بسته بندی اتمسفر اصلاح شده (MAP)
اصطلاح فناوری اتمسفر اصلاح شده شامل نگهداری در اتمسفر کنترل شده، نگهداری در اکسیژن بسیار کم، نگهداری در اتمسفر با اکسیژن بسیار بالا، بسته بندی تحت گاز، بسته بندی تحت خلا (VP)، بسته بندی در اتمسفر اصلاح شده منفعل و بسته بندی فعال می باشد.
تمامی این روش‌ها برای اصل مشترک استوارند که عبارت است از دستکاری یا کنترل ترتیب اتمسفر به نحوی که کیفیت محصول در طول نگهداری حفظ شود.
با اینکه موفقیت بسته بندی اتمسفر اصلاح شده در تضمین کیفیت، مستلزم اجرای کنترل های دقیق و دشواری می باشد ولی با این حال این روش توانسته رشد سریعی در حدود ۳۰ تا ۳۵ بیلیون پوند در سال را در بازار به خود اختصاص دهد، به طوری که این رقم بیشتر از دیگر گروه‌های فرآوری مواد غذایی نظیر مواد غذایی اسپتیک، اتوکلاو شده، کنسروی یا منجمد است.
در زمینه فرآوری های مختلف صنعت گوشت اعتماد به بسته بندی اتمسفر اصلاح شده بسیار گسترده می باشد. به طوری که سهم بازار این گونه محصولات در کشورهای اروپای غربی ۱۰ تا ۴۰ درصد بود در حالی که در نروژ این مقدار بالاتر و حدود ۶۰ درصد است.
در یک اتمسفر اصلاح شده نسبت های معمول گازهای موجود در هوا عمدا تغییر داده می‌شود.اگرچه اتمسفر اصلاح شده و کنترل شده به طور یکسان مورد استفاده قرار می‌گیرند ولی این دو روش با هم یکسان نیستند.
اتمسفر کنترل شده دلالت بر کنترل بسیار دقیق غلظت های خاصی از اتمسفر دارد در حالی که در اتمسفر اصلاح شده چنین کنترلی به کار گرفته نمی‌شود.بسته بندی اتمسفر اصلاح شده به عنوان محصور کردن محصولات غذایی در مواد غیر قابل نفوذ به گاز در محیطی که گازهای آن در حال تغییر است تعریف می شود. به طوری که سبب جلوگیری از عوامل مولد فساد و بنابراین حفظ کیفیت بالاتر در محصولات فسادپذیر در طول نگهداری و افزایش ماندگاری آنها می گردد.
در نگهداری با اتمسفر کنترل شده ترتیب اتمسفر در طول زمان نگهداری کنترل می شود، در حالی که در بسته بندی اتمسفر اصلاح شده، بهینه سازی ترکیب اتمسفر در لحظه شروع نگهداری انجام شده و با توجه به ویژگی‌های ماده غذایی از قبیل (سرعت تنفس و تغییرات بیوشیمیایی)، ویژگی‌های بسته‌بندی (نفوذپذیری) و شرایط نگهداری (دما) اصلاحات بیشتر انجام می پذیرد و به این ترتیب مشخص می شود کنترل گاز تا چه حد می‌تواند مشکل باشد.
بسته بندی اتمسفر اصلاح شده شکلی از بسته بندی است که در آن هوا از بسته حذف شده و با مخلوطی از گازها جایگزین می گردد.
بسته به نوع محصول ترتیب خاصی از گاز مورد استفاده قرار می‌گیرد. دو نوع بسته بندی اتمسفر اصلاح شده تعریف شده‌است: بسته بندی تحت خلا و گاز و بسته‌بندی با دمیدن یا تبادل گاز.
اصلاح اتمسفر با روش مختلفی نظیر: بسته بندی تحت خلا، بسته‌بندی تحت گاز، تنظیم خلا، اصلاح اتمسفر منفعل و بسته بندی فعال (با استفاده از جاذب‌های اکسیژن، دی اکسید کربن و اتیلن) انجام می گیرد.
بسته بندی تحت خلا با استفاده از غیرقابل دسترس کردن اکسیژن و جلوگیری از رشد باکتری های هوازی، عوامل مولد فساد واکنش اکسیداسیون سبب افزایش ماندگاری محصول می‌شود. در این حالت اکسیژن به کمتر از یک درصد کاهش می‌یابد و تعدادی از میکروب‌های بی‌هوازی و میکروآئروفیل ممکن است در این شرایط رشد کنند و واکنش های غیر اکسیداسیون نیز می تواند انجام پذیرد که باعث فساد فراورده غذایی می شوند.
تغییر شکل نیز به واسطه فشرده شدن محصول رخ می دهد که این امر استفاده از بسته بندی تحت خلا را برای فرآورده های نرم مانند فراورده‌های نانوایی محدود می‌سازد.
