Aktivní obaly do praxe nespěchají

Aktivní systémy balení představují lákavou oblast obalové techniky. Přestože jejich historie je starší, pojem aktivní obaly byl poprvé zmíněn v roce 1989. Od té doby do současnosti jsou jedním z nejstudovanějších témat obalové techniky. V roce 2002 jsem v tomto časopise komentoval stav ve vývoji aktivních systémů balení vhodných pro výrobu potravin. V tomto příspěvku bych se rád zabýval tím, co se v oblasti vývoje a využívání aktivních obalů od té doby změnilo a zda je patrný pokrok.

Nejprve ale pro zopakování uveďme, co jsou aktivní systémy balení a jaké typy aktivních obalů byly pro balení potravin navrženy a jsou alespoň ve stadiu vývoje. Obecně lze rozlišit dvě skupiny systémů balení s interaktivní funkcí, a to aktivní obaly a inteligentní obaly, které ale jsou ve smyslu své funkce vlastně podskupinou aktivních systémů balení.

Když se řekne aktivní a inteligentní

Typickým rysem aktivních obalů je schopnost samovolně měnit své vlastnosti v reakci na změnu podmínek v okolí výrobku. Úprava jejich vlastností přitom směřuje k potlačení, respektive maximální eliminaci nežádoucího důsledku změny okolních podmínek na kvalitu baleného produktu, k prodloužení skladovatelnosti, zlepšení bezpečnosti nebo organoleptických vlastností při zachování kvality potravinářského výrobku. Doposud používané či navrhované systémy jsou založeny zejména na uvolňování aktivních činidel (konzervačních látek, antioxidantů, aromat atd.) z obalů do potraviny nebo naopak sorpci nežádoucích složek obalem. Využívány jsou i systémy reagující na změny vnějšího prostředí úpravou propustnosti obalu pro plyny nebo ovlivňující teplotu baleného výrobku (např. při mikrovlnném ohřevu).

Jako inteligentní obaly se označují obalové systémy monitorující podmínky v okolí baleného výrobku a poskytující informaci o historii (způsobu nakládání) a stavu (kvalitě) balené potraviny během transportu a skladování. Inteligentní balení jsou tak vlastně obaly vybavené indikátory. V současnosti jsou nabízeny a využívány indikátory teploty, složení vnitřní atmosféry, vlhkosti, čerstvosti nebo pomnožení určité skupiny mikroorganismů. Patří sem i obaly využívající RFID (Radio Frequency IDentification) technologii s elektronickými tagy (čipy) umožňujícími bezkontaktní dálkovou identifikaci výrobku nebo obaly (etikety) s elektronickým záznamem obrazu či zvuku.

Jak je zřejmé, typů a principů aktivního balení bylo navrženo velké množství. Které z nich ale nalezly opravdu široké uplatnění?

Absorbéry kyslíku většinou ve formě sáčků

Bezesporu nejrozšířenějším a nejpoužívanějším typem aktivních obalů jsou absorbéry kyslíku, se kterými se může snadno setkat i český spotřebitel. Od roku 1989 bylo patentováno více než 50 typů absorbérů. Jejich aplikací lze snížit v obalu koncentraci zbytkového kyslíku na méně než 0,01 % (vztaženo na prosté balení bez úpravy atmosféry). Absorbéry kyslíku se tak používají pro zvýšení účinnosti vakuového balení nebo balení v inertní atmosféře, maximálně omezují možné oxidační změny a v obalu navozují striktně anaerobní podmínky účinně bránící růstu aerobních mikroorganismů, zejména plísní.

Nejrozšířenější jsou absorbéry ve formě sáčků volně vkládaných do obalů. Z nich většina využívá oxidace částic koloidně sráženého železa. V současné době jsou nabízeny pod obchodním označením Ageless (Mitsubishi Gas Chemical Co., Japonsko), ATCO® (Standa Industries, Francie), Freshilizers series (Toppan Printing, Japonsko) a Freshpax® (Multisorb Technologies, Inc., USA) atd. Dalším komerčně dostupným výrobkem tohoto typu je absorbér Bioka® (Bioka Ltd., Finsko) využívající na rozdíl od předchozích enzymově katalyzovanou reakci. Kromě toho mohou být absorbéry kyslíku aplikovány ve formě samolepicích štítků, vyráběné pod obchodními značkami Ageless (Mitsubishi Gas Chemical Co., Japonsko), ATCO® (Standa Industries, Francie), Freshmax® (Multisorb Technologies, Inc., USA) nebo ve formě vložek do uzávěrů lahví pro balení piva a nealkoholických nápojů Smartcap (ZapatA Industries, USA) a Daraform (W.R. Grace & Co., USA). Dalšími dostupnými systémy absorbujícími kyslík, které mohou být zabudovány do obalů, jsou Oxyguard (Toyo Seikan Kaisha, Japonsko), OxbarTM (Carnaud Metal Box, Velká Britanie), Zero2TM (Southcorp Packaging, Austrálie), Cryovac® OS 1000 (Cryovac Sealed Air Co., USA) a Amosorb® (Amoco Chemicals, USA).

