

- Салаты в лотках - срок хранения в МАР - 10 суток без консервантов и 24 дня с консервантами.

- Зелень - петрушка, укроп, салат и пр. теперь можно хранить в MAP. Это в 4 раза дешевле привычных горшочков с землей, которые можно найти сейчас в овощных магазинах.

В 90-е годы именно технология МАР (упаковка в газовой среде) стала самым часто применяемым способом сохранения качества и свежести продуктов питания, поскольку позволяет:
а) в несколько раз увеличить срок хранения;
б) сократить или полностью исключить применение консервантов;
в) минимизировать возврат просроченных продуктов;
г) расширить географию продаж;
д) производить принципиально новые продукты;
е) упаковывать продукты в привлекательную упаковку.

Продукт	Типичный срок хранения в воздухе	Типичный срок хранения в модифицированной газовой среде
Свежее мясо	2-4 дня	5-8 дней
Свежее мясо птицы	3-7 дней	7-21 день
Сосиски	2-4 дня	4-5 недель
Обработанное мясо, нарезка	2-4 дня	4-5 недель
Свежая рыба	2-3 дня	5-9 дней
Обработанная рыба	2-4 дня	3-4 недели
Твердый сыр	2-3 недели	4-10 недель
Мягкий сыр	4-14 дней	1-3 недели
Печенье	Несколько недель	До 1 года
Хлеб	Несколько дней	До 20 дней
Готовый салат	2-5 дней	5-10 дней
Пицца	7-10 дней	2-4 недели
Пироги	3-5 дней	2-3 недели
Готовые блюда	2-5 дней	7-20 дней
Орехи, чипсы	4-8 месяцев	1-2 года

Принцип действия модифицированной газовой среды.

Продукты питания - это биологически чувствительная субстанция, которая подвергается как микробиологическому, так и химическому разрушению. Изменения, вызываемые микроорганизмами, начинаются сразу же после сбора урожая или забоя скота. Несмотря на то, что низкие температуры препятствуют процессу разрушения, одно охлаждение не решает всех проблем, связанных с микробиологией.

Модифицированная газовая среда является защитой продуктов от микроорганизмов, которые продолжают разрушать продукт даже при низких температурах. Газовая смесь, выбранная на основе таких факторов воздействия на продукт, как тип и количество микроорганизмов, активность воды, кислотность, дыхание клеток, состав продукта, температура и особенности технологического процесса изготовления, позволяет продлить свежесть продуктов без консервации. Те газы, которыми мы дышим, а именно, азот, кислород, двуокись углерода, используются по отдельности или в комбинации для производства газовых смесей, в которых сохраняются продукты питания.

Газовые смеси, которые рекомендуется использовать для создания модифицированной газовой среды

Кислород оказывает существенное влияние на сохранность пищевых продуктов. Окисление вызывает посторонний запах и привкус. Оно также приводит к потемнению до коричневого цвета разрезанных поверхностей в свежих фруктах и овощах, вследствие действия полифенолоксидазы. Уменьшение концентрации кислорода замедляет реакции окисления, вызывающие, например, прогорклый запах мяса, рыбы, готовых пищевых продуктов и хлебопекарных изделий. Сохранить качество продукта во время продленного срока хранения можно путем уменьшения содержания кислорода. Исключение имеет место в тех случаях, когда кислород необходим для "дыхания" фруктов и овощей, сохранения цвета продукта (например красного - для мяса) или предотвращения появления анаэробных микроорганизмов в белой рыбе.

Азот как инертный газ используется в МАР и других видах упаковки для пищевых продуктов для замещения атмосферного воздуха, особенно кислорода, что продлевает срок годности продуктов, сохраняет их вкус и аромат. Азот предохраняет жиры от окисления и замедляет рост микроорганизмов анаэробного гниения. Тем самым он предотвращает разрушение пищевых продуктов. Из-за низкой растворимости N2 в воде и жировой составляющей продуктов он практически не изменяет их вкуса и запаха. Дешевизна азота и легкость поддержания его высокой концентрации в смеси газов внутри упаковки, обеспечили широкое применение этого газа в МАР-упаковке.

Монооксид углерода эффективен для сохранения красного цвета свежего мяса вследствие образования карбоксимиоглобина. При концентрации, равной 1%, монооксид углерода препятствует образованию многих бактерий, замедляет процессы брожения и образования плесени, будучи эффективен в качестве фунгистата для фруктов. Однако этот газ практически не применяется в промышленности из-за его токсичности и взрывоопасности (при концентрации 12,5-74,2%).

