Đề tài Tổng quan về đóng gói map

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MAP Các ứng dụng thương mại của việc sử dụng phương pháp bảo quản bằng khí quyển thay đổi đã được áp dụng từ những năm 1930. Đã có những nghiên cứu về hiệu quả kéo dài thời gian sử dụng khi áp dụng CAS với các sản phẩm thịt tươi : Killefer (1930) báo cáo tăng được gấp đôi thời gian bảo quản của thịt lợn và thịt cừu lạnh khi lưu trữ trong môi trường CO2 100%. Các sản phẩm bán lẻ sử dụng phương pháp MAP được giới thiệu đầu năm 1970. Các sản phẩm thịt tươi và chế biến tại Châu Âu trong những năm 1980 đều tập trung sử dụng MAP để thuận tiện trong quá trình phân phối lẻ. Trong những năm gần đây, MAP mở rộng phạm vi, đã được ứng dụng rộng rãi trong các loại thực phẩm đóng gói bao gồm : thịt, cá, bánh mì, bánh ngọt, phomat, rau, trái cây… 1.1 Khái niệm Bao gói trong khí quyển điều chỉnh ( MAP: Modified Atmosphere Packaging) là “phương pháp đóng gói một sản phẩm dễ hư hỏng trong môi trường khí quyển có thành phần được thay đổi khác với không khí thông thường.” (Hintlian & Hotchkiss, 1986 ). Các loại thực phẩm đóng gói trong khí quyển điều chỉnh thích hợp có thể kéo dài thời hạn sử dụng, nâng cao chất lượng, và thuận tiện trong quá trình phân phối. Phân biệt MAP và CAS: Lưu trữ với khí quyển được kiểm soát (CAS: Controlled Atmosphere Storage) là phương pháp bảo quản với thành phần khí quyển được duy trì không đổi, bằng cách theo dõi và bổ sung các khí liên tục trong suốt quá trình bảo quản. 1.2 Nguyên tắc của phương pháp MAP Sử dụng lớp bao bì có tính thẩm thấu chọn lọc đối với các loại khí nhằm thay đổi thành phần khí quyển chung quanh rau quả, hạn chế hô hấp và hoạt động của vi sinh vật, kéo dài độ tươi lâu sản phẩm nhờ giảm sự hô hấp và giảm tốc độ lão hoá sản phẩm mà không hoàn toàn cản trở quá trình hô hấp hiếu khí. Rau quả là những thực phẩm còn hô hấp sau thu hoạch. Do đó sự ảnh hưởng qua lại giữa bao gói và rau quả là vô cùng quan trọng. Nếu lượng O2 nhiều, đường được tổng hợp thúc đẩy quá trình chín quả, làm giảm thời gian bảo quản. Do vậy lượng O2 cần được hạn chế, lượng CO2 tăng lên. Tuy nhiên nếu lượng O2 quá thấp (< 3%) sẽ dẫn đến hô hấp yếm khí cũng ảnh hưởng không tốt đến chất lượng của rau quả. Vì vậy, sự thấm khí (CO2, O2) của màng bao cần được thiết kế phù hợp với sự hô hấp của rau quả. Chương 2 CÁC YẾU TỐ TRONG KỸ THUẬT MAP 2.1 Bao bì Bao bì là một trong hai nhân tố quan trọng trong kĩ thuật MAP. Một loại bao bì với khả năng thấm khí có chọn lọc giúp tạo ra được một môi trường với thành phần không khí duy trì ổn định, mà tại đó sự hô hấp của rau trái là thấp nhất, nhờ vậy sẽ kéo dài được thời gian bảo quản. Với các ưu điểm: trọng lượng tương đối nhẹ, độ xuyên suốt tốt, khả năng dễ tạo hình, khả năng thấm khí chọn lọc… là những đặc điểm giúp cho nguyên liệu plastic chiếm một phần lớn trong việc sử dụng làm vật liệu bao gói trong kĩ thuật MAP. Vật liệu bao gói có thể là đơn lớp hình thành từ một loại nhựa, hoặc là lớp màng với cấu trúc gồm nhiều lớp. Bằng cách chọn thành phần nhựa, bề dày của từng lớp, có thể thiết kế được loại bao bì phù hợp với yêu cầu của từng đối tượng sản phẩm. Các loại plastic thường được sử dụng trong kĩ thuật MAP là : PE, PP, PS, PVC, EVOH, OPP, PA… Bảng 2.1 : Đặc tính của một số loại bao bì sử dụng trong MAP.