Autor: Zdravko Šumić
Mentor: prof. dr Vera Lazić
.

.

Uvod

Na svetskom tržištu je danas sve veća potražnja za svežim, prirodno očuvanim i kvalitetnim prehrambenim proizvodima koji su u toku proizvodnje što je moguće manje fizički i hemijski tretirani. Ovaj trend pred proizvođače nameće zadatak da obrate posebnu pažnju na usavršavanje metoda prerade koje produžavaju trajanje i koje isključuju veštačke aditive i konzervanse.

Savremen potrošač traži hranu visokog kvaliteta koja je zadržala senzorske karakteristike sirovine od koje je proizvedena, i da je u isto vreme bezbedna po zdravlje. Da bi se u proizvodu sačuvale originalne senzorske i nutritivne osobine sirovine, moraju se primeniti znatno blaži tretmani pri njenoj proizvodnji, posebno blaži postupci konzervisanja. Na primer, u termičkim procesima moraju se primenjivati znatno blaži režimi (niže temperature, kraće vreme) ili da se umesto standardnih termičkih postupaka primjenjuju drugi postupci kao što su dielektrično zagrevanje, pulsirajuće električno polje, termička obrada u vakuumu, pulsirajuće svetlo. U novije vreme se sve više primenjuje i tehnika konzervisanja preprekama, što znači da se primenjuje serija procesnih prepreka koje prisutni mikroorganizmi ne mogu preći. Te prepreke mogu biti npr. temperatura, aktivitet vode, pH, redoks potencijal, konzervansi i sl. Što je prepreka viša, to je mikroorganizmi mogu teže savladati. Kombinacijom ovih prepreka svaki pojedinačni proces u seriji može se provoditi u znatno blažim uslovima nego kada se koristi sam za sebe (Lelas, 2006).

U ovako minimalno tretiranoj hrani po pravilu se ne postiže komercijalna sterilnost pa se, radi produženja njene trajnosti, posebna pažnja mora posvetiti na odabir ambalažnog materijala (nepropusni za gasove i vlagu) i na odabir načina pakovanja. Nadalje u tekstu će biti opisani neki od savremenih načina pakovanja namirnica koji u potpunosti zadovoljavaju kriterijume neophodne da bi se namirnica zaštitila od kvara u predviđenom roku upotrebe.

Za ovakve proizvode najčešće primenjivani načini pakovanja su: pakovanje u modifikovanoj atmosferi, pakovanje u vakuumu i aseptično pakovanje (Lelas, 2006).

Kao što je već rečeno, i pored svih ovih predostrožnosti i kvaliteta obavljenih operacija i tehnoloških rešenja u ovim proizvodima se ne postiže komercijalna sterilnost pa je potrebno obratiti pažnju i na uslove čuvanja; temperaturu skladištenja i relativnu vlažnost vazduha u skladištu.
.

Vakuumsko pakovanje

Veliki broj prehrambenih proizvoda potrebno je očuvati od uticaja kiseonika tokom skladištenja, što se može provesti na tri načina: eliminisanjem vazduha iz ambalažne jedinice, zamenom zaostalog vazduha u ambalaži inertnim gasom (najčešće azotom) ili pakovanjem u modifikovanoj atmosferi (MAP).

Kod prvog se načina najpre provodi eliminisanje vazduha, a zatim punjenje proizvodom i zavarivanje unutar vakuumske komore.

Drugi način evakuacije vazduha može se provesti upotrebom vakuumskih dizni, kao što je slučaj kod pakerica s vertikalnim oblikovanjem vrećica. Taj tip vakuumiranja ograničen je na granulisane proizvode budući da kod praškastih proizvoda može doći do uklanjanja dela proizvoda tokom izvlačenja vazduha iz oblikovane ambalaže.

Pakovanje mesa pod vakuumom je alternativa pakovanju svežeg mesa, pogodna za čuvanje proizvoda i do tri nedelje. Kod pakovanja vakuumom, uklanjanjem vazduha u ambalaži nepropusnoj za kiseonik, stvaraju se anaerobni/mikroaerofilni eko sistemi. Kiseonik zaostao u ambalaži prelazi u ugljen dioksid zbog respiracije mesnog tkiva i bakterijske aktivnosti. Stvoreni anaerobni uslovi i inhibirajući učinak CO2 suzbijaju rast bakterija Pseudomonas i Achromobacter vrste i omogućuju rast fakultativnih anaeroba poput Lactobacillus i Leuconostoc vrsta (Vereš, 2004).

Pogodan ambalažni materijal (Tabela 1) u tom slučaju je i poli-viniliden-hlorid (PVDC), koji osigurava nisku propusnost kiseonika i prijanja uz sami proizvod tako da se i veliki komadi mesa mogu očuvati sveži i do 21 dan, uz minimalni gubitak vlage. Nadalje, koriste se i laminati kao što su: celofan/polietilen, poliester/polietilen ili poliamid/polietilen niske gustoće.

Tabela 1. Primeri ambalažnih materijala za vakuumsko pakovanje (Vujković, 2007).
.

Aseptično pakovanje

Aseptično punjenje je definisano kao način pakovanja koji se sastoji od sterilizacije ambalaže i punjenja ambalaže komercijalno sterilnim proizvodom u sterilnim uslovima. Aseptično pakovanje podrazumeva korišćenje ambalaže koja onemogućuje rekontaminaciju proizvoda. Ovo podrazumeva da je ambalaža izrađena od odgovarajućih materijala i da je hermetički zatvorena (Vujković, 2007).

Pojam „aseptičan“ je grčkog porekla i označava osobinu da nešto nije sklono truljenju, odnosno da ne sadrži otrovne klice. U terminologiji prehrambene tehnologije ovim pojmom se ukazuje na odsustvo patogenih mikroorganizama iz proizvoda, ambalaže i okoline. Pojam „komercijalno sterilan“ definiše odsutnost mikroorganizama koji se mogu razmnožavati u hrani koja nije čuvana ili distribuirana na temperaturi hlađenja (Vereš, 2004).

Danas se aseptično pakovanje koristi u dva specifična područja:

• pakovanje prethodno sterilisanih proizvoda (na primer mleka, pudinga, deserta, voćnih sokova) i
• pakovanje nesterilisanih proizvoda kako bi se izbegla infekcija mikroorganizmima (na primer kod svežih proizvoda poput fermentiranih mlečnih proizvoda).

Postoje tri glavna razloga za primenu aseptičnog pakovanja:

• omogućuje primenu ambalaže koja inače nije pogodna za sterilizaciju;
• omogućuje primenu HTST sterilizacije (high-temperature-short-time), i
• povećava trajnost proizvoda pri normalnim uslovima čuvanja.

Postoje četiri glavna kriterijuma koje mora zadovoljiti aseptični način pakovanja:

• mogućnost efikasne sterilizacije celog sistema pre upotrebe,
• mogućnost povezivanja s procesnim sistemom osiguranjem aseptičnog transfera proizvoda,
• mogućnost provođenja operacija punjenja, zatvaranja i kritičnog transfera u sterilnoj okolini,
• mogućnost adekvatnog čišćenja nakon provedenog postupka pakovanja.

Načini aseptičnog pakovanja

Aseptično pakovanje može se realizovati na nekoliko načina.

