Bao bì năng động (active package)

Bao bì năng động (active package)ThS. Đặng Bùi KhuêTrường Đại Học Công Nghiệp TP. HCMViện công nghệ sinh họcBộ môn: Nông sảnMôn: những vấn đề mới trong công nghệ thực phẩmTài liệu dùng cho hệ cao đẳng – lớp NCTP3KEmail: khue789@gmail.com1Tài liệu tham khảoBrian 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 57653852Gary 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 khảo3Các lưu ý dành cho lớp NCTP3K khi học môn học những vấn đề mới trong thực phẩmTính điểm:Trả lời câu hỏi cuối bài: 20%Tiểu luận: 30%Thi cuối kỳ: 50%Điểm cộng: 5 điểm cộng = 1 điểm tiểu luậnCác 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 heatingCác 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 trang4Giới thiệu về bao bì năng độngBao 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 cắp5Các ví dụ về bao bì thông minhKim chỉ nhiệt độ và thời gianChất nhuộm nhạy với khíChất chỉ thị sự phát triển của vi sinh vậtDụng cụ chỉ thị cho sự sốc về mặt vật lýKỹ thuật chống trộm cắp, chống giả mạo và bằng chứng cho sự trộm cắp6Phân loại bao bì năng độngLoại bỏ oxyGiải phóng hoặc loại CO2Loại bỏ ethylenGiải phóng ethanolGiải phóng những chất bảo quảnHấp thu ẩmHấp thu hươngBao bì kiểm soát nhiệt độ7Bao bì loại oxyVấn đề đặt ra: ảnh hưởng có hại cho thực phẩmVai trò của việc loại oxy: Giảm chuyển hóa thực phẩmGiảm sự trở mùi do oxy hóaGiảm sự oxi hóa chất màu không bền và vitaminGiảm sự chuyển màu do enzymeGiảm sự hoạt động của vi sinh vật hiếu khí8Tình hình phát triển:Nhật Bản: 10 tỷ Mỹ: hàng trăm triệuChâu Âu: hàng chục triệuDoanh số toàn cầu (1996): 200 triệu USDBao bì loại oxy9Các nhà sản xuất và tên của những chất loại trừ oxi 10Loại sử dụng nhiều nhấtCấu tạo: Bột làm từ sắtCơ chế:Vị trí: trong các gói nhỏ nằm tách khỏi thực phẩm  “do not eat” Bao bì loại oxy làm từ bột sắt11LD50: Fe2+  16g/kg thể trọngVD: 1 túi chứa tối đa 7g Fe2+/1 người nặng 70 kg  tính an toànBộ y tế Nhật + hiệp hội thuốc và dược phẩm Hoa Kỳ  chấp nhận  dán nhãnBộ nông lương hoa kỳ  thịt bò, heo , gia cầm sấy12Bao bì loại oxy làm từ bột sắt (tiếp theo)Về mặt lượng hóa: 1g Fe2+ hấp thu 3.36*105 lít oxi1 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 13Bao bì loại oxy làm từ bột sắt (tiếp theo)Bao bì loại oxy làm từ bột sắt (tiếp theo)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 bìLượng oxi hòa tan trong TPTốc độ thấm oxi của màng 14Nguyên tắc chung: 1g Fe2+ tác dụng với 300cc oxi  Ageless thiết kế cho TP aw 0.92  Clostridium botulinum  nguy hiểm  giải pháp: bảo quản ở 90%  chất điện ly hoạt hóa  Fe2+ loại oxi.19Giới thiệu về Multisorb Technologies, IncBằng 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 nướcHydrogel: silicon vô định hình (bột)  hấp thu 70% ẩm 20Giới thiệu về Multisorb Technologies, IncMitsubishi Gas Chemical CompanyDẫn đầu thế giới trong các sp loại trừ oxiNổi tiếng với những chất hấp thụ oxi làm từ sắtSản xuất chất loại oxi từ năm 1977Sp Ageless  sản xuất (Nhật)  bán (Mỹ) 198421Cơ bản về kỹ thuật: bột Fe2+, NaCl và zeolit  túi thấm khí hoặc nhãn phụBằng phát minh 1979: FeSMuối 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 cottonTP tươi ẩm lớn  không cần thêm nước 22Mitsubishi Gas Chemical CompanyBằng phát minh 1983: Túi thấm khí kéo dài shelf-life cho cá và trứng cáChất hỗ trợ: sắc cacbua, hydroquinone, BHA, vitamin C và erythorbic acid2 bằng phát