Opakowania to niezbędny czynnik w nowoczesnym obrocie towarowym oraz jeden z podstawowych środków reklamy. Wymagania jakościowe dotyczące opakowań ciągle ulegają zmianie, co jest wynikiem rozwoju rynku zbytu i zaostrzenia konkurencji. Wymagania konsumentów także warunkują nowe projekty funkcjonalnych i wygodnych opakowań towarów konsumpcyjnych. Wymagania te zależą od różnych czynników, z których należy wymienić najważniejsze: ochronę zapakowanych produktów, funkcjonalność opakowań, walory promocyjno-reklamowe i czynniki demograficzne.
Wiadomo, że żywność, nawet ta przetworzona, jest w dalszym ciągu aktywnym biologicznie systemem, wydziela bowiem gazy, ma określoną wilgotność, utlenia się, zmienia kolor. Od pewnego czasu coraz częściej mówi się o tzw. opakowaniach funkcjonalnych, które nie tylko mają informować o podstawowym składzie i danych zapakowanych produktów, ale również mogłyby wyręczyć producenta w niektórych czynnościach. Dotyczy to głównie dbania o właściwą jakość zapakowanego produktu. Reagując na te trendy przyjmuje się, że nowe opakowanie powinno być aktywne [1, 2, 5, 9].
Jakość – definicja wszem i wobec znana i przez licznych autorów rozszerzana pod wieloma względami. Najogólniej mówiąc jest to ogół cech i właściwości żywności, decydujących o zdolności zaspokojenia potrzeb konsumenta. Zwykle jakość żywności ocenia się biorąc pod uwagę: zdrowotność (bezpieczeństwo zdrowotne, wartość żywieniową), atrakcyjność sensoryczną (np. ciekawy wygląd) oraz cechy użytkowe (np. łatwość przygotowania, wielkość dozy – porcji, trwałość). Jednym z czynników, który ogranicza prędkość powstawania wielu niekorzystnych zmian w produktach spożywczych podczas przechowywania, jest opakowanie. Opakowania żywności to specyficzna grupa wyrobów, która musi zapewniać równocześnie jak najwyższą jakość zapakowanej żywności oraz wygodę dla konsumenta [2, 6, 9, 10]. Opakowanie stanowi integralną część produktu, ponieważ chroni zapakowany produkt przed warunkami zewnętrznymi, wpływa na jakość i bezpieczeństwo zdrowotne, ułatwia transport, przechowywanie i dozowanie produktu. Ma też jeszcze jedną funkcję – marketingową, która stanowi o cyklu życia produktu. Obecnie opakowania żywności zmieniają się dynamicznie: stają się coraz bardziej funkcjonalne i innowacyjne, w ich produkcji wykorzystuje się aktywne substancje oddziałujące na zapakowany produkt, a także biodegradowalne materiały, które umożliwiają zachowanie równowagi opakowanie-środowisko naturalne [11, 14]. Z uwagi na wzajemne oddziaływanie zapakowanych produktów i opakowań, jakość opakowań odgrywa kluczową rolę w zachowaniu bezpieczeństwa produktu oraz zdrowia konsumenta. W związ-
ku z tym należy pamiętać o zasadach Dobrej Praktyki Produkcyjnej (GMP) w odniesieniu do materiałów i wyrobów przeznaczonych do kontaktu z żywnością oraz o przestrzeganiu innych uregulowań prawnych, których celem jest ograniczenie ryzyka zagrożenia zdrowia konsumenta. Ochronna rola opakowania zależy w bardzo dużym stopniu od jego rodzaju. Barierowość opakowania decyduje o zmianie środowiska w opakowaniu, możliwości oddziaływania czynników zewnętrznych (np. promieniowania elektromagnetycznego, utleniania) oraz o zmianie własności produktu, szczególnie aktywności wody [2, 4, 9, 15]. W wielu przypadkach dobiera się barierowość opakowania tak, aby w czasie przechowywania panowały wewnątrz określone warunki, np.: skład gazowy atmosfery otaczającej produkt spożywczy, zachowanie mikroflory właściwej dla danego produktu. Opakowanie kształtuje wyobrażenie o produkcie oraz wywiera dodatni bądź ujemny wpływ na psychikę konsumenta w zakresie oceny jakości zapakowanej żywności. W interesie producenta leży również to, aby w zależności od rodzaju i przeznaczenia produktu było możliwe przedłużenie jego terminu przydatności do spożycia czy po prostu zachowanie czystości podczas dostawy do sklepów, a następnie do konsumenta. Przede wszystkim jednak opakowanie musi zapewniać konsumentowi poczucie bezpieczeństwa, pewność i przekonywać go, że otrzymuje produkt świeży i wysokiej jakości. Jednym z kardynalnych zadań opakowania jest utrzymanie świeżości produktu, który pozostaje w opakowaniu po jego otwarciu, a możliwość łatwego otwierania i ponownego zamykania opakowania nie powoduje zmian na tyle, by doprowadziły one do skrócenia okresu przydatności produktu do spożycia [8, 10, 14].
