Balení potravin. Multidisciplinární nauka zabývající se zejména: výrobou obalových prostředků,

Transkript

1 Balení potravin Multidisciplinární nauka zabývající se zejména: výrobou obalových prostředků, principy ochranné funkce obalu, tj. definicí klíčových funkčních parametrů pro daný potravinářský výrobek s ohledem na způsob výroby, distribuce a spotřeby, kvalitou obalových prostředků a způsoby jejich kontroly bezpečností (hygienickými aspekty) obalů potravin designem obalů, jejich povrchovou úpravou (potiskem) základními principy balicích strojů, atd.

2 Aktivity ústavu v oblasti balení potravin Pedagogická činnost Expertní činnost Výzkumná činnost

3 Pedagogická činnost ústavu v oblasti balení potravin Bakalářský studijní program: Principy úchovy a balení potravin Příklady témat bakalářských prací: Využití nanotechnologií v potravinářském sektoru Antimikrobní obalové materiály s imobilizovanými enzymy Studium migrace vybraných složek obalových materiálů do balených potravin a jejich simulantů Migrace epoxidovaného sójového oleje z polymerních obalových materiálů do potravin Studium vybraných vlastností obalových materiálů s vázanými antimikrobními činidly Magisterský studijní program: Balení potravin Laboratoře oboru I Technologický projekt Předdiplomní laboratoř programu technologie potravin Příklady témat diplomových prací: Obaly potravin s antimikrobní aktivitou Vliv podmínek při technologickém zpracování potravin na funkční parametry obalů Využití obalových materiálů s antimikrobní aktivitou Obalové materiály s imobilizovanými chelatačními činidly. Studium vlastností bioaktivních biodegradovatelných obalů Doktorský studijní program: Balení potravin Příklady témat doktorských prací: Studium vlastností polymerních obalových materiálů s aktivní antimikrobní funkcí Bezpečnost obalů potravin Studium vybraných metod hodnocení migrace složek obalů potravin Příprava a charakterizace bioaktivních a biodegradovatelných obalů

4 Pedagogická činnost ústavu v oblasti balení potravin Popularizace moderních metod balení potravin pro širokou veřejnost Balení v modifikované atmosféře Obaly s antimikrobiální aktivitou Absorbéry kyslíku Indikátory ethylenu RFID technologie Indikátory růstu bakterií Obaly pro konzervaci vysokým hydrostatickým tlakem

5 Výzkumná činnost ústavu v oblasti balení potravin Příklad aktivního balení ve formě fólie imobilizovaným enzymem lysozymem. Obal je umístěn na Petriho misce s bakterií Escherichia coli. V okolí obalu jsou patrné inhibiční zóny růstu bakterie. (stěžejní témata) Obaly pro potraviny ošetřené vysokým hydrostatickým tlakem Aktivní systémy balení Obaly potravin určené pro konzervaci potravin vysokým hydrostatickým tlakem. Polymerní obaly z obnovitelných zdrojů Příklad inteligentního indikátoru, který spotřebitele informuje o tepelné historii produktu (zdali teplota překročila kritických 8 C). Zdravotní nezávadnost obalů potravin Fotografie migrační cely využívané pro jednostranné provádění migračních zkoušek obalů potravin. Nanokompozitní obalové materiály Snímek (TEM) nanočástic nitridu titanu vnesených do fólie z polyethylenu. Kojenecká lahev s přídavkem nanočástic stříbra s antimikrobním účinkem. Stěny lahve jsou schopny usmrtit až 99 % bakterií přítomných v náplni. Mražená krůtí prsa zabalená do obalu na bázi polybutylen sukcinátu, který je z obnovitelného zdroje a je taktéž biodegradovatelný. Obaly potravin vyrobené z obnovitelného zdroje Agaru (polysacharid mořských řas). Tyto obaly jsou taktéž biodegradovatelné.

6 Aktivní systémy balení potravin Obaly s antimikrobní aktivitou Projekty Truefood, 6. RP EU č , QF 3158, NAZV, EP 7263, NAZV, Vybrané publikace Dobiáš J., Marek M., Šťastníkova V., Voldřich M.: Způsob přípravy bioaktivních obalových prostředků. PV (Patent č v roce 2004) CFU/g storage time (days) vacuum vacuum + nisin air air + nisin Růst sporotvorných aerobních bakterií v plátkovaných sýrech zabalených ve vakuu nebo ve vzdušné atmosféře do obalů obsahujících nisin. Dobiáš J., Voldřich M., Marek M. a Čeřovský M.: Active food packaging - immobilization of preservatives on/in packaging materials. Lebensmittelchemie, 52, 33-36, 1998 Dobias J., Chudackova K., Voldrich M., Marek M.: Properties of polyethylene films with incorporated benzoic anhydride and/or ethyl and propyl esters of 4-hydroxibenzoic acid and their suitability for food packaging. Food Additives and Contaminants 17 (12), , Kvasnička F., Dobiáš J., Klaudisová-Chudáčková K.: Determination of imazalil by on-line coupled capillary isotachophoresis with capillary zone electrophoresis. Central European Journal of Chemistry 1, , 2003 Hanušová K., Dobiáš J., Klaudisová K.: Effect of packaging films releasing antimicrobial agents on stability of food products. Czech Journal of Food Science, 27, S347-S349S (2009) ISSN , IF 0,448 Hanušová K., Šťastná M., Votavová L., Klaudisová K., Dobiáš J., Voldřich M., Marek M.: Polymer films releasing nisin and/or natamycin from polyvinyldichloride lacquer coating: Nisin and natamycin migration, efficiency in cheese packaging. Journal of Food Engineering 99, (2010). ISSN , IF 2,313 Hanušová K., Klaudisová K., Milatová E., Šviráková E., Dobiáš J., Voldřich M., Koza V., Marek M.: Release of nisin from polyvinyldichloride lacquer coated on a polyethylene film. Journal of Food and Nutrition Research 49, (2010). ISSN , IF 0,655 Hanušová K., Dobiáš J., Voldřich M.: Assessment of functional properties and antimicrobial efficiency of polymer films with lacquer layer containing natamycin in cheese packaging.. Journal of Food and Nutrition Research 51, (2012). Hanušová K., Vápenka L., Dobiáš J., Mišková L.: Development of antimicrobial packaging materials with immobilized glucose oxidase and lysozyme. Central European Journal of Chemistry, 11(7), , (2013). Obaly obsahující nisin - antimikrobní činidlo (obrázek uprostřed a obrázky vlevo) a glukosaoxidasu - enzym katalyzující reakci, při které vzniká antimikrobně působící peroxid vodíku (obrázek vpravo).

7 Microwave Power Ratio Aktivní systémy balení potravin Aktivní obaly pro mikrovlnný ohřev Projekty EP9177, NAZV, Publikace Houšová J., Hoke K., Dobiáš J.: Závislost tepelného efektu metalizovaných fólií pro mikrovlnný ohřev na stupni jejich pokovení. Czech Journal of Food Science, 16 (4), , Česnek J., Dobiáš J., Houšová J., Sedláček J.: Properties of thin metallic films for microwave susceptors. Czech Journal of Food Science 21 (1), 34-40, 2003 Obaly se susceptory Obaly se stínícími prvky 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 POWER TRANSMITTED P T POWER REFLECTED P R Optical density measured at 626 nm POWER ABSORBED 0,12 0,17 0,22 0,27 0,32 Optical Density Reflected (P R ), transmitted (P T ) and absorbed (P A ) microwave power ratio versus optical density of susceptors