Aseptično pakovanje u limenke

Za sterilizaciju limenki od složenih materijala, gde spiralni omot može biti načinjen od laminata koji sadrži alu-foliju, plastiku ili papir, uz dodatak metalnih poklopaca, upotrebljava se vrući vazduh pri 143oC u toku tri minute. Ovaj postupak osigurava sterilnost ambalaže od mikroorganizama kao što su kvasaci, plesni i nesporogene bakterije, što ga čini primenljivim za pakovanje kiselih proizvoda poput voćnih sokova i ostalih napitaka. Za sterilizaciju takve ambalaže ne preporučuje se korišćenje pare jer ona može uzrokovati bubrenje papirnog sloja u laminatu (Vujković, 2007).

Aseptično pakovanje u staklenke

Staklenke se sterilišu zasićenom parom pod pritiskom ili toplotom. Ukoliko se koristi toplota, potrebno je osigurati produženo hlađenje sa sterilnim vazduhom, pri čemu se smanjuje rizik od pucanja staklenki zbog termičkog šoka koji se javlja prilikom punjenja hladnog proizvoda.
Za aseptično pakovanje u staklenke najviše se primenjuje sterilizacija ambalaže toplotom ili vodonik peroksidom (raspršivanjem).

Aseptično pakovanje u plastenke

Pakovanje u plastenke je jeftinija alternativa nepovratnoj staklenoj ambalaži. Koriste se plastične boce oblikovane duvnjem. Kao materijal za izradu plastičnih boca najviše se koristi polietilen i polipropilen, sa ili bez dodatka pigmenta za zaštitu od uticaja svetla. Takođe je moguće koristiti u kalupu oblikovane boce od složenih materijala, koji su karakterisani boljim barijernim svojstvima, što takođe povećava i trajnost upakovanog proizvoda.

Nakon postupka duvanja plastične boce prelaze u sterilnu komoru, s lagano povećanim pritiskom sterilnog vazduha, te se u okrenutom položaju sterilišu raspršenim vodonik-peroksidom (izvana i iznutra). Peroksid se potom uklanja evaporacijom i tokom prolaza boca kroz tunel s vrućim vazduhom, a boce se ispiraju sterilnom vodom i pune. Potom se na boce postavlja, hemijskim putem sterilisan, poklopac od plastičnog materijala.

Kod ekstrudiranih boca sterilni se uslovi postižu duvanjem sterilnim vazduhom i termozavarivanjem u uslovima koji garantuju sterilnost unutrašnjosti rezervoara. Zatvorene se boce prebacuju u sterilnu komoru (neznatno višeg pritiska), gde se vanjska površina steriliše s raspršenim vodonik-peroksidom. Zatim se poklopac boca uklanja, grlo boce se adekvatno doteruje, pune se sadržajem i ponovno zatvaraju zatvaračima, sterilisanim izvan komore (Vujković, 2007).

Sterilizacija plastenki može se provesti i u jednom jedinstvenom postupku gde se provode operacije duvanja, punjenja i zatvaranja. Sterilnost unutrašnjosti ambalaže postiže se visokom temperaturom plastičnog materijala tokom postupka ekstruzije i korišćenjem sterilnog vazduha za duvanje.

Aseptično pakovanje u vrećice

Sistem pakovanja s vertikalnim pakericama za oblikovanje-punjenje-zatvaranje odvija se u sterilnoj komori. Ambalažni materijal prolazi kroz vodonik-peroksid (nekad se koristio etanol pri 95°C), nakon čega slijedi njegovo uklanjanje, a materijal se potom suši i tretira UV zracima. Od materijala se koristi polietilen ili laminati, za proizvode s dužim vekom trajnosti.

Kod sistema vrećica, dobivenih od ravnih cevastih polimernih oblika gde se poprečni šav oblikuje za formiranje vrećice, smatra se da je unutrašnjost vrećice sterilna zbog primenjene temperature u procesu ekstruzije. Tim se postupkom mogu izrađivati vrećice od monofilma ili laminata (koekstruzija). Cevasta traka koja se odmotava sa smotka, dolazi u sterilnu komoru s većim pritiskom, vrećicama se potom oblikuje donji šav, režu se i provode do sistema za punjenje sadržajem. Nakon punjenja oblikuje se gornji šav i vrećica napušta komoru (Vujković, 2007).

Aseptično pakovanje u čašice

Čašice za pakovanje hrane najčešće se izrađuju od polistirena (PS) velike žilavosti ili polipropilena, kao i od koekstrudiranih višeslojnih materijala u cilju poboljšanja barijernih svojstava. Tipičan primer laminata je kombinacija PS (kao vanjski sloj); adheziv, polivinilhlorid (PVC) / polivinilidenhlorid (PVDC) kopolimer (barijerni sloj), adheziv i polietilen (PE). Primenom barijernog sloja PVC/PVDC postiže se trajnost proizvoda iznad 12 meseci.

Prethodno oblikovane čašice pomičnom trakom prelaze u sterilni tunel gde se obrađuju raspršenim (35%) vodonik-peroksidom. Nakon tri sekunde rastvor se uklanja kompresovanim vrućim vazduhom pri maksimalnoj temperaturi od 400°C, zavisno od materijala od kojeg su čašice napravljene. Unutrašnjost čašice postiže temperaturu od oko 70°C, dovoljnu za sterilizaciju površine i smanjenje zaostalog peroksida na prihvatljivu vrednost.

Materijal za hermetičko zatvaranje (najčešće aluminijumska folija s tankom prevlakom termo-plastičnog materijala) se steriliše 35% rastvorom peroksida koji se potom uklanja toplotom zračenja, vrućim sterilnim vazduhom ili prevođenjem materija preko zagrijanih valjaka. Kod nekih se sistema koristi i UV zračenje, samo ili u kombinaciji s peroksidom.

Aseptično pakovanje u ambalažu od složenih materijala

Ovakva ambalaža se najčešće sastoji od slojeva izbeljenog i neizbeljenog kartona prevučenog, s vanjske i unutrašnje strane, polietilenom, pa je ovakvo pakovanje nepropusno za tečnosti. Pored ovih materijala ovakva ambalažna jedinica sadrži i tanki sloj aluminijumske folije koja služi kao barijera za kiseonik. Svaki sloj ima odgovarajuću funkciju (Slika 1):

• vanjski sloj polietilena štiti sloj boje i omogućuje termo-zavarivanje,
• izbeljeni karton služi kao nosač dekora i osigurava mehaničku čvrstoću ambalaže,
• laminatni polietilen veže aluminijsku foliju na kartonsku podlogu,
• aluminijska folija služi kao barijera prema gasovima i svetlu,
• dva unutrašnja sloja polietilena osiguravaju barijeru prema tečnom sadržaju.

Slika 1. Struktura laminata za pakovanje u aseptičnim uslovima

Aseptično pakovanje u voluminozna pakovanja

Komercijalna voluminozna aseptična pakovanja obuhvataju zapremine od 10 do 1000 l. Od ambalažnih jedinica koriste se metalne bačve ili vreće izrađene od laminata (sa slojem aluminijumske folije ili metaliziranog filma).

Postoje dva načina aseptičkog pakovanja u ovakvu ambalažu. U prvom slučaju postupak sterilizacije i punjenja bačvi odvija u autoklavima uz korišćenje pare pri 690 kPa. Nakon uklanjanja pare za sterilizaciju odzračivanjem, uvodi se vakuum u hermetički zatvoreni autoklav kako bi se uklonio kondenzat. Sterilni proizvod se, iz tanka s neznatno većim pritiskom azota, puni u bačve, unutar autoklava pod vakuumom, pri temperaturi od oko 40°C. Hermetičko zatvaranje bačve provodi se još dok se nalazi u autoklavu.

