Bài giảng bao bì năng động (active package) ths đặng bùi khuê

Bao bì năng động active packageTrường Đại Học Công Nghiệp TP... Các sản phẩm thương mại Cryovac Sealed air corporation: OS1000  CSIRO: Zero2TM  Carnaud-Metal Box UK: OxbarTM

Bao bì năng động (active package)

Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM

Viện công nghệ sinh học Bộ môn: Nông sản

Môn: những vấn đề mới trong công nghệ thực phẩm

Tài liệu dùng cho hệ cao đẳng – lớp NCTP3K

Email: khue789@gmail.com

Tài liệu tham khảo

 Brian P.F Day (2003) Food packaging technology, Blackwell Publishing Ltd,

282 – 302

 William L Bell & James L Dippo (2001) Self-heating flexible package

United State Patent, US 6289889 B1

 Pierre Jeuch (2004) Self-cooling package for beverages United State

Patent, US 6722153 B2

 Michael A Childs (1998) Self-cooling beverage container United State

Patent, US 5765385

 Gary R Aitchison & Michael W Hetherington (1993) Self-cooling fluid

container United State Patent, US 5214933

 Raija Ahvenainen (2003) Novel food packaging techniques Woodhead

Publishing Limited and CRC Press LLC, 587 pages.

Tài liệu tham khảo

Các lưu ý dành cho lớp NCTP3K khi học môn học những vấn đề mới

trong thực phẩm

 Tính điểm:

 Trả lời câu hỏi cuối bài: 20%

 Tiểu luận: 30%

 Thi cuối kỳ: 50%

 Điểm cộng: 5 điểm cộng = 1 điểm tiểu luận

 Các bài làm đều phải được đánh máy (nộp 1 bản in và 1 bản qua email)

 Giáo viên sẽ giảng 5 bài: phân tích khuynh hướng thực phẩm năm 2009-2011, những cải tổ trong công nghệ thực phẩm từ 2005 -2011, nano thực phẩm, bao bì năng động,

ohmic heating

 Các vấn đề tiểu luận tập trung vào: an ninh lương thực, isotonic sport drink, GMO, PEF, HPP, ẩm thực tinh tê, siêu thực phẩm  tối đa 10 trang

Giới thiệu về bao bì năng động

 Bao bì năng động: là sự kết hợp của những loại phụ gia nhất định vào trong màng film của bao bì hoặc bên trong những vật chứa  duy trì và kéo dài

shelf – life.

 Sự khác biệt giữa bao bì thông minh và bao bì năng động là gì? Bao bì

thông minh cung cấp thông tin về chức năng và tính chất của bao bì, đảm

bảo tính toàn vẹn của bao bì, bằng chứng về sự giả mạo, chất lượng và an toàn TP  xác thực sản phẩm, truy nguyên nguồn gốc và chống trộm cắp

Các ví dụ về bao bì thông minh

 Kim chỉ nhiêăt đôă và thời gian

 Chất nhuôăm nhạy với khi

 Chất chỉ thị sự phát triển của vi sinh vâăt

 Dụng cụ chỉ thị cho sự sốc về mă ăt vâăt ly

 Kỹ thuâăt chống trôăm cắp, chống giả mạo và bằng chứng cho sự

trôăm cắp

Phân loại bao bì năng đôăng

 Loại bỏ oxy

 Giải phóng hoăăc loại CO2

 Loại bỏ ethylen

 Giải phóng ethanol

 Giải phóng những chất bảo quản

 Hấp thu ẩm

 Hấp thu hương

 Bao bì kiểm soát nhiêăt đôă

Bao bì loại oxy

 Vấn đề đăăt ra: ảnh hưởng có hại cho thực phẩm

 Vai trò của viêăc loại oxy:

 Giảm chuyển hóa thực phẩm

 Giảm sự trở mùi do oxy hóa

 Giảm sự oxi hóa chất màu không bền và vitamin

 Giảm sự chuyển màu do enzyme

 Giảm sự hoạt đôăng của vi sinh vâăt hiếu khi

 Tình hình phát triển:

