การถนอมอาหารด้วยก๊าซไนโตรเจน

ปัจจุบันได้มีการนำวิทยาการเกี่ยวกับการนำก๊าซชนิดต่าง ๆ มาใช้สำหรับกระบวนการบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารมากขึ้น เพื่อช่วยรักษาคุณภาพ และคุณค่า ทางโภชนาการของผลิตภัณฑ์อาหารนั้น ๆ ไว้ให้นานที่สุด ซึ่งเป็นการช่วยเพิ่มอายุการเก็บรักษาอาหารนั่นเอง กระบวนการบรรจุแบบ Gas-Flushing เป็นการบรรจุผลิตภัณฑ์ให้อยู่ภายใต้บรรยากาศของก๊าซชนิดใดชนิดหนึ่ง เช่น ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ หรือก๊าซไนโตรเจน โดยการพ่นก๊าซชนิดที่ต้องการเข้าไปแทนที่อากาศภายในภาชนะบรรจุ ซึ่งเป็นวิธีการหนึ่งที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งใช้สำหรับ ไล่ก๊าซออกซิเจนในภาชนะบรรจุผลิตภัณฑ์ที่ไวต่อปฏิกิริยาออกซิเดชัน (Oxidation Reaction) เช่น อาหารที่มีไขมันมาก น้ำผลไม้ เป็นต้น

ก๊าซที่ใช้สำหรับพ่นเข้าไปแทนที่อากาศภายในภาชนะบรรจุสามารถมีหลายชนิดด้วยกัน เช่น ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ก๊าซไนโตรเจน (N₂) ก๊าซออกซิเจน (O₂) เป็นต้น แต่ก๊าซที่นิยมใช้กันมากที่สุดในระบบ Gas Flushing ในอุตสาหกรรมอาหาร คือ ก๊าซไนโตรเจน ทั้งนี้เนื่องจากเป็นก๊าซที่มีคุณสมบัติ คือ

• เป็นก๊าซที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส และไม่เป็นพิษ จึงสามารถใช้ได้กับผลิตภัณฑ์อาหารทุกชนิด
• เป็น ก๊าซเฉื่อยต่อปฏิกิริยาเคมี จึงมักใช้ในการแทนที่ก๊าซออกซิเจน เพื่อป้องกันการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของไขมันและน้ำมัน หรือปฏิกิริยาการเกิดสีน้ำตาลในอาหาร
• เป็นก๊าซที่ไม่เกิดการระเบิด และปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม
• เป็น ก๊าซที่ละลายในน้ำและไขมันได้น้อยมาก จึงสามารถพ่นฟองก๊าซไนโตรเจนผ่านเข้าไปยังวัตถุดิบ หรือผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลว เช่น น้ำมัน

โดยก๊าซไนโตรเจนจะเข้าไปห่อหุ้มโมเลกุลของน้ำมัน ทำให้สามารถลดการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน และการเหม็นหืนได้ การพ่นก๊าซไนโตรเจนเข้าไปเพื่อไล่อากาศในภาชนะบรรจุของผลิตภัณฑ์อาหารจำพวก มันฝรั่งทอด และขนมขบเคี้ยวต่างๆ เป็นขั้นตอนหนึ่งที่ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถยืดอายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์ ได้นานยิ่งขึ้น

บริษัทแลนซ์ (Lance Inc.) ได้นำกระบวนการ Gas Flushing ไปใช้กับผลิตภัณฑ์ขนมขบเคี้ยว โดยใช้การพ่นก๊าซไนโตรเจนเข้าไปแทนที่อากาศในภาชนะบรรจุ ซึ่งได้รับผลที่น่าพอใจ โดยสามารถเพิ่มอายุการเก็บรักษาของมันฝรั่งทอดได้นานกว่าปกติ 33% และเพิ่มอายุการเก็บรักษาของถั่ว (peanuts) ได้นานกว่าปกติถึง 2 เท่า ซึ่งก่อนที่จะมีการเปลี่ยนมาใช้วิธีการพ่นก๊าซไนโตรเจนเข้าไปแทนที่อากาศ นั้น เดิมมีการใช้เพียงการบรรจุผลิตภัณฑ์ในภาชนะบรรจุที่ทำจากโลหะเท่านั้น และหลังจากที่ได้มีการปรับเปลี่ยนกระบวนการบรรจุ โดยเพิ่มขั้นตอนการพ่นก๊าซไนโตรเจนเข้าไป พบว่าค่าใช้จ่ายที่ต้องใช้ทั้งหมดเพิ่มขึ้นไม่สูงมากนัก เมื่อเปรียบเทียบกับผลที่ได้รับ ซึ่งสามารถรักษาคุณภาพของผลิตภัณฑ์ และความสดใหม่ได้เป็นระยะเวลานานขึ้น

ประโยชน์ของการบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารโดยใช้ วิธี Gas-Flushing

1. เพื่อเพิ่มอายุการเก็บรักษา ชะลอหรือป้องกันการเสื่อมเสียคุณภาพของผลิตภัณฑ์อาหาร ปฏิกิริยาเคมีสำคัญที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑ์อาหารคือ ปฏิกิริยาออกซิเดชัน ซึ่งเมื่อเกิดกับไขมันหรือน้ำมันจะทำให้อาหารเกิดการเหม็นหืน เกิดการเปลี่ยนแปลงของสี กลิ่นและรสของอาหาร ดังนั้นการใช้กระบวนการบรรจุแบบ Gas Flushing เพื่อกำจัดก๊าซออกซิเจนในอากาศที่ล้อมรอบอาหารออกไป จะสามารถช่วยชะลอ หรือป้องกันการเกิดปฏิกิริยานี้ได้ บริษัทแพรกซ์แอร์ (Praxair) ได้ทำการศึกษาอายุการเก็บรักษามันฝรั่งทอด โดยบรรจุในสภาวะบรรยากาศแตกต่างกัน ดังตารางที่ 1

จากตารางจะเห็นได้ว่า มันฝรั่งทอดที่บรรจุอยู่ในภาชนะบรรจุที่มีการพ่นก๊าซไนโตรเจนเข้าไปแทน ที่จนกระทั่งมีปริมาณก๊าซออกซิเจนในภาชนะบรรจุเพียง 0.5% จะสามารถยืดอายุการเก็บรักษาของมันฝรั่งทอดได้นานกว่ามันฝรั่งทอดที่เก็บ รักษาในสภาวะบรรยากาศปกติถึง 4 เท่า

2. ช่วยลดปริมาณการใช้วัตถุเจือปนอาหาร (Food) โดยปกติแล้วในผลิตภัณฑ์อาหารที่มีองค์ประกอบของไขมันสูง เช่น มันฝรั่งทอดจะมีการเติมวัตถุเจือปนอาหารประเภท BHA และ BHT เพื่อช่วยป้องกันการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน (antioxidants) แต่เมื่อมีการเติมก๊าซไนโตรเจนเข้าไปแทนที่อากาศปกติแล้ว ก๊าซไนโตรเจนจะเป็นตัวป้องกันการเปลี่ยนแปลงของไขมันและน้ำมันที่ใช้ใน กระบวนการผลิต โดยการลดปฏิกิริยาออกซิเดชัน ดังนั้นจึงสามารถช่วยลดปริมาณการใช้วัตถุเจือปนอาหารได้อีกทางด้วย

3. ป้องกันการเกิดความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับผลิตภัณฑ์ภายในภาชนะบรรจุ นอกจากประโยชน์ดังกล่าวแล้ว เทคนิคการบรรจุที่ถูกออกแบบให้มีการขึ้นรูปภาชนะเป็นซองทรงหมอน และเมื่อมีการเติมก๊าซเข้าไปแทนที่อากาศในภาชนะบรรจุทำให้ถุงพองตัวขึ้น เป็นส่วนช่วยในการปรับปรุงลักษณะของภาชนะบรรจุให้มีความสะดุดตามากขึ้น และยังสามารถช่วยป้องกันการเกิดความเสียหายที่อาจเกิดกับผลิตภัณฑ์ภายใน ภาชนะบรรจุด้วย เช่น การแตกหักของชิ้นมันฝรั่งทอด เป็นต้น

