หน้าหลัก > โรงงานผลิตอาหารสำเร็จรูป > บทความสาระน่ารู้เกี่ยวกับอุตสาหกรรมอาหาร > เทคโนโลยีการบรรจุอาหาร

เทคโนโลยีการบรรจุอาหาร

วิธีการบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารให้คงคุณภาพยืดอายุอาหาร

การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารที่ฆ่าเชื้อด้วยความร้อน

ปัจจุบันวิธีการบรรจุอาหารฆ่าเชื้อด้วยความร้อนเป็นที่นิยมมากเนื่องจากทำให้อาหารสามารถยืดอายุและเก็บได้เป็นเวลานาน วัสดุที่นิยมมาใช้ เช่น กระป๋องโลหะ แก้ว และ ภาชนะบรรจุอ่อนตัวจำพวกลามิเนต

1. การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารที่ฆ่าเชื้อด้วยความร้อนในกระป๋อง

อุตสาหกรรมอาหาร มีการใช้กระป๋องโลหะในการบรรจุอาหารหลายชนิดเนื่องจากคุณสมบัติที่คงทนและสามารถประยุกต์ใช้ได้กับอาหารหลายชนิด อาหารแต่ละประเภทมีวิธีการบรรจุ และวิธีการเลือกใช้กระป๋องดังนี้

1.1 การบรรจุอาหารประเภทผักในกระป๋อง

การบรรจุอาหารประเภทผัก เช่น ถั่ว ข้าวโพด เห็ด หน่อไม้ฝรั่ง เมื่อผ่านความร้อนจะให้ก๊าซกำมะถัน กำมะถันจะทำปฏิกิริยากับเหล็กหรือดีบุกทำให้เกิดสารสีดำ (Sulphur staining) เพื่อป้องกันปฏิกิริยาดังกล่าว แลคเกอร์ที่นิยมใช้คือ โอลิโอเรซินัส (Oleoresinous) ซึ่งถ้าเติมสังกะสีออกไซด์ลงไปจะเรียกว่า ซีอีนาเมล (C-enamel) สังกะสีออกไซด์มีสีขาวจะทำปฏิกิริยากับกำมะถันแทนได้เป็นสังกะสีซัลไฟด์ มีสีขาวเหมือนกัน

1.2 การบรรจุอาหารประเภทผลไม้ในกระป๋อง

การบรรจุอาหารประเภทผลไม้ ผลไม้มีค่าความเป็นกรดด่างต่ำประมาณ 3.0-3.5 กระป๋องที่ใช้มีทั้งแผ่นเคลือบดีบุกและทินหรีสติล ประเภท 3 ชิ้น ซึ่งอาจเคลือบแลคเกอร์หรือไม่ขึ้นกับชนิดของผลไม้

1.2.1 การบรรจุผลไม้ที่มีสีขาวหรือสีอ่อนในกระป๋อง

ผลไม้ที่มีสีขาวหรือสีอ่อน เช่น เงาะ ลิ้นจี่ ลำไย สาลี่ สับปะรด นิยมใช้กระป๋องแผ่นเหล็กเคลือบดีบุกและไม่เคลือบแลคเกอร์ เนื่องจากปริมาณดีบุกที่ละลายลงในน้ำเชื่อมมีเพียงเล็กน้อยไม่เป็นอันตราย แต่กลับช่วยทำให้ผลไม้มีสีที่สดน่ารับประทานและเพิ่มรสชาติ

1.2.2 การบรรจุผลไม้ที่มีสีเข้มในกระป๋อง

ผลไม้ที่มีสีเข้ม เช่น สตรอเบอรี่ เชอรี่ และองุ่น จะมีสารสีประเภทแอนโทไซยานิน (Anthocyanin) อยู่มาก และสามารถปฏิกิริยากับดีบุกทำให้สีของผลไม้ซีดลงนอกจากนี้กรดในผลไม้ยังสามารถทำปฏิกิริยากับดีบุกให้เกลือของดีบุก ทำให้สีผลไม้ซีดลงและเกิดกลิ่น โลหะและให้แก๊สไฮโดรเจนทำให้กระป๋องบวมโดยอาหารไม่เน่าเสีย จึงควรเลือกใช้กระป๋องเคลือบแลคเกอร์ประเภทโอลิโอเรซินัส

1.2.3 การบรรจุน้ำผลไม้ในกระป๋อง

น้ำผลไม้มักมีความเป็นกรดสูง จึงควรใช้กระป๋องเคลือบแลคเกอร์เช่นกันกระป๋องที่นิยมใช้ทั่วไปมีทั้งกระป๋องอลูมิเนียมประเภท 2 ชิ้น และนิยมใช้ฝาอลูมิเนียมแบบมีห่วงดึงเปิด และกระป๋องเหล็กเคลือบดีบุกประเภท 3 ชิ้น ซึ่งอาจใช้ฝาเหล็กเคลือบดีบุกหรือฝาอลูมิเนียมแบบดึงห่วงเปิด แลคเกอร์นิยมใช้โอลิโอซินัสเคลือบชั้นล่าง แล้วเคลือบทับด้วยไวนิลเรซิน ซึ่งจะไม่มีปัญหากลิ่นของแลคเกอร์ปนเปื้อนของน้ำผลไม้

1.3 การบรรจุอาหารประเภทเนื้อสัตว์ในกระป๋อง

การบรรจุอาหารประเภทเนื้อสัตว์ การบบรรจุเนื้อในกระป๋องโลหะมักประสบปัญหาซัลเฟอร์สเตนนิง เนื่องจากโปรตีนของเนื้อสัตว์จะให้ซัลเฟอร์ออกมามากเมื่อได้รับความร้อนสูง จึงควรใช้กระป๋องเคลือบแลคเกอร์ที่สามารถป้องกันปฏิกิริยาระหว่างซัลเฟอร์กับโลหะ และสามารถทนความร้อนในกระบวนการฆ่าเชื้อได้ดี แลคเกอร์ที่นิยมใช้ ได้แก่ พวกฟีนอลิก เรซิน (Phenolic resin) และ อีพอกซีเรซิน (Epoxy resin) ซึ่งมักจะเติมอลูมิเนียมทำให้มีสีน้ำเงินกระป๋องที่ใช้ส่วนใหญ่เป็นเหล็กเคลือบดีบุก และทินฟรีสติลประเภท 3 ชิ้น และอาจใช้ฝาอลูมิเนียม แบบมีห่วงดึงเปิด สำหรับกระป๋องขนาดเล็กอาจเป็นประเภท 2 ชิ้นและฝาอลูมิเนียมแบบมีห่วงดึงเปิด

1.4 การบรรจุอาหารประเภทอาหารทะเลในกระป๋อง

การบรรจุอาหารประเภทอาหารทะเล โดยทั่วไปอาหารทะเลทั้ง กุ้ง ปู ปลา และหอยจะมีปริมาณซัลเฟอร์มาก จึงควรใช้กระป๋องเคลือบแลคเกอร์ ซึ่งจะเหมือนแลคเกอร์ที่ใช้กับเนื้อสัตว์สำหรับกระป๋องที่ใช้ส่วนใหญ่เป็นกระป๋องเหล็กเคลือบดีบุก และทินฟรีสติล กุ้ง ปู และ หอย นิยมใช้กระป๋องทรงกระบอกแบบ 3 ชิ้น และนิยมใช้ฝาอลูมิเนียมแบบดึงห่วงเปิดมากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับปลาทั้งตัว เช่น ปลาซาร์ดีนนิยมใช้กระป๋องทรงรีหรือทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้า เพื่อให้จัดเรียงปลาให้สวยงามกระป๋องทรงกระบอกสูงมีใช้น้อยกว่า หากมีการเติมซอสมะเขือเทศต้องระวังการเกิดแก๊สไฮโดรเจนที่ทำให้กระป๋องบวมโดยอาหารไม่เน่าเสีย จึงต้องเลือกกระป๋องเคลือบแลคเกอร์ที่มีคุณภาพสูง สำหรับชิ้นปลาในน้ำมันจะไม่ค่อยมีปัญหาแก๊สไฮโดรเจนเนื่องจากเป็นกรดต่ำกว่า

1.5 การบรรจุอาหารประเภทนมและไข่ในกระป๋อง

การบรรจุอาหารประเภทนมและไข่ การบรรจุนมและไข่ในกระป๋องโลหะจะประสบปัญหาซัลเฟอร์สเตนิงเช่นเดียวกับเนื้อสัตว์ จึงควรใช้กระป๋องที่เคลือบแลคเกอร์เช่นกัน นิยมใช้แลคเกอร์พวกอิพอกซิเรซิน สำหรับนมข้นหวาน (Sweetened condensed milk) นิยมใช้กระป๋องเหล็กเคลือบดีบุกธรรมดา เนื่องจากผลิตภัณฑ์มีความหว่านสูงเป็นผลให้แรงดันออสโมติกสูงเพียงพอที่จะยับยั้งการเจริญของจุลินทรีย์ จึงนิยมบรรจุขณะเย็นที่อุณหภูมิประมาณ 15-18 องศาเซลเซียส และไม่จำเป็นต้องฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิสูงหลังการบรรจุจึงไม่พบปัญหาซัลเฟอร์สเตนนิง

2. การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารที่ฆ่าเชื้อด้วยความร้อนในบรรจุภัณฑ์อ่อนตัว

บรรจุภัณฑ์ชนิดอ่อนตัว หรือรีทอร์ทเพาซ์ (Retort pouch) ประกอบด้วยพลาสติก อลูมิเนียม วัตถุช่วยประสานอย่างน้อย 2 ชนิด ใช้บรรจุอาหาร สามารถทนความร้อนและความดันได้เช่นเดียวกับกระป๋อง อีกทั้งสามารถรักษาผลิตภัณฑ์ได้นาน 6 เดือน จนถึง 2 ปี

2.1 วัสดุบรรจุที่ใช้ผลิตรีทอร์ทเพาช์

วัสดุบรรจุสำหรับอาหารรีทอร์ทเพาซ์ วัสดุบรรจุส่วนใหญ่จะเป็นวัสดุอ่อนตัวประเภทหลายชั้น (multilayer) ได้จากการประกบติดกันหรือลามิเนชัน (lamination) ของฟิล์ม พลาสติก กระดาษ และแผ่นอลูมิเนียม โดยโครงสร้างของวัสดุหลายชั้นนี้จะแตกต่างกันไปตามชนิดของผลิตภัณฑ์อาหารที่บรรจุ คุณสมบัติสำคัญของวัสดุสำหรับผลิตรีทอร์ทเพาซ์ คือ

• สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงที่ใช้ฆ่าเชื้อได้ โดยทั่วไปต้องทนได้ที่อุณหภูมิ 121 องศาเซลเซียส
• อัตราการซึมผ่านของแก๊สออกซิเจนต่ำ
• อัตราการซึมผ่านของไอน้ำต่ำ
• สามารถป้องกันการซึมผ่านของไขมันได้ดี
• สามารถปิดผนึกได้ง่ายโดยความร้อนและมีความแข็งแรงของรอยปิดผนึก
• มีความแข็งแรงสูงไม่ฉีกขาดได้ง่าย
• ไม่ทำปฏิกิริยาเคมีกับอาหารและไม่ทำให้กลิ่นรสของอาหารเปลี่ยนแปลง
• ไม่ดูดซับความชื้นหรือน้ำ และป้องกันการซึมผ่านของแสงได้ดี
• สามารถขึ้นรูปได้ง่ายและพิมพ์ภาพหรือลวดลายต่างๆ ได้ง่าย
• ได้รับอนุญาติให้ใช้สัมผัสกับอาหารได้

ผลิตภัณฑ์อาหารทีบรรจุในรีทอร์ทเพาซ์และผ่านกระบวนการผลิตอาหารด้วยความร้อนสูง sterilization จะยืดอายุอาหารและอายุการเก็บรักษา 3 เดือนถึง 2 ปี ส่วนอาหารที่ผ่านความร้อนไม่สูงการพาสเจอไรซ์ (pasteurization) จะยืดอายุอาหารและอายุการเก็บรักษา 3-6 เดือน นิยมใช้วัสดุใส (ไม่มีชั้นของแผ่นอลูมิเนียม) ซึ่งค่าอัตราซึมผ่านของแก๊สและไอน้ำอาจสูงกว่าที่กำหนดไว้ได้ สำหรับอาหารที่มีอายุการเก็บมากขึ้นต้องใช้วัสดุทึบแสง โดยมีชั้นของแผ่นอลูมิเนียมอยู่ด้วย วัสดุนี้จะราคาสูงกว่าวัสดุใสตัวอย่างวัสดุหลายชั้นและการใช้งาน

2.2 ประเภทบรรจุภัณฑ์รีทอร์ตเพาซ์ชนิดต่างๆ

• ถุงประเภทหลายชั้น ถุง 4 ตะเข็บ ถุง 3 ตะเข็บ ถุงทรงหมอนและถุงตั้งได้ ถุง แบบแรก บางครั้งจะใส่ในกล่องพับได้อีกชั้น เพื่อความแข็งแรงและความสวยงาม
• ถาดพลาสติกพร้อมฝาปิดแบบลอกเปิดได้ง่ายนิยมใช้บรรจุอาหารประเภทแกงเนื้อในซอส อาหารสำเร็จรูปพร้อมรับประทาน เช่น ข้าวผัด สปาเก็ตตี้ เป็นต้น สามารถอุ่นอาหารในถาดและรับประทานได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนใส่จานหรือชาม เป็นการอำนวยความสะดวกให้ผู้บริโภคได้มากกว่าถุง
• ถาดอลูมิเนียมพร้อมฝาปิดแบบลอกเปิดได้ง่าย ลักษณะคล้ายถาดพลาสติกแต่นิยมใช้ขนาดเล็กๆ และนิยมใช้กับอาหารที่ต้องอุ่นในเตาอบธรรมดา (Oven) เช่น สตูเนื้อ เป็นต้น
• ถ้วยกระดาษพร้อมฝาปิดแบบลอกเปิดได้ง่าย นิยมใช้บรรจุอาหารที่มีของเหลวมาก เช่น ซุป โจ๊ก ซอสปรุงรส น้ำจิ้ม เป็นต้น

2.3 การบรรจุอาหารในรีทอร์ตเพาซ์และการปิดผนึก

2.3.1 การบรรจุ

การบรรจุอาหารในเครื่องรีทอร์ทเพาซ์จะต้องมีการควบคุมที่เข้มงวดมากเพื่อป้องกันการบรรจุมากเกินไป ซึ่งจะมีผลทำให้ถุงแตกหรือรอยปิดผนึกหลุดลอกหรือฉีกขาดได้เนื่องจากแรงดันภายในภาชนะสูงมากเกินไปขณะฆ่าเชื้อ การบรรจุจะต้องระวังไม่ให้มีรอยคราบอาหารรั่วได้ หลังการบรรจุแล้วจะต้องดึงอากาศออกก่อนปิดผนึก เนื่องจากถ้ามีอากาศภายในภาชนะมากเมื่อได้รับความร้อนสูงขณะฆ่าเชื้ออากาศขยายตัวทำให้เกิดความดันภายในสูงมากจนอาจทำให้ถุงแตกหรือรอยปิดผนึกฉีกขาดได้ การดึงอากาศออกทำได้หลายวิธีได้แก่
• การบีบถังไล่อากาศ (Mechanical squeeze) เป็นวิธีที่ง่ายแต่เสียเวลาและอาจเกิดความผิดพลาดได้ง่าย อาหารอาจถูกบีบแรงเกินไปจนเลอะปากถุง ซึ่งจะทำให้เกิดผลเสียต่อการปิดผนึกภาชนะได้
• ใช้ไอร้อนพ่นหรือใช้การบรรจุอาหารขณะร้อนจะทำให้มีอากาศหลงเหลือน้อยและลดปัญหาอาหารเลอะปากถุง
• ใช้เครื่องสุญญากาศดึงอากาศออก

