Opakowania w ostatnich latach przestały pełnić wyłącznie funkcje ochronne oraz marketingowe (poprzez rodzaj zastosowanych grafik, zdobień, kształtów itp.). Coraz częściej słyszymy w ich kontekście określenia „inteligentne” oraz „aktywne”. Oto garść podstawowych faktów, które pozwolą lepiej zrozumieć, czym są i gdzie znajdują zastosowanie takie opakowania.
Czy określenia: opakowanie „aktywne” i „inteligentne” można traktować zamiennie? Jakie są cechy charakterystyczne obu rodzajów opakowań?
Aktywne materiały i wyroby do kontaktu z żywnością, mówiąc najprościej, są to materiały i wyroby, których zadaniem jest przedłużenie okresu przydatności produktu spożywczego do spożycia, a tym samym do sprzedaży. Główną zasadą działania opakowań aktywnych jest ich współdziałanie z zapakowanym produktem. Koncepcja opakowań aktywnych opiera się na zmianie warunków wewnątrz opakowania, dzięki czemu umieszczona wewnątrz żywność może pozostać świeża przez dłuższy czas.
W opakowaniach aktywnych występują składniki, które mogą uwalniać substancje do pakowanej żywności lub jej otoczenia bądź absorbować substancje z żywności lub jej otoczenia, co oznacza np., że usuwają wodę podczas rozmrażania albo zapobiegają rozwojowi pleśni i bakterii w produktach o wysokiej aktywności wodnej, m.in. w mięsie, drobiu czy rybach.
Reasumując: o aktywności opakowania mówimy wówczas, gdy sam materiał opakowaniowy zawiera odpowiednią substancję – np. enzymy – lub też wewnątrz opakowania zostaje umieszczona substancja, która pochłaniając tlen hamuje rozwój mikroflory. Środki „Ageless” wprowadzone na rynek przez firmę Mitsubishi Co. są stosowane do zapobiegania procesom utleniania tłuszczów, np. saszetki z tym środkiem wprowadzane do opakowań z orzeszkami ziemnymi opóźniają proces jełczenia. Konstrukcja opakowania również może mieć wpływ na regulowanie procesów chemicznych zachodzących w jego wnętrzu (np. tlen jest wydalany na zewnątrz opakowania).
Równocześnie z opakowaniami aktywnymi rozwinęły się tzw. opakowania inteligentne (etykiety inteligentne). Są to materiały i wyroby, które monitorują stan opakowanej żywności lub jej otoczenia, sygnalizując zmiany w produkcie spożywczym. Zawierają one odpowiednie czujniki pomiarowe lub barwne indykatory (wskaźniki). Indykatory występują wewnątrz opakowania albo na jego powierzchni, informując o stanie jakościowym produktu lub warunkach jego przechowywania. Na rynku istnieje kilka rodzajów wskaźników.
Do najpopularniejszych należą: wskaźniki czasu i temperatury, wskaźniki świeżości, wskaźniki tlenu (np. kartonik może ostrzec zmianą koloru o bliskim upływie terminu ważności, a zniknięcie paska kontrolnego na mrożonce – o wcześniejszym rozmrożeniu). Za przykład mogą posłużyć systemy indykatorowe temperatury dla łatwo psujących się produktów oferowane przez izraelską firmę FreshPoint Ltd. Można znaleźć je na opakowaniach mięsa, warzyw, owoców, kanapek lub innych wyrobów garmażeryjnych.
Indykatory świeżości są przeznaczone do wykrywania i monitorowania między innymi takich związków, jak CO2, diacetyl (diketon), aminy, etanol, jak również mikrobiologicznego zepsucia produktu. Francuska firma Cryolog opracowała technikę określania świeżości produktów o nazwie Traceo. Traceo jest samoprzylepną etykietą nowej generacji (integratorem czasowo-temperaturowym) programowanym w zależności od charakterystyki monitorowanych produktów. Składająca się z żelu i mikroorganizmów spożywczych etykieta zabarwia się i staje się nieprzejrzysta (intensywnie fioletowa) z chwilą, gdy produkt traci przydatność do spożycia. Za pomiar świeżości odpowiadają wskaźniki bazujące na zmianie barwy, która może następować w sposób ciągły – przykładowo w przypadku określenia dawki cieplnej, jaką otrzyma produkt podczas transportu i przechowywania – lub skokowy w przypadku detekcji powstających nieszczelności.
