Výrobce, který chce dodat na trh nový kvalitnà výrobek urÄený pro mikrovlnný ohÅ™ev tak, aby mÄ›l Å¡anci na úspÄ›ch, musà podstoupit jeho pomÄ›rnÄ› nákladný vývoj. KlÃÄový význam pÅ™i návrhu tÄ›chto potravinářských výrobků je pÅ™isuzován vhodné konstrukci obalu. Snad u žádné jiné kategorie potravin nenà totiž možné způsobem balenà tak zásadnÃm způsobem ovlivňovat užitné vlastnosti produktu.
V potravinách je schopnost mikrovlnného ohÅ™evu podmÃnÄ›na pÅ™edevÅ¡Ãm obsahem vody, úÄinky vlnÄ›nà jsou zesilovány zvýšenou koncentracà iontů (tj. solÃ), ale i obsahem olejů a tuků. PodobnÄ› i u obalových materiálů je jejich chovánà v mikrovlnném poli ovlivnÄ›no pÅ™Ãtomnostà elektricky nabitých Äástic a polaritou molekul.
Mikrovlny požadujÃ…
Za tÅ™i základnà funkce obalu považujeme ochranu výrobku pÅ™ed znehodnocenÃm ve sféře obÄ›hu, vytvoÅ™enà racionálnà manipulaÄnà jednotky a zprostÅ™edkovánà vizuálnà komunikace mezi výrobkem a zákaznÃkem. Každý tradiÄnà obal musà dále splňovat Å™adu požadavků daných technologickými podmÃnkami ve výrobÄ›, hygienickými aspekty atd. Na obaly potravin urÄených pro mikrovlnný ohÅ™ev jsou kladeny dalšà specifické požadavky:
a) maximálnà omezenà možnosti vzniku elektrického výboje mezi jednotlivými obaly, Äástmi obalů, popÅ™. mezi obalem a vlastnà stÄ›nou mikrovlnného zaÅ™ÃzenÃ,
b) schopnost pÅ™iměřeného uvolňovánà vnitÅ™nÃho pÅ™etlaku vodnà páry vznikajÃcà bÄ›hem ohÅ™evu tak, aby nedoÅ¡lo k poÅ¡kozenà obalu,
c) schopnost pÅ™ispÃvat k rovnomÄ›rnému záhÅ™evu balené potraviny,
d) odolnost vůÄi působenà mikrovlnného zářenà jak z hlediska pÅ™Ãpadného uvolňovánà složek obalu do potraviny, tak z ohledu dostateÄné tepelné a mechanické stability za podmÃnek, pÅ™i kterých se potravina zahÅ™Ãvá.
Materiály závisejà na funkci
Volba materiálu pro výrobu obalů potravin urÄených pro mikrovlnný ohÅ™ev je zásadnÄ› závislá na funkci, kterou od nÄ›ho oÄekáváme. RozÅ¡ÃÅ™ené je použÃvánà obalů z plastů, papÃru a jejich vzájemných kombinacÃ, dále pak obaly z hlinÃku a skla.
Pokud jde o papÃr, je tÅ™eba si uvÄ›domit, že vždy obsahuje jistý podÃl vody stejnÄ› jako pohyblivé ionty. Proto se úÄinkem mikrovln zahÅ™Ãvá. ObecnÄ› je vzrůst teploty papÃrových obalů pomalý a pro vÄ›tÅ¡inu systémů zanedbatelný. VÄ›tšà vrstva papÃrových materiálů, napÅ™. ubrousků, se vÅ¡ak může uvnitÅ™ ohřát tak, že dojde až k zuhelnatÄ›nÃ. Dosti rozÅ¡ÃÅ™ené je balenà potravin urÄených pro mikrovlnný ohÅ™ev do papÃrových obalů vrstvených plasty. Vlastnosti tÄ›chto obalů jsou pak závislé zejména na typu polymernà vrstvy.
Použitelnost plastů je pro jednotlivé aplikace podmÃnÄ›na jejich pÅ™iměřenou tepelnou stabilitou. ObecnÄ› platÃ, že potravina v mikrovlnné troubÄ› nemůže být zahřátá na teplotu pÅ™esahujÃcà 100 oC, pokud se z nà nevypařà veÅ¡kerá voda. Pak může jejà teplota stoupat a pÅ™esáhnout teplotu zmÄ›knutà vÄ›tÅ¡iny použitelných plastů. TepelnÄ› nejodolnÄ›jšà jsou obaly z termosetů, výhodné jsou polyestery (polyetylentereftalát, polykarbonáty atd.) nebo polypropylen, tj. materiály, které se použÃvajà pro balenà výrobků, jež se mohou ohÅ™Ãvat jak v konvenÄnÃch, tak mikrovlnných zaÅ™ÃzenÃch.
