Výrobce, který chce dodat na trh nový kvalitní výrobek urÄený pro mikrovlnný ohÅ™ev tak, aby mÄ›l Å¡anci na úspÄ›ch, musí podstoupit jeho pomÄ›rnÄ› nákladný vývoj. KlíÄový význam pÅ™i návrhu tÄ›chto potravinářských výrobků je pÅ™isuzován vhodné konstrukci obalu. Snad u žádné jiné kategorie potravin není totiž možné způsobem balení tak zásadním způsobem ovlivňovat užitné vlastnosti produktu.

V potravinách je schopnost mikrovlnného ohÅ™evu podmínÄ›na pÅ™edevším obsahem vody, úÄinky vlnÄ›ní jsou zesilovány zvýšenou koncentrací iontů (tj. solí), ale i obsahem olejů a tuků. PodobnÄ› i u obalových materiálů je jejich chování v mikrovlnném poli ovlivnÄ›no přítomností elektricky nabitých Äástic a polaritou molekul.

Mikrovlny požadují…
Za tÅ™i základní funkce obalu považujeme ochranu výrobku pÅ™ed znehodnocením ve sféře obÄ›hu, vytvoÅ™ení racionální manipulaÄní jednotky a zprostÅ™edkování vizuální komunikace mezi výrobkem a zákazníkem. Každý tradiÄní obal musí dále splňovat Å™adu požadavků daných technologickými podmínkami ve výrobÄ›, hygienickými aspekty atd. Na obaly potravin urÄených pro mikrovlnný ohÅ™ev jsou kladeny další specifické požadavky:
a) maximální omezení možnosti vzniku elektrického výboje mezi jednotlivými obaly, Äástmi obalů, popÅ™. mezi obalem a vlastní stÄ›nou mikrovlnného zařízení,
b) schopnost přiměřeného uvolňování vnitřního přetlaku vodní páry vznikající během ohřevu tak, aby nedošlo k poškození obalu,
c) schopnost přispívat k rovnoměrnému záhřevu balené potraviny,
d) odolnost vůÄi působení mikrovlnného záření jak z hlediska případného uvolňování složek obalu do potraviny, tak z ohledu dostateÄné tepelné a mechanické stability za podmínek, pÅ™i kterých se potravina zahřívá.

Materiály závisejí na funkci
Volba materiálu pro výrobu obalů potravin urÄených pro mikrovlnný ohÅ™ev je zásadnÄ› závislá na funkci, kterou od nÄ›ho oÄekáváme. Rozšířené je používání obalů z plastů, papíru a jejich vzájemných kombinací, dále pak obaly z hliníku a skla.
Pokud jde o papír, je tÅ™eba si uvÄ›domit, že vždy obsahuje jistý podíl vody stejnÄ› jako pohyblivé ionty. Proto se úÄinkem mikrovln zahřívá. ObecnÄ› je vzrůst teploty papírových obalů pomalý a pro vÄ›tÅ¡inu systémů zanedbatelný. VÄ›tší vrstva papírových materiálů, napÅ™. ubrousků, se vÅ¡ak může uvnitÅ™ ohřát tak, že dojde až k zuhelnatÄ›ní. Dosti rozšířené je balení potravin urÄených pro mikrovlnný ohÅ™ev do papírových obalů vrstvených plasty. Vlastnosti tÄ›chto obalů jsou pak závislé zejména na typu polymerní vrstvy.
Použitelnost plastů je pro jednotlivé aplikace podmínÄ›na jejich pÅ™iměřenou tepelnou stabilitou. ObecnÄ› platí, že potravina v mikrovlnné troubÄ› nemůže být zahřátá na teplotu pÅ™esahující 100 oC, pokud se z ní nevypaří veÅ¡kerá voda. Pak může její teplota stoupat a pÅ™esáhnout teplotu zmÄ›knutí vÄ›tÅ¡iny použitelných plastů. TepelnÄ› nejodolnÄ›jší jsou obaly z termosetů, výhodné jsou polyestery (polyetylentereftalát, polykarbonáty atd.) nebo polypropylen, tj. materiály, které se používají pro balení výrobků, jež se mohou ohřívat jak v konvenÄních, tak mikrovlnných zařízeních.