Диоксид серы является антибактериальным веществом и используется с целью контролирования роста плесени и бактерий на некоторых фруктах и ягодах, особенно на винограде и сухофруктах. Это соединение можно использовать для регулирования роста бактерий в фруктовых соках, винах, креветках, маринадах и некоторых видах колбас. Диоксид серы оказывает токсическое действие. При низких концентрациях (например, 25 ед./миллион) он фунгицидный, но при 1-2 ед./миллион диоксид серы оказывает бактериостатическое действие.

Мясные продукты

Мясо и мясные продукты представляют собой особо благоприятную среду для развития бактерий, обладающих высокой активностью в водной среде. Первоначально мясо стерильно, однако в процессе резки поверхность среза под воздействием атмосферного воздуха становится прекрасной средой для размножения большинства бактерий. Еще более благоприятная среда для этого образуется на нарезанном мясе. В этой связи соблюдение правил гигиены обработки и упаковки играют жизненно важную роль: для снижения риска попадания микроорганизмов в продукт инструменты и оборудование необходимо содержать в чистоте.

Для сохранения красного мяса требуется кислород.

Особые проблемы связаны с сохранением красного мяса, например, говядины, которое изменяет свой цвет в результате окисления красного пигмента. В этой связи газовая среда, в которой хранится красное мясо, обычно содержит большое количество кислорода (60 - 80 %), необходимого для сохранения красной окраски в миоглобине мяса. В этой связи высокопигментированные сорта мяса, такие как говядина, требуют более высокого содержания кислорода, чем низкопигментированные, например, свинина. При надлежащем составе смеси практический срок хранения мясных продуктов в потребительской упаковке может быть увеличен с 2 - 4 до 5 - 8 дней при температуре + 4 °C. Использование при сбыте дополнительной общей упаковки позволяет создавать в ней повышенные уровни CO2, что способствует увеличению срока хранения продуктов.

Мясные продукты характеризуются разным составом микрофлоры.

Ухудшение качества мясных продуктов чаще всего происходит под воздействием микробов. Благодаря процессам обработки, например, маринованию, сушке, копчению, брожению, солению и варке, микрофлора мясных продуктов становится иной по сравнению с сырым мясом, вследствие чего механизмы порчи будут иными. В этой связи для упаковки соответствующих продуктов применяются различные газовые смеси. Для предотвращения прокисания продуктов обычно используется двуокись углерода с низкой концентрацией (20 - 50 %).

Рыба и морепродукты

Свежая рыба быстро теряет первоначальную свежесть под воздействием роста бактерий и ферментативных процессов. Рыба и морепродукты представляют собой особо благоприятную среду для развития бактерий, обладающих высокой активностью в водной среде. Рыба и морепродукты обладают нейтральным pH (что способствует размножению бактерий) и содержат ферментативные вещества, которые быстро изменяют вкус и цвет продукта. Разложение протеинов под воздействием микроорганизмов влияет на возникновение неприятного запаха. Окисление жиров в жирных сортах рыб, таких как тунец, сельдь, скумбрия, способствует появлению неприятного вкуса и запаха. Сорта рыб, такие как сельдь и форель, подвергаются порче быстрее, чем это может быть обнаружено с помощью микробиологического анализа. Для достижения высокого качества при хранении рыбы и морепродуктов одним из основных требований является соблюдение низкотемпературного режима - около 0С. В комбинации с правильно подобранной газовой смесью срок хранения может быть увеличен на несколько дней.
Такие сорта рыб, как треска, камбала, окунь и хек при 0С имеют срок хранения в защитной атмосфере в два раза больше, чем в воздушной среде.

Хлебобулочные изделия

Основными факторами порчи хлебобулочных изделий является рост плесени и химическое разложение. Ферментация может вызывать проблемы для изделий с начинкой. Так как активность воды в хлебобулочных изделиях является низкой, развитие других микроорганизмов, кроме плесени, редко создает проблемы. Развитие плесени вызывается аэробными микроорганизмами, поэтому для борьбы с ними можно использовать модифицированную газовую смесь, что позволяет продлить срок хранения в магазинах на много дней.

Масложировая продукция

Характеристики качества жиров и масел или пищевых продуктов с высоким содержанием жиров и масла всегда обеспечиваются предотвращением окисления, которое является наиболее важным механизмом порчи данных видов продуктов.

В данном контексте под окислением понимается химическая реакция цепочек жирных кислот молекул триглицеридов с атмосферным кислородом. Такое воздействие кислорода может происходить при температуре окружающей среды или при более низких температурах, например, при нормальном хранении масел или готовых пищевых продуктов. Это также может происходить при более высоких температурах, например, при приготовлении или при обжаривании в жиру.