Vlhkost pohlcují podložky a fólie

V oblasti regulace vlhkosti uvnitř obalů s potravinami jsou široce využívány absorbéry vody uvolněné balenou potravinou a používané např. ve formě podložek v baleních porcovaného masa, drůbeže nebo zmrazovaných ryb a mořských produktů. Z komerčně dostupných řešení patří do této skupiny např. Toppan sheet (Toppan Printing Co., Japonsko), Peaksorb (Peakfresh Products, Australia) a Dri-Loc (Cryovac Sealed Air, USA), skládající se obvykle ze dvou vrstev porézního, netkaného polymeru (např. polyetylenu, polypropylenu), které mezi sebou uzavírají účinný sorbent, např. polyakrylátové soli nebo celulózová vlákna.

Další hojně využívaný obalový prostředek řazený k aktivním obalům představují obalové fólie s antikondenzační úpravou. Jejich funkce spočívá v tom, že vlhkost kondenzující na vnitřním povrchu fólie nevytváří jednotlivé oddělené kapky, ale souvislý film, který není spotřebitelem z vnější strany postřehnutelný. Principem je úprava povrchového napětí, polarity, vnitřní strany obalové fólie. Obaly s touto funkcí se v současné době používají pro velkou část chlazených potravin s kratší dobou skladovatelnosti, např. balených baget.

Susceptory nejčastěji na bázi hliníkuDalší úspěšnou skupinou aktivních obalů jsou obaly se susceptory, komerčně využívané od roku 1975 k dosažení pečicího efektu u potravin zahřívaných v obalech v mikrovlnných troubách. Susceptory jsou tvořeny polyesterovou fólií s vakuově nanesenou vrstvou hliníku, laminovanou na papír. Nejrozšířenější jsou susceptory na bázi hliníku. Ve vrstvě kovu se absorbuje část mikrovlnného záření, jeho elektrická složka se přemění na energii tepelnou, takže se téměř okamžitě vyhřeje na teplotu několika set stupňů Celsia. Princip činnosti susceptoru není doposud teoreticky vysvětlen, i když funkci susceptoru lze poměrně snadno předvídat podle množství naneseného kovu.

Některé obaly Evropa teprve zkoumá

Z obalů s antimikrobiální funkcí jsou patrně nejpoužívanější emitory etanolu, tj. prvky vkládané do obalů podobně jako absorbéry a uvolňující do volného prostoru v obalu páry etanolu, využívané zejména pro prodloužení trvanlivosti baleného pečiva. V praxi se údajně osvědčily systémy Ethicap® a Negamold® (Freund Industrial Co. Ltd
., Japonsko) a Ageless typ SE (Mitsubishi Gas Chemical Co., Japonsko). Širší využití polymerní obalů s přídavky zeolitů s navázaným stříbrem, tj. dalších v současnosti často diskutovaných obalů s antimikrobiální funkcí, je v Evropě teprve ve stavu zkoušek, přestože tyto systémy jsou již dosti široce využívány výrobci domácí elektrotechniky (chladniček, mrazniček) či vybavení pro kuchyně (pracovní desky kuchyňských linek atd.).

Indikátory teploty využívány zejména v USA

V oblasti inteligentních obalů jsou poměrně běžné indikátory teploty, které jsou doposud používány zejména jako součást přepravních obalů, zejména zmrazovaných potravin, u kterých umožňují posoudit, zda během transportu a manipulace nedošlo k jejich rozmrazení a opětovnému zmrazení. V současné době jsou indikátory teploty v praxi používány zejména v USA, kde je jimi vybavován široký sortiment hotových pokrmů a mléčných a masných výrobků. V Evropě je používají např. supermarkety řetězců Monoprix ve Francii a Albert Heijn v Nizozemsku zejména pro výrobky vyšší kvality. Příkladem v praxi používaných indikátorů teploty vhodných pro balení potravin jsou Fresh-Check® (LifeLines Technology, USA), Check-Point® či Vitsab® (Vitsab Sweden AB, Švédsko) či MonitorMarkTM (3M Co., USA).

Pomalá aplikace má své důvody

Pokud jde o ostatní systémy aktivního balení, lze konstatovat, že jejich uvádění do praxe je navzdory rozsáhlému výzkumnému a vývojovému úsilí patrnému z publikací v odborné a vědecké literatuře pomalé. V porovnání se situací před pěti lety není v sortimentu prakticky využívaných aktivních obalů zřejmý progres. Kde je možné hledat příčiny tohoto stavu? Je možné nalézt tři základní důvody, a to neúměrně velké náklady spojené s přenosem výsledků vývoje těchto systémů do praktického života, dále legislativní problémy a konečně nezájem výrobců, distributorů i spotřebitelů o tyto typy obalů.