minh 1984:Túi thấm khíPolyolefin bão hòa  Dupont’s TyvekPolypropylene vi mao quản  Celanese Celguard23Mitsubishi Gas Chemical CompanyBằng phát minh 1989Túi loại trừ oxi cho bao bì cổ congVật liệu làm bao bì được thấm resin flourine  cung cấp không khí, nước và chống chất béoTetraflouride và hexaflouride (VD: ethylene tetraflouride)Hạn chế của các bằng phát minhNguy cơ nuốt phải những chất chống oxiKích thước túi (bao bì có không gian nhỏ)Miệng bao bì nhỏKhay  chiều cao khayVón cục  tăng lượng chất loại trừ oxi24Mitsubishi Gas Chemical CompanyLoại và tính chất của bao bì loại oxi Ageless25Tự phản ứng mà không cần nướcMô tả các dòng túi chứa chất loại oxi khác nhauToppan Printing Co: dòng F và dòng C khác nhau như thế nào?Dòng F: Fe2+ + loại trừ oxi, không giải phóng khí 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 ẩmLoại D: thực phẩm sấy khôLoại R: nhiệt độ lạnh và lạnh đôngLoại M: TP ẩm và bán ẩm, MAP (CO2)26Fe (0)  hoạt động mạnh ở 4oCTúi chứa ẩm Bao bì loại oxy phi kim loạiVấn đề: nhiễm kim loạiTác 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 bìBao bì loại oxy27Các nhóm chất loại oxi phi kim loại và ứng dụng của chúngOxi hóa catechol  sản phẩm thương mại duy nhất của Nhật - Tamotsu D: TP sấy khô (trà, gia vị, TP sấy chân không thăng hoa)1980: Kết hợp glucose oxidase + catalase2Glucose + 2O2 + 2H2O  2gluconic acid + 2H2O22H2O2 + catalase  2H2O + O2 + catalasePolypropylene và polyethylene  cơ chất cố định enzyme Bioka (sp thương mại)  kết hợp glucose oxidase/catalase28-CHOH chuyển thành oxi + glucono-delta-lactone + H2O2Kết hợp H2O  gluconic acid.Tiêu thụ 1 oxi giải phóng ra ½ oxiCác nhóm chất loại oxi phi kim loại và ứng dụng của chúngEnzyme alcohol oxidaseEthanol  acetaldeydeKhông cần nước  TP khôNhiều oxi  nhiều ethanol  off-odourAldehyde  mùi giống yoghurtAscorbic acid và dẫn xuất của chúngSp thương mại quan trọng thứ 2Ascorbic acid  dehydroascorbic acid  không độcThực chất: sự vận chuyển HXúc tác: ion kim loạiToppan Printing (Nhật): chất loại trừ oxi từ sắt kém hoạt động khi có CO2 >< ascorbic acid  VD: bao bì cho bột café rang & bánh mìPillsbury Company (1994): Oxysorb  ascorbic acid + Cu291978: hãng dược phẩm E. R. Squibb  dầu lanh làm chất chống oxi hóa cho bao bìGlyceride được nhúng vào trong plastic xốp có lỗ mao quảnLượng dầu lanh: 0.002-0.02cc/cm3 không khíMitsubishi Gas Chemical Co.: Polyunsaturated fatty acid (oleic, linoleic hoặc linolenic) + CaCO3 + sắt  giảm oxi đến 0.1% trong 24h30Các nhóm chất loại oxi phi kim loại và ứng dụng của chúngLoại mùi hình thành do phản ứng giữa acid béo và oxiXúc tác phản ứng1976 (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 NhậtMức độ chấp nhận loại bao bì mới của người tiêu dùngKhí hậu nóng ẩm vào mùa hè  nấm mốcTình hình Bắc Mỹ và Châu ÂuTăng trưởng hằng năm 20%Ảnh hưởng có hại khi vô tình nuốt chất loại oxiQui định của luật phápPhát triển màng, nhãn và khay  tiếp tục tăng trưởng31Các vấn đề tồn tại và giải phápNhật Bản: Toyo Seikan Kaisha Ltd Laminate: ép nóng 1 lớp “ferrous oxygen scavenger” và polypropylene/EVOH/polypropylene khay Oxyguard™Các vấn đề tồn tại và giải pháp32Sử dụng màng film có chứa các chất loại oxi Vấn đề: phản ứng của oxi với khí quyểnChiếu sáng màng film ethyl cellulose33Các sản phẩm thương mạiCryovac Sealed air corporation: OS1000CSIRO: Zero2TMCarnaud-Metal Box (UK): OxbarTM  PET/MXD6/Co (polymetaxylylene adipamide hoặc polymetaxylylene diamine-hexanoic acid)34Các dạng loại oxi khácNhãn: Multisorb  FreshmaxKỹ thuật Darex:Asocorbate  dehydroascorbic Sulphite  sulphate 35Bao bì loại CO2Vấn đề: bột café mới và café mới rang  không bao gói  hấp thu ẩm & oxi  mất hươngBao gói ngay sau khi nướng  nổ bao bì (CO2) Giải pháp:van 1 chiềuHệ thống loại oxi và CO2 hoặc chỉ loại CO236Tác nhân thông thường nhấtBất lợi của tác nhân này là gì?Giải pháp cho vấn đề là gì?Nguyên tắc của bao bì loại CO237Các sản phẩm thương mại dùng để loại bỏ CO2Hoạt động kép của bao bì loại O2 và CO2  FreshLock và Ageless ® E: công ty Mitsubishi Gas Chemical Company, NhậtMultiform Desiccants: silica gel + CaO38Bao bì giải phóng CO2SARL Codimer: Verifrais™  kéo dài shelf-life thịt cá.Phát triển chân không từng phần  Bao bì hoạt động képỨng dụng vào các sản phẩm?39Bao bì loại bỏ ethylenVai trò của ethylen trong thực vật là gì?Con đường tổng hợp ethylen trong thực vật bậc cao ra sao?40Các cách loại trừ ethylen Chất hấp thụ và hấp phụ: cristobalite, đá Oya, zeolit, diatomit.Propylen glycol, hexylene glycol, squalene, phenylmethylsilicone, polyethylene và polystyreneKết hợp các chất hóa học và chất xúc tác41Đề nghị của các nhà sản xuất42 KMnO4: celite, vermiculite, silica gel, alumina pellets, activated carbon, perlite hoặc glass Dùng vật liệu có lỗ mao quảnBao bì loại bỏ chất mùiHợp chất lưu huỳnh, amin từ protein, aldehyde, keton, glucoside kỵ khíCần 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 + prunin43Loại bỏ các amin gây mùi khó chịu: AnicoLoại bỏ aldehyde: Dupon PolymerKỹ thuật rây phân tử “Smellrite/Abscents”Kết hợp vitamin E, α-tocopherol, các mùi hương44Bao bì loại bỏ chất mùiBao bì giải phóng ethanolVai trò của ethanolEthicapTM, Nhật: silicon dioxide, ethyl vinyl acetate“do not eat contents”NegamouldTM & AgelessTMCơ chế giải phóng ethanol ra sao?45Bao bì giải phóng chất bảo quảnZeolit bạc tổng hợpHợp chất hữu cơ 46Giải phóng có kiểm soát chlorine dioxideBao bì hút ẩmMoisture – drip absorbent pads: Polyethylene hoặc polypropylenePolyacrylate, CMC, copolymer tinh bộtKỹ thuật chặn ẩm trong pha hơi: Showa Denko Co. Ltd  PichitTM: propylen glycol, polyvinyl alcohol.47Bao bì kiểm soát nhiệt độVật liệu cách điện: Thinsulate™ (Mỹ)  plastic không đan lại với nhau với nhiều lỗ khíBao bì tự nóngBao bì tự lạnh48Adenko 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 hydrofluorocarbonBao bì kiểm soát nhiệt độ49Một số mẫu bao bì kiểm soát nhiệt độBao bì tự nóng (2001)50Một số mẫu bao bì kiểm soát nhiệt độBao bì tự lạnh (2007)51Một số mẫu bao bì kiểm soát nhiệt độCấu tạo bao bì tự lạnh (2004)52Một số mẫu bao bì kiểm soát nhiệt độBao bì tự lạnh (1998)53Câu hỏi ôn tậpPhân 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?54Cơ 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? 55Câu hỏi ôn tậpCơ 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”? 56Câu hỏi ôn tậpCấu tạo và nguyên tắc của bao bì tự nóng đã được thiết kết bởi William L. Bell năm 2001?Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bao bì tự lạnh được phát minh bởi Pierre Jeuch năm 2007? Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bao bì tự lạnh được phát minh bởi Pierre Jeuch năm 2004?Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bao bì tự lạnh được phát minh bởi Michael A. Childs năm 1998?57Câu hỏi ôn tập