Opakowanie jest wyrobem przeznaczonym do ochrony zapakowanego produktu podczas całego łańcucha dystrybucyjnego. W związku z tym przed opakowaniami i materiałami opakowaniowymi stawiane są określone wymagania w zależności od poziomu dystrybucji, na jakim się znajdują.
Podstawowym wymaganiem jest zapobieganie skażeniu mikrobiologicznemu, które może być spowodowane między innymi przez: oddziaływanie osób trzecich, złe przechowywanie, niezachowanie podstawowych zasad higieny. Kolejnym ważnym wymaganiem jest także zachowanie określonego poziomu jakości produktu. Na jakość produktów żywnościowych składają się: zdrowotność, atrakcyjność sensoryczna oraz dyspozycyjność. Materiały opakowaniowe zastosowane do pakownia pieczywa powinny chronić produkt przed nadmiernym wysuszeniem, z jednoczesnym nie ograniczaniem ulatniania pary wodnej z wnętrza opakowania, która mogłaby spowodować rozwój pleśni na nawilgoconej skórce. Na wybór materiału opakowaniowego i techniki pakowania mają wpływ: rodzaj pieczywa, okres i warunki jego przechowywania, a także cechy samego opakowania, takie jak: przepuszczalność pary wodnej i aromatu (utrzymuje aromat chleba, nie przenikają do opakowania obce zapachy), odporność na rozerwanie, odporność na wysokie (pasteryzacja) oraz niskie (zamrażanie) temperatury [5, 10,17].
Kształtowanie jakości produktów spożywczych w dużym stopniu zależy od opakowania, które ogranicza szybkość niekorzystnych zmian zachodzących w żywności podczas przechowywania, w szczególności żywności o krótkim terminie przydatności do spożycia.
Pieczywo należy do grupy produktów żywnościowych o krótkim terminie przydatności do spożycia. Niekorzystne zmiany fizykochemiczne zaczynają pojawiać się bezpośrednio po wyjęciu z pieca. Od momentu wyjęcia pieczywa z pieca zaczyna się proces jego starzenia. Na proces ten składają się: czerstwienie, przemiany o charakterze enzymatycznym, a także straty wilgoci i zmiany rozkładu wilgoci. Wszystkie te zmiany prowadzą do pogorszenia jakości sensorycznej pieczywa. Głównym tego powodem jest postępujący proces czerstwienia. Czerstwienie to ogół zmian zachodzących w chlebie po wypieku, zwłaszcza zmian dotyczących właściwości fizykochemicznych miękiszu, które w sposób zasadniczy wpływają na negatywną ocenę jakości pieczywa. Proces ten powoduje wiele niekorzystnych zmian cech sensorycznych, a mianowicie: miękisz staje się twardy, suchy i kruszący się, skórka jest miękka i matowa, zanika charakterystyczny smak i aromat świeżego pieczywa [16]. Szybkość procesu czerstwienia zależy od wielu czynników: rodzaju produktu, jakości użytej mąki i dodatków do ciasta, przebiegu procesów produkcji, rodzaju opakowania oraz warunków przechowywania. Za główną przyczynę czerstwienia uważa się zmianę w strukturze skrobi, tzw. zjawisko retrogradacji skrobi oraz zmiany w rozmieszczeniu wody pomiędzy węglowodanowymi i białkowymi składnikami pieczywa (redystrybucja wody) [1,2,15,16]. Inną przyczyną czerstwienia jest również proces wysychania, który powoduje zmiany teksturowe miękiszu i negatywnie wpływa na ocenę jakości pieczywa. Pieczywo zaczyna wysychać już podczas stygnięcia i traci ono około 5% swojej masy. Różnica temperatur warstw powierzchniowych oraz środkowych sięga 13°C i stopniowo zmniejsza się w trakcie procesu schładzania [1,2]. Wielkość i szybkość wysychania pieczywa zależą m.in. od struktury miękiszu, wilgotności względnej i prędkości ruchu powietrza, temperatury, przepuszczalności pary uwarunkowanej głównie grubością skórki.