بسته بندی تحت گاز می تواند مشکلات مربوط به استفاده از خلأ را برطرف نماید. اصلاح اتمسفر فضای خالی داخل بسته بندی با جایگزینی مکانیکی هوا با یک ترکیب گاز گازی یا با تولید اتمسفر به دو روش فعال یا منفعل انجام می‌گیرد. جایگزینی مکانیکی اتمسفر از طریق دمیدن گاز و تنظیم خلا صورت می گیرد.
اتمسفر تولید شده به روش فعال شامل بسته بندی محصول تحت شرایط معمولی محیط با استفاده از یک فیلم قابل نفوذ می باشد که غالباً در بسته بندی میوه ها و سبزی ها مورد استفاده قرار می گیرد.
اصول نگهداری سرعت تنفس محصول اکسیژن محیط را مصرف کرده و تولید دی اکسید کربن می کند و به این ترتیب سبب تغییر اتمسفر محیط می‌گردد.
اصلاح به روش اتمسفر فعال فرآیند پیچیده‌ای است که در آن عوامل بسیاری برای اصلاح اتمسفر و ایجاد شرایط پایدار تاثیر متقابل خواهندداشت.
روش فعال شامل استفاده از افزودنی های معین داخل فیلم بسته بندی یا داخل ظروف بسته بندی بوده که سبب اصلاح اتمسفر فضای خالی بسته می شود. برخی از این افزودنی ها جاذب های اکسیژن، جاذب ها یا ساطع کننده های دی اکسید کربن و جاذب های اتیلن می باشد.
بسته های با اتمسفر اصلاح شده تعادلی (EMAP)
Equilibrium modified atmosphere packaging
در آن هوای اطراف ماده غذایی به گازی از ۱ تا ۵ درصد اکسیژن و ۳ تا ۱۰ درصد دی اکسید کربن (متعادل کردن نیتروژن)تغییر می‌یابد.
با دانستن سرعت تنفس ماده غذایی در دمای مطلوب نگهداری، برای ثابت نگه داشتن غلظت گاز ها در طول زمان نگهداری ساختار ماده بسته بندی را می توان طراحی کرد. بر اساس نفوذ پذیری مناسب فیلم در دمای نگهداری مقدار سبزی های با حداقل فراوری(MPV) موجود و ابعاد بسته انجام می گیرد.(Minimally processed vegetables)
فاکتور اساسی در فناوری بسته بندی اتمسفر اصلاح شده دما می باشد که مهمترین عامل در این فناوری بوده تا آنجا که گفته می‌شود مهمتر از اتمسفر اصلاح شده می باشد. کنترل دما همراه با رعایت کامل بهداشت و بالا بودن کیفیت اولیه محصول، موفقیت بسته بندی اتمسفر اصلاح شده را قطعی می کند.
برنامه‌هایی مانند عملیات ساخت خوب(GMP) و آنالیز کنترل نقاط بحرانی خطر(HACCP) طی فرآوری مواد غذایی بسته بندی شده تحت اتمسفر اصلاح شده باید در نظر گرفته شود.
تصور رایج این است که بسته بندی اتمسفر اصلاح شده می‌تواند بر نامناسب بودن دما و شرایط میکروبیولوژیکی غلبه نماید در حالی که این تصور غلط می باشد زیرا بسته بندی اتمسفر اصلاح شده صرفاً می‌تواند به افزایش زمان ماندگاری کمک کند و هیچ دخالتی در بهبود کیفیت آن نخواهد داشت ولی کاهش کیفیت را کند می نماید.
اساس بسته بندی در اتمسفر اصلاح شده:
چهار مکانیسم برای اثر معادل گازها در بسته بندی اتمسفر اصلاح شده شناخته شده‌اند:.
1. تغییر در عملکرد غشای سلولی مانند اثر در جذب مواد مغذی
2. جلوگیری مستقیم از فعالیت آنزیم ها یا کاهش سرعت واکنشهای آنزیمی
3. نفوذ در غشا های باکتریایی که منجر به تغییرات pH داخل سلول می گردد.
4. تغییرات مستقیم در خواص فیزیکی و شیمیایی پروتئین ها
برای موثر واقع شدن دی اکسید کربن مقدار مشخصی از آن با توجه به نوع محصول باید در محصول حل شود تا از رشد باکتریایی جلوگیری گردد. تعیین کننده در زمان استفاده از دی اکسید کربن بالا بودن حلالیت آن در آب و چربی است که به طور کلی با کاهش دما افزایش می یابد. برای این که دی اکسید کربن در این حالت اثرگذار باشد نسبت حجم گاز به حجم ماده غذایی (نسبت G/P ) ۲:۱ یا ۳:۱ در نظر گرفته می شود. عامل اصلی کنترل کننده فعالیت ضد میکروبی بسته بندی در اتمسفر اصلاح شده غلظت دی اکسید کربن حل شده می باشد.