Zvláštní kapitolu zaujímají obaly kovové, které byly dlouho vydávány za nevhodné pro použití 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›tí, které může být příÄinou elektrického výboje mezi obalem a vlastním zařízením, popÅ™. mezi jednotlivými obaly Äi jejich navzájem izolovanými Äástmi,
b) kovovou plochou odražené vlnění se může vracet do magnetronu (zdroj mikrovln) a zahřívat ho.
V obou případech může dojít až k poÅ¡kození mikrovlnného zařízení. PÅ™i úvahách o použitelnosti kovových obalů si musíme uvÄ›domit, že celý aktivní prostor mikrovlnného sporáku je ohraniÄen kovovými stÄ›nami. Je proto zÅ™ejmé, a praktické zkuÅ¡enosti to potvrzují, že problémy se vznikem elektrického výboje lze úspěšnÄ› vyÅ™eÅ¡it vhodnou konstrukcí obalu a dodržováním jistých zásad pÅ™i umísÅ¥ování zahřívané potraviny do zařízení. Nesnáze s možným poÅ¡kozením magnetronu se pak Å™eší vhodnou konstrukcí mikrovlnné trouby.
Pro mikrovlnný ohÅ™ev potravin se v praxi využívají i sklenÄ›né obaly. Vzhledem k charakteru mikrovlnného ohÅ™evu se preferují pÅ™edevším nízké tvary sklenic se Å¡irokým hrdlem umožňující rovnomÄ›rnÄ›jší ohÅ™ev oproti nádobám Å¡tíhlým. 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 musí vyhovovat i hygienickým pÅ™edpisům. Doposud pro tyto obaly nebyly formulovány žádné specifické požadavky, a proto se vychází z pÅ™edpokladu, že vÅ¡echny obalové materiály dosud povolené pro kontakt s danou potravinou pÅ™i teplotách dosahovaných v mikrovlnném zařízení mohou být pro mikrovlnný ohÅ™ev používány. Vždy je vÅ¡ak tÅ™eba individuálnÄ› zvážit, zda podmínky pÅ™i mikrovlnném ohÅ™evu (typ potraviny, teplota, tlouÅ¡Å¥ka obalové fólie atd.) odpovídají danému pÅ™edpisu.
U obalů potravin urÄených pro mikrovlnný ohÅ™ev musí výrobce zabezpeÄit spotÅ™ebiteli více informací, než bývá běžné. KromÄ› zÅ™etelného oznaÄení, že jde o výrobek vhodný pro tento druh ohÅ™evu, bývají vyžadovány i další údaje, napÅ™.:
– doba ohÅ™evu v závislosti na nastaveném výkonu,
– způsob úpravy obalu pÅ™ed vložením do mikrovlnné trouby,
– popis, jak rozpoznat, že pokrm byl skuteÄnÄ› pÅ™iměřenÄ› tepelnÄ› opracován.
Existují firmy specializované na návrh konstrukce obalů potravin pro mikrovlnný ohÅ™ev. Je nabízen i poÄítaÄový software, s jehož pomocí může výrobce získat pÅ™edstavu o optimálním uspořádání obalu pro daný typ pokrmu.

Pasivní, Äi aktivní obal?
Z hlediska použití při mikrovlnném ohřevu lze obalové materiály rozdělit do tří skupin:
a) pro mikrovlny transparentní,
b) mikrovlny absorbující,
c) mikrovlny odrážející.
Podle vlastní funkce obalu jako celku rozliÅ¡ujeme obaly pasivní a aktivní, pÅ™iÄemž pasivní balení využívá pÅ™edevším materiály z prvé skupiny, aktivní obaly pak pÅ™edevším materiály mikrovlnné pole absorbující a odrážející.