[2] Vật liệu Đặc tính LDPE (low density polyethylene) : là màng polyethylene có tỷ trọng thấp, được sản xuất bằng phương pháp trùng hợp khí C2H4. - Tỷ trọng: 0,91 – 0,925 g/cm3. - Trong suốt, hơi có ánh mờ, bề mặt bóng láng, mềm dẻo. - Nhiệt độ nóng chảy: 85 – 930C. - Bền cơ học, bề với dung dịch acid, kiềm, muối vô cơ. - Bị hư hỏng khi tiếp xúc với dung môi hữu cơ hoặc các chất tẩy như H2O2, HClO… - Chống thấm O2, CO2 kém nhưng chống thấm nước và hơi nước tốt. HDPE (high density polyethylene) : là màng polyethylene tỷ trọng cao. - Tính cứng vững cao. - Trong suốt, mức độ mờ đục cao hơn LDPE. - Độ bóng bề mặt không cao. - Bền nhiệt hơn LDPE, tnc = 1210C. - Chống thấm nước, hơi nước tốt. - Chống thấm khí, hương, chất béo tốt hơn LDPE. - Khả năng in ấn tốt hơn LDPE. PP (polypropylene): được sản xuất bằng phương pháp đồng trùng hợp propylene với xúc tác Ziegler. - Tỷ trọng thấp, 0,885 – 0,905 g/cm3. - Màng trong suốt, độ bóng bề mặt cao, khi bị vò cho tiếng thanh hơn PE. - Khá bền nhiệt, nóng chảy ở 132 – 1490C. - Chống thấm khí, hơi, chất béo tốt. - Bền cơ học cao, khá cứng vững, không mềm dẻo như PE. - Khả năng in ấn cao, in rõ nét. PS (polystyrene): được sản xuất bằng phương pháp đồng trùng hợp styrene với xúc tác khởi đầu của một peroxide. - Trong suốt. - Tính cứng vững cao, giòn. - Bền cơ. - Nhiệt độ nóng chảy: 880C. - Chống thấm nước tốt. - Chống khí, hơi kém. PVC (polyvinylclorua): được sản xuất bằng phương pháp trùng hợp các monomer vinylcloride ở áp suất thấp và khoảng nhiệt độ không cao. - Tỷ trọng: 1,4 g/cm3 . - Chống thấm hơi và nước kém hơn PE. - Không bị hư hỏng bởi acid và kiềm. - Bị phá hủy bởi các dung môi hữu cơ. - Làm màng co vì có tính khá mềm dẻo. EVOH (ethylene vinyl alcohol): được tạo thành từ tác nhân ban đầu là EVA (ethylene vinyl alcohol) và được tiếp tục trùng hợp từ một lượng lớn VA (vinyl alcohol) với ethylene. - Có khoảng nhiệt độ tồn tại rộng hơn PVDC (-17 – 1500C). - Nhiệt độ chảy ổn định đối với một quá trình đùn ép tạo màng. - Tỷ trọng: 1,2; thấp hơn PVDC, do đó diện tích màng lớn hơn so với khi sử dùng cùng một lượng PVDC. - Không gây ô nhiễm môi trường như PVDC. EVA (ethylene vinyl acetate): được sản xuất bằng phương pháp đồng trùng hợp ethylene và vinyl acetate. - EVA có tỷ lệ VA khoảng 7 – 8% thì có tính chất giống LDPE, VA khoảng 15 – 20% thì khá giống PVC nhưng dẻo dai hơn, được dùng làm màng co. OPP (oriented polypropylen):là màng polypropylene cải tiến. - Tỷ trọng: 0,902 – 0,907 g/cm3 . - Trong suốt và bóng bề mặt. - Độ bền cơ học cao. - Chống thấm khí, hơi tốt. Polyamide (nylon): là loại plastic được tạo ra từ phản ứng trùng ngưng của một acid hữu cơ và một amin. - Bền cơ học, trong suốt, độ bóng bề mặt cao, mềm dẻo. - Không bị tác động bởi acid và kiềm yếu, nhưng bị hư hỏng khi tiếp xúc với acid và kiềm ở nồng độ cao. - Tính chống thẩm thấu khí, hơi rất tốt nên thường được dùng làm bao bì đóng gói chân không. Bảng 2.2 : Tóm tắt đặc tính của một số loại bao bì thường dùng.[9] Bảng 2.3 : Khả năng thấm khí và độ bền của một số bao bì.[2] Vật liệu Tốc độ khuếch tán khí (cm3/25mm/100m2/24h 1atm 250C) Tốc độ thẩm thấu hơi nước (g/25mm/100m2/24h1atm 380C 90% RH) Khả năng chịu đựng trong môi trường O2 N2 CO2 Axit mạnh Kiềm mạnh Chất béo Dung môi hữu cơ LDPE 500 180 2700 1,0 ¸ 1,5 Tốt Tốt Kém Kém PVC 8 ¸160 1 ¸ 70 20 ¸ 1900 4 ¸ 10 Tốt Tốt Tốt Khá OPP 160 20 540 0,25 Tốt Tốt Tốt Tốt Nylon-6 2,6 0,9 10 ¸12 16 ¸ 22 Tốt Tốt Tốt Tốt 2.2 Khí gas Khí gas là yếu tố quan trọng quyết định khả năng bảo quản của phương pháp MAP, tỷ lệ thành phần khí trong bao bì trong mỗi thời điểm khác nhau trong quá trình bảo quản có ảnh hưởng tích cực hay tiêu cực đến thời gian sử dụng và chất lượng sản phẩm rau trái. Trong phương pháp MAP thông thường chỉ sử dụng ba loại khí: oxygen, nitrogen, carbon dioxide. Trong một số trường hợp việc sử dụng kết hợp khí carbon monoxide với ba loại khí trên cũng góp phần làm tăng giá trị của sản phẩm. 2.2.1. Carbon Dioxide (CO2) CO2 sử dụng như là khí hạn chế sự gia tăng của vi khuẩn hiếu khí và nấm mốc. Không có bất cứ nghi ngờ nào về vai trò và tầm quan trọng của nó trong bao bì thực phẩm sử dụng MAP. Thông thường có thể nói CO2 kéo dài thời gian bảo quản của thực phẩm. Tuy nhiên chất béo và nước hấp thu CO2 rất dể dàng và nếu quá nhiều sẽ ảnh hưởng đến hương vị, giảm độ ẩm trong bao bì vì thế nên cân nhắc cẩn thận. Nếu CO2 chỉ sử dụng để ngăn sự phát triển của vi khuẩn hiếu khí và nấm mốc thì hàm lượng dưới 20% được khuyến khích. 