Transcript Controlled Atmosphere (CA) and Modified Atmosphere (MA)

สภาพบรรยากาศควบคุม
(Controlled Atmosphere, CA)
และ
สภาพบรรยากาศดัดแปลง
(Modified Atmosphere, MA)
• เป็ น supplement technology ในระหว่ างการขนส่ ง การเก็บรักษาระยะ
สั้ น (short-term storage) หรือการเก็บรักษาระยะยาว (long-term
storage) ในผักและผลไม้ บางชนิด
• Both CA/MA เป็ นสภาพบรรยากาศรอบ ๆ ตัวผลิตผลที่ผดิ ปกติไปจาก
สภาพบรรยากาศปกติ ซึ่งมี 78.09% N, 20.95% O2, 0.93% argon,
0.03% CO2
• โดยทัว่ ไป CA/MA คือ การเพิม่ ปริมาณ CO2 >3% และลด O2 <5%
• CA เป็ นสภาพบรรยากาศควบคุมทีก่ าหนดระดับของ O2 และ CO2 ใน
ห้ องเก็บ หรือ container หรือ cargo ไว้ อย่ างแน่ นอน
• MA เป็ นสภาพบรรยากาศดัดแปลงทีร่ ะดับของ O2 และ CO2 กาหนด
แน่ นอนยากกว่ าขึน้ อยู่กบั ตัวผลิตผลและ container หรือ packaging ที่ใช้
ตัวอย่ างผักและผลไม้ สดที่เก็บระยะยาวภายใต้ CA
ระยะเวลาเก็บรักษา
>12 เดือน
ผลิตผล
Nuts ผักและผลไม้ ตากแห้ ง
6-12 เดือน
Apples (บางพันธุ์), pears
3-6 เดือน
กะหลา่ ปลี กีวี Asian pears
1-3 เดือน
กล้วย cherry องุ่น มะม่ วง พลับ
ตัวอย่ างการใช้ CA ในการเก็บรักษาระยะสั้ นและระหว่ างการ
ขนส่ ง
ประโยชน์ CA
ผลิตผล
-ชะลอการสุ กและลดอาการ chilling
injury
-ลดการเน่ าเสี ย
- กล้วย มะม่ วง แตงต่ างๆ มะละกอ
มะเขือเทศ
- องุ่น, strawberry, cherry, berry
อืน่ ๆ
- หน่ อไม้ ฝรั่ง, broccoli, lettuce,
minimally-processed products
-รักษาความสดและคุณภาพ
ผลของ CA
• ผลกระทบในด้ านบวก
– ชะลอการสุ ก (ripening) และชะลอการเสื่ อมสภาพ (senescence) โดย
• ลดอัตราการหายใจ
• ลดการผลิต ethylene
• ลดการอ่อนนิ่ม (softening) และการเปลีย่ นแปลงองค์ ประกอบ
ภายใน
– ลดการตอบสนองต่ อ ethylene
– ควบคุมการเน่ าเสี ย เชื้อโรคบางอย่ าง และอาการผิดปกติอนื่ ๆ
– ควบคุมแมลงหลังการเก็บเกีย่ ว
ผลของ CA (ต่ อ)
• ผลกระทบในด้ านลบ
– เกิดการสุ กทีผ่ ดิ ปกติ (irregular ripening)
– เกิด off-odors หรือ off-flavor ได้ ง่ายถ้ าเกิดการหายใจแบบไม่ ใช้ O2
(anaerobic respiration)
– ผลิตผลเน่ าเสี ยได้ ง่าย และอาการผิดปกติต่าง ๆ เพิม่ ขึน้ เช่ น ไส้ เน่ า
การเกิด browning ของ tissue
– กระตุ้นการงอกของต้ นหรือยับยั้งการสร้ างชั้น periderm กรณี root
vegetables
กลไกในการทางาน
• Low O2 effects
– ลดอัตราการหายใจโดยการลดการทางานของ cytochrome oxidase ใน
ETC
– ยับยั้งการผลิตและการทางานของ ethylene และการสุ กของผล
– เกิดการหายใจแบบไม่ ใช้ O2 (กรณีทตี่ ่าเกินไป) ดังนั้น O2~1-3%
ปลอดภัย
• High CO2 effects
– ลดการทางานของ ethylene (CO2 is a competitive inhibitor of
ethylene.)
– ลดอัตราการหายใจแต่ ถ้าสู งกว่ า 20% เกิดการหายใจแบบไม่ ใช้ O2
Supplement gas ตัวอืน่ ๆ ทีใ่ ช้
• CO 1-5% ลดการเกิด browning ใน fresh-cut products
• CO 5-10% ลดการเกิดโรคและการเน่ าเสี ย
• Superatmospheric O2 (>20% - 80%)
ระดับความทนทานต่ อ CA/MA ของผักและผลไม้
• ผักและผลไม้ แต่ ละชนิดมีความทนทานต่ อ CA/MA แตกต่ างกัน
• Fresh-cuts
• Fruit
วิธีการที่ใช้ในการดัดแปลงบรรยากาศ
1. Atmosphere generators
– O2 control
• ใช้ purge system โดย generator การแทนทีอ่ ากาศในห้ องเก็บด้ วยระดับ O2 ที่
ต้ องการ
• หรือใช้ nitrogen เข้ าแทนที่ O2 ในห้ องเก็บ หรือถุงบรรจุ
– CO2 control ใช้ CO2
• จากถังก๊าซ หรือ dry ice ระหว่ างการขนส่ ง
• ใช้ CO2 scrubber เช่ น sodium hydroxide, นา้ , activated charcoal, hydrated
lime (12 kg ต่ อผลิตผล 1 ตัน)
– CO (1-10%)
– Ethylene removal
• Ethylene absorbers (potassium permanganate ร่ วมกับ activated charcoal)
• Ozone, catalytic burner, ventilation
2. Hypobaric or low-pressure system (LPS)
– การลดความดันภายใต้ สภาวะสุ ญญากาศ (vacuum) ทาให้
partial pressure ของก๊าซลดต่าลง และทาให้ volatile รวมถึง
ethylene สามารถระเหยออกมาได้ ง่ายขึน้
– เน้ นทีก่ ารควบคุมปริมาณ O2 ให้ อยู่ในระดับต่า
– ใช้ ร่วมกับ CO2 หรือ CO ยาก
3. Commodity-generated modified atmosphere
– เพิม่ CO2 และลด O2 โดยใช้ การหายใจของผลิตผลและการใช้
restricted air-exchange barriers (ดูภาพประกอบ)
– ใช้ ร่วมกับ scrubbers ได้
–
–
–
–
–
–
–
ใช้ ห้องเย็นทีป่ ิ ดสนิท
Plastic film wraps หรือถุง
ใช้ polyethylene liner ในกล่องบรรจุ
Plastic cover
ปรับระบบการหมุนเวียนและถ่ ายเทอากาศในห้ องเย็น
ใช้ waxes หรือ surface coatings
Plastic cover with diffusion windows
ข้ อเสี ยของวิธีนีค้ อื ช้ า...ในการปรับสภาพบรรยากาศ
Gas diffusion ของผลิตผล
Gas Diffusion between
External vs. Internal Atmosphere
• ก๊าซสามารถผ่ านเข้ าออกผิวของผลิตผลได้ ทาให้ เกิดการแลกเปลีย่ น
ระหว่ างภายในและภายนอกผลิตผล
• อัตราการผ่ านเข้ าออกขึน้ อยู่กบั อัตราการผลิตและการอนุญาตให้ ก๊าซผ่ าน
ของโครงสร้ างของผิวผลิตผล (dermal system)
• ดังนั้นการเพิม่ barrier (เช่ น เคลือบผิว (waxing/coating) หรือการห่ อหุ้ม
ด้ วยพลาสติก) จะทาให้ มีการเพิม่ ขึน้ ของก๊าซอยู่ภายในจนถึงระดับที่
สามารถสร้ างสภาวะสมดุล (equilibrium) ใหม่ คือ อัตราการผลิตภายใน
เท่ ากับอัตราทีร่ ะเหยออกไปจากผลิตผล
Gas Diffusion (cont.)
• อัตราการเคลื่อนที่ของก๊าซระหว่างภายในกับภายนอกผลิตผล
ขึ้นอยูก่ บั :
– Surface to volume ratio
– แรงต้านของการผ่านเข้าออก (ขนาดและจานวนปากใบ
(stomata), ช่องเปิ ด (lenticels), โครงสร้างของ cuticle, และ
การแตกของผิวผลิตผล)
– อัตราการผลิตก๊าซนั้น ๆ ของผลิตผล
– องค์ประกอบของบรรยากาศ
4. Atmospheres during transit
– MA ใน containers เช่ น ระบบ ‘Tectrol system’ ของบริษัท
TransFresh Corp. ในตู้ container ของรถไฟ รถบรรทุก และเรือเดิน
ทะเล ใช้ ระบบเติม nitrogen เพือ่ ลด O2 มีระบบเติม CO2 และ CO
บวกกับ scrubbers สาหรับ CO2 และ ethylene
– MA โดยห่ อหุ้มด้ วย polyethylene plastic ทั้ง pellet หรือ stack ปิ ด
สนิทด้ วยเทปหรือความร้ อน และเติมก๊าซตามระดับที่ต้องการ ใช้ กบั
strawberry, cherry เป็ นต้ น (ดูรูป)
– MA สาหรับแต่ ละ unit ของ shipping container ใช้ การหายใจของ
ผลิตผลเป็ นตัวปรับบรรยากาศ เช่ น การใช้ polyethylene liner ใน
กล่องบรรจุ cherry หรือ polyethylene bags ในกล้วย (Bananavac
system)
CA ใน strawberry
5. Modified atmosphere packaging (MAP)
– Commodity-generated or passive MA
• ใช้ plastic film ที่เหมาะสมกับอัตราการหายใจของผักและผลไม้ แต่
ละชนิด โดยอนุญาตให้ O2 เข้ าไป และ CO2 ออกมาจากตัวผลิตผล
ในระดับที่เหมาะสม
• การปรับสภาพบรรยากาศภายในจะช้ ากว่ า
– Active MA
• ทาโดยการดูดอากาศออกจากถุงบรรจุโดยระบบ vacuum แล้วเติม
ก๊าซหรือส่ วนผสมของก๊าซทีเ่ หมาะสมเข้ าไปใหม่
• ใช้ ร่วมกับสารดูดซับทีค่ วบคุมระดับ CO2 O2 หรือ ethylene
• ปรับสภาพบรรยากาศได้ เร็วกว่ า แต่ ต้นทุนเพิม่
ชนิด plastic films ทีน่ ิยมใช้
เช่ น
LDPE (low-density
polyethylene), PVC
(polyvinyl chloride)
สาหรับผักและผลไม้ สด
Polyester และ Saran
เหมาะสาหรับพืชทีม่ ีอตั รา
การหายใจตา่