Zidentyfikowanie przyczyn występowania niekorzystnych zmian w pieczywie pozwoliło na rozpoczęcie poszukiwań skutecznych metod ich zapobiegania. Metody te to: stosowanie odpowiedniej mąki i dodatków, stosowanie polepszaczy, utrzymanie odpowiednich warunków procesu technologicznego i techniki wypieku, zamrażanie, pasteryzacja i pakowanie pieczywa. Oczywiście wszystkie one nie są w 100% skuteczne, ale pozwalają na wydłużenie świeżości pieczywa, a tym samym przydatności do spożycia. Jedna z tych metod, coraz powszechniej stosowana, to pakowanie. Może ona występować jako metoda samodzielna, a także w połączeniu z innymi sposobami wydłużania świeżości pieczywa.
Wymagania higieniczne
podczas procesu pakowania
Zastosowanie opakowań stwarza warunki do przedłużenia świeżości pieczywa, związane między innymi z ochroną przed utratą substancji aromatycznych i ograniczeniem ubytku wilgoci, pod warunkiem przeprowadzenia procesu pakowania z przestrzeganiem wymagań higienicznych. Przedłużenie trwałości i zachowanie oczekiwanej jakości opakowanego pieczywa można osiągnąć między innymi poprzez: ograniczenie wtórnego zanieczyszczenia (odpowiedni stan higieniczny pomieszczeń do pakowania, urządzeń, krajalnic, dobranie właściwego materiału opakowaniowego), a także przeprowadzanie procesów utrwalania termicznego.
W celu zapewnienia odpowiedniego stanu higienicznego pomieszczeń do pakowania pieczywa, powietrze w tych pomieszczeniach powinno być filtrowane i odkażane. W systemie wentylacyjnym montuje się filtry o odpowiedniej wielkości porów. Do odkażania powietrza stosować się powinno lampy UV (na podstawie badań w ZBPP ustalono, że 30-minutowe naświetlanie promieniami UV pozwala zmniejszyć poziom zanieczyszczenia powietrza o ok. 70%). Wszystkie urządzenia muszą być poddawane częstemu czyszczeniu i nie powinny być używane do innych celów.
W przypadku doboru materiału opakowaniowego należy zwrócić uwagę na następujące wymagania:
n materiał, który będzie odpowiedni dla danej techniki pakowania i pakowanego produktu (rodzaju pieczywa),
n materiał, który nie będzie wchodził w interakcję z produktem bądź atmosferą panującą w opakowaniu (migracja globalna i specyficzna).
Techniki
pakowania pieczywa
Materiały opakowaniowe stosowane na opakowania pieczywa to:
n papier lub folie perforowane – dla pieczywa przeznaczonego do spożycia w ciągu 1-2 dni;
n folie polietylenowe (PE) – dla pieczywa o kilkudniowej trwałości; ten materiał opakowaniowy stosowany jest również w przypadku zamrażania pakowanego pieczywa;
n folie polipropylenowe orientowane, termokurczliwe i rozciągliwe – dla pieczywa o przedłużonej trwałości; ten materiał opakowaniowy stosowany jest również w przypadku termicznego utrwalania pakowanego pieczywa (pasteryzacja);
n materiały wielowarstwowe, wysokobarierowe – dla pieczywa o długim okresie przydatności do spożycia; ten materiał opakowaniowy stosowany jest w przypadku pakowania w modyfikowanej atmosferze, w próżni, a także przy opakowaniach aktywnych.
Podstawowe sposoby pakowania pieczywa [5]:
n owijanie,
n pakowanie poziome w torebkę kształtowaną z jednej wstęgi (system flowpack),
n pakowanie poziome w torebkę formowaną z dwóch wstęg,
n pakowanie w torebkę formowaną z półrękawa (zgrzewanie kątowe),
n pakowanie w gotowe torebki.
Wszystkie z wymienionych sposobów pakowania pieczywa można stosować łącznie z obkurczaniem pod warunkiem zastosowania odpowiedniego rodzaju materiału, a mianowicie wykonania opakowania z folii termokurczliwej.
Owijanie
Owijanie pieczywa należy do technik najczęściej stosowanych (rys. 1). Polega na formowaniu opakowania na produkcie, skutkiem czego opakowanie przyjmuje kształt pakowanego produktu.