2.2.2. Nitrogen (N2) N2 là một khí trơ được sử dụng để đuổi O2 khỏi bao bì. Nó sử dụng như là khí giúp “đổ đầy” ngoài ra nó cũng có hiệu ứng tương tự CO2. Tuy nhiên khác biệt rõ nhất của hai loại khí này là CO2 ức chế vi khuẩn và nấm mốc theo nguyên tắc tạo môi trường kỵ khí. 2.2.3. Oxygen (O2) O2 là yếu tố cần thiết cho quá trình hô hấp và củng là yếu tố đẩy nhanh sự hư hỏng của thực phẩm. Tuy vậy nó ức chế với các vi sinh vật kỵ khí bắt buộc. Nói chung O2 nên được loại bỏ trong MAP nhưng một vài trường hợp một lượng O2 lại mang đến một nhân tố tích cực : Giữ màu sắc tự nhiên của thực phẩm. Giúp duy trì sự thở đặc biệt đối với rau trái. Kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn kỵ khí có nhiều trong cá và rau. 2.2.4 Khí gas khác Gần đây việc sử dụng các loại khí gas: carbon monoxide, khí trơ, sulphur dioxide trong phương pháp MAP đã bước đầu được xã hội chấp nhận. Tuy nhiên chỉ sử dụng với hàm lượng hạn chế và quy mô áp dụng nhỏ. Lý do là ngoài giá trị kinh tế mang lại, đây là những khí gây hại với con người, ảnh hưởng đến vệ sinh an toàn thực phẩm. Carbon monoxide (CO): trong phân phối các sản phẩm từ thịt việc sử dụng khí này trong bảo quản có thể làm ngăn cản sự hóa nâu của thịt. Khả năng này được lý giải là do sự kết hợp của CO với hemoglobin có trong cơ thịt. Ngoài ra phản ứng giữa CO và mioglobin tạo màu đỏ tươi, độ bền màu tốt hơn so với phản ứng giữa O2 và mioglobin khi bảo quản ở điều kiện thông thường. Trong công nghệ bảo quản rau trái khí CO có vai trò ngăn cản hóa nâu (đào): do sự tương tác với các cytochromes (màng protein có chứa nhóm heme đóng vai trò trong việc vận chuyển điện tử), qua đó ngăn cản oxy hóa (Wolfe, 1980). CO còn là khí gas kháng nấm mốc Botrytis cinerea trong cà chua, dâu tây, nho (Kader, 1983). Thông thường sử dụng kết hợp khí CO với phương pháp oxy thấp để đạt hiệu quả ức chế cao nhất (CO: 5-10%, O2: 2-4%) (Kader, 1983). Chương 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP MAP Trong kỹ thuật MAP hiện tại nhiều phương pháp được ứng dụng tuy nhiên nếu để phân loại một cách tổng quát có thể chia làm hai nhóm chính: phương pháp chủ động (Active MAP), phương pháp thụ động (Passive MAP). Dù là theo phương pháp nào, nếu sự thấm khí (CO2, O2) của màng bao được thiết kế phù hợp với sự hô hấp của rau quả, có nghĩa là sự tạo thành hay hấp thụ một khí cân bằng với sự mất đi hay sự tạo thành của khí đó trong bao bì, thì thành phần khí mong muốn bên trong bao bì sẽ ổn định và do đó rau trái sẽ kéo dài được thời hạn sử dụng của nó. Kỹ thuật thiết lập sự cân bằng đó gọi là kỹ thuật EMAP (Equilibrium Modified Atmosphere Packaging). 3.1 Phương pháp thụ động (Passive MAP) Phương pháp này được thực hiện khá đơn giản, đầu tiên rau trái qua chế biến hay xử lý thô sau đó cho vào bao bì và tiến hành ghép mí. Trong phương pháp này thành phần không khí không có sự hiệu chỉnh. Rau trái trong bao bì thời gian đầu bảo quản sự biến đổi diển ra một cách bình thường, qua thời gian sự hô hấp là cho thành phần khí thay đổi và đạt đến tỷ lệ mong muốn có thể ức chế hoặc kìm hãm các quá trình sinh trưởng và phát triển đang diển ra trong rau trái. 3.2 Phương pháp chủ động (Active MAP) Trong phương pháp này hỗn hợp khí đã được trộn sẵn với tỷ lệ thích hợp được thổi vào bao bì chứa rau trái, vì vậy trong phương pháp quá trình sinh trưởng và phát triển đã bị kìm hãm ngay từ thời gian đầu bảo quản. Dựa vào thành phần và tỷ lệ các loại khí trong bao bì có thể phân thành các hướng ứng dụng như: phương pháp sử dụng nồng độ oxy thấp (low oxygen MAP), phương pháp sử dụng nồng độ oxy cao (hight oxygen MAP), phương pháp sử dụng khí CO (carbon dioxide MAP)…Tuy nhiên việc áp dụng các phương pháp này trong từng loại rau trái phải trải qua nghiên cứu thực nghiệm. 