plastik-ambalaj.com

Unlu mamullerin modifiye atmosferde ambalajlanmaları

Ekmeklerde MAP uygulamaları

Çeşitli ekmeklerde ve kek, pasta, kremalı ve meyveli hamur işleri gibi birçok fırın ürünlerin de bozulmaya neden olan en önemli mikroorganizma grubu küflerdir. Bilindiği gibi küfler, ozmofilik mayalar dışında, düşük su aktivitelerine en dayanıklı mikroorganizmalardır. Bazı küfler, ozmofolik mayalar dışında, düşük su aktivitelerine en dayanıklı mikroorganizmalardır. Bazı küfler 0.65 su aktivitesine kadar gelişebilmektedirler. Bu nedenle küfler unlu mamuller de mikrobiyolojik açıdan raf ömrünü belirleyici en önemli etkenlerden biridir. 

Unlu mamullerde mikrobiyolojik etkinliği azaltabilmeye ilişkin önlemlerin belli başlıları: Nem oranını, pH değerini ve su aktivitesini düşürmek; şeker miktarını artırmak; yüzeyi kaplamak ve konserve edici madde kullanmaktır. Ancak bu tip ürünlerde, özellikle çiğ ya da pişmiş halde piyasaya sunulan paylar, meyveli kekler, pastalar, pizza ve benzeri ürünlerdeki aerobik bozulmalar, CO2 kullanımı ve depolama sıcaklığının düşürülmesiyle önemli düzeyde azaltılabilmektedir. Şekil 17.9 da hava atmosferi yerine CO2 atmosferin de ambalajlanmış ve oda sıcaklığında depolanmış ekmeklerde küf gelişiminin belirgin derecede geciktirilebildiği görülebilmektedir. Bazı pasta ve çöreklerde yapılan depolama denemelerinde de benzer sonuçlar alınmıştır (Şekil 17.10) . Diğer yandan CO2 gazı uygulanmış ekmeklerin, sorbik asit veya kalsiyum propiyonat katkılı ekmeklerle hemen hemen benzer süre dayanıklılık gösterdikleri belirlenmiştir. (Çizelge 17.14). Söz konusu çizelgeden de izlenebileceği gibi, C02 atmosferinde ambalajlanmış tost ekmeklerinde 28 gün depolama süresi sonunda bile küflenme görülmemiştir. Ayrıca CO2 ile gazlanmış ekmeklerde aroma değişmemiş ve oksijenli ortamda ambalajlanmış olanlara göre nem kaybı daha az olmuştur. Ancak kusursuz bir ambalajlama için paketteki artık oksijen oranının %1’in altına düşürülmesi ve gaz içermeyen, yani hava oksijeninin içeri girmesini ve ambalajdan koruyucu gaz çıkışını önleyebilecek nitelikte bir ambalaj kombinasyonu kullanılması gerekir. Bu amaçla, PVdC kaplanmış veya lamine edilmiş Poliester / LDPE, ya da iki tarafı PVdC kaplanmış veya lamine edilmiş Vinil filmi / LDPE kombinasyonları önerilebilir.             

