Új csomagolóanyagok, interaktív csomagolások élelmiszerekhez, kémiai és természetes hatóanyagok, ehető fóliák

Új csomagolóanyagok, interaktív csomagolások élelmiszerekhez

Az új funkciókat teljesítő csomagolóanyagok kutatásában az utóbbi években egyre több sikert érnek el azokkal a fóliákkal és bevonatokkal, amelyek a becsomagolt termékkel kölcsönhatásban elősegítik annak védelmét, eltarthatóságát, fogyasztását. Ezek a csomagolóanyagok a termék felhasználásáig aktívan közreműködnek a csomagolás elvárt funkcióinak teljesítésében, ezért a velük kialakított csomagolásokat interaktív csomagolásnak is nevezik. Ezek sajátossága, hogy a „hagyományos” védő feladaton túl, adalékanyaggal és/vagy aktívan működő polimerekkel kölcsönhatást hoznak létre az élelmiszer, a csomagolóanyag és a csomag belső gáztere között úgy, hogy a termék minőségét hosszabb ideig biztonságosan megőrizzék.

Amíg tehát a „hagyományos” csomagolás alapvetően passzív védőfal a termék és a környezete között, az interaktív csomagolás „működik”, kiterjesztve a csomagolás hagyományos funkcióit, így pl. megelőzi a becsomagolt élelmiszer romlását mikrobagátló anyagokkal (pl. O2 lekötés, vízgőzabszorpció, etilén-lekötés), érzékeli a csomagolt terméket érő hatásokat (UV sugárzás, hőmérséklet, mechanikai behatások, szivárgás, romlásból eredő folyamatok) és ezekről információt nyújt különböző indikátorok, hangjelzők, adatrögzítők, stb. segítségével.

Természetesen a már hagyományosnak számító csomagolási módszerek között is vannak a fenti értelmezés szerinti interaktív csomagolások, ilyenek pl. a páralekötő, -mentesítő anyaggal végzett vagy a módosított légterű csomagolások. Az interaktív (a szakirodalomban intelligens és/vagy aktív csomagolásnak is nevezett) csomagolásoknak különösen az élelmiszeriparban van kiemelkedő jelentősége, főleg a minőségmegőrzési idő kiterjesztésében és a fogyasztók tájékoztatásában.

Az aktív csomagolás élelmiszeripari termék esetén:

• aktívan hozzájárul a romlás megelőzéséhez, ezen keresztül a minőségmegőrzési időtartam meghosszabbításához,

• javítja az egyes tulajdonságokat (pl. szín, íz, aroma, küllem),

• aktív választ ad a termék egyes tulajdonságaiban vagy a környezetben végbement változásokra,

• informál a termék „előéletéről”,

• jelzi a zárás sértetlenségét,

• bizonyítja a termék eredeti állapotát.

Az aktív élelmiszercsomagolás kialakításához újfajta, vagy adalékolt és hagyományos anyagokat egyaránt felhasználnak.

Ha az aktív adalékanyagot „beépítik” a polimerbe, az megakadályozza a mikrobák működését és/vagy szaporodását. Ilyen alkalmazás történhet műanyag fóliákkal és merevfalú csomagolóeszközökkel.

Néhány, részben kereskedelmileg is bevezetett alkalmazást az 1. táblázatban mutatunk be.

•          LDPE  kis sűrűségű polietilén

•          HDPE  nagy sűrűségű polietilén

•          MC  metilcellulóz

•          BHT  butilhidroxi toluol

Az etilalkoholt fejlesztő tasakos rendszer jó példája a mikrobagátló gázrendszereknek. A csomagolt pékáru légterébe kerülő etilalkohol gátolja a penész kifejlődését a termékben. Az oxigén-lekötő rendszerek az oxigén abszorbeálása révén egyrészt megvédik a becsomagolt terméket az aerob baktériumok (főleg a penészek) növekedésétől, másrészt az élelmiszer alkotórészeinek nem kívánatos oxidációjától.

A mikrobagátló tartósítószert tartalmazó és ezt az élelmiszernek „átadó” polietilén fóliák működését Jung H.Han (The University of Manitoba, Canada) tanulmányozta, ill. a migrációs folyamatot matematikailag modellezte, két fő esetet megkülönböztetve:

1. A csomagolóanyag szorosan érintkezik a termékkel, azt szinte teljesen körülveszi (ilyen pl. a sajt csomagolása vagy az aszeptikus italcsomagolás).