Zvláštnà kapitolu zaujÃmajà obaly kovové, které byly dlouho vydávány za nevhodné pro použità v mikrovlnných troubách (znaÄná Äást spotÅ™ebitelů je za takové považuje dosud), a to ze dvou důvodů:
a) v mikrovlnném poli se na izolovaných vodivých plochách indukuje znaÄné napÄ›tÃ, které může být pÅ™ÃÄinou elektrického výboje mezi obalem a vlastnÃm zaÅ™ÃzenÃm, popÅ™. mezi jednotlivými obaly Äi jejich navzájem izolovanými Äástmi,
b) kovovou plochou odražené vlnÄ›nà se může vracet do magnetronu (zdroj mikrovln) a zahÅ™Ãvat ho.
V obou pÅ™Ãpadech může dojÃt až k poÅ¡kozenà mikrovlnného zaÅ™ÃzenÃ. PÅ™i úvahách o použitelnosti kovových obalů si musÃme uvÄ›domit, že celý aktivnà prostor mikrovlnného sporáku je ohraniÄen kovovými stÄ›nami. Je proto zÅ™ejmé, a praktické zkuÅ¡enosti to potvrzujÃ, že problémy se vznikem elektrického výboje lze úspěšnÄ› vyÅ™eÅ¡it vhodnou konstrukcà obalu a dodržovánÃm jistých zásad pÅ™i umÃsÅ¥ovánà zahÅ™Ãvané potraviny do zaÅ™ÃzenÃ. Nesnáze s možným poÅ¡kozenÃm magnetronu se pak Å™ešà vhodnou konstrukcà mikrovlnné trouby.
Pro mikrovlnný ohÅ™ev potravin se v praxi využÃvajà i sklenÄ›né obaly. Vzhledem k charakteru mikrovlnného ohÅ™evu se preferujà pÅ™edevÅ¡Ãm nÃzké tvary sklenic se Å¡irokým hrdlem umožňujÃcà rovnomÄ›rnÄ›jšà ohÅ™ev oproti nádobám Å¡tÃhlým. V Japonsku byly vyvinuty i vysoce nepropustné plastové fólie potažené vrstvou vakuovÄ› nanášeného oxidu kÅ™emiÄitého, jejichž cena je vÅ¡ak dosud vysoká.
Obaly potravin urÄených pro mikrovlnný ohÅ™ev musà vyhovovat i hygienickým pÅ™edpisům. Doposud pro tyto obaly nebyly formulovány žádné specifické požadavky, a proto se vycházà z pÅ™edpokladu, že vÅ¡echny obalové materiály dosud povolené pro kontakt s danou potravinou pÅ™i teplotách dosahovaných v mikrovlnném zaÅ™Ãzenà mohou být pro mikrovlnný ohÅ™ev použÃvány. Vždy je vÅ¡ak tÅ™eba individuálnÄ› zvážit, zda podmÃnky pÅ™i mikrovlnném ohÅ™evu (typ potraviny, teplota, tloušťka obalové fólie atd.) odpovÃdajà danému pÅ™edpisu.
U obalů potravin urÄených pro mikrovlnný ohÅ™ev musà výrobce zabezpeÄit spotÅ™ebiteli vÃce informacÃ, než bývá běžné. KromÄ› zÅ™etelného oznaÄenÃ, že jde o výrobek vhodný pro tento druh ohÅ™evu, bývajà vyžadovány i dalšà údaje, napÅ™.:
– doba ohÅ™evu v závislosti na nastaveném výkonu,
– způsob úpravy obalu pÅ™ed vloženÃm do mikrovlnné trouby,
– popis, jak rozpoznat, že pokrm byl skuteÄnÄ› pÅ™iměřenÄ› tepelnÄ› opracován.
Existujà firmy specializované na návrh konstrukce obalů potravin pro mikrovlnný ohÅ™ev. Je nabÃzen i poÄÃtaÄový software, s jehož pomocà může výrobce zÃskat pÅ™edstavu o optimálnÃm uspořádánà obalu pro daný typ pokrmu.
PasivnÃ, Äi aktivnà obal?
Z hlediska použità při mikrovlnném ohřevu lze obalové materiály rozdělit do třà skupin:
a) pro mikrovlny transparentnÃ,
b) mikrovlny absorbujÃcÃ,
c) mikrovlny odrážejÃcÃ.
