Công nghệ sinh học - Bao bì năng động (active package)

Nội dung text: Công nghệ sinh học - Bao bì năng động (active package)

1. Trường Đại Học Công NghiệpTP. 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 ThS. Đặng Bùi Khuê 1
2. 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 2
3. 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. 3
4. 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 4
5. 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 5
6. Kim chỉ nhiệt độ và thời gian Chất nhuộm nhạy với khí Chất chỉ thị sự phát triển của vi sinh vật Dụng cụ chỉ thị cho sự sốc về mặt vật lý Kỹ thuật chống trộm cắp, chống giả mạo và bằng chứng cho sự trộm cắp 6
7. Loại bỏ oxy Giải phóng những chất bảo quản Giải phóng hoặc loại CO 2 Hấp thu ẩm Loại bỏ ethylen Hấp thu hương Giải phóng ethanol Bao bì kiểm soát nhiệt độ 7
8. Vấn đề đặt ra: ảnh hưởng có hại cho thực phẩm Vai trò của việc 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 động của vi sinh vật hiếu khí 8
9. Tình hình phát triển: ▪ Nhật Bản: 10 tỷ ▪ Mỹ: hàng trăm triệu ▪ Châu Âu: hàng chục triệu ▪ Doanh sô ́ toàn cầu (1996): 200 triệu USD 9
10. Loại sư ̉ dụng nhiều nhất 10
11. Cấu tạo: Bột làm từ sắt Cơ chế: Vị trí: trong các gói nhỏ nằm tách khỏi thực phẩm → “do not eat” 11
12. LD50: Fe2+ → 16g/kg thể trọng ▪ VD: 1 túi chứa tối đa 7g Fe2+/1 người nặng 70 kg → tính an toàn ▪ Bộ y tế Nhật + hiệp hội thuốc và dược phẩm Hoa Kỳ → chấp nhận → dán nhãn ▪ Bộ nông lương hoa kỳ → thịt bò, heo , gia cầm sấy 12
13. Về mặt lượng hóa: 1g Fe2+ hấp thu 3.36*105 lít oxi 1 màng polyester 0.003 inch chuẩn: tốc độ chuyển khí oxi 4cc/m2/ngày ↔ 1 túi chứa Fe2+ giữ được lượng oxi thấm vào trong 84 ngày/ 1m2 diện tích bao bì → tốc độ oxi hóa > tốc độ thấm 13
14. Kỹ thuật 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 độ thấm oxi của màng 14
15. Nguyên tắc chung: 1g Fe2+ tác dụng với 300cc oxi → Ageless thiết kế cho TP aw < 2-3 ngày ▪ Giảm bọ cánh cứng: bột mì ▪ Oxi <0.1% trong snack/3 tháng (Ageless) 15
16. 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 hiện kim loại → giải pháp: ascorbic acid 16
17. 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 17
18. 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 đội 18
19. Bằng phát minh đầu tiên: ▪ Kết hợp 20-25% Fe2+ và 10-14% NaCl trên silicon dioxide → túi polypropylene thấm khí cao (Dupont Tyvek) ▪ Tránh hiện tượng vô hoạt ở điều kiện thường: silicon hấp thu nước → chất điện ly không kết hợp với Fe2+ → tiếp xúc ẩm > 90% → chất điện ly hoạt hóa → Fe2+ loại oxi. 19
20. Bằng phát minh 1992: loại trừ oxi cho các vật 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 điện ly hấp thu vào hydrogel → cung cấp nước ▪ Hydrogel: silicon vô định hình (bột) → hấp thu 70% ẩm 20
21. 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 (Nhật) → bán (Mỹ) 1984 21
