Газообразная смесь любого состава внутри упаковки приводит к резкому снижению скорости процесса "дыхания" продукта (газообмен с окружающей средой), замедлению роста микроорганизмов и подавлению процесса гниения, вызванного энзиматическими спорами, следствием чего является увеличение срока хранения продукта в несколько раз. Различают следующие способы упаковывания в газовой среде:
- в среде инертного газа (N2, СО2, Аr);
- в регулируемой газовой среде (РГС), когда состав газовой смеси должен изменяться только в заданных пределах, что требует значительных капиталовложений в оборудование и больших расходов на обеспечение оптимальных условий хранения продукции;
- в модифицированной газовой среде (МТС), когда в начальный период в качестве окружающей среды используется обычный воздух, а затем в зависимости от природы хранящихся продуктов и физических условий окружающей среды, устанавливаются модифицированные условия хранения, но в довольно широких пределах по составу газа.
В технологии упаковывания из соображений технологичности, экономичности и сохранности продукта большее распространение получило упаковывание в МТС.
Основными газами, применяемыми для упаковки в МТС, являются кислород, углекислый газ и азот, соотношение которых, особенно О2, зависит от типа упаковываемого продукта. Кислород является основным газом и его содержание для упаковывания различных продуктов может колебаться от 0 до 80% (см. табл. 6.4.).
Инертный газ азот используется как наполнитель газовой смеси внутри упаковки, так как он не изменяет цвета мяса и не подавляет рост микроорганизмов. Очевидно, его можно использовать взамен вакуумирования.
Углекислый газ подавляет рост бактерий, и при использовании его на ранних стадиях развития микроорганизмов срок хранения упаковываемого продукта может значительно увеличиться.
Следует отметить, что на протяжении срока хранения продукта газообразная атмосфера внутри упаковки постоянно меняется. Это происходит вследствие таких факторов, как «дыхание» упакованного продукта (поглощение кислорода и выделение углекислого газа), биохимические изменения в продукте и связанные с ними выделения паров и газов, а также постепенное проникновение в свободное пространство над продуктом атмосферных газов и паров через стенки упаковки и через микроотверстия в сварных швах.
Основными газами, применяемыми для упаковки в MAP, являются кислород, углекислый газ и азот, при этом каждый из них практически не используется индивидуально, а только в смеси. Соотношение газов в смеси выбирается с учетом многих факторов, в том числе таких, как тип и количество микроорганизмов, активность воды, кислотность, дыхание клеток, состав продукта, температура и особенности технологического процесса изготовления.
Азот как инертный газ используется в MAP и других видах упаковки для пищевых продуктов для замещения атмосферного воздуха, особенно кислорода, что продлевает срок годности продуктов, сохраняет их вкус и аромат. Азот не оказывает прямого бактериостатического воздействия и не влияет непосредственно на стабильность упакованного продукта. Он используется в качестве "разбавителя" смеси как средство для вытеснения из упаковки кислорода, что позволяет максимально полно удалить остатки кислорода, а значит, ограничить развитие анаэробных бактерий. 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. При высоком содержании азота в упаковке легче поддерживать постоянную консистенцию смеси газов в связи с тем, что молекулярное давление в упаковке и в атмосферном воздухе ближе к состоянию равновесия. Для упаковки сухих продуктов (например, кофе и всевозможных снэков — чипсов, орехов, сухариков и т. д.) используется чистый азот. Такой вариант близок к идеальному для арахиса и картофельных чипсов.
Диоксид углерода, или углекислый газ, обладает бактериостатическими свойствами, в частности он 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 рН, 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 С02 в продукте) и усаживанию пленки. Этот эффект может быть уравновешен введением азота.
В состав газовых смесей очень часто входит и кислород, наличие которого позволяет сохранить свежесть и натуральный цвет охлажденного мяса, предотвратить развитие ботулизма при упаковке рыбы, а также поддержать процесс «дыхания» для фруктов и овощей и, наоборот, подавить рост анаэробных организмов в некоторых видах рыб и овощной продукции. С одной стороны, именно кислород является виновником процессов окисления и прогоркания жиров, порчи продуктов в результате роста аэробных бактерий. С другой стороны — без его помощи не обойтись, если вы хотите сохранить ярко-красный цвет говядины, который ассоциируется у потребителя с ее свежестью. В газовой смеси для упаковки свежего мяса содержание кислорода может доходить до 80%.
Пищевые продукты можно условно разделить на две группы: "дышащие" (с биохимической метаболической активностью) и "не дышащие" (приготовленные блюда, пасты и др.). В зависимости от этого рекомендуют условия хранения продукта и состав МГС.
При упаковке "дышащих" и "не дышащих" продуктов состав газовой среды существенно отличается: для свежих мясных продуктов с целью сохранения исходного красного цвета в смеси указанных, газов должно быть повышенное содержание О2 и СО2; (например, 80-90% и 20-10% соответственно), а при упаковывании свежих фруктов и овощей пониженное содержание О2 (до 3-8%) и повышенное содержание СО2 (до 15-20%), так как снижение содержания кислорода и повышение содержания углекислого газа замедляют созревание фруктов, задерживают появление мягкости и снижают скорость химических реакций, сопровождающих созревание. Однако при сверхнизком содержании O2 может появиться анаэробное дыхание и нежелательный аромат (вследствие накапливания молекул этанола и ацетальдегида), а повышенное содержание O2 приводит к появлению ожогов на фруктах и коричневых пятен на другом растительном сырье.