U drugom slučaju se uvodi para u bačvu, pri 104 kPa. Ciklus odzračivanja od 80 sekundi osigurava uklanjanje vazduha, a bačva se podvrgava pritisku od 104 kPa u toku 40 sekundi. Pritisak se potom smanjuje na 10 kPa i održava tokom postupka punjenja (Vujković, 2007).

Aseptično pakovanje u vrećice unutar kutije

Kod sistema pakovanja vrećice unutar kutije (bag-in-box) proizvod se puni u plastične vrećice koje se potom pakuju u odgovarajuće sekundarno pakovanje poput metalnih bačvi ili kartonskih kutija. Kod većih dimenzija punjenje se odvija nakon što je vrećica postavljena unutar bačve ili kutije.

Postoji više načina aseptičnog pakovanja u ovakvu ambalažu. Na primer, jedan od načina je da se plastična vrećica, prethodno zatvorena odgovarajućim čepom i sterilisana gama zračenjem (25 kGy) postavi ispod komore za punjenje u koju se uvodi samo završni kraj s čepom. Nakon uklanjanja čepa, u sterilnoj se sredini izvrši punjenje sadržaja i ponovno postavljanje čepa. Napunjena se vrećica potom postavlja u odgovarajuću kartonsku kutiju.

Drugi način je da se koristi komora za punjenje, pod pritiskom sterilnog vazduha pri 275°C, u koju se uvodi otvor vrećice. Otvor vrećice i poklopac se potom tretiraju baktericidnim sredstvom. Potom se poklopac uklanja, a nakon evakuacije vazduha iz vrećice provodi se punjenje sadržajem i ponovno zatvaranje vrećice. Sterilizacija se provodi parom pri 276 kPa u toku 30 minuta (Vujković, 2007).

Kontrolni testovi

Kod aseptičnog načina pakovanja od velike je važnosti utvrđivanje integriteta ambalaže. Pri tome je moguće primeniti nekoliko različitih postupaka.

Test odvajanja slojeva

Kod ovog testa se najčešće s proizvodne linije uzima po dva primerka ambalaže: jedan s nepresavijenim preklopcima pri čemu se ambalaža podvrgava odgovarajućem pritisku i kontroliše se čvrstoća poprečnih varova. Kvalitet poprečnih i uzdužnih varova određuje se pažljivim razdvajanjem vara. Ukoliko je var dobrog kvaliteta, sloj polietilena će se ukloniti, a aluminijska folija će ostati otkrivena u zoni vara.

Test obojenjem

Ispitivano pakovanje se ispira vodom i suši, a potom se na kritična mesta ambalaže (što uključuje i područje vara) nanosi rastvor 0,5% rodamina B u izopropanolu. Ambalaža se ostavi pet minuta da stoji, a potom suši u zagrijanoj komori preko noći. Preklopci na kutiji se podignu i pregledaju na pojavu obojenja. Pojava ružičastog obojenja upućuje na prisutnost oštećenja na poli-etilenu.

Sterilizacija materijala koji dolaze u kontakt s hranom

Potrebno vreme decimalne redukcije (D vrijednost) za sterilizaciju materijala koji dolaze u kontakt s hranom određen je vrstom proizvoda, željenim vekom trajnosti i temperaturom skladištenja. Za nesterilne proizvode pH vrednosti manje od 4,5 zahteva se minimum od četiri decimalne redukcije (4D) bakterijskih spora. Za sterilne, neutralne i slabo kisele (pH > 4,5) proizvode zahteva se šest decimalnih redukcija. Međutim, ukoliko postoji mogućnost rasta Clostidium botulinum u proizvodu, tada ta vrednost iznosi 12D (Vereš, 2004).

Pri tome se definiše nesterilna brzina, ili brzina greške Er, koja predstavlja broj nesterilnih ili loših ambalažnih primeraka; koji je proporcionalan ukupnom broju primeraka u određenom razdoblju; a računa se po izrazu:
Er=NA/R
gdje je N broj mikroorganizama; A površina ambalaže u dodiru s hranom i R je broj decimalnih redukcija postignutih u procesu sterilizacije.

Manja ambalaža, manje dodirne površine s hranom imaće i odgovarajuću nižu početnu kontaminaciju, i samim tim zahtevati manje rigorozan postupak sterilizacije kako bi se postigla odgovarajuća nesterilna brzina Er. U skladu s tim, ambalaža veće površine zahtevaće i rigorozniji postupak sterilizacije. Postoje mišljenja da samo 3% od ukupnog broja mikroorganizama na površini ambalaže čine spore. Najveća vrednost od 1000 mikroorganizama m-2 (30 spora m-2) pripisuje se plastičnim filmovima i laminatima s papirom, dok se vrednost od 3000 mikroorganizama m-2 (90 spora m-2) pripisuje oblikovanim čašicama. Korišćenjem tih vrednosti načinjen je i proračun nesterilne brzine za različite tipove i veličine ambalaže.

Kako bi se postigla nesterilna brzina od 10-6 u kartonskoj ambalaži od 1 l za UHT mleko, proces sterilizacije bi morao rezultirati vrednošću 6,4D, dok bi za manju zapreminu ambalaže bila dovoljna vrijednost 6D. Kod ambalaže manjeg volumena, koja ima manju dodirnu površinu s hranom, manja je i nesterilna brzina Er.

S obzirom na važnost početnog broja mikroorganizama na ambalaži, potrebno je preduzeti i odgovarajuće mere (tokom proizvodnje, transporta i skladištenja) kako bi njihov broj bio što niži.

U tu svrhu provode se tri glavna postupka, pojedinačno ili u kombinaciji, za sterilizaciju ambalažnih materijala: zračenje, hemijski i termički tretman (Vereš, 2004).

Sterilizacija ambalaže zračenjem

Sterilizacija UV-zračenjem. Ultravioletno (UV) zračenje talasnih dužina od 250 do 280 nm ima najbolje delovanje na destrukciju mikroorganizama (tzv. UV-C područje), s optimalnim delovanjem na 253,7 nm. UV-C zračenje se smatra zadovoljavajućim u sistemu aseptičnog punjenja proizvoda uz uslov da je ozračeni materijal gladak, otporan na UV zrake i bez prisutnosti čestica prašine. Takođe je važno da je intenzitet zračenja jednolik i adekvatan za sterilizaciju unutar cele ambalažne jedinice koja može biti složenog oblika. Uopšteno, ovaj se postupak komercijalno koristi u kombinaciji s vodonik-peroksidom.

Sterilizacija IR-zračenjem. Infracrveni (IR) zraci se konvertuju u osetljivu toplotu pri dodiru s apsorbirajućom površinom, što rezultira povećanjem toplotne površine. Kao i kod UV-zračenja i IR-zračenje je primenljivo samo na glatke i ravne površine. IR zračenje se koristi za tretiranje unutrašnje površine aluminijskih poklopaca prevučenih plastičnim materijalom. Zbog mogućeg mekšanja plastičnog laka, maksimalna temperatura ne sme preći vrednost od 140°C.

Sterilizacija jonizujućim zračenjem. Sterilizacija gama zracima, kobalta 60 ili cezijuma 139 koristi se za sterilizaciju unutrašnjosti zatvorene (ali prazne) ambalaže, načinjene od materijala koji ne podnose temperaturu termičke sterilizacije, ili kod kojih se klasična sterilizacija ne može provesti zbog samog oblika ambalaže. Na taj se način može sterilisati plastična vrećica izrađena od laminata (tip vrećice unutar kartonske kutije, bag-in-box sistem), s radijacionom dozom od 25 kGy ili više, koja se pokazala delotvornom za postupak sterilizacije. Takođe je moguće primeniti niskoenergetski (100 keV) elektronski snop velike površine za sterilizaciju površine ambalaže i ambalažne jedinice (Vujković, 2007).

