Xác định hạn sử dụng của sản phẩm (Shelf-life) với tủ vi khí hậu Binder

Như đã đề cập ở bài đặt trước:

Hạn sử dụng (HSD) là thời gian mà sản phẩm còn sử dụng tốt nếu được bảo quản đúng như hướng dẫn của nhà sản xuất. Nó cũng chính là lời cam kết của nhà sản xuất với khách hàng và bắt buộc ghi rõ trên bao bì khi sản phẩm được đưa ra thị trường.
Tủ vi khí hậu Binder, Đức (Tủ lão hóa Binder) là dòng tủ hàng đầu dành cho kiểm tra hạn sử dụng, độ lão hóa của sản phẩm dưới tác động của nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng…

Các dạng thể hiện và ý nghĩa các HSD trên bao bì:

Date of packing hoặc packing date – Ghi ngày sản xuất và thời hạn bảo quản. VD: Ngày sản xuất là 20/06/2016; thời hạn bảo quản là 1 năm, thì sẽ hết hạn sử dụng vào ngày 20/06/2017.

Use by date (UB) – hạn sử dụng/ sử dụng đến ngày … : thường dùng cho các sản phẩm dễ hư hỏng (Dược phẩm, mỹ phẩm, sữa, pho-mat, thủy sản, thịt…). Use by date chỉ ra thời gian sử dụng an toàn của thực phẩm hơn là chất lượng của loại thực phẩm đó. Nên sử dụng trước ngày này vì sau ngày này thì chúng có nguy cơ gây ảnh hưởng tới sức khỏe.

Best before date (BB) – Sử dụng tốt nhất đến ngày …: thường thấy trên các sản phẩm đông lạnh, đồ hộp hoặc thức ăn khô, loại có thể để lâu được. Best before date nhằm chỉ chất lượng sản phẩn hơn là độ an toàn của nó. Hạn này chỉ ngày cuối cùng mà sản phẩm vẫn đảm bảo đạt chất lượng tốt nhất. Còn sau đó, giá trị sản phẩm sẽ giảm dần. Chính vì vậy, dù đã hết hạn này, nhưng thực phẩm này vẫn có thể sử dụng được hoặc vẫn được.

Vậy mức độ nghiêm ngặt về việc thời gian sử dụng sẽ đi từ Use by date – Date of packing – Best before date.

Cách xác định thời hạn sử dụng của sản phẩm

Phương pháp Gia tăng tốc độ lão hóa bằng nhiệt:

Một trong những cách để xác định nhanh hạn sử dụng là đẩy nhanh tốc độ thoái hóa sản phẩm. Có nhiều cách để đẩy nhanh tốc độ thái hóa sản phẩm, trong đó phổ biến nhất là phương pháp gia tốc nhiệt (hay phương pháp Q). Phương pháp Q cho rằng chất lượng sản phẩm suy thoái theo một hằng số Qn khi nhiệt độ thay đổi một số nhất định. Với bước thay đổi nhiệt độ thường là 10°C, Qn đôi khi được gọi là Q10. Với giá trị Q10 đã biết, hạn sử dụng có thể được tính bằng công thức:

                ts = t0 .Q10n

Trong đó:

ts: hạn sử dụng ở điều kiện lưu trữ bình thường.

t0: hạn sử dụng ở điều kiện gia tốc nhiệt.

n: nhiệt độ gia tốc nhiệt (0C) trừ đi nhiệt độ lưu trữ bình thường (0C) chia cho 100C.

Ví dụ: hạn sử dụng của một sản phẩm tại 50°C là 32 ngày. Nhiệt độ lưu trữ bình thường là 25°C.

Khi đó: n = (50 – 25) / 10 = 2,5.

Giả sử Q10 = 3.

Lúc đó, Q10.n = (3)2,5 = 15,6.

Dự đoán hạn sử dụng ở điều kiện thường là: 32 ngày x 15,6 = 500 ngày.

Q10 càng cao, hạn sử dụng tính được lại càng dài. Do đó, việc xác định chính xác giá tri Q10 rất quan trọng. Như ví dụ trên, nếu Q10 = 2, hạn sử dụng bình thường tại 25°C sẽ là 181 ngày, ít hơn gấp 2,7 lần so với trường hợp Q10 = 3.

Tuy nhiên, không dễ xác định giá trị Q10. Sản phẩm có thể có nhiều giá trị Q10 do có nhiều kiểu thoái hóa khác nhau. Có thể xác định tương đối giá trị của Q10 bằng cách lưu trữ sản phẩm ở các nhiệt độ cách nhau 10°C, sau đó xác định hạn sử dụng của sản phẩm ở các nhiệt độ đó. Mỗi lần tăng nhiệt độ 10°C, sản phẩm sẽ giảm hạn sử dụng tương ứng là Q10 lần. Ví dụ như một sản phẩm có hạn sử dụng dựa trên tính chất màu sắc. Nhiệt độ lưu trữ bình thường là 30°C. Nếu lưu trữ sản phẩm đó tại nhiệt độ 40°C (cao hơn 10°C so với bình thường) thì màu sắc phai nhanh gấp đôi. Tức là hạn sử dụng giảm đi 2 lần. Lúc đó Q10 = 2.

