Opakowania inteligentne a opakowania aktywne – czym różnią się te rozwiązania i jakie niosą korzyści?

Opakowania do żywności pełnią szereg ważnych funkcji. Nie wystarczy by były ładne. Muszą być użyteczne i przede wszystkim bezpieczne dla zapakowanych produktów. Stanowią ochronę dla żywności przed środowiskiem zewnętrznym (woda, powietrze, światło, zanieczyszczenia mikrobiologiczne, kurz itp.). Pełnią one także funkcję informacyjną, jak również stanowią o wygodzie i funkcjonalności produktu. Jedną z podstawowych funkcji, jaką pełnią opakowania do żywności, jest funkcja transportowa. Nawet jeśli produkty są oferowane do sprzedaży luzem, to i tak powstaje konieczność zapakowania ich w sklepie w opakowanie jednostkowe, papierowe lub foliowe, aby konsument mógł wygodnie zabrać produkty do domu [4].

Rosnące wymagania konsumentów sprawiają, że opakowania w swej formie oraz funkcjonalności są coraz bardziej zaawansowane i aktywnie oddziałują na produkt w celu przedłużenie terminu przydatności do spożycia, a także utrzymania jakości produktu na jak najwyższym poziomie przez możliwie najdłuższy czas. Potrzeby rynkowe sprawiły, że powstały takie innowacyjne rozwiązania, jak opakowania aktywne i inteligentne, które zasadniczo różnią się od siebie. Aby dobrze zrozumieć różnice pomiędzy tymi rozwiązaniami opakowaniowymi, należy wyjaśnić ich znaczenie.

Opakowania aktywne są to opakowania, w których zostały umieszczone dodatkowe składniki wewnątrz opakowania i/lub na opakowaniu w celu zwiększenia efektywności systemu pakowania [7]. Zadaniem opakowań aktywnych jest wydłużenie terminu przydatności żywności poprzez aktywne oddziaływanie opakowania i/lub składników opakowania na zapakowany produkt lub środowisko wewnątrz opakowania.

Opakowania inteligentne natomiast to takie, które zawierają zewnętrzny lub wewnętrzny wskaźnik informujący o historii i/lub jakości zapakowanej żywności [7]. Opakowania inteligentne są zatem formą opakowań o rozszerzonej funkcji informacyjnej. Za pośrednictwem umieszczonego wskaźnika przekazują konsumentowi informację o aktualnej jakości produktu.

Rys. 1. Funkcje opakowań [11]

CZYM SĄ OPAKOWANIA AKTYWNE?

Najczęściej stosowanymi opakowaniami aktywnymi są różnego rodzaju saszetki lub wkłady, których zadaniem jest pochłanianie gazów lub wilgoci, jak również emitowanie gazów. Wśród nich można wymienić m.in. absorbery tlenu, wilgoci oraz emitery lub absorbery etylenu. W przypadku opakowań bezpośrednio przylegających do produktu substancje absorbującą wprowadza się do struktury opakowania już na etapie ekstruzji [1].

Dzięki zastosowaniu absorberów tlenu możliwe jest znaczne zahamowanie procesów oksydacyjnych zachodzących w tłuszczach, zapobiegając tym samym zmianom smaku i barwy produktów [9], oraz zachowując zawartość witaminy C w produktach na poziomie 1,5 razy wyższym w porównaniu z  tradycyjnie zapakowanymi produktami [3]. Zastosowanie kwasu askorbinowego, jako substancji aktywnej absorbującej tlen w opakowaniach do pieczywa, opóźnia rozwój drobnoustrojów i wydłuża termin przydatności pieczywa z 2 do 5 dni [5].

Zastosowanie absorberów wilgoci wydłuża termin przydatności produktów oraz reguluje pH wewnątrz opakowań z produktami.

Absorbery etylenu stosowane w opakowaniach do warzyw i owoców spowalniają starzenie się produktów poprzez obniżenie współczynnika oddychania i produkcji etylenu [10]. Wydłużenie terminu przydatności niektórych owoców może sięgać nawet do 40 dni w temperaturze 12⁰C  w porównaniu z tradycyjnymi opakowaniami tych produktów, dla których termin przydatności w tych samych warunkach wynosi 5 dni [2].