8 Zdravotní nezávadnost obalů potravin Výskyt kontaminujících látek v obalech potravin a podmínky jejich přenosu do potravin Projekty 509/93/1099, GAČR, IE , NAZV, /07/1153, GAČR, NT /2013, IGA MZ ČR, Publikace Dobias J., Chudackova K., Voldrich M., Marek M.: Properties of polyethylene films with incorporated benzoic anhydride and/or ethyl and propyl esters of 4-hydroxibenzoic acid and their suitability for food packaging. Food Additives and Contaminants 17 (12), , Jordákova I., Dobiáš J., Voldřich M., Poustka J.: Determination of bisphenol A, bisphenol F, BADGE and BFDGE migrated from food cans using gas-chromatography-mass spectrometry. Czech Journal of Food Science 21 (3), 85-90, 2003 Jordákova I., Dobiáš J., Voldřich M., Poustka J.:: Determination of vinyl chloride monomer by solid phase micro extraction coupled with gas chromatography/mass spectrometry. Czech Journal of Food Science 21 (1), 13-17, 2003 Poustková, I., Dobiáš, J., Poustka, J., Voldřich, M.: Investigation of Bisphenol A Diglycidyl Ether, Bisphenol F Diglycidyl Ether and their Hydroxy and Chlorohydroxy Derivatives Stability in Water-Based Food Simulants. Czech Journal of Food Science, 22, Special Issue, , Poustková, I., Dobiáš J., Steiner, I., Poustka, J., Voldřich, M.: Stability of bisphenol A diglycidyl ether and bisphenol F diglycidyl ether in water-based food simulants. European Food Research and Technology, 219 (5), , Poustková I., Poustka J., Babička L., Dobiáš J.: Acrylonitrile in Food Contact Materials Two Different Legislative Approaches: Comparison of Direct Determination with Indirect Evaluation Using Migration into Food Simulants. Czech Journal of Food Science, 25 (5), , Votavová L., Dobiáš J.,Voldřich M., Čížková H.: Migration of Nonylphenols from Polymer Packaging Materials into Food Simulants. Czech J. Food Sci. 27, (2009) ISSN , IF 0,472 Dupáková Z., Dobiáš J., Votavová L., Klaudisová K., Voldřich M.: Occurrence of extractable ink residuals in packaging materials used in the Czech Republic. Food Additives &Contaminants: Part A, 27 (1), , Hanušová K., Rajchl A., Votavová L., Dobiáš J., Steiner I.: Testing the influence of various conditions on the migration of epoxidised soybean oil from polyvinylchloride gaskets, Food Additives & Contaminants: Part A, 30:11, , Votavová Lenka, Hanušová K., Vápenka L., Dobiáš J., Kvasnička F.: Occurrence of 2-phenylphenol in food paper packages. Central European Journal of Chemistry, 12(11), , Hanušová K., Vrbík K., Rajchl A., Dobiáš J., Sosnovcová J.: Migration of epoxidised soybean oil from PVC gaskets of commercial lids: simulation of migration under various conditions and screening of food products from Czech markets. Food Additives and Contaminants: Part A 32, , Vavrouš A, Vápenka L, Sosnovcová J, Kejlová K, Vrbík K, Jírová D.: Method for Analysis of 68 Organic Contaminants in Food Contact Paper Using Gas and Liquid Chromatography Coupled with Tandem Mass Spectrometry. Food Control. 60: , Vápenka L., Vavrouš A., Votavová L., Kejlová K., Dobiáš J., Sosnovcová J.: Contaminants in the paper-based food packaging materials used in the Czech Republic. (v tisku). Diethylene glycol dibenzoate Methyl dehydroabietate Bisphenol A Anthraquinone Benzophenone Diisopropylnaphthalenes Bis(2-ethylhexyl) phthalate Dibutyl phthalate Nonadecane Octadecane Heptadecane Frequency of occurrence Typical contaminants in paper and their frequency of occurrence. Obalový materiál Migrant c obal,0 (mg kg -1 ) Difusní koeficient D obal D simulant Potravinový simulant 78 Migrant c simulant,t (mg kg -1 ) K obal/simulant Rozdělovací koeficient

9 CO2 retention (%) Nanokompozitní obalové materiály a jejich využití Publikace Jiří Militký, V. Baheti, R. Abbasi, J. Dobiáš. Barrier properties of Poly lactic acid packaging films reinforced with jute micro/nano particles. Vlákna a Textil, 19 (3), 10-16, (2012). Klouda K., Zemanová E., Buřičová H., Košťáková E, Mikeš P., Chvojka J, Dobiáš J.: Composite Nanofibers Made of Polycaprolactone- Exoticwoods. Journal of Materials Science and Engineering, B 4(2), 1-12, (2014). Shelf life of carbonated drinks in bottles PET/Imperm/PET storage time (weeks)

10 Polymerní obaly z obnovitelných zdrojů Projekty SUCCIPACK, 7. RP EU č , Publikace Číhal P., Vopička O., Pilnáček K., Poustka J., Friess K., Hajšlová J., Dobiáš J., Dole P.: Aroma scalping characteristics of polybutylene succinate based films. Polymer Testing 46, , Obaly z polymléčné kyseliny Obaly z obnovitelných zdrojů

11 Obaly pro potraviny ošetřené vysokým hydrostatickým tlakem Publikace Dobiáš J., Voldřich M., Marek M., Chudáčková K.: Changes of properties of polymer packaging films during high pressure treatment. Journal of Food Engineering, Volume 61, Issue 4, March 2004, p

12 Expertní činnost ústavu v oblasti balení potravin v rámci Nezávislé obalové laboratoře (NOL) VŠCHT Praha

13 Historie NOL: vznik 1995 akreditace 2001 Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Nezávislá obalová laboratoř VŠCHT Praha Zkušební laboratoř č akreditovaná ČIA dle ČSN EN ISO/IEC VŠCHT Praha, Ústav konzervace potravin, Technická 5, Praha 6 www stránky: nol.vscht.cz

14 přírůstek hmotnosti [mg] AZL-NOL provádí: V rámci akreditace zkoušení obalových prostředků a dalších výrobků, určených pro přímý kontakt s potravinami v souladu legislativou EU a ČR stanovení bariérových parametrů polymerních obalů potravin zkoušení kvality potravin, zejména s ohledem na vliv systému balení za daných podmínek skladování Vzorek 015/16/1 Propustnost 23 C RH 85 % Compound number RT (min) Name CAS Number A b u n d a n c e 5 e T I C : o b a ly _ c a je D \ d a t a. m s y = 0,168x + 1,9706 R² = 0, Benzaldehyde beta.-Myrcene D-Limonene e e e e e y = 0,1664x + 1,8066 R² = 0,9942 y = 0,1675x + 5,3682 R² = 0, Bicyclo[2.2.1]heptan-2-one, 1,3,3-trimethyl ,6-Octadien-3-ol, 3,7-dimethyl Camphor e e e e e e y = 0,1831x + 2,1528 R² = 0,9936 y = 0,163x + 2,7087 R² = 0, Cyclohexanone, 5-methyl-2-(1- methylethyl)-, trans Estragole D-Carvone e e e e e e ,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 200, Propenal, 3-phenyl Anethole Eugenol Caryophyllene trans-isoeugenol e e e doba zkoušky [hod] alpha.-Farnesene T im e - - >

15 AZL-NOL provádí: Mimo rámec akreditace zkoušení funkčních vlastností obalových prostředků, (parametry mechanické, bariérové, migrační, tepelné, složení a změny modifikované atmosféry atd.) chemické analýzy obalových prostředků posouzení vhodnosti obalových systémů pro balení potravin, včetně analýz chemických změn balených potravin návrh systémů balení pro daný typ potraviny

16 Přehled aktivit AZL-NOL Rok Počet zakázek Fakturované částky v tisících Kč

17 Aktivity NOL A b u n d a n c e T I C : n o n y l9 1. D NP T im e --> 35,0 30,0 ITX_ #13 vyluh obal 8 EMISSION mv EM:435 nm ITX 1 - ITX - 5,638 25,0 O 20,0 S 15,0 10,0 5,0 0,0-5,0 min 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00

18 Testování migračních parametrů obalových materiálů Stanovení celkové a specifické migrace tj. problematika uvolňování složek z obalů do potravin nebo jejich simulantů.

19 Stanovení chemického složení obalových materiálů Detekce výskytu xenobiotik: Kapalinová chromatografie Elektromigrační techniky Plynová chromatografie

20 Balení v modifikované atmosféře Spolupráce s uživateli balení v modifikované atmosféře Příklady řešených problémů: deformace obalů působením tzv. pseudovakuového efektu vhodnost obalů pro balení daného produktu v modifikované posouzení hermetičnosti obalu polyethylen polyamid

21 Čerstvé produkty balené v MA 21

22 Balení v modifikované atmosféře Stanovení složení atmosféry v obalu Zařízení pro kontrolu integrity obalů Leak Pointer Balička a zavíračka Tecnovac S100DGT + směšovací ventil MAP Mix 9000

23 Testování bariérových parametrů obalových materiálů Stanovení propustnosti pro vlhkost Hliníkové misky s vysoušedlem a testovaným materiálem. Klimatizační skříň pro různé skladovací testy a stanovení propustnosti obalu pro vlhkost.

24 Testování bariérových parametrů obalových materiálů Měření propustnosti obalových prostředků pro plyny OxTran 2/20 MH - propustnost pro O 2 Lyssy L propustnost pro plyny CheckMate II + PermMate složení atmosféry v obalu, test hermetičnosti

25 Testování mechanických parametrů obalových materiálů Instron model 5544

26 Hledání příčin defektů obalů potravin Hydrolýza, resp. nedokonalé vytvrzení konzervového laku Koroze hliníkové bariérové vrstvy Pseudovakuový efekt Koroze korunkových uzávěrů Vznik skvrn po reakci sirných skupin v mase s materiálem konzervy

27 Dezinfekce netermickým plazmatem Spolupráce s Ústavem fyziky a měřicí techniky Studium účinků korónového výboje na mikromycety Studium závislosti účinku na době expozice a na geometrickém uspořádání, návrhy uspořádání Využití vhodných zdrojů netermického plazmatu pro dezinfekci termosenzitivních obalů