Diğer yandan, ambalaj içerisindeki CO2 oranının yükseltilmesi bazı sorunlara yol açmaktadır. Bunlardan en sık rastlanılanı, paket çökmesi ya da büzüşmesidir. Bu durum, et mamullerinin MAP koşullarında ambalajlanması bölümünde de açıklandığı gibi; CO2 gazının yağ ve sudaki çözünürlüğünün fazla olmasından kaynaklanmaktadır. Ambalajın tepe boşluğunda bulunan CO2 ürün içine difüzyonla sızarak orada çözünmekte ve ambalajın içinde basınç düşerek paketin düşmesine neden olmaktadır. Bu olayın önlenmesi için, ambalaja ürün tarafından absorblanamayan dolgu gazı olarak N2’nin de enjekte edilmesi gerekmektedir. Nitekim CO2:N2 (1:1) atmosferi, ticari uygulamalarda başarılı sonuçlar vermiştir. Ancak bu uygulamada da, 25°C’ de depolanan ambalajların bazılarında, 2 hafta içerisinde küflenme ve şişme görülmüştür. Bu durumun vakum-gaz ambalajlama aygıtının boşluktaki havayı tamamen çekemeyip, ortamda %3 kadar O2’ nin kalmasından kaynaklandığı, ya da ambalajın ısıl kapatma bölgelerinde ve köşelerinde küçük deliklerin olmasından ileri geldiği belirlenmiştir. Öte yandan, 2 hafta depolarda yapılan incelemelerde tepe boşluğunda ki CO2 oranının azaldığı ve %35 düzeylerine indiği görülmüştür. Bunun nedeni, CO2‘nin ürünün sıvı fazı tarafından absorblanması ve plastik filmin gaz geçir-genliğidir. İşte bu tür kayıpları dikkate alarak, CO2: N2 oranının 3.2 olarak uygulanması önerilmektedir. Buna rağmen MAP uygulaması ile unlu mamullerin raf ömrünü 2 haftanın üzerine çıkarma çalışmalarında; dayanıklılığı doğrudan etkileyen su aktivitesi, pH, mikrobiyolojik yük, üründeki potasyum sorbat konsantrasyonu ve depolama sıcaklığı gibi değişik faktörlere ilişkin ayrıntılı çalışmaların yapılmasında yarar vardır. 

Ekmeklerde CO2 yerine N2 kullanılması da mümkündür. Ancak N2 nin kullanılması durumunda, ambalajdaki oksijen oranının %0.1’in altına düşmesi gerekmektedir ki bu çok zordur. Kaldı ki CO2 atmosferinde ambalajlanmış ve küf aşılanmış tost ekmeklerinde 100 gün süreyle küflenme görülmemesine karşın, N2 kullanıldığında ve yine %1 artık O2 varlığında 5 gün sonra küflenme olduğu belirlenmiştir (Çizelge 17.14).

Fırın ürünlerinde MAP uygulamaları

Kek, pasta, çörek ve benzeri fırın ürünleri çoğunlukla krema, süt tozu, yağ, yumurta, peynir, çikolata, reçel, marmelat, çeşitli meyveler gibi gıdaları da içerdikleri için çok farklı fiziksel, kimyasal, mikrobiyolojik ve duyusal özelliklere sahiptirler. Bu nedenle MAP tekniği uygulamasında bir üründe sağlanan başarıyı ötekiler içinde aynen geçerli kabul edebilmek olanaksızdır. Yapılan ayrıntılı araştırmalarda; bu tür ürünler, içerdikleri temel ve yardımcı maddeler ile kullanılan kimyasal koruyucular dikkate alınarak gruplandırılmıştır.a. Hamur ya da sulu hamurlu ürünler. Örnek: pankek, kâğıt helva, crumpet (ekmek kadayıfına benzer kızarmış hamur tatlısı), yağda kızarmış şekerli çörekler vb.

b. Kek ve pastalar,

c. Katlı kekler. Örnek: Çilekli tatlı kekler, vişneli kremalı peynirli kekler,

d. Paylar, tartlar, Örnek: Tereyağlı tart, elmalı pay.

Belirtilen bu ürünler, toplam kalınlığı 90 µ olan PA/LDPE kombinasyonlarından oluşan plastik torbalara, ambalajın havası boşaltıldıktan sonra, CO2:N2 atmosferinde (3.2) ambalajlanıp, 25°C’ de depolanmıştır. Depolama sürecinde numunelerde; pH, nem oranı, su aktivitesi, tepe boşluğunda ki O2,N2 ve CO2 oranları, mikrobiyal metabolitler, bakteri, küf veya maya miktarları belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, yukarıda belirtilen ürün gruplarının her biri için farklı olmakla birlikte, genelde MAP uygulamasının, oda sıcaklığında depolama koşullarında bile ürünün raf ömrünü uzamasını sağladığı, kalitelerinin korunmasına önemli ölçüde katfı yaptığı görülmüştür. Ancak, özellikle çiğ olarak piyasaya sunulan çeşitler ile çilekli, kremalı ve mayalı fırın ürünlerinde beklenen başarı sağlanamamış, bir takım mikrobiyolojik, duyusal ve fiziksel sorunlarla karşılaşılmıştır. Bu sorunlardan en önemlisi, küflenme ve maya etkinliğidir. Özellikle CO2-N2 gazı uygulamasından önce paket içi havasının tamamen boşaltılmadığı durumlarda küf sorun oluşturmaktadır. Bu olgu, hem yeterli özellikte gazlama aygıtı kullanılmamasından, hem de bazı ürünlerin çok gözenekli yapısından ileri gelmektedir. Kuşkusuz kullanılan ambalaj malzemesinin O2 geçirmeyecek nitelikte seçilmemiş olması da mümkündür. O2  geçişi olmakta ve O2 miktarı zamanla küf gelişimi için yeterli düzeye ulaşabilmektedir.

