Az Európai Bizottság az élelmiszerhulladék minimalizálására nagy hangsúlyt fektet, 2030-ra az élelmiszerből keletkező hulladék felére való csökkentését határozta meg tagállamai számára. A cél megvalósításának érdekében megkezdődött a cellulóz alapú termékek fejlesztése az aktív és az intelligens élelmiszer-csomagolástechnológiai alkalmazásokhoz.
Sok élelmiszer feleslegesen kerül a kukába
Az Európai Unió területén több tíz millió tonna élelmiszerhulladék keletkezik évente, a tagállamok közül Magyarországon évi 2 millió tonna. Az élelmiszerhulladék jelenős hányada a kereskedelmi lánc során, valamint a fogyasztóknál jön létre. Az élelmiszer, hulladékká válásának egyik oka az élelmiszerromlásból fakadó rövid polcidő, illetve fogyasztói oldalról a még fogyasztható, de szavatossági időn túl lévő élelmiszer elutasítása az élelmiszerminőség informáltságának hiánya miatt.
Az Európai Bizottság az élelmiszerhulladék minimalizálására nagy hangsúlyt fektet, a Körforgásos Gazdasági csomag integrált részeként kezeli. Az Európai Unió végrehajtandó kiemelt intézkedésként, 2030-ra az élelmiszerből keletkező hulladék felére való csökkentését határozta meg tagállamai számára. A projekt tárgyát képező fejlesztés az élelmiszerminőség és -biztonság fenntartását hivatott szolgálni aktív és reszponzív (intelligens) csomagolástechnológiai eszközökkel. A csomagolás klasszikus, passzív védelmi funkcióit túllépve, a korszerű, funkcionálissá tett aktív és intelligens élelmiszercsomagolások alkalmazásával megakadályozható az élelmiszer idő előtti hulladékká válása, emellett kivédhető az élelmiszerromlás okozta infekció és intoxikáció.
Az anyagösszetételt laboratóriumi szinten határozzák meg
A projekt nemcsak a Körforgásos Gazdasági csomag végrehajthatóságához kapcsolódik, de szervesen kötődik az Európai Unió élelmiszerbiztonsági politikájához is. A projekt során fejlesztendő aktív és reszponzív cellulóz alapú termék prototípus követi azt a csomagolástechnológiai ágazati trendet is, hogy a csomagolás környezetbarát, megújuló forrásból származó, fenntartható és gazdaságosan előállítható alapanyagokból készüljön, emellett reciklálható legyen, akár szerves újrahasznosítás útján is.
A projekt során olyan funkcionális cellulóz alapú termékprototípusok létrehozása történik, melyek aktív és reszponzív hatóanyaguknak köszönhetően képesek az élelmiszerminőség és -biztonság támogatására. A kutatási projekt első évében történik a cellulóz rostok aktívvá és reszponzívvá tételéhez szükséges természetes alapú, fenntartható forrásból származó, nem toxikus anyagok (elsősorban antocianinokat/betacianinokat tartalmazó növényi kivonatok) kiválasztása és elemzése. A kutatás ezen fázisában a cellulóz rostok funkcionalizálása „laboratóriumi” szinten történik. Vizsgáljuk a hatóanyagok cellulóz alapú lapok anyagában, illetve felületén, bevonatként való alkalmazhatóságának, valamint az immobilizáció elősegítésére a bioalapú anyagok (mint például kitozán, alginát, karragén) felhasználhatóságát. Vizsgáljuk továbbá, hogy az aktív tulajdonságok eléréséhez szükséges-e további anyagok bevonása, vagy az indikátorként alkalmazott természetes forrásból származó kivonat is képes-e multifunkcionálisan betölteni az aktív, élelmiszer-minőségmegőrző funkciót. A laboratóriumi vizsgálatok eredményeként meghatározásra kerülnek azok az összetételek, melyek tovább kerülnek félüzemi prototípus gyártásra.
Fizikai és kémiai jellemzők vizsgálata
A kutatás második feladata a kiválasztott cellulóz alapú prototípusok félüzemi előállítása, fizikai és kémiai jellemzőinek, aktivitásának és reszponzivitásának vizsgálata. Az aktivitás vizsgálata elsősorban az antioxidáns és antimikrobiális tulajdonságok meghatározására irányul. A minták frissesség indikátorként való alkalmazhatóságát, vagyis a színváltoztatás képességét, kolorimetriával való követésével végezzük a pH és az idő függvényében. Vizsgáljuk a színanyagok hő- és időstabilitásának jellemzésével az egyes indikátorok hőmérsékletváltozásokra adott válaszát, így hőmérséklet/idő indikátorként való alkalmazhatóságát is. A kompatibilitás fokozása érdekében az eredmények folyamatos visszacsatolása történik a prototípusfejlesztéséhez.
Élelmiszercsoportok meghatározása
A kutatás harmadik évében az aktív és reszponzív tulajdonságok ismeretében meghatározzuk azokat az élelmiszercsoportokat, melyekhez a kifejlesztett cellulóz alapú prototípusok illeszthetők. Meghatározzuk továbbá a prototípusok optimális csomagolástechnológiai kialakítását. Az élelmiszerek komplexitásának figyelembevételével valós alkalmazási körülményeik között vizsgáljuk a prototípusok alkalmazhatóságát. A projekt során vizsgáljuk az UV-lakkozhatóságot, mely három fő aspektusból fontos: egyfelől választ ad arra, hogy ha például a fejlesztett terméket burkoló csomagolóeszközként használjuk fel, a lakkozás fizikai/kémiai külső zárórétegként alkalmazható-e, illetve, hogy a termék grafikázható-e lakkozással. Másfelől, választ ad arra is, hogy formalakkozással, például előtűnő felirat/ábra révén, tovább fokozható-e a reszponzív funkció. A vizsgálatok eredményeiből meghatározható a prototípusok alkalmazási formája és köre, és további fejlesztési irányuk.
Intelligens funkciók informálnak az élelmiszer minőségéről
A fejlesztendő aktív és reszponzív prototípus az élelmiszeripar, a korszerű csomagolástechnológia és végsősoron a fogyasztók igényeit hivatott kielégíteni. A kutatás fontos szempontja a fenntartható technológiák és anyagok alkalmazása. A projekt során létrehozott prototípus környezetbarát, megújuló forrásból származó és fenntartható alapanyagokból készül, emellett hulladékká válását követően szerves újrahasznosítás útján is reciklálható.
Az aktív és intelligens csomagolástechnikai megoldásokkal új típusú minőségmegőrzési és/vagy minőségjelzési tulajdonságokkal ellátott csomagolások kínálhatók az élelmiszeripar számára.
Az aktív hatóanyagokkal ellátott csomagolás aktívan vesz részt a minőség megőrzésében, antioxidáns és/vagy anitmikrobiális hatáson keresztül. Az intelligens csomagolás reszponzív, többnyire színváltoztató tulajdonsága révén képes jelezni a csomagolás belsejében végbemenő változásokról, akár a pH, a hő vagy az idő változásról, így adva folyamatos státuszt az élelmiszer minőségében bekövetkező változásról.
Ezek az aktív, illetve reszponzív csomagolástechnológiai megoldások sokféle formában, csomagolóeszközként, vagy csomagolási segédeszközként, például címkeként is alkalmazhatók, mellyel jól igazíthatók az adott élelmiszeripari termékhez címkeként is alkalmazhatók, mellyel jól igazíthatók az adott élelmiszeripari termékhez.
Az aktív és intelligens élelmiszercsomagolási rendszerek által növelt polcidőn és a még fogyasztásra alkalmas élelmiszerek minőségi állapotáról nyújtott információn keresztül csökkenthető a hulladékká vált élelmiszer mennyisége. Az aktív csomagolások emellett támogatják az élelmiszerbiztonságot is.
Szélesebb körben is elterjedhet az alkalmazása
A projekt eredményét illetően konkrét ipari érdeklődés mutatkozik, így hiszünk abban, hogy a kifejlesztendő termék prototípusa valós piaci igénnyel találkozik, valamint a termék szélesebb piacra történő bevezetése is megvalósítható lesz.
A projekt eredményeképpen létrejövő anyag és technológia leírások alapján a CLB Packaging Kft. tulajdonában lévő félüzemi papírgépen költséghatékony anyagtesztelési próbák, különböző módozatok és a későbbiekben kis példányszámú sorozatgyártás indulhat meg, a megfelelő piac megtalálása és a szükséges engedélyek megszerzése után.
Dobronyi Tamás, címzetes egyetemi docens