การดึงอากาศด้วยวิธีใดก็ตามที่กล่าวมาข้างต้น มักจะปล่อยให้มีอากาศหลงเหลืออยู่บ้างเนื่องจากหากดึงจนหมดโอกาสที่อาหารจะไปปนเปื้อนที่ผิวภาชนะบรรจุจะสูงมาก โดยทั่วไปการบรรจุอาหารในรีทอร์ทช์เพาช์ ขนาดบรรจุ 180-200 กรัม จะยอมให้มีอากาศเหลือได้ 5-10 ลูกบาศก็เซนติเมตร

2.3.2 การปิดผนึกบรรจุภัณฑ์รีทอร์ทเพาซ์

การปิดผนึกหลังการบรรจุจะต้องปิดผนึกได้สนิทและแข็งแรงมากกว่าถุงที่ใช้บรรจุอาหารธรรมดาทั่วไป เนื่องจากต้องสามารถทนต่อแรงดันภายในสูงๆ ในระหว่างการฆ่าเชื้อและแรงกระทำต่างๆ ในระหว่างการขนส่งและจัดจำหน่าย การปิดผนึกทั่วไปนิยมใช้ความร้อน หลักการปิดผนึกด้วยความร้อน คือ ใช้ความร้อนที่มากเพียงพอที่ทำให้ฟิล์มพลาสติกชั้นที่ประกบเข้าหากัน (เช่นฟิล์มชั้นในที่ปากถุงหรือฟิล์มชั้นนอกของปากถาดที่สัมผัสกับฟิล์มชั้นนอกของฝาปิด) แล้วใช้แรงดันอัดให้ชั้นฟิล์มทั้งสองติดกัน เมื่อปล่อยให้เย็นรอยผนึกที่แข็งแรงและสมบูรณ์ ดังนั้นการปิดผนึกด้วยความร้อนจะต้องควบคุมอุณหภูมิ ความดันและเวลาในการปิดผนึกให้เหมาะสมกับฟิล์ม นอกจากนี้ความแข็งแรงและความสมบูรณ์ของรอยปิดผนึกยังขึ้นกับความสะอาดของผิวฟิล์มบริเวณที่จะปิดผนึก โดยทั่วไปบริเวณนี้จะมีรอยสกปรกเนื่องจาก
• ไอน้ำที่ใช้ในการไล่อากาศหรือขณะบรรจุร้อน เมื่อกลั่นตัวเป็นหยดน้ำจะทำให้เกิดฟองอากาศในรอยปิดผนึก หากมีขนาดใหญ่เพียงพอจะทำให้เกิดรอยรั่วซึมซึ่งสามารถทำให้จุลินทรีย์ผ่านเข้าไปได้
• เศษอาหาร โดยเฉพาะส่วนของซอสหรือของเหลวอื่นๆ และอาหารที่มีชิ้นเล็กๆ ต้องควบคุมขั้นตอนการบรรจุและไล่อากาศอย่างเข้มงวด

2.4 ข้อดีและข้อเสียของรีทอร์ตเพาซ์เมื่อเปรียบเทียบกับกระป๋องโลหะ

ข้อดีของรีทอร์ทเพาซ์

• ใช้เวลาในการฆ่าเชื้อน้อยกว่า เนื่องจากจุดที่ร้อนช้าที่สุด (Cold spot) เป็นบริเวณที่อยู่ห่างจากผนังภาชนะน้อยกว่าการใช้กระป๋องหรือขวดแก้วที่มีขนาดบรรจุเท่ากันจึงสามารถลดเวลาในการฆ่าเชื้อลงได้และเป็นการประหยัดพลังงานด้วย
• คุณภาพทางประสาทสัมผัสและคุณค่าทางโภชนาการของอาหารดีกว่าเนื่องจากกระบวนการฆ่าเชื้อใช้เวลาน้อยลง โดยอายุการเก็บเท่ากับอาหารบรรจุกระป๋องและ ขวดแก้ว
• ไม่มีปัญหาการกัดกร่อนและการปนเปื้อนของโลหะหนักในอาหาร
• น้ำหนักเบา ใช้เนื้อที่ในการเก็บน้อย จึงช่วยประหยัดค่าจัดเก็บและขนส่ง
• การผลิตอาหารในรีทอร์ทเพาซ์ใช้วัตถุดิบ และพลังงานน้อยกว่าการผลิตอาหารในกระป๋องโลหะและขวดแก้วมาก เป็นการช่วยประหยัดทรัพยากรธรรมชาติ
• สามารถอุ่นอาหารในภาชนะได้ในเวลาอันสั่นด้วยการต้มในน้ำร้อนหรืออุ่นในเตาอบ หรือเตาไมโครเวฟ (เฉพาะภาชนะที่ไม่มีแผ่นเปลวอลูมิเนียม) ให้ความสะดวกต่อผู้บริโภค
• สามารถใช้บรรจุอาหารชุดโดยแยกถุงกันตามชนิดของอาหารก่อนบรรจุกล่องกระดาษรวมกัน เช่น อาหารชุดประกอบไปด้วย ข้าวสวย แกง ผัดผัก และซอสปรุงรส น้ำจิ้ม จะบรรจุแยกเป็น 5 ถุงย่อย แล้วใส่ในกล่องเดียวกัน ซึ่งสะดวกต่อผู้บริโภคมาก

ข้อเสียของรีทอร์ทเพาซ์

• กำลังการผลิตโดยรวมทั้งระบบต่ำกว่าการใช้กระป๋องและขวดแก้วมาก เครื่องบรรจุและปิดผนึกทำงานได้ประมาณ 50-60 ถุงต่อนาที ในขณะที่เครื่องบรรจุและปิดกระป๋องสามารถทำงานได้ถึง 600-800 กระป๋องต่อนาที นอกจากนี้การเรียงถุงใส่ตะแกรงเพื่อนำไปฆ่าเชื้อต้องใช้แรงงานคนและต้องทำด้วยความระมัดระวัง เนื่องจากถุงไม่แข็งแรงเท่ากระป๋องจึงทำให้เสียเวลามากดว่าแม้ว่าเวลาในการฆ่าเชื้อจะน้อยกว่า
• การตรวจสอบลักษณะภายนอกด้วยตาเปล่าต้องกระทำทุกถุง ทำให้สิ้นเปลืองแรงงานคนและเสียเวลามาก
• การฆ่าเชื้อจะยุ่งยากกว่าและต้องใช้หม้อนึ่งฆ่าเชื้อที่สามารถควบคุมความดันภายในได้ตามต้องการ ต้นทุนเครื่องมือจึงสูงกว่า
• การสูญเสียสูงกว่าเนื่องจากถุงขาดและแตกง่ายกว่า
• มีข้อจำกัดเรื่องขนาดบรรจุในรีทอร์ทเพาซ์ รีทอร์ทเพาซ์เหมาะกับการบรรจุขนาดเล็กหรือขนาดรับประทานคนเดียวไม่เหมาะกับการบรรจุขนาดใหญ่มาก เนื่องจากความแข็งแรงของภาชนะบรรจุมีจำกัด

การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารโดยระบบปลอดเชื้อ

ระบบปลอดเชื้อ (Aseptic packaging) เป็นหลักการในการแปรรูปและการบรรจุอาหาร ทำให้อาหารมีคุณภาพและมีคุณค่าทางโภชนาการสูง มีอายุการเก็บรักษายาวนานที่อุณหภูมิปกติ

ขั้นตอนวิธีบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารโดยระบบปลอดเชื้อ

การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารโดยระบบปลอดเชื้อ

1. หลักการของการบรรจุอาหารโดยระบบปลอดเชื้อ

การบรรจุอาหาร โดยระบบปลอดเชื้อมีหลักการที่ต่างจากการผลิตอาหารกระป๋องโดยจะเป็นการทำลายจุลินทรีย์ในอาหารก่อน การบรรจุในบรรจุภัณฑ์อาหารที่ผ่านการฆ่าเชื้อ โดยมีหลักการสำคัญ 3 ประการ คือ