3.2.1. Carbon monoxide MAP Phương pháp này ít phổ biến do sự lo ngại về tính an toàn khi sử dụng, tuy nhiên nghiên cứu về lĩnh vực này đã xuất hiện từ lâu. Năm 1970, nghiên cứu việc kéo dài thời gian sử dụng trên rau diếp lạnh đông. Năm 2002 luật pháp Hoa kỳ chính thức cho phép sử dụng trong các sản phẩm phân phối trên thị trường. Khả năng bảo quản của phương pháp chủ yếu là do vai trò của khí CO, tuy vậy thông thường phương pháp này thường kết hợp với phương pháp oxy thấp để tăng khả năng ức chế. 3.2.2. High carbon dioxide MAP CO2 với lượng 20-30% có khả năng hạn chế sự phát triển của vi sinh vật đặc biệt là các vi khuẩn hiếu khí và nấm mốc. Phương pháp sẽ đạt hiệu quả cao nếu bảo quản ở nhiệt độ thấp lý do là khả năng bão hòa CO2 gia tăng khi giảm nhiệt độ, môi trường có chứa CO2 hòa tan sẽ tạo áp lực thẩm thấu ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của sinh vật dẫn đến ức chế hay kìm hãm hoạt động sống của chúng. 3.2.3. High oxygen MAP Phương pháp này sử dụng nồng độ oxy cao trong hỗn hợp khí thổi vào ban đầu mục đích là duy trì hàm lượng oxy luôn lớn hơn 40% so với các khí khác trong suốt thời gian bảo quản. Hình 3.1: Ảnh hưởng của hàm lượng oxy đến sự phát triển của vi sinh vật.[7] Khả năng ức chế vi sinh vật của oxy là do nồng độ oxy cao khiến áp lực của oxy tạo ra lớn trong bao bì, điều này làm biến đổi quá trình trao đổi khí giữa bên trong và bên ngoài tế bào vi sinh vật, vì thế dẫn đến kìm hãm hay ức chế chúng. Ngoài ra nồng độ oxy cao còn có thể ngăn chặn sự chuyển màu của rau quả, cụ thể áp lực mà nồng độ oxy cao làm thay đổi cấu trúc của enzyme polyphenoloxiedase (PPO) điều này giúp ngăn cản quá trình oxy hóa polyphenol thành hợp chất melanin làm sẫm màu sản phẩm Hình 3.2 : Cơ chế ngăn cản quá trình hóa nâu nhờ nồng độ oxy cao.[7] Chương 4 CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG PHƯƠNG PHÁP MAP Các thiết bị dùng trong phương pháp MAP có thể chia làm 2 nhóm chính : Các thiết bị làm việc gián đoạn: Snorkel machines; Vacuum chamber machines. Các thiết bị làm việc liên tục: Form, fill and seal machines; Thermo-forming packaging machine. 4.1 Snorkel machines – Máy sử dụng ống hút khí để hút chân không Hình 4.1 : Máy Snorkel machines Đặc điểm : Máy loại này làm việc bán tự động, dùng kỹ thuật hút chân không để bao gói sản phẩm và được ứng dụng trong các cơ sở có qui mô sản xuất nhỏ. Nguyên tắc hoạt động : Sản phẩm cần bao gói được công nhân cho vào các túi bao bì plastic đã hàn kín một đầu, đầu chưa hàn kín được đặt vào vị trí hàn miệng bao của máy Snorkel machines, tại đây ống hút khí dạng bản mỏng được đưa vào bên trong bao bì. Máy hoạt động hút hết không khí bên trong bao bì tạo môi trường chân không, sau đó một hỗn hip khí thích hợp được nạp vào bên trong bao bì qua ống hút này. Ống hút khí được bộ phận của máy đưa ra khỏi bao bì chứa sản phẩm và miệng bao được máy hàn kín lại bằng nhiệt. Hình 4.2 : Cơ chế hoạt động của ống hút khí Được ứng dụng để bao gói : cherry, bông cải … 4.2 Vacuum chamber machines – Máy hút khí bằng buồng hút chân không Hình 4.3 : Máy Vacuum chamber machines Đặc điểm : Máy làm việc bán tự động, sử dụng bao bì dạng màng và kỹ thuật hút chân không để bao gói sản phẩm có kích thước nhỏ gọn. Máy được dùng nhiều trong các cơ sở sản xuất qui mô nhỏ. Nguyên