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頂空和氣調包裝的定義
食物有許多營(yíng)養價(jià)值都與新鮮度密切相關(guān),因此包裝的重點(diǎn)正從簡(jiǎn)單地延長(cháng)貨架期演變?yōu)橐瑫r(shí)保持食品質(zhì)量,讓新鮮度與安全度成為優(yōu)先級別的重點(diǎn)。而當出售不經(jīng)加工的新鮮食物時(shí),這一點(diǎn)變得更加重要。氣調包裝可以減緩食品質(zhì)量惡化的過(guò)程,這也是氣調包裝銷(xiāo)售額不斷增長(cháng)的原因。
當購買(mǎi)到密封包裝的產(chǎn)品時(shí),包裝內會(huì )存有一些空間,這部分空間被通常稱(chēng)為頂空。氣調包裝的頂空氣體由氧氣、二氧化碳和氮氣三種氣體的不同組合而成,其比例不同于外部的自然空氣,是經(jīng)過(guò)科學(xué)實(shí)驗得出的可實(shí)施的保鮮混合氣體。
氣體的體積和成分在氣調應用中都至關(guān)重要,了解每種食品的具體氣調要求是設計和選擇包裝材料的必要條件,為此考慮影響氣調的所有因素也是至關(guān)重要的。
影響頂空和氣調包裝的因素
頂空氣體是動(dòng)態(tài)的,會(huì )因許多因素而變化:
包裝
影響頂空和氣調包裝的主要因素是包裝材料的滲透性,甚至塑料聚合物也是可滲透的。然而因擴散速率不同,聚合物能讓二氧化碳擴散比氧氣多 3 - 7 倍。二氧化碳從包裝中移出是維護氣調有效性的最大挑戰之一。當頂空內的氧氣水平降低時(shí),已知大氣中的氧氣也會(huì )浸入到包裝中。
產(chǎn)品與頂空的比例
頂空的量也會(huì )影響產(chǎn)品質(zhì)量,尤其是肉制品。對于豬肉和牛肉,氣體頂空與肉的比例不應低于 2:3,否則質(zhì)量會(huì )受到影響。較高的頂空對牛肉沒(méi)有區別,但會(huì )影響豬肉;因此包裝尺寸不宜過(guò)大。
氣體的溶解度
氣體會(huì )凝結并溶解到包裝食品中,導致體積減少,這是肌肉食物的主要問(wèn)題之一,像魚(yú)就會(huì )存在這種問(wèn)題。
呼吸速率
新鮮農產(chǎn)品采摘后仍能持續呼吸,呼吸速率取決于氧氣的可用性。由于呼吸作用,二氧化碳濃度將增加,并產(chǎn)生熱量。此外生理和外部因素的結合會(huì )導致同一產(chǎn)品不同批次的呼吸速率相差 10%。
外部溫度
溫度影響新鮮農產(chǎn)品的呼吸速率,溫度直接影響食物的質(zhì)量和微生物的生長(cháng),包裝材料的氣體傳輸和氣體的溶解也取決于溫度。即使在氣調應用中,也得是較低的溫度才能維持理想的保鮮狀態(tài),并且在產(chǎn)品的搬運、運輸和儲存過(guò)程中要全程得到冷鏈控制。穩態(tài)氣體濃度只有在特殊條件下才有可能,特別是這些呼吸產(chǎn)品。波動(dòng)或更高的溫度會(huì )導致厭氧呼吸,產(chǎn)生不良的味道和乙醇。
相對濕度
相對低濕度或波動(dòng)會(huì )導致水分流失。在包裝內,水蒸氣沒(méi)有辦法逸出,這可能會(huì )導致冷凝并產(chǎn)生霧狀條件。如果溫度下降到露點(diǎn)以下,水蒸氣就會(huì )液化,促發(fā)微生物生長(cháng)。
光照
產(chǎn)品對光的反應取決于包裝材料、食品和光的質(zhì)量。在光飽和的條件下,多葉蔬菜會(huì )進(jìn)行光合作用,造成進(jìn)一步的并發(fā)癥。因此綠色蔬菜在二氧化碳含量高的黑暗中儲存效果好,但由于高二氧化碳和低氧氣會(huì )導致厭氧呼吸,保持平衡對監測很重要。牛肉和火腿由于脂質(zhì)的光氧化而受到光的負面影響。
運輸時(shí)間
為了計算頂空和氣調包裝的體積,必須考慮運輸距離,以補償通過(guò)可滲透包裝和溶解的氣體損失。
不同食物的頂空和氣調包裝重要性
各種易腐物品,如新鮮農產(chǎn)品、乳制品、海鮮和肉制品,都受益于氣調技術(shù),不過(guò)每種食物的氣調實(shí)操都會(huì )有所不同。不同的食物規定了不同水平的氧氣和二氧化碳濃度,高濃度的二氧化碳被用作抗菌措施來(lái)保存所有食物。
新鮮農產(chǎn)品
在新鮮農產(chǎn)品中,由于果蔬是會(huì )呼吸的產(chǎn)品,所以即使采摘后有多生理過(guò)程仍在發(fā)生:
高阻隔性材料導致產(chǎn)品質(zhì)量下降