1.1 การฆ่าเชื้อผลิตภัณฑ์อาหาร

การฆ่าเชื้อผลิตภัณฑ์อาหาร โดยทั่วไปจะทำในระดับการสเตอริไลซ์ (sterilization) ทางการค้า ซึ่งหมายถึงผลิตภัณฑ์จะต้องไม่มีจุลินทรีย์ที่สามารถเจริญเติบโตได้อีกในระหว่างการเก็บและการขนส่งที่อุณหภูมิปกติและต้องปราศจากสารพิษหรือโรคจากจุลินทรีย์ การฆ่าเชื้อใช้อุณหภูมิสูงเวลาสั้นหรือยูเอชที (Ultra High Temperature : UHT) มากที่สุด โดยเฉพาะอาหารเหลว เช่น นม น้ำผลไม้ และเครื่องดื่มอื่นๆ ระดับอุณหภูมิที่ใช้ในการฆ่าเชื้ออาหารจะแตกต่างกันออกไปขึ้นกับระดับพีเอช (pH)ของอาหาร

1.2 การฆ่าเชื้อภาชนะบรรจุ

การฆ่าเชื้อภาชนะบรรจุ มีวิธีแตกต่างกันมากขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุบรรจุ รูปร่างของภาชนะบรรจุ และวิธีการขึ้นรูปภาชนะบรรจุนั้นๆ เช่น การใช้ไอน้ำและลมร้อนในการฆ่าเชื้อกระป๋องโลหะ การใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂O₂) การฉายรังสี และเอทิลีนในการฆ่าเชื้อพลาสติกวัสดุหลายชั้น

ปัจจุบันนิยมใช้การฆ่าเชื้อด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เข้มข้นร้อยละ 30-35 แล้วเป่าด้วยลมร้อนเพื่อระเหยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ส่วนเกินออกไป เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงในทางการทำลายจุลินทรีย์และสะดวกรวดเร็วในทางปฏิบัติ สำหรับการใช้เอทิลีนออกไซด์และการฉายรังสีมีใช้น้อย เนื่องจากปัญหาความปลอดภัยและต้นทุนดำเนินการสูง

1.3 การทำสภาวะปลอดเชื้อ

การทำสภาวะปลอดเชื้อ ในบรรยากาศปกติทั่วไปจะมีฝุ่น ละออง เขม่า ควัน และ จุลินทรีย์ปะปนอยู่เป็นจำนวนมาก จุลินทรีย์ที่ตรวจพบในอากาศทั่วไปจะมีขนาดตั้งแต่ 0.5-10 ไมครอน ในการกรองสิ่งฟุ้งกระจายดังกล่าวจะใช้แผ่นกรองเมมเบรน (Membrane หรือ Filter) ทำจากใยแก้วมีรูขนาด 0.3-0.8 ไมคอน กรองชั้นหนึ่งก่อนแล้วจึงผ่านอากาศนั้นไปฆ่าเชื้อโดยใช้แสงอัลตราไวโอเลต เพื่อให้ได้อากาศที่ปลอดเชื้อสำหรับการบรรจุอาหาร

2. วัสดุบรรจุและภาชนะบรรจุ

วัสดุบรรจุที่ใช้ในการบรรจุอาหาร โดยระบบปลอดเชื้อมีทุกชนิด ทั้งโลหะ แก้ว กระดาษ และ พลาสติก รวมถึงวัสดุหลายชั้นที่ได้จากการลามิเนตกระดาษ พลาสติก และ แผ่นอลูมิเนียม ซึ่งมีหลากหลายโครงสร้างและจำนวนชั้น ไม่ว่าเลือกใช้วัสดุชนิดใดก็ตามจะต้องมีคุณสมบัติทางการบรรจุพื้นฐานที่เหมาะสมกับการบรรจุ โดยระบบปลอดเชื้อที่สำคัญได้แก่
• ป้องกันการซึมผ่านของแก๊สและไอน้ำได้ดีมาก
• สามารถปิดได้สนิท จุลินทรีย์ไม่สามารถผ่านเข้าไปได้
• ไม่ทำให้กลิ่นรสของอาหารเปลี่ยนแปลง
• สามารถทนทานต่อความร้อนสูงและสารเคมีที่ใช้ในการฆ่าเชื้อได้ดี
• สามารถปิดผนึกได้ด้วยความร้อนสำหรับวัสดุพวกพลาสติก
• มีความแข็งแรงและเสถียรภาพเพียงพอสำหรับทนทานแรงกระทำในระหว่างการเก็บรักษาและขนส่ง
• ไม่ดูดซับน้ำหรือความชื้น
• สวยงามและราคาเหมาะสมกับผลิตภัณฑ์

2.1 กระป๋องโลหะ

กระป๋องโลหะ นิยมใช้สำหรับระบบบรรจุซึ่งใช้กันมากในการผลิตอาหารที่มีความเป็นกรดต่ำ การใช้กระป๋องโลหะมีข้อดีที่การฆ่าเชื้อไม่ต้องใช้สารเคมี นิยมใช้ไอน้ำร้อนที่อุณหภูมิ 230-260 องศาเซลเซียส จึงมีความปลอดภัยสูงและกระป๋องโลหะนำความร้อนได้ดี

2.2 แก้ว

ภาชนะแก้ว บอทเทิล (Bottle) นิยมใช้สำหรับการบรรจุอาหารเหลวหรือมีชิ้นอาหารขนาดเล็ก ส่วนจาร์ (Jar) ใช้บรรจุอาหารที่มีความหนืดสูงหรือมีชิ้นอาหารขนาดใหญ่ประมาณ 1-2 มิลลิเมตร) ภาชนะแก้ว มีข้อดีที่ทำให้ปลอดเชื้อได้ง่ายและทนความร้อนได้สูง

2.3 พลาสติก

2.3.1 ถุงพลาสติก

ถุงพลาสติก นิยมใช้กับนมและเครื่องดื่ม รูปแบบถุงที่ใช้มากมีทั้งถุงทรงหนอนและถุง 3 ตะเข็บ สำหรับถุงตั้งนิยมใช้บรรจุอาหารที่มีชิ้นเล็กๆ เช่น ซุป โจ๊ก เป็นต้น

2.3.2 ถ้วยและถาดพลาสติก

ถ้วยและถาดพลาสติกทั้งประเภทขึ้นรูปจากโรงงานผลิตหรือขึ้นรูปโดยเครื่องจักรที่ใช้บรรจุ นิยมใช้บรรจุทั้งอาหารเหลวและอาหารผสม ส่วนมากทำจากพอลิโพรพิลีนเป็นหลักแล้วลามิเนตกับพลาสติกอื่นๆ เพื่อเพิ่มคุณสมบัติ เช่น การลามิเนตด้วยพอลิโพรพิลีน เอทิลีน ไวนิลแอลกอฮอล์ พอลิโพรพิลีน (Polypropylene/Ethylene Vinyl Alcohol Copolymer/Polypropylene : PP/EVOH/PP)

