เครื่องบรรจุภัณฑ์บรรยากาศปรับเปลี่ยนแบบใดที่เหมาะสมกับผลิตภัณฑ์เนื้อสัตว์

เครื่องบรรจุภัณฑ์บรรยากาศปรับเปลี่ยนช่วยรักษาความสดของเนื้อสัตว์อย่างไร

บทบาทของเครื่องบรรจุภัณฑ์บรรยากาศปรับเปลี่ยนในการยืดอายุการเก็บรักษาเนื้อสัตว์

เครื่อง MAP ช่วยรักษาความสดของเนื้อสัตว์ให้นานขึ้นโดยการแทนที่อากาศธรรมดาด้วยก๊าซผสมเฉพาะที่ประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน และออกซิเจนในปริมาณที่เหมาะสม เมื่อจัดเก็บด้วยวิธีนี้ แบคทีเรียจะเติบโตช้าลง และเอนไซม์ที่ทำให้เนื้อเสียก็ทำงานช้าลงอย่างมาก งานวิจัยระบุว่า เนื้อสัตว์ที่บรรจุภัณฑ์ด้วยระบบ MAP จะคงความสดได้นานกว่าวิธีบรรจุภัณฑ์ทั่วไปประมาณสองถึงสามเท่า เช่น เนื้อไก่สามารถเก็บได้นานประมาณเจ็ดวันแทนที่จะเป็นเพียงสามวันเมื่อจัดเก็บอย่างเหมาะสม (ตามรายงานจาก Food Safety Magazine เมื่อปีที่แล้ว) สิ่งที่ทำให้วิธีนี้มีประสิทธิภาพคือ ไม่จำเป็นต้องแช่แข็งเนื้อสัตว์หรือเติมสารกันเสียใดๆ ผลลัพธ์คือ เนื้อสัตว์ยังคงความฉ่ำ เหนียวนุ่ม และรักษษาสารอาหารไว้ได้มากที่สุดตลอดระยะเวลาการจัดเก็บ

หลักการทำงานหลัก: การแทนที่ก๊าซและการควบคุมระดับออกซิเจนในเครื่อง MAP

ระบบการบรรจุภัณฑ์ในบรรยากาศที่ปรับเปลี่ยน (MAP) ทำงานผ่านสามขั้นตอนหลัก: เริ่มจากการสร้างสุญญากาศ จากนั้นฉีดก๊าซเฉพาะชนิดเข้าไป และสุดท้ายปิดผนึกให้แน่นสนิท เซ็นเซอร์จะคอยตรวจสอบระดับก๊าซอย่างต่อเนื่องและรักษาระดับความแม่นยำไว้ที่ประมาณ 1% สิ่งนี้สำคัญอย่างไร? เพราะแม้แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยก็อาจทำให้อาหารเสียเร็วกว่าปกติ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ช่วยยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียและเชื้อรา ก๊าซไนโตรเจนช่วยไม่ให้บรรจุภัณฑ์ยุบตัว และป้องกันไม่ให้ออกซิเจนทำปฏิกิริยากับเนื้อสัตว์ ส่วนตัวออกซิเจนเองก็จำเป็นต้องควบคุมอย่างระมัดระวังเช่นกัน สำหรับเนื้อวัวสด โดยทั่วไปเราต้องการออกซิเจนประมาณ 70 ถึง 80% เพื่อรักษาน้ำตาลแดงสดใสที่ผู้บริโภคคาดหวัง แต่เมื่อจัดการกับเนื้อแปรรูปหรือเนื้อสุก เราจะลดระดับออกซิเจนลงต่ำกว่า 1% เพื่อหลีกเลี่ยงกลิ่นหืนที่ไม่พึงประสงค์ การควบคุมรายละเอียดเหล่านี้อย่างถูกต้องหมายความว่าผู้ผลิตสามารถจัดการผลิตภัณฑ์เนื้อสัตว์หลายประเภทได้โดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนการตั้งค่าอุปกรณ์อยู่ตลอดเวลา