Pasivní obaly v podstatÄ› neovlivňují úÄinek mikrovlnného pole. Používají se zejména pro tekuté potraviny, zeleninu, hotové pokrmy atd., kdy cílem je pokrm pouze ohřát, popÅ™. uvaÅ™it. Typické pro nÄ› je využití materiálů transparentních pro mikrovlnné záření, které se absorbuje pouze balenou potravinou a přímo ji zahřívá. UzávÄ›ry tÄ›chto obalů mohou zvyÅ¡ovat úÄinnost záhÅ™evu zachycením vyvíjené vodní páry a transformací jejího tepla, které by jinak uniklo nevyužito. Pokud je v ohřívané potravinÄ› přítomna voda v kapalném stavu, nepÅ™ekroÄí teplota pokrmu 100 oC. Je vÅ¡ak tÅ™eba důslednÄ› zamezit lokálnímu vysouÅ¡ení pokrmu v rozích obalu, případnÄ› v tenkých vrstvách v blízkosti uzávÄ›ru. Jakmile se totiž odpaří poslední podíl vody, teplota
suchého zbytku stoupá a může dojít až k jeho zuhelnatÄ›ní Äi roztavení plastového obalu. PodobnÄ› je tÅ™eba zamezit místnímu pÅ™ehřátí způsobenému kumulací úÄinků mikrovlnného pole. V každém případÄ› by obalové materiály uvažované pro danou aplikaci mÄ›ly být hodnoceny zejména z hlediska tepelné resistence.
Pro mikrovlny transparentní materiály používané v obalové technice zahrnují především všechny běžné polymery (tj. zejména polyetylen, polypropylen, polyester, kopolymery styrenu s fenylenoxidem atd.), papír, sklo a keramiku, popř. hliníkovou fólii.
Konstrukci obalů potravin urÄených pro mikrovlnný ohÅ™ev urÄuje také pÅ™edchozí zpracování ve výrobÄ›. Opomineme-li potraviny s krátkou skladovatelností urÄené výhradnÄ› pro ohÅ™ev v mikrovlnné troubÄ› (objem jejich produkce tvoří ve vyspÄ›lých zemích kolem 10 % z výroby potravin, které lze v domácnostech pÅ™ipravovat mikrovlnami), pak stěžejní Äást nabídky tvoří mražené nebo sterilované pokrmy, které si spotÅ™ebitel může upravit jak v konvenÄním, tak mikrovlnném zařízení.
VÄ›tÅ¡ina zmrazovaných pokrmů je doposud stále nabízena na polymerních miskách v papírových krabiÄkách. Hlavním požadavkem je, aby potravinu bylo možné ohřívat přímo na táccích, a to jak konvenÄním, tak mikrovlnným způsobem. VÄ›tÅ¡ina výrobců používá misky na bázi krystalického polyetylentereftalátu (CPET) vyrobené injekÄním vstÅ™ikováním nebo tepelným tvarováním, v různých barvách a tvarech tak, aby na nich mohlo být jídlo přímo servírováno, nebo misek polypropylenových. Termosetový polyester je dalším materiálem používaným zejména pro balení cenovÄ› dražších mrazených potravin, kdy spotÅ™ebitele pÅ™itahuje pÅ™edevším vynikající vzhled obalu pÅ™ipomínající nádoby z porcelánu.
Jinou možností mohou být obaly vyrábÄ›né na bázi kopolymeru styrénu a fenylenoxidu. Samotný polystyren je nevhodný pro balení potravin urÄených pro mikrovlnný ohÅ™ev vzhledem ke ztrátÄ› tvarové stálosti pÅ™i asi 90 oC. Přídavek fenylenoxidu významnÄ› zvýší tepelnou odolnost. Rozšíření obalů tohoto typu by mohla pÅ™ispÄ›t i příznivá cena.