Podle vlastnà funkce obalu jako celku rozliÅ¡ujeme obaly pasivnà a aktivnÃ, pÅ™iÄemž pasivnà balenà využÃvá pÅ™edevÅ¡Ãm materiály z prvé skupiny, aktivnà obaly pak pÅ™edevÅ¡Ãm materiály mikrovlnné pole absorbujÃcà a odrážejÃcÃ.
Pasivnà obaly v podstatÄ› neovlivňujà úÄinek mikrovlnného pole. PoužÃvajà se zejména pro tekuté potraviny, zeleninu, hotové pokrmy atd., kdy cÃlem je pokrm pouze ohřát, popÅ™. uvaÅ™it. Typické pro nÄ› je využità materiálů transparentnÃch pro mikrovlnné zářenÃ, které se absorbuje pouze balenou potravinou a pÅ™Ãmo ji zahÅ™Ãvá. UzávÄ›ry tÄ›chto obalů mohou zvyÅ¡ovat úÄinnost záhÅ™evu zachycenÃm vyvÃjené vodnà páry a transformacà jejÃho tepla, které by jinak uniklo nevyužito. Pokud je v ohÅ™Ãvané potravinÄ› pÅ™Ãtomna voda v kapalném stavu, nepÅ™ekroÄà teplota pokrmu 100 oC. Je vÅ¡ak tÅ™eba důslednÄ› zamezit lokálnÃmu vysouÅ¡enà pokrmu v rozÃch obalu, pÅ™ÃpadnÄ› v tenkých vrstvách v blÃzkosti uzávÄ›ru. Jakmile se totiž odpařà poslednà podÃl vody, teplota
suchého zbytku stoupá a může dojÃt až k jeho zuhelnatÄ›nà Äi roztavenà plastového obalu. PodobnÄ› je tÅ™eba zamezit mÃstnÃmu pÅ™ehřátà způsobenému kumulacà úÄinků mikrovlnného pole. V každém pÅ™ÃpadÄ› by obalové materiály uvažované pro danou aplikaci mÄ›ly být hodnoceny zejména z hlediska tepelné resistence.
Pro mikrovlny transparentnà materiály použÃvané v obalové technice zahrnujà pÅ™edevÅ¡Ãm vÅ¡echny běžné polymery (tj. zejména polyetylen, polypropylen, polyester, kopolymery styrenu s fenylenoxidem atd.), papÃr, sklo a keramiku, popÅ™. hlinÃkovou fólii.
Konstrukci obalů potravin urÄených pro mikrovlnný ohÅ™ev urÄuje také pÅ™edchozà zpracovánà ve výrobÄ›. Opomineme-li potraviny s krátkou skladovatelnostà urÄené výhradnÄ› pro ohÅ™ev v mikrovlnné troubÄ› (objem jejich produkce tvořà ve vyspÄ›lých zemÃch kolem 10 % z výroby potravin, které lze v domácnostech pÅ™ipravovat mikrovlnami), pak stěžejnà Äást nabÃdky tvořà mražené nebo sterilované pokrmy, které si spotÅ™ebitel může upravit jak v konvenÄnÃm, tak mikrovlnném zaÅ™ÃzenÃ.
VÄ›tÅ¡ina zmrazovaných pokrmů je doposud stále nabÃzena na polymernÃch miskách v papÃrových krabiÄkách. HlavnÃm požadavkem je, aby potravinu bylo možné ohÅ™Ãvat pÅ™Ãmo na táccÃch, a to jak konvenÄnÃm, tak mikrovlnným způsobem. VÄ›tÅ¡ina výrobců použÃvá misky na bázi krystalického polyetylentereftalátu (CPET) vyrobené injekÄnÃm vstÅ™ikovánÃm nebo tepelným tvarovánÃm, v různých barvách a tvarech tak, aby na nich mohlo být jÃdlo pÅ™Ãmo servÃrováno, nebo misek polypropylenových. Termosetový polyester je dalÅ¡Ãm materiálem použÃvaným zejména pro balenà cenovÄ› dražšÃch mrazených potravin, kdy spotÅ™ebitele pÅ™itahuje pÅ™edevÅ¡Ãm vynikajÃcà vzhled obalu pÅ™ipomÃnajÃcà nádoby z porcelánu.
Jinou možnostà mohou být obaly vyrábÄ›né na bázi kopolymeru styrénu a fenylenoxidu. Samotný polystyren je nevhodný pro balenà potravin urÄených pro mikrovlnný ohÅ™ev vzhledem ke ztrátÄ› tvarové stálosti pÅ™i asi 90 oC. PÅ™Ãdavek fenylenoxidu významnÄ› zvýšà tepelnou odolnost. RozÅ¡ÃÅ™enà obalů tohoto typu by mohla pÅ™ispÄ›t i pÅ™Ãznivá cena.