Yapılarında az sayıda gözenek bulunan MAP uygulanmış fırın ürünlerinde küflenme sorunu daha az görülmesine karşın, yukarıda da değinildiği üzere, çok gözenekli ürünlerde, ambalajın tepe boşluğunda kalan çok düşük düzeylerde ki O2 miktarı bile küflenmeye yol açmaktadır. Nitekim yapılan çalışmalar, CO2/N2 (3.2) atmosferinde, küf gelişimi için gerekli minimum O2 gereksiminin %0.4 olduğunu göstermiştir. Bu nedenle küflenmenin tamamen önlenebilmesi için ek önlemlere gerek duyulmaktadır. Bu bağlamda ambalajın içerisine gaz absorblayıcılarının yerleştirilmesi olumlu sonuçlar vermiştir. Bu amaçla ticari adı ‘’Ageless’’ olan O2 absorbantlarından yararlanmak mümkündür. Belirtilen O2 tutucunun kullanılması durumunda, tepe boşluğunda ki O2 oranı 9 saat içerisinde %0.05’in altına düşmekte ve en az 30 gün süreyle bu düzey korunabilmektedir (Şekil 17.16 ve 17.17).

Unlu mamullerde küf sorununu çözmek için MAP uygulaması ile birlikte Delvocid (natamisin-pimasirin-içerir),Potasyum sorbat ve  Parahidroksibenzoik asit (PHBA) gibi koruyucu maddelerin kullanımı yoluna da gidilmektedir. Bunlardan Delcovid için önerilen miktar 5-20 ppm, K-sorbat için 650-1300 ppm ve PHBA için ise 1000-2000 ppm’dir. Belirtilen koruyuculardan 5-20 ppm Delcovid kullanmak veCO2/N2(3:2) gazlarıyla MAP uygulaması yapmak, fırın ürünlerinde küf gelişimine karşı en etkili yöntemlerden biri olarak kabul edilebilir. Ya da korunacak ürünün pH değeri 5 veya daha düşük ise, raf ömrünü yaklaşık 1 aya kadar uzatabilmek için, MAP uygulamasıyla birlikte 650-1300 ppm potasyum sorbat kullanmak yeterlidir. Bu çerçevede yapılan bir araştırmada, patato dexrose agara çeşitli koruyucular katılmış ve sonra Aspergillus niger aşılanmıştır. Daha sonra örnekler hava veya CO2/N2 (3:2) atmosferinde ambalajlanıp, 25°C de 28 gün süreyle bekletilmişlerdir. Elde edilen sonuçlar Çizelge 17.15’de bir araya getirilmiştir. Bu çizelgeden de görülebileceği gibi; kullanılan koruyucular arasında en etkili sonuç Delvocid ve MAP birlikte kullanıldığında elde edilmektedir. 

Fırın ürünlerinde sorun oluşturan etmenlerden biride mayalardır. Bilindiği gibi mayalar, düşük pH ve yüksek şeker konsantrasyonlarına dayanabildikleri için, meyveli pasta ve fırın ürünleri gibi yüksek oranda şeker içeren asitli gıdalarda bozulmalara ve özellikle de şişme ve kötü kokulara neden olmaktadırlar. Genelde mayalar serbest oksijenin hem bol, hem de kısıtlı bulunduğu ortamlarda gelişebildikleri, yani ‘’fakültatif aerob’’ veya ‘’fakültatif anaerob’’ oldukları için, maya gelişimini kontrol altına almada genellikle kimyasal koruyuculardan yararlanılmakta  ya da ambalajın tepe boşluğuna etanol (etil alkol) gibi dezenfektan buharı verilmektedir.