2.4 บรรจุภัณฑ์จากวัสดุหลายชั้น

บรรจุภัณฑ์จากวัสดุหลายชั้นเป็นที่นิยมใช้มากในปัจจุบัน โครงสร้างของวัสดุจะแตกต่างกันออกไปตามชนิดของอาหารและอายุการเก็บ นิยมขึ้นรูปในเครื่องบรรจุโดยวัสดุถูกจัดส่งมาเป็นม้วนจากโรงงานผู้ผลิตวัสดุ รูปแบบที่นิยมมากเป็นกล่องที่รู้จักกันทั่วไปว่า เตตราบริค (Tetra brik) โครงสร้างของวัสดุสำหรับบรรจุอาหารที่มีอายุการเก็บสั้นจะใช้พลาสติกที่ลามิเนตด้วย พอลิเอทิลีน กระดาษ พอลิเอทิลีน (Polyethylene/Paper/Polyethylene : PE/Paper/PE)
ส่วนอาหารที่ต้องการอายุการเก็บนานจะใช้โครงสร้างที่ซับซ้อนขึ้น เพื่อเพิ่มคุณสมบัติทางการบรรจุและความแข็งแรง เช่น การลามิเนตด้วยพอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต กระดาษ พอลิเอทิลีน อลูมิเนียม พอลิเอทิลีน พอลิเอทิลีน (Polyethylene terephthalate/Paper/Polyethylene/Aluminium/Polyethylene/Polyethylene : PET/Paper/PE/AI/PE/PE) วัสดุชนิดนี้ยังนิยมใช้มากในการบรรจุนมยูเอสที น้ำผลไม้ เครื่องดื่มชนิดต่างๆ ครีม นมเปรี้ยว ซุป ซอส เป็นต้น โครงสร้างของวัสดุทั้ง 2 ชนิดที่กล่าวถึง นอกจากรูปแบบเตตราบริค (Tetra brik) แล้วยังนิยมใช้แบบกล่องเตตราคลาสสิก (Tetra classic) เตตราพลิสมา (Tetra prisma) และ เตตราเวท (Tetra wedge)

การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารในบรรจุผัณฑ์ทึ่มาจากวัสดุหลายชั้น

โครงสร้างวัสดุบรรจุหลายชั้น

3. ระบบการบรรจุ

ระบบการบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารโดยวิธีปลอดเชื้อที่ใช้ในปัจจุบันมีมากมายที่สำคัญได้แก่ ระบบกล่องเตตราแพค (Tetrapak) ซึ่งจะนิยมใช้มากกับอาหารเหลวโดยเฉพาะนมและน้ำผลไม้ และมีการใช้มากในประเทศไทย ขั้นตอนการบรรจุแสดงดังภาพ วัสดุบรรจุประเภทหลายชั้นจะส่งมาเป็นม้วน (a) เมื่อดึงออกมาจากม้วนแผ่นวัสดุจะผ่านไปอ่างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ เข้มข้นร้อยละ 35 เพื่อฆ่าเชื้อที่ผิววัสดุ (b) ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ส่วนเกินจะถูกรีดออกไปก่อนนำไปขึ้นรูป เป็นห่อ โดยมีการปิดผนึกในแนวตั้งด้วยความร้อน วัสดุบรรจุจะเคลื่อนลงมาถึงบริเวณที่มีการให้ความร้อนเพื่อระเหยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ส่วนที่เหลือออกไป ผิวภายในวัสดุบรรจุจะอยู่สภาพปลอดเชื้อ ผลิตภัณฑ์อาหารที่ผ่านการฆ่าเชื้อมาก่อนแล้วจะถูกป้อนเข้ามาทางท่อ (c) ซึ่งภายในท่อ จะอยู่ในสภาวะปลอดเชื้อเช่นกัน (d) อาหารเหลวจะถูกบรรจุในบรรจุภัณฑ์ในสภาวะปลอดเชื้อ เมื่อบรรจุตามปริมาตรที่กำหนดแล้วจะถูกปิดผนึกในแนวขวางบริเวณ (e) จนได้ผลิตภัณฑ์ที่บรรจุเสร็จสมบูรณ์

ขั้นตอนการบรรจุอาหารเหลวโดยระบบปลอดเชื้อ โดยใช้วัสดุหลายชั้นขึ้นรูปเป็นกล่องเตตราแพค

4. ตัวอย่างผลิตภัณฑ์อาหารที่บรรจุโดยระบบปลอดเชื้อ

• ผลิตภัณฑ์นม ได้แก่ นมสำหรับดื่ม นมเปรี้ยว ครีม เนยไขมันต่ำ
• น้ำผลไม้และเครื่องดื่มไม่มีแอลกอฮอล์ ได้แก่ น้ำส้ม น้ำองุ่น น้ำแอปเปิ้ล น้ำสับปะรด เป็นต้น
• อาหารที่มีความหนืดสูง ได้แก่ เนื้อมะเขือเทศ ซอสมะเขือเทศ มายองเนส น้ำสลัด เป็นต้น
• ผลิตภัณฑ์เนื้อ ได้แก่ ไส้กรอกหั่นชิ้น แฮม และเบคอน เป็นต้น
• ไวน์และไซเดอร์ และสาเกของญี่ปุ่น

การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารภายใต้บรรยากาศของแก๊ส

การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารภายใต้บรรยากาศของแก๊ส (Gas packaging หรือ Gas exchange packaging) หมายถึง การบรรจุผลิตภัณฑ์ให้อยู่ภายใต้บรรยากาศของแก๊สชนิดใดชนิดหนึ่งหรือหลายชนิด แล้วอัตราส่วนของแก๊สชนิดต่างๆ นั้นจะแตกต่างไปจากอัตราส่วนที่พบในบรรยากาศปกติ

การบรรจุผลิตภัณฑ์ให้อยู่ภายใต้บรรยากาศของแก๊สชนิดใดชนิดหนึ่งหรือหลายชนิด

1. ประเภทของการบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารภายใต้บรรยากาศของแก๊ส

การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารใต้บรรยากาศของแก๊สมีการผลิตมานานแล้วและมีการปรับรูปแบบการบรรจุ ให้เหมาะสมสอดคล้องกับผลิตภัณฑ์ และการเก็บรักษาโดยสามารถแบ่งกระบวนการนี้ออกเป็น 4 ประเภท ดังนี้

1.1 คอนโทรลแอตโมสเฟียร์แพคเกจจิง (Controlled Atmosphere Packaging : CAP)

คอนโทรลแอตโมสเฟียร์แพคเกจจิง หมายถึง การบรรจุผลิตภัณฑ์ให้อยู่ภายใต้สภาพบรรยากาศที่มีอัตราส่วนของแก๊สชนิดต่างๆ แตกต่างไปจากบรรยากาศปกติ และอัตราส่วนนี้จะคงที่ตลอดอายุการเก็บของผลิตภัณฑ์

1.2 โมดิฟายด์แอตโมสเฟียร์แพคเกจจิง (Modified Atmosphere Packaging : MAP)

โมดิฟายด์แอตโมสเฟียร์แพคเกจจิง หมายถึง การบรรจุผลิตภัณฑ์ให้อยู่ภายใต้สภาพอากาศที่มีอัตราส่วนของแก๊สชนิดต่างๆ แตกต่างไปจากบรรยากาศปกติและอัตราส่วนนี้อาจเปลี่ยนแปลงได้ตามระยะเวลา โดยขึ้นกับชนิดของผลิตภัณฑ์ที่บรรจุและอัตราส่วนของแก๊สแรกเริ่ม วัสดุบรรจุที่ใช้ และสภาวะการเก็บผลิตภัณฑ์นั้นๆ ทำได้โดยลดความเข้มข้นของแก๊สออกซิเจน และเพิ่มปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ไม่เกินร้อยละ 20 ลงไปในบรรจุภัณฑ์ อาจมีการเติมแก๊สในโตรเจนเพื่อปรับสมดุลความดันให้เท่ากับความดันบรรยากาศ

1.3 แก๊สฟลัชแพคเกจจิง (Gas - Flush Packaging)

แก๊สฟลัชเพคเกจจิง หมายถึง การบรรจุผลิตภัณฑ์ให้อยู่ภายใต้บรรยากาศของแก๊สหนึ่งๆ เช่น แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์หรือแก๊สไนโตรเจน โดยการฉีดแก๊สนั้นๆ เข้าไปแทนที่อากาศในภาชนะ วิธีนี้นิยมใช้สำหรับไล่แก๊สออกซิเจนในภาชนะบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารที่ไวต่อแก๊สออกซิเจน เช่น อาหารแห้ง น้ำผลไม้ เป็นต้น

1.4 การบรรจุสุญญากาศ (Vacuum Packaging)