Konstrukce na míru se prodražuje

Pokud jde vysoké náklady spojené se zaváděním aktivních systémů balení do praxe, je tato skutečnost zřejmá např. u obalů s antimikrobiální aktivitou. Výhodou těchto obalů je možnost velmi přesného dávkování relativně malých množství antimikrobiálních činidel právě na požadované místo, tj. povrch balené potraviny. Dávky uvolňovaných konzervovadel jsou řádově nižší než při tradiční chemické konzervaci potravin. Uvolněná činidla tak mohou stabilizovat potravinu pouze v kombinaci s dalšími konzervačními zákroky, tj. jako jedna dílčí bariéra při stabilizaci tzv. minimálně opracovaných potravin na základě bariérové teorie. Z této skutečnosti vyplývá, že aplikace těchto systémů balení nemůže být automatická, ale zdar jejich použití je závislý na optimalizaci podmínek, tj. na ne úplně jednoduchém vývoji systému balení, který se bude mnohdy odlišovat výrobek od výrobku a bude často vytvářen na míru pro daný produkt. Připočteme-li k tomu vyšší cenu obalových prostředků tohoto typu, je zřejmé, že výrobci potravin doposud s aplikací těchto systémů balení nepospíchají. Podobná situace se například projevila i u obalů potravin využívajících stínicích prvků a určených pro ohřev v mikrovlnných zařízeních. Přestože obaly tohoto typu jsou známy již zhruba dvě desetiletí (např. víčka MicroMatch firmy Alcan), potřeba jejich konstrukce na míru každého uvažovaného výrobku prakticky eliminovala jejich využívání.

Legislativa vstřícná jen zčásti

Druhý problém brzdící praktickou aplikaci aktivních obalů při balení potravin lze spatřovat v oblasti legislativy. Zejména v Evropě bylo využívání systémů založených na cíleném uvolňování aktivních složek z obalů až do roku 2004 prakticky zamezeno platností hygienických limitů celkové migrace (např. 10 mg/dm2 pro polymery) a absencí účinných aktivních složek (konzervovadel, antioxidantů, aromat atd.) v oficiálních pozitivních seznamech látek přípustných pro výrobu obalů určených pro přímý kontakt s potravinami.

Zájemce o využívání těchto systémů pak musel podstoupit zdlouhavý a nejistý proces žádání o výjimku z platné legislativy, což pochopitelně k rozvoji aplikace aktivních systémů balení v Evropě nepřispělo. Teprve přijetí Nařízení Evropského parlamentu a Rady Evropy č. 1935/2004/EC, o materiálech a předmětech určených pro styk s potravinami a o zrušení směrnic č. 80/590/EEC a č. 89/109/EEC, přivodilo změnu.

Legislativně uznalo aktivní systémy balení jako zvláštní skupinu obalů potravin, jejichž zavádění bude regulováno vlastními předpisy. Pro současnost připustilo používání aktivních obalů uvolňujících aktivní činidlo do potraviny za předpokladu, že toto činidlo bude povoleným potravinářským aditivem a bude zaručeno, že celkové množství této látky v potravině tvořené podílem uvolněným obalem a podílem již předtím obsaženým v potravině prokazatelně nepřekročí přípustný hygienický limit uvažované látky. I přes toto zmírnění je i nadále třeba požádat příslušné orgány státní hygienické správy o povolení praktického využití aktivních systémů tohoto typu, při splnění uvedené podmínky by ale svolení mělo být spíše formalitou.

Na druhé straně ale vývoj legislativních předpisů v Evropě vedl k zákazu některých systémů aktivního balení. Například používání absorbérů přípachů (např. sáčky MINIPAX® a STRIPPAX® firmy Multisorb Technologies, USA, odstraňující z okolí balených potravin přípachy působené tvorbou sirných látek) není nyní povoleno s odůvodněním, že pach potraviny je přirozeným indikátorem jejího stavu a jeho maskování je považováno za klamání spotřebitele.

Zavádění může zrychlit poučený spotřebitel

Posledním důvodem pomalejšího zavádění aktivních systémů balení do praxe může být nepříznivý postoj distributorů, popř. i výrobců. Lze ho předpokládat například při zavádění širší aplikace indikátorů, zejména indikátorů teploty. Kromě zvýšení ceny nemusí být například pro prodejce žádoucí, aby spotřebitel mohl odmítnout koupi výrobku, neboť je na první pohled zřejmé, že s ním nebylo náležitě manipulováno (např. nebyla dodržena dostatečně nízká teplota během dopravy a skladování). Řešením by v tomto případě mohl být tlak spotřebitele na zavedení indikátorů, ten však v současné době z důvodů neinformovanosti spotřebitelů nelze předpokládat.

Přes uvedené problémy je zřejmé, že praktické aplikace aktivních systémů balení se budou i nadále rozvíjet. Tento vývoj nemusí být rychlý, ale nelze předpokládat jeho zastavení. Přitom je jisté, že se objeví nové typy obalů, které mohou využívat zcela jiné principy, než zde byly uvedeny, a to např. v důsledku rozvoje nanotechnologií nebo další miniaturizace elektronických zařízení.

Jaroslav Dobiáš, VŠCHT Praha