การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารภายใต้บรรยากาศของแก๊ส

       การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารภายใต้บรรยากาศของแก๊ส(Gas packaging หรือ Gas exchange packaging) หมายถึงการบรรจุผลิตภัณฑ์ให้อยู่ภายใต้บรรยากาศของแก๊สชนิดใดชนิดหนึ่งหรือหลายชนิดแล้วอัตราส่วนของแก๊สชนิดต่างๆ นั้นจะแตกต่างไปจากอัตราส่วนที่พบในบรรยากาศปกติ

3. คุณสมบัติของแก๊สที่ใช้

แก๊สที่นำมาใช้มากที่สุดคือคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ไนโตรเจน (N2) และ ออกซิเจน (O2)ในบางกรณีจะพบการใช้แก๊สอื่นๆ เช่น เอทิลีนออกไซด์ (C2H4O)คาร์บอนมอนออกไซด์ (CO) หรือซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) แก๊สเหล่านี้ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่ทำให้อาหารเป็นพิษและใช้เฉพาะกับอาหารบางชนิดเท่านั้นแต่บางประเทศไม่อนุญาตให้ใช้แก๊สอื่นนอกไปจากแก๊สออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และไนโตรเจน

• สามารถทำปฏิกิริยาออกซิเดชันกับสารประกอบต่างๆในอาหาร เช่น ไขมัน วิตามิน เป็นต้น อาหารที่มีไขมันสูงหรืออาหารที่สูญเสียวิตามินได้ง่ายควรบรรจุให้อยู่ภายใต้บรรยากาศที่ปราศจากแก๊สออกซิเจนเพื่อป้องกันปฏิกิริยาเหล่านี้

• จำเป็นสำหรับการเจริญของจุลินทรีย์ที่สำคัญ คือแบคทีเรียที่ชอบอากาศเช่นPseudomonasSP.,MicrococcusSP.เป็นต้น และเชื้อราแทบทุกชนิดการบรรจุอากาศในสภาพไร้แก๊สออกซิเจนต่ำกว่าร้อยละ 0.1 จะสามารถป้องกันการเสื่อมเสียคุณภาพของอาหารจากการกระทำของจุลินทรีย์ดังกล่าวได้

• จำเป็นสำหรับการหายใจของพืช ผักและผลไม้สดแม้จะเก็บเกี่ยวจากต้นก็ตามพืชผักผลไม้เหล่านี้ยังคงมีการหายใจตลอดเวลาจนกว่าเซลล์จะตายดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีแก๊สออกซิเจนที่เพียงพอระหว่างการเก็บรักษาผักและผลไม้สดนี้

• จำเป็นสำหรับการเจริญและการฟักไข่ของหนอนและแมลงต่างๆ

• จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาออกซิจิเนชันของไมโอโกลบินเพื่อให้เนื้อมีสีแดงของออกซิไมโอโกลบิน

•สามารถทำปฏิกิริยาการเกิดสีน้ำตาล (Bowing reaction) ในอาหารทำให้คุณภาพด้านสีของอาหารลดลง

3.2 แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์

แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ในอากาศปกติจะมีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เพียงร้อยละ 0.03 ที่ความเข้มข้นสูงๆแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จะมีบทบาทสำคัญมากต่อการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์อาหารคุณสมบัติที่สำคัญของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ คือ

• ชะลออัตราการหายใจของพืชโดยทั่วไปเมื่อความเข้มข้นของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศเพิ่มขึ้นอัตราการหายใจของพืชจะลดลงทำให้อายุการเก็บรักษาของผักและผลไม้สดเพิ่มขึ้นอย่างไรก็ตามความเข้มข้นของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่เหมาะสมจะแตกต่างกันออกไปขึ้นกับชนิดของพืชการชะลออัตราการหายใจของพืชจะได้ผลน้อยเมื่อใช้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่ความเข้มข้นต่ำเกินไปในขณะที่ความเข้มข้นสูงเกินอาจทำให้เซลล์พืชเป็นอันตรายเป็นเหตุให้เกิดการเน่าเสียเร็วยิ่งขึ้นตัวอย่างเช่น แอปเปิ้ลจะทนแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ได้น้อยกว่าสตรอเบอรี่การเก็บรักษาแอปเปิ้ลจะใช้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เพียงร้อยละ 3-5 ในขณะที่สตรอเบอรี่ใช้ถึงร้อยละ 15-20

