Przechowalnictwo i Opakowalnictwo Żywności

Przechowalnictwo i Opakowalnictwo Żywności

Informacje kontaktowe

• dr hab. Agnieszka Makowska
• Katedra Technologii Żywności Pochodzenia Roślinnego
• agnieszka.makowska@up.poznan.pl
• Pokój 317

Plan zajęć

• Krótka historia opakowalnictwa
• Materiały opakowaniowe
• Konserwy – początki opakowalnictwa
• Zmiany w żywności podczas przechowywania
• Aspekty prawne opakowań
• Funkcja opakowań
• FCM - wymagania

Wstęp do opakowalnictwa żywności

• Stegeman

Historia opakowań

• 8000 lat p.n.e. – naczynia gliniane
• XVII w. p.n.e. – zwinięte liście bambusa do przenoszenia jedzenia (Chiny)
• XV w. p.n.e. – naczynia szklane
• Papirus – Egipt
• Rozłożyste liście – Azja
• Zawiniątka z lnu – Grecja
• I w. n.e. – połacie materiału tkackiego, jelita zwierząt (bukłaki), skóry – Imperium Rzymskie
• Średniowiecze – beczki, materiały tkalnicze, wiklina
• XIX w. – Puszki metalowe

Konserwy

• Nicolas Appert (1750-1841) – wojny napoleońskie
  • 1795 – pierwsze butelki z zupą, wołowiną w sosie, groszkiem i fasolą
  • 1803 – nagroda (12 tys. franków)
  • 1809 r. – Appert - Pasteur (praktyka - teoria)
• Peter Durand – patent od Jerzego III - naczynia metalowe, cynowane, szklane (1810)
• Produkcja konserw w puszkach:
  • 1812 – Thomas Kensett zakłada w Nowym Jorku mały zakład zajmujący się konserwowaniem ostryg, mięsa, owoców i warzyw w hermetycznie zamkniętych pojemnikach.
  • 1813 – John Hall i Bryan Dorkin otworzyli pierwszą komercyjną fabrykę konserw w Anglii
  • 1818 – Peter Durand wprowadza do Ameryki swoją ocynowaną puszkę żelazną
  • 1825 – Kensett otrzymuje amerykański patent na puszki ocynowane.

Usprawnienia w produkcji puszki

• Produkcja ręczna (ok. 500-600 puszek dziennie)
• Produkcja częściowo zmechanizowana
• Zmiany konstrukcji (budowy) puszek
• Produkcja zmechanizowana (lata dwudzieste) - 40-60 puszek/min
• Produkcja zautomatyzowana (II wojna światowa) - 600 puszek/min
• Zmiany materiałów i technologii produkcji:
  • grubość powłoki cynowej (80g/m^2 -- 40g/m^2)
  • sposób nanoszenia powłoki (cynowanie ogniowe złożonej puszki, cynowanie ogniowe arkuszy blachy, cynowanie elektrolityczne, lakierowanie, itd.)
  • grubość blachy
• Do produkcji puszek metalowych wprowadzono aluminium (1957)
• Pierwsza puszka piwa w całości aluminiowa (1959).
• Wprowadzenie puszki łatwootwieranej (1960).

Powłoki antykorozyjne

• metalizowanie: cynowanie, cynkowanie, chromowanie dla puszek stalowych
• malowanie farbami, pokrywanie powłoką lakierową (głównie na bazie polimerów epoksydowych), stosowanie inhibitorów korozji (np. fosfatyzacja).
• Korozja
• Migracja

Dlaczego pakujemy żywność?