 Nhâăt Bản: 10 ty

 Mỹ: hàng trăm triệu

 Châu Âu: hàng chục triệu

 Doanh số toàn cầu (1996): 200 triệu USD

Bao bì loại oxy

Các nhà sản xuất và tên của những chất loại trừ oxi

Loại sử dụng nhiều nhất

 Cấu tạo: Bôăt làm từ sắt

 Cơ chế:

 Vị tri: trong các gói nhỏ nằm tách khỏi thực phẩm  “do not eat”

Bao bì loại oxy làm từ bột sắt

 LD50: Fe2+  16g/kg thể trọng

 VD: 1 túi chứa tối đa 7g Fe2+/1 người năăng 70 kg  tinh an toàn

 Bôă y tế Nhâăt + hiêăp hôăi thuốc và dược phẩm Hoa Kỳ  chấp nhâăn  dán nhãn

 Bôă nông lương hoa kỳ  thịt bò, heo , gia cầm sấy

Bao bì loại oxy làm từ bôăt sắt (tiếp theo)

 Về măăt lượng hóa: 1g Fe2+ hấp thu 3.36*105 lit oxi

 1 màng polyester 0.003 inch chuẩn: tốc đôă chuyển khi oxi

4cc/m2/ngày ↔ 1 túi chứa Fe2+ giữ được lượng oxi thấm vào trong

84 ngày/ 1m2 diêăn tich bao bì  tốc đôă oxi hóa > tốc đôă thấm

Bao bì loại oxy làm từ bôăt sắt (tiếp theo)

 Kỹ thuâăt phủ sắt lên các màng bao bì  Multisorb Technologies và

Mitsubishi Gas Chemical

 Hàm lượng Fe2+ sử dụng:

 Hàm lượng oxi trong khoảng trống của bao bì

 Lượng oxi hòa tan trong TP

 Tốc đôă thấm oxi của màng

 Nguyên tắc chung: 1g Fe2+ tác dụng với 300cc oxi  Ageless thiết kế

cho TP aw<0.85  4 ngày (hàm lượng oxi ~ 100ppm)

 Môăt số lợi ich

 Bánh mì trắng: 45 ngày ><4-5 ngày (nấm mốc)

 Vỏ bánh pizza: 10 ngày >< 2-3 ngày

 Giảm bọ cánh cứng: bôăt mì

 Oxi <0.1% trong snack/3 tháng (Ageless)

Bao bì loại oxy làm từ bôăt sắt (tiếp theo)

 Vấn đề sử dụng

 Bảo quản TP: không có oxi + aw > 0.92  Clostridium botulinum  nguy

hiểm  giải pháp: bảo quản ở < 3oC

 Máy phát hiêăn kim loại  giải pháp: ascorbic acid

Bao bì loại oxy làm từ bôăt sắt (tiếp theo)

 1990 (Mỹ): các chất loại trừ oxi  Multisorb Technologies, Inc (tiền thân:

Multiform Desccants, Inc)

 Sản phẩm đầu tiên: túi FreshPax

 Sản phẩm dạng tấm dán FreshMax

 Sản xuất túi loại trừ oxi từ 1988

Giới thiêău về Multisorb Technologies, Inc

 Các chất loại trừ oxi hầu hết là muối Fe2+: 20-2000cc oxi  khả

năng thấm oxi của túi < 20cc

 Ứng dụng thương mại: bánh, thịt xông khói, mì sợi lạnh đông, vỏ

bánh pizza, khẩu phần ăn dành cho quân đôăi

Giới thiêău về Multisorb Technologies, Inc

 Bằng phát minh đầu tiên:

 Kết hợp 20-25% Fe2+ và 10-14% NaCl trên silicon dioxide  túi polypropylene thấm khi cao (Dupont Tyvek)

 Tránh hiêăn tượng vô hoạt ở điều kiêăn thường: silicon hấp thu nước  chất điêăn

ly không kết hợp với Fe2+  tiếp xúc ẩm > 90%  chất điêăn ly hoạt hóa  Fe2+ loại oxi.