کاربردهای بسته بندی در اتمسفر اصلاح شده:
بسته بندی در اتمسفر اصلاح شده به طور وسیعی در اغلب گروه‌های غذایی مانند گوشت های تازه و عمل آوری شده، میوه ها، سبزی ها، محصولات برش خورده تازه، فراورده‌های نانوایی، لبنی و غذاهای دریایی مورد استفاده قرار می گیرد.
کاربرد های اخیر بسته بندی اتمسفر اصلاح شده شامل استفاده از آن در فرآورده های خمیری پیش پخت شده، سالادهای آماده یا پنیر کاتیج می‌باشند.
بسته بندی در اتمسفر اصلاح شده به عنوان بخشی از صنعت غذا در سراسر دنیا محبوب شده و کاربردهای جدید آن روزانه مورد ارزیابی قرار می گیرد و به این ترتیب این فناوری کاربردهای بسیار متنوعی پیدا کرده است.
حدوداً بالغ بر یک قرن است که بسته بندی در اتمسفر اصلاح شده مورد استفاده قرار می‌گیرد، شروع آن از ساده‌ترین تعریف شامل تغییر ترکیب اتمسفر بوده(اکسیژن ۲۱ درصد، نیتروژن ۷۸ درصد و دی اکسید کربن حدودا ۱ درصد) و فناوری امروز آن شامل: بسته بندی، عوامل فعال، گازهای جدید و حسگرهایی است که با اتمسفر واکنش داده و از آن برای پیشگویی مدل‌های ریاضی این فناوری استفاده می‌شود، بلکه به این وسیله پیشرفت هایی در این زمینه حاصل شود.
میوه ها و سبزی ها:
اتمسفر اصلاح شده یک فناوری معمول و رایج در نگهداری میوه ها و سبزی ها پس از برداشت می باشد. به کارگیری اتمسفر اصلاح شده به تحقیقات اولیه مربوط به استفاده از اتمسفر اصلاح شده در سیب و گلابی در ایالت نیویورک برمی‌گردد را منجر به پیشرفت فناوری نگهداری تحت اتمسفر کنترل شده گردید. به دلیل عدم دسترسی به فیلم‌های مناسبی که بتواند اتمسفر اصلاح شده ایمنی را در دماهای مختلف ایجاد کنند و بالا بودن قیمت فن‌آوری اتمسفر اصلاح شده (قیمت فیلم و اصلاح خط بسته بندی) و حفظ کیفیت بسته بندی تا لحظه فروش، کاربردهای اتمسفر اصلاح شده محدود به تعدادی از محصولات باغبانی می شود(کادر و واتکینس، ۲۰۰۰). با این وجود به دلیل کوتاه تر بودن زمان نگهداری دشوار بودن کنترل دما و بالا بودن حجم تولید محصولات برش خورده تازه (با حداقل فرایند)، به کارگیری اتمسفر اصلاح شده در این زمینه می تواند اثرات بالقوه‌ای را دارا باشد.
بر اساس تعریف انجام شده توسط انجمن بین‌المللی محصولات برش خورده تازه این محصولات شامل میوه ها و سبزی های تمیزشده، پوست‌گرفته و برش خورده‌ای هستند که به منظور افزایش ویژگی‌های تغذیه‌ای، طعم و سهولت مصرف، ضمن حفظ تازگی آن، تحت بسته بندی اولیه قرار گرفته و به مصرف کننده عرضه می شود.
میوه ها و سبزی ها سیستم های پیچیده ای هستند که مهمترین ویژگی آنها خصوصیاتی مانند تنفس (بسته به نوع محصول و دما)، دماهای مختلف نگهداری، جذب آب و زمان کوتاه ماندگاری می باشد و بنابراین به دلیل تفاوت فیزیولوژی این گونه فرآورده‌ها با سایر مواد غذایی، تا زمانی که تحت فرآوری و مصرف قرار گیرند، بافتشان زنده می باشد. مزایای استفاده از اتمسفرهای اصلاح شده برای این‌ها شامل کاهش سرعت تنفس، پیری دیررس، جلوگیری از تولید اتیلن، اسید آسکوربیک، حفظ بهتر رنگدانه و بافت(نرم و چوبی شدن کمتر)، کاهش رشد میکروب های عامل فساد و حفظ ویژگی های حسی می باشند.
به کارگیری اتمسفر اصلاح شده در محصولات باغی اثرات سودمند دیگری را نیز در این گونه محصولات سبب می شود که شامل اختیارات زیاد در برچسب گذاری و ایجاد تفاوت در محصول، کاهش ضایعات در طول توزیع، عملیات تولید نیمه متمرکز، کاهش نیروی انسانی و ضایعات در محل خرده فروشی، قطع گستره سیستم های توزیع و بهبود کیفیت محصول در زمان انتقال به مصرف کننده می باشند.