แวคคิวอัมเพคเกจจิง หรือ การบรรจุแบบสุญญากาศ หมายถึง การบรรจุผลิตภัณฑ์ให้อยู่ภายใต้สุญญากาศ โดยดึงเอาอากาศภายใจภาชนะและหรือภายในผลิตภัณฑ์ออกไปและไม่มีการฉีดแก๊สใดๆ เข้าไปแทนที่ ซึ่งทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างความดันภายในและภายนอกภาชนะ สังเกตได้จาการหดรัดของภาชนะบรรจุชนิดอ่อนตัว หรือการยุบของภาชนะประเภทกิ่งคงรูป

เหตุผลสำคัญที่ทำให้ผู้ประกอบการด้านอุตสาหกรรมอาหารหรือโรงงานผลิตแปรรูอาหารหันมานิยมใช้การบรรจุภายใต้บรรยากาศของแก๊สอย่างมากในปัจจุบันนี้ก็เพราะผู้บริโภคต้องการบริโภคอาหารสด หรืออาหารที่ผ่านกระบวนการแปรรูปน้อยที่สุด ซึ่งอาหารเหล่านี้มักมีอายุการเก็บรักษาสั้นในสภาพอากาศปกติ จึงต้องมีการช่วยเพิ่มอายุการเก็บโดยการใช้ประโยชน์จากแก๊สในการบรรจุอาหารนั้นๆ และบางครั้งอาจมีการใช้อุณหภูมิเก็บรักษาต่ำเข้ามาร่วมด้วย ผลิตภัณฑ์อาหารที่ใช้การบรรจุชนิดนี้ เช่น ผัก ผลไม้ เนื้อสัตว์ อาหารทะเล และผลิตภัณฑ์เบเกอรี่ เป็นต้น

2. วัตถุประสงค์

วัตถุประสงค์ของการใช้แก๊สบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารจะแตกต่างกันออกไปขึ้นกับชนิดของผลิตภัณฑ์ แต่ทั้งนี้ก็เพื่อเป้าหมายหลักเดียวกัน คือ ชะลอหรือป้องกันการเสื่อมเสียคุณภาพของผลิตภัณฑ์อาหารนั้นก่อนเวลาอันควร เราสามารถจำแนกวัตถุประสงค์นี้ออกได้ เป็น 6 ประการสำคัญคือ

2.1 ชะลอหรือป้องกันการเกิดปฏิกิริยาเคมีในอาหาร

ชะลอหรือป้องกันการเกิดปฏิกิริยาเคมีในอาหาร ที่สำคัญคือ ปฏิกิริยาออกซิเดชันซึ่งเมื่อเกิดกับไขมันจะทำให้อาหารเหม็นหืน เมื่อเกิดกับวิตามินจะทำให้คุณค่าทางโภชนะการลดลงหรือสีของอาหารซีดจาง

2.2 ชะลอหรือป้องกันการเจริญของเชื้อจุลินทรีย์

ชะลอหรือป้องกันการเจริญของเชื้อจุลินทรีย์ที่เป็นสาเหตุของการเสื่อมเสียคุณภาพอาหาร โดยทั่วไปจะใช้ได้ผลดีกับแบคทีเรียที่ชอบอากาศ (Aerobic bacteria) และเชื้อราส่วนยีสต์นั้นผลไม่ค่อยชัดเจน

2.3 ชะลออัตราการหายใจของพืช

ชะลออัตราการหายใจของพืชโดยทั่วไปพืชจะหายใจช้าลงเมื่อความเข้มข้นของแก๊สออกซิเจนในบรรยากาศลดลง และความเข้มข้นของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้น โดยทั่วไปความเข้มข้นของแก๊สออกซิเจนไม่ควรต่ำกว่าร้อยละ 1-2 มิฉะนั้นจะเกิดการหมัก (Fermentation) ทำให้พืชเน่าเสียเร็วขึ้น ส่วนความเข้มข้นของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ถ้าสูงเกินไปอาจเป็นอันตรายต่อเซลล์ของพืชได้ อัตราส่วนความเข้มข้นของแก๊สที่ใช้จะขึ้นกับชนิดของพืช

2.4 ชะลอหรือป้องกันการเจริญและการฟักไข่ของหนอน

ชะลอหรือป้องกันการเจริญและการฟักไข่ของหนอน แมลงต่างๆ ที่อาจติดอยู่ในอาหาร เนื่องจากในสภาพไร้แก๊สออกซิเจนสัตว์เหล่านี้ไม่สามารถเจริญเติบโตได้

2.5 รักษาสีแดงของเนื้อ

รักษาสีแดงของเนื้อ เมื่อเกิดปฏิกิริยาออกซิจิเนชัน (Oxygenation) ของสารสีในเนื้อเรียกว่า ไมโอโกลบิน (Myoglobin) จะได้สารชื่อออกซิโมโอโกลบิน (Oxymyoglobin) ซึ่งเป็นสารที่ทำให้เนื้อมีสีแดง สารนี้จะเสถียรดีขึ้นอยู่ในบรรยากาศที่มีความดันของแก๊สออกซิเจนสูงๆ

2.6 ป้องกันการสูญเสียรูปทรง

ป้องกันการสูญเสียของรูปทรงผลิตภัณฑ์โดยเฉพาะผลิตภัณฑ์ที่ต้องบรรจุในสภาพไร้แก๊สออกซิเจน ซึ่งถ้านำการบรรจุระบบสุญญากาศมาใช้จะทำให้เกิดความเสียหาย เช่น การแตกหักของชิ้นมันฝรั่งทอด การยุบตัวของขนมปัง เป็นต้น การบรรจุภายใต้บรรยากาศของแก๊สจึงเหมาะสมกว่า

3. คุณสมบัติของแก๊สที่ใช้

แก๊สที่นำมาใช้มากที่สุดคือ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ไนโตรเจน (N₂) และ ออกซิเจน (O₂) ในบางกรณีจะพบการใช้แก๊สอื่นๆ เช่น เอทิลีนออกไซด์ (C₂H₄O) คาร์บอนมอนออกไซด์ (CO) หรือ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) แก๊สเหล่านี้ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่ทำให้อาหารเป็นพิษ และใช้เฉพาะกับอาหารบางชนิดเท่านั้น แต่บางประเทศไม่อนุญาตให้ใช้แก๊สอื่นนอกไปจากแก๊สออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และ ไนโตรเจน

3.1 แก๊สออกซิเจน

แก๊สออกซิเจน ในอากาศมีแก๊สออกซิเจนประมาณร้อยละ 20.9 คุณสมบัติสำคัญที่มีผลต่อการบรรจุอาหาร คือ
• สามารถทำปฏิกิริยาออกซิเดชันกับสารประกอบต่างๆ ในอาหาร เช่น ไขมัน วิตามิน เป็นต้น อาหารที่มีไขมันสูงหรืออาหารที่สูญเสียวิตามินได้ง่ายควรบรรจุให้อยู่ภายใต้บรรยากาศที่ปราศจากแก๊สออกซิเจน เพื่อป้องกันปฏิกิริยาเหล่านี้
• จำเป็นสำหรับการเจริญของจุลินทรีย์ที่สำคัญ คือ แบคทีเรียที่ชอบอากาศเช่น Pseudomonas SP., Micrococcus SP. เป็นต้น และเชื้อราแทบทุกชนิด การบรรจุอากาศในสภาพไร้แก๊สออกซิเจนต่ำกว่าร้อยละ 0.1 จะสามารถป้องกันการเสื่อมเสียคุณภาพของอาหารจากการกระทำของจุลินทรีย์ดังกล่าวได้
• จำเป็นสำหรับการหายใจของพืช ผัก และผลไม้สดแม้จะเก็บเกี่ยวจากต้นก็ตามพืชผักผลไม้เหล่านี้ยังคงมีการหายใจตลอดเวลาจนกว่าเซลล์จะตาย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีแก๊สออกซิเจนที่เพียงพอระหว่างการเก็บรักษาผักและผลไม้สดนี้
• จำเป็นสำหรับการเจริญและการฟักไข่ของหนอนและแมลงต่างๆ
• จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาออกซิจิเนชันของไมโอโกลบิน เพื่อให้เนื้อมีสีแดงของออกซิไมโอโกลบิน
• สามารถทำปฏิกิริยาการเกิดสีน้ำตาล (Bowing reaction) ในอาหารทำให้คุณภาพด้านสีของอาหารลดลง