乙烯的產(chǎn)生最終會(huì )導致成熟、過(guò)度成熟,并最終導致衰老
物理?yè)p傷也會(huì )損害新鮮農產(chǎn)品。
這三個(gè)生理過(guò)程可以同時(shí)發(fā)生,由于乙烯的產(chǎn)生,呼吸速率會(huì )上升,而乙烯又是在果實(shí)成熟過(guò)程中產(chǎn)生的,或者是對物理?yè)p傷和其他壓力的反應。結果顏色和香味都會(huì )發(fā)生變化。
為了降低呼吸速率,氣調包裝中的氧氣水平要比大氣中的低,二氧化碳水平比大氣中的高,這也控制了乙烯和微生物的作用。然而即使在高二氧化碳環(huán)境下,也不可能控制所有的微生物感染,因為許多微生物也會(huì )在厭氧條件下生長(cháng)。如果在正確的平衡和限制下使用二氧化碳和氧氣,顏色、氣味都會(huì )得到理想狀態(tài)。但要注意確保氧氣水平不會(huì )下降,防止產(chǎn)生厭氧條件下的發(fā)酵和fubai。
肉
頂空分配適當的氣調包裝可以在不添加化學(xué)食品添加劑的情況下延長(cháng)貨架期。將與包裝形式、肉類(lèi)脂肪含量、外部溫度以及微生物菌群和負荷相互作用,宰后水分活度和非蛋白質(zhì)的數量將反過(guò)來(lái)決定微生物的活性。
肉制品的質(zhì)量由它們的顏色、保水性、脂肪成分和微生物活性決定。消費者更喜歡肉的紅色。包裝中的氧氣濃度決定了肉品中肌紅蛋白的氧化狀態(tài)和產(chǎn)品的微生物保質(zhì)期。傳統上對于鮮肉,需要氧濃度大于 70% 才能產(chǎn)生較為理想的鮮紅色。但存在氧氣就足以使肉中的需氧fubai菌群生長(cháng),所以在氣體混合物中加入 20-30% 的二氧化碳可以延緩它們的生長(cháng)。
氣調技術(shù)已被用于將家禽產(chǎn)品的貨架期延長(cháng)一倍。它用于控制微生物的活動(dòng),應用 40 - 100% 的高二氧化碳水平與氮氣結合使用,不過(guò)厭氧菌會(huì )產(chǎn)生粘液和不良氣味。
海鮮
在海鮮產(chǎn)品中,由于脂質(zhì)氧化、微生物fubai和酶活性,質(zhì)量會(huì )下降。微生物降解會(huì )影響風(fēng)味、質(zhì)地和外觀(guān)。由于高水分含量、氣體成分和氯化鈉等添加劑,海鮮*的fubai菌大量繁殖。海鮮*的fubai菌會(huì )導致不良風(fēng)味、貨架期變短并產(chǎn)生三甲胺,魚(yú)腥味就這么來(lái)的。
氣調包裝可以減少海鮮*的fubai菌生長(cháng),避免腥味,還可以限制脂質(zhì)氧化。低脂肪魚(yú)類(lèi)、扇貝,推薦使用 40% 二氧化碳 + 30% 氮氣 + 30% 氧氣;鮭魚(yú)、鱒魚(yú)、煙熏海鮮制品,推薦使用 40% 二氧化碳+60% 氮氣。
高水平的二氧化碳通過(guò)溶解在魚(yú)肌肉中形成碳酸來(lái)降低酸堿度。二氧化碳被添加到包裝中,以保持適當的氣調條件,但碳酸會(huì )使蛋白質(zhì)變性致?lián)p。另一個(gè)風(fēng)險是厭氧菌引起的肉毒中毒,這只能通過(guò)將氣調包裝的魚(yú)冷藏在 3.5℃ 以下來(lái)解決。
頂空分析的應用
通過(guò)氣調技術(shù)改善食品供應和質(zhì)量,加上包裝變化帶來(lái)的挑戰,使得頂空和氣調分析在研究和工業(yè)中都很重要。
確保食品質(zhì)量
目前正在進(jìn)行廣泛的研究,以檢查不同氣調包裝條件下新鮮和鮮切食品中的微生物活性。
包裝和質(zhì)量控制
在工業(yè)中,頂空和氣調分析在包裝過(guò)程中至關(guān)重要,在運輸和儲存過(guò)程中也是質(zhì)量控制的關(guān)鍵。
處理
在頂空創(chuàng )造理想的氣調條件不僅僅局限于包裝,還可以應用于收獲后的預處理。熱處理被廣泛用于降低呼吸速率、微生物感染和低溫傷害。
埃幸關(guān)于氣調包裝應用過(guò)程中的建議:確定合適的大氣條件和設計包裝的研究依賴(lài)于將頂空中的氣體、溫度、相對濕度和儲存時(shí)間的各種組合進(jìn)行比較。以下幾種測試方式是氣調質(zhì)量控制中常見(jiàn)方案:
① 便攜式頂空分析
② 臺式頂空分析
③ 在線(xiàn)頂空分析
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