Bu amaçla özellikle meyveli paylarda %0.1 konsantrasyon da benzok asit ve Na-benzoat kullanımı önerilmektedir. Fakat mayaların benzoatlara karşı zamanla direnç kazanabilecekleri ve küflere de yeterince etkili olmadıkları unutulmamalıdır. Maya etkinliğine karşı yararlanılan diğer koruyucalar ise, metil ve propil parabenler (3;1), özellikle meyveli unlu mamullerde %0.03-0.06 düzeyinde kullanılmaktadır. Ancak parabenler diğer antimikrobiyal ajanlara göre daha pahalıdırlar. Bunların dışında, %0.03-0.30 oranında sorbatlar ve 5-20 ppm konsantrasyon da Delvocid gibi koruyuculardan da yararlanılmaktadır.

Ekmek ve fırın ürünlerinin raf ürünlerinin uzatılması ve bu arada maya etkinliğinin önlenebilmesi amacıyla, MAP uygulamasında, ya ambalaj metaryaline absorte etmek veya enkapsülasyon tekniği ile buharından yararlanmak yoluyla etanol de kullanılabilir. Alkolün etkisi, gıdada ki mikroorganizmaların hücre zarı veya enzimlere doğrudan olumsuz etkisiyle gerçekleşmektedir. Bunun yanında ortamın su aktivitesini düşürerek de inhibisyon sağlayabileceği ifade edilmektedir. Ambalaj materyalinin etanol-su karışımlarına bandırılması veya materyale püskürtme yoluyla uygulanması yaygındır. Yine özellikle küflenmenin de önlenmesi için, pizza ve diğer hamur ürünlerinin yüzeylerine alkol püskürtülmesi, ambalajda etanol buharından çevresel koruyucu olarak yararlanılması kullanılan tekniklerdendir. Uygulanan bir diğer teknik de, ‘’Ethikap’’ adıyla bilinen etonol üreticilerinden yararlanmaktır. Ethikap, silikondioksit tozu içerisine mikro kapsullenmiş en az %55 etil alkol içermekte ve kapsüller, ısıl kapatılmış ‘’kâğıt/etilenvinil asetat (EVA)’’ poşetlerde ambalajlanmış halde bulunurlar. Özellikle düşük oranda nemli gıdaların ambalajlarına Ethikap yerleştirildiğinde, etil alkol buharı yavaş yavaş tepe boşluğuna geçer. Böylece bazı mikroorganizmaların, özellikle küf ve mayaların gelişmesi engellenir. Ethicapa benzer bir ürün de ‘’Fretek’’tir.

Fırın ürünlerinde Ethikap kullanımına ilişkin yapılan çalışmalarda çok olumlu sonuçlar alınmıştır. Örneğin: Vanilyalı katlı kekler (aW=0.90) normal atmosferde ambalajlandıklarında 7 gün sonunda küflenmelerine karşın, 120 g’lık kek ambalajlarına 3 g’lık Erhikap yerleştirildiğinde,küf gelişmemiş; fakat 21 gün gün sonra maya etkinliği sonucu paketlerde şişme gözlenmiştir. Ancak 5 g’lık Ethikaplarla yapılan ambalajlarda, 60 günlük depolama sürecinde herhangi bir mikrobiyolojik gelişme olmamıştır. Ethikap uygulaması (5 g) MAP ile birlikte yapıldığında, yalnız Ethikap kullanımına göre, çok daha iyi sonuçlar alınmıştır; kekler tazeliğini çok iyi korumuş, ürüne ilişkin fiziksel ve duyusal özelliklerde herhangi bir kusur görülmemiştir. Aynı şekilde kremalı peynirli kekler, üst kaplaması ve dolgusu vişne ya da kiraz esaslı olan çeşitli kekler üzerinde yapılan çalışmalarda da yeterli sonuçlar elde edilmiştir. Kullanılacak Ethikap miktarı, ambalajlanacak ürünün ağırlığına ve su aktivitesine göre değişmekle beraber, MAP uygulaması ile birlikte, su aktiviteleri 0.94 civarında olan 140 g’lık birimler için, 7-8 g’lık Ethikap yeterli olmaktadır. 