Owijanie produktów z zamknięciem kopertowym, polega na utworzeniu rękawa z folii wokół pakowanego produktu i uformowanie zakładek (rys. 2).
a) Owijanie w folie termokurczliwe
W przypadku zastosowania folii termokurczliwej pakowarki powinny współpracować z urządzeniami do obkurczania folii. Pakowarki, w przypadku pakowania chleba współpracują z tunelem obkurczającym (rys. 3). Uzyskuje się wtedy opakowanie idealnie przylegające do pakowanego pieczywa (rys. 4) [1,5].
b) Owijanie w folie rozciągliwe
Metoda ta stosowana jest do bezpośredniego pakowania produktów spożywczych.
Pakowanie poziome w torebkę kształt
owaną
z jednej wstęgi (system flow-pack)
Opakowanie powstające w systemie flow-pack jest formowane ze wstęgi kształtowanej w rękaw, w który wsuwany jest produkt (rys. 5). Następnie przeprowadzany jest proces zgrzewania, w którym spoina wzdłużna może być u góry lub u dołu opakowania [5].
Pakowanie w torebkę formowaną z półrękawa
(zgrzewanie kątowe)
Pakowanie w torebkę formowaną z półrękawa w pakowarkach kątowych przedstawiono na rys. 6. Pieczywo doprowadzane jest do środka półrękawa rozchylonego specjalnymi prowadnicami, przenośnikiem. Po umieszczeniu produktu w rękawie jest on transportowany w obszar pracy elektrod zgrzewających, które wykonują równocześnie dwie spoiny – wzdłużną i poprzeczną, pod kątem 90o. Spoina poprzeczna powinna być końcem jednego opakowania i początkiem następnego.
Charakterystyczne dla pakowania w półrękaw jest to, że jedno z zamknięć bocznych opakowania powstaje z zagięcia folii.
Pakowanie w gotowe torebki
Do nowoczesnych sposobów pakowania pieczywa zalicza się:
n pakowanie próżniowe – VP,
n pakowanie w modyfikowanej atmosferze – MAP,
n opakowania aktywne – AP.
Pakowanie próżniowe
Jedną z pierwszych nowocześniejszych metod zastosowanych w opakowalnictwie pieczywa było pakowanie w próżni (Vacuum Packing). Pakowanie próżniowe (VP) polega na ewakuacji z opakowania powietrza i późniejszym jego szczelnym zamknięciu poprzez zgrzewanie (rys. 8).
Technika ta w przypadku pieczywa uniemożliwia rozwój mikroorganizmów tlenowych, utratę smaku i zapachu, eliminuje wpływy atmosferyczne z zewnątrz, chroni przed dotykiem i uszkodzeniami mechanicznymi, pozwala na wydłużenie trwałości, ogranicza wysychanie [9].
Jednak pomimo wielu swoich zalet nie nadaje się w pełni do pakowania wypieczonego chleba, ponieważ nie jest on podatny na zgniatanie, co w przypadku zastosowania wysokiej próżni doprowadziłoby do deformacji zapakowanego pieczywa. Pakowanie w próżni wykorzystywane jest, z powodzeniem, w przypadku technologii odroczonego wypieku, gdzie podpieczone ciasto jest zamrażane [3]. Uważa się jednak, że pakowanie próżniowe nie jest sposobem na przedłużenie trwałości, a pozwala jedynie na zachowanie lepszej jakości produktu w naturalnym okresie jego trwałości.
Pakowanie w atmosferze modyfikowanej (MAP)
Kolejną z zastosowanych, tym razem z powodzeniem, nowoczesnych metod pakowania pieczywa jest wykorzystanie atmosfery modyfikowanej (Modifiet Atmosphere Packaging – MAP), która pozwala na uzyskanie dłuższych okresów trwałości pieczywa, zachowania jego dobrej jakości oraz estetyki pakowania. Technika ta uznawana jest za jedną z bardziej perspektywicznych propozycji dla przetwórstwa żywności. Technika MAP polega na ewakuacji powietrza z opakowania i wprowadzeniu w jego miejsce mieszanki gazów obojętnych, jak: azot (N2), dwutlenek węgla (CO2), tlen (O2). Udział procentowy poszczególnych gazów w mieszaninie jest uzależniony od rodzaju pakowanego produktu, a także żądanego okresu jego przechowywania [9]. Do pakowania pieczywa stosowana jest zazwyczaj mieszanina CO2 i N2 w różnych proporcjach. Przykładowe mieszanki gazów stosowanych do pakowania pieczywa zamieszczono w tab. I.