3.2 แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์

แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ในอากาศปกติจะมีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เพียงร้อยละ 0.03 ที่ความเข้มข้นสูงๆ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จะมีบทบาทสำคัญมากต่อการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์อาหาร คุณสมบัติที่สำคัญของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ คือ
• ชะลออัตราการหายใจของพืช โดยทั่วไปเมื่อความเข้มข้นของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศเพิ่มขึ้นอัตราการหายใจของพืชจะลดลงทำให้อายุการเก็บรักษาของผักและผลไม้สดเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามความเข้มข้นของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่เหมาะสมจะแตกต่างกันออกไปขึ้นกับชนิดของพืช การชะลออัตราการหายใจของพืชจะได้ผลน้อยเมื่อใช้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่ความเข้มข้นต่ำเกินไป ในขณะที่ความเข้มข้นสูงเกินอาจทำให้เซลล์พืชเป็นอันตรายเป็นเหตุให้เกิดการเน่าเสียเร็วยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น แอปเปิ้ลจะทนแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ได้น้อยกว่าสตรอเบอรี่ การเก็บรักษาแอปเปิ้ลจะใช้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เพียงร้อยละ 3-5 ในขณะที่สตรอเบอรี่ใช้ถึงร้อยละ 15-20
• ยับยั้งการเจริญของเชื้อจุลินทรีย์บางชนิด จึงเรียกแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ว่าเป็นแบคเทอริโอสเทติก (Bacteriostatic) หรือ ฟังไจสเทติกเอเจนซ์ (Fungistatic agent) คือ จะยับยั้งการเจริญเท่านั้นไม่ได้ทำลายหรือฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ โดยทั่วไปจะต้องใช้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีความเข้มข้นอย่างน้อยร้อยละ 20 ณ สมดุลในบรรยากาศ ผลของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ต่อการเจริญของจุลินทรีย์เป็นประเภทเลือกเฉพาะดังนี้
- แบคทีเรียชอบอากาศและเชื้อราทั่วไป ไม่สามารถเจริญในบรรยากาศที่มีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์มากๆ
- แบคทีเรียที่ชอบอากาศมากๆ (Slightly aerobic bacteria) เช่น กลุ่ม Lactobacillus sp. ยังคงเจริญได้ดีในสภาวะที่มีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์มากๆ
- แบคทีเรียที่เจริญได้ทั้งในสภาพมีหรือไม่มีออกซิเจน (Facultative anaerobic bacteria) พบว่า แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่ความเข้มข้นสูงๆ มิได้ช่วยยับยั้งการเจริญบางกรณ๊ยังช่วยเร่งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียเหล่านี้ด้วย
- แบคทีเรียที่ไม่ชอบอากาศ (Anaerobic bacteria) เจริญเติบโตได้ดีในสภาพไร้ออกซิเจนแต่มีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ร้อยละ 10-20 แต่ถ้าเพิ่มแก๊สออกซิเจนเล็กน้อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จะช่วยยับยั้งการเจริญของแบคทีเรียเหล่านี้ได้บางชนิด
- ยีสต์ ค่อนข้างทนทานต่อแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ได้ดีจึงยังพลการเจริญของยีสต์ในสภาวะที่มีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์สูงๆ
• สามารถละลายได้ดีในน้ำและไขมัน และการละลายนี้จะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง ซึ่งสามารถสังเกตได้จากการยุบตัวของภาชนะบรรจุ เนื่องจากความดันภายในต่ำกว่าความดันบรรยากาศ นอกจากนี้หากการละลายสูงมากพอจะทำให้เกิดกลิ่นรสของกรดในผลิตภัณฑ์อาหารได้ จึงต้องจำกัดความเข้มข้นของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ให้เหมาะสมกับประเภทของผลิตภัณฑ์อาหารที่บรรจุ

3.3 แก๊สในโตรเจน

แก๊สไนโตรเจน อากาศทั่วไปจะมีแก๊สไนโตรเจนประมาณร้อยละ 79 คุณสมบัติสำคัญที่นำมาใช้ในการบรรจุผลิตภัณฑ์อาหาร คือ
• เป็นแก๊สเฉื่อยต่อปฏิกิริยาเคมี จึงมักใช้แทนที่แก๊สออกซิเจนเพื่อป้องกันการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันหรือปฏิกิริยาการเกิดสีน้ำตาลในอาหาร นอกจากนี้ยังนิยมใช้แก๊สไนโตรเจนเพื่อรักษาระดับความดันภายในภาชนะบรรจุ ป้องกันการยุบตัวของภาชนะ และการแตกหักเสียรูปทรงของผลิตภัณฑ์อาหาร เป็นต้น
• ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส จึงสามารถใช้ได้กับผลิตภัณฑ์อาหารได้ทุกชนิด
• ละลายในน้ำและไขมันได้น้อยมาก

4. ปัจจัยที่มีผลต่อการบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารภายใต้บรรยากาศของแก๊ส

การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารภายใต้บรรยากาศของแก๊สมีปัจจัยที่มีส่วนเกี่ยวข้องและมีผลต่อการบรรจุดังนี้

4.1 คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ (The nature of the product)

คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ เช่น องค์ประกอบสำคัญความเป็นกรดด่าง (pH) ค่าวอเตอร์แอคติวิตี้ (Aw) อัตราการหายใจ ลักษณะทางกายภาพ การเติมสารเคมี เช่น สารกันบูด สารกันหืน เชื้อจุลินทรีย์ทั้งชนิดที่ทำให้อาหารเน่าเสียและเป็นพิษที่มักตรวจพบ เป็นต้น คุณสมบัติเหล่านี้จะทำให้ทราบถึงสาเหตุของการเสื่อมเสียคุณภาพของผลิตภัณฑ์อาหารใช้ในการพิจารณาชนิดของแก๊สที่เหมาะสมในการบรรจุและการช่วยทำให้คาดคะเนอายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์อาหาร

4.2 ชนิดและความเข้มข้นของแก๊ส (The gaseous environment inside the package)

ชนิดและความเข้มข้นของแก๊ส คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ภาชนะบรรจุและสภาวะการเก็บรักษาจะเป็นปัจจัยกำหนดชนิดและความเข้มขันของแก๊ส ผักและผลไม้สดต้องบรรจุในบรรยากาศที่มีแก๊สออกซิเจนบ้าง ในขณะที่การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารแห้งจะใช้แก๊สไนโตรเจนเพียงชนิดเดียว ส่วนขนมปังจะใช้แก๊สไนโตรเจนและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์

4.3 คุณสมบัติของวัสดุบรรจุและภาชนะบรรจุ (The nature of the packaging material)

คุณสมบัติของวัสดุบรรจุและภาชนะบรรจุ เช่น อัตราการซึมผ่านของแก๊สและไอน้ำ ความทนทานการซึมผ่านของไขมัน ความโปร่งใส อุณหภูมิที่ใช้ในการปิดผนึกถุงหรือซอง ความแข็งแรงของรอยปิดผนึก เป็นต้น ในการบรรจุผักและผลไม้สดต้องคำนึงถึงค่าอัตราการซึมผ่านของแก๊สและไอน้ำ เพราะผักและผลไม้สดต้องการแก๊สออกซิเจนในการหายใจและคายแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา วัสดุที่ใช้ต้องยอมให้แก๊สทั้ง 2 ซึมผ่านได้บ้าง ในขณะที่การบรรจุข้าวเกรียบทอด ต้องใช้วัสดุที่ป้องกันการซึมผ่านของแก๊สออกซิเจนได้มากที่สุดและต้อนทนทานการซึมผ่านของไขมันได้ง่าย

