Краткий обзор использования технологии применения газов и их смесей в пищевой промышленности.
Подробности
Модифицированная газовая среда или атмосфера, сокращённо МГС/МГА определена FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США) как «активный или пассивный контроль или модификация атмосферы, окружающей продукт внутри плёночной упаковки». Модифицированная атмосфера отличается от естественной по газовому составу и нужна, чтобы создать оптимальные условия для увеличения срока годности скоропортящихся продуктов и напитков, а именно создать условия, в которых они не будут окисляться.
Существует два типа МГС:
- Упаковка с активно регулируемой газовой атмосферой (actively-control gas atmosphere packaging – AGAP)
Примеры модифицированных газовых сред
Чаще всего для замещения или уменьшения количества кислорода в упаковке используется азот.
Кроме азота, в МГС используются другие газы, такие как диоксид углерода (CO2) или аргон (Ar). Однако наиболее часто используемый газ — азот (N2).
Тип и доля газа, используемого в упаковке, зависит от того, какой продукт находится в упаковке, и от того, как быстро продукт теряет свои свойства без упаковки.
Компании используют сложное оборудование для удаления газа из так называемой упаковочной камеры и замены его другими, точно измеренными и подготовленными газами или смесями.
Крайне важное значение имеет также выбор упаковочной пленки.
Это высокотехнологичный процесс подачи газа или смеси газов, позволяющий получить правильную формулу и исключить риск утечки подаваемых компонентов.
Газ и газовые смеси можно закачивать в упаковку как до, так и после упаковки продуктов.
Другой способ создания МГС – выбор определённых упаковочных плёнок, которые не пропускают влагу и кислород.
Подходящими материалами являются полиэтилен низкой плотности, поливинилхлорид или полипропилен.
Иногда в МГС используются вещества, поглощающие кислород и влагу: железный порошок, аскорбиновая кислота и активированный уголь. Эти ингредиенты являются катализаторами, которые поглощают находящиеся внутри упаковки влагу и кислород.
Ещё один способ создать МГС – односторонние фильтры, добавляемые к плёнке во время процесса упаковывания. Они пропускают наружу определённые газы, но не дают никаким газам проникнуть внутрь. Таким способом можно не только выпускать из упаковки воздух, но и снижать давление, создаваемое газами, которые выделяет продукт.
Использование МГС при упаковке молочной продукции
Срок годности молочных продуктов
- замораживание;
- тепловая и сублимационная сушка;
- тепловая обработка уже сквашенных продуктов;
- выработка в асептических условиях;
- упаковывание в асептических условиях ⇒ глубокое охлаждение;
- добавление консервантов.
Для каких ещё продуктов используется МГС?
Преимущества использования МГС
- увеличение срока хранения.,
- предотвращение использования химических добавок для сохранения скоропортящихся товаров (консервантов);
- увеличение срока годности скоропортящихся пищевых продуктов;
- уменьшение роста микроорганизмов;
- поддержание формы и текстуры пищи;
- сохранение цвета и питательной ценности продуктов.
Модифицированная газовая упаковка может использоваться для хранения продуктов в свежем виде в мешках, банках, коробках, бутылках, картоне или пластике.- предотвращение использования химических добавок для сохранения скоропортящихся товаров (консервантов);
- увеличение срока годности скоропортящихся пищевых продуктов;
- уменьшение роста микроорганизмов;
- поддержание формы и текстуры пищи;
- сохранение цвета и питательной ценности продуктов.
Для успешного функционирования интерактивной упаковки, замедления порчи продукта и продления срока его хранения необходимы как минимум четыре дополнительные условия:
- бактерицидная среда внутри упаковки;
- определенная температура и другие условия хранения упакованного продукта;
- надежные сварные швы, предотвращающие натекание извне либо изнутри упаковки газов и паров;
- определенные барьерные свойства пленок.
- бактерицидная среда внутри упаковки;
- определенная температура и другие условия хранения упакованного продукта;
- надежные сварные швы, предотвращающие натекание извне либо изнутри упаковки газов и паров;
- определенные барьерные свойства пленок.