Sterilizacija ambalaže toplotom

Sterilizacija ambalaže zasićenom parom. Najpouzdaniji način sterilizacije je nesumnjivo primena vlažne toplote u obliku zasićene pare. Međutim, postoje tri glavna problema. Kako bi se postigla dovoljno visoka temperatura za sterilizaciju unutar nekoliko sekundi, para (a samim time i ambalaža s kojom dolazi u kontakt) mora biti pod pritiskom, što zahteva upotrebu komore pod pritiskom. To je prvi problem. Drugi problem je što se vazduh, koji ulazi u komoru s ambalažom, mora ukloniti, inače će uticati na prenos toplote s pare na površinu ambalaže. Treći problem je kondenzacija pare tokom zagrevanja koja se može zadržati unutar ambalaže i uticati na razređenje sadržaja.

Uprkos navedenim nedostacima, zasićena se para pod pritiskom koristi za sterilizaciju plastične ambalaže. Tako se, na primer, neposredno nakon oblikovanja (metodom dubokog izvlačenja), plastične čašice od polistirena i poklopac podvrgavaju uticaju pare pri 165°C i 600 kPa u toku 1,4 sekunde (čašica), odnosno 1,8 sekundi (poklopac). Pri tome se vanjska strana čašice istovremeno i hladi. Takav proces postiže redukcijsko vreme za spore Bacillus subtilis, od 5 do 6D.

Sterilizacija ambalaže vrućim vazduhom. Ovaj način sterilizacije ima prednosti jer se visoka temperatura može postići pri atmosferskom pritisku. Sterilizacija vrućim vazduhom, pri temperaturi od 315°C, najviše se koristila za sterilizaciju laminata papir/alu-folija/plastični materijal, pri čemu se temperatura površine od 145°C postizala za 180 sekundi. Međutim, ovaj je sistem uglavnom pogodan za kisele proizvode, pH <4,5.

Sterilizacija ambalaže vrućim vazduhom i parom. Smeša vrućeg vazduha i pare koristila se za sterilizaciju unutrašnje površine čašica i poklopaca od polipropilena, koji su termički stabilni do 160°C. Ovim se postupkom vrući vazduh uduvava u čašice mlaznicama, tako da se dno i zidovi čašice podjednako zagrevaju.

Sterilizacija ambalaže ekstruzijom. Tokom postupka ekstruzije plastičnih granula, pre oblikovanja plastike u ambalažni oblik, postižu se temperature od 180 do 230°C u toku tri minute. Kako raspodela temperature unutar ambalaže nije podjednaka, nije moguće osigurati da će sve čestice postići minimalnu temperaturu i potrebno vreme za sterilizaciju. Prema literaturnim podacima postupkom ekstruzije postiže se redukcijsko vreme mikrobnih spora od 3,4D. Zato se ovaj postupak preporučuje za sterilizaciju kiselih proizvoda s pH<4,5. Za proizvode s pH>4,5 preporučuje se; za koekstrudiranu ambalažu, dodatna sterilizacija s vodonik-peroksidom ili smešom persirćetne kiseline (Vujković, 2007).

Sterilizacija ambalaže hemijskim postupcima

Sterilizacija ambalaže vodonik-peroksidom. Letalni učinak vodonik-peroksida (H2O2) na mikroorganizme (uključujući i termorezistentne spore) poznat je već dugo godina. Međutim, još uvek nije poznat stvarni mehanizam smrtnosti rezistentnih spora. Budući da ni koncentrovani rastvor peroksida, pri sobnoj temperaturi, nema značajan destruktivni učinak, potrebna je minimalna temperatura od 80°C i minimalna koncentracija od 30% da bi se postigao destruktivni učinak na većinu rezistentnih spora na ambalažnim materijalima.

Kako postoji niz nepoznanica korišćenja peroksida, teško je predvideti i učinke sterilizacije odgovarajućom kombinacijom koncentracije peroksida i temperature. Tako je, na primer, 4D redukcija postignuta tretmanom kartonske ambalaže u 20% rastvoru peroksida pri 80°C tokom 15 sekundi; smanjenjem koncentracije peroksida na 15% povećava se i potrebno vreme oko 50%, dok smanjenje temperature za 10°C povećava potrebno vreme 70%. Proizlazi da se uslovi sterilizacije ambalaže peroksidom, pre aseptičnog punjenja, uglavnom određuju iskustveno. FDA (1981) je postavila pravila po kojima prisutnost peroksida u hrani ne sme biti veća od 100 ppb (100 delova u 109) u trenutku punjenja proizvoda, te se mora smanjiti na približno 1 ppb za 24 sata. No kako se peroksid u hrani ne može precizno izmeriti zbog prisutnosti redukcionih jedinjenja koja ga brzo eliminišu, potrebno je njegovu početnu koncentraciju odrediti u ambalaži napunjenoj vodom.

Kako se postupkom sterilizacije, samo uz primenu peroksida, ne može sterilisati ambalažni materijal, razvijeno je niz metoda koje pospešuju delotvornost peroksida.

Sterilizacija ambalaže potapanjem u vodonik peroksid. Kod tog se postupka ambalažni materijal odmota sa svitka i provuče kroz 30-33% rastvor peroksida. Pri tome se koristi sredstvo za navlaživanje koje osigurava ravnomerno vlaženje površine plastičnog materijala hidrofobnog karaktera. Mehaničkim se postupkom smanji količina peroksidnog rastvora, a adherentni film se potom suši toplim vazduhom. Postupkom se postiže redukcija mikrobnih spora od 4 do 5D, Varijacijom te metode, koja uključuje mehaničko čišćenje površine ambalaže rotirajućim četkama sterilnim vazduhom pod pritiskom ili ultrazvukom, postiže se daljnja redukcija spora od 2 do 4D.

Sterilizacija ambalaže raspršivanjem vodonik peroksida. Ovim se postupkom peroksid raspršuje mlaznicama na oblikovanu ambalažu, pri čemu se, zbog hidrofobnog karaktera plastike, 30-40% unutrašnje površine prekrije kapljicama. Peroksid se potom suši toplim vazduhom. Brzina smrtnosti zavisi od zapremine na koju se nanosi peroksid (veća zapremina zahteva duže vreme sušenja) i temperature vrućeg vazduha. Noviji postupci uključuju primenu smeše vrućeg vazduha (130°C) i gasovitog peroksida.

Sterilizacija ambalaže ispiranjem u vodonik peroksidu. Ukoliko oblikovana ambalaža ima oblik koji nije pogodan za primenu postupka sterilizacije raspršivanjem peroksida, primenjuje se postupak ispiranja u peroksidu ili u smeši peroksida i persirćetne kiseline. Nakon raspršivanja ambalaža se ocedi i potom suši vrućim vazduhom. Ovaj se postupak koristi za sterilizaciju staklene, metalne i plastične (oblikovane duvanjem) ambalaže.

Sterilizacija ambalaže peroksidom i kombinacijom UV zračenja i toplote. Kombinacijom UV zračenja i vodonik-peroksida postiže se sinergistički učinak. Pri tome UV zračenje dovodi do raspadanja peroksida u hidroksil radikal. Ukupni letalni učinak je veći od sume učinaka peroksida i zračenja pojedinačno, dok se optimalni učinak postiže primenom relativno niske koncentracije peroksida (od 0,5 do 5%).