4.4 ระบบบรรจุ (The packaging system)

4.4.1 ระบบสุญญากาศ-พ่นแก๊ส (Vacuum-reinjection system)

ระบบนี้โดยจะใช้ปั้มสุญญากาศกำจัดอากาศภายในภาชนะออกแล้วพ่นแก๊สที่ต้องการเข้าไปแล้วปิดผนึกให้เรียบร้อย วิธีนี้พบว่าแก๊สออกซิเจนหลงเหลือประมาณร้อยละ 0.5

4.4.2 ระบบพ่นแก๊สแทนที่อากาศ (Gas purging, Gas flushing system)

ระบบนี้โดยการพ่นอากาศที่ต้องการบรรจุเข้าไปในภาชนะเป็นเวลานานพอสมควรจนแก๊สเข้าไปแทนที่อากาศในภาชนะแล้วจึงปิดผนึกภาชนะ วิธีนี้พบว่าแก๊สออกซิเจนหลงเหลือภายในภาชนะค่อนข้างสูงประมาณร้อยละ 2-3 การเลือกใช้ระบบบรรจุใดขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์อาหารและวัสดุที่เลือกใช้

4.5 ระบบการกระจายผลิตภัณฑ์ (The distribution system)

ระบบกระจายผลิตภัณฑ์อาหาร ที่สำคัญคืออุณหภูมิที่ใช้ในระหว่างการขนส่งและจำหน่ายผลิตภัณฑ์ เนื่องจากอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีต่างๆ ในอาหารการเจริญของเชื้อจุลินทรีย์และอัตราการซึมผ่านของแก๊สจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ระยะเวลาที่ใช้ในการขนส่งและเก็บรักษาผลิตภัณฑ์ก็จะมีความสัมพันธ์กับการเลือกใช้แก๊ส วัสดุบรรจุ และกำหนดอุณหภูมิในการเก็บรักษาด้วย

ปัจจัยทั้ง 5 ข้อนี้ มีความสำคัญเท่าเทียมกันและมีผลซึ่งกันและกันกับการเปลี่ยนแปลงปัจจัยใดปัจจัยหนึ่งจะต้องนำมาพิจารณาในการปรับเปลี่ยนปัจจัยอื่นๆ ที่เหลือด้วยเสมอ

วัสดุที่ใช้สำหรับการบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารภายใต้บรรยากาศของแก๊สส่วนใหญ่เป็นฟิล์มพลาสติกชั้นเดียวและฟิล์มลามิเนตกับพลาสติกชนิดอื่นๆ หรือแผ่นอลูมิเนียมหรือกระดาษหรือทั้งใช้พลาสติก แผ่นอลูมิเนียม และกระดาษลามิเนตด้วยกัน โดยคุณสมบัติเด่นในด้านป้องกันการซึมผ่านของแก๊ส ไอน้ำ ไขมัน แสง สามารถปิดผนึกได้ด้วยความร้อนเหมาะสมกับการทำงานของเครื่องบรรจุอัตโนมัติ และมีลักษณะปรากฏอำนวยความสะดวกให้ผู้บริโภคด้วย ซึงอาจจัดทำเป็นรูปแบบต่างๆ เช่น ถุง ซอง ถาด และ ฟิล์มยืด และ สกินแพ็ค

5. อายุการเก็บรักษา

การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารแบบคอนโทรลแอทโมสเฟียร์และโมดิฟายด์แอทโมสเฟียร์ มีผลต่ออายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์ โดยจะทำให้อายุการเก็บรักษาเพิ่มมากขึ้น ตัวอย่างผลิตภัณฑ์และอายุการเก็บรักษา ดังตาราง

ตารางแสดงตัวอย่างของผลิตภัณฑ์อาหารที่เก็บรักษาในสภาวะปกติ ควบคุมบรรยากาศและดัดแปลงอากาศ

ผลิตภัณฑ์

อุณหภูมิ
(℃)

ออกซิเจน
(ร้อยละ)

คาร์บอนไดออกไซด์
(ร้อยละ)

อายุการเก็บรักษา

ปกติ (วัน)

ควบคุมบรรยากาศ/ดัดแปลงบรรยากาศ (วัน)

แอปเปิ้ล

0-2

1.5-2.5

1-5

120

กล้วย

13-16

2-5

อาโวคาโด

5-13

2-5

3-10

บร็อคโคลี

0-1

1-3

5-15

ถั่วลันเตา

4-8

2-3

4-7

ผักกาดขาว

0-1

2-5

พริกไทย

7-12

2-5

ลูกแพร์

(-1)-1

2-3

0-1

180

สตรอเบอร์รี่

(-0.5)-0

5-10

15-20

จากตารางจะเห็นได้ว่า การบรรจุแบบดัดแปลงบรรยากาศ โดยการใช้แก๊สออกซิเจนและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในระดับต่างๆ จะมีผลต่ออายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์ โดยจะขึ้นอยู่กับชนิดของผลิตภัณฑ์อาหารที่เก็บรักษา และสัดส่วนของปริมาณแก๊สที่ใช้ (Modified atmosphere packaging)

สรุป

1. บรรจุภัณฑ์อาหารเป็นภาชนะที่ใช้เพื่อประโยชน์ในการบรรจุห่อหุ้ม และรวบรวมผลิตภัณฑ์ให้เป็นหน่วย หน้าที่หลักคือ บรรจุผลิตภัณฑ์ คุ้มครองผลิตภัณฑ์ เอื้ออำนวยต่อการนำผลิตภัณฑ์มาใช้ให้ความสะดวก สื่อสารให้ข้อมูลและดึงดูดใจผู้บริโภค หน้าที่รองคือ เหมาะสมกับการทำงานของเครื่องจักร แสดงเอกลักษณ์ของผลิตภัณฑ์และทนทานต่อระบบการผลิต
2. การออกแบบและพัฒนาภาชนะบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารมีปัจจัยที่สำคัญที่นำมาพิจารณา คือ คุณลักษณะของผลิตภัณฑ์อาหาร คุณสมบัติของวัสดุบรรจุและภาชนะบรรจุกระบวนการผลิตและการจัดการ ความต้องการเชิงกล และการออกแบบโครงสร้างกราฟฟิก เป็นต้น
3. ประเภทของภาชนะบรรจุอาหารแบ่งตามวัสดุที่ใช้ในการผลิตได้ 4 ประเภท คือ แก้ว กระดาษ พลาสติก และโลหะ
4. การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารที่ฆ่าเชื้อด้วยความร้อนซึ่งมีการบรรจุด้วย กระป๋องเคลือบแลคเกอร์ กระป๋องเคลือบดีบุก ซึ่งควรจะเลือกใช้กระป๋องให้เหมาะสมกับชนิดอาหาร
5. การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารที่ผ่านการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนในภาชนะอ่อนตัวหรือรีทอร์ทเพาซ์ ซึ่งเป็นภาชนะที่ได้จากการลามิเนตวัสดุหลายชั้นเข้าด้วยกัน และสามารถใช้ความร้อนสูงในการฆ่าเชื้อได้
6. การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารโดยระบบปลอดเชื้อ เป็นการนำเอาผลิตภัณฑ์อาหารที่ผ่านการฆ่าเชื้อแล้วนำมาบรรจุในบรรจุภัณฑ์ที่ผ่านการฆ่าเชื้อแล้วปิดผนึกในสภาวะปลอดเชื้อ
7. การบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารภายใต้บรรยากาศของแก๊ส เป็นการบรรจุอาหารภายใต้บรรยากาศของแก๊ส ซึ่งจะส่งผลต่อคุณภาพของอาหารทั้งในแง่ของคุณภาพอาหาร อายุการเก็บรักษาเพิ่มขั้น เป็นต้น

	169/47 ถ.พุทธมณฑลสาย 4 ต.กระทุ่มล้ม อ.สามพราน จ.นครปฐม 73220
	086-070-0007
	ananindustry@gmail.com
	https://www.ananindustry.com