22. Cơ bản về kỹ thuật: bột Fe2+, NaCl và zeolit → túi thấm khí hoặc nhãn phụ Bằng phát minh 1979: ▪ FeS ▪ Muối sắt, 0.1% sulfur, 0.01-5 phần halogen kim loại hoặc Na2SO4, Na2SO3 hoặc Na2CO3 và những vật liệu trơ. ▪ Trộn dạng hạt: túi polyethylen đục lỗ và thấm khí hoặc túi làm từ sợi cotton ▪ TP tươi→ ẩm lớn → không cần thêm nước 22
23. Bằng phát minh 1983: ▪ Túi thấm khí 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 khí ▪ Polyolefin bão hòa → Dupont’s Tyvek ▪ Polypropylene vi mao quản → Celanese Celguard 23
24. Bằng phát minh 1989 ▪ Túi loại trừ oxi cho bao bì cổ cong ▪ Vật liệu làm bao bì được thấm resin flourine → cung cấp không khí, 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 ▪ Kích thước túi (bao bì có không gian nhỏ) ▪ Miệng bao bì nhỏ ▪ Khay → chiều cao khay ▪ Vón cục → tăng lượng chất loại trừ oxi 24
25. Tự phản ứng mà không cần nước 25
26. Toppan Printing Co: dòng F và dòng C khác nhau như thế nào? ▪ Dòng F: Fe2+ + loại trừ oxi, không giải phóng khí khác 2+ ▪ Dòng C: phi Fe + 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 Túi chứa ẩm ▪ Loại D: thực phẩm sấy khô ▪ Loại R: nhiệt độ lạnh và lạnh đông Fe (0) → hoạt động mạnh ở ▪ Loại M: TP ẩm và bán ẩm, MAP (CO2) 4oC 26
27. Bao bì loại oxy phi kim loại ▪ Vấn đề: nhiễm kim loại ▪ Tác nhân khư ̉ hữu cơ: catechol, vitamin C, muối ascorbate ▪ Hê ̣ 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 27
28. Oxi hóa catechol → sản phẩm thương mại duy nhất của Nhật - Tamotsu D: TP sấy khô (trà, gia vị, TP sấy chân không thăng hoaTiêu th) u ̣ 1 oxi giải phóng ra 1980: Kết hợp glucose oxidase½ oxi + catalase 2Glucose + 2O2 + 2H2O → 2gluconic acid + 2H2O2 -CHOH chuyển 2H O + catalase → 2H O + O + catalase thành oxi + 2 2 2 2 Kết hợp H2O → gluconic acid. glucono Polypropylene-delta- và polyethylene → cơ chất cố định lactone + H O enzyme2 2 Bioka (sp thương mại) → kết hợp glucose oxidase/catalase 28
29. 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 độc ▪ Thực chất: sự vận chuyển H ▪ Xúc tác: ion kim loại ▪ Toppan Printing (Nhật): chất loại trừ oxi từ sắt kém hoạt động khi có CO2 >< ascorbic acid → VD: bao bì cho bột café rang &b ánh mì Pillsbury Company (1994): Oxysorb → ascorbic acid + Cu 29
30. 1978: hãng dược phẩm E. R. Squibb → dầu lanh làm chất chống oxi hóa cho bao bì Glyceride được nhúng vào trong plastic xốp Locạói mùlôi h̃ maoình thànhqudoả phnản Xúc tác phản ứng ứng giữa acid béo và oxi Lượng dầu lanh: 0.002-0.02cc/cm3 không khí Mitsubishi Gas Chemical Co.: Polyunsaturated fatty acid (oleic, linoleic hoặc linolenic) + CaCO3 + sắt → giảm oxi đến 0.1% trong 24h 30
31. 1976 (Nhật 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 Nhật ▪ Mức độ chấp nhận loại bao bì mới của người tiêu dùng ▪ Khí hậu nóng ẩm vào mùa hè → nấm mốc Tình hình Bắc Mỹ và Châu Âu ▪ Tăng trưởng hằng năm 20% ▪ Ảnh hưởng có hại khi vô tình nuốt chất loại oxi ▪ Qui định của luật pháp ▪ Phát triển màng, nhãn và khay → tiếp tục tăng trưởng 31
32. ▪ Nhật Bản: Toyo Seikan Kaisha Ltd ▪ Laminate: ép nóng 1 lớp “ferrous oxygen scavenger” và polypropylene /EVOH/polypr opylene ▪ khay Oxyguard™ 32