Существует два типа МГС:
Активная МГС – это замена воздуха в упаковке необходимой смесью газов.
Пассивная МГС – это среда, которая образуется естественным путём после упаковывания продукта в плёнку.
Разновидности упаковок с изменённой внутренней газовой средой:
Пассивная МГС – это среда, которая образуется естественным путём после упаковывания продукта в плёнку.
Разновидности упаковок с изменённой внутренней газовой средой:
- Упаковка с модифицированной газовой атмосферой (modified atmosphere packing- MAP)
- Вакуумированная упаковка (vacuum packaging -VP)
- Изобарическая упаковка (isobaric packaging -IP)
- Газонаполненная упаковка (gas packaging - GP)
- Упаковка с контролируемой газовой средой (controlled atmosphere packaging - CAP)
- Упаковка с саморегулируемой газовой атмосферой (self-control gas atmosphere packaging – SGAP) - Вакуумированная упаковка (vacuum packaging -VP)
- Изобарическая упаковка (isobaric packaging -IP)
- Газонаполненная упаковка (gas packaging - GP)
- Упаковка с контролируемой газовой средой (controlled atmosphere packaging - CAP)
- Упаковка с активно регулируемой газовой атмосферой (actively-control gas atmosphere packaging – AGAP)
Основные газы и их влияние на упакованные продукты .
Углекислый газ, или диоксид кислорода, или двуо́кись углеро́да (СО2) – используется как газ-заместитель в МАР-упаковке для пищевых продуктов. Он в частности замедляет жизнедеятельность аэробных бактерий, которые вызывают изменение вкуса и запаха мяса, птицы и рыбы. Этот газ имеет высокий уровень растворимости в водной составляющей пищевых продуктов и таким образом снижает рH, подкисляя их вследствие образования угольной кислоты. При высоких концентрациях СО2 может происходить разрушение мясных продуктов, появляется посторонний привкус в жирах и маслах, изменяется естественный цвет свежих продуктов. Углекислый газ также имеет некоторое антибактериальное воздействие. Он препятствует «дыханию» фруктов и овощей при концентрациях выше 1%. Однако чрезмерная концентрация углекислого газа ведет к повреждению растительных тканей, снижению давления в упаковке (из-за растворимости СО2 в продукте) и усаживанию пленки. Этот эффект может быть уравновешен введением азота.
Азот (N2) – 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, например, для чипсов или других деликатных продуктов, он служит для минимизации потери вкуса, а также обеспечивает защиту во время транспортировки.
Моноокси́д углеро́да, угарный газ (CO) - 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%)
Сернистый газ (SO2) - 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.
Кислород (О2) – в большинстве продуктов мы стараемся свести остаточное содержание кислорода к минимуму. Эмпирическое правило гласит, что чем меньше, тем лучше для срока годности. Исключение делается для таких продуктов, как сырое мясо или салаты. В сыром мясе кислород поддерживает красную окраску, вызванную миоглобином, мясо выглядит более свежим. С помощью салатов поддерживается клеточное дыхание, салат не вянет и выглядит свежее.
Аргон (Ar) – используется для ингибирования ферментативных реакций. Он может конкурентно ингибировать ферменты, которые преобразуют кислород в ферментативной реакции или окислении. Например, можно частично предотвратить окисление полифенолов в листьях салата, чтобы листья не потемнели, а продукт сохранил свой цвет и, следовательно, стал более привлекательным.
Сернистый газ (SO2) - 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.
Кислород (О2) – в большинстве продуктов мы стараемся свести остаточное содержание кислорода к минимуму. Эмпирическое правило гласит, что чем меньше, тем лучше для срока годности. Исключение делается для таких продуктов, как сырое мясо или салаты. В сыром мясе кислород поддерживает красную окраску, вызванную миоглобином, мясо выглядит более свежим. С помощью салатов поддерживается клеточное дыхание, салат не вянет и выглядит свежее.
Аргон (Ar) – используется для ингибирования ферментативных реакций. Он может конкурентно ингибировать ферменты, которые преобразуют кислород в ферментативной реакции или окислении. Например, можно частично предотвратить окисление полифенолов в листьях салата, чтобы листья не потемнели, а продукт сохранил свой цвет и, следовательно, стал более привлекательным.