Tako, na primer, postoje istraživanja u kojima je kartonska ambalaža, namerno kontaminirana sporama B. subtilis, tretirana 1% otopinom vodonikova peroksida i potom zračena 10 sekundi UV zracima visokog intenziteta. Na taj je način postignuta redukcija od 5D kod materijala prevučenog polietilenom i 3,5D kod laminata sastava polietilen/alu-folija.

U sterilizaciji ambalaže često se koristi kombinacija UV zračenja i peroksida. Prednost takve kombinacije je korišćenje niže koncentracije peroksida (manje od 5%), u poređenju sa 30-35% kod metode u kojoj se koristi peroksid u kombinaciji s toplotom. Pri tome se značajno smanjuje i kontaminacija peroksidom, ne samo vazduha, već i ambalažne jedinice.

Sterilizacija ambalaže persirćetnom kiselinom. Persirćetna kiselina naročito je delotvorna prema sporama aerobnih i anaerobnih bakterija. Dobja se oksidacijom sirćetne kiseline i vodonik-peroksida, pa rastvor koji sadrži persirćetnu kiselinu i vodonik-peroksid postaje delotvoran na rezistentne spore bakterija čak i pri 20°C. Tako, na primer, 1% rastvor eliminiše većinu (107-108) rezistentnih spora kroz pet minuta pri 20°C, dok se najotporniji među njima eliminišu za 60 minuta. Maksimalna primenjena temperatura je 40°C, a vreme sterilizacije je pet puta kraće.

Sterilizacija ambalaže etilen oksidom. Etilen oksid je toksični gas koji može penetrirati kroz porozni materijal, pa se može koristiti za prethodnu sterilizaciju ambalažnih materijala s papirnom/kartonskom osnovom. Zbog svoje toksičnosti, složene ambalažne ploče se prethodno sterilišu, pri čemu se omogućuje uklanjanje gasa pre otpremanja ambalaže na mesto punjenja (Vujković, 2007).

Provera postupka sterilizacije

Postupak sterilizacije ambalažnog materijala proverava se inokulacijom površine materijala na smotku, čašici ili poklopcu s odgovarajućom koncentracijom testnog organizma. Takva se analiza provodi na komercijalnim šaržama, pri čemu se gotova ambalaža napuni odgovarajućim medijumom za rast i inkubaciju. Pri tome se uzima najmanje 100 ambalažnih jedinica. Najznačajniji faktor koji utiče na uspešnost testa je odabir odgovarajućeg organizma. Potrebno je voditi računa i o tome koji će se prehrambeni proizvod pakovati u takvu ambalažu. U tabeli 2 je dat popis mikroorganizama koji se preporučuju za ispitivanje u takvim testovima.

Tabela 2. Indikatorski organizmi koji se koriste u testovima provere postupka sterilizacije (Ahvenainen, 2000)
.

Pakovanje u modifikovanoj atmosferi

Pakovanje životnih namirnica u modifikovanoj atmosferi (MAP) je poseban tretman već gotovih proizvoda koji štiti od oksidacije namirnice koje sadrže masti i aromatične materije, održava svežinu namirnica, obezbeđuje duži rok trajanja proizvoda bez promene boje.

Tehnologija pakovanja u modifikovanoj atmosferi sastoji se u primeni gasova prilikom pakovanja različitih proizvoda u cilju održanja kvaliteta od proizvođača do potrošača.

Pakovanjem životnih namirnica u modifikovanoj atmosferi ostvaruju se sledeće prednosti:

• povećanje veka trajanja upakovanih proizvoda,
• povećanje efikasnosti proizvodnje i distribucije i smanjenje troškova,
• povećanje prodaje proizvoda koji zadovoljavaju sve strožije zahteve potrošača za prirodnim očuvanjem kvaliteta hrane, bez aditiva i konzervanasa;
• povećanje ukupne prodaje jer se ovako upakovani proizvodi mogu ponuditi novim tržištima,
• jača ambalaža- veća fleksibilnost pakovanja i distribucije,
• bolji izgled.

Pošto je svrha pakovanja u modifikovanoj atmosferi povećanje roka trajanja proizvoda, delovanje gasova se posmatra u pogledu njihove sposobnosti da onemogućavanjem ili usporavanjem, utiču na zaustavljanje procesa raspadanja koje prouzrokuju mikroorganizmi ili fizičko hemijski agensi koji dubinski menjaju proizvod čineći ga nepodobnim za konzumiranje (Ahvenainen, 2000).

Da bi se gasovi ispravno upotrebili moraju se dobro poznavati svojstva i uloge zaštitnih gasova ali i priroda i karakteristike proizvoda koji se pakuje, kao na primer: procenat sadržaja vlažnosti, nivo lipida, boja, pH itd.

Svi gasovi koji se koriste u prehrambenoj industriji nalaze se na pozitivnoj listi aditiva-gasova čiji se kvalitet proverava i ima deklaraciju po Pravilniku o kvalitetu i drugim zahtevima za aditive i njihove mešavine za prehrambene proizvode (Sl. List SRJ, br. 32/2001).

Ovaj način pakovanja našao je svoju primenu kod skoro svih relevantnih životnih namirnica. Pored već navedenih prednosti, treba naglasiti da se MAP – spakovani proizvodi mnogo lakše otvaraju bez upotrebe makaza i noža.

MAP u principu ima za cilj da eliminiše ili umanji nivo kiseonika (osim u posebnim slučajevima, kao što je pakovanje crvenog mesa, ili da se spreči razvoj anaerobnih bakterija) i da poveća koncentraciju CO2 do 20% ili više, da bi onemogućili razvoj bakterija i plesni. Ukoliko je potrebno, ravnoteža modifikovane atmosfere uspostavlja se azotom, npr. ukoliko ugljen dioksid ima tendenciju da se rastvori u proizvodu, uzrokujući tako oštećenja na pakovanju (Ahvenainen, 2000).

MAP uglavnom zahteva mešavinu najmanje dva gasa, a optimalne proporcije variraju u zavisnosti od proizvoda. Svaki od gasova u smeši zadržava svoje osobine, na osnovu kojih je i primenjen za MAP.

Tabela 3. Označavanje gasova koji se koriste za MAP prema Pravilniku 2001.

Azot

Azot je zbog svoje velike hemijske inertnosti izuzetno pogodan gas za pakovanje namirnica. Upravo zbog ovakvih osobina azot je danas najčešće primenjivani gas za pakovanje namirnica u modifikovanoj atmosferi i javlja se u skoro svim kombinacijama MAP-a. Pored svojih povoljnih fizičko-hemijskih osobina, azot je i veoma jeftin, što je još jedan od presudnih faktora koji daju prednost azotu u odnosu na druge gasove.

Hemijska inertnost atmosfere azota sprečava mnoge neželjene hemijske promene namirnica: oksidaciju i užegnuće. Takođe, zamenom kiseonika azotom sprečava se ili znatno smanjuje i mogućnost biološkog kvara namirnice: razmnožavanje plesni, bakterija i napadi insekata.

Kao što je već napomenuto izbor sastava modifikovane atmosfere gasova za pakovanje u mnogome zavisi od hemijskog sastava i osobina same namirnice. U namirnicama koje sadrže znatan procenat masti često se koristi čist azot. Tako je atmosfera čistoga azota naročito pogodna za koštičavo voće, termički obrađena mesa, odnosno mesne prerađevine, hranu za bebe, čips, kafu. Azot zamenjuje ugljen dioksid u pakovanjima koja sadrže proizvode koji lako postaju kiselkasti, kao što su na primer krem-sirevi (Ahvenainen, 2000).