tắc hoạt động : Sản phẩm cần bao gói được công nhân đặt vào trong túi nhỏ dạng màng, Buồng hút được mở ra và túi dạng màng chứa sản phẩm được đặt vào bên trong buồng, sau đó buồng hút được đóng lại. Người ta cho máy hoạt động để hút hết phần không khí bên trong bao bì, cả phần không khí trong khoảng không buồng hút cũng được rút chân không. Khi môi trường bên trong buồng hút là chân không thì một hỗn hợp khí thích hợp được nạp vào qua một ống dẫn khí. Túi bao bì sau đó được hàn kín bằng nhiệt và người ta mở nắp buồng lấy sản phẩm ra ngoài. Hình 4.4 : Cơ chế hoạt động của máy Vacuum chamber machines Tuy nhiên thiết bị có hạn chế vì tổn thất khí gas qua các lần đóng mở khi bao gói từng sản phẩm. Người ta dùng máy loại này để bao gói táo tươi … 4.3 Form, fill and seal machines Hình 4.5 : Máy Horizontal Form, fill and seal machines Đặc điểm : Thiết bị làm việc liên tục, có thể đạt tốc độ lên đến 120 gói mỗi phút (độc lập với kích cỡ gói) nên được ứng dụng nhiều trong các xí nghiệp lớn vì mức độ tự động hoá khá cao. Gồm có 2 loại : Vertical form-fill-seal (VFFS – Thiết bị bao gói theo chiều dọc) và Horizontal form-fill-seal (HFFS – Thiết bị bao gói theo chiều ngang). Cả 2 đều sử dụng kỹ thuật nạp khí trực tiếp vào trong bao bì mà không hút chân không nên lượng O2 đạt được cao nhất 80% (Bao gói High O2 MAP) Nguyên tắc hoạt động : Sản phẩm cần bao gói được đặt trên băng tải có phủ một lớp màng bao, sản phẩm được đưa đến hệ thống nạp khí. Trước khí vào hệ thống nạp khí, sản phẩm được phủ lên trên một lớp màng bao nữa. Trong hệ thống nạp khí, thành phần khí thích hợp được nạp liên tục vào bên trong không gian hệ thống và giữa sản phẩm cùng 2 lớp bao bì. Sau đó 2 mép cạnh của bao bì được hàn kín bằng nhiệt rồi ra khỏi hệ thống nạp khí qua bộ phận hàn kín 2 đầu còn lại của bao bì và cắt rời từng sản phẩm. (a) ( b) Hình 4.6 : Cơ chế hoạt động của máy HFFS (a) và VFFS (b) [9] Hạn chế : do máy không sử dụng hệ thống hút chân không mà tạo môi trường chân không bằng cách nạp khí trực tiếp vào bên trong bao bì nên sự tiêu thụ khí gas là cao nhất. Khí gas sử dụng theo tiêu chuẩn để tạo hình, làm đầy, ghép mí khoảng 30-300 slm. Salad thương mại thường bao gói bằng thiết bị dạng này. 4.4 Thermo-forming packaging machines Hình 4.7 : Máy Thermo-forming packaging machines Hình 4.8 : Cấu tạo của máy Thermo-forming packaging machines Đặc điểm : - Khác với VFFS và HFFS, máy Thermo-forming packaging machines có kết hợp với khay chứa và lớp nắp cải tiến, buồng chân không, máy hút chân không dùng kỹ thuật bù chân không để rút hết không khí ra và sau đó nạp hỗn hợp khí vào khay và lớp nắp. Vì các máy này có dùng bước hút chân không trước khi nạp khí nên lượng O2 đạt được có thể lên tới 85-95%. - Nguyên tắc hoạt động : Vật liệu tạo khay có dạng tấm mỏng được cuộn ống, khi những tấm đó được kéo rút qua một bộ phận tạo khay bằng cách dùng nhiệt thì sẽ tạo ra các khay có hình dạng cụ thể. Sản phẩm sẽ được đặt lên trên các khay sau đó được phủ lên trên bằng lớp màng bao mỏng, không khí bên trong sẽ được rút ra ngoài và hỗn hợp khí mong muốn được đưa vào sau đó hàn kín lại bằng nhiệt. Thiết bị có tính tự động hoá cao nên được sử dụng rộng rãi trong nhiều nhà máy và xí nghiệp lớn. Hình 4.9 : Cơ chế vận hành của máy Thermo-forming packaging machines [9] Hình 4.10 : Một số sản phẩm bao gói bằng phương pháp MAP Chương 5 NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG 5.1 Ưu điểm – Nhược điểm của phương pháp MAP 5.1.1. Ưu điểm Phương pháp MAP có những ưu điểm vượt trội so với các phương pháp bảo quản khác ở những đặc điểm sau : Kéo dài được thời gian bảo quản, hầu như giữ nguyên được độ tươi của sản phẩm rau trái. Ít tổn thất về dinh dưỡng, khối