Примеры модифицированных газовых сред
Чаще всего для замещения или уменьшения количества кислорода в упаковке используется азот.
Кроме азота, в МГС используются другие газы, такие как диоксид углерода (CO2) или аргон (Ar). Однако наиболее часто используемый газ — азот (N2).
Тип и доля газа, используемого в упаковке, зависит от того, какой продукт находится в упаковке, и от того, как быстро продукт теряет свои свойства без упаковки.
Компании используют сложное оборудование для удаления газа из так называемой упаковочной камеры и замены его другими, точно измеренными и подготовленными газами или смесями.
Крайне важное значение имеет также выбор упаковочной пленки.
Это высокотехнологичный процесс подачи газа или смеси газов, позволяющий получить правильную формулу и исключить риск утечки подаваемых компонентов.
Газ и газовые смеси можно закачивать в упаковку как до, так и после упаковки продуктов.
Другой способ создания МГС – выбор определённых упаковочных плёнок, которые не пропускают влагу и кислород.
Подходящими материалами являются полиэтилен низкой плотности, поливинилхлорид или полипропилен.
Иногда в МГС используются вещества, поглощающие кислород и влагу: железный порошок, аскорбиновая кислота и активированный уголь. Эти ингредиенты являются катализаторами, которые поглощают находящиеся внутри упаковки влагу и кислород.
Ещё один способ создать МГС – односторонние фильтры, добавляемые к плёнке во время процесса упаковывания. Они пропускают наружу определённые газы, но не дают никаким газам проникнуть внутрь. Таким способом можно не только выпускать из упаковки воздух, но и снижать давление, создаваемое газами, которые выделяет продукт.
С технической точки зрения технологии МАР имеет два вида исполнения:
- Упаковка замещением. Газирование упаковки по принципу «замещения» атмосферы внутри упаковки смесью чистых инертных газов методом «продува» упаковки. Газовая смесь (азота, кислорода и углекислого газа в определенной пропорции) нагнетается внутрь упаковки сильным вихревым потоком и, как бы, «выдувает» атмосферный воздух изнутри смесью пищевых газов, тем самым заполняя его пространство.
- Вакуум-газация. Упаковочная емкость вакуумируется (изнутри упаковки удаляется весь атмосферный воздух методом вакуумирования), затем внутрь принудительно «задувается» смесь пищевых газов.
Оборудование, используемое в процессе упаковки продукции в МАР с увеличенным сроком хранения, также подразделяется на два типа:
- оборудование по принципу газозамещения;
- оборудование по принципу вакуумирования.
Сравнительная таблица сроков хранения некоторых скоропортящихся продуктов по разным принципам упаковывания
- Упаковка замещением. Газирование упаковки по принципу «замещения» атмосферы внутри упаковки смесью чистых инертных газов методом «продува» упаковки. Газовая смесь (азота, кислорода и углекислого газа в определенной пропорции) нагнетается внутрь упаковки сильным вихревым потоком и, как бы, «выдувает» атмосферный воздух изнутри смесью пищевых газов, тем самым заполняя его пространство.
- Вакуум-газация. Упаковочная емкость вакуумируется (изнутри упаковки удаляется весь атмосферный воздух методом вакуумирования), затем внутрь принудительно «задувается» смесь пищевых газов.
Оборудование, используемое в процессе упаковки продукции в МАР с увеличенным сроком хранения, также подразделяется на два типа:
- оборудование по принципу газозамещения;
- оборудование по принципу вакуумирования.
| Наименование продукта питания | Условия хранения продукта |
Срок хранения (газозамещение) |
Срок хранения (вакуум-газ) |
Примечания |
| Охлажденное мясо | CO2 - 95%, O2 - 5%, +3°C | 5 суток | 9-12 суток | Свежего забоя |
| Охлажденная рыба | CO2 - 30%, N2 - 70%, +2°C | 4 суток | 7-8 суток | Не жирные белые сорта |
| Салат в майонезе | CO2 - 70%, N2 - 30%, +3°C | 5 суток | 7-8 суток | Без лука и моркови |
| Готовое второе блюдо | CO2 - 60%, N2 - 40%, +4°C | 5 суток | 10-12 суток |
100% степени тепловой обработки до готовности |
| Суп (борщ) | CO2 - 25%, N2 - 75%, +4°C | 4 суток | 7 суток | С минимальным содержанием картофеля |
| Блины | CO2 - 60%, N2 - 40%, +2°C | 5 суток | 8-10 суток | На молоке не дрожжевые |
| Пирожное белковое, натуральное | CO2 - 30%, N2 - 70%, +5°C | 3 суток | 6-8 суток | Без консервантов |
| Шашлык в маринаде | CO2 - 30%, N2 - 70%, +4 +5°C | 7 суток | 12-15 суток |
Маринад – соль, масло, мин. уксус 13% |
| Полуфабрикат куриный, 80% готовности | CO2 - 80%, N2 - 20%, +2 +5°C | 6 суток | 8-12 суток | Филейная часть |
| Творог (сыр домашний) | CO2 - 100%, +3 +6°C | 5 суток | 20 суток |
Зернистый ледяного охлаждения сливками |
Как МГС увеличивает сроки хранения?
Примеры увеличения сроков хранения. (просим учесть, что на сроки хранения важное влияние оказывает температура хранения)
В таблице указаны допустимые сроки хранения в холодильнике продуктов без упаковки, в вакуумной упаковке и в МГС.Примеры увеличения сроков хранения. (просим учесть, что на сроки хранения важное влияние оказывает температура хранения)
Рост применения МГС вырос во время пандемии коронавируса в 2020 году. Так как потребители стараются как можно реже выходить из дома, возрос спрос на продукты, которые можно хранить долго – в том числе на продукты, упакованные в МГС.
Использование МГС при упаковке молочной продукции
Срок годности молочных продуктов
| Продукт | Температура хранения | Срок годности |
| Молоко пастеризованное | 4 + 20С | 36 часов |
| Молоко стерилизованное | 4 - 200С | 6 месяцев |
| Сливки стерилизованные | 4 - 200С | 6 месяцев |
| Сметана | 4 + 20С | 72 часа |
| Творог и творожные изделия | 4 + 20С | 36 часов |
| Творожные торты | 4 + 20С | 24 часа |
| Масли сливочное в пергаменте | 4 + 20С | 10 суток |
| Масло сливочное в фольге | 4 + 20С | 20 суток |
| Масли сливочное в полимерных стаканчиках | 4 + 20С | 15 суток |
| Топлёное масло в стекле | 4 + 20С | 3 месяца |
| Кисломолочные продукты | 4 + 20С | 36 часов |
| Кумыс | 4 + 20С | 48 часов |
| Мороженное | - 180С | 1 год |
Способы повышения сроков годности молочных продуктов.
Кроме стандартных стерилизации и ультрапастеризации, которые позволяют хранить молоко до 6 месяцев, применяется также высокотемпературная пастеризация (для молока со сроком хранения 21 день), а также нижеперечисленные способы
- хранение в среде инертных газов;Кроме стандартных стерилизации и ультрапастеризации, которые позволяют хранить молоко до 6 месяцев, применяется также высокотемпературная пастеризация (для молока со сроком хранения 21 день), а также нижеперечисленные способы
- замораживание;
- тепловая и сублимационная сушка;
- тепловая обработка уже сквашенных продуктов;
- выработка в асептических условиях;
- упаковывание в асептических условиях ⇒ глубокое охлаждение;
- добавление консервантов.
Хранение в среде инертных газов молочных продуктов.
Инертные газы — это газы с низкой химической активностью, без цвета и запаха, призванные снизить содержания кислорода (О2) в упаковке.
В молочной промышленности чаще всего применяется смесь газов: азот (N2) + углекислый газ (CO2).
Азот (N2) менее эффективен в подавлении роста микроорганизмов, чем углекислый газ.
Углекислый газ (CO2) оказывает нежелательное воздействие на вкус продукта, отделение сыворотки и структуру сгустка.
Углекислый газ обозначается на упаковке кодом Е290. Он снижает рН, выделяя угольную кислоту.