Najbardziej znaną etykietą inteligentną wskazującą zawartość tlenu wewnątrz opakowania jest Ageless Eye („niestarzejące się oko”) wprowadzona na rynek przez firmę Mitsubishi Co.
W obecności tlenu zachodzi reakcja redox (utleniania i redukcji), a odpowiedni wskaźnik wskazuje wynik. Duża zawartość tlenu może sugerować nieszczelność opakowania, jak również możliwość zanieczyszczenia bakteryjnego. Działanie polega na zmianie barwy wraz ze zmianą stężenia tlenu w opakowaniu.
Przykładem inteligentnego opakowania na napoje jest jednorazowe wieczko stosowane do papierowych bądź wykonanych z tworzywa kubków do kawy. Innowacyjne opakowanie ma za zadanie dostarczyć konsumentowi informacji dotyczących temperatury napoju znajdującego się w kubku. Wieczko zmienia kolor od brązowego w przypadku niezaparzonej kawy do czerwonego po zalaniu kawy wrzątkiem. Jak podaje producent, zastosowanie takiego opakowania nie powinno w zauważalny sposób wpłynąć na cenę kawy (cena może wzrosnąć o ok. 1%.).
W ostatnim czasie pojawiła się nowa grupa materiałów i opakowań aktywnych i inteligentnych, która zyskuje na popularności. Opakowania aktywne połączone z inteligentnymi tworzą doskonałe rozwiązanie dla wielu zastosowań w przemyśle spożywczym, powstrzymując wzrost mikroorganizmów i reakcje enzymatyczne. Dzięki temu zepsucie produktów zdarza się bardzo rzadko, wzrasta jakość zapakowanego towaru, a maleje potrzeba stosowania konserwantów.
Opakowanie inteligentne może także pełnić funkcję kontrolera opakowania aktywnego, wskazując na odpowiednią pracę czynnika aktywnego, np. pochłaniacza tlenu. Opakowania inteligentne mogą też wskazywać poziom wzrostu mikroorganizmów (dzięki wskaźnikom pH).
Jakie są główne korzyści wynikające z ich stosowania (odpowiednio opakowań aktywnych i inteligentnych)?
Główna korzyść wynikająca ze stosowania opakowań aktywnych i inteligentnych to ograniczenie strat żywności przez wydłużanie jej terminu przydatności do spożycia oraz monitorowanie stanu pakowanej żywności. Za przykład mogą posłużyć warzywa i owoce, których dojrzewanie można przyspieszyć lub opóźnić dzięki stosowaniu odpowiednich technologii, a tym samym lepiej dopasowywać ich podaż do sezonowego popytu. Właściwym rozwiązaniem okazały się w tym przypadku systemy pakowania w mieszaninie gazów, określane jako pakowanie w atmosferze modyfikowanej (MAP).
Według brytyjskiego Komitetu Doradczego ds. Opakowań (Advisory Committee on Packaging) nieopakowany ogórek traci wilgoć i smak w ciągu 3 dni, stając się niezdatnym do sprzedaży. Dzięki użyciu 1,5 g folii zachowuje świeżość przez 14 dni. W swoim raporcie z 2011 roku FAO (Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa) podkreśliła, że właśnie jedną z przyczyn strat żywności w krajach rozwijających się jest brak odpowiednich rozwiązań w zakresie opakowań i systemów pakowania, co powoduje, że około 40% żywności ulega zepsuciu i zniszczeniu w czasie transportu. W Europie, dzięki stosowaniu odpowiednich opakowań i systemów pakowania, jedynie 3% wszystkich produktów dostarczanych konsumentom ulega zepsuciu i zniszczeniu w czasie transportu.
Czy firma, która chciałaby je zastosować, musi liczyć się ze znacznie większymi niż przeciętnie kosztami wdrożenia technologii? Inaczej mówiąc: czy wdrożenie takich opakowań jest zawsze opłacalne?
To wiedzą tylko firmy, które stają przed takim wyborem. Jednak wdrożenie każdego nowego produktu, którego producent chce odnieść rynkowy sukces, wymaga odpowiedniego marketingu i tak też jest w przypadku opakowań.
