Do ponad 90% produktów rynkowych potrzebne są opakowania. Dotyczy to szczególnie opakowań w branży spożywczej. Dlatego też w ostatnich czasach najbardziej dynamiczny rozwój opakowań przypada właśnie na tę branżę.

Generalnie opakowania muszą spełniać szereg różnych funkcji, aby były atrakcyjne dla kupujących. Zatem funkcja marketingowa, użytkowa czy logistyczna opakowań jest bardzo istotna przy sprzedaży produktów, jednakże pierwotnym i głównym celem opakowań jest ochrona zapakowanego produktu przed mikrobiologicznym i chemicznym zepsuciem. Tak więc odpowiednia funkcja ochronna opakowania, która gwarantuje jakość produktu, jest w dzisiejszych czasach bardzo ważnym atutem. W myśl przysłowia, iż „potrzeba jest matką wynalazku”, na rynku pojawiają się coraz to nowe materiały opakowaniowe, nowe konstrukcje i technologie pakowania. Do takich rozwiązań w dziedzinie opakowań stosowanych do produktów spożywczych można zaliczyć [1]: - opakowania z czujnikami – znacznikami informacji o stanie produktu (wskaźniki wilgotności, temperatury i optymalnej temperatury do spożycia); - środki ochrony produktów (absorbery tlenu, indykatory tlenu, laminaty zawierające silikony jako środki suszące, metalizowane pojemniki z PP, ośmiowarstwowy pojemnik do wody i napojów alkoholowych itp.); - zamknięcia w nowoczesnych opakowaniach (chroniące przed niepożądanym otwarciem przez dzieci, dostosowane do użytku przez osoby starsze, zamknięcia wskaźnikowe, zamknięcia Dri-Top wyposażone w filtr, który w trakcie otwierania przemieszcza się do wnętrza puszki, umożliwiając ujście na zewnątrz znajdujących się tam gazów, opakowania metalowe, których zdolność korozyjna została w istotny sposób ograniczona poprzez zastosowanie blach o niskiej zawartości zanieczyszczeń metalami szkodliwymi oraz dwustronnym lakierowaniem, opakowania z podwójnie rekrystalizowanego aluminium i stali, umożliwiające uzyskanie cienkościenności; - butelki (butelki szklane ze stłuczki szklanej, cienkościenne, butelki z tworzyw sztucznych PET, wielowarstwowe, butelki pięciowarstwowe z wysoką barierowością i odpornością na podwyższoną temperaturę). Coraz większym zainteresowaniem cieszą się opakowania aktywne i inteligentne, które stanowią szeroką rodzinę opakowań. W literaturze spotyka się różne definicje dotyczące opakowań aktywnych. Ogólnie jednak można przyjąć, iż opakowania aktywne są opakowaniami produktów żywnościowych, które posiadają dodatkowe funkcje oprócz podstawowej ochrony produktu przed wpływem czynników zewnętrznych. Główną zasadą działania opakowań aktywnych jest ich współdziałanie z zapakowanym produktem. Koncepcja opakowań aktywnych opiera się na zmianie warunków wewnątrz opakowania i tym samym na przedłużeniu trwałości produktów. Zmiana właściwości organoleptycznych czy poprawa bezpieczeństwa produktu jednocześnie zapewnia utrzymanie dobrej jego jakości podczas przechowywania. Bardzo często do opakowań aktywnych dołączane są różnego rodzaju indykatory, które informują klienta np.: o jakości zapakowanego produktu (tzw. opakowania czy etykiety inteligentne). Szeroką rodzinę opakowań aktywnych można podzielić na 2 główne kategorie ze względu na sposób funkcjonowania. Pierwsza z nich to duża grupa pochłaniaczy. Przykłady zastosowań różnych pochłaniaczy i stosowanych związków przedstawia tabela 1. Rolą pochłaniacza jest trwałe usunięcie szkodliwych gazów, co jest równoznaczne z zabezpieczeniem produktu przed zepsuciem. Między pochłaniaczem a produktem nie następuje bezpośrednia migracja, a jedynie poprawa warunków wewnątrz opakowania, co przedłuża czas trwałości produktu. Oprócz dobrze znanych pochłaniaczy tlenu (oxygen scavengers) warto również wymienić pochłaniacze etylenu, regulatory wilgotności, pochłaniacze dwutlenku węgla oraz absorbery zapachów (amin i aldehydów). Usunięcie takich gazów, jak tlen czy etylen jest bardzo istotne dla wielu produktów spożywczych, utrzymując ich jakość na odpowiednim poziomie. Historia pochłaniaczy tlenowych sięga lat 20. ubiegłego stulecia. Jednakże dopiero w 1974 r. pierwsze pochłaniacze zostały z sukcesem wprowadzone na rynek japoński. Były to związki żelazawe umieszczane tylko w osobnych saszetkach. Dzisiaj te związki cieszą się dużą popularnością i coraz częściej spotyka się je wkomponowywane w materiał opakowaniowy. Obecnie istnieją 4 rodzaje grup związków usuwających tlen, a różniących się jedynie sposobem działania [2]. Należą do nich przeciwutleniacze, „przechwytywacze”, absorbery i typowe pochłaniacze. Przeciwutleniacze, czyli antyoksydanty, to związki, które w momencie kontaktu z wolnymi rodnikami lub pojedynczymi atomami tlenu ulegają utlenieniu, tworząc nieszkodliwe dla produktu związki. Przechwytywacze są bardzo często mylone z antyoksydantami, gdyż także zostają utlenione, zanim tlen dotrze do produktu. Ich działanie polega jednak na blokowaniu niekorzystnego działania tlenu w powietrzu w bardzo wczesnym etapie. Określenie „absorber tlenu” powinno być używane tylko dla związków, które w sposób fizyczny usuwają tlen [2]. Jednakże ze względu na małą ilość takich związków coraz częściej absorbery tlenu stanowią synonim pochłaniacza tlenu, który w sposób chemicznie efektywny eliminuje tlen ze środowiska wewnątrz opakowania. Drugi niekorzystny gaz – etylen może być usunięty za pomocą szeregu związków chemicznych, takich jak: nadmanganian potasu, aktywny wę- giel czy ozon. Zastosowanie pochłaniaczy etylenu jest szczególnie istotne przy przechowywaniu owoców czy warzyw, z których jedne wytwarzają etylen samoistnie (np.: jabłka), a drugie w jego obecności szybciej dojrzewają, a tym samym szybciej ulegają zepsuciu (np.: banany).
Drugą grupą opakowań aktywnych są tzw. emitery. Tego rodzaju opakowania zawierają lub wytwarzają substancje zdolne do migracji wewnątrz opakowania i zahamowania niekorzystnych procesów. Za pomocą emiterów w opakowaniach można regulować zawartość wilgotności (opakowania warzyw), zahamować wzrost niekorzystnych mikroorganizmów, w tym patogennych (emitery CO2, SO2, etanolu) oraz zapobiegać zepsuciom bakteryjnym (środki przeciwbakteryjne). Największą grupę wśród emiterów stanowią środki przeciwbakteryjne, których działanie może być dwojakie: jedne z nich migrują na powierzchnię produktu i tworzą na nim barierę ochronną, inne zaś posiadają działanie antybakteryjne bez potrzeby migracji do produktu [2, 3]. Coraz częściej spotyka się folie opakowaniowe, które zawierają środki antybakteryjne jako jedną, nierozłączną całość. W Japonii kilka takich folii wprowadzono z sukcesem na rynek. Wśród nich na uwagę zasługuje syntetyczny zeolit, którego cześć jonów sodowych została zastąpiona jonami srebra, ze względu na ich inhibitujące działanie w stosunku do bakterii. W porównaniu z innymi jonami metali jony srebra są najefektywniejsze. W momencie pojawienia się bakterii wewnątrz opakowania jony srebra wydzielane są powoli, hamując ich wzrost. Wadą zeolitów srebrowych jest ich dość wysoka cena, dlatego są używane w postaci bardzo cienkiej warstwy w laminatach (rzędu 3–6 mm) [2]. Na diagramie 1 przedstawiono antymikrobiologiczny efekt działania zeolitu srebrowego japońskiej firmy, występującego pod nazwą handlową Zeomic ® połączonego z folią PE (PE_Ag) w porównaniu z tradycyjną folią polietylenową. Innym znanym środkiem antybakteryjnym jest etanol, który zapobiega wytwarzaniu pleśni i patogennych drobnoustrojów podczas przechowywania suszonych towarów lub produktów piekarniczych. Jest on często stosowany zamiast tradycyjnych dodatków do żywności, które coraz częściej uważane są za szkodliwe. Wydzielanie etanolu w opakowaniu polega na uprzednim umieszczeniu w opakowaniu saszetki z proszkiem z zaabsorbowanym alkoholem. W opakowaniu proszek wchłania wilgoć z produktu, wydalając jednocześnie etanol przez odpowiednio przepuszczalny materiał. Opakowania, które zawierają etanol, muszą jednak być odpowiednio oznakowane, ze względu na specyficzne predyspozycje niektórych konsumentów (względy religijne bądź przy nadużyciach alkoholowych). Rynek opakowań aktywnych daje wiele nowych możliwości. Opakowania aktywne są w fazie ciągłego rozwoju. Na rynku pojawiają się koncepcje, które trudno zakwalifikować do wyżej wymienionych grup, jednakże ze względu na aktywną interakcję z produktem należą także do opakowań aktywnych. Przykładem takiego specyficznego opakowania jest tzw. hot-pot czyli samopodgrzewająca się puszka z jedzeniem [3]. To specyficzne opakowanie składa się z dwóch warstw, między którymi znajdują się dwa związki chemiczne. Aktywność puszki jest uruchamiana w momencie otwarcia – wtedy następuje wymieszanie się związków z wydzieleniem energii cieplnej, która ogrzewa żywność. W przypadku takich opakowań wymagane są jednak dokładne badania bezpieczeństwa, gdyż czynniki ogrzewające nie mogą mieć kontaktu z podgrzewanym jedzeniem. Reakcje zachodzące wewnątrz opakowań są bardzo często niezauważalne gołym okiem przez potencjalnego nabywcę. Aby uwidocznić jakość zapakowanych produktów, na rynku opakowań pojawiły się tzw. etykiety lub opakowania inteligentne, które zawierają odpowiednie czujniki pomiarowe lub barwne indykatory. Indykatory występują wewnątrz opakowania lub na jego powierzchni, dając informację o stanie jakościowym produktu lub warunkach jego przechowywania. Na rynku istnieje kilka rodzajów wskaźników. Do najpopularniejszych należą wskaźniki czasu i temperatury (TTI), wskaźniki świeżości oraz wskaźniki tlenu. Wskaźniki TTI (Time and Temperature Indicators) wykorzystywane są w szerokim zakresie w logistyce, wskazując każde odejście od temperatury optymalnej. Barwna zasada działania najbardziej popularnych TTI opiera się albo na chemicznej reakcji polimeryzacji (LifeLine™), albo na enzymatycznej hydrolizie tłuszczów (Vitsab®)albo na efekcie fizycznej dyfuzji roztworu o zmienionej chemicznie barwie (3M Monitor Mark®) [4]. TTI w większości przypadków są umieszczone na zewnętrznej stronie opakowania i nie mają kontaktu z żywnością. Indykatory świeżości są przeznaczone dla wykrycia m.in. takich związków, jak CO2, diacetyl, aminy, etanol, jak również mikrobiologicznego zepsucia produktu. Interesujące i ważne są również badania nad detektorami toksyn patogennych bakterii i pleśni. Najbardziej znaną etykietą inteligentną wskazującą zawartość tlenu wewnątrz opakowania jest Ageless Eye. W obecności tlenu zachodzi reakcja redox, a odpowiedni wskaźnik wskazuje wynik. Duża zawartość tlenu może sugerować nieszczelność opakowania, jak również możliwość zanieczyszczenia bakteryjnego. Opakowanie inteligentne może także pełnić funkcję kontrolera opakowania aktywnego, wskazując na odpowiednią pracę czynnika aktywnego, np.: pochłaniacza tlenu. W Polsce zastosowanie indykatorów jest coraz bardziej widoczne, zwłaszcza w branży piwnej. Browary Żywiec, a także Browary Lech jako chwyt marketingowy stosują etykietę inteligentną działającą na zasadzie zmiany koloru farby termochromowej. W momencie osiągnięcia pożądanej temperatury na etykiecie pojawia się informacja, iż temperatura jest optymalna do spożycia. Opakowania aktywne i inteligentne posiadają inne zamierzone funkcje w porównaniu z tradycyjnymi opakowaniami. Aktywna forma ingerowania w jakość produktu wydaje się być skuteczniejsza w porównaniu z tradycyjnym pasywnym materiałem. Należy jednak zauważyć, iż ocena bezpiecznego stosowania aktywnych i inteligentnych opakowań jest bardzo złożona. Podstawowe badania materiałów opakowaniowych dotyczące limitu migracji składników opakowania do żywności oraz oceny stopnia ochrony produktu stanowią punkt wyjścia do dalszych badań. W stosunku do aktywnych składników wskazane są badania toksykologiczne oraz rozszerzone badania migracji do zapakowanego produktu, a także badania w kierunku określenia ich efektywności. Liczne prace prowadzone nad opakowaniami aktywnymi i inteligentnymi świadczą o znaczeniu tego typu opakowań, zwłaszcza dla produktów spożywczych. Początkowo używane saszetki dziś coraz częściej zastępowane są aktywnymi foliami dzięki znacznemu rozwojowi technologii polimerowych. Stwarza to olbrzymie możliwości dalszego rozwoju opakowań interaktywnych w branży spożywczej.
Literatura [1] KORZENIOWSKI A., KUBERA H: Tendencje rozwojowe w przemyśle opakowaniowym dla żywności, „Przemysł Spożywczy” nr 8/2000, s. 3–5. [2] Active packaging for food applications, Technomic Publishing Company, USA 2001. [3] Active and intelligent food packaging, Nordic Council of Ministers, Copenhagen 2000. [4] LISIŃSKA-KUŚNIERZ M., UCHEREK M.: Współczesne opakowania, Wydawnictwo Naukowe PTTŻ, Kraków 2003. Tworzywa Sztuczne i Chemia NR 5 WRZESIEŃ/PAŹDZIERNIK 2005

Komentarze

  • pomocy

    mam bardzo wielka prosbe!moglibyscie mi napisac jak zabespieczac zywnosc przed reakcja redox?BARDZO PROSZE hutro spr poczte i mam nadzieje ze znajde odp,pozdrawiam