Do niedawna uznawano, że pomiędzy opakowaniem a zapakowanym w nie produktem nie powinno być żadnego wzajemnego oddziaływania lub powinno ono być zminimalizowane. Zaprzeczeniem tego stanowiska są opakowania aktywne, które stanowią specyficzne rozwiązanie w zakresie systemów pakowania produktów [17]. Opakowania aktywne, zwane inaczej opakowaniami interaktywnymi, to takie, w których produkt, opakowanie i otoczenie wzajemnie na siebie oddziałują. Ich zadaniem jest ukierunkowane oddziaływanie na produkt w celu zapewnienia jego wyższej jakości, a także przedłużenia okresu trwałości i przydatności do spożycia. Opakowania te mogą kontrolować zmiany zachodzące w ich wnętrzu i reagować na nie. W odróżnieniu od opakowań tradycyjnych, aktywne materiały opakowaniowe wchodzą w reakcje z wewnętrzną atmosferą i produktem, powodując przedłużenie jego trwałości [6, 18]. Udowodniono naukowo, że przy ich użyciu trwałość białego chleba zapakowanego w folię polipropylenową (przechowywanego w temperaturze pokojowej) można wydłużyć z 5 do 45 dni, natomiast trwałość pizzy z 2-3 dni do 2 tygodni. Nowe systemy pakowania wykorzystujące opakowania aktywne zostały opracowane dzięki postępowi w technologii żywności, biotechnologii i technologii opakowań. Systemy te umożliwiły zmianę, a raczej rozszerzenie funkcji opakowania z biernej, nieaktywnej bariery dla wpływów zewnętrznych do aktywnej roli w ochronie zapakowanego produktu czy materiału biologicznego [3, 7, 11].
Opakowania aktywne mogą występować w różnej postaci. Do najczęściej stosowanych obecnie na rynku rozwiązań należą [2, 7, 8]:
n saszetki zawierające np. sproszkowane żelazo oraz wodorotlenek wapnia;
n materiały opakowaniowe zawierające mikrobiologiczne inhibitory takie jak np. jony metali, sole kwasu propionowego;
n specjalnie preparowane folie, z których np. uwalniają się aromaty typowe dla świeżych produktów.
Obecnie na rynku występują dwie grupy opakowań aktywnych [6, 7, 8]:
n opakowania z funkcją pochłaniaczy, które absorbują niepożądane gazy (głównie tlen, etylen, parę wodną, lotne związki o nieprzyjemnym zapachu) powstające podczas np. dojrzewania owoców czy warzyw;
n opakowania z funkcją emiterów, wydzielających substancje korzystne dla jakości danego produktu; przeznaczone do
ochrony żywności przed psuciem mikrobiologicznym. Innowacje w tej dziedzinie dotyczą głównie emiterów ditlenku węgla, alkoholu i ditlenku siarki.