lượng. Ít hoặc không dùng chất bảo quản. Tăng tính thẩm mĩ cho sản phẩm, thuận tiện trong quá trình phân phối và sử dụng. Quá trình bao gói thực hiện tự động, năng suất co và ổn định. 5.1.2 Nhược điểm Ngoài những ưu điểm kể trên thì phương pháp MAP vẫn có những mặt hạn chế như: Mỗi loại rau trái có thành phần dinh dưỡng, đặc điểm sinh lí hô hấp khác nhau → phải tiến hành nghiên cứu để xác định thành phần khí gas và bao bì thích hợp cho từng loại rau trái. Thành phần khí gas thể gây nên một số giá trị cảm quan không tốt cho 1 số loại sản phẩm như: tạo vết đen, hóa nâu bề mặt sản phẩm, đọng ẩm… Một số khí gas (như CO, SO2) chưa được cho phép sử dụng tại một số quốc gia. Thường kết hợp với phương pháp bảo quản nhiệt độ thấp → tốn chi phí cho đầu tư và năng lượng cho thiết bị lạnh. Mất tác dụng khi bao bì bị thủng trong quá trình vận chuyển và bảo quản → cần hạn chế các tác động cơ học lên bao bì sản phẩm. 5.2 Những nghiên cứu phương pháp MAP đối với sản phẩm rau trái 5.2.1 Thành phần khí gas trong phương pháp MAP đối với sản phẩm rau trái Nói chung, việc sử dụng khí quyển thay đổi với một nồng độ O2 thấp và CO2 cao ở mức thích hợp đều hạn chế được quá trình hô hấp của sản phẩm rau trái, qua đó kéo dài được thời gian sử dụng cho sản phẩm. Hiệu quả bảo quản được nâng cao nếu có sử dụng kết hợp với nhiệt độ thấp. Bảng 5.1: Thành phần khí gas được khuyên dùng cho một số sản phẩm rau trái [5] Sản phẩm Nhiệt độ (0C) Độ ẩm (%) O2 (%) CO2 (%) Trái Mơ Cam Chuối Hồng Cherry Dâu Táo Đào Lê 0 – 5 90 2 – 3 2 – 3 3 – 9 90 – 95 5 -10 0 – 5 13 – 15 90 – 95 2 – 5 2 – 5 0 – 5 90 – 95 3 – 5 5 – 8 0 – 5 90 – 95 3 – 10 10 – 15 0 – 5 90 – 95 4 – 10 15 – 20 0 – 5 90 1 – 3 1 – 3 0 – 5 90 – 95 1 – 2 3 – 5 0 – 5 90 – 95 2 – 3 0 -1 Rau Măng tây Bông cải xanh Cải hoa (Su lơ) Dưa chuột Rau diếp Bắp Cà chua Rau bina 0 – 5 95 – 100 - 5 – 10 0 – 5 95 – 100 1 – 2 5 – 10 0 – 5 95 – 98 2 – 5 2 – 5 8 – 12 90 – 95 3 – 5 0 0 – 5 95 – 100 1 – 5 0 0 – 5 95 – 98 2 – 4 10 – 118 8 – 12 90 – 95 3 – 5 0 – 3 0 – 5 95 – 98 7 – 10 5 – 10 5.2.2 Bao bì trong phương pháp MAP đối với sản phẩm rau trái Vai trò của bao bì là giúp duy trì được trạng thái cân bằng ( trạng thái cân bằng của O2 và CO2 bên trong và bên ngoài bao bì ) mà khi đó cường độ hô hấp của sản phẩm rau trái là thấp nhất, giúp kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. Bảng 5.2 : Một số loại bao bì khuyên dùng cho một số loại rau [7] Nguyên liệu Vật liệu bao gói và bề dày Khoai tây (bóc vỏ, nguyên hoặc cắt lát) PE-LD, 50mm (hay PA/PE, 70–100mm) Cà rốt (thái nhỏ) PP-O, 40mm, microholed PP-O, PE/EVA/PP-O, 30–40mm Củ cải (cắt lát) PE-LD, 50mm Củ cải (thái nhỏ) PE/EVA/PP-O, 40mm Bắp cải trắng (thái nhỏ) PP-O, 40mm, PE/EVA/PP-O, 30–40mm Hành (cắt nhỏ) PP-O, 40mm (hay PA/PE, 70–100mm) Tỏi (cắt nhỏ PE-LD, 50mm, PP-O 40mm (hay PA/PE, 70–100mm) 5.2.3 Hiệu quả của MAP đến chất lượng của “soft fruit” Tên bài báo : Effect of modified atmosphere packaging (MAP) on soft fruit quality Tác giả : D. Stewart, J. Oparka, C. Johnstone, P.P.M. Iannetta & H.V. Davies. Nội dung: “Soft fruits” là những loại trái cây có vỏ ngoài mềm như dâu tây, mâm xôi… Những loại trái cây này có thời gian sử dụng sau thu hoạch rất ngắn do thường bị nhiễm mốc xanh từ loài Botrytis cinerea. Đã có một số phương pháp được sử dụng để ngăn chặn quá trình nhiễm trên: phủ một lớp màng chitosan lên bề mặt trái, bảo quản trong điều kiện bao bì thành phần khí quyển thay đổi… Trong quá trình phân phối lẻ, dâu tây hay mâm xôi thường được bảo quản trong các thùng kín, mục đích duy trì nồng độ CO2 ở mức 10-15% có tác dụng ức chế được sự phát triển của loại nấm mốc trên. Tuy nhiên, tùy theo phương pháp bao gói cũng như thời gian bao gói, mà trong những