Tuy nhiên, cần phải khảo sát hạn sử dụng của sản phẩm rất nhiều lần tại các vùng nhiệt độ khác nhau mới có thể xác định tương đối chính xác giá trị Q10. Ngoài ra, không phải sản phẩm nào cũng có thể xác định Q10 theo cách này, đặc biệt là các sản phẩm thực phẩm.

Các sản phẩm thường được lưu trữ ở cả nhiệt độ gia tốc và nhiệt độ lưu trữ bình thường. Kết quả có được ở gia tốc nhiệt sẽ được dùng để tính hạn sử dụng ở nhiệt độ thường. Kết quả lưu trữ ở nhiệt độ thường sẽ được dùng để kiểm tra độ chính xác của phương pháp gia tốc nhiệt.

Phương pháp gia tăng tốc độ lão hóa bằng độ ẩm

Việc sử dụng các mô hình toán học cho kết quả nhanh, kinh tế, không phải là mới trong việc xác định hạn sử dụng của một sản phẩm. Tuy nhiên, đối với mỗi một sản phẩm cụ thể khác nhau sẽ có một mô hình khác nhau. Do đó, tuy rất tiện lợi nhưng phương pháp này không phổ biến bằng phương pháp gia tốc nhiệt. Sau đây, xin giới thiệu một mô hình toán học đang được sử dụng rất phổ biến tại Anh trên sản phẩm bánh bông lan công nghiệp loại hư hỏng không do bị mốc (mould-free shelf-life). Một báo cáo gần đây cho thấy rằng 80% bánh bông lan được sản xuất tại Anh hiện nay được ước tính hạn sử dụng bằng mô hình này.

Dựa trên một lượng lớn các thử nghiệm đã được thực hiện tại Hiệp hội nghiên cứu xay bột và nướng (FMBRA) tại Anh, công thức sau đã được đưa ra để tính toán hạn sử dụng của bánh bông lan công nghiệp lưu trữ tại 27°C và 21°C, có ERH nằm trong khoảng 74 – 90%.

Tại 27°C: Log10 A = 6,42 – (0,065 * ERH%)

Tại 21°C: Log10 A = 7,91 – (0,081 * ERH%)

A: số ngày trong hạn sử dụng.

ERH: độ ẩm cân bằng của bánh (Độ ẩm di chuyển từ bánh vào khí quyển, và ngược lại cho đến khi đạt được trạng thái cân bằng).

Theo công thức trên, bánh bông lan có độ ẩm cân bằng là 88% sẽ có hạn sử dụng dự tính tại 21°C là 7 ngày, tại 27°C là 5 ngày.

Hiện nay tại các đơn vị:

• Ngành dược: Sanofi, Dược Hậu Giang, Euvipharm, Virbac, Viện kiểm nghiệm thuốc, Davipharm, ICA, SPM, Bidipharm, United Pharma, BV Pharma,
• Thuốc thú y: Gấu Vàng, Anova Pharma, Navetco, UV…
• Thực phẩm và đồ uống: Vincafe, Masan, Pepsi…

Họ đã và đang sử dụng tủ vi khí hậu Binder (tủ lão hóa cấp tốc Binder) gồm model thông dụng như: KBF 720, KBWF 720, KBF P 720, KBF LQC để tính toán hạn sử dụng (test Shelf-life) của sản phẩm.

Mẫu lưu trữ trong điều kiện khí hậu ko đổi tại 20 °C, 30 °C và 40 °C và tiếp xúc ánh sáng cường độ cao. Cuối cùng, việc mất màu được đo lại vì sự thay đổi màu sắc (ΔH) như là 1 hàm số của các khoảng thời gian khác nhau (7 tháng tại 20 °C và 8 tuần tại 30 °C và 40 °C).

Sự thay đổi (hóa học, vi sinh và vật lý) được đo tại các khoảng thời gian cụ thể cho đến khi sản phẩm không còn sử dụng được nữa. Ngoài việc xác định độ bền của sản phẩm và độ ổn định của màu sắc, việc kiểm tra cấp tốc hạn sử dụng được sử dụng cho một số mục đích khác, như xác định độ an toàn của sản phẩm khi bảo quản ở điều kiện không phù hợp, cho việc sửa chữa trong giai đoạn phát triển sản phẩm và cho đánh giá tính phù hợp của bao bì sản phẩm.