Levným, a proto rozšířeným obalovým materiálem je i papír s nánosem polypropylenu. Misky z tohoto matriálu se obvykle uzavírají pÅ™ivaÅ™ovanými víÄky stejného materiálu nebo polypropylenovými fóliemi. Používají se i tácky z papíru potahovaného polyetylentereftalátem odolávající teplotám 220 oC po 35 minut. Jejich cena bývá nižší v porovnání se stejnými miskami pouze na bázi polyesteru.
Dalším typem potravin urÄených pro mikrovlnný ohÅ™ev jsou pokrmy sterilované. Vzhledem k jejich pÅ™evážnÄ› nekyselému charakteru to znamená, že potravina musí být sterilována v obalu (u kusových, nekyselých potravin je sterilace mimo obal problematická) pÅ™i teplotách 121 oC po více než 30 minut. Obalový materiál musí být tedy kromÄ› vhodnosti pro mikrovlnný ohÅ™ev schopný vydržet tepelnou sterilaci a musí být maximálnÄ› nepropustný pro kyslík a vlhkost vzhledem k dlouhodobé skladovatelnosti výrobku pÅ™i normální teplotÄ›. Materiály splňující tyto požadavky jsou tvoÅ™eny pÅ™evážnÄ› mnohavrstevnými fóliemi kombinujícími polypropylen a etylenvinylalkohol (EVOH) nebo polyvinylidenchlorid (PVdC). V poslední dobÄ› se pro tyto úÄely používají i speciální sklenÄ›né obaly, popÅ™. misky hliníkové.

Susceptory i stínicí prvky
Za aktivní obaly považujeme ty, které nÄ›jakým způsobem ovlivňují vlastní průbÄ›h ohÅ™evu v mikrovlnné troubÄ› nebo spotÅ™ebiteli umožňují jeho kontrolu. NejrozšířenÄ›jším aktivním prvkem pÅ™i balení potravin jsou tzv. susceptory, komerÄnÄ› využívané od roku 1975. Mikrovlnný ohÅ™ev totiž neumožňuje vytvoÅ™ení 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 dříve Å™eÅ¡ily pomocí speciálního nádobí pro mikrovlnné sporáky, tzv. Crispers nebo Browners. V principu tyto nádoby absorbují urÄitou Äást mikrovlnné energie, tím se ohÅ™ejí a vedením tepla zvyÅ¡ují teplotu pÅ™ilehlého povrchu potraviny, zatímco procházející Äást záření ohřívá typickým způsobem pokrm v celém objemu.
PodobnÄ› pracují i susceptory. Ponejvíce jsou tvoÅ™eny polyesterovou fólií s vakuovÄ› nanesenou vrstvou kovového pigmentu (nÄ›kdy i více vrstvami) laminovanou na papíře Äi papírovém kartonu. NejrozšířenÄ›jší jsou susceptory na bázi hliníku. Rozhodující pro konstrukci susceptoru je množství naneseného kovového pigmentu, které se obvykle udává optickou hustotou. PÅ™i použití hliníku mají běžnÄ› používané pokovené fólie optickou hustotu od 0,18 do 0,30. Vyšší hustoty (nad 0,35) zapříÄiňují tvorbu elektrického oblouku, menší (pod 0,12) jsou neúÄinné.
PÅ™estože Äinnost susceptoru lze pomÄ›rnÄ› pÅ™esnÄ› pÅ™edvídat, podstata jeho ohÅ™evu není dosud zcela objasnÄ›na. Jedna z teorií pÅ™edpokládá, že zvýšení teploty susceptoru je výsledkem nÄ›kolika procesů vÄetnÄ› mechanického rozruÅ¡ení hliníkového povlaku, tavení struktury podpůrného polyesteru a oxidace hliníku na oxid hlinitý transparentní pro mikrovlny.