กรณีศึกษา: การผสานรวมเครื่อง MAP ในห่วงโซ่อุปทานเนื้อสดของยุโรป

เมื่อบริษัทผลิตเนื้อสัตว์สดในยุโรปเริ่มนำเครื่องบรรจุภัณฑ์แบบปรับบรรยากาศ (MAP) ไปใช้ตามช่องทางการจัดจำหน่ายของตน พบว่าของเสียหลังการบรรจุภัณฑ์ลดลงอย่างมาก โดยรวมลดลงประมาณ 40% ยกตัวอย่างหนึ่งคือผู้แปรรูปเนื้อลูกแกะในพื้นที่แห่งหนึ่ง ซึ่งสามารถยืดอายุการเก็บรักษาสินค้าจากเดิมเพียง 5 วัน เพิ่มขึ้นเป็น 14 วัน ด้วยการผสมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซไนโตรเจนในสัดส่วนเท่ากัน ส่งผลให้สามารถขนส่งสินค้าไปทั่วประเทศโดยคงสภาพเย็นแทนที่จะต้องแช่แข็ง ความสำเร็จนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับแค่การเลือกส่วนผสมก๊าซที่เหมาะสมเท่านั้น แต่ระบบเหล่านี้ยังต้องทำงานประสานกับความเร็วสายการผลิตที่มีอยู่ได้อย่างถูกต้อง รักษารอยปิดผนึกให้แน่นหนาทุกครั้ง และเป็นไปตามกฎระเบียบด้านความปลอดภัยอาหารของสหภาพยุโรปที่เข้มงวด ซึ่งมีมาตรฐานใกล้เคียงกับที่ USDA กำหนด อุปกรณ์ MAP รุ่นใหม่ยังมีหลายขนาดให้เลือก ผู้ผลิตขนาดเล็กที่ผลิตชิ้นส่วนพิเศษก็สามารถได้รับประโยชน์ไม่แพ้โรงงานขนาดใหญ่ที่ผลิตบรรจุภัณฑ์นับพันๆ ชิ้นต่อวัน

ส่วนผสมก๊าซที่เหมาะสมสำหรับการถนอมเนื้อสัตว์ในบรรจุภัณฑ์บรรยากาศปรับเปลี่ยน

หน้าที่ของ O₂, CO₂ และ N₂ ในการรักษาสีแดงของเนื้อสัตว์และความปลอดภัย

ในการบรรจุภัณฑ์บรรยากาศปรับเปลี่ยน (MAP) ก๊าซแต่ละชนิดมีหน้าที่เฉพาะตัวที่ไม่สามารถสลับกันใช้ได้ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทำหน้าที่โดยการละลายเข้าสู่ความชื้นในผลิตภัณฑ์เนื้อสัตว์ ซึ่งจะช่วยลดระดับค่าพีเอช และยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่ทำให้เน่าเสีย เช่น Pseudomonas และ Brochothrix กระบวนการนี้สามารถลดจำนวนแบคทีเรียได้ประมาณ 80% เมื่อเก็บที่อุณหภูมิต่ำ ก๊าซออกซิเจนช่วยรักษาสีแดงสดใสที่ผู้บริโภคคาดหวังเมื่อมองเห็นเนื้อสดตามชั้นวางจำหน่าย โดยการสร้างออกซิไมโอโกลบิน อย่างไรก็ตาม หากปริมาณออกซิเจนสูงเกินประมาณ 70% จะทำให้เกิดการออกซิเดชันของไขมันเร็วขึ้น และก่อให้เกิดรสชาติไม่พึงประสงค์ที่เรารู้จักกันดี ไนโตรเจนทำหน้าที่หลักเป็นก๊าซเฉื่อยที่ใช้เติมเต็มเพื่อป้องกันไม่ให้บรรจุภัณฑ์ยุบตัวจากแรงกดดัน ขณะเดียวกันก็ช่วยลดความเสี่ยงของการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันภายในบรรจุภัณฑ์ ผู้เชี่ยวชาญส่วนใหญ่เห็นพ้องว่า การคงระดับคาร์บอนไดออกไซด์ไว้สูงกว่า 20% เป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งในการชะลอการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์อย่างมีนัยสำคัญในผลิตภัณฑ์เนื้อสัตว์สดหลากหลายประเภททั่วทั้งอุตสาหกรรม

การปรับสมดุลระหว่างสิ่งแวดล้อมที่มีออกซิเจนสูงและต่ำสำหรับเนื้อสัตว์ชนิดต่าง ๆ

สัดส่วนก๊าซที่เหมาะสมแตกต่างกันไปตามประเภทของเนื้อสัตว์และวิธีการแปรรูป:

• เนื้อแดง (เนื้อวัว เนื้อแกะ) : ออกซิเจน 70–80% + คาร์บอนไดออกไซด์ 20–30% ช่วยคงสีของเนื้อไว้ ขณะเดียวกันก็มีฤทธิ์ยับยั้งจุลินทรีย์
• สัตว์ปีกและเนื้อสัตว์แปรรูป : ออกซิเจนไม่เกิน 40% (มักอยู่ที่ 0–30%) + คาร์บอนไดออกไซด์ 50–70% เพื่อลดการหืนและลดความเสี่ยงจากเชื้อโรค
• เนื้อหมูและปลา : ออกซิเจน 40–60% + คาร์บอนไดออกไซด์ 40–50% ช่วยสมดุลระหว่างการคงสีและการควบคุมจุลินทรีย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การปรับสัดส่วนนี้ช่วยป้องกันการเกิดเมทไมโอโกลบินในเนื้อแดง และใช้ความสามารถในการละลายของ CO₂ เพื่อยับยั้ง Listeria monocytogenes ในผลิตภัณฑ์ที่พร้อมบริโภค โดยไม่ทำให้คุณภาพด้านสัมผัสเปลี่ยนแปลง