Materiały używane do produkcji opakowań aktywnych nie muszą spełniać zbyt wygórowanych wymagań, ponieważ są one na ogół konwencjonalne: folie, metal itp. Najodpowiedniejsze do takich zastosowań są materiały o dobrej barierowości wobec gazów. Na przykład tlenek krzemu włączany do folii opakowaniowych w trakcie laminowania lu
b współwytłaczania działa jako osuszacz, a jednocześnie jako środek pochłaniający etylen, który wydzielany podczas oddychania owoców i warzyw powoduje przyspieszone starzenie oraz dojrzewanie owoców, a także utratę zielonego koloru przez niektóre warzywa liściowe (np. sałatę). Specjalną grupą zastosowań opakowań aktywnych są opakowania przeznaczone do stosowania w kuchenkach mikrofalowych. Folie wykorzystywane w takich opakowaniach są połączone z tzw. suspektorami, które absorbują energię mikrofalową i przekształcają ją w ciepło. Jako przykład wymienię folię metalizowaną PET połączoną z suspektorem. Opakowanie pochłania energię mikrofal i powoduje miejscowy wzrost temperatury. Dzięki temu pieczone mięso może być odpowiednio zarumienione.
Oczywiście trwają liczne badania nad wynalezieniem odpowiedniej bazy technologicznej dla aktywnych folii polimerowych. Takie folie powinny być odpowiednio mocne, nieprzepuszczalne oraz muszą zawierać stosowną ilość aktywnych składników z wysoką mobilnością dyfuzyjną i zdolnością do uwalniania się z folii. Obecnie bardzo szerokie zastosowanie mają także różnego rodzaju laminaty: PE/PET, OPP/PE pokryty PVDC oraz PET/PE/AF/PE.
Czy nie istnieje ryzyko, że opakowania aktywne/inteligentne chroniąc produkt mogą jednocześnie stanowić zagrożenie dla konsumenta?
Właściwy wybór opakowania z punktu widzenia ochrony jakości produktu żywnościowego w okresie jego trwałości wymaga zarówno wnikliwej analizy właściwości samego produktu, jak i znajomości możliwych do zastosowania materiałów, rozwiązań opakowaniowych, a także systemów pakowania.
Wzajemne oddziaływanie produkt – opakowanie, możliwość migracji składników lotnych i nielotnych z materiału opakowaniowego przewidzianego do bezpośredniego kontaktu z żywnością rzutują również, często negatywnie, na właściwości ochronne rozpatrywanego wyrobu.
Wszystkie opakowania żywności powinny zapewniać nie tylko właściwy transport i przechowywanie produktów spożywczych, ale także pozwalać na zachowanie wymaganej jakości zdrowotnej, stanowiąc barierę dla zanieczyszczeń mikrobiologicznych, chemicznych i fizycznych.
Zanieczyszczenie pakowanego produktu wieloma substancjami – często szkodliwymi dla zdrowia – może nastąpić wówczas, gdy: opakowania wytwarzane są z nieodpowiednich surowców; źle dobrano ich strukturę; nie przestrzegano wymaganej technologii i reżimów oraz dobrej praktyki produkcyjnej (GMP) i higienicznej (GHP); stosowano je i przechowywano w sposób niezgodny z przeznaczeniem; uformowano je lub zamknięto w nieprawidłowy sposób.
Dlatego wszystkie opakowania przeznaczone do kontaktu z żywnością muszą spełniać wymagania Rozporządzenia 1935/2004/WE z dnia 27 października 2004 w sprawie materiałów i wyrobów przeznaczonych do kontaktu z żywnością. Opakowania aktywne i inteligentne muszą spełniać również 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. Szczegółowe wymogi dla obrotu aktywnymi i inteligentnymi materiałami i wyrobami przeznaczonymi do kontaktu z żywnością zawiera akt wykonawczy do rozporządzenia (WE) nr 1935/2004 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 27 października 2004 r. w sprawie materiałów i wyrobów przeznaczonych do kontaktu z żywnością (artykuł 5, ust. 1 lit. b). Ponadto wszyscy producenci opakowań żywności powinni spełniać wymagania Rozporządzenia 2023/2006/WE z dnia 22 grudnia 2006 w sprawie dobrej praktyki produkcyjnej w odniesieniu do materiałów i wyrobów przeznaczonych do kontaktu z żywnością.
Materiały źródłowe:
1. Plastics Europe Market Research Group (PEMRG),
2. Opakowania z tworzyw sztucznych: stworzone by chronić, Plastics Europe 2012
3. Tworzywa sztuczne – fakty 2011 Analiza produkcji, zapotrzebowania oraz odzysku tworzyw sztucznych w Europie w roku 2010
4. www.Plastech.pl Opakowania z tworzyw sztucznych dla żywności
5. „Opakowania Żywności” pod redakcją doc. B. Czerniawskiego
