TECHNIKA, GYÁRTÁSTECHNOLÓGIA, AUTOMATIZÁLÁS, ELEKTRONIKA Aktív csomagolás – a 21. század csomagolástechnológiája Tárgyszavak: oxigénmegkötő vegyület a zacskóban, a fólia anyagában; az aktív csomagolás elterjedése a világ egyes országaiban; tartósítószerek alkalmazása; EVOH fólia felhasználási lehetőségei. A Hypro 2001 konferencián Wiesbadenben az élelmiszer-feldolgozás új irányzatai és egyes gyakorlati kérdések szerepeltek. A tanácskozáson önálló témaként tárgyalták az aktív csomagolást. A megnőtt érdeklődést az váltotta ki, hogy a csomagolás hagyományos funkciója mellett a műanyagfejlesztések révén a szakemberek előtt új lehetőség nyílt meg. A védelem hagyományos statikus értelmezése mellett egyre inkább a csomagolás dinamikus megközelítése felé fordul a figyelem. Ennek lényege, hogy a csomagolóanyag és a termék közötti eddigi passzív kapcsolat mellett fokozatosan előtérbe kerül a termék és csomagolás közötti dinamikus kölcsönhatás lehetőségének kiaknázása. Közismert, hogy az élelmiszerek különösen érzékenyek az oxigénre, ezért a csomagolás során fő célnak az élelmiszert körülvevő levegő oxigéntartalmának csökkentését tekintették. Ismeretesek olyan vegyületek, amelyek oxigénmegkötő kapacitással rendelkeznek. Ezeket a többségében vasalapú vegyületeket zacskóba téve belehelyezték az élelmiszercsomagba. A vásárlók azonban idegenkedéssel fogadták ezt a megoldást, egyes esetekben pedig előfordult, hogy a tasakokat az élelmiszerrel együtt elfogyasztották, annak ellenére, hogy azokon jól láthatóan feltüntette a gyártó a „Nem ehető!” feliratot. A fóliagyártóknak sikerült az oxigénmegkötő vegyületet a fólia alapanyagába bedolgozni, majd azt a hagyományos módon feldolgozni. Ezek a fóliák nemcsak a csomagolóanyagon keresztül a külső légtérből bejutó oxigént kötik meg, hanem a csomag légterében jelenlevő oxigént is. Első alkalommal a módosított légterű (MAP) csomagolásoknál alkalmazták, ahol a levegő összetételét fizikai módszerekkel megváltoztatták, de a csomagban levő maradék oxigéntartalom még mindig elegendő volt a tartósabb élelmiszerekben a kedve-
zőtlen oxidatív változások előidézésére. Az 1.táblázat áttekintést nyújt az aktív csomagolás alkalmazási lehetőségeiről. 1. táblázat Az aktív élelmiszer-csomagolás alkalmazási lehetőségei Funkció
Mechanizmus
Alkalmazási példák
Oxigénelnyelő
• • • • •
vas/vassó fém/sav fémkatalizátor (pl. platina) aszkorbát/fémsó enzimek
főtt rizs, tésztafélék, sajt, hús, hal (füstölt), kávé, fűszerek, sör, bor
Szén-dioxid: csökkentés–kibocsátás
• • • •
vas-oxid/Ca(OH)2 vas-karbonát/fém-halogenid CaO/aktív szén aszkorbát/Na-bikarbonát
kávé, friss hús, friss hal, dió, snack
Etilénmegkötő
• kálium-permanganát • aktív szén • aktív föld/zeolit
zöldség és gyümölcs
Etilénkibocsátó
• etil-alkohol permetezés • kapszulázott etil-alkohol
sütőipari termékek, pizzatészta
Nedvességmegkötő
• poli(vinil-alkohol) szendvicsfólia • aktív agyag + ásványok, szilikagél
szárított készítmények, hús, hal, zöldség, gyümölcs
Szag-, ízmegkötő
• • • • •
hal, szárnyas, gyümölcslé
Laktóz + koleszterin csökkentő
• laktáz • koleszterinreduktáz
cellulóz-triacetát citromsav vassó/aszkorbát aktív szén/agyag/zeolit molekulaszűrő
Tartósítószer-kibocsátó • szerves savak mikrobicid/antioxidáns • bakteriocin, pl. nizin • enzimek • ezüst – zeolit • BHT/BHA • alfa-tokoferol Hőmérséklet-indikátor
• perforált fólia • kettős falú PET tartály
tej, tejtermékek hús, hal, sajt, kenyér
készételek, meleg/hideg italok
A leggyakrabban alkalmazott abszorbenstípusban alacsonyabb oxidációs fokú vasvegyületet alkalmaznak, amely működését nedvesség vagy katalizátor indítja el. A vas-oxid a csomagolóeszköz anyagába közvetlenül is bedolgozható, de átlátszó csomagolóeszköz esetén bizonyos mennyiségi korlátozás szükséges, ami az oxigénmegkötő kapacitás csökkenését vonja maga után. Kiterjedt kutatás folyik más típusú abszorbensek után. Erre utal az utóbbi 3 évben szabadalmaztatott eljárások számának rohamos emelkedése. Különösen nagy azoknak a bejelentéseknek a száma, amelyekben kopolimerizált műanyag szerepel. A polimerrel kovalens kötést létesítő megoldások a csomagolóanyag-előállítókat állítják új feladat elé. A műanyagfeldolgozók fejlesztését egyéb szempontok vezérlik, pl. a gazdaságosság, ami gyors és nagy mennyiségű termelés esetén teljesülhet. Ennek az a feltétele, hogy az alkalmazott technológiával a meglevő berendezéseken kellő rugalmassággal konfekcionálni lehessen a terméket. Nagyon valószínű, hogy a megoldást ebben az irányban kell keresni. Az átlátszóság, ugyanakkor az ultraibolya fénnyel szembeni védelem egyre nagyobb szerepet játszik a csomagolásban. A Ciba cég által kifejlesztett Schelfplus aktív csomagolóanyag az élelmiszeripar mellett a kozmetikai ipar igényeinek is eleget téve ultraibolya fény elleni védelmet nyújtó adalékkal bővítette kínálatát. A kozmetikai készítmények felhasználhatósága lényegesen megnő, ugyanakkor a termék megjelenése változatlan marad. Az adalék a feldolgozás körülményei között nem változik, és a PET-palackok számára az ultraibolya sugárzás teljes spektrumában védelmet nyújt. Az ultraibolya sugárzás, amelyet a napsugárzás mellett a mesterséges fény is kibocsát, kedvezőtlen változásokat idéz elő a becsomagolt kozmetikai cikkek jellemzőiben, pl. színében, illatában, illetve élelmiszereknél az ízben és tápértékben. Ezzel minőségromlást idéz elő, és a minőségmegőrzési idő lecsökken. Az ultraibolya fénytől védő PET-palackokat a legkülönfélébb kozmetikai termékekhez, pl. testápolókhoz, samponokhoz és tusfürdőkhöz, valamint tisztítószerekhez ajánlják. A freisingi főiskola Élelmiszertechnológia és Műveleti Intézetében megkezdődtek a kísérletek a Ciba cég Shelfplus kereskedelmi néven forgalmazott többrétegű fóliájával. Ez a kombináció a vastartalmú Amosorb 2000 nevű oxigénmegkötő vegyületet tartalmazza, amely 40% relatív nedvességtartalom felett aktivizálódik. A kísérletekhez 150 ml űrtartalmú, Al fedőfóliával lezárható hegeszthető poharakat steril burgonyapürével töltöttek meg, és 25 °C-on tárolták maximálisan 6 hétig, kontrollként a hagyományos csomagolóeszközbe töltött burgonyapürét vizsgálták. A kísérletek igen jó eredménnyel zárultak: hűtés nélkül 40 napos védőgáz, ill. vákuumozás nélkül való tárolás után a Shelfplus poharakba töltött steril burgonyapüré minőségét mikrobiológiailag és érzékszervileg kifogástalannak találták. A hosszú eltarthatóság előfeltétele a kifogástalan minőségű hegesztés és hegesztési varrattömörség.