• ยับยั้งการเจริญของเชื้อจุลินทรีย์บางชนิดจึงเรียกแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ว่าเป็นแบคเทอริโอสเทติก (Bacteriostatic) หรือ ฟังไจสเทติกเอเจนซ์ (Fungistatic agent) คือจะยับยั้งการเจริญเท่านั้นไม่ได้ทำลายหรือฆ่าเชื้อจุลินทรีย์โดยทั่วไปจะต้องใช้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีความเข้มข้นอย่างน้อยร้อยละ 20ณ สมดุลในบรรยากาศ ผลของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ต่อการเจริญของจุลินทรีย์เป็นประเภทเลือกเฉพาะดังนี้

- แบคทีเรียชอบอากาศและเชื้อราทั่วไปไม่สามารถเจริญในบรรยากาศที่มีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์มากๆ

- แบคทีเรียที่ชอบอากาศมากๆ (Slightly aerobic bacteria) เช่น กลุ่มLactobacillus sp.ยังคงเจริญได้ดีในสภาวะที่มีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์มากๆ

- แบคทีเรียที่เจริญได้ทั้งในสภาพมีหรือไม่มีออกซิเจน (Facultativeanaerobic bacteria) พบว่า แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่ความเข้มข้นสูงๆมิได้ช่วยยับยั้งการเจริญบางกรณียังช่วยเร่งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียเหล่านี้ด้วย

- แบคทีเรียที่ไม่ชอบอากาศ (Anaerobic bacteria) เจริญเติบโตได้ดีในสภาพไร้ออกซิเจนแต่มีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ร้อยละ 10-20แต่ถ้าเพิ่มแก๊สออกซิเจนเล็กน้อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จะช่วยยับยั้งการเจริญของแบคทีเรียเหล่านี้ได้บางชนิด- ยีสต์ค่อนข้างทนทานต่อแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ได้ดีจึงยังพลการเจริญของยีสต์ในสภาวะที่มีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์สูงๆ

• สามารถละลายได้ดีในน้ำและไขมันและการละลายนี้จะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลงซึ่งสามารถสังเกตได้จากการยุบตัวของภาชนะบรรจุเนื่องจากความดันภายในต่ำกว่าความดันบรรยากาศนอกจากนี้หากการละลายสูงมากพอจะทำให้เกิดกลิ่นรสของกรดในผลิตภัณฑ์อาหารได้จึงต้องจำกัดความเข้มข้นของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ให้เหมาะสมกับประเภทของผลิตภัณฑ์อาหารที่บรรจุ

3.3 แก๊สในโตรเจน

แก๊สไนโตรเจน อากาศทั่วไปจะมีแก๊สไนโตรเจนประมาณร้อยละ 79 คุณสมบัติสำคัญที่นำมาใช้ในการบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารคือ

• เป็นแก๊สเฉื่อยต่อปฏิกิริยาเคมีจึงมักใช้แทนที่แก๊สออกซิเจนเพื่อป้องกันการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันหรือปฏิกิริยาการเกิดสีน้ำตาลในอาหารนอกจากนี้ยังนิยมใช้แก๊สไนโตรเจนเพื่อรักษาระดับความดันภายในภาชนะบรรจุป้องกันการยุบตัวของภาชนะ และการแตกหักเสียรูปทรงของผลิตภัณฑ์อาหาร เป็นต้น

• ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส จึงสามารถใช้ได้กับผลิตภัณฑ์อาหารได้ทุกชนิด

• ละลายในน้ำและไขมันได้น้อยมาก

4. ปัจจัยที่มีผลต่อการบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารภายใต้บรรยากาศของแก๊ส

การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารภายใต้บรรยากาศของแก๊สมีปัจจัยที่มีส่วนเกี่ยวข้องและมีผลต่อการบรรจุดังนี้

4.1 คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ (The nature ofthe product)

คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์เช่น องค์ประกอบสำคัญความเป็นกรดด่าง (pH) ค่าวอเตอร์แอคติวิตี้ (Aw) อัตราการหายใจ ลักษณะทางกายภาพ การเติมสารเคมี เช่น สารกันบูด สารกันหืนเชื้อจุลินทรีย์ทั้งชนิดที่ทำให้อาหารเน่าเสียและเป็นพิษที่มักตรวจพบ เป็นต้นคุณสมบัติเหล่านี้จะทำให้ทราบถึงสาเหตุของการเสื่อมเสียคุณภาพของผลิตภัณฑ์อาหารใช้ในการพิจารณาชนิดของแก๊สที่เหมาะสมในการบรรจุและการช่วยทำให้คาดคะเนอายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์อาหาร

4.2 ชนิดและความเข้มข้นของแก๊ส (Thegaseous environment inside the package)

ชนิดและความเข้มข้นของแก๊สคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ภาชนะบรรจุและสภาวะการเก็บรักษาจะเป็นปัจจัยกำหนดชนิดและความเข้มขันของแก๊สผักและผลไม้สดต้องบรรจุในบรรยากาศที่มีแก๊สออกซิเจนบ้างในขณะที่การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารแห้งจะใช้แก๊สไนโตรเจนเพียงชนิดเดียวส่วนขนมปังจะใช้แก๊สไนโตรเจนและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์

4.3 คุณสมบัติของวัสดุบรรจุและภาชนะบรรจุ (Thenature of the packaging material)

คุณสมบัติของวัสดุบรรจุและภาชนะบรรจุเช่น อัตราการซึมผ่านของแก๊สและไอน้ำ ความทนทานการซึมผ่านของไขมัน ความโปร่งใสอุณหภูมิที่ใช้ในการปิดผนึกถุงหรือซอง ความแข็งแรงของรอยปิดผนึก เป็นต้นในการบรรจุผักและผลไม้สดต้องคำนึงถึงค่าอัตราการซึมผ่านของแก๊สและไอน้ำเพราะผักและผลไม้สดต้องการแก๊สออกซิเจนในการหายใจและคายแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาวัสดุที่ใช้ต้องยอมให้แก๊สทั้ง 2 ซึมผ่านได้บ้าง ในขณะที่การบรรจุข้าวเกรียบทอดต้องใช้วัสดุที่ป้องกันการซึมผ่านของแก๊สออกซิเจนได้มากที่สุดและต้อนทนทานการซึมผ่านของไขมันได้ง่าย

4.4 ระบบบรรจุ (The packaging system)

คุณสมบัติของวัสดุบรรจุและภาชนะบรรจุเช่น อัตราการซึมผ่านของแก๊สและไอน้ำ ความทนทานการซึมผ่านของไขมัน ความโปร่งใสอุณหภูมิที่ใช้ในการปิดผนึกถุงหรือซอง ความแข็งแรงของรอยปิดผนึก เป็นต้นในการบรรจุผักและผลไม้สดต้องคำนึงถึงค่าอัตราการซึมผ่านของแก๊สและไอน้ำ เพราะผักและผลไม้สดต้องการแก๊สออกซิเจนในการหายใจและคายแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาวัสดุที่ใช้ต้องยอมให้แก๊สทั้ง 2 ซึมผ่านได้บ้าง ในขณะที่การบรรจุข้าวเกรียบทอดต้องใช้วัสดุที่ป้องกันการซึมผ่านของแก๊สออกซิเจนได้มากที่สุดและต้อนทนทานการซึมผ่านของไขมันได้ง่าย

4.4.1 ระบบสุญญากาศ-พ่นแก๊ส (Vacuum-reinjection system)