معمولاً اتمسفر مورد استفاده در میوه ها و سبزی ها شامل اکسیژن کمتر(۱ تا ۱۰ درصد) و دی اکسیدکربن بالاتر(۲۰ درصد) می باشد. دی اکسید کربن تنها گازی است که اثر ضد میکروبی مستقیم دارد و سطوح پیشنهادی اکسیژن به لحاظ ایمنی و کیفیت به یک تا پنج درصد کاهش می یابد .
غلظت اکسیژن، دی اکسید کربن و اتیلن موجود در بافت گیاه طی نگهداری تحت اتمسفر اصلاح شده تعیین کننده واکنش بیوشیمیایی یا فیزیولوژی آن بافت می‌باشند.
اصلاح اتمسفر می تواند یا به شکل فعال( کردن‌بسته با مخلوطی از گاز قبل از دربندی) و یا به شکل منفعل( دربندی بسته تحت شرایط هوای معمولی) صورت گیرد.
· مواردی که باید در صورت انتخاب اتمسفر اصلاح شده به عنوان روش نگهدارنده میوه ها و سبزی ها مورد توجه قرار گیرند به شرح زیر می باشند:
۱.به کارگیری کمترین مقدار اکسیژن به طوری که در کاهش سرعت تنفس، رسیدن و یا پیری محصول موثر واقع شود. اما در حدی باشد که از صدمات ناشی از کمبود اکسیژن جلوگیری گردد.
۲. به‌کارگیری بالاترین مقدار ایمن دی اکسید کربن به منظور کاهش سرعت تنفس و رسیدن محصول و جلوگیری از صدمات ناشی از بالا بودن دی اکسید کربن.
۳. بالاترین مقدار رطوبت نسبی به منظور کاهش اتلاف رطوبت و حفظ تازگی محصول.
۴. به کارگیری پایین ترین سطح دما به منظور کاهش سرعت تنفس به حدی که صدمات ناشی از سرمازدگی رخ ندهد.
۵. کارگیری پایین ترین مقدار اتیلن به منظور جلوگیری از رسیدن محصول
· در خصوص میوه ها و سبزی ها، افزون بر افزایش زمان ماندگاری دیگر مزایای که بسته بندی تحت اتمسفر اصلاح شده می‌تواند داشته باشد شامل موارد زیر می باشد:
۱. حفظ رطوبت نسبی بالا و کاهش افت رطوبت
۲. کاهش آلودگی طی حمل و نقل و ارتقاء سطح بهداشت
۳. به حداقل رساندن سایش محصولات، جلوگیری از تماس محصولات با ظروف حمل و نقل
۴.کاهش انتقال فساد از واحدی به واحد دیگر
۵. امکان ممانعت از نور در صورت نیاز
۶. استفاده از فیلمها به عنوان موانع ای در برابر قارچ کش ها، ممانعت کننده های جوانه زنی, مواد ضد سوختگی یا دیگر مواد شیمیایی
۷. سهولت شناسایی نام تجاری کالا
روی هم رفته مزایای کیفی میوه ها و سبزی های بسته بندی شده تحت اتمسفر اصلاح شده شامل:
کاهش مصرف نگهدارنده های مصنوعی، حفظ رنگ، رطوبت، طعم و رسیدگی می باشند.
از آنجا که عوامل متعددی در اصلاح اتمسفر موثر بوده بنابراین به منظور توسعه سیستمهای اتمسفر اصلاح شده در میوه‌ها و سبزی‌ها دانستن اطلاعات پایه در زمینه ویژگی های فیلم به اندازه دانستن خواص محصول ضروری میباشد.
زمانی که چهار فرآیند اصلی شامل تنفس محصول، تعرق محصول، نفوذ گاز از مواد بسته بندی و انتقال گرما، به طور همزمان اتفاق می افتند، فناوری اتمسفر اصلاح شده با کنش بین عوامل فیزیولوژی محصول و حواس فیلم را سبب می شود.
این فرایندها تحت تاثیر دما و غلظت گاز، عوامل فیزیولوژیکی مانند درجه رسیدگی و ویژگی های نفوذپذیری مانند ضخامت فیلم، ترکیب مواد شیمیایی و همچنین اتمسفر نهایی داخل بسته میباشد. برای موفقیت در طراحی بسته بندی در اتمسفر اصلاح شده، دانستن سرعت تنفس و نسبت تنفسی محصول، کفایت ممانعت فیلم برای سرعت تنفس، مساحت فیلم، وزن محصول و حجم فضای خالی ضروری می باشد.
