Sử dụng khí Nitơ trong đóng gói bao bì thực phẩm

Bảo quản thực phẩm luôn là ưu tiên hàng đầu trong ngành công nghiệp thực phẩm, nhằm đảm bảo chất lượng và kéo dài thời gian sử dụng sản phẩm.

Một trong những giải pháp đột phá và hiệu quả nhất hiện nay là ứng dụng công nghệ khí nitơ trong đóng gói. Bài viết này sẽ đi sâu vào phân tích vai trò quan trọng của khí nitơ trong bảo quản thực phẩm và lý giải vì sao công nghệ này đang trở thành xu hướng tất yếu trong ngành công nghiệp hiện đại.

Đóng gói bằng nitơ là gì?

Đóng gói bằng nitơ ( tiếng Anh là Nitogen packaging) là quá trình sử dụng khí nitơ có nồng độ cao thổi vào bao bì thực phẩm trong quá trình đóng gói. Nồng độ nitơ được đề xuất là từ 99% trở lên. Khí nito này được sản xuất ra bởi những máy tạo khí nito dạng PSA có thể đạt nồng độ lên đến 99,999%. Một số điều kiện khác để quá trình đóng gói bằng nitơ hiệu quả là:

Nồng độ khí Oxy nên đạt mức dưới 1%.
Nồng độ carbon monoxide và carbon dioxide trong hỗn hợp không khí lần lượt dưới 10 ppm và 300ppm.
Nồng độ ẩm nên duy trì dưới 55,8ppm.

Nếu hít phải khí nitơ liều lượng lớn trong phòng kín chắc chắn bạn sẽ bị ngạt. Tuy nhiên trong một gói thực phẩm thì sẽ không có ảnh hưởng gì đến sức khỏe. Trong không khí, nồng độ khí nitơ cũng đã lên đến gần 80%. Theo FDA thì khí nitơ được cho là một GRAS – tức là GENERALLY RECOGNIZED AS SAFE. Nitơ được sử dụng trong ngành thực phẩm và thuốc vì an toàn.

Khí nitơ trong đóng gói thực phẩm

Công nghệ bảo quản thực phẩm này được sử dụng lần đầu tiên từ những năm 1930. Khi các chuyến tàu vận chuyển hoa quả sử dụng khí CO2 để bơm vào khu vực chứa. Việc này làm tăng tuổi thọ và giữ độ tươi của sản phẩm. Từ những năm 1970, các gói hàng được bảo quản bằng cách thay đổi thành phần khí trong bao bì đã được áp dụng phổ biến hơn.

Những sản phẩm tiêu biểu dùng khí bảo quản thực phẩm như thịt xông khói và cá trong những cửa hàng bán lẻ tại Mexico. Kể từ đó công nghệ bảo quản thực phẩm bằng khí này đã được liên tục phát triển đáp ứng nhu cầu tiêu dùng.

Khí nitơ (N₂), một thành phần chủ yếu của không khí, đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là trong quá trình đóng gói. Với tính chất trơ và không phản ứng, khí nitơ trở thành một lớp áo bảo vệ hoàn hảo cho các sản phẩm, giúp chúng giữ được độ tươi ngon và chất lượng trong suốt thời gian bảo quản.

Khi khí nitơ được bơm vào bao bì, nó sẽ đẩy không khí ra ngoài, tạo ra một môi trường yếm khí. Điều này ngăn cản sự phát triển của các vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm như vi khuẩn và nấm mốc, từ đó kéo dài đáng kể thời hạn sử dụng của sản phẩm. Nên trong điều kiện thường nitơ không thể tạo nên những phản ứng hóa học tiêu cực làm ảnh hưởng đến thực phẩm. Kể cả những mùi hương đặc trưng của thực phẩm cũng sẽ đảm bảo. Ngoài ra, nitơ cũng được sản xuất dễ dàng bằng cách lọc không khí bởi công nghệ PSA dùng hạt CMS. Bên cạnh đó, khí nitơ còn giúp giảm thiểu quá trình oxy hóa, một trong những nguyên nhân chính gây ra sự biến màu và mất chất dinh dưỡng của thực phẩm.

Ngoài ra, khí nitơ còn có khả năng tạo ra một lớp đệm khí, giúp bảo vệ sản phẩm khỏi những tác động cơ học trong quá trình vận chuyển và bảo quản. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các sản phẩm dễ vỡ hoặc dễ biến dạng như trái cây, rau củ.

Dưới hai dạng lỏng và khí, nitơ đóng vai trò thiết yếu trong việc bảo quản, vận chuyển và đóng gói thực phẩm, giúp duy trì chất lượng và kéo dài thời hạn sử dụng của sản phẩm.

Nitơ lỏng: Đông lạnh tức thời và bảo quản lâu dài

Nitơ lỏng, với nhiệt độ cực thấp (-196°C), có khả năng làm đông thực phẩm cực nhanh, giúp giữ nguyên cấu trúc tế bào, hạn chế sự hình thành tinh thể băng và giảm thiểu tổn thất chất dinh dưỡng. Còn trong lĩnh vực y tế, người ta dùng Nitơ lỏng để bảo quản các bộ phận cơ thể, tinh trùng, trứng, các mẫu và chế phẩm sinh học. Ngoài ra, nó còn được ứng dụng trong điều trị da liễu để loại bỏ các tác nhân xấu trên da, các tế bào tiền ung thư.