Süt mamüllerinde MAP uygulamaları

Peynir, yoğurt, krema, quark ve süttozu gibi çeşitli süt mamullerinin kalite özelliklerinin korunması, raf ömürlerinin uzatılması, oksidatif değişiklikler ve küf gelişmesinin engellenmesi amacıyla modifiye atmosferde ambalajlama tekniğinden de yararlanılmaktadır. 

Peynirler de büyük bir sorun olan küf gelişmesi ve oksidatif değişiklikler ve küf gelişmesinin engellenmesi amacıyla modifiye atmosferde ambalajlama tekniğinden de yararlanılmaktadır. 

Peynirler de büyük bir sorun olan küf gelişmesi ve oksidatif değişiklikler; CO2 kullanımıyla büyük ölçüde engellenebilir. Bu amaçla özellikle sert ve yarı tip peynirler, bütün kalıp, parça veya dilimlenmiş halde %100 CO2 veya %95 CO2 + %5 N2 gazı atmosferinde ambalajlanırlar. Kalıp halindeki peynirler için en uygunu %100 CO2 atmosferidir. Ancak dilimlenmiş peynirlerde, dilimlerin birbirine yapışmasına neden olmamak için CO2’yi  %10-20 N2 gazı ile birlikte kullanmak daha uygundur.

MAP tekniği uygulanmış bu tip peynirler için ambalaj materyali olarak: ‘’PA, 40µm / LDPE;  60µm’’ ; ‘’OPA / PVdC / LDPE’’ ve ‘’PET /PVdC / LDPE’’ kombinasyonlarından yararlanmak mümkündür. Gerçi depolama sürecinde paketten gerek CO2 difüzyonu yoluyla bir miktar gaz kaybı olması, gerekse aynı zamanda çok yavaş bir şekilde pakete O2 girişi olmaktaysa da; ortamda ki yüksek CO2 konsantrasyonu küf gelişmesine karşı yeterlidir. Dilimlenmiş halde satışa sunulan eritme peynirlerinde MAP uygulaması yapıldığında; ‘’PVC/PVdC/LDPE’’ poşetler veya PVC / PVdC’’den derin çekme kaplar kullanılabilir.

Sade ve özellikle meyveli yoğurtların, quark, krema ve büyük oranda süt içeren gidaların raf ömürlerini uzatabilmek amacıyla, ambalajın tepe boşluğunda ki havanın CO2 gazı ile yer değiştirmesi uygulaması son derece yaygındır. Karbondioksitin bir bölümü ürünün sıvı fazında çözünür ve böylece yüzeyde homojen bir şekilde dağılarak ekşime ve fermantasyonun sürmesi engellenir. Bu tür ürünler için PS (polistiren) kaplar ve alüminyum folyo kapaklar kullanılır. Süttozu ve özellikle yağlı süttozu gibi duyarlı süt mamullerinin dayanıklılıklarını artırabilmek için N2 gibi inert bir gaz atmosferinde ambalajlanmaları önerilmektedir. Bu amaçla en uygun gaz karışımı,  %75-80 N2 + %20-25 CO2’dir. Ambalaj materyali olarak ise teneke kutular, Al-folyo esaslı kombinasyonlar, ‘’Selofan/Al-folyo/LDPE’’ veya ‘’Al-folyo (12 µm) kaplı kraft kâğıdı (40 g/m²) / LDPE (30 µm)’’ kullanılabilir.

Diğer Gıdalarda MAP Uygulamaları

Oda sıcaklığında muhafaza edilen ve su aktivitesi (aw) değerleri 0.80-0.90 arasında olan orta derecede nemli gıdalar ile çerez tipi (snack foods) kuru gıdaların modifiye atmosferde ambalajlanması yararlıdır. Bunlardan orta derecede nem içeren ve oda sıcaklığında muhafaza edilen gıdalar, küf gelişimine engel olmak amacıyla, ya %50 nin üzerinde CO2 içeren atmosferde ya da vakum ambalajlanırlar. Patates cipsi, fıstık ve benzeri yağlı kuru gıdalar oksidatif ransiditeye, acılaşmaya son derece duyarlı gıdalardır. Aynı şekilde öğütülmüş kahvelerin aromasının korunabilmesi için de ambalaj ortamında 02 bulunmaması gerekir. 