С целью защиты масла и улучшения его стабильности нельзя допускать воздействия на него кислорода с самого начала - с момента получения масла. Эффективной альтернативой является использование азота в пищевой промышленности, важность этого варианта возрастает в связи с общемировой тенденцией замены физико-химических методов консервации более мягкими методами.

Азот является химически инертным газом, который непосредственно не взаимодействует с продуктом. Азот используется для вытеснения атмосферного воздуха и, таким образом, кислорода и паров воды, что позволяет предотвратить окисление. Кислород заменяется азотом использованием двух различных методов: барботажа, с помощью которого удаляется растворенный кислород, и заполнения, с помощью которого обеспечивается отсутствие кислорода в свободном пространстве.

Использование каждого из этих процессов очевидно зависит от типа продукта и стадии обработки. Например, заполнение азотом является полезным для сборных баков, используемых для промежуточных фракций масел, а также для баков для хранения неочищенного масла и готового масла.

Кроме этих двух методов, имеется еще один, который широко применяется при производстве жиров и майонеза - так называемое взбивание. Основной целью этого метода является изменение консистенции продукта. Данный метод в основном применяется для жиров, используемых для хлебобулочных изделий, и позволяет получить требуемую плотность с помощью инертного газа и предотвратить воздействие воздуха.

"Барботаж" является термином, описывающим процесс впрыскивания газа в жидкость. Барботаж применяется для достижения двух основных целей: для удаления кислорода из продукта или для увеличения его объема или изменения консистенции, чтобы было лучше использовать жиры при производстве хлебобулочных изделий.

Молочные продукты

Развитие микроорганизмов и прогорклость являются основными причинами ухудшения качества молочных продуктов. Тип порчи зависит от характеристик конкретного продукта. Твердые сыры со сравнительно низкой активностью воды обычно плесневеют, в то время как продукты с высокой активностью воды, например, сливки и мягкие сыры оказываются подвержены ферментации и прогорклости.

Готовые блюда

Порча готовых продуктов в значительной степени зависит от вида продуктов. Если одним из основных ингредиентов является мясо, например, как в равиоли или лазанье, порча таких продуктов происходит не так, как порча макаронных изделий.

Основной проблемой, связанной с готовыми продуктами, является микробное загрязнение во время процесса производства. В связи с этим предъявляются жесткие требования к гигиене и качеству сырья во время производственного процесса.

Сухие продукты

Сухие пищевые продукты, например, мука, картофельные чипсы, арахис, кофе и пряности, а также порошковое молоко и какао, содержат больше или меньше ненасыщенных жиров. В связи с этим данные продукты чувствительны к окислению и прогорклости, поэтому длительность их хранения в торговле сильно зависит от концентрации кислорода в упаковке. Даже небольшие количества кислорода могут ухудшить качество, и продукты будет невозможно реализовать.
Фрукты и овощи

Модифицированную газовую смесь можно эффективно использовать только для для фруктов и овощей с самым высоким первоначальным качеством. Для обеспечения безопасности и длительного срока хранения продукции, упакованной в условиях контролируемой газовой среды, очень важным является гигиеничное и осторожное обращение во время сбора, хранения, подготовки и перевозки, а также поддержание требуемой пониженной температуры.

Второе применение азота, создание регулируемой атмосферы в овощехранилищах и холодильных камерах хранения фруктов и овощей. Данная технология позволяет сохранять сельскохозяйственную продукцию практически без потерь до следующего урожая. Более подробная информация по созданию современных овощехранилищ.
Производство специй

Ценность специй обуславливается содержанием в них эфирных масел. Для выделения аромата масел их необходимо размалывать. Однако возникающий в традиционных системах размола нагрев вызывает испарение эфирных масел, чувствительный к нагреву жир может плавиться и вызывать вязкость размолотой массы.

Использование модифицированной газовой среды предотвращает потерю эфирных масел и обеспечивает максимальное качество продукта.

Производство напитков, пива, соков, вина

Хранение, перелив, бутилирование напитков, таких как пиво, вино, фруктовые соки все чаще осуществляются с помощью азота, который благодаря его низкой растворяемости и инертности, обеспечивает желаемую нейтральную атмосферу. Кроме того, в процессе розлива все чаще используют чистый азот или смесь азота с диоксидом углерода. Газ выдавливает напитки из промышленной емкости (бочки) в тару для реализации.

Читайте также: