Performanța ambalajului depinde de numeroase variabile, cum ar fi calitatea inițială a alimentelor, operațiunile de procesare, dimensiunea, forma și aspectul ambalajului, metoda de distribuție și reciclarea acestuia. Iată ce reține studiul cu titlul ”Technological Options of Packaging to Control Food Quality”, care i-a avut ca autori pe Amalia Conte, Luisa Angiolillo, Marcella Mastromatteo and Matteo Alessandro Del Nobile, de la Universitatea din Bologna, referitor la aceste preocupări.

Proprietăți ale ambalajelor

În general, proprietățile care determină adecvarea ambalajelor pentru a îndeplini cerințele de performanță pot fi grupate în următoarele categorii: proprietăți mecanice, termice, optice și de transport de masă.

Rețelele de transport în masă sunt de mare importanță pentru ambalarea alimentelor cu materiale plastice, deoarece o matrice polimerică este permeabilă la umiditate, oxigen, dioxid de carbon, azot și alți compuși cu greutate moleculară mică.

Materialele de ambalare din sticlă și metal nu sunt permeabile la compușii cu greutate moleculară mică, în timp ce materialele pe bază de hârtie sunt prea permeabile. Prin urmare, aceste ultime tipuri de materiale nu oferă proiectantului o oportunitate de a optimiza proprietățile barierei pentru diverse aplicații.

Polimerii pot oferi o gamă largă (cu trei sau patru ordine de mărime), de permeabilitate pentru diferite aplicații, justificând astfel studiile menite să asigure o protecție adecvată a barierei.

Prin urmare, în situațiile în care deteriorările alimentelor sunt cauzate fie de pătrunderea gazului, fie de umiditate în mediul ambiant, o alegere precisă a proprietăților de transport în masă a ambalajului poate duce la o creștere a duratei de valabilitate a produsului.

Atribute specifice

Fiecare categorie de alimente își are specificul în atributele de calitate, condițiile de depozitare, termenul de valabilitate estimat și instrumentele de ambalare aplicate. Ambalarea în vid și ambalarea în atmosferă modificată (MAP) sunt două strategii utilizate pe scară largă pentru conservarea alimentelor.

Prima strategie înseamnă o lipsă completă de gaz în pachet, în timp ce, în cadrul MAP, mediul se poate schimba în timpul stocării, dar nu există nicio manipulare suplimentară a mediului intern.

Ambalarea în aceste condiții poate proteja produsele împotriva efectelor de deteriorare, care pot include decolorarea, dezvoltarea de arome și miros neplăcut, pierderea de nutrienți, modificările texturii, patogenitatea și alți factori măsurabili.

Odată cu cererea tot mai mare de produse proaspete și naturale fără adaos de chimicale periculoase, MAP sau vidul, par a fi metode ideale de conservare pentru multe alimente, fiind simple și ieftine de aplicat. Puținele dezavantaje sunt legate de nevoia de echipamente și materiale de ambalare adecvate și, în cazul specific al MAP, de limitarea comerțului cu amănuntul pentru volumul de ambalaj crescut de saci.

Polimerii și ambalajele active

Astăzi eforturile de îmbunătățire a performanțelor ambalajelor cu efecte clare asupra calității alimentelor pot fi direcționate către două domenii de lucru multiple, polimerii verzi și ambalajele active.

Performanța așteptată de la materialele bio-plastice utilizate în aplicațiile de ambalare a alimentelor este de a conține alimentele și de a le proteja de mediu, menținând în același timp calitatea alimentelor.

Este evident că, pentru îndeplinirea acestor funcții este important să se controleze și să modifice proprietățile lor mecanice și de barieră, care depind în consecință de structura materialului de ambalare polimeric. În plus, este important să se studieze modificarea care poate apărea asupra caracteristicilor bioplasticelor în timpul interacțiunii cu alimentele.

Studiile din literatura de specialitate arată că doar o cantitate limitată de biopolimeri sunt utilizate pentru aplicarea ambalajelor alimentare. Spre deosebire de ambalajele obișnuite, foliile, etichetele și laminatele proveneau din resurse de combustibili fosili, utilizarea polimerilor biodegradabili reprezintă un adevărat pas în direcția corectă pentru a ne proteja de poluarea mediului.

Acest tip de materiale de ambalare necesită mai multă cercetare, mai multă valoare adăugată precum introducerea de molecule inteligente și inteligente capabile să ofere informații despre proprietățile alimentelor din interiorul ambalajului și valorile nutriționale.

Este necesar să se facă cercetări asupra acestui tip de material pentru a spori proprietățile de barieră, pentru a asigura integritatea proprietăților alimentelor, pentru a încorpora o etichetare inteligentă, pentru a oferi consumatorului posibilitatea de a avea informații mai detaliate despre produs decât sistemul actual.

Dezvoltările active

Ambalajul activ este cea mai relevantă idee inovatoare aplicată pentru satisfacția consumatorului. Acesta a fost definit ca un sistem în care produsul, ambalajul și mediul interacționează într-un mod pozitiv pentru a prelungi durata de valabilitate a produsului sau pentru a atinge unele caracteristici care nu pot fi obținute altfel.

În multe tehnologii de ambalare active actuale, agentul activ este plasat în ambalaj împreună cu alimentele, într-un mic plic, tampon sau dispozitiv fabricat dintr-un material permeabil care permite compusului activ să-și atingă scopul, dar împiedică contactul direct cu produsul alimentar și contribuie la protejarea alimentelor de contaminare sau degradare.

Dezvoltarile active de ambalare se concentrează acum pe încorporarea agenților în matricele polimerice care constituie pereții ambalajului. Materialele rezultate acționează prin eliberarea de substanțe care au un efect pozitiv asupra alimentelor sau prin reținerea substanțelor nedorite din alimente sau din atmosfera internă a ambalajului.

Migrarea unei substanțe poate fi realizată prin contactul direct între alimente și materialul de ambalare sau prin difuzia în fază gazoasă de la stratul de ambalare la suprafața alimentelor. Deși prima este situația de ambalare întâlnită de obicei, cea de-a doua soluție a exercitat efecte interesante datorită aplicațiilor simple și largi. Dintre categoriile de agenți migratori, s-ar face o nouă împărțire între sistemele de eliberare controlată și necontrolată.

Tehnologia de ambalare activă oferă mai multe avantaje în comparație cu adăugarea directă de compuși activi, cum ar fi cantități mai mici de substanțe active necesare, localizarea activității la suprafață, migrarea de la film la matricea alimentară și eliminarea pașilor suplimentari în cadrul unui proces standard destinat introducerii compușilor activi la nivel de procesare industrială, cum ar fi amestecarea, imersarea sau pulverizarea.

Ambalarea cărnii în atmosferă modificată

Ambalarea în vid, cu gaz sau cu permeabilitate controlată a ambalajului sunt tehnici valabile pentru controlul degradărilor biochimice, enzimatice și microbiene,  astfel încât să se evite sau să scadă principalele degradări care ar putea apărea în alimente.

Acest lucru permite păstrarea în stare proaspătă a produsului alimentar fără temperatură deosebită sau tratamente chimice utilizate prin tehnici de conservare competitive, cum ar fi conservarea, congelarea, deshidratarea și alte procese.

De fapt, MAP este înlocuirea aerului dintr-un pachet cu un singur gaz sau amestecuri de gaze. Proporţia fiecărui component este fixată la introducerea amestecului.

Tehnologia MAP a fost înregistrată pentru prima dată în 1927 ca o prelungire a duratei de valabilitate a merelor prin depozitarea lor în atmosferă cu oxigen redus și concentrații crescute de dioxid de carbon. Creșterea concentrației de dioxid de carbon din jurul carcaselor de carne de vită transportate pe distanțe lungi a fost demonstrată inclusiv printr-o creștere a duratei de depozitare cu până la 100%.

Marks și Spenser au introdus MAP pentru carne în 1979. Succesul acestui ambalaj a dus, doi ani mai târziu, la introducerea MAP pentru slănină, pește, felii de carne gătită și crustacee fierte. Tehnicile MAP sunt acum utilizate pentru o gamă largă de alimente proaspete sau refrigerate, inclusiv carne crudă și gătită și carne de pasăre, pește, paste proaspete, fructe și legume și, mai recent, cafea, ceai și produse de panificație.

Ambalarea MAP a produselor lactate

Perioada de valabilitate a laptelui și a produselor pe bază de lapte este limitată din cauza conținutului ridicat de apă și a pH-ului favorabil pentru creșterea microbiană. Alterarea rapidă afectează negativ aroma și textura, împreună cu modificări vizuale de culoare ale laptelui crud și pasteurizat refrigerat, brânzei de vaci și altor produse similare.

Microorganismele responsabile includ bacteriile Gram negative psihotrope, drojdiile și mucegaiurile. Aceste organisme produc activitate extracelulară de protează și lipază, care reduc funcționalitatea proteinelor și grăsimii din lapte și produc adesea arome nedorite.

Bacteriile Gram pozitive, în special cele producătoare de acizi lactic și acetic, pot strica produsele lactate, dar numărul de organisme necesar este în general mai mare decât pentru bacteriile Gram negative, iar modificările pot fi mai puțin vizibile. S-a raportat că perioada de valabilitate a produsului crește în atmosfere cu oxigen scăzut din cauza reducerii microorganismelor aerobe.

Efectul antimicrobian al dioxidului de carbon are loc aproape de 10%, iar creșterea suplimentară a dioxidului de carbon afectează creșterea Pseudomonas și Moraxella. Cea mai mare inhibiție de către dioxidul de carbon apare cu bacteriile psicrotrofe Gram negative.

Rolul protector al dioxidului de carbon este de asemenea important pentru proliferarea mucegaiului, funcția sa în crearea unui mediu anaerob cu deplasarea oxigenului molecular existent, efectul său extra și intracelular de scădere a pH-ului și efectul său distrugător asupra membranei celulare fac din dioxidul de carbon o substanță inhibitoare față de microorganisme.

Efectul antimicrobian al dioxidului de carbon depinde de mulți factori, inclusiv presiunea parțială, timpul de aplicare, concentrația gazului, temperatura mediului, volumul spațiului, aciditatea, activitatea apei a mediului și tipul de organism prezent.

Compoziția aplicată pentru ambalarea produselor lactate poate varia de la 10% la 100% dioxid de carbon, echilibrat cu N2 ca umplutură cu gaz inert, pentru a preveni prăbușirea ambalajului ca urmare a solubilizării dioxidului de carbon în brânză. MAP a fost aplicat la ambalarea brânzeturilor.

Ambalarea brânzeturilor

Ambalajul fiecărui tip de brânză trebuie luat în considerare separat. Un alt fapt de luat în considerare este că unele brânzeturi sunt producători de dioxid de carbon, în timp ce altele nu. Este important ca nivelurile de dioxid de carbon să fie controlate, deoarece pentru anumite brânzeturi s-a constatat că nivelurile ridicate de dioxid de carbon conferă aromă neplăcută.

Brânza depozitată sub dioxid de carbon conține concentrații mari de aldehide și acizi grași și concentrații mai mici de alcooli și esteri decât brânzeturile depozitate sub azot. Brânzeturile tari și semi-moi, cum ar fi cheddarul, sunt de obicei ambalate în dioxid de carbon 100% sau amestecuri de dioxid de carbon și azot. Brânza moale are, de asemenea, o perioadă de valabilitate limitată.

O alternativă la ambalarea convențională este utilizarea MAP. Dioxidul de carbon acționează atât direct asupra mucegaiurilor, cât și indirect prin deplasarea oxigenului. Ambalarea în vid nu elimină tot oxigenul și, prin urmare, pot apărea în continuare mucegaiuri și drojdii.

Amestecul de gaz utilizat în mod obișnuit este 70% N2 și 30% CO2 pentru a inhiba creșterea mucegaiului, pentru a preveni prăbușirea pachetului și pentru a preveni mărunțirea. Alves şi colab. ​​au raportat că atmosferele ≥ 50% dioxid de carbon au fost mai eficiente decât aerul sau 100% azot în îmbunătățirea duratei de valabilitate a brânzei mozzarella feliate.

S-a demonstrat că atmosferele ridicate de dioxid de carbon inhibă creșterea bacterii lactice și mezofile. Piergiovanni și colab. au comparat brânza Taleggio ambalată în patru atmosfere modificate și depozitată la 6 C cu ambalajul convențional din hârtie și a constatat că mostrele ambalate în MAP au o calitate satisfăcătoare.

Gammariello şi colab. au evaluat perioada de valabilitate a brânzei Stracciatella ambalate în patru amestecuri de gaze diferite la 8 C și au arătat că MAP 50:50 și 95:5 (O2:CO2), prelungesc limita de acceptabilitate senzorială prin creșterea întârziată a bacteriilor de alterare, fără a afecta microflora produselor lactate.

La rândul lor, Del Nobile și colab. sugerează că MAP de Ricotta cu 95% dioxid de carbon inhibă creșterea microbiană fără efecte asupra bacteriilor de acid lactic, probabil datorită naturii lor anaerobe facultative și, de asemenea, menține culoarea naturală a Ricottei.

Ambalarea peștelui proaspăt

MAP a găsit o aplicație largă și pentru peștele proaspăt. Pești precum heringul și eglefinul beneficiază de a fi ambalați sub MAP, deoarece acest lucru reduce producția de peroxizi care afectează caracteristicile senzoriale ale peștilor și, prin urmare, termenul de valabilitate.

Cu toate acestea, nivelurile ridicate de dioxid de carbon pot duce la dizolvarea dioxidului de carbon în carnea de pește, provocând deformarea sau prăbușirea ambalajului și, de asemenea, afectând culoarea produsului. Scăderea rezultată a pH-ului țesutului poate determina o scădere a capacității de reținere a apei a cărnii și poate apărea picurarea, reducând perioada de valabilitate.

Merluciu proaspăt depozitat în până la 60% dioxid de carbon a exercitat un termen de valabilitate semnificativ mai lung decât cel depozitat în aer. MAP inhibă creșterea bacteriană, reduce formarea bazelor totale volatile și trimetilaminei și întârzie modificările funcționalității proteinelor.

În peștele gătit, cum ar fi codul albastru afumat și somonul afumat din Atlantic și argintiu, o concentrație mare de dioxid de carbon crește durata de valabilitate, fără a prezenta picurare sau exudat muscular observat la peștele proaspăt, dioxidul de carbon extinde perioada de valabilitate a peștilor datorită inhibării bacteriilor Gram negative și a acidului lactic.

Concentrațiile de dioxid de carbon din toate produsele pescărești MAP ar trebui monitorizate cu atenție, în special atunci când sunt depozitate pe perioade lungi de timp, deoarece dioxidul de carbon nu inhibă C. botulinum și efectul abuzului de temperatură poate crește riscul de botulism la acele produse care conțin spori de C. botulinum neproteolitic.