Levným, a proto rozÅ¡ÃÅ™eným obalovým materiálem je i papÃr s nánosem polypropylenu. Misky z tohoto matriálu se obvykle uzavÃrajà pÅ™ivaÅ™ovanými vÃÄky stejného materiálu nebo polypropylenovými fóliemi. PoužÃvajà se i tácky z papÃru potahovaného polyetylentereftalátem odolávajÃcà teplotám 220 oC po 35 minut. Jejich cena bývá nižšà v porovnánà se stejnými miskami pouze na bázi polyesteru.
DalÅ¡Ãm typem potravin urÄených pro mikrovlnný ohÅ™ev jsou pokrmy sterilované. Vzhledem k jejich pÅ™evážnÄ› nekyselému charakteru to znamená, že potravina musà být sterilována v obalu (u kusových, nekyselých potravin je sterilace mimo obal problematická) pÅ™i teplotách 121 oC po vÃce než 30 minut. Obalový materiál musà být tedy kromÄ› vhodnosti pro mikrovlnný ohÅ™ev schopný vydržet tepelnou sterilaci a musà být maximálnÄ› nepropustný pro kyslÃk a vlhkost vzhledem k dlouhodobé skladovatelnosti výrobku pÅ™i normálnà teplotÄ›. Materiály splňujÃcà tyto požadavky jsou tvoÅ™eny pÅ™evážnÄ› mnohavrstevnými fóliemi kombinujÃcÃmi polypropylen a etylenvinylalkohol (EVOH) nebo polyvinylidenchlorid (PVdC). V poslednà dobÄ› se pro tyto úÄely použÃvajà i speciálnà sklenÄ›né obaly, popÅ™. misky hlinÃkové.
Susceptory i stÃnicà prvky
Za aktivnà obaly považujeme ty, které nÄ›jakým způsobem ovlivňujà vlastnà průbÄ›h ohÅ™evu v mikrovlnné troubÄ› nebo spotÅ™ebiteli umožňujà jeho kontrolu. NejrozÅ¡ÃÅ™enÄ›jÅ¡Ãm aktivnÃm prvkem pÅ™i balenà potravin jsou tzv. susceptory, komerÄnÄ› využÃvané od roku 1975. Mikrovlnný ohÅ™ev totiž neumožňuje vytvoÅ™enà kÅ™ehké, zhnÄ›dlé kůrky a aromatu typického pro peÄené potraviny. Důvodem je rovnomÄ›rný ohÅ™ev v celém objemu pokrmu. Tyto nevýhody se již dÅ™Ãve Å™eÅ¡ily pomocà speciálnÃho nádobà pro mikrovlnné sporáky, tzv. Crispers nebo Browners. V principu tyto nádoby absorbujà urÄitou Äást mikrovlnné energie, tÃm se ohÅ™ejà a vedenÃm tepla zvyÅ¡ujà teplotu pÅ™ilehlého povrchu potraviny, zatÃmco procházejÃcà Äást zářenà ohÅ™Ãvá typickým způsobem pokrm v celém objemu.
PodobnÄ› pracujà i susceptory. PonejvÃce jsou tvoÅ™eny polyesterovou fólià s vakuovÄ› nanesenou vrstvou kovového pigmentu (nÄ›kdy i vÃce vrstvami) laminovanou na papÃÅ™e Äi papÃrovém kartonu. NejrozÅ¡ÃÅ™enÄ›jšà jsou susceptory na bázi hlinÃku. RozhodujÃcà pro konstrukci susceptoru je množstvà naneseného kovového pigmentu, které se obvykle udává optickou hustotou. PÅ™i použità hlinÃku majà běžnÄ› použÃvané pokovené fólie optickou hustotu od 0,18 do 0,30. Vyššà hustoty (nad 0,35) zapÅ™ÃÄiňujà tvorbu elektrického oblouku, menšà (pod 0,12) jsou neúÄinné.
PÅ™estože Äinnost susceptoru lze pomÄ›rnÄ› pÅ™esnÄ› pÅ™edvÃdat, podstata jeho ohÅ™evu nenà dosud zcela objasnÄ›na. Jedna z teorià pÅ™edpokládá, že zvýšenà teploty susceptoru je výsledkem nÄ›kolika procesů vÄetnÄ› mechanického rozruÅ¡enà hlinÃkového povlaku, tavenà struktury podpůrného polyesteru a oxidace hlinÃku na oxid hlinitý transparentnà pro mikrovlny.