Zmiany w żywności podczas przechowywania

• Zmiany fizyczne
• Reakcje chemiczne i biochemiczne
• Obecność mikroorganizmów
• Obecność makroorganizmów
• Utrwalanie żywności

Jakość żywności

• Definicja jakości żywności (pytanie otwarte)

Opakowanie a jakość żywności

• Preferencje konsumenckie (zmienne)
• Grupa wyrobów – inne dla sera, inne dla chipsów, inne dla mięsa
• Stopień “świadomości” konsumenta:
  • smak i zapach
  • wygląd zewnętrzny
  • barwa
  • tekstura
  • trwałość
  • skład chemiczny
  • opakowanie

Badania preferencji konsumentów w zakresie opakowań

Opakowanie - czym jest?

Definicja

• “Opakowanie musi zabezpieczać to co sprzedaje i sprzedawać to co zabezpiecza”
• “If product quality does not match the seductive artwork around it, you have made a sale - but only once”

Opakowalnictwo - czym jest?

Opakowalnictwo

• Nauka o charakterze interdyscyplinarnym:
  • Badania i ocena materiałów do produkcji opakowań
  • Technologia produkcji i badanie gotowych opakowań
  • Kryteria doboru opakowania do konkretnego produktu
  • Systemy pakowania towarów
  • Analiza kosztów
  • Analiza wpływu rodzaju opakowania na obciążenie środowiska i gospodarką odpadami opakowaniowymi
  • Badania preferencji konsumentów w zakresie opakowań

Definicja opakowania (Ustawa z 11 maja 2001)

• Wprowadzone do obrotu wyroby wykonane z jakichkolwiek materiałów, przeznaczone do przechowywania, ochrony, przewozu, dostarczania lub prezentacji wszelkich produktów, od surowców do towarów przetworzonych, a także części opakowań i elementy pomocnicze połączone z opakowaniami i przeznaczone do tego samego celu co dane opakowanie.
• PN-EN 14182:2005a

Opakowanie wg normy DIN 55 405

• Składa się z:
  • Środek opakowaniowy (np. butelka, składane pudełko, worek)
  • Materiał opakowaniowy (np. papier, szkło, tworzywo sztuczne, metal)
  • Pomocniczy środek opakowaniowy (np. etykiety, zamknięcia, pianka)

Przepisy unijne – opakowania do żywności

• Rozporządzenie 1935/2004 w sprawie materiałów i wyrobów przeznaczonych do kontaktu z żywnością
  • Wymogi dla materiałów i wyrobów do kontaktu z żywnością, które „w stanie gotowym do użytkowania:
    • a) przeznaczone są do kontaktu z żywnością; lub
    • b) pozostają w kontakcie z żywnością i są przeznaczone do tego celu; lub
    • c) można w sposób uzasadniony oczekiwać, iż wejdą w kontakt z żywnością albo nastąpi migracja ich składników do żywności w przypadku ich zastosowania w normalnych lub możliwych do przewidzenia warunkach”.
  • Każde opakowanie żywności musi spełniać określone wymogi bezpieczeństwa (akty prawne) i powinno być odpowiednio oznakowane i wprowadzone do obrotu (deklaracje zgodności).
  • Opakowania do żywności - Kluczowy element do stworzenia gospodarki o obiegu zamkniętym w ramach nowego unijnego Zielonego Ładu.
    • Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/904 w sprawie zmniejszenia wpływu niektórych produktów z tworzyw sztucznych na środowisko (Dz.U. L 155 z 12.6.2019 ze zm.) (tzw. dyrektywa plastikowa), która ogranicza oraz – w niektórych przypadkach – zakazuje stosowania określonych opakowań żywności.
    • Opakowania do żywności możliwe do ponownego wykorzystania, biodegradowalne lub recyklingowalne.

USTAWA z dnia 13 lipca 2023 r.

• o zmianie ustawy o gospodarce opakowaniami i odpadami opakowaniowymi oraz niektórych innych ustaw (Dz. U. 2023 poz. 1852)
• Ustawa określa:
  1. Wymagania, jakim powinny odpowiadać opakowania wprowadzane do obrotu,
  2. Zasady działania organizacji odzysku opakowań,
  3. Zasady postępowania z opakowaniami oraz odpadami opakowaniowymi,
  4. Zasady ustalania i pobierania opłaty produktowej oraz opłaty recyklingowej,
  5. Zasady działania systemu kaucyjnego w gospodarce opakowaniami i odpadami opakowaniowymi

Nowelizacja ustawy wprowadza:

• System kaucyjny
• Minimalne poziomy selektywnego zbierania opakowań i odpadów opakowaniowych
• Nowe obowiązki podmiotów uczestniczących w systemie gospodarki opakowaniami i odpadami opakowaniowymi
• Modyfikuje obowiązki dotyczące informowania konsumentów o systemie zwrotu opakowań oraz prowadzenia ewidencji i sprawozdawczości
• Zmienia przepisy o opłacie produktowej
• Określa sankcje za działania naruszające i zaniechania w zakresie zmodyfikowanych i wprowadzonych ustawą obowiązków.

System kaucyjny

• Do ceny określonych produktów w jednorazowych opakowaniach będzie doliczana opłata depozytowa, którą konsumenci mogą później odzyskać, oddając puste opakowanie do automatu lub bezpośrednio u sprzedawcy
• Cele:
  • usprawnienie recyklingu w Polsce
  • zapewnienie producentom opakowań łatwego i bezpośredniego dostępu do dobrych jakościowo surowców wtórnych.
  • Recyklat - dobrem pożądanym
• 1 stycznia 2025 r. – od 1 października!

Selektywna zbiórka (2019/904)

• Państwa członkowskie podejmują niezbędne środki w celu zapewnienia selektywnej zbiórki do celów recyklingu, tak by:
  • do 2025 r. ilość zebranych, stanowiących odpady produktów jednorazowego użytku z tworzyw sztucznych była wagowo równa 77 % takich produktów jednorazowego użytku z tworzyw sztucznych wprowadzonych do obrotu w danym roku;
  • do 2029 r. ilość zebranych, stanowiących odpady produktów jednorazowego użytku z tworzyw sztucznych była wagowo równa 90 % takich produktów jednorazowego użytku z tworzyw sztucznych wprowadzonych do obrotu w danym roku.

Projektowanie - co jest ważne?

• Wymagania formalno-prawne
• Ekologia
• Właściwości produktu
• Ekonomia
• Marketing
• Użytkownik
• Logistyka

Dobór konstrukcji opakowań a pakowany towar i jego właściwości

• Szczelność: hermetyczne, opakowania zamknięte pełne, lite (słoiki z zamknięciem twist-off)
• Sztywność: opakowania miękkie (folie, papier), twarde (butelki, puszki), półtwarde (kartony).
• Wytrzymałość na ciśnienie: opakowania próżniowe i ciśnieniowe (butelki z napojami gazowanymi, syfony).
• Liczba elementów: jedno- i wieloelementowe, całościowe lub składane

Jakie funkcje spełnia opakowanie?

Rola opakowania żywności

• Ochrona:
  • Przedłużenie trwałości
    • czynniki mechaniczne, chemiczne, biologiczne, fizyczne
  • Zapewnienie odpowiedniej jakości (podczas przechowywania)
    • ochrona produktu/otoczenia
  • Zabezpieczenie produktu – transport
    • fizyczne uszkodzenie
    • wyciek, rozlewanie
• Ułatwienie sprzedaży (porcjowanie)
• Informacja (muszą być, mogą być, nie wolno)
• Promocja - wygląd produktu (towary luksusowe)
• Ekologia - powtórne wykorzystanie, nieszkodliwość dla środowiska

Dopuszczalne ilości tlenu

Podstawowe wymagania dla materiałów do pakowania żywności

• Nietoksyczność
• Odporność chemiczna
• Przepuszczalności pary wodnej i gazów
• Stabilność w szerokim zakresie temperatur
• Przezroczystość i gładkość powierzchni
• Odporność na warunki pakowania
• Łatwość kształtowania i formowania
• Niski koszt wytwarzania
• Łatwość umieszczania nadruków

Idealny materiał opakowaniowy

• Spełnienie funkcji
• Prostota i koszt wytworzenia
  • “Oszczędności wynikające z użycia określonego opakowania muszą być wyższe od jego kosztów własnych” - Dr Ruben Rausing
• Przystosowanie do warunków pakowania
• Kształtowanie i formowanie przy wytwarzaniu i w maszynach pakujących
• Łatwość umieszczania nadruków
• Konieczna współpraca:
  • wytwórców produktu - w każdej firmie jest dział projektowania opakowań,
  • producentów materiałów opakowaniowych
  • projektantów form użytkowych, grafików,
  • ludzi zajmujących się marketingiem i reklamą
  • ekologów

Wartość światowego rynku opakowań

• 2016 - 660 mld EUR
• 2017 - 698 mld EUR
• 2018 - 730 mld EUR
• 2019 - 788 mld EUR
• 2020 - 860 mld EUR
• 2022 – 980 mld EUR
• Średnie zużycie opakowań:
  • w skali świata per capita: ok. 110 EUR
  • w Polsce: ok. 291 EUR
• Udział w rynku opakowań:
  • Azja: 42%
  • Ameryka Północna: 24%
  • Europa Zachodnia: 18%
  • Pozostałe: 15%

Opakowania w podziale na branże (Polska 2020)

• Przemysł spożywczy - opakowania żywności i napojów
• Opakowania wyrobów przemysłowych - chemia gospodarcza, farby, lakiery, AGD itp.
• Opakowania leków
• Opakowania kosmetyków

Definicja (Ustawa z 11 maja 2001)

• Wprowadzone do obrotu wyroby wykonane z jakichkolwiek materiałów, przeznaczone do przechowywania, ochrony, przewozu, dostarczania lub prezentacji wszelkich produktów, od surowców do towarów przetworzonych, a także części opakowań i elementy pomocnicze połączone z opakowaniami i przeznaczone do tego samego celu co dane opakowanie
• PN-EN 14182:2005a

Klasyfikacja opakowań

• Pełniona funkcja: jednostkowe, zbiorcze, transportowe, jednostki ładunkowe….
• Rodzaj materiału, z jakiego opakowanie zostało wytworzone
• Konstrukcja opakowania (jego kształt i forma)
• Forma obrotu własności
• Możliwość powtórnego wykorzystania
• Dbałość o ochronę środowiska

Podział opakowań ze względu na pełnioną funkcję

• Opakowanie jednostkowe
• Opakowanie zbiorcze
• Opakowanie transportowe
• Zintegrowane jednostki ładunkowe

Opakowania jednostkowe

Opakowania zbiorcze

Opakowania transportowe

Jednostki ładunkowe

• Podział:
  • urządzenia do formowania
  • paletowe
  • kontenerowe
  • pakietowe
• Palety:
  • materiał, normalizacja – EUR

Zintegrowane jednostki ładunkowe

• Kontener 20' Standard
  • Pojemność: 32,3 m^3
  • Doładowanie: 21.687 kg
  • Szerokość drzwi: 2.305 mm
  • Długość wewnętrzna: 5.918 mm
  • Szerokość wewnętrzna: 2.330 mm
  • Wysokość drzwi: 2.276 mm
  • Wysokość wewnętrzna: 2.356 mm
• Kontener 40' Standard
  • Długi kontener
  • Pojemność: 66,9 m^3
  • Szerokość drzwi: 2.330 mm
  • Długość wewnętrzna: 12.015 mm
  • Szerokość wewnętrzna: 2.330 mm
  • Doładowanie: 26.380 kg
  • Wysokość drzwi: 2.278 mm
  • Wysokość wewnętrzna: 2.389 mm
• Kontener 40' High cube
  • Długi i wysoki kontener
  • Pojemność: 76,6 m^3
  • Szerokość drzwi: 2.339 mm
  • Długość wewnętrzna: 12.033 mm
  • Szerokość wewnętrzna: 2.350 mm
  • Doładowanie: 26.040 kg
  • Wysokość drzwi: 2.591 mm
  • Wysokość wewnętrzna: 2.700 mm

Podział opakowań ze względu na rodzaj użytego materiału

• Drewniane
• Z tkanin
• Szklane
• Metalowe
• Papierowe
• Z tworzyw sztucznych

Podstawowe wymagania dla materiałów do pakowania żywności FCM

• Nietoksyczność (tworzywa sztuczne)
• Odporność chemiczna (produkt, środowisko)
• Przepuszczalność pary wodnej i gazów (wilgoć, próżnia)
• Stabilność w szerokim zakresie temperatur

Badania materiałów do kontaktu z żywnością

• Badanie migracji (globalnej i specyficznej)*
  • Migracja globalna: łączna ilość substancji, które migrują z materiału do płynu modelowego imitującego daną żywność.
  • Migracja specyficzna: ilościowe oznaczenie określonych substancji w płynie modelowym imitującym daną żywność.
• Kontrola maksymalnej zawartości*
  • Sprawdzenie maksymalnej zawartości substancji niedozwolonej w materiale z tworzywa sztucznego
• Badania przesiewowe i Set-Off*
• Papier i tektura
  • Kontrola składu i czystości materiałów wykonanych z papieru i tektury zgodnie z międzynarodowymi regulacyjnymi i zaleceniami branżowymi
  • Oznaczanie zanieczyszczeń papieru i kartonu (MOSH, MOAH, DIPN, ftalanów, itp.)

Badania materiałów do kontaktu z żywnością (Ciąg dalszy)

• Ceramika
  • Migracja specyficzna Cd i Pb
• Stal nierdzewna
  • Globalna i specyficzna migracja Ni, Cr i Mn
  • Weryfikacja składu stali nierdzewnej
• Aluminium
  • Weryfikacja składu przedmiotów aluminiowych przeznaczonych do kontaktu z żywnością
• Urządzenia Przeznaczone do Kontaktu z Żywnością
  • Zgodność do kontaktu z żywnością ekspresów do kawy, urządzeń, systemów wody pitnej, sprzętu kuchennego

Badania migracji: Płyny modelowe imitujące żywność

• A: woda destylowana
• B: kwas octowy 3 % (w/v)
• C: etanol 10 % (v/v)
• D: rektyfikowana oliwa z oliwek, olej słonecznikowy, olej kukurydziany, mieszanina syntetycznych triglicerydów
• E: politlenek 2,6-difenylo-p-fenylenu

Płyny modelowe imitujące żywność – jaką żywność imitują??

• A, B i C - żywność o charakterze hydrofilowym
• B - żywność o pH < 4,5
• C - żywność zawierającą < 20% alkoholu oraz żywność, która zawiera odpowiednią ilość składników organicznych nadających jej właściwości lipofilne
• D - żywność o charakterze lipofilnym
• E – żywność suchą; żywność mrożoną

Wymagania

• Opakowanie lub materiał opakowaniowy przeznaczony do kontaktu z żywnością zgodny jest z wymaganiami, jeżeli:
  • dozwolony limit migracji globalnej
    • 10 mg/dm2 ogólnej ilości składników uwolnionych z opakowania
    • 60 mg/kg opakowanej żywności
  • nie jest przekroczony limit migracji specyficznej (SML) lub maksymalnej zawartości (QM) ustalony dla danej substancji
  • wykazuje prawidłowe cechy organoleptyczne.

Pytania

• Rola opakowania
• Jak klasyfikujemy opakowania ze względu na funkcje?
• Na czym polega system kaucyjny i od kiedy ma wejść w życie?
• Jaką żywność imituje płyn modelowy B w badaniach migracji?
• Jakie są limity migracji globalnej?