วัสดุบรรจุภัณฑ์และรูปแบบที่เข้ากันได้สำหรับเครื่องบรรจุสูญญากาศประเภท MAP สำหรับเนื้อสัตว์

การเลือกรูปแบบบรรจุภัณฑ์ที่เหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพของเครื่องบรรจุสูญญากาศประเภท modified atmosphere packaging (MAP) สำหรับผลิตภัณฑ์เนื้อสัตว์ วัสดุที่ใช้ร่วมกันอย่างเหมาะสมจะช่วยคงสภาพของก๊าซ ป้องกันการปนเปื้อน การสูญเสียของเหลวจากเนื้อ (purge loss) และการเคลื่อนตัวของความชื้น

ถาดแข็ง ฟิล์มกันอากาศ และความสามารถในการปิดผนึกในผลลัพธ์ของเครื่องบรรจุสูญญากาศประเภท modified atmosphere packaging

ถาดแข็งส่วนใหญ่ที่ใช้ในการบรรจุภัณฑ์ทำมาจากวัสดุเช่น PET หรือ PP ถาดเหล่านี้ช่วยรักษาความคงตัวของเนื้อสัตว์สดที่หั่นแล้ว และช่วยให้ก๊าซกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอเมื่อมีการพัดก๊าซออก เพื่อให้ได้ผนึกที่แน่นสนิทต่อก๊าซ ผู้ผลิตจะพึ่งพาฟิล์มกันซึมประสิทธิภาพสูง ซึ่งโดยทั่วไปจะมีสารที่เรียกว่า EVOH ย่อมาจาก ethylene-vinyl alcohol copolymer เมื่อพูดถึงการรักษาความสดของอาหาร คุณภาพของผนึกนี้มีความสำคัญมาก งานวิจัยที่ตีพิมพ์ใน Food Packaging Trends เมื่อปีที่แล้วระบุว่าบรรจุภัณฑ์ที่มีผนึกอ่อนแอสามารถสูญเสียประสิทธิภาพอายุการเก็บได้ระหว่าง 25% ถึง 40% ในปัจจุบันเครื่อง MAP สามารถควบคุมอัตราการรั่วได้ที่ 0.1% หรือต่ำกว่า โดยใช้กลไกการปิดผนึกด้วยความร้อนที่ควบคุมอย่างแม่นยำ ทำให้มั่นใจได้ว่าถาดแต่ละใบจะถูกปิดผนึกเป็นระยะเวลาที่เพียงพอ และตรวจสอบระดับแรงดันอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้บรรจุภัณฑ์ทั้งหมดเป็นไปตามมาตรฐานการทำงานที่สำคัญซึ่งอุตสาหกรรมกำหนดไว้

ความสามารถในการซึมผ่านของวัสดุและผลกระทบต่อการเก็บรักษาเนื้อสัตว์ในระยะยาว

อัตราการถ่ายเทก๊าซควบคุมความสามารถของบรรจุภัณฑ์ในการรักษาก๊าซภายในให้คงที่ตามระยะเวลา:

• อัตราการซึมผ่านของออกซิเจน (OTR) ต่ำกว่า 5 ซีซี/ตารางเมตร/วัน ช่วยป้องกันการออกซิเดชันของไมโอโกลบินและป้องกันพื้นผิวเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล
• การกักเก็บ CO₂ ได้ไม่น้อยกว่า 50% ช่วยรักษาประสิทธิภาพต้านจุลชีพตลอดระยะเวลารักษาในสภาพเย็น
• อัตราการซึมผ่านของไอน้ำ (WVTR) ต่ำกว่า 15 กรัม/ตารางเมตร/วัน ช่วยลดการสูญเสียของเหลว (purge loss) และการลดน้ำหนักของผลิตภัณฑ์

แผ่นลามิเนตแบบกั้นได้ดีมากสามารถยืดอายุความสดของเนื้อแดงได้นาน 14–21 วัน เทียบกับ 5–7 วันเมื่อใช้ฟิล์มโพลีโอลีฟินมาตรฐาน การทดลองล่าสุดยืนยันว่าโครงสร้างที่ใช้ EVOH ช่วยลดการสูญเสียของเหลวลงได้ 30% เมื่อเทียบกับทางเลือกแบบชั้นเดียว (Meat Science Journal 2024) ซึ่งช่วยเพิ่มผลผลิตและดึงดูดผู้บริโภคได้โดยตรง