Wśród obecnie stosowanych systemów pakowania z zastosowaniem opakowań aktywnych do najważniejszych należą [2, 7, 8]:
n włączenie do opakowania lub do materiału opakowaniowego substancji pochłaniających i usuwających tlen z atmosfery wewnątrz opakowania;
n włączenie do opakowania substancji wytwarzających lub pochłaniających ditlenek węgla;
n sterowanie zawartością etylenu w opakowaniu;
n wydzielanie etylenu w postaci pary do wnętrza opakowania jako czynnika hamującego rozwój mikroflory;
n zastosowanie konserwantów, substancji bakteriobójczych i przeciwutleniaczy wydzielanych z materiału opakowaniowego;
n regulatory wilgotności;
n zastosowanie systemów umożliwiających kontrolę zapachu i smaku;
n zastosowanie pochłaniaczy światła;
n zastosowanie folii wydzielających substancję mineralną chroniącą barwę produktu;
n uszlachetnienie powierzchni folii w celu zmiany jej przepuszczalności.
Opakowania z systemem usuwającym tlen
W przypadku wielu produktów obecn
ość nawet bardzo małych ilości tlenu (rzędu kilku mg/kg) może znacznie obniżyć ich jakość na skutek zmian smaku i zapachu czy rozkładu niektórych witamin. Ilość tlenu dostępnego dla reakcji chemicznych i innych procesów jest w zamkniętym opakowaniu zwykle niewielka i ograniczona [12, 18]. W celu zupełnego wyeliminowania tlenu stosuje się pochłaniacze. Na świecie stosowane są różnego rodzaju pochłaniacze, które można zakwalifikować do jednej z pięciu grup: proszki żelazawe, utleniacze glukozowe, związki podsiarczynowe, substancje organiczne typu redukcyjnego i inne. Obecnie produkowane są w formie saszetek, nalepek, zamknięć lub polimerów bezpośrednio wprowadzanych w strukturę materiału opakowaniowego. Wyroby te różnią się między sobą pod względem szybkości pochłaniania tlenu oraz warunków potrzebnych do aktywacji. Umożliwia to dobór właściwego pochłaniacza do konkretnych potrzeb [6, 18].
Istnieje wiele handlowo dostępnych opakowań aktywnych przeznaczonych do eliminacji tlenu z otoczenia produktu; do najważniejszych należą [15, 16]:
n folia organiczna o nazwie Longlife, która może być umieszczona w opakowaniu w postaci saszetki lub włączona do materiału opakowaniowego z tworzywa sztucznego. Mechanizm działania folii pochłaniającej tlen, używanej do aktywnego pakowania żywności, jest przedstawiony na rys. 1;
n laminat Bioka Oxygen Absorber składający się z kilku warstw, pomiędzy które wbudowany jest enzymatyczny system pochłaniający tlen. Laminat jest przezroczystym, termozgrzewalnym materiałem, który może być zadrukowywany.
Zastosowanie konserwantów, substancji przeciwdrobnoustrojowych i przeciwutleniaczy wydzielanych z materiału opakowaniowego
Aktywne opakowania zdolne do uwalniania substancji przeciwdrobnoustrojowych mogą efektywnie opóźniać rozwój niektórych mikroorganizmów i przedłużać trwałość produktów spożywczych. Konieczne jest przede wszystkim zahamowanie wzrostu bakterii chorobotwórczych i pleśni wytwarzających mikotoksyny (mykotoksyny), niezbędne jest również opóźnienie rozwoju bakterii powodujących procesy psucia. Opakowania przeciwdrobnoustrojowe mogą zawierać etanol lub inne alkohole, sorbiniany, benzoesany, propioniany lub bakteriocyny, które po uwolnieniu z saszetki bądź folii hamują rozwój drobnoustrojów, mogących stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa zdrowotnego i jakości produktu [4].
Wielowarstwowa struktura materiałów opakowaniowych stosowanych w opakowaniach żywności zawierających związki przeciwdrobnoustrojowe sprzyja kontrolowanemu ich uwalnianiu. Folie tego typu mogą składać się z następujących części [15, 16]:
n matrycy zawierającej aktywny związek;
n warstwy regulacyjnej o znanej dyfuzyjności kontrolującej szybkość migracji aktywnych związków w kierunku powierzchni produktu;
n warstwy barierowej zapobiegającej migracji aktywnych związków w kierunku na zewnątrz opakowania, a także mającej odpowiednie właściwości barierowe względem wilgoci i tlenu.
Mechanizm działania folii uwalniającej substancje przeciwdrobnoustrojowe został przedstawiony na rys. 2.