Az aktív csomagolási móddal kapcsolatos kutatás és gyakorlati alkalmazás Japánban, Amerikában és Ausztráliában igen előrehaladott, amihez képest Európa kissé lemaradt. A hátrány csökkentésére hirdették meg 1999-ben az „ACTIPAC: EU FAIR” EU projektet. A projekt főbb céljai közé tartozik: − Az aktív és intelligens csomagolás kutatása, támogatása és bevezetése Európában. − Az európai élelmiszeripar versenyképességének javítása. − A hatóságok és a felhasználók közötti kapcsolat javítása a megfelelő jogszabályi feltételek megteremtéséhez. Az utóbbi célokhoz magyarázatképpen azt kell hozzáfűzni, hogy a bevezetőben említett korábbi koncepcióhoz képest megváltozott az aktív csomagolásban alkalmazott vegyületekkel szemben támasztott követelmény. A korábbi koncepcióban a migrációt (a csomagolóanyagból a termékbe vándorló anyagokat) kifejezetten károsnak, de legalábbis nemkívánatosnak tartották, az aktív csomagolásban ez a nézet tarthatatlan, hiszen az aktív csomagolási koncepció lényege éppen a termék és csomagolóanyag közötti kölcsönhatás. A fogyasztóknak a tartósítószerrel szemben fenntartásaik vannak, ugyanakkor az eredeti ízt, megjelenést, textúrát igénylik elérhető áron, így az elvárások az aktív csomagolás számára megteremtették a kedvező feltételeket. A fólia alapanyagában láthatatlanul jelenlevő oxigénmegkötők és szén-dioxid-kibocsátó vegyületek vonzóak a fogyasztók számára. A széles körű gyakorlati bevezetéshez az EU irányelvekben lefektetett élelmiszerbiztonságot és fogyasztóvédelmet szem előtt tartva további vizsgálatok szükségesek a kémiai, mikrobiológiai és táplálkozásfiziológiai hatások tisztázásához. A holland Agrotechnológiai Kutatóintézetben (ATO) már évek óta folynak a zöldségek és gyümölcsök tárolásával kapcsolatos kísérletek. A zöldség- és gyümölcsfélékhez a fogyasztó az egészséget társítja, ezért a kereslet irántuk fokozatosan nő. Másik oldalról a konyhakész készítmények különösen romlandók, ezért a csomagolással szemben új elvárások fogalmazódtak meg. Egyik oldalról a frissesség, másik oldalról a tartósítószer-mentesség iránti elvárásoknak kell eleget tenni. A zöldség-gyümölcsfélék szüretelés után is lélegeznek, aminek során oxigént fogyasztanak, szén-dioxidot és vizet termelnek (1. ábra). A MAP csomagolás egyik változata a lélegző termékek körül kialakuló ún. egyensúlyi módosított atmoszféra (EMA), amely védő hatást fejt ki a termékre. Ennek az egyensúlyi módosított atmoszférának a megőrzése akkor lehetséges, ha a termék légzési sebessége és a csomagolóanyag gázáteresztő képessége közötti egyensúly a tárolás során biztosítható. Emellett a légzés során képződő pára megkötése is szükséges, ugyanis a nagy nedvességtartalom kedvez a
penészképződésnek, ugyanakkor el kell kerülni a termék kiszáradását. A felsorolt követelmények az aktív csomagolással teljesíthetők. Bizonyos esetekben tartósítószerek alkalmazásáról sem lehet lemondani a hosszabb minőségmegőrzési idő alatt. Ismeretesek természetes antimikrobiális anyagok, amelyekkel a szintetikus tartósítószerek kiválthatók. Alkal-
a csomagolóanyagon keresztül végbemenő diffúzió
párolgás
légzés
1. ábra Az egyensúlyi módosított atmoszféra elvén alapuló csomagolás vázlata
MAP abszorber nélkül MAP abszorberrel
romlás % - ban
hagyományos csomagolás
idő (nap)
2. ábra A földieper minőségváltozása hagyományos, MAP és abszorberrel kombinált MAP csomagolásban mazásuk előfeltétele, hogy a szintetikus konzerválószerek biztonsági követelményeinek eleget tegyenek. A holland kutatóintézetben folyó kísérletekkel tisztázni kívánják, hogy az aktív csomagolással kombinált MAP mennyiben segíti elő az egyensúlyi módosított atmoszféra megőrzését. − Csemegeszőlővel folyó kísérletekben penészképződést gátló antimikrobiális anyagokat használtak. A vizsgálatokkal megállapították, hogy lehetőség van a SO2-os kezelés kiváltására. − Földieperrel folytatott kísérletekben a módosított atmoszféra és antimikrobiális adalékok kombinációját vizsgálták. Az eddigi kísérletek alapján beigazolódott, hogy a tárolási idő lényegesen meghosszabbítható, de tovább folynak a vizsgálatok (2. ábra). − A páramegkötőkkel folyó kísérletekben a hosszabb tárolás szempontjából optimális relatív nedvességtartalmat kívánják meghatározni. (Haidekker Borbála) Unverderbliche Frische. = PackReport, 34. k. 6. sz. 2001. p. 18–20. Schutz vor UV-Licht. = PackReport 34. k. 6. sz. 2001. p. 20.