2. A csomagolóanyag és a termék között kitöltetlen tér (fejtérfogat) van (ilyenek pl. a palackos, poharas termékek).

Az a. esetben a mikrobagátló, nem illékony adalékanyag diffúzióval jut át a fóliából az élelmiszerbe, ott szétosztódik, kémiailag megkötődik (1. ábra).

A b. esetben az egyensúlyi állapot elérésekor, az aktív, illékony adalékanyag szétoszlik a fólia, a fejtérfogat és a termék között (2. ábra).

A hatásmechanizmusokat minden esetben (más-más élelmi-szer, csomagoló- vagy adalékanyag) pontosan ki kell vizsgálni, mert csak így lehet pontosan meghatározni a csomagolóanyagba beépített és azt szabályozottan kibocsátó aktív adalékanyag-mennyiségeket.

Újabban ezeket az anyagokat, módszereket az ehető, biológiailag lebomló csomagolóanyagoknál is alkalmazzák, beépítve ezekbe az aktív alkotórészeket, anyagokat, mint pl. antioxidánsok, színezőanyagok, ízesítőanyagok, tápérték-fokozók és fűszerek.

Ismeretes, hogy az élelmiszer-csomagolóanyagok alapvető funkciója a termék védelme a fizikai, kémiai és biológiai hatásoktól, mint pl. a vízgőz, a fény, gázok, mikroorganizmusok, rovarok, stb.

E funkciók teljesítéséhez felhasznált hagyományos csomagolóanyagok a kommunális hulladék egyre nagyobb részét, kb. 30 %-át képezik. Ebből nemzetközi adatok szerint kb. 13 % le nem bomló műanyag.

Környezetvédelmi szempontból tehát igen nagy jelentősége van az ehető, biológiailag lebomló élelmiszercsomagoló anyagoknak.

A nem ehető csomagolóanyagok tulajdonképpen bármilyen egészségre nem ártalmas (adalék-) anyagot tartalmazhatnak, mint pl. oxigén- és vízgőz abszorberek, szerves savak és sóik, alkoholok, antioxidánsok, stb. Ehető fóliák és bevonatok esetén azonban ezen adalékanyagok felhasználható mennyisége korlátozott, mert ezeket egyrészt be kell dolgozni a fólia alapanyagába (kompaundálás) másrészt, mivel az élelmiszerrel együtt megesszük, ez hatással van az adalékanyag mértékére.

Kémiai hatóanyagok

Az élelmiszer minőségű kémiai adalékanyagokat az élelmiszer tartósítása érdekében be kell építeni fóliákba, bevonóanyagokba. Pl. a mikrobagátló, ehető fóliákhoz szerves savak és sóik (benzoesav, Na-benzoát, káliumszorbát, propionsav, tejsav, ecetsav) használhatók, míg oxigénlekötésre aromás antioxidánsok. Ezeket azonban csak a vonatkozó jogi szabályozások szerint, és korlátozottan lehet alkalmazni.

Természetes hatóanyagok

Ide tartoznak az enzimek, fehérjék, természetes olajok, zsír-savak, festékanyagok, szénhidrátok, szerves savak és fűszerek, aromák. Természetes eredetük következtében, szemben a kémiai tartósítóanyagokkal, potenciálisan sokkal alkalmasabbak élelmiszer- vagy fóliaadalékkénti felhasználásra. Megjegyzendő, hogy ezeknél is pontosan meg kell határozni azt a mennyiséget, amely megfelel a hatékonysági követelménynek, ugyanakkor nem veszélyezteti az egészséget.

Ehető fóliák és bevonat-rendszerek

A csomagolt élelmiszer minősége csökkenhet a csomagolás előtt, a terméket ért hatások (oxidáció, mikrobák kifejlődése, víz-gőz-abszorbció) miatt, ill. amikor a zárt csomagolást felbontjuk. Ez az értékcsökkenési folyamat elsődlegesen az élelmiszer felületén következik be. Ennek megelőzésére szolgálnak az adalékolt fóliák és bevonat-rendszerek. Az aktív adalékok a csomagolóanyagból az élelmiszerbe átvándorolva csökkentik, lelassítják az élelmiszer minőségromlási folyamatát.

Az aktív adalékanyag átvándorlása (migráció) a fólia vagy bevonatrétegből az élelmiszerbe folyamatosan csökkenti a csomagolóanyag aktív adalékanyag tartalmát, amíg az teljesen kimerül. Ezt a folyamatot a kutatók ún. anyagáramlási modellekkel (angolul mass transfer model) írják le (meghatározzák az adalékanyag koncentrációjának változását az idő függvényében) és ennek segítségével előre kiszámítható az a tárolási időtartam.