Vrstva hlinÃkového pigmentu se může Äasem poÅ¡kodit, je citlivá zejména na vlhkost. Také ji mohou pochopitelnÄ› naruÅ¡it nÄ›které složky potravin. Každé poÅ¡kozenà má pak za následek ztrátu funkce susceptoru. Proto je susceptor konstruován tak, že hlinÃková vrstva je odvrácena od vlastnÃho obsahu obalu, vnitÅ™nà stÄ›nu tvořà obvykle polyester. TÃm se jednak chránà vrstva kovu pÅ™ed poÅ¡kozenÃm a jednak se zabraňuje kontaminaci potraviny hlinÃkem. Pokovená fólie susceptoru bývá vÄ›tÅ¡inou nanesena na papÃrový podklad, který zajišťuje rozmÄ›rovou stabilitu bÄ›hem ohÅ™evu.
Již nÄ›kolik let se vyvÃjà dalšà generace susceptorů, jejichž podstatou majà být jiné kovy, napÅ™. nikl, kobalt, železo atd. Jejich pÅ™ednostà je pÅ™emÄ›na i magnetické složky zářenà na teplo, jejich nanášenà na fólii je vÅ¡ak mnohem nákladnÄ›jšà v porovnánà s hlinÃkem. Kombinacà kovů nebo různým množstvÃm pigmentu naneseného v susceptoru bude možné ovlivňovat ohÅ™ev jednotlivých komponent nÄ›kolikasložkového jÃdla zahÅ™Ãvaného naráz v obalu. Nové uspořádánà susceptorů by mÄ›lo umožnit dosaženà vyššÃch teplot (450 – 500 oC) pÅ™i možnosti ovládat rychlost vývoje tepla v mnohem Å¡irÅ¡Ãm rozmezà (10 – 180 J.m-1.min-1).
Mezi aktivnà složky obalů pro mikrovlnný ohÅ™ev potravin patřà i různé stÃnicÃ, odrážecà prvky. Jsou to kovové vrstvy dostateÄnÄ› silné. V mikrovlnném poli se proto nezahÅ™ÃvajÃ, ale odrážejà mikrovlny podobnÄ› jako stÄ›ny sporáku. V krytém mÃstÄ› potom do potraviny neproniká žádné zářenÃ. StÃnicà prvky umožňujà chránit nÄ›které Äásti potraviny pÅ™ed úÄinkem mikrovlnného pole, jakož i ovlivňovat smÄ›r pronikánà zářenà do pokrmu. StÃnicà prvky mohou být tvoÅ™eny kovovou fóliÃ, popÅ™. laminovanou na nosiÄ, nebo jakoukoli kovovou plochou (napÅ™. hlinÃkovou miskou) a použÃvajà se zejména pro optimalizaci ohÅ™evu nÄ›kolikasložkových pokrmů.
Do aktivnÃch složek obalů pro mikrovlnný ohÅ™ev můžeme zaÅ™adit i nÄ›které dalšà prvky. Patřà sem napÅ™Ãklad indikátory pÅ™iměřenosti ohÅ™evu. Jejich význam je dán různostà podmÃnek, za kterých byla daná potravina vyrobena a skladována, a rozdÃly ve výkonech zaÅ™ÃzenÃ, na kterých může být ohÅ™Ãvána. Indikátory informujà konzumenta o tom, že pokrm již byl náležitÄ› zahřát. Potravina se jednoduÅ¡e ohÅ™Ãvá tak dlouho, dokud znaÄka na obalu nezmÄ›nà barvu. Principy podobných tepelných indikátorů mohou být různé, vždy se vÅ¡ak ve formÄ› pásky nebo nátÄ›ru nanášejà automaticky na balicà lince na vÃÄ
ko Äi boÄnà stÄ›ny obalů.
Konstrukce obalů pro mikrovlnný ohÅ™ev potravin je rozmanitá a neustále se rozvÃjÃ. ZavádÄ›jà se obaly se samoÄinným odvÄ›trávánÃm vyvÃjené páry. VÃÄko obsahuje malý pásek materiálu citlivého na tlak nebo je na nÄ›m umÃstÄ›n malý susceptor. Teplo v nÄ›m vyvÃjené zeslabuje fólii, až pÅ™i urÄitém tlaku páry praskne podobnÄ› jako v prvém pÅ™ÃpadÄ›. VyrábÄ›jà se i zvukové indikátory tvoÅ™ené malou pÚťalkou zabudovanou do vÃÄka atd.
Balenà potravin urÄených pro mikrovlnný ohÅ™ev pÅ™edstavuje nespornÄ› velice zajÃmavou oblast potravinářské techniky.
Jaroslav Dobiáš,
VÅ CHT Praha