Aktivní systémy balení při výrobě potravin

6.4.5

Aktivní systémy balení při výrobě potravin

Ing. Lukáš Vápenka, Ph.D., Doc. Ing. Jaroslav Dobiáš, CSc.

 NahoruAktivní systémy balení

V posledních zhruba 30 letech došlo k významnému rozvoji aktivních systémů balení. Některé prvky balení spadající do této kategorie byly pochopitelně používány již dříve, ale až v uvedeném období je možné nalézt jejich systematický výzkum a cílené zavádění do praxe. Po určitých terminologických nejasnostech jsou v současnosti rozlišovány dvě skupiny systémů balení s interaktivní funkcí:

• Aktivní balení, které je schopné samovolně měnit své vlastnosti v reakci na změny podmínek vně nebo uvnitř obalu tak, že eliminuje nebo zmírní jejich nepříznivý dopad na kvalitu potravinářského výrobku prodloužením skladovatelnosti, zlepšením bezpečnosti nebo organoleptických vlastností atd.

• Inteligentní balení je označení pro systémy monitorující podmínky v okolí baleného výrobku a poskytující tak informaci o kvalitě balené potraviny během transportu a skladování.

Systémy aktivního balení byly doposud úspěšně aplikovány zejména v USA, Japonsku a Austrálii. Jejich významnější rozvoj v Evropě byl až do nedávné doby brzděn přísnějšími legislativními požadavky na obalové materiály určené pro kontakt s potravinami a absencí předpisů regulujících praktické použití aktivních a inteligentních obalů (viz dále).

 NahoruNejpoužívanější systémy aktivního balení

Většina doposud využívaných systémů aktivního balení je založena na sorpci, tj. odstraňování nežádoucích složek z vnitřního prostoru obalu nebo z baleného produktu nebo naopak uvolňování stabilizačních činidel (konzervovadel, antioxidantů atd.) do blízkosti balené potraviny.

Absorbéry kyslíku jsou doposud nejstudovanějším typem aktivních prvků balení potravin. Od roku 1989 bylo patentováno více než 80 typů absorbérů. Jejich aplikací lze snížit v obalu koncentraci zbytkového kyslíku na méně než 0,01 % (vztaženo na prosté balení bez úpravy atmosféry). Absorbéry kyslíku se tak používají pro zvýšení účinnosti vakuového balení nebo balení v inertní atmosféře, maximálně omezují možné oxidační změny a v obalu navozují striktně anaerobní podmínky účinně bránící růstu aerobů, zejména plísní. Nejrozšířenějšími jsou absorbéry ve formě sáčků volně vkládaných do obalů. Z nich většina využívá oxidace částic koloidně sráženého železa. V současné době jsou nabízeny pod obchodním označením Ageless (Mitsubishi Gas Chemical Co., Japonsko), ATCO^® (Standa Industries, Francie), Freshilizers series (Toppan Printing, Japonsko) a Freshpax^® (Multisorb Technologies, Inc., USA) atd. Dalším komerčně dostupným výrobkem tohoto typu je absorbér Bioka^® (Bioka Ltd., Finsko) využívající na rozdíl od předchozích enzymově katalyzovanou reakci.

Absorbéry kyslíku mohou být aplikovány i ve formě samolepicích štítků, vyráběných pod obchodními značkami Ageless (Mitsubishi Gas Chemical Co., Japonsko), ATCO^® (Standa Industries, Francie), Freshmax^® (Multisorb Technologies, Inc., USA), nebo ve formě vložek do uzávěrů lahví pro balení piva a nealko nápojů Smartcap (ZapatA Industries, USA) a Daraform (W.R. Grace & Co., USA). Dalšími dostupnými systémy absorbujícími kyslík, které mohou být zabudovány do obalových fólií, jsou např. Oxygyad (Toyo Seikan Kaisha, Japonsko), Oxbar™ (Carnaud Metal Box, Velká Britanie), Zero₂™ (Southcorp Packaging, Austrálie), Cryovac^® OS 1000 (Cryovac Sealed Air Co., USA) a Amosorb^® (Amoco Chemicals, USA).

Absorbéry oxidu uhličitého – praktické použití nalezly absorbéry CO₂ při balení čerstvě pražené zrnkové kávy, ze které se po pražení uvolňuje velké množství tohoto plynu vznikajícího v důsledku Streckerovy degradace aminokyselin. Protože ochrana aromatu kávy vyžaduje dokonalé bariérové vlastnosti obalu zamezující samovolnému uvolnění CO₂ z obalu, používá se v tomto případě pohlcovačů CO₂, popř. v kombinaci s absorbéry O₂. Principem izolace CO₂ je jeho reakce s hydroxidem vápenatým, který je základem obsahu absorbéru. Uspořádání je podobné jako u lapačů O₂, tj. sáček vhodné velikosti, který se vkládá do volného prostoru v obalu. Dalšími navrhovanými možnostmi odstraňování CO₂ z obalu je aplikace aktivního uhlí, resp. oxidu hořečnatého.

Absorbéry ethylenu – umožňují maximální snížení obsahu ethylenu v okolí baleného produktu. Jak je známo, ethylen působí jako hormon urychlující dozrávání klimakterických plodin, urychluje stárnutí rostlinných pletiv, nasazování květů, rozklad chlorofylu a zkracuje dobu skladovatelnosti čerstvého a minimálně opracovaného ovoce a zeleniny.

Absorbéry ethylenu mohou tyto nepříznivé důsledky u balených výrobků výrazně omezit. Komerčně dostupné jsou v podobě sáčků Neupalon™ (Sekisui Jushi Ltd., Japonsko), nebo jsou inkorporovány do polymerních fólií, např. Evert-Fresh (Evert-Fresh Co., USA) a Peakfresh™ (Peakfresh Products, Austrálie).

 NahoruSystémy ovlivňující vlhkost v obalu

Dostupné systémy ovlivňující vlhkost v obalu lze rozdělit na systémy absorbující baleným produktem uvolňovanou vodu a používané např. ve formě podložek v baleních porcovaného masa, drůbeže nebo zmrazovaných ryb a mořských produktů a dále na systémy regulující vlhkost na povrchu baleného výrobku. Z komerčně dostupných řešení patří do prvé skupiny např. Toppan sheet (Toppan Printing Co., Japonsko), Peaksorb (Peakfresh Products, Australia) a Dri-Loc (Cryovac Sealed Air, USA), skládající se obvykle ze dvou vrstev porézního, netkaného polymeru (např. polyethylenu, polypropylenu), které mezi sebou uzavírají účinný absorbent, např. polyakrylátové soli nebo celulózová vlákna. Do druhé skupiny patří např. sendvičové obalové fólie Pichit™ (Showa Denko KK, Japonsko), skládající se z vrstvy polypropylenglykolu umístěného mezi dvě fólie polyvinylalkoholu. Tyto fólie jsou určeny převážně pro přebalování vlhčích potravin při skladování u spotřebitele a jejich funkce spočívá ve vysoušení přiléhajícího povrchu a tím jeho stabilizaci.

Absorbéry látek působících nežádoucí příchutě a přípachy potravin – přes celou škálu návrhů těchto systémů (např. absorpce limonenu a naringinu z citrusových šťáv, aldehydů typu hexanalu a heptanalu z head space prostoru obalů, aminů v obalech s rybami atd.), které jsou doposud převážně ve stádiu testování, jsou mnohé systémy již komerčně nabízeny. Příkladem mohou být sáčky MINIPAX^® a STRIPPAX^® (Multisorb Technologies, USA), které odstraňují z okolí balených potravin přípachy působené tvorbou sirných látek (merkaptanů, sulfanu atd.). Zmiňují se ale i systémy zabudované do obalové fólie. Zřejmým problémem těchto řešení v praxi je možnost absorpce žádoucích složek aromatu, takže v současnosti jsou systémy tohoto typu určeny především pro potraviny chuťově či pachově neutrální. V poslední době je aplikace systémů odstraňujících přípachy balených potravin považována v Evropě za klamání spotřebitele.

Obaly s aktivní antimikrobní funkcí – v odborné literatuře dnes existuje celá škála postupů konstrukce obalových systémů významně omezujících rozvoj mikroorganismů v balené potravině. Případů, které se doposud dočkaly využití v praxi, je však jen několik. Mezi ně je nutné zařadit již zmíněné absorbéry kyslíku, které jsou velmi účinným prostředkem proti aerobním formám mikrobů. V Japonsku se dále využívají tzv. emitory ethanolu, tj. sáčky vkládané do obalů podobně jako absorbéry a uvolňující do volného prostoru v obalu páry ethanolu, využívané zejména pro prodloužení trvanlivosti baleného pečiva. V praxi se údajně osvědčily systémy Ethicap^® a Negamold^® (Freund Industrial Co. Ltd., Japonsko) a Ageless typ SE (Mitsubishi Gas Chemical Co., Japonsko). V Japonsku jsou komerčně dostupné i systémy uvolňující oxid uhličitý, např. Ageless typ C (Mitsubishi Gas Chemical Co., Japonsko).

Rozšiřuje se také využití polymerních fólií nebo nátěrů s přídavky keramických materiálů obsahujících stříbro, např. Zeomic^® (Shinagawa Fuel Co., Japonsko), Bactekiller (Kanebo Co., Japonsko), Novaron^® (Toagosei Co. Ltd., Japonsko). Dalším komerčním antimikrobním přípravkem určeným pro aplikaci do polymerních obalů je Mikroban^® (Mikroban Produkt Co., Velká Británie), jehož účinnou složkou je triclosan. Ten však není v současné době v Evropě a USA přípustný pro obaly potravin.

Stále rostoucí nároky spotřebitelů na kvalitu a maximální finalizaci potravinářských výrobků současně s jejich co nejdelší uchovatelností vedou k rozvoji nových aktivních systémů balení. Na tomto místě je nutno připomenout aktivní obaly pro potraviny určené pro mikrovlnný ohřev, tj. susceptory a obaly se stínicími prvky, obalové systémy schopné balený produkt ochlazovat či ohřívat, vytvářet pěnu, obalové fólie s antikondenzační nebo nepřilnavou úpravou, fólie měnící skokově propustnost se změnou teploty atd.

 NahoruInteligentní systémy balení

V současnosti jsou komerčně nabízeny zejména indikátory teploty a indikátory složení vnitřní atmosféry, do stádia komerční dostupnosti byly dovedeny i indikátory čerstvosti baleného výrobku. Někdy je možné se setkat označením indikátory neporušenosti obalu, indikátory mikrobiálního růstu, indikátory autenticity výrobku atd., převážná část z nich jsou svou podstatou indikátory složení atmosféry. Novou kategorii inteligentních systémů balení pak tvoří prvky využívající technologii RFID (Radio Frequency IDentification).

Aplikace indikátorů obecně představuje jednu z možností zajištění systému kritických bodů (HACCP) při výrobě potravin. Přestože jsou tyto indikátory na trhu dostupné již zhruba tři desetiletí, jejich aplikace v praxi je doposud málo významná. Jedním z důvodů může být jejich cena i malá informovanost výrobců potravin o vlastnostech indikátorů a jejich spolehlivosti. Spousta z těchto indikátorů bude mít v praxi uplatnění pouze v oblasti procesů mezi výrobcem a prodejcem potraviny bez účasti spotřebitele.

Indikátory teploty jsou v podstatě štítky nebo značky umístěné na vnějším povrchu obalu (jsou zmiňovány i systémy zabudované do polymerní fólie), které jsou změnou vlastností (obvykle vzhledu) schopny indikovat teploty, kterým byl nebo je výrobek vystaven. Tato změna je obvykle nevratná, indikátor poskytuje informaci o teplotách výrobku v minulosti, ale jsou používány i indikátory teploty s vratnou změnou barvy, ty charakterizují současnou teplotu výrobku. Pro kontrolu kvality potravinářských výrobků jsou významnější indikátory prvého typu, a proto jsou v dalším textu uvažovány indikátory s nevratnou změnou.

Při výrobě, skladování a distribuci potravin je často důležité mít přehled o teplotách, kterým byl balený produkt skutečně vystaven. Přitom mnohdy není jednoduché potřebné údaje získat, ať z důvodů obtížného měření nebo vzhledem k tomu, že jde o podmínky v prostorách, do kterých nemáme přístup. Takovým případem může být ohřev balených potravin v mikrovlnném zařízení nebo kontrola dodržování předepsané nízké teploty během chladírenského skladování a distribuce potravin. Aplikace indikátorů teploty tak může významně snížit riziko konzumace zdravotně závadné potraviny. Indikátory teploty nabízejí i další využití, např. snadnou a rychlou identifikaci zahřátých konzervových plechovek ve výrobě od výrobků ke sterilaci teprve připravených atd.

Podle principu změny je možné používané indikátory teploty rozdělit na indikátory využívající mechanické, chemické, mikrobiologické nebo enzymové nevratné změny, obvykle převedené do viditelné formy buď mechanickou deformací, změnou barvy nebo pohybem barevného pole. Rychlost této změny je pochopitelně závislá na teplotě, viditelná změna indikátoru pak odpovídá vnějším podmínkám, kterým byl vystaven. Rozsah, kterým tyto změny odrážejí skutečnou historii výrobku, pokud jde o působení teploty v čase, závisí na typu indikátoru a fyzikálně-chemických principech, na nichž je založen. Indikátory teploty tak mohou být klasifikovány podle druhu informace na indikátory dosažení kritické teploty (Temperature Indicators, TI) a indikátory celkového tepelného účinku…