Nitơ lỏng có thể gây ra hiện tượng đóng băng nhanh chóng. Hãy cẩn thận khi tiếp xúc với các mô sống, vì bạn có thể dễ dàng bị tê và bỏng lạnh.

Trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, Nitơ lỏng được ứng dụng khá rộng rãi để bảo quản thực phẩm. Thực phẩm sẽ được phun làm lạnh bằng nitơ lỏng, thời gian làm đông cực nhanh từ 5 phút tới 10 phút. Khí nito lỏng còn được sử dụng để tạo ra một làn khói mây, làm bánh kem, làm kem, v.v giúp cho sản phẩm trông lạ lẫm và bắt mắt hơn. Khi tan hết hơi sẽ không còn nguy hại và có thể sử dụng bình thường.

Nitơ khí: Tạo môi trường bảo quản lý tưởng

Khí nitơ, khi được bơm vào bao bì thực phẩm, sẽ đẩy không khí ra ngoài, tạo ra một môi trường yếm khí. Điều này ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn, nấm mốc và quá trình oxy hóa, giúp thực phẩm giữ được màu sắc, hương vị và giá trị dinh dưỡng.

Quá trình điều áp trong bao bì cũng rất quan trọng, thông thường áp rơi vào khoảng 1-1.4bar trong túi sản phẩm. Với áp phù hợp để không làm quá trình căng phồng sản phẩm dẫn đến xì, nổ…

Sử dụng khí nitơ thuận tiện và tiết kiệm hơn gấp 4 lần so với sử dụng bịch hút ẩm như mỗi bịch sản phẩm 1 lít khí chi phí 70 đ/bịch thì sử dụng bịch hút ẩm bao gồm túi hút ẩm và nhân công vào khoảng 300đ/sản phẩm.

Công dụng chính của khí Nitơ trong đóng gói bao bì

Khí nitơ, với tính chất trơ và không phản ứng, đã trở thành một giải pháp hoàn hảo để bảo quản thực phẩm. Khi được bơm vào bao bì, khí nitơ sẽ thay thế không khí, tạo ra một môi trường yếm khí. Điều này mang lại những lợi ích vô cùng to lớn:

Ngăn chặn sự oxy hóa: Oxy là tác nhân chính gây ra quá trình ôi thiu và biến màu của thực phẩm. Bằng cách loại bỏ oxy, khí nitơ giúp giữ cho thực phẩm luôn tươi ngon, màu sắc tự nhiên và chất lượng ổn định.

Hạn chế sự phát triển của vi khuẩn: Nhiều loại vi khuẩn gây hư hỏng thực phẩm cần oxy để sinh trưởng. Môi trường yếm khí tạo ra bởi khí nitơ sẽ kìm hãm sự phát triển của các vi khuẩn này, kéo dài thời gian bảo quản.

Ngăn ngừa sự mất nước: Khí nitơ tạo ra một lớp màng bảo vệ xung quanh thực phẩm, giúp giảm thiểu sự mất nước và giữ cho thực phẩm luôn mềm mại.
Bảo vệ hương vị: Khí nitơ giúp giữ nguyên hương vị tự nhiên của thực phẩm, ngăn chặn sự xâm nhập của các mùi lạ.
Tạo độ phồng cho bao bì: Đối với các sản phẩm như bánh snack, khoai tây chiên, khí nitơ giúp bao bì căng phồng, bảo vệ sản phẩm khỏi bị vỡ vụn trong quá trình vận chuyển.
Ngăn ngừa sự biến dạng của bao bì: Đối với các sản phẩm đóng hộp, khí nitơ giúp ngăn chặn sự móp méo của vỏ hộp, đảm bảo tính thẩm mỹ của sản phẩm.

Hệ thống đóng gói nitơ hoạt động như thế nào?

Hệ thống đóng gói nitơ về cơ bản liên quan đến việc thay thế O2 bằng N2 trong đóng gói thực phẩm. Để bắt đầu, thực phẩm cần bảo quản được đặt trong một bao bì hoặc gói không được đậy kín. Một khi điều này được thực hiện, nitơ cấp thực phẩm được đưa vào bao bì. Loại bỏ không khí giàu oxy cũng như bất kỳ độ ẩm nào có mặt. Niêm phong bao bì thực phẩm giữ nitơ bên trong nó. Và đảm bảo một môi trường nghèo oxy hóa cho phép nguyên liệu thực phẩm được lưu trữ lâu hơn.

Nitơ chất lượng cao dùng để đóng gói thực phẩm có thể thu được từ một trong hai phương pháp:

Bình khí nitơ thường xuyên được cung cấp / lưu trữ tại cơ sở chế biến thực phẩm
Tổng hợp theo yêu cầu sử dụng máy tạo nitơ tại chỗ

Khí nitơ có thể được tổng hợp từ xa và vận chuyển đến nhà máy chế biến thực phẩm khi có nhu cầu. Tuy nhiên, đối với một số quy trình sản xuất đáng kể. Việc tìm nguồn cung cấp khí bảo quản bằng phương pháp này không hiệu quả. Những hạn chế chính của việc sử dụng xi lanh nitơ cho bao bì chứa đầy nitơ bao gồm: