Balení potravin – Význam a funkce 1.
ochrana výrobku před znehodnocením • obal jedním z prostředků prodloužení údržnosti
potravin • ochrana před vnějšími vlivy mechanickými,
chemickými, fyzikálními a biologickými 2.
vytvoření racionální manipulační jednotky
3.
prostředek komunikace
Balení potravin – Historie •
obalová technika - jeden z ukazatelů vyspělosti společnosti
•
počátky balení - od nepaměti, vždy v souvislosti s oddělením místa výroby a místa spotřeby
•
průmyslové počátky (19. století) • dřevo a sklo - používány od starověku • plechovky •
první polovina 19. století
•
přelom století
•
dnes
60 ks/den
1200 ks/den 500 ks/min
papír - polovina 19. století - objev chemického zpracování dřeva (1857 -
nátronový, 1866 - sulfitový způsob) plasty - počátek 20. století, celuloid, bakelit (1920)
Balení potravin – Ekonomie Náklady na balení • obecně obal zhruba 10 % ceny výrobku • v potravinářství až 15-20 %, dáno zvýšenými nároky na obal
Možnosti ovlivnění nákladů na balení velikost balení
obaly pro opakované použití
automatizace a mechanizace balení
volba obalového materiálu
Balení potravin – Ekologické aspekty • růst ekologického cítění veřejnosti • základní ekologický problém balení potravin celkový vliv obalové techniky na životní prostředí • řešení pomocí tzv. LCA („Life Cycle Assesment“) metod či ekologických bilancí • významnou součástí problematiky likvidace obalového odpadu – souvisí s charakterem obalového odpadu • nápadnost • objem x hmotnost • velké množství
Balení potravin – Ekologické aspekty • význam obalového odpadu • • • •
cca 1/3 komunálního odpadu vztaženo na hmotnost cca 1/2 komunálního odpadu vztaženo na objem problém rozptýleného odpadu objem komunálního odpadu
Struktura nevratných obalů
• Evropa cca 500 kg na hlavu a rok • USA přes 900 kg na hlavu a rok
• obal ale i brání vzniku odpadů
Dosažená míra recyklace a využití odpadů z obalů
Čím se zabýváme ? • Optimalizací funkčních parametrů systémů balení potravin pro konkrétní výrobky •
Bariérové a mechanické parametry, tepelná odolnost, korozní stabilita atd.
• Moderními metody balení potravin • • • •
Příprava, vlastnosti a využití aktivních systémů balení potravin, např. obalů s antimikrobní aktivitou. Balení potravin v modifikované atmosféře. Vliv technologických podmínek na funkční vlastnosti obalů Nové metody sterilace obalů
• Zkoušení zdravotní nezávadnosti obalů potravin • • •
Testování obalových prostředků postupy akreditované Nezávislé obalové laboratoře (NOL) Vývoj nových metod pro tyto účely se zaměřením na využití elektroseparačních analytických technik Posuzování zdravotní nezávadnosti problematických skupin balení (např.: papírové obaly pro kontakt s potravinami) 35,0 ITX_06022006 #13 mV
vyluh obal 8
EMISSION EM:435 nm
30,0
25,0
O
1 - ITX - 5,638
ITX
20,0
15,0
10,0
S 5,0
0,0
-5,0 0,00
min 1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
Optimalizace funkčních parametrů systémů balení potravin pro konkrétní výrobky Stanovení a ověření hodnot propustností obalů pro vodní páru a permanentní plyny • Určeno především pro uživatele obalových materiálů • Porovnání konkurenčních výrobků
Posouzení vhodnosti daných typů obalů pro konkrétní potravinu • Obaly s předimenzovanými nebo naopak s nedostačujícími funkčními parametry atd.
Stanovení mechanických parametrů obalových materiálů • Porovnání vzorků vyhovujících a nevyhovujících • Hledání nedeklarované rozdílnosti šarží od stejného dodavatele atd.
Moderní metody balení potravin
Obaly s navázanými antimikrobními činidly Balení v modifikované atmosféře
Absorbéry kyslíku
Obaly pro sterilaci vysokým hydrostatickým tlakem Indikátory ethylenu
RFID technologie
Indikátory růstu bakterií
Aktivní systémy balení potravin Obaly s antimikrobní aktivitou Truefood, 6. RP EU č. 016264-2, 2006-2010
1000 vacuum
CFU/g
Projekty
10000
QF 3158, NAZV, 2003-2006 EP 7263, NAZV, 1997-2000
1
Dobiáš J., Marek M., Chudáčková K., Voldřich M.: Způsob přípravy obalů s antimikrobiálními vlastnostmi. PV 20004302. Dobiáš J., Marek M., Šťastníkova V., Voldřich M.: Způsob přípravy bioaktivních obalových prostředků. PV 20024247 (Patent č. 293897 v roce 2004)
air air + nisin
10
Publikace
vacuum + nisin
100
0
7
28
storage time (days)
Růst sporotvorných aerobních bakterií v plátkovaných sýrech zabalených ve vakuu nebo ve vzdušné atmosféře do obalů obsahujících nisin.
Dobiáš J., Voldřich M., Marek M. a Čeřovský M.: Active food packaging - immobilization of preservatives on/in packaging materials. Lebensmittelchemie, 52, 33-36, 1998 Dobias J., Chudackova K., Voldrich M., Marek M.: Properties of polyethylene films with incorporated benzoic anhydride and/or ethyl and propyl esters of 4-hydroxibenzoic acid and their suitability for food packaging. Food Additives and Contaminants 17 (12), 1047-1053, 2000. Kvasnička F., Dobiáš J., Klaudisová-Chudáčková K.: Determination of imazalil by on-line coupled capillary isotachophoresis with capillary zone electrophoresis. Central European Journal of Chemistry 1, 95-101, 2003 Hanušová K., Dobiáš J., Klaudisová K.: Effect of packaging films releasing antimicrobial agents on stability of food products. Czech Journal of Food Science, 27, S347-S349S (2009) ISSN 1212-1800, IF 0,448 Hanušová K., Šťastná M., Votavová L., Klaudisová K., Dobiáš J., Voldřich M., Marek M.: Polymer films releasing nisin and/or natamycin from polyvinyldichloride lacquer coating: Nisin and natamycin migration, efficiency in cheese packaging. Journal of Food Engineering 99, 491-496 (2010). ISSN 0260-8774, IF 2,313 Hanušová K., Klaudisová K., Milatová E., Šviráková E., Dobiáš J., Voldřich M., Koza V., Marek M.: Release of nisin from polyvinyldichloride lacquer coated on a polyethylene film. Journal of Food and Nutrition Research 49, 21-29 (2010). ISSN 1336-8672, IF 0,655 Hanušová K ., Dobiáš J., Voldřich M.: Assessment of functional properties and antimicrobial efficiency of polymer films with lacquer layer containing natamycin in cheese packaging. . Journal of Food and Nutrition Research 51, 145-155 (2012). Hanušová K., Vápenka L., Dobiáš J., Mišková L.: Development of antimicrobial packaging materials with immobilized glucose oxidase and lysozyme. Central European Journal of Chemistry. Přijato k otištění dne 18.2.2013.
Obaly obsahující nisin - antimikrobní činidlo (obrázek uprostřed a obrázky vlevo) a glukosaoxidasu - enzym katalyzující reakci, při které vzniká antimikrobní látka peroxid vodíku (obrázek vpravo).
Aktivní systémy balení potravin Obaly se susceptory Projekty EP9177, NAZV, 1999-2001
Publikace Houšová J., Hoke K., Dobiáš J.: Závislost tepelného efektu metalizovaných fólií pro mikrovlnný ohřev na stupni jejich pokovení. Czech Journal of Food Science, 16 (4), 143-149, 1998.
Microwave Power Ratio
Česnek J., Dobiáš J., Houšová J., Sedláček J.: Properties of thin metallic films for microwave susceptors. Czech Journal of Food Science 21 (1), 34-40, 2003
1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0,12
POWER TRANSMITTED P T
Optical density measured at 626 nm
POWER REFLECTED P R
POWER ABSORBED
0,17
0,22 0,27 Optical Density
0,32
Reflected (PR), transmitted (PT) and absorbed (PA) microwave power ratio versus optical density of susceptors
Balení v modifikované atmosféře Spolupráce s uživateli balení v modifikované atmosféře • Příklady: • Řešení problematiky deformace obalů působením tzv. pseudovakuového efektu • Posouzení vhodnosti obalů pro balení v modifikované atmosféře (obaly s bariérovými vlastnostmi nevhodnými pro balení v modifikované atmosféře) • Řešení problematiky porušení modifikované atmosféry v důsledku netěsnosti svarů
Dezinfekce netermickým plazmatem
• Spolupráce s Ústavem fyziky a měřicí techniky • Studium účinků korónového výboje na mikromycety • Studium závislosti účinku na době expozice a na geometrickém uspořádání, návrhy uspořádání • Využití vhodných zdrojů netermického plazmatu pro dezinfekci termosenzitivních obalů
Zdravotní nezávadnost a kvalita obalů Projekty IGA MZ ČR, 2013-2015 SUCCIPACK, 7 RP EU č. 289196, 2012-2014 525/07/1153, GAČR, 2007-2009 IE0950975040, NAZV, 1997-2000 509/93/1099, GAČR, 1993-1996
Publikace Čížková H., Voldřich M., Dobiáš J.: Determination of Residual Acetaldehyde in Polyethylene Terephthalate Bottles by Solid Phase Microextraction. Czech Journal of Food Science, 16(4), 81-84, 1998 Dobiáš J., Voldřich M., Marek M., Chudáčková K.: Changes of properties of polymer packaging films during high pressure treatment. Journal of Food Engineering, Volume 61, Issue 4, March 2004, p. 545-549 Jordákova I., Dobiáš J., Voldřich M., Poustka J.: Determination of bisphenol A, bisphenol F, BADGE and BFDGE migrated from food cans using gaschromatography-mass spectrometry. Czech Journal of Food Science 21 (3), 85-90, 2003 Jordákova I., Dobiáš J., Voldřich M., Poustka J.:: Determination of vinyl chloride monomer by solid phase micro extraction coupled with gas chromatography/mass spectrometry. Czech Journal of Food Science 21 (1), 13-17, 2003 Votavová L., Dobiáš J.,Voldřich M., Čížková H.: Migration of Nonylphenols from Polymer Packaging Materials into Food Simulants. Czech J. Food Sci. 27, 293–299 (2009) ISSN 1212-1800, IF 0,472 Dupáková Z., Dobiáš J., Votavová L., Klaudisová K., Voldřich M. Occurrence of extractable ink residuals in packaging materials used in the Czech Republic. Food Additives &Contaminants: Part A, 27 (1), 97-106, 2010. Votavová L., Hanušová K., Dobiáš J., Kvasnička F.: Occurrence of 2-phenylphenol in food paper packages. Rukopis připraven k odeslání do redakce časopisu Central European Journal of Chemistry. Hanušová K., Rajchl A., Votavová L., Dobiáš J., Steiner I.: Testing influence of various conditions on migration of epoxidized soybean oil from PVC gaskets. Rukopis připraven k odeslání do redakce časopisu Central European Journal of Chemistry. Yavuz H.T., Votavová L., Čížková H., Dobiáš J., Ozcelik B.: Migration of dipropylene and tripropylene glycol diacrylates from packaging materials into food simulants. Rukopis připravován pro zaslání do redakce časopisu Central European Journal of Chemistry.
Zdravotní nezávadnost a kvalita obalů
Amount of released ESBO (mg/g gasket)
450,0 400,0
ink constituent migration (mg/dm2)
Problematika uvolňování aditivních látek a kontaminantů z obalů do potravin nebo jejich simulantů
0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0
5
10
15
350,0
20
25
30
35
time (days)
300,0
DBP - PE TPE 25°C
250,0
TPE 40°C
200,0
TPE 60°C
EHDASB - PE
DBP - PA/PE
EHDAB - PA/PE
Migrace dibutylftalátu (DBP) a 2-ethylhexyl-4-dimethyl aminobenzoátu (EHDAB) z potisku do destilované vody při 23 °C přes dva typy obalových fólií (obsah obou činidel v potisku na hladině 3 mg/dm2).
150,0 100,0 50,0 0,0 0
20
40
60
Migration time (day)
Migrace ESBO z TPE těsnění do olivového oleje při různých teplotách.
80
Alkyl-substituted benzenes Esters Plasticizers Aliphatic hydrocarbons C9 – C24 Bisphenols Catalyst Photoinitiators
12 27 59 22 7 12 8
0
10
20
30
40
Četnost výskytu Četnost výskytu skupin kontaminantů v papírových obalech.
50
60
70