การปรับแต่งเครื่องบรรจุภัณฑ์บรรยากาศปรับเปลี่ยนให้เหมาะสมกับผลิตภัณฑ์เนื้อสัตว์เฉพาะประเภท

การตั้งค่าเครื่อง MAP สำหรับเนื้อสัตว์ที่หั่น แปรรูป และปรุงสุกแล้ว

การตั้งค่า MAP ให้ถูกต้องหมายถึงการปรับแต่งให้เหมาะสมกับประเภทผลิตภัณฑ์แต่ละชนิดโดยเฉพาะ ไม่ใช่เพียงพิจารณาเฉพาะส่วนผสมของก๊าซเท่านั้น แต่ยังต้องคำนึงถึงวิธีที่ผลิตภัณฑ์เหล่านั้นตอบสนองระหว่างกระบวนการด้วย ยกตัวอย่างเช่น เนื้อสัตว์แปรรูปหั่นเป็นชิ้น ซึ่งจำเป็นต้องมีการเติมก๊าซอย่างรวดเร็วแต่ระมัดระวัง เพื่อไม่ให้ผิวหน้าของเนื้อเปลี่ยนเป็นสีเทาจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน หรือแห้งเกินไป ส่วนผลิตภัณฑ์รมควันอย่างซาลามี่ ผู้ผลิตจำเป็นต้องควบคุมระดับออกซิเจนให้ต่ำมากจนต่ำกว่าครึ่งเปอร์เซ็นต์ เพื่อรักษานิไตรต์ให้อยู่ในสภาพเสถียร และป้องกันการหืน โดยพร้อมกันนั้นต้องแน่ใจว่ากระบวนการหมักตามธรรมชาติไม่ถูกรบกวน สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการปรุงสุกแล้ว ความท้าทายจะแตกต่างออกไปโดยสิ้นเชิง เช่น เนื้อโรสบีฟและอกไก่งวง ที่ต้องมีคาร์บอนไดออกไซด์อย่างน้อยสามสิบเปอร์เซ็นต์ในบรรยากาศภายในบรรจุภัณฑ์ เพื่อต่อต้านแบคทีเรียลิสทีเรีย อย่างไรก็ตาม ยังมีอีกด้านหนึ่งที่ต้องพิจารณา ก๊าซไนโตรเจนที่เติมเข้าไปจำเป็นต้องมีปริมาณที่เหมาะสม เพราะหากใส่มากเกินไป อาจทำให้บรรจุภัณฑ์แฟบลงเมื่อทำการสูญญากาศ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่มีใครต้องการเห็นบนชั้นวางขายในร้านค้า

การปรับแต่งส่วนผสมก๊าซและความเร็วในการบรรจุภัณฑ์สำหรับเนื้อแปรรูปและเนื้อกรอบ

สำหรับเนื้อแปรรูป เช่น ไส้กรอก และบรัทเวิร์สต์ ใช้ส่วนผสมประมาณ 30% ของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ผสมกับก๊าซไนโตรเจน 70% ได้ผลดีมาก ก๊าซ CO2 ช่วยยับยั้งการเสื่อมสภาพจากเชื้อโรคอีโรบิก ในขณะที่ก๊าซไนโตรเจนช่วยให้ผลิตภัณฑ์เนื้อดูดีและคงความชุ่มชื้นบนพื้นผิวไว้ได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อพูดถึงอาหารกรอบ เช่น แผ่นเบคอนหรือชิ้นไก่ทอด สถานการณ์จะซับซ้อนกว่า เพราะสินค้าเหล่านี้ต้องใช้กระบวนการปิดผนึกที่ช้าลงเพื่อรักษาพื้นผิวที่เปราะบางไว้ สภาพแวดล้อมที่มีไนโตรเจนสูงเกิน 80% จริงๆ แล้วจะสร้างชั้นป้องกันขึ้นมา ซึ่งช่วยหยุดการเคลื่อนตัวของความชื้น และป้องกันไม่ให้อาหารถูกบดอัดระหว่างการบรรจุภัณฑ์ ส่วนเนื้อเค้กหรือเนื้อนuggets ที่มีรูปร่างสม่ำเสมอนั้นกลับมีลักษณะต่างออกไปโดยสิ้นเชิง พวกมันสามารถทนต่อความเร็วในการประมวลผลที่สูงขึ้นในสายการผลิต ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมจากการดำเนินงานอย่างรวดเร็ว โดยไม่กระทบต่อคุณภาพของการปิดผนึกหรือความเสถียรของก๊าซภายในบรรจุภัณฑ์