Slika 2. Mašina za MAP pakovanje: 1-namotaj filma, 2- automatska stanica za punjenje, 3- etiketiranje, 4- završavanje pakovanja (Ahvenainen, 2000)

Ugljen dioksid

Pored azota ugljen dioksid je najčešće korišćeni gas kojim se zamenjuje kiseonik iz atmosfere pakovanja proizvoda. Lako se rastvara u tečnosti i mastima proizvoda. Usporava razvoj mikroorganizama, bakterija i pojavu plesni i na taj način povećava rok trajanja namirnica. Bakteriostatski efekat CO2 optimalan je na temperaturama nižim od 5°C.

Ugljen dioksid je nezaobilazan zaštitni gas kod pakovanja mesa i mesnih prerađevina, jer je veoma efikasan u sprečavanju razvoja Pseudomonasa, mikroorganizma koji je najčešći uzročnik kvara ohlađenog mesa. Takođe, ugljen dioksid se široko primenjuje i kod pakovanja ribe i morskih plodova, gde opet ima bakteriostatsku funkciju. Da bi se sprečilo kvarenje pekarskih proizvoda usled razmnožavanja plesni koristi se atmosfera u kojoj koncentracija CO2 u MAP-u mora biti preko 20%. Takođe, i kod pakovanja sireva se razvoj plesni sprečava ugljen dioksidom (Ahvenainen, 2000).

Kiseonik

Kada pričamo o modifikovanoj atmosferi gasova za pakovanje namirnica uglavnom mislimo na atmosferu u kojoj je smanjena koncentracija kiseonika. Kiseonik je generalno nepoželjan prilikom pakovanja jer podstiče razvoj mikroflore i ima veliki reakcioni potencijal. Zbog velikog oksidacionog potencijala prisustvo kiseonika je često uzrok neželjenih hemijskih promena namirnica, među prvima oksidacije vitamina i lipida. Ovo dovodi do gubljenja hranljive vrednosti namirnice, ali i promene boje i pojave neprijatnog mirisa namirnice što se veoma nepovoljno odražava na senzorske osobine proizvoda i njegovu privlačnost kupcu. Poznato je da je za većinu mikroorganizama uzročnika kvara namirnica neophodan kiseonik za život tako da odsustvo kiseonika iz pakovanja namirnice znatno umanjuje mogućnost njenog mikrobiološkog kvara (Ahvenainen, 2000).

Ipak, nije u svim slučajevima poželjno odsustvo kiseonika iz pakovanja namirnice. Recimo, prisustvo kiseonika je neophodno da bi se očuvala lepa crvena boja svežeg mesa, ili kod mlečnih proizvoda je prisustvo kiseonika neophodno da bi se omogućio razvoj mikroorganizma dodate kulture i sprečio rast nepoželjnih anaerobnih mikroorganizama.

Dakle, poželjnost kiseonika u modifikovanoj atmosferi zavisi od hemijskog sastava namirnice i funkcionalnih svojstava dodatih kultura mikroorganizama kod fermentisanih proizvoda. Kod suhomesnatih proizvoda prisustvo kiseonika je štetno i dozvoljeno je do 0,5% u MAP-u, kako ne bi došlo do promene boje i užegnuća masti. Kod posnih riba prisustvo kiseonika obezbeđuje očuvanje lepe prirodne boje, dok je u pakovanju masnih riba njegovo prisustvo nepoželjno, opet zbog problema oksidacionih promena masti. Kiseonik je zabranjen u MAP-u u pekarskoj industriji.
Pakovanje voća i povrća i proizvoda od voća i povrća u modifikovanoj atmosferi
Potrebno je napraviti poseban osvrt na karakteristike pakovanja voća i povrća i njihovih proizvoda u modifikovanoj atmosferi jer je u ovom slučaju primena modifikovane atmosfere znatno složenija. Složenost ove problematike sastoji se u tome što za razliku od drugih namirnica, voće i povrće „diše“ i nakon branja. Prirodna posledica „disanja“ je smanjenje količine kiseonika i povećanje količine ugljen dioksida u zatvorenom pakovanju. Kada se koncentracija kiseonika dovoljno smanji ili koncentracija ugljen dioksida suviše naraste, stvaraju se uslovi za anaerobno disanje, čime u proizvodu nastaju nepoželjni produkti nepotpune oksidacije. Primenom modifikovane atmosfere gasova cilj je da se uspori metabolizam namirnice kako bi se produžio rok upotrebe. Posledica ove dve činjenice je složen zadatak koji se postavlja pred tehnologa. Potrebno je obezbediti disanje sirovine i nedozvoliti anaerobno disanje. Rešenje se nalazi traženjem balansa između ova dva zahteva. Pre svega za MAP treba koristiti voće i povrće najboljeg početnog kvaliteta. Pored ovoga, temperatura i pravi izbor materijala za pakovanje su, uz izbor modifikovane atmosfere, od odlučujućeg značaja za proces skladištenja i pakovanja ovih namirnica. Pri izboru gasova za MAP, treba nastojati da koncentracija O2 bude veća od 1%, a koncentracija CO2 manja od 20%. Koncentracije gasova se kreću u granicama 3 – 10% O2, 3 – 10% CO2 i 80 – 90% N2 .

Tabela 4. Primenjena smeša gasova za MAP za pojedine proizvode.

Materijali za Ovaj problem znatno je manje izražen kod suvog voća i povrća, jer su kod ovakvog proizvoda znatno manje izraženi biološki procesi. Ipak, iz već navedenih prednosti pakovanja u modifikovanoj atmosferi ova grupa proizvoda se veoma često pakuje na ovakav način. Modifikovana atmosfera sastoji se azota i ugljen dioksida (Ahvenainen, 2000).

Koštunjavo voće (kikiriki, badem, lešnik) se takođe pakuje u modifikovanoj atmosferi kako bi se zadržala svežina i sprečila pojava užegnuća usled oksidacije masti na vazduhu.

I gazirana pića (mineralne vode, sokovi) primenjuju MAP ali na jedan indirektan način jer samim gaziranjem tečnosti ugljen dioksidom ona bivaju upakovana u modifikovanu atmosferu i na taj način zaštićena.

Negazirana pića (flaširane vode, voćni sokovi, ledeni čajevi) ukapavanjem samo jedne kapi tečnog azota u proizvod pre zatvaranja ambalaže postaju zaštićena od oksidacije i razvoja bakterija, a ambalaža je ukrućena i postojanija usled ekspanzije azota. To je tzv. LIN injektiranje.

MAP pakovanje i tipovi mašina

Materijali koji se koriste za MAP pakovanje su od odlučujuće važnosti za kvalitet hrane i vek trajanja. Kombinacija različitih plastičnih materijala se bira tako da se postigne:

• mehanička jačina – granica za vodenu paru (da bi se sprečio gubitak težine i dehidratacije),
• gasna barijera,
• propustljivost gasa,
• osobine protiv maglenja,
• dobra zaptivenost.

Tabela 5. Kombinacije ambalažnih materijala za MAP

Mašine za pakovanje, bez obzira na vrstu, imaju utvrđeni red operacija prilikom pakovanja:
1. pravi se paket i puni se proizvodom,
2. vazduh u paketu se zamenjuje modifikovanom atmosferom,
3. paket se zaptiva.

Prilikom zamene vazduha u paketu modifikovanom atmosferom, uobičajena praksa je da se prvo ambalažna jedinica kontinualno ispira MAP – gasom (smešom) kojim se vazduh „razblažuje“ dok se potpuno ne istisne. Tek tada se paket hermetički zatvara. Brzina pakovanja je velika jer je ovakav način razblaživanja kontinualan (Ahvenainen, 2000).