ปัจจัยที่มีผลต่อการใช้ก๊าซเพื่อการบรรจุผลิตภัณฑ์อาหาร

อย่างไรก็ตาม การอาศัยวิธีการพ่นก๊าซเข้าไปแทนที่แต่เพียงอย่างเดียวนั้นไม่สามารถช่วยให้ เกิดประสิทธิผลสูงสุด ยังคงมีปัจจัยอื่นๆ ที่ต้องพิจารณาและนำมาใช้ร่วมด้วย เช่น คุณสมบัติของฟิล์มที่นำมาใช้เป็นภาชนะบรรจุ ควรมีคุณสมบัติในการป้องกันการซึมผ่านของก๊าซ โดยเฉพาะก๊าซออกซิเจน ซึ่งถือเป็นปัจจัยที่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออายุการเก็บรักษา ดังนั้นการใช้วิธีการพ่นก๊าซเข้าไปแทนที่ ร่วมกับการใช้ภาชนะบรรจุ ซึ่งสามารถป้องกันการซึมผ่านของก๊าซได้ดี จะสามารถช่วยเก็บรักษาปริมาณก๊าซไนโตรเจนที่เติมเข้าไปภายในภาชนะบรรจุได้ ในขณะเดียวกันยังสามารถป้องกันการซึมผ่านของความชื้น และก๊าซออกซิเจนจากภายนอกไม่ให้ซึมผ่านเข้าไปในภาชนะบรรจุได้อีกด้วย

บริษัท โมบิล (Mobil) และบริษัทแพรกซ์แอร์ (Praxair) ได้ร่วมกันศึกษา เพื่อยืนยันผลที่ได้รับจากเติมก๊าซไนโตรเจน ร่วมกับการใช้ภาชนะบรรจุที่ใช้วัสดุต่างกัน โดยเปรียบเทียบระหว่าง มันฝรั่งทอดที่บรรจุอยู่ในภาชนะบรรจุที่มีการพ่นก๊าซไนโตรเจนเข้าไปแทนที่จนมีปริมาณออกซิเจนเหลืออยู่เพียง 2% และใช้วัสดุชนิดที่สามารถป้องกันการซึมผ่านของก๊าซได้ดี กับมันฝรั่งทอดที่บรรจุในภาชนะบรรจุที่สภาวะบรรยากาศปกติซึ่งมีปริมาณ ออกซิเจนสูงถึง 21% และใช้วัสดุชนิดที่ป้องกันการซึมผ่านของก๊าซได้ต่ำ การศึกษาพบว่า การพ่นก๊าซไนโตรเจน พร้อมกับการใช้ภาชนะบรรจุที่ใช้วัสดุชนิดที่สามารถป้องกันการซึมผ่านของก๊าซ ได้ดีช่วยในการยับยั้งการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน ที่เป็นสาเหตุให้เกิดการเหม็นหืน และการเปลี่ยนแปลงของกลิ่นรสได้

นอกจากนี้ยังมีปัจจัยอื่นๆ ที่ต้องพิจารณาร่วมด้วย ได้แก่ สภาวะในการเก็บรักษา เช่น การควบคุมอุณหภูมิ แสง และความชื้น ปริมาณและสถานะของเชื้อจุลินทรีย์ (Microbiological State) ที่มีอยู่ในผลิตภัณฑ์อาหารนั้นๆ ชนิดและความเข้มข้นของก๊าซที่เหมาะสมในการบรรจุผลิตภัณฑ์อาหารแต่ละชนิด และเครื่องมืออุปกรณ์ที่ใช้ในการบรรจุ

ขอบคุณข้อมูลดีๆจาก : ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว