Innowacyjne aspekty pakowania wyrobów mięsnych

Dr inż. Jerzy Wajdzik

Systematyczny wzrost wymagań konsumentów oraz dokonujący się postęp techniczno-technologiczny stały się wyzwaniem do opracowania nowych typów opakowań oraz modyfikacji stosowanych systemów pakowania wyrobów mięsnych. Do działań innowacyjnych w tym zakresie zalicza się systematyczne ulepszanie właściwości barierowych, wytrzymałościowych i odpornościowych materiałów opakowaniowych, przy jednoczesnym poszukiwaniu zupełnie nowych typów opakowań. Kierunek zmian sprowadza się także do coraz częstszego stosowania opakowań aktywnych i inteligentnych, modyfikacji składu gazów atmosfery modyfikowanej oraz stosowanie nowych technik pakowania (system Pi-Vac i system skin).

NOWOCZESNE MATERIAŁY OPAKOWANIOWE I NOWE TYPY OPAKOWAŃ

Najbardziej popularną grupą materiałów opakowaniowych wykorzystywanych do pakowania wyrobów mięsnych stanowią tworzywa sztuczne w postaci folii opakowaniowych. Coraz bardziej rosnące znaczenie zyskują laminaty, będące wielowarstwowymi foliami opakowaniowymi. Do ich produkcji wykorzystuje się wiele różnych materiałów, m.in takich jak: PE (polietylen), PET(politereftalan etylenu), PA (poliamid), PP (polipropylen), PS (polistyren), PVC (polichlorek), EVOH (kopolimer etylenu z alkoholem winylowym), PVDC (polichlorek winylidenu). Pożądane technologicznie właściwości tak tworzonych folii wielowarstwowych sprowadzają się głównie do:

• osiągnięcia większej barierowości dla tlenu i innych gazów,
• uzyskania skuteczniejszej ochrony przed promieniami UV,
• posiadania większej odporności na wysokie temperatury.

W praktyce dotyczącej technik pakowania coraz częściej tani system, jakim jest system VAC, zastępowany jest bardziej nowoczesnym systemem MAP. Warunkiem niezbędnym skuteczności pakowania mięsa i jego przetworów w tej nowszej technologii jest właściwie skomponowany skład mieszaniny gazów oraz dobór odpowiednich materiałów opakowaniowych. Wykorzystuje się w tym celu zarówno giętkie, jak i sztywne materiały wielowarstwowe. Barierowość dla gazów zapewnia obecność w laminatach warstwy PA oraz PET, charakteryzujących się względnie niską przepuszczalnością gazów. W nowoczesnych rozwiązaniach dotyczących poprawy barierowości stosowanych laminatów na bazie folii PET oraz OPA (orientowany poliamid) osiąga się ten efekt wskutek ich metalizacji. Największą barierowość a zarazem przydatność zapewnia w tym zakresie folia aluminiowa (ALU). Sztywność opakowań stosowanych w systemie MAP uzyskuje się, nie tylko wskutek stosowania materiałów o większej grubości, ale również w wyniku użycia polimerów o wysokiej sprężystości, w tym takich jak: PS, PP, HDPE (polietylen o wysokiej gęstości), PVC. Z grupy stosowanych laminatów najbardziej przydatne w tym zakresie są opakowania wytwarzane na bazie folii wielowarstwowych typu: PA- PE, PA- PVDC- PE i PA- EVOH- PA, w których zewnętrzne warstwy poliamidu zapewniają odpowiednią wytrzymałość a warstwy PVDC i EVOH gwarantują gazoszczelność. Warstwa PE w materiale opakowaniowym umożliwia natomiast dobrą jego zgrzewalność.
W nowoczesnych rozwiązaniach technologicznych systemów pakowania, wykorzystuje się tworzywa nowej generacji, które charakteryzują się optymalną przezroczystością, ciągliwością i zdolnością powrotu do stanu pierwotnego, co powoduje, że wykazują tzw. ,,efekt pamięci” (memory effect). Tworzywa takie nadają się również do produkcji folii koekstruzyjnych, przeznaczonych także do pakowania wyrobów mięsnych. Jako warstwy koekstruzyjne zalecane są wtedy kopolimery octanu etylenu i winylu (EVA). Poza ,,efektem pamięci” do zalet takich tworzyw można zaliczyć:

•  dobrą zgrzewalność,
• wytrzymałość na przebicie,
• przezroczystość i połysk,
• wysoką rozciągliwość,
• mniejszą masę właściwą niż tworzywa tradycyjne,
• możliwości stosowania niższych temperatur zgrzewania, tj. w zakresie 95-110OC.

Odpowiedni dobór opakowań do pakowania wyrobów mięsnych pozwala zredukować ubytki masy, tzw. wycieki przechowalnicze. Dużego znaczenia nabiera to w przypadku połączenia odpowiednio dobranego tworzywa z systemem pakowania, gdzie przy właściwej korelacji uzyskuje się redukcję wycieków przechowalniczych, zbliżonych nawet do poziomu bliskiemu 100%. Innowacyjnymi rozwiązaniami w zakresie nowych typów opakowań jest stosowanie opakowań aktywnych i inteligentnych, określanych również terminem opakowań interaktywnych. Istota działania pierwszych z nich polega na aktywnym oddziaływaniu opakowania z produktem lub atmosferą wewnątrz opakowania. Wpływają one w ten sposób na poprawę jakości (polepszenie cech sensorycznych) lub/i przedłużenie czasu bezpiecznego przechowywania zapakowanego wyrobu (polepszenie stanu mikrobiologicznego). Natomiast opakowania inteligentne to opakowania monitorujące wewnętrzne lub/i zewnętrzne otoczenie wyrobu a w rezultacie dostarczające informacji o stanie zapakowanego wyrobu oraz pozwalające znacznie dokładniej określić zmieniającą się jakość wyrobu w czasie jego przechowywania. Opakowania inteligentne posiadają także zdolność pomiaru określonego czynnika i sygnalizowania o jego wyniku. W ten sposób informują potencjalnego nabywcę o jakości zapakowanego wyrobu podczas transportu i magazynowania. Informacje te są przedstawiane przez wbudowane w opakowanie interaktywne wskaźniki, najczęściej barwne.
W opakowaniu aktywnym wyroby mięsne, ich otoczenie i opakowanie wzajemnie na siebie oddziałują. Opakowania takie mogą kontrolować
i reagować na zmiany zachodzące wewnątrz opakowania. Aktywne materiały opakowaniowe lub umieszczone w opakowaniu substancje wchodzą w reakcje z wewnętrzną atmosferą opakowania lub/i wyrobem zapakowanym. Z tej grupy opakowań do pakowania w przemyśle mięsnym najbardziej przydatne są opakowania z funkcją pochłaniaczy i z funkcją emiterów. Opakowania z funkcją pochłaniaczy absorbują niepożądane gazy, głównie tlen. Pochłaniacze tlenu są wprowadzane wtedy do opakowań w postaci saszetek, nalepek, zamknięć lub polimerów bezpośrednio wkomponowanych w strukturę opakowania. Systemy takie zabezpieczają wyroby mięsne przed jełkością
i zmianami barwy. Eliminują także niepożądane procesy utleniania mioglobiny (Fe+2) do metmioglobiny (Fe+3). W praktyce działania rozwojowe w tym zakresie idą w kierunku zastosowania pochłaniaczy tlenu w postaci sproszkowanego żelaza, kwasu askorbinowego, nienasyconych kwasów tłuszczowych (kwas oleinowy i linolenowy) oraz enzymów, które wykorzystują tlen podczas utleniania odpowiedniego substratu, eliminując go ze środowiska.
Opakowania z funkcją emiterów utrzymują natomiast parametry sensoryczne zapakowanego wyrobu, poprzez wydzielanie substancji korzystnych dla jego jakości. Są przeznaczone głównie do ochrony mięsa i jego przetworów przed zmianami mikrobiologicznymi i emitują najczęściej dwutlenek węgla, alkohole i dwutlenek siarki. Uwalniane przez emitery umiejscowione w opakowaniach substancje przeciwdrobnoustrojowe mogą skutecznie opóźniać wzrost niektórych mikroorganizmów i przedłużać w rezultacie trwałość wyrobów mięsnych. Opakowania takie mogą również zawierać wiele innych substancji, do których można zaliczyć: sorbiniany, benzoesany, propioniany lub bakteriocyny.
W technologii pakowania wykorzystującej opakowania inteligentne zastosowania znajdują, w zależności od swojego wyposażenia w elementy wskaźnikowe, trzy rodzaje opakowań interaktywnych:

• opakowania wyposażone w integratory czasu i temperatury (TTI – Time Temperature Indicators),
• opakowania zawierające wskaźniki świeżości,
• opakowania zawierające wskaźniki nieszczelności.

Istota stosowania integratora czasu i temperatury (TTI) polega na wykorzystaniu nieodwracalnej zmiany jego właściwości pod wpływem działania temperatury wyższej od zadanej wartości lub w wyniku efektu cieplnego, skumulowanego w czasie przechowywania i transportu. W rezultacie pojawia się proporcjonalny do natężenia występującej zmiany efekt wizualny, przejawiający się najczęściej przebarwieniem pola etykiety opakowania lub części opakowania. Rzadziej w praktyce wykorzystuje się zależność, że nieodpowiednia temperatura powoduje odkształcenie opakowania. Integratory czasu i temperatury znajdują najczęściej zastosowanie w opakowaniach przeznaczonych do pakowania wyrobów chłodzonych lub mrożonych. Pozwalają wtedy bowiem na zarejestrowanie faktu chwilowego rozmrożenia lub niepożądanych warunków technicznych w czasie przechowywania wyrobów schładzanych. Typ wskaźników TTI umożliwia również monitorowanie odstępstw od optymalnych temperatur w całym cyklu manipulacyjnym, jednocześnie sumując natężenie i czas ich występowania. W efekcie sygnał integratora pośrednio informuje o skróceniu bezpiecznego dla jakości okresu przechowywania.
Inną grupę opakowań inteligentnych stanowią opakowania wyposażone w wskaźniki świeżości, które sygnalizują jakość wyrobu przez bezpośrednie reagowanie na zmianę składu atmosfery panującej w wewnętrznej przestrzeni opakowania lub na zmiany zachodzące na powierzchni samego wyrobu. Wskaźniki świeżości wykrywają głównie obecność metabolitów mikroorganizmów, takich jak: dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, amoniak, aminy, siarkowodór, kwasy organiczne, etanol, toksyny i enzymy. W metodzie tej stosuje się elektroniczne i optyczne detektory, a także związki zmieniające barwę wskutek reakcji z substancją wchłanianą z wnętrza opakowania.
Nowoczesnym rozwiązaniem w zakresie tworzenia opakowań inteligentnych jest stosowanie wskaźników nieszczelności, które obrazują pomiar zawartości tlenu i dwutlenku węgla w opakowaniu. W ten sposób są przydatne do monitorowania jakości zapakowanych wyrobów mięsnych. Podstawą ich działania jest zmiana barwy w wyniku zachodzącej reakcji chemicznej lub enzymatycznej. Nieszczelność opakowania w odniesieniu do tlenu diagnozuje się utleniająco-redukującym barwnikiem a do monitorowania ilości CO2 w opakowaniu stosuje się wskaźniki w formie etykiety.

SYSTEM PAKOWANIA PI-VAC ORAZ SKIN

Pakowanie mięsa w systemie Pi-Vac dotyczy pakowania mięsa ,,ciepłego” , tj. mięsa bez uprzedniego wychładzania poubojowego, które nie wymaga stosowania warunków próżniowych lub gazów ochronnych. Pakowaniu tą metodą poddaje się elementy mięsne uzyskane w wyniku wykrawania, jeszcze ,,ciepłych” tusz lub półtusz zwierząt rzeźnych. Wykorzystuje się do tego celu bardzo elastyczne folie o marginalnej przepuszczalności tlenu. Dzięki dużej zdolności kurczenia się foliowego rękawa, podczas procesu obkurczania, powietrze jest wypierane z opakowania, w sposób maksymalny a tworzywo opakowaniowe ściśle przylega do mięsa. Tak elastyczna folia wykonana jest z tworzywa sztucznego z warstwą barierową dla tlenu i pary wodnej. Trwałość mięsa zapakowanego w tym systemie w porównaniu z trwałością mięsa pakowanego metodami tradycyjnymi może ulec wydłużeniu nawet dwu- lub trzykrotnie. System zapewnia również zachowanie wysokiej jakości mięsa, ale pod warunkiem, że zawartość tlenu resztkowego w ciągu całego procesu przechowywania mięsa w opakowaniu będzie mniejsza niż 0,5%.

System Pi-Vac daje również inne wymierne korzyści jakościowe i ekonomiczne, sprowadzające się do:

• zapewnienia relatywnie dobrej barwy mięsa,
• zachowania w mięsie dużej ilości substancji aromatycznych,
• zminimalizowania wycieku soku mięsnego,
• poprawy efektywności procesu przechowywania mięsa.

W związku z faktem, że system ten poprawia kruchość zapakowanego mięsa, może być wykorzystywany w procesie jego dojrzewania, szczególnie uzasadniony i praktykowany w przypadku mięsa wołowego.
Stosowanie pakowania mięsa w systemie próżniowym skin polega natomiast na umieszczeniu go na tackach i otaczaniu folią, która ściśle przylega do zapakowanego mięsa. Mięso w takiej formie pakowania może również dojrzewać i dzięki temu uzyskuje się poprawę jego kruchości oraz pożądane walory smakowe. Dotyczy to przede wszystkim wołowiny, która ze względu na swoje właściwości i dynamikę zmian poubojowych nadaje się do pakowania umożliwiającego skuteczne jej dojrzewanie. Do pakowania w systemie próżniowym skin można wykorzystywać folie z funkcją samoistnego usuwania pary wodnej, co pozwala na późniejsze przygotowanie mięsa do spożycia bez konieczności zdejmowania folii lub nakłuwania ścianek opakowania w fazie poprzedzającej proces obróbki.

MODYFIKACJE SYSTEMU  PAKOWANIA MAP

Główną przesłanką, dla której pakuje się wyroby mięsne, jest przedłużenie ich trwałości, a w przypadku mięsa dodatkowo potrzeba utrzymania przyciągającej konsumenta czerwonej barwy, powstającej wskutek tworzenia się utlenowanej formy mioglobiny (oksymioglobiny). Z tego względu, poza systemem próżniowym skutecznym dla trwałości mięsa, coraz powszechniej praktykuje się pakowanie w równie skutecznym systemie MAP, stosując w mieszaninach gazów głównie tlen i dwutlenek węgla. Tlen jest niezbędny do powstania wspomnianej oksymioglobiny, która poprawia atrakcyjność zapakowanego mięsa. Dwutlenek węgla spełnia natomiast rolę składnika wpływającego na wydłużenie trwałości zapakowanego mięsa.  Najnowocześniejsze systemy pakowania MAP stosowane do mięsa w niektórych krajach (m.in. USA, Nowa Zelandia, Norwegia, Australia) dopuszczają do stosowania jako składnika mieszaniny gazów dodatkowo tlenek węgla, który wprowadza się w ilości 0,3-0,5% składu mieszaniny gazów. Zapakowane w atmosferze tlenku węgla mięso, zachowuje długo swoją barwę, która jest wzmocniona wytworzeniem się karboksymioglobiny (Mb·CO) o charakterystycznej czerwono-wiśniowej barwie. Przy tak małym stężeniu tlenku węgla w atmosferze ochronnej nie stwierdza się zagrożeń natury toksykologicznej, bo jest to poziom w pełni bezpieczny dla zdrowia człowieka. Stosując CO jako składnik atmosfery MAP uzyskuje się ponadto dodatkowy efekt przedłużenia trwałości mięsa, będący rezultatem hamującego działania tego gazu na szczepy Escherichia coli.
W praktyce stosowanie niewielkich ilości tlenku węgla pozwala osiągnąć wymierne, korzystne efekty przechowywania mięsa. Jednocześnie użycie tlenku węgla powoduje, że obecność tlenu w składzie mieszaniny gazów w celu wytworzenia oksymioglobiny okazuje się zbędna. Tlen zawsze można zastąpić wtedy dwutlenkiem węgla, w wyniku czego uzyska się dodatkowo lepszy efekt konserwujący, a stabilną barwę zapakowanego mięsa zapewni obecny w atmosferze ochronnej tlenek węgla.
W nowoczesnych rozwiązaniach dotyczących pakowania mięsa i jego przetworów w systemie MAP wprowadza się modyfikację tego systemu, określaną jako pakowanie w kontrolowanej atmosferze CAP (Controlled Atmosphere Packaging). System ten wymaga stałej kontroli ustalonego wcześniej składu atmosfery i konieczności wyrównywania zmian spowodowanych przez zapakowane wyroby, działające mikroorganizmy i procesy będące wynikiem przepuszczalności materiału opakowaniowego.

LITERATURA:

• Makała H.(2011): Trendy w opakowaniach mięsa i przetworów mięsnych „Postępy Nauki i Technologii Przemysłu Rolno-Spożywczego” t.66 nr 1
• Fik M.(1996): Niektóre aspekty stosowania modyfikowanej atmosfery w przechowalnictwie żywności. „Technologia. Jakość” nr 3
• Trzcińska M(2007): Opakowania aktywne i inteligentne. „Przegląd Piekarski i Cukierniczy” Lipiec

LITERATURA
Makała H.(2011): Trendy w opakowaniach mięsa i przetworów mięsnych
„Postępy Nauki i Technologii Przemysłu Rolno-Spożywczego” t.66 nr 1
Fik M.(1996): Niektóre aspekty stosowania modyfikowanej atmosfery w przechowalnictwie żywności.
„Technologia. Jakość” nr 3
Trzcińska M(2007): Opakowania aktywne i inteligentne. „Przegląd Piekarski i Cukierniczy” Lipiec