U vakumskom procesu, vazduh se vadi iz paketa i u dobijeni vakum se injektira željena gasna smeša. Kako je ovo dvostepeni proces brzina pakovanja je manja nego kod metoda ispiranja gasom. Efikasnost ovog procesa u odnosu na količinu zaostalog kiseonika je bolja od one kod slučaja ispiranja gasom.

Slika 3. MAP pakovanje (Ahvenainen, 2000)

Glavni tipovi mašina za pakovanje:
1. mašina za pakovanje sa horizontalnim tokom (horizontal flow-pack) za pekarske proizvode, pice, sir i kobasice,
2. mašina za pakovanje sa vertikalnim tokom (vertical flow-pack) za kafu, začine, šećer u prahu, kikiriki, bademe,
3. mašina sa dubokim izvlačenjem (deepdrawing machine) pogodna za viršle, meso, gotova jela
4. mašina za zaptivanje kutija, kesa u kutiji prilagođena za velike pakete mesa (piletina, viršle),
5. mašina sa vakuumskom komorom za male proizvodne kapacitete proizvoda koji imaju malu cenu.

Opis tehnološke linije za MAP pakovanje prehrambenih proizvoda

MAP gasovi: ugljen dioksid (CO2), azot (N2) i kiseonik (O2) se isporučuju u vidu smeše u bocama ili se mogu pomešati na licu mesta iz boca pod pritiskom ili rezervoara pomoću gasnog mešača i to u potrebnim zapreminskim odnosima u zavisnosti od vrste proizvoda. Izbor načina snabdevanja zavisi od tipa prehrambenog proizvoda, proizvodne količine, linije pakovanja i da li će se gas koristiti još negde u proizvodnji. Ukoliko je proizvodnja relativno ograničena ili ako je pušten u rad novi proizvodni uređaj može biti vrlo preporučljivo da se isporučuju već izmešani gasovi. Kada se povećaju brzine proizvodnje i ako će se pakovati različiti produkti, može biti pogodnije i ekonomičnije da se mešanje gasova vrši na licu mesta. U tom slučaju koristi se mešač i gasovi iz boce ili cisterni (Ahvenainen, 2000).
.

Aktivna ambalaža

Prema Odredbi Evropske Unije o materijalima i predmetima koji dolaze u dodir s hranom koja je stupila na snagu 2004. godine (Regulation 1935/2004), dopušteno je uvođenje „aktivne“ i „inteligentne“ ambalaže, dok će dodatni zahtevi biti propisani specifičnim merama koje će uključivati i pozitivnu listu dopuštenih supstanci i/ili materijala.

Pod pojmom „aktivna“ ambalaža definiše se materijal koji je konstruisan na način da otpušta aktivne komponente u hranu ili ih apsorbuje iz hrane s ciljem produženja trajnosti ili održavanja ili poboljšavanja uslova pakovanja (Rooney, 1995).

Navedeni novi tipovi ambalaže ne smeju menjati sastav ili organoleptička svojstva hrane ili rezultirati informacijama koje bi mogle zavarati potrošača. Aktivna ambalaža ne sme sadržavati supstance s namerom prikrivanja procesa kvarenja hrane.

Takva ambalaža mora sadržati informaciju o sigurnosti i ispravnoj upotrebi aktivne ambalaže. Tom odredbom su takođe utvrđeni zahtevi za označavanjem porekla i krajnjeg odredišta.

Tradicionalni način pakovanja (pasivno pakovanje), s obzirom na način distribucije i skladištenja proizvoda, ima svoja ograničenja u zaštiti proizvoda. Zahtevi za povećanjem trajnosti proizvoda te negativan stav potrošača prema konzervansima doveli su do razvoja aktivnog pakovanja.

Aktivna ambalaža stalno menja propusnost zbog koncentracije različitih isparljivih supstanci odnosno gasova u vazdušnom prostoru pakovanja iznad samog sadržaja ili zbog dodataka antimikrobnih supstanci, antioksidanata ili drugih supstanci koje održavaju dobar kvalitet proizvoda tokom skladištenja. Takva ambalaža naziva se još i interaktivna budući da dolazi u aktivnu interakciju s hranom. Cilj aktivnog, odnosno interaktivnog pakovanja je obezbeđivanje uslova za produženom trajnošću hrane tokom skladištenja. Za aktivno pakovanje koriste se sredstava za uklanjanje kiseonika, apsorpciju ili razvijanje ugljen-dioksida, izračivanje etanola, apsorpciju etilena i apsorpciju vlage (Rooney, 1995).

Slika 4. Svojstva hrane pogodna za aktivno pakovanje (Rooney, 1995)

Supstance koje vežu kiseonik

Za ovu namenu sve se više koristi metoda tzv. „generacije vrećica“, a najrašireniji su apsorbensi kiseonika. To je najčešće gvožđe prah ili jedinjenje gvožđe (II) jona koji se stavljaju u ambalažnu jedinicu u zasebnoj vrećici.

Materijal za vrećice izrazito propušta kiseonik i vodenu paru tako da sadržaj vrećice reaguje sa kiseonikom stvarajući netoksični gvožđe oksid. Ambalažu koja sadrži takve vrećice karakteriše niska propusnost kiseonika (< 20 cm3/m2 d bar). Te uslove zadovoljava PVDC, a tim načinom pakovanja koncentracija kiseonika se smanjuje na 100 ppm i to u toku 1 do 2 dana čuvanja i kao takva se zadržava tokom celog razdoblja predviđenog za održivost proizvoda (uz uslov da nije došlo do oštećenja ambalaže). Najpoznatiji tipovi takvih vrećica su „ageless“ i „freshilizers“ koje se komercijalno proizvode u Japanu (Rooney, 1995).

Supstance koje regulišu udeo ugljendioksida

Supstance koje regulišu udeo ugljendioksida produžavaju održivost proizvoda svojom mikrostatskom aktivnošću i smanjenjem respiracije. Koncentracija gasa se reguliše aktivnim ili pasivnim načinom. Dodatak gasa se može provesti njegovim uvođenjem u ambalažnu jedinicu, pre zatvaranja ambalaže ili razvijanjem gasa tokom skladištenja. Smanjenje CO2 se reguliše apsorpcijom ili permeacijom kroz ambalažni materijal. Slično kao i kod uklanjanja kiseonika, i tu je moguća primena vrećica koje sadržavaju sredstva za uklanjanje CO2. U tom se slučaju koristi kalcijum hidroksid koji reaguje sa ugljendioksidom (pri dovoljno visokoj relativnoj vlazi) uz nastajanje kalcijum karbonata.

Supstance koje kontrolišu udeo etilena

Etilen (C2H4), predstavlja prirodni biljni hormon koji ima središnju ulogu u odvijanju procesa „starenja“ čak i pri vrlo malim koncentracijama (0,1 ppm). Apsorbensi etilena pomažu odgađanje faze „starenja“ nekih vrsta voća. Etilen se može ukloniti provetravanjem, apsorpcijom pogodnim hemikalijama (na primer kalijum permanganatom ili aktivnim ugljom) ili se može uništiti ozonom (Rooney, 1995).

Supstance koje kontrolišu udeo vlage

Promene kvaliteta proizvoda zbog vezanja vlage najočitije su kod higroskopnih proizvoda, dok kod drugih proizvoda gubitak vlage dovodi do neželjenih promena ne samo zbog gubitka kvaliteta, već i zbog ekonomskih razloga. Od supstanci koje vežu vlagu najčešće se koristi netoksični i nekorozivni silikagel (Rooney, 1995).