Kolejną grupą opakowań aktywnych są opakowania antymikrobiologiczne zawierające różnego rodzaju substancje o właściwościach hamujących wzrost mikroorganizmów, co w sposób znaczący wydłuża termin przydatności produktów. Do produkcji opakowań antymikrobiologicznych wykorzystywane mogą być takie substancje jak: olejki eteryczne, enzymy i bakterocyny, antymikrobiologiczne polimery, takie jak chitosan, kwasy organiczne (np. kwas cytrynowy, kwas sorbowy) i inne związki organiczne oraz nanomateriały [8].

Do opakowań aktywnych możemy zaliczyć również opakowania z mikroperforacją w połączeniu z modyfikowaną atmosferą gazów. Dzięki połączeniu mikroperforacji oraz MAP wewnątrz opakowań osiągnięta zostaje i utrzymywana jest równowaga gazowa, która hamuje procesy oddychania i psucia się produktów, co wpływa na obniżenie procesów utleniania. Zastosowanie mikroperforacji w połączeniu z MAP jest szczególnie ważne w przypadku owoców i warzyw, które podlegają różnym procesom biologicznym, takim jak dojrzewanie i starzenie się. Procesy te są kontynuowane również po zbiorach. W trakcie procesów dojrzewania i starzenia się, warzywa i owoce oddychają, wynikiem czego  jest konsumpcja tlenu i produkcja dwutlenku węgla oraz wody.

Rys. 2. Biochemical and physical processes occurring in a modified atmosphere pack (Paine and Paine, 1992) [6]

CZYM SĄ OPAKOWANIA INTELIGENTNE?

Opakowania inteligentne mają za zadanie informować o warunkach panujących na zewnątrz opakowania, jak również wewnątrz opakowania lub dokonywać bezpośredniego pomiaru jakości zapakowanych produktów [4]. Dzięki nim klient otrzymuje informacje na temat jakości czy bezpieczeństwa żywności, bez konieczności otwierania opakowania.

Przykładem rozwiązań inteligentnych w branży opakowaniowej jest zastosowanie wskaźników temperatury z ang. Time-Temperature Indicators (TTIs), dzięki którym konsument otrzymuje informację o tym, czy łańcuch chłodniczy został zachowany i czy w trakcie dystrybucji produkt nie został wystawiony na działanie wyższych temperatur niż rekomendowane przez producenta, co mogłoby wpłynąć negatywnie na jakość produktu i jego termin przydatności do spożycia [4]. Wskaźniki temperatury, mogą być umieszczane w opakowaniu zbiorczym lub bezpośrednio na opakowaniu jednostykowym produktu w formie etykiety.

Przykłady Time-Temperature Indicators (TTIs):

Rys. 3. Źródło: http://lgpharma.com/fr/files/2012/01/monitor-1.jpg

Rys. 4. Źródło: TTI Label › Vitsab International AB/vitsab.com

Innym rodzajem wskaźników są wskaźniki zawartości gazu, które stanowią doskonałe narzędzie do kontroli składu mieszanki gazowej wewnątrz opakowania dając informację o obecności lub braku w opakowaniu tlenu lub dwutlenku węgla, jak również mogą służyć do wykrywania wody, etanolu oraz siarczku wodoru [4]. Na etykietach opakowań można również umieścić za pomocą nadruku farbami termochromowymi symbole, które pod wpływem temperatury zmieniają kolor, w sposób odwracalny lub nie, informując czy temperatura produktu jest odpowiednia do spożycia. Tego typu symbole są powszechnie znane w branży napojów chłodzonych.

Rys. 5. Etykiety z nadrukiem farbami termochromowymi

KORZYŚCI Z WPROWADZENIA OPAKOWAŃ AKTYWNYCH I INTELIGENTNYCH

Opakowania aktywne oraz inteligentne umożliwiają kontrolę stanu i jakości żywności wprowadzanej do obiegu. Niesie to za sobą szereg korzyści, zarówno dla producentów, sieci sklepów spożywczych, środowiska oraz konsumentów. Zastosowanie tego typu rozwiązań opakowaniowych to dodatkowa wartość dla klientów, którzy sami mogą monitorować bezpieczeństwo oraz przydatność do spożycia. Opakowania aktywne zapewniają dłuższą świeżość produktów spożywczych i bezpośrednio chronią zapakowane produkty przed niekorzystnym działaniem tlenu, światła czy drobnoustrojów. Dzięki zapewnieniu w ten sposób dłuższego terminu do spożycia, mniejsza ilość produktów jest wyrzucana i przyczyniamy się w ten sposób do ograniczania marnowania żywności, co stanowi bardzo poważny problem.

Rys. 6. Opakowania aktywne

PRZYSZŁOŚĆ OPAKOWAŃ INTELIGENTNYCH I AKTYWNYCH

Rynek opakowań daje nam szeroki wachlarz możliwości wyboru optymalnego opakowania. Chociaż tradycyjne rozwiązania wciąż stanowią większość na rynku, przyszłość należeć będzie do opakowań inteligentnych oraz aktywnych. Osoby podejmujące decyzje w zakresie doboru opakowań, powinny kierować się właściwościami produktu spożywczego, dla którego dedykowane będzie opakowanie takimi jak struktura, procesy technologiczne jakim produkt został poddany, a także temperatura oraz wilgotność w jakiej będzie dalej przechowywany i dystrybuowany. Dopiero mając wystarczającą wiedzę na temat cech produktu można zaprojektować optymalne dla niego rozwiązanie opakowaniowe.

Więcej informacji: https://famag.pl/

Artykuł jest częścią opracowania - FoodFakty NAWIGATOR - Opakowania do żywności - fakty i mity

LITERATURA

[1] Anonymous. 2007. Smart packaging: coming to a store near you. Food Engineering & Ingredients. 32:2023.

[2] Boonruang K, Chonhenchob V, Singh SP, Chinsirikul W, Fuongfuchat A. 2012. Comparison of various packaging films for mango export. Packag Technol Sci 25(2):107–18.

[3] Gomes C, Castell-Perez ME, Chimbombi E, Barros F, Sun D, Liu J, SueH-J, Sherman P, Dunne P, Wright AO. 2009. Effect of oxygen-absorbing packaging on the shelf life of a liquid-based component of military operational rations. J Food Sci 74(4):E167–76.

[4] Karleigh Huff, 2013,  Active and Intelligent Packaging: Innovations for the Future.

[5] Matche RS, Sreekumar RK, Raj B. 2011. Modification of linear low-density polyethylene film using oxygen scavengers for its application in storage of bun and bread. J Appl Polym Sci 122(1):55–63.

[6] Paine, F. A., & Paine, H. Y. (Eds.). (1992). A handbook of food packaging. Springer Science & Business Media.

[7] Robertson, G. L. 2006. Active and intelligent packaging. In Food packaging: principles and practice— 2nd ed. CRC Press, Boca Raton, Fl. Chap. 14.

[8] Selc¸uk Yildirim , Bettina R¨ocker, Marit Kvalv°ag Pettersen, Julie Nilsen-Nygaard, Zehra Ayhan, Ramune Rutkaite, Tanja Radusin, Patrycja Suminska, Begonya Marcos, and V´eronique Coma,”Active Packaging Applications” for Food Comprehensive Reviews in Food Scienceand Food Safety Vol.17, 2018.

[9] Shin Y, Shin J, Lee Y. 2009. Effects of oxygen scavenging package on the quality changes of processed meatball product. Food Sci Biotechnol 18(1):73–8.

[10] Wang K, Jin P, Shang H, Li H, Xu F, Hu Q, Zheng Y. 2010. A combination of hot air treatment and nano-packing reduces fruit decay and maintains quality in postharvest Chinese bayberries. J Sci Food Agr 90(14):2427–32.

[11] Panuwat Suppakul, 2012, Handbook of Frozen Food Processing and Packaging, Edition: Second Edition, Chapter: Intelligent Packaging, Publisher: CRC Press, Boca Raton, Editors: Da-Wen Sun.