Giới thiêău về Multisorb Technologies, Inc

 Bằng phát minh 1992: loại trừ oxi cho các vâăt chứa chất lỏng (chứa

trong vỏ hình trụ  thả nổi)

 Bằng phát minh 1993:

 Loại trừ oxi cho sp có ẩm thấp

 Fe2+ và các chất điêăn ly hấp thu vào hydrogel  cung cấp nước

 Hydrogel: silicon vô định hình (bôăt)  hấp thu 70% ẩm

Giới thiêău về Multisorb Technologies, Inc

Mitsubishi Gas Chemical Company

 Dẫn đầu thế giới trong các sp loại trừ oxi

 Nổi tiếng với những chất hấp thụ oxi làm từ sắt

 Sản xuất chất loại oxi từ năm 1977

 Sp Ageless  sản xuất (Nhâăt)  bán (Mỹ) 1984

 Cơ bản về kỹ thuâăt: bôăt Fe2+, NaCl và zeolit  túi thấm khi hoăăc nhãn

 Trôăn dạng hạt: túi polyethylen đục lỗ và thấm khi hoă ăc túi làm từ sợi cotton

 TP tươi ẩm lớn  không cần thêm nước

Mitsubishi Gas Chemical Company

 Bằng phát minh 1983:

 Túi thấm khi kéo dài shelf-life cho cá và trứng cá

 Chất hỗ trợ: sắc cacbua, hydroquinone, BHA, vitamin C và erythorbic acid

 2 bằng phát minh 1984:

 Túi thấm khi

 Polyolefin bão hòa  Dupont’s Tyvek

 Polypropylene vi mao quản  Celanese Celguard

Mitsubishi Gas Chemical Company

 Bằng phát minh 1989

 Túi loại trừ oxi cho bao bì cổ cong

 Vâăt liêău làm bao bì được thấm resin flourine  cung cấp không khi, nước và chống chất béo

 Tetraflouride và hexaflouride (VD: ethylene tetraflouride)

 Hạn chế của các bằng phát minh

 Nguy cơ nuốt phải những chất chống oxi

 Kich thước túi (bao bì có không gian nhỏ)

 Miêăng bao bì nhỏ

 Khay  chiều cao khay

Mitsubishi Gas Chemical Company

Loại và tính chất của bao bì loại oxi Ageless

Tự phản ứng mà không cần nước

Mô tả các dòng túi chứa chất loại oxi khác nhau

 Toppan Printing Co: dòng F và dòng C khác nhau như thế nào?

 Dòng F: Fe2+ + loại trừ oxi, không giải phóng khi khác

 Dòng C: phi Fe2+ + hấp thụ oxi và giải phóng CO2  tránh xẹp bao bì

 Multisorb technologies: FreshPaxTM: Ứng dụng khác nhau của các loại

B, D, R và M là gì?

 Loại B: thực phẩm ẩm và bán ẩm

 Loại D: thực phẩm sấy khô

 Loại R: nhiêăt đôă lạnh và lạnh đông

 Loại M: TP ẩm và bán ẩm, MAP (CO2) Túi chứa ẩm

 Bao bì loại oxy phi kim loại

 Vấn đề: nhiễm kim loại

 Tác nhân khử hữu cơ: catechol, vitamin C, muối ascorbate…

 Hệ thống sàng lọc oxi bằng enzyme: glucose oxidase hoặc ethanol oxidase

 Vị trí: gói, nhãn, cố định trên bề mặt lớp film của bao bì

Bao bì loại oxy

Các nhóm chất loại oxi phi kim loại và ứng dụng

của chúng

 Oxi hóa catechol  sản phẩm thương mại duy nhất của Nhâăt -

Tamotsu D: TP sấy khô (trà, gia vị, TP sấy chân không thăng hoa)

 1980: Kết hợp glucose oxidase + catalase

2Glucose + 2O2 + 2H2O  2gluconic acid + 2H2O2

2H2O2 + catalase  2H2O + O2 + catalase

 Polypropylene và polyethylene  cơ chất cố định enzyme

 Bioka (sp thương mại)  kết hợp glucose oxidase/catalase

-CHOH chuyển thành oxi +

glucono-delta-lactone + H2O2

Kết hợp H2O  gluconic acid.