33. Vấn đề: phản ứng của oxi với khi ́ quyển Chiếu sáng màng film ethyl cellulose 33
34. Cryovac Sealed air corporation: OS1000 CSIRO: Zero2TM Carnaud-Metal Box (UK): OxbarTM → PET/MXD6/Co (polymetaxylylene adipamide hoặc polymetaxylylene diamine-hexanoic acid) 34
35. Nhãn: Multisorb → Freshmax Kỹ thuật Darex: ▪ Asocorbate → dehydroascorbic ▪ Sulphite → sulphate 35
36. 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 ▪ Hê ̣ thống loại oxi và CO2 hoặc chỉ loại CO2 36
37. Tác nhân thông thường nhất Bất lợi của tác nhân này là gì? Giải pháp cho vấn đề là gì? 37
38. 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 38
39. 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? 39
40. Vai trò của ethylen trong thực vật là gì? Con đường tổng hợp ethylen trong thực vật bậc cao ra sao? 40
41. Chất hấp thụ và hấp phụ: cristobalite, đa ́ Oya, zeolit, diatomit . Propylen glycol, hexylene glycol, squalene, phenylmethylsilicone, polyethylene và polystyrene Kết hợp các chất hóa học và chất xúc tác 41
42. ▪ KMnO4: celite, vermiculite, silica gel, alumina pellets, activated carbon, perlite hoặc glass ▪ Dùng vật liệu có lỗ mao quản 42
43. 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 43
44. Loại bỏ các amin gây mùi kho ́ chịu: Anico Loại bỏ aldehyde: Dupon Polymer Kỹ thuật rây phân tử “Smellrite/Abscents” Kết hợp vitamin E, α-tocopherol, các mùi hương 44
45. Vai trò của ethanol EthicapTM, Nhật: silicon dioxide, ethyl vinyl acetate “do not eat contents” NegamouldTM & AgelessTM Cơ chê ́ giải phóng ethanol ra sao? 45
46. Zeolit bạc tổng hợp Hợp chất hữu cơ Giải phóng có kiểm soát chlorine dioxide 46
47. 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. 47
48. Vật liệu cách điện: Thinsulate™ (Mỹ) → plastic không đan lại với nhau với nhiều lỗ khí Bao bì tự nóng Bao bì tư ̣ lạnh 48
49. Adenko Company (Nhật): phát triển sản phẩm Cool Bowl™ Bao bì tư ̣ nóng: phản ứng tỏa nhiệt (vôi + nước) → Nestlé (Anh) Bao bì tự lạnh: ▪ Rượu sake Nhật: sư ̣ hòa tan thu nhiệt của Al(NO3)2 và AlCl3 ▪ Chill Can™ (Mỹ): chất tải lạnh hydrofluorocarbon 49
50. Bao bì tư ̣ nóng (2001) 50
51. Bao bì tư ̣ lạnh (2007) 51
52. Cấu tạo bao bì tư ̣ lạnh (2004) 52
53. Bao bì tư ̣ lạnh (1998) 53
54. 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? 54
55. Cơ chê ́ 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? 55
56. Cơ chê ́ 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 chê ́ hoạt động của bao bì giải phóng ethanol của sản phẩm EthicapTM là gì? Cấu tạo của “moisture-drip absorbent pad”? 56
57. Cấu tạo và nguyên tắc của bao bì tư ̣ nóng đã được thiết kết bởi William L. Bell năm 2001? Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bao bì tư ̣ lạnh được phát minh bởi Pierre Jeuch năm 2007? Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bao bì tư ̣ lạnh được phát minh bởi Pierre Jeuch năm 2004? Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bao bì tư ̣ lạnh được phát minh bởi Michael A. Childs năm 1998? 57