Ambalajlanmalarında CO2 ve N2 gazı kullanılan kahveler için teneke kutu, ‘’12µm PET / 12 µm Al-folyo / 70 µm LDPE’’ kombinasyonundan oluşan torbalar önerilebilir. Kavrulmuş kuru yemişlerde MAP uygulamasında N2 ve CO2 gazları karışık kullanılabileceği gibi, sadece N2 gazı kullanmak da mümkündür. Bu durumda ambalaj olarak ‘’PET / Al-folyo / LDPE’’ poşetlere konulabilirler. 

Diğer yandan, tüketime hazır soğuk yemekler, salatalar, sandviç ve taze pastalar, pizza, çorba ve soslar gibi minimum işlem görmüş çeşitli gıdaların raf ömürleri de sınırlıdır. Bilindiği gibi bunlardan bir bölümüne minimum düzeyde bir ısısal işlem uygulanmıştır, büyük bir bölümü düşük asitlidir ve soğutularak (-2, +4°C ) ve fakat dondurulmadan pazarlanırlar. Bu tip gıdaların raf ömrünü uzatabilmek amacıyla, pastörizasyon ve pişirme gibi ısısal işlemler, vakum veya modifiye atmosferde paketleme, pH ve su aktivitesini düşürücü önlemler uygulanmakta ve muhafaza sıcaklıklarında dalgalanmalarına izin verilmemektedir.

Söz konusu ürünlerde MAP uygulamasında optimum CO2 düzeyi ürüne göre değişmekle birlikte, küf üremesinin önlenebilmesi için en az %20 CO2’ ye ihtiyaç vardır. Öte yandan, gıdalara sos eklenmesi raf ömrünü azaltıcı yönde etki yapmaktadır. Nitekim yapılan bir araştırmada, düşük asitli (pH 6.6) krema bazlı bir sos ile domates esaslı et sosu (pH 4.5) kullanılmıştır. Denemeye alınan ürün sonsuz muhafaza edildiğinde 6 hafta kadar dayanmasına karşın; et sosu eklendiğinde 4 hafta, krema krema bazlı  sos katıldığında ise 3 hafta korunabilmiştir. Sandviçler için optimum CO2 düzeyi %50-70 olarak bildirilmektedir. Ancak %40 CO2 kullanımı ile daha olumlu sonuçlar sağlanabilmektedir.

Çeşitli gaz karışımlarında pizzanın raf ömrü

Minimum işlem görmüş gıdaların modifiye atmosferde paketlenmeleri ve vakum ambalajlanmaları yeni bir teknolojdir. Ambalajlanmış ürünün depolanmasında uygulanan sıcaklıkla ilgili yapılan hatalar son derece büyük risklere yol açabilmektedir. Bu bağlamda özellikle patojen bakteri üreme riski çok yaygındır. Yapılan bir çalışmada, Clostridium botulinum ile inoküle edilmiş ve azot atmosferinde paketlenmiş hamburger sandviçleri oda sıcaklığında 4 gün depolandıktan sonra işlenmişlerdir. Sonuçta duyusal olarak kabul edilebilir olmalarına karşın toksit oldukları görülmüştür. Staphylococcus aureus ile yapılan benzer araştırmalarda da aynı sonuçlar alınmıştır. Ayrıca ortamda pseudomonas gibi aerobik bozulma yapan bakterilerin bulunması durumunda patojenlerin üremeleri araştırılmıştır. Yapılan bir çalışmada; P. fragi ve Listeria monocytogenes inoküle edilmiş pişmiş tavuklarda, yüksek oranda CO2 (%50-80) P. fragi üremesini önlemesine karşın, Listeria monocytogenes’in üremesini önlemede etkisiz olmuştur. 

Bu yazı ASD-Ambalaj Sanayicileri Derneği tarafından yayınlanan Gıda Ambalajlama Teknolojisi isimli kitaptan alınmıştır. Ayrıntılı bilgi için ambalaj.org.tr

Prof. Dr. Mustafa Üçüncü