Tiêu thụ 1 oxi giải phóng ra ½ oxi

Các nhóm chất loại oxi phi kim loại và ứng dụng

của chúng

 Enzyme alcohol oxidase

Ethanol  acetaldeyde

 Không cần nước  TP khô

 Nhiều oxi  nhiều ethanol  off-odour

 Aldehyde  mùi giống yoghurt

 Ascorbic acid và dẫn xuất của chúng

 Sp thương mại quan trọng thứ 2

 Ascorbic acid  dehydroascorbic acid  không đôăc

 Thực chất: sự vâăn chuyển H

 Xúc tác: ion kim loại

 Toppan Printing (Nhâăt): chất loại trừ oxi từ sắt kém hoạt đôăng khi có CO2 >< ascorbic acid  VD: bao bì cho bôăt café rang & bánh mì

 1978: hãng dược phẩm E R Squibb  dầu lanh làm chất chống oxi hóa cho bao bì

 Glyceride được nhúng vào trong plastic xốp có lỗ mao quản

 Lượng dầu lanh: 0.002-0.02cc/cm3 không khi

 Mitsubishi Gas Chemical Co.: Polyunsaturated fatty acid (oleic,

linoleic hoăăc linolenic) + CaCO3 + sắt  giảm oxi đến 0.1% trong

 1976 (Nhâăt Bản): công ty đầu tiên: Mitsubishi Gas Chemical Co Ltd (73%) Ageless™

 Toppan Printing Co Ltd và Toyo Seikan Kaisha Ltd bước vào thị trường

 Tại Nhâăt

 Mức đôă chấp nhâăn loại bao bì mới của người tiêu dùng

 Khi hâău nóng ẩm vào mùa hè  nấm mốc

 Tình hình Bắc Mỹ và Châu Âu

 Tăng trưởng hằng năm 20%



Các vấn đề tồn tại và giải pháp

 Nhật Bản: Toyo

Sử dụng màng film có chứa các chất loại oxi

 Vấn đề: phản ứng của oxi với khí quyển

 Chiếu sáng màng film ethyl cellulose

Các sản phẩm thương mại

 Cryovac Sealed air corporation: OS1000

 CSIRO: Zero2TM

 Carnaud-Metal Box (UK): OxbarTM  PET/MXD6/Co (polymetaxylylene

adipamide hoặc polymetaxylylene diamine-hexanoic acid)

Các dạng loại oxi khác

 Nhãn: Multisorb  Freshmax

 Kỹ thuật Darex:

 Asocorbate  dehydroascorbic

 Sulphite  sulphate

Bao bì loại CO2

 Vấn đề: bột café mới và café mới rang  không bao gói  hấp thu ẩm &

oxi  mất hương

 Bao gói ngay sau khi nướng  nổ bao bì (CO2)

 Giải pháp:

 van 1 chiều

 Hệ thống loại oxi và CO2 hoặc chỉ loại CO2

 Tác nhân thông thường nhất

 Bất lợi của tác nhân này là gì?

 Giải pháp cho vấn đề là gì?

Nguyên tắc của bao bì loại CO2

Các sản phẩm thương mại dùng để loại bỏ CO2

 Hoạt động kép của bao bì loại O2 và CO2  FreshLock và Ageless ® E: công

ty Mitsubishi Gas Chemical Company, Nhật

 Multiform Desiccants: silica gel + CaO

Bao bì giải phóng CO2

 SARL Codimer: Verifrais™  kéo dài shelf-life thịt cá.

 Phát triển chân không từng phần  Bao bì hoạt động kép

 Ứng dụng vào các sản phẩm?

Bao bì loại bỏ ethylen

 Vai trò của ethylen trong thực vật là gì?

 Con đường tổng hợp ethylen trong thực vật bậc cao ra sao?

Các cách loại trừ ethylen

 Chất hấp thụ và hấp phụ: cristobalite, đá Oya, zeolit, diatomit….

 Propylen glycol, hexylene glycol, squalene, phenylmethylsilicone,

polyethylene và polystyrene

 Kết hợp các chất hóa học và chất xúc tác

Đề nghị của các nhà sản xuất

hoặc glass

Bao bì loại bỏ chất mùi

 Hợp chất lưu huỳnh, amin từ protein, aldehyde, keton, glucoside kỵ khí

 Cần lưu ý điều gì?

 Chất đắng trong nước bưởi: glucosidic flavanone naringin & triterpenoid

lactone limonin  giải pháp: cellulose acetate (α – rhamnosidase và

β-glucosidase)  naringenin + prunin

 Loại bỏ các amin gây mùi khó chịu: Anico

 Loại bỏ aldehyde: Dupon Polymer

 Kỹ thuật rây phân tử “Smellrite/Abscents”

 Kết hợp vitamin E, α-tocopherol, các mùi hương

Bao bì loại bỏ chất mùi

Bao bì giải phóng ethanol

 Vai trò của ethanol

 EthicapTM, Nhật: silicon dioxide, ethyl vinyl acetate

 “do not eat contents”

 NegamouldTM & AgelessTM

 Cơ chế giải phóng ethanol ra sao?

Bao bì giải phóng chất bảo quản

 Zeolit bạc tổng hợp

 Hợp chất hữu cơ

Giải phóng có kiểm soát chlorine dioxide

Bao bì hút ẩm

 Moisture – drip absorbent pads:

 Polyethylene hoặc polypropylene

 Polyacrylate, CMC, copolymer tinh bột

 Kỹ thuật chặn ẩm trong pha hơi: Showa Denko Co Ltd  PichitTM:

propylen glycol, polyvinyl alcohol.

Bao bì kiểm soát nhiệt độ

 Vật liệu cách điện: Thinsulate™ (Mỹ)  plastic không đan lại với nhau với

nhiều lỗ khí

 Bao bì tự nóng

 Bao bì tự lạnh

 Adenko Company (Nhật): phát triển sản phẩm Cool Bowl™

 Bao bì tự nóng: phản ứng tỏa nhiệt (vôi + nước)  Nestlé (Anh)

 Bao bì tự lạnh:

 Rượu sake Nhật: sự hòa tan thu nhiệt của Al(NO3)2 và AlCl3

 Chill Can™ (Mỹ): chất tải lạnh hydrofluorocarbon

Bao bì kiểm soát nhiệt độ

Một số mẫu bao bì kiểm soát nhiệt độ

Bao bì tự nóng (2001)

Một số mẫu bao bì kiểm soát nhiệt độ

Bao bì tự lạnh (2007)

Một số mẫu bao bì kiểm soát nhiệt độ

Cấu tạo bao bì tự lạnh (2004)

Một số mẫu bao bì kiểm soát nhiệt

độ

Bao bì tự lạnh

(1998)

Câu hỏi ôn tập

 Phân biệt bao bì thông minh và bao bì năng động?

 Có những loại chất loại bỏ oxi nào?

 Sự khác biệt giữa dòng F và dòng C trong bao bì của công ty Toppan?

 Ưu điểm của bao bì loại oxi dựa vào catechol?

 Đặc điểm của bao bì loại oxi dựa vào enzyme?

 Đặc điểm của bao bì loại oxi bằng polyunsaturated fatty acids?

 Cơ chế tác dụng của những chất nhuộm nhạy cảm với ánh sáng của các loại bao bì năng động?

 Nêu cấu tạo cơ bản và vai trò của các thành phần trong sản phẩm thương

mại OxbarTM đã được sản xuất bởi Carnaud-Metal Box (Anh quốc)?

 Nêu cấu tạo của khay Oxyguard™?

 Vai trò của việc loại CO2 ra khỏi bao bì?

 Đặc điểm của bao bì loại trừ ethylene dùng KMnO4?

Câu hỏi ôn tập

 Cơ chế hoạt động của bao bì loại vị đắng của nước ép bưởi?

 Nêu cấu tạo của bao bì loại bỏ aldehyde của hãng Dupon Polymer?

 Kỹ thuật rây phân tử “Smellrite/Abscents” là gì?

 Cấu tạo và cơ chế hoạt động của bao bì giải phóng ethanol của sản phẩm

EthicapTM là gì?

 Cấu tạo của “moisture-drip absorbent pad”?

Câu hỏi ôn tập