khoảng thời gian đầu nồng độ CO2 chưa đủ đạt đến mức cần thiết để ức chế, nấm mốc vẫn có khả năng phát triển. Mặt khác, nồng độ CO2 duy trì ở mức cao trong thời gian dài có thể làm giảm pH của trái, kèm theo biến đổi về mùi. Nghiên cứu này đánh giá hiệu quả của phương pháp sử dụng O2 ở nồng độ cao (>50%) giúp ức chế các vi sinh vật không bị ảnh hưởng bởi CO2 < 20%. Trình tự tiến hành: dâu tây chín được thu hoạch, bảo quản ở 40C trong 1h, sau đó tiến hành bao gói bằng bao bì OPP, sử dụng thiết bị của CPV Systems. Thành phần khí gas thí nghiệm bao gồm: (a) 80% O2 20% N2, (b) 5% O2 5% CO2 90% N2, và (c) 20% O2 80% N2. Các mẫu được bảo quản ở nhiệt độ 40C, 80C và 210C. Mẫu trái cây không bao gói cũng được bảo quản tương tự để đối chứng. Kết quả thí nghiệm : Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến sự giảm khối lượng của sản phẩm : Hình 5.1 : Sự giảm khối lượng của dâu tây trong điều kiện bảo quản khác nhau [11] àDựa vào đồ thị, ta rút ra nhận xét: so với bảo quản ở điều kiện không bao gói, dâu tây được bao gói với MAP ít bị tổn thất về khối lượng sản phẩm. Trong đó, với điều kiện bảo quản ở nhiệt độ thấp nhất 40C và thành phần khí quyển (a) 80% O2 20% N2, sự tổn thất là ít nhất. Hiệu quả ức chế vi sinh vật của các hỗn hợp khí gas : Hình 5.2 : Thành phần khí gas bên trong bao bì theo thời gian (mẫu bảo quản ở 40C) [11] àDựa vào đồ thị ta nhận thấy: không phụ thuộc vào thành phần khí gas ban đầu, theo thời gian bảo quản nồng độ CO2 trong cả 3 mẫu đều đạt giá trị > 20%, nghĩa là đều có khả năng ức chế được vi sinh vật. Tuy nhiên, nồng độ CO2 đạt giá trị >20% bắt đầu từ ngày thứ 3 trở đi, vì thế trong giai đoạn đầu bảo quản mẫu (b) và (c) vẫn có khả năng nhiễm vi sinh vật. Trường hợp mẫu (a), do trong giai đoạn đầu nồng độ O2 duy trì ở mức cao (>50%) nên có tác dụng ngăn ngừa được sự phát triển của vi sinh vật. Kết luận : Có thể thấy được lợi ích đáng kể trong việc kéo dài thời gian bảo quản của dâu tây, mâm xôi… bằng việc sử dụng bao bì với thành phần không khí điều chỉnh, với điều kiện tối ưu là kết hợp nhiệt độ thấp và khí gas với nồng độ oxy cao. Trong một nghiên cứu khác, J. Fernando Ayala-Zavala và các cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện nồng độ oxy cao đến khả năng chống oxy hóa, và thành phần các hợp chất dễ bay hơi trong bao bì. Kết quả thu được cho thấy, dâu tây bảo quản với điều kiện oxy cao có khả năng chống oxy hóa tốt hơn, đồng thời phát ra một lượng thấp hơn các hợp chất dễ bay hơi so với bảo quản ở điều kiện ngoài không khí [3]. Kết quả thí nghiệm có hiệu quả cao nếu được ứng dụng vào thực tế, giúp kéo dài được thời gian bảo quản cũng như nâng cao được chất lượng của sản phẩm sau khi thu hoạch. 5.2.4 Hiệu quả của MAP đến chất lượng của “lê cắt miếng” Tên bài báo: Effect of low and superatmosferic O2 modifie atmosphere on the quality of fresh-cut pears Tác giả : Zora Jandric , Robert Soliva-Fortuny , Gemma Oms-Oliu, Olga Martín-Belloso , Slavica Grujic. Nội dung : Nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp oxy cao và phương pháp oxy thấp đến giá trị dinh dưỡng, biến đổi màu sắc…lên sản phẩm lê (dạng fresh-cut) trước đó đã được nhúng vào glutathione 0.75w/v và N-acetyl-L-cysteine 0.75w/v. Trình tự tiến hành: lê được cắt thành miếng sau đó nhúng vào dung dịch glutathione 0.75w/v và N-acetyl-L-cysteine 0.75w/v, sau đó bao gói bằng phương pháp MAP bằng ba phương pháp: oxy cao, oxy thấp, bảo quản thụ động (PMAP) trong điều kiện 4 ± 1 0C Bảng 5.3: Tóm tắt quá trình tiến hành thí nghiệm Sản phẩm Phương pháp Thành phần khí quyển (%) Thời gian bảo quản(ngày) Bao bì Thiết bị Nhiệt độ (0C) CO2 N2 O2 Lê cắt miếng Oxy cao - 30 70 21 PP Thermo-forming packaging machines 4 ± 1 Oxy thấp 7 90.5 2.5 28 PMAP - 79 21 21-28 Kết quả thí nghiệm : Ảnh hưởng của phương pháp áp dụng đối với sự chín của lê cắt miếng : Hình 5.3 : Hàm lượng ethylene sinh ra khi bảo quản.[8] àKhi tiến hành bảo quản bằng phương pháp oxy thấp quá trình chín diễn ra chậm, hàm lượng ethylene ít biến đổi trong suốt thời gian bảo quản. Trái lại khi sử dụng phương pháp PMAP hay oxy cao lượng ethylene sinh ra lớn cụ thể trong thí nghiệm hàm lượng ethylene sinh ra trong 7 ngày khi sử dụng oxy cao là 11.28 ppm, PMAP là 15.25 ppm và đạt mức 7.94 ppm và 10.18 ppm tương ứng với mỗi phương pháp. Điều này góp phần đẩy nhanh quá trình chín dẩn đến nhanh chóng có sự biến đổi về cấu trúc làm trái mềm đi. Ảnh hưởng của phương pháp áp dụng đến hàm lượng chất khô của sản phẩm : Hàm lượng chất khô không biến đổi đáng kể trong suốt thời gian bảo quản. Bảng 5.4 : Hàm hượng chất khô trong thời gian bảo quản [8] Kết luận: Trong thí nghiệm lê cắt miếng đã được xử lý trước với các chất chống oxy hóa vì thế biến đổi về màu sắc trong ba phương pháp trên không có sự khác biệt lón, tuy nhiên do quá trình chín khi sử dụng PMAP và oxy cao diễn ra nhanh hơn so với oxy thấp nên thời gian bảo quản của lê căt miếng trong phương pháp này được kéo dài đến 28 ngày khi bảo quản lạnh. 5.3 Ứng dụng thực tế của phương pháp MAP.[10] Mới đây, trong khuôn khổ dự án RETA 6376 “Hỗ trợ chuỗi giá trị cây rau tại các nước thuộc tiểu vùng sông Mê kông vì mục tiêu phát triển và giảm nghèo”, Bộ môn Bảo quản Chế biến - Viện nghiên cứu Rau quả - Bộ NN PTNT đã nghiên cứu phát triển một số công nghệ bảo quản bằng MAP cho một số loại rau như rau muống, rau cải bẹ, bắp cải... Các cán bộ khoa học của bộ môn đã hoàn thiện quy trình, đưa ra khuyến cáo bà con nông dân và người tiêu dùng sử dụng công nghệ MAP để bảo quản rau quả tươi, trong đó có rau muống rất hiệu quả.  Quy trình bảo quản rau muống bằng công nghệ MAP rất đơn giản, dễ áp dụng: rửa sạch rau bằng nước sạch, tốt nhất là sục qua nước ozon, để ráo nước rồi bao gói rau muống trong các túi PE có độ dày 25µm, 500gram nguyên liệu/túi, bổ sung thêm 1 gói chất hấp thụ ethylene nồng độ 0,1% so với nguyên liệu. Sau đó tiến hành bảo quản lạnh rau muống ở nhiệt độ 15±10C. Với rau muống tươi, bằng công nghệ MAP thời bảo quản có thể kéo dài từ 15 đến 20 ngày, bình thường chỉ có thể bảo quản được khoảng 3 – 4 ngày. Ngoài rau muống, tuỳ theo yêu cầu của khung nhiệt độ trong kho lạnh, kho mát của từng loại rau, quả tươi, công nghệ MAP có thể giúp bảo quản được các loại rau, hoa, quả tươi khác theo yêu cầu của khách hàng. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Tôn Nữ Minh Nguyệt, Lê Văn Việt Mẫn, Trần Thị Thu Trà 2008, Công nghệ chế biến rau trái, tập 1 nguyên liệu và công nghệ bảo quản sau thu hoạch, Nhà xuất bản Đại Học Quốc gia TpHCM. 2. Đống Thị Anh Đào 2008, Kỹ thuật bao bì thực phẩm, Nhà xuất bản Đại Học Quốc gia TpHCM. 3. Ayala-Zavala, J.F. et al. (2007), “High Oxygen Treatment of Strawberries”, Food Technol. Biotechnol, Vol. 45 (2), pp.166–173. 4. Coles, R., McDowell, D., Kirwan Mark, J. (2003), Food Packaging Technology, Blackwell Publishing, USA. 5. Jayas, D. S., Jeyamkondan, S. (2002), “Modified Atmosphere Storage of Grains Meats Fruits and Vegetables”, Biosystems Engineering, Vol.82,, pp.235–251. 6. Luisa Torri, Maria Rosa Baroni, Bruna Baroni , Modified atmosphere, Food Packages free press, Artek publishing, page 40. 7. Wim Jongen (2002), Fruit and vegetable processing Improving quality, Woodhead Publishing Ltd and CRC Press, NW, page 312. 8. Zora Jandric et al. (2010), “Effect of low and superatmosferic O2 modified atmosphere on the quality of fresh-cut pears”, Applied Technologies & Innovations, Vol.2, pp.29-39. 9. 10. 11.