ระบบนี้โดยจะใช้ปั้มสุญญากาศกำจัดอากาศภายในภาชนะออกแล้วพ่นแก๊สที่ต้องการเข้าไปแล้วปิดผนึกให้เรียบร้อยวิธีนี้พบว่าแก๊สออกซิเจนหลงเหลือประมาณร้อยละ 0.5

4.4.2 ระบบพ่นแก๊สแทนที่อากาศ (Gas purging, Gasflushing system)

ระบบนี้โดยการพ่นอากาศที่ต้องการบรรจุเข้าไปในภาชนะเป็นเวลานานพอสมควรจนแก๊สเข้าไปแทนที่อากาศในภาชนะแล้วจึงปิดผนึกภาชนะวิธีนี้พบว่าแก๊สออกซิเจนหลงเหลือภายในภาชนะค่อนข้างสูงประมาณร้อยละ 2-3 การเลือกใช้ระบบบรรจุใดขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์อาหารและวัสดุที่เลือกใช้

4.5 ระบบการกระจายผลิตภัณฑ์ (Thedistribution system)

ระบบกระจายผลิตภัณฑ์อาหารที่สำคัญคืออุณหภูมิที่ใช้ในระหว่างการขนส่งและจำหน่ายผลิตภัณฑ์เนื่องจากอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีต่างๆในอาหารการเจริญของเชื้อจุลินทรีย์และอัตราการซึมผ่านของแก๊สจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นระยะเวลาที่ใช้ในการขนส่งและเก็บรักษาผลิตภัณฑ์ก็จะมีความสัมพันธ์กับการเลือกใช้แก๊สวัสดุบรรจุ และกำหนดอุณหภูมิในการเก็บรักษาด้วยปัจจัยทั้ง 5 ข้อนี้ มีความสำคัญเท่าเทียมกันและมีผลซึ่งกันและกันกับการเปลี่ยนแปลงปัจจัยใดปัจจัยหนึ่งจะต้องนำมาพิจารณาในการปรับเปลี่ยนปัจจัยอื่นๆที่เหลือด้วยเสมอวัสดุที่ใช้สำหรับการบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารภายใต้บรรยากาศของแก๊สส่วนใหญ่เป็นฟิล์มพลาสติกชั้นเดียวและฟิล์มลามิเนตกับพลาสติกชนิดอื่นๆหรือแผ่นอลูมิเนียมหรือกระดาษหรือทั้งใช้พลาสติก แผ่นอลูมิเนียมและกระดาษลามิเนตด้วยกัน โดยคุณสมบัติเด่นในด้านป้องกันการซึมผ่านของแก๊ส ไอน้ำไขมัน แสงสามารถปิดผนึกได้ด้วยความร้อนเหมาะสมกับการทำงานของเครื่องบรรจุอัตโนมัติและมีลักษณะปรากฏอำนวยความสะดวกให้ผู้บริโภคด้วย ซึงอาจจัดทำเป็นรูปแบบต่างๆ เช่นถุง ซอง ถาด และ ฟิล์มยืด และ สกินแพ็ค

5. อายุการเก็บรักษา

การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารแบบคอนโทรลแอทโมสเฟียร์และโมดิฟายด์แอทโมสเฟียร์มีผลต่ออายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์ โดยจะทำให้อายุการเก็บรักษาเพิ่มมากขึ้นตัวอย่างผลิตภัณฑ์และอายุการเก็บรักษา ดังตาราง

ตารางแสดงตัวอย่างของผลิตภัณฑ์อาหารที่เก็บรักษาในสภาวะปกติควบคุมบรรยากาศและดัดแปลงอากาศ

- เครื่องพิมพ์วันที่ผลิต
- เครื่องยิงเลเซอร์
- เครื่องยิงวัน
- เครื่องพิมพ์วันที่
- เครื่องพิมพ์วันหมดอายุ
- เครื่องยิงวันที่
- CIJ Printer
- เครื่องตีวันที่
- เครื่องพิมพ์ inkjet อุตสาหกรรม
- industrial continuous inkjet Printer