Supstance koje oslobađaju pare etanola

Dokazano je da etanol inhibira rast mikroorganizama ukoliko se rasprši na površinu prehrambenog proizvoda pre pakovanja. Takođe je uočeno da je potrebno primeniti manju količinu etanola kod proizvoda s nižim aktivitetom vode.

Za pakovanje pekarskih proizvoda generatorima etanola najčešće se koristi lakirani PVDC, poliester folije lakirane PE ili s obe strane prevučene PVDC (50 – 60 m) lakom.

Iako je omogućena produžena trajnost proizvoda upotrebom „ethicap“ vrećica ne preporučuje se za pojedine vrste proizvoda. Ispitivanja komercijalne upotrebljivosti „ethicap“ vrećica kao alternative pakovanju pod zaštitnim gasom dala su najbolje rezultate u produženju trajnosti delomično pečenih pekarskih proizvoda.

Poseban primer aktivne ambalaže je ona koja sadrži antimikrobni pokazatelj koji kontroliše unutrašnjost hrane i uslove unutar ambalaže. Antimikrobna ambalaža može inhibirati rast mikroorganizama, smanjiti kontaminaciju i održati mikrobiološki kvalitet upakovanog sadržaja. Antimikrobne supstance se mogu inkorporirati u ambalažu ili se mogu naći u prevlakama ili se hemijski imobiliziraju. Aktivnost im se sagledava polaganim otpuštanjem i penetracijom u upakovani sadržaj, izvršavajući tako svoju funkciju (Rooney, 1995).
.

Pametna ili inteligentna ambalaža

Pod „inteligentnom“ se ambalažom podrazumeva materijal koji dolazi u dodir s hranom i koji ujedno ukazuje na stanje upakovane hrane te daje informaciju o svežini proizvoda.

Kod inteligentne ambalaže je prisutan vanjski ili unutrašnji pokazatelj pomoću kojeg se određuje kvalitet proizvoda. Tipični primeri „inteligentne“ ambalaže sadrže pokazatelje vremena i temperature, a učvršćuju se na površinu ambalaže. Na identičan način se mogu upotrebiti i pokazatelji prisutnosti kiseonika i ugljendioksida. Postoje i pokušaji upotrebe pokazatelja razvoja kvarenja proizvoda koji reaguju sa isparljivim supstancama nastalim u hemijskim, enzimskim ili mikrobnim reakcijama razgradnje (interaktivni „inteligentni“ pokazatelji).

Svrha takvih pokazatelja je promenom boje ukazivati je li došlo do promene kvaliteta pre samog početka kvarenja proizvoda. Pokazatelji temperature ukazuju (najčešće u obliku mehaničke deformacije, promene boje ili migracije boje) na toplotna opterećenja kojima je upakovani proizvod izložen u distribucionom lancu. U tom slučaju postoje dva tipa pokazatelja (Vujković, 2007):

• kontinualno registrovanje promene temperature (pokazatelji tipa vreme-temperatura) i
• registrovanje ekstremnih uslova tj. da li je proizvod bio izložen višim ili nižim temperaturama od kritične temperature (pokazatelji temperature).

Komercijalni pokazatelji tipa vreme-temperatura funkcionišu na osnovu hemijske difuzije, reakcija polimerizacije ili enzimatskih reakcija.

Ti su indikatori najčešće celo vreme aktivni te ih stoga treba čuvati ispod kritične temperature ili ih je potrebno fizički aktivirati. Danas se već radi na novim pokazateljima koji se mogu sami aktivirati, što omogućuje njihovo čuvanje pri sobnim uslovima. Načelo delovanja pokazatelja kiseonika i ugljendioksida je na osnovi promene boje uzrokovane hemijskim ili enzimskim reakcijama. Najčešće dolaze u obliku etiketa ili tableta, a najveća prednost njihove primene je što pokazuju kvalitet upakovanog proizvoda. Naime, nije potrebno otvaranje ambalaže da bi se proverio kvalitet. Takođe postoji i mogućnost kontrolisanja neželjenih mikroorganizama ugradnjom ili prevlačenjem kvaterne amonijumove soli. Naime, uočeno je da bakterijske kulture ugibaju nakon 3 do 4 dana ukoliko se nanesu na površinu metala, kao što je srebro, bakar ili neprerađeni nikal (Vujković, 2007).

U ovoj kategoriji ambalaže posebno mesto zauzima “elektronski papir“. Reč je o tehnologiji papirno tankog displeja, savitljivog i relativno jeftinog, koji bi mogao da se koristi umesto klasičnih nalepnica u svakoj vrsti pakovanja i ambalaže. Ova tehnologija mogla bi da u kratkom roku ambalažu potrošačkih proizvoda pretvori u digitalni medijum svetlucave grafike i teksta koji prikazuje cene, specijalne ponude sa primamljivim slikama koje trepere na minijaturnim flet ekrančićima debljine hartije, što bi bio poseban mamac za najmlađe kupce.

Displej je sačinjen od polimernih fotohromnih materijala, i može da prikazuje digitalni tekst i slike zahvaljujući elektrohemijskoj reakciji i uz pomoć niskovoltnog punjenja. Kad nema strujnog punjenja, elektronsko mastilo je nevidljivo. Izvor energije čine ultratanke baterije, dok trake elektronske memorije pohranjuju slike. Trenutno problem nije u tehnologiji, već u ceni, koja dostiže i 40 dolara po komadiću od nekoliko kvadratnih centimetara.

Zaključak

Prema tržišnim pokazateljima industrija ambalaže je trenutno jedan od najbrže rastućih industrijskih sektora, posebno u prehrani, koja se u Evropi označava najvećim proizvodnim sektorom vrednim 1100 milijardi dolara. Generalno, poslovanje vezano za ambalažu iz godine u godinu postaje sve veći biznis: za 2007. godinu njegova vrednost se procenjena na 470 milijardi dolara sa prosečnom stopom rasta od 3,5 procenata godišnje. Procenjuje se da će u 2014. godini vrednost tržišta ambalaže dostići skoro 600 milijardi dolara.

Ove činjenice ukazuju na veoma brzi napredak industrije ambalaže i u tehničkom smislu. Neprekidno se pronalaze novi načini pakovanja, koji udovoljavaju sve strožijim zahtevima kupaca. Neophodno je obezbediti proizvod od kvara, ali i obezbediti i što manje izlaganje hrane nepoželjnim promenama u toku procesa proizvodnje. Ovo je moguće samo ako su sve tačke procesa veoma strogo kontrolisane, a sam proces pakovanja predstavlja jednu od kritičnih faza procesa dobijanja zdravstveno bezbednog konačnog proizvoda. Ove uslove moguće je ispuniti aseptičnim pakovanjem.

S druge strane, teži se postići što duža trajnost proizvoda bez negativnog uticaja na kvalitet, što se postiže MAP pakovanjem. Proširuju se i funkcionalne osobine ambalaže. Tako na svetskom tržištu sve veću primenu imaju inteligentna i aktivna ambalaža.

S obzirom na veličinu sredstava koja se ulažu u industriju ambalaže, možemo očekivati veoma brz dalji napredak sistema pakovanja. Sa tehnološkog stanovišta osnove smernice napretka sistema pakovanja su: postizanje što kvalitetnijeg proizvoda, odnosno što manje izmenjenog u odnosu na polaznu sirovinu, i obezbeđenje dobijanja zdravstveno bezbednog proizvoda.

Spisak korišćene literature možete naći u Literatura – Ambalaža.