Warunkiem osiągnięcia takiej trwałości, jak przedstawiono w tab. I, jest spełnienie następujących zasad: pakowanie wyłącznie produktów z minimalnymi zagrożeniami mikrobiologicznymi, zachowanie odpowiedniego reżimu higieny w procesie produkcji (szczególnie na etapie pakowania), a także zastosowanie wysokobarierowych materiałów opakowaniowych [5,10]. Do pakowania pieczywa stosuje się folie wielowarstwowe, zbudowane z następujących materiałów polimerowych (tab. II).
Przykładowe kombinacje materiałów przedstawionych w tab. II: PA/PE, PE-HD+EVAC, PE-LD+PP+PE-LD, PE-LD+PE-HD+EVAC, PE-LD+EVAC+PP, EVAC+PE-HD+EVAC
Opakowania aktywne
W technologii pakowania MAP stosuje się tzw. opakowania aktywne (Active Packaging). Polega to na wprowadzaniu do
opakowania określonego rodzaju „zaprogramowanych” substancji, które mają za zadanie wpływać na atmosferę znajdującą się wewnątrz opakowania, przede wszystkim w celu przedłużenia okresu trwałości pieczywa, ale również, aby polepszać bezpieczeństwo żywności oraz właściwości sensoryczne produktów żywnościowych. Wyróżniamy cztery systemy aktywnego pakowania: pochłaniacze tlenu, pochłaniacze wody, emitery i absorbery zapachów, folie antybakteryjne. W przypadku pieczywa stosuje się dwa systemy, a mianowicie: pochłaniacze tlenu i emitery
zapachów. Zastosowanie pochłaniaczy tlenu pozwala zniwelować negatywny wpływ obecności tlenu w opakowaniu na jakość pakowanego pieczywa, a mianowicie powstawanie przykrych
zapachów w związku z rozmnożeniem się mikroflory tlenowej, w szczególności pleśni. Pochłaniacze tlenu umieszczane w opakowaniu występują w postaci: saszetek, etykiet naklejanych na wewnętrzne ścianki opakowania lub wbudowane w materiale opakowania. Celem zastosowania emiterów zapachów jest zwiększenie intensywności zapachu, który po otwarciu opakowania stworzy wrażenie świeżości, a także działanie antybakteryjne poprzez wyzwalanie etanolu, co wydłuża przydatność do spożycia [4,6,11].
Przedłużenie trwałości mikrobiologicznej pakowanego pieczywa można osiągnąć również poprzez proces utrwalania. W przypadku pieczywa stosuje się zamrażanie (utrwalanie w niskich temperaturach) i pasteryzację (utrwalanie w wysokich temperaturach). Pieczywo poddawane jest tym procesom po
etapie pakowania, dlatego też zastosowane materiały muszą mieć odpowiednie właściwości.
Zamrażanie
Obniżanie temperatury nietrwałych produktów żywnościowych bezpośrednio po ich wytworzeniu pozwala na zachowa-
nie ich wyjściowych cech jakościowych. Zamrażanie pieczywa (w temperaturze niższej niż -7°C) pozwala na spowolnienie procesu retrogradacji skrobi, zwolnienie tempa przemian metabolicznych, ograniczenie rozwoju drobnoustrojów, przedłużanie trwałości i przydatności do spożycia. Zamrażanie pieczywa może odbywać się dwiema metodami: kriogenicznie lub owiewowo. Zamrażanie kriogeniczne pieczywa odbywa się w temperaturach od -18 do -20°C, przy krótkich okresach przechowywania zamrożonego produktu (6-8 tygodni) temperaturę można podnieść do -10°C, przy
dłuższych okresach przechowywania należy zastosować opakowanie o odpowiednich właściwościach. Metoda ta charaktery-
zuje się małym zużyciem czynnika chłodniczego ze względu na
niewysokie ciepło zamrażania, a otrzymuje się pożądane efekty jakościowe. Dodatkowymi plusami są małe koszty inwestycyjne oraz mniejsze zapotrzebowania powierzchni produkcyjnej. Zamrażanie owiewowe wypieczonych wyrobów odbywa się w tunelach owiewowych i powinno być prowadzone przez około 3-4 h dla chleba w temperaturze od -30 do -35°C do osiągnięcia temperatury wewnętrznej produktu -18°C. Prędkość strumienia powietrza nawiewanego powinna wynosić od 2-3 m/s. Proces ten przebiega dość wolno na skutek porowatości struktury pieczywa
i jego małego współczynnika przewodzenia ciepła [7,8,12].