Opakowania z systemem obniżającym wilgotność (redukcja aw) i pochłaniające nadmiar wody
Najbardziej obiecującym rozwiązaniem w tego typu opakowaniach są polimerowe struktury z mikrokanalikami służącymi do transportu dyfundujących cząstek wilgoci. Na powierzchni mikrokanalików umieszcza się środki osuszające. Polimery te mogą być fizycznie związane z innymi materiałami lub też włączone w wielowarstwową strukturę w trakcie procesu produkcji danego opakowania. Przykładem mogą być opakowania złożone z warstwy zewnętrznej (np. polietylenu lub polipropylenu), stanowiącej barierę dla wilgoci z zewnątrz oraz aktywnej warstwy wewnętrznej (z mikrokanalikami) otrzymywanej z glikolu polietylenowego.
W opakowaniach nieprzepuszczalnych lub słabo przepuszczalnych gromadzenie się wody może być spowodowane oddychaniem świeżych produktów w przypadku produktów o dużej wilgotności, fluktuacjami temperatury, wreszcie wyciekiem płynu tkankowego w przypadku dzielonego mięsa czy drobiu. Kontrola ilości wody wewnątrz opakowania jest potrzebna w celu ograniczenia wzrostu bakterii i grzybów strzępkowych oraz zapobiegania powstawaniu nieestetycznych zamgleń (mleczny płyn w opakowaniu) [6]. W opakowaniach umieszcza się – w zależności od ilości wody – saszetki, wkładki lub całe powłoki wiążące wodę. Jeśli ilość wody, która wymaga usunięcia, jest niewielka, jak w przypadku kawy instant, mleka w proszku, chipsów, krakersów, w opakowaniach umieszcza się zwykle saszetki pochłaniające wilgoć. Jako substancje czynne stosuje się między innymi: żel krzemionkowy, tlenek lub chlorek wapnia, sita molekularne, minerały ilaste takie jak montmorylonit. Jeśli zachodzi potrzeba usuwania większych ilości wody, stosowane są całe powłoki wykonane z laminatów formowanych z odpowiednich kopolimerów oraz żywic poliuretanowych i poliakrylowych [3].
Obecnie prowadzone są liczne badania w celu wynalezienia odpowiedniej bazy technologicznej dla aktywnych folii polimerowych. Takie folie powinny być odpowiednio mocne, nieprzepuszczalne (ograniczające dostęp tlenu) oraz powinny koniecznie zawierać odpowiednią ilość aktywnych składników z wysoką mobilnością dyfuzyjną i zdolnością do uwalniania się z folii. Ze względu na bardzo dobre właściwości kluczową rolę w tego rodzaju zastosowaniach mógłby odgrywać polichlorek winylu, jednakże jego toksyczność skłania producentów do użycia zdrowszych odpowiedników na bazie statystycznego kopolimeru etylenu i alkoholu winylowego jak np. żywica EVAL.
Podsumowanie
Opakowanie aktywne powstało, by spełniać wysokie wymagania konsumentów związane m.in. z przedłużeniem okresu przydatności produktu do spożycia, polepszeniem jego właściwości organoleptycznych oraz ochroną. Aby móc spełnić te zadania, opakowania aktywne zawierają wiele specyficznych dodatków. Zaprezentowane przykłady obecnie stosowanych opakowań aktywnych dowodzą, że technologia wprowadzania aktywnych substancji w struktury polimerowe została już opanowana. Jest to technologia rozwijająca się, obejmująca wiele praktycznych współczesnych i przyszłościowych zastosowań w skali całego globu. Wyzwaniem, jakie stoi przed specjalistami z tego zakresu, jest uczynienie opakowań nowego typu bardziej przyjaznymi dla konsumenta i oczywiście środowiska.