Vrstva hliníkového pigmentu se může Äasem poÅ¡kodit, je citlivá zejména na vlhkost. Také ji mohou pochopitelnÄ› naruÅ¡it nÄ›které složky potravin. Každé poÅ¡kození má pak za následek ztrátu funkce susceptoru. Proto je susceptor konstruován tak, že hliníková vrstva je odvrácena od vlastního obsahu obalu, vnitÅ™ní stÄ›nu tvoří obvykle polyester. Tím se jednak chrání vrstva kovu pÅ™ed poÅ¡kozením a jednak se zabraňuje kontaminaci potraviny hliníkem. Pokovená fólie susceptoru bývá vÄ›tÅ¡inou nanesena na papírový podklad, který zajiÅ¡Å¥uje rozmÄ›rovou stabilitu bÄ›hem ohÅ™evu.
Již několik let se vyvíjí další generace susceptorů, jejichž podstatou mají být jiné kovy, např. nikl, kobalt, železo atd. Jejich předností je přeměna i magnetické složky záření na teplo, jejich nanášení na fólii je však mnohem nákladnější v porovnání s hliníkem. Kombinací kovů nebo různým množstvím pigmentu naneseného v susceptoru bude možné ovlivňovat ohřev jednotlivých komponent několikasložkového jídla zahřívaného naráz v obalu. Nové uspořádání susceptorů by mělo umožnit dosažení vyšších teplot (450 – 500 oC) při možnosti ovládat rychlost vývoje tepla v mnohem širším rozmezí (10 – 180 J.m-1.min-1).
Mezi aktivní složky obalů pro mikrovlnný ohÅ™ev potravin patří i různé stínicí, odrážecí prvky. Jsou to kovové vrstvy dostateÄnÄ› silné. V mikrovlnném poli se proto nezahřívají, ale odrážejí mikrovlny podobnÄ› jako stÄ›ny sporáku. V krytém místÄ› potom do potraviny neproniká žádné záření. Stínicí prvky umožňují chránit nÄ›které Äásti potraviny pÅ™ed úÄinkem mikrovlnného pole, jakož i ovlivňovat smÄ›r pronikání záření do pokrmu. Stínicí prvky mohou být tvoÅ™eny kovovou fólií, popÅ™. laminovanou na nosiÄ, nebo jakoukoli kovovou plochou (napÅ™. hliníkovou miskou) a používají se zejména pro optimalizaci ohÅ™evu nÄ›kolikasložkových pokrmů.
Do aktivních složek obalů pro mikrovlnný ohÅ™ev můžeme zaÅ™adit i nÄ›které další prvky. Patří sem například indikátory pÅ™iměřenosti ohÅ™evu. Jejich význam je dán růzností podmínek, za kterých byla daná potravina vyrobena a skladována, a rozdíly ve výkonech zařízení, na kterých může být ohřívána. Indikátory informují konzumenta o tom, že pokrm již byl náležitÄ› zahřát. Potravina se jednoduÅ¡e ohřívá tak dlouho, dokud znaÄka na obalu nezmÄ›ní barvu. Principy podobných tepelných indikátorů mohou být různé, vždy se vÅ¡ak ve formÄ› pásky nebo nátÄ›ru nanášejí automaticky na balicí lince na víÄ
ko Äi boÄní stÄ›ny obalů.
Konstrukce obalů pro mikrovlnný ohÅ™ev potravin je rozmanitá a neustále se rozvíjí. ZavádÄ›jí se obaly se samoÄinným odvÄ›tráváním vyvíjené páry. VíÄko obsahuje malý pásek materiálu citlivého na tlak nebo je na nÄ›m umístÄ›n malý susceptor. Teplo v nÄ›m vyvíjené zeslabuje fólii, až pÅ™i urÄitém tlaku páry praskne podobnÄ› jako v prvém případÄ›. VyrábÄ›jí se i zvukové indikátory tvoÅ™ené malou píšťalkou zabudovanou do víÄka atd.
Balení potravin urÄených pro mikrovlnný ohÅ™ev pÅ™edstavuje nespornÄ› velice zajímavou oblast potravinářské techniky.
Jaroslav Dobiáš,
VÅ CHT Praha