Смесь газов используют с целью собрать полезные свойства обоих газов и одновременно снизить их негативное влияние и упаковке.
Чаще всего инертные газы применяются при упаковывании взбитых творожков, йогуртов, сметаны и творога.
При упаковывании воздух замещается газом. Из-за низкого содержания кислорода аэробные бактерии развиваются плохо, жир не окисляется.
Необходимо использовать упаковочные материалы и пленку с высокими барьерными свойствами, для предотвращения улетучивания газа..
Инертные газы — это газы с низкой химической активностью, без цвета и запаха, призванные снизить содержания кислорода (О2) в упаковке.
В молочной промышленности чаще всего применяется смесь газов: азот (N2) + углекислый газ (CO2).
Азот (N2) менее эффективен в подавлении роста микроорганизмов, чем углекислый газ.
Углекислый газ (CO2) оказывает нежелательное воздействие на вкус продукта, отделение сыворотки и структуру сгустка.
Углекислый газ обозначается на упаковке кодом Е290. Он снижает рН, выделяя угольную кислоту.
Смесь газов используют с целью собрать полезные свойства обоих газов и одновременно снизить их негативное влияние и упаковке.
Чаще всего инертные газы применяются при упаковывании взбитых творожков, йогуртов, сметаны и творога.
При упаковывании воздух замещается газом. Из-за низкого содержания кислорода аэробные бактерии развиваются плохо, жир не окисляется.
Необходимо использовать упаковочные материалы и пленку с высокими барьерными свойствами, для предотвращения улетучивания газа..
Для каких ещё продуктов используется МГС?
Кофейные зёрна после обжарки начинают выделять углекислый газ. Если МГС не используется, после обжарки нужно дать зёрнам остыть, потому что при накоплении СО2 давление может разорвать упаковку. Но такое охлаждение зёрен может привести к потере свежести. Именно поэтому для кофейных зёрен часто используется МГС с односторонним фильтром, пропускающим углекислый газ наружу.
МГС также используют для картофельных чипсов и других популярных закусок, чтобы избежать избытка консервантов в продукте.
Регулируемая газовая среда (РГС)
В последнее время идёт активное применение регулируемой газовой среды (РГС) в условиях охлаждения для хранения плодов фруктов и овощей в специализированных хранилищах.
РГС – способ, основанный на хранении плодов при относительно низкой температуре (0-40С) в газовой среде, обеднённой кислородом и обогащенной углекислым газом при повышенном или обычном содержании азота. Принципиальное отличие хранения этим методом в том, что помимо температуры и относительной влажности воздуха здесь контролируется третий фактор – состав атмосферы.
При определённом составе газовой среды удаётся продлить срок послеуборочного созревания и отодвинуть момент перезревания плодов фруктов и овощей, а в результате этого предупредить возникновение массовых физиологических заболеваний (особенно низкотемпературных функциональных расстройств), снизить потери за счёт естественной убыли массы и инфекционных заболеваний, лучше сохранить органолептические свойства – вкус, аромат, окраску, консистенцию плодов.
Пример такого использования указан ниже.
Регулируемая газовая среда (РГС)
В последнее время идёт активное применение регулируемой газовой среды (РГС) в условиях охлаждения для хранения плодов фруктов и овощей в специализированных хранилищах.
РГС – способ, основанный на хранении плодов при относительно низкой температуре (0-40С) в газовой среде, обеднённой кислородом и обогащенной углекислым газом при повышенном или обычном содержании азота. Принципиальное отличие хранения этим методом в том, что помимо температуры и относительной влажности воздуха здесь контролируется третий фактор – состав атмосферы.
При определённом составе газовой среды удаётся продлить срок послеуборочного созревания и отодвинуть момент перезревания плодов фруктов и овощей, а в результате этого предупредить возникновение массовых физиологических заболеваний (особенно низкотемпературных функциональных расстройств), снизить потери за счёт естественной убыли массы и инфекционных заболеваний, лучше сохранить органолептические свойства – вкус, аромат, окраску, консистенцию плодов.
Пример такого использования указан ниже.
60%