Stosowanie tak szerokiej gamy opakowań bezpośrednich do produktów spożywczych podyktowane jest ciągłym poszukiwaniem nowych rozwiązań, chęcią zaskoczenia odbiorcy i bycia oryginalnym oraz pierwszym na rynku. O użyteczności opakowań zadecydowały ich zalety, tj. duża uniwersalność dostosowania do różnych wymagań dotyczących produktów. Jednocześnie istnieje wiele możliwości wprowadzania nowych rozwiązań w konstrukcji opakowań zarówno z punktu widzenia technicznego, jak i potrzeb marketingowych. Coraz większy nacisk kładzie się na wdrażanie produkcji opakowań zapewniających wygodniejsze użytkowanie produktów oraz w jak najmniejszym stopniu obciążających środowisko naturalne.
Krajowe firmy opakowaniowe projektują i produkują opakowania oraz opracowują systemy pakowania, stosując materiały opakowaniowe i technologie produkcji zgodnie z normami międzynarodowymi lub dostosowane do przepisów, które obowiązują w skali międzynarodowej, w tym również w Unii Europejskiej [17]. Natomiast w oparciu o zdanie klientów, którzy wyznaczają trendy funkcjonalności opakowań, powstają rozwiązania nowsze, bardziej dostosowane do życia codziennego dzisiejszego konsumenta [13].
Piśmiennictwo:
[1] Ahvenainen R., 2003: Active and intelligent packaging: an introduction. W: Novel food packaging techniques (ed. Ahvenainen R.), Woodhead Publishing Limited, Cambridge, 5-21
[2] Brody A. L., Bugus B., Han J. H., Sand C. K., 2008: Innovative food packaging solutions. Journal of Food Science, 73 (8), 107-116
[3] Czajkowska D., 2005: Inteligentne i aktywne opakowania do żywności, Przemysł Spożywczy, (8), 88-92
[4] Czerniawski B., 1999: Nowoczesne systemy pakowania żywności, Opakowanie, (10), 6-9
[5] Czerniawski B., Michniewicz J., 1998: Opakowania żywności, Agro Food Technology Sp. z o.o., Czeladź
[6] Dainelli D., 2005: Aktive und intelligente Systeme, Fleischwirtschaft, (4), 72-74
[7] Dainelli D., Gontard N., Sypropoulos D., Zonder-van den Beuken E., Tobback P., 2008: Active and intelligent food packaging: legal aspects and safety concerns. Trends in Food Science and Technology. 19 (11), 103-112
[8] Day B. P. F., 2003: Active packaging. W: Food packaging technology (ed. Coles R., McDowell D., Kirwan M. J.), Blackwell Publishing, Oxford, 282-302
[9] Górska-Warsewicz H., 2003: Opakowania na rynku żywności, Przemysł Spożywczy, (8), 66-67
[10] Juśkiewicz M., Panfil-Kuncewicz H., 1999: Materiały opakowaniowe i opakowania stosowane w przemyśle spożywczym, Wydawnictwo ART – Olsztyn
[11] Kacˇenˇaˇk I., Dandar A., Sekretaˇr S., 2005: Nowoczesne sposoby pakowania a ich wpływ na jakość i trwałość produktów, Przemysł Spożywczy, (9), 20-25, 40
[12] Korzeniowski A., Foltynowicz Z., Kozak W., 2002: Efektywne pochłaniacze tlenu do opakowań produktów spożywczych, Przemysł Spożywczy, (9), 30-31
[13] Markarian J., 2006: Consumer demands push growth in additives for active packaging. Plastics, additives and Compounding, 8 (5), 30-33
[14] Lisińska-Kuśnierz M., Ucherek M., 2003: Współczesne opakowania, Wydawnictwo Naukowe PTTŻ – Kraków
[15] Panfil-Kuncewicz H., Kuncewicz A., 2001: Opakowania aktywne, Przemysł Spożywczy, (8), 72-76
[16] Rijk R., 2007: Chemical migration from active and inteligent packaging materials into food. W: Chemical migration and food contact materials (ed. Barnes K. A., Sinclair R., Watson D. H.), Woodhead Publishing Limited, Abington, 371-394
[17] Rozporządzenie Komisji (WE) Nr 450/2009 z dnia 29 maja 2009 r. w sprawie aktywnych i inteligentnych materiałów i wyrobów przeznaczonych do kontaktu z żywnością
[18] Ucherek M., 2002: Nowa generacja systemów pakowania z zastosowaniem opakowań interaktywnych, Opakowanie, (9), 10-13