Niezależnie od wybranej metody zamrażania, pieczywo zamraża się po procesie pakowania. W procesie tym należy zastosować materiały opakowaniowe o odpowiednich właściwościach, to znaczy materiały, które wytrzymują niskie temperatury bez zmiany ich pierwotnych właściwości. Najczęściej w tym procesie wykorzystuje się folię polietylenową (PE), ze względu na jej cechy, takie jak: przezroczystość, duże wydłużenie przy zerwaniu, duża wytrzymałość na uderzenia, a przede wszystkim znaczna elastyczność i wytrzymałość.
Pasteryzacja
Znaczne przedłużenie okresu trwałości pieczywa można uzyskać stosując utrwalanie termiczne wcześniej już zapakowanego pieczywa. W celu zniszczenia zarodników pleśni ogrzewa się opakowane pieczywo do momentu uzyskania w środku miękiszu temperatury 85°C i utrzymania jej przez 15 minut. Od parametrów utrwalania termicznego, to jest temperatury i czasu, uzależniony jes
t rodzaj zastosowanego materiału opakowaniowego.
Najczęściej w tym procesie wykorzystuje się folię polipropylenową orientowaną (OPP), termokurczliwą i rozciągliwą, wykorzystując jej następujące cechy: przezroczystość, dobre właściwości wytrzymałościowe, a przede wszystkim odporność na wysokie temperatury (do 270°C). Przykładowo, trwałość białego chleba zapakowanego w folię polipropylenową, przechowywanego w temperaturze pokojowej można wydłużyć z 5 do 45 dni.
LITERATURA
[1] Ambroziak Z. 1988. Piekarstwo i ciastkarstwo. WNT, Warszawa.
[2] Ambroziak Z. 1988. Produkcja piekarsko-ciastkarska. WSiP, Warszawa.
[3] Ambroziak Z., Neryng A., Piesiewicz H., Staszewska E., Janik M., Wasiluk M. 2001. Optymalizacja procesu odroczonego wypieku pieczywa żytniego i mieszanego. Przegląd Piekarski i Cukierniczy, Nr 1., str. 2-6.
[4] Czajkowska D. 2005. Inteligentne i aktywne opakowania do żywności. Przemysł Spożywczy Nr 08.
[5] Czerniawski B., Michniewicz J. 1998. Opakowania żywności. Wydawnictwo Agro Food Technology z o. o., Czeladź.
[6] Eichlor E., Jaszewski A. 2002. Nowoczesne opakowania z tworzyw sztucznych. SGGW Warszawa.
[7] Gruda Z., Postolski J. 1974. Zamrażanie żywności. WNT, Warszawa.
[8] Hombach M. 2001. Wprowadzenie techniki mrożenia do piekarni. Przegląd Piekarski i Cukierniczy, Nr 10., str. 26-29.
[9] Kacenak I., Dandrar A., Sekretar S. 2005. Nowoczesne sposoby pakowania i ich wpływ na jakość i trwałość produktów. Przemysł Spożywczy 09.
[10] Kołożyn- Krajewska D. 2000. Higiena produkcji żywności. SGGW, Warszawa
[11] Pijanowski E., Dłużewski M. 2004. Ogólna technologia żywności”. WNT, Warszawa.
[12] Postolski J. 2001. Nowoczesne technologie zamrażania pieczywa i wyrobów cukierniczych. Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna 3.
[13] Reński A. 1970. Technologia Piekarstwa I. WSiP, Warszawa.
[14] Reński A. 1995. Piekarstwo cz. II. WSiP, Warszawa.
[15] Sikorski Z. E. 2007. Chemia żywności. Lipidy, sacharydy, białka. WNT, Warszawa.
[16] Szajewska A., Ceglińska A. 2004. Czerstwienie pieczywa. Przegląd Piekarski i Cukierniczy, Nr 3.
[17] www.ir.ptir.org
[18] www.mech.pg.gda.pl
[19] www.piekarniaratynski.pl
