Balení potravin - Ústav konzervace potravin

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.
Aktivity ústavu v oblasti balení potravin
Pedagogická činnost
Expertní činnost
Výzkumná činnost
Pedagogická činnost ústavu v oblasti balení
potravin
Bakalářský studijní program:
Magisterský studijní program:
Doktorský 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
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
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
Pedagogická činnost ústavu v oblasti balení potravin
Popularizace moderních metod balení potravin pro širokou veřejnost
Balení v modifikované atmosféře
Indikátory ethylenu
Obaly s antimikrobiální aktivitou
RFID technologie
Indikátory růstu bakterií
Absorbéry kyslíku
Obaly pro konzervaci
vysokým hydrostatickým
tlakem
Výzkumná činnost ústavu v oblasti balení potravin
(stěžejní témata)
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.
Obaly pro potraviny ošetřené
vysokým hydrostatickým tlakem
Aktivní systémy balení
Obaly potravin určené pro konzervaci
potravin vysokým hydrostatickým tlakem.
Polymerní obaly z obnovitelných zdrojů
Obaly potravin
vyrobené z
obnovitelného
zdroje Agaru
(polysacharid
mořských řas). Tyto
obaly jsou taktéž
biodegradovatelné.
Příklad inteligentního indikátoru, který spotřebitele informuje o
tepelné historii produktu (zdali teplota překročila kritických 8 °C).
Zdravotní nezávadnost obalů potravin
Nanokompozitní obalové materiály
Fotografie migrační cely využívané pro
jednostranné provádění migračních
zkoušek obalů potravin.
Kojenecká lahev s
přídavkem nanočástic
stříbra s antimikrobním
účinkem. Stěny lahve
jsou schopny usmrtit až
99 % bakterií
přítomných v náplni.
Snímek (TEM) nanočástic nitridu titanu
vnesených do fólie z polyethylenu.
Mražená krůtí prsa
zabalená do obalu
na bázi polybutylen
sukcinátu, který je
z obnovitelného
zdroje a je taktéž
biodegradovatelný.
Aktivní systémy balení potravin
10000
Obaly s antimikrobní aktivitou
Truefood, 6. RP EU č. 016264-2, 2006-2010
QF 3158, NAZV, 2003-2006
EP 7263, NAZV, 1997-2000
Vybrané publikace
Dobiáš J., Marek M., Šťastníkova V., Voldřich M.: Způsob přípravy bioaktivních obalových prostředků. PV 20024247 (Patent č. 293897 v roce 2004)
vacuum
CFU/g
Projekty
1000
vacuum + nisin
100
air
air + nisin
10
1
0
7
28
storage time (days)
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), 1047-1053, 2000.
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, 95-101, 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 1212-1800, 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, 491-496 (2010). ISSN 0260-8774, 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,
21-29 (2010). ISSN 1336-8672, 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, 145-155 (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), 1066-1078, (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).
Aktivní systémy balení potravin
Aktivní obaly pro mikrovlnný ohřev
Projekty
EP9177 , NAZV, 1999-2001
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), 143-149, 1998.
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 stínícími prvky
Microwave Power Ratio
Obaly se susceptory
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
0,12
POWER TRANSMITTED P T
Optical density
measured at 626 nm
POWER REFLECTED P R
POWER ABSORBED
0,17
0,22
0,27
Optical Density
0,32
Reflected (PR), transmitted (PT) and absorbed (PA) microwave power
ratio versus optical density of susceptors
Zdravotní nezávadnost obalů potravin
Diethylene glycol dibenzoate
Výskyt kontaminujících látek v obalech potravin a
podmínky jejich přenosu do potravin
Projekty
509/93/1099, GAČR, 1993-1995
IE 0950975040, NAZV, 1995-1997
525/07/1153, GAČR, 2007-2009
NT 143-75-3/2013, IGA MZ ČR, 2013-2015
63
Bisphenol A
12
Anthraquinone
18
Benzophenone
13
Diisopropylnaphthalenes
49
Bis(2-ethylhexyl) phthalate
63
Dibutyl phthalate
78
Nonadecane
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), 1047-1053, 2000.
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, 272-275, 2004 .
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), 534-539, 2004 .
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), 265-271, 2007.
Votavová L., Dobiáš J.,Voldřich M., Čížková H.: Migration of Nonylphenols from Polymer Packaging Materials into Food Simulants.
Czech J. Food Sci. 27, 293–299 (2009) ISSN 1212-1800, 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), 97-106, 2010.
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, 1963-1975, 2013.
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), 1162-1168, 2014.
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, 427-437, 2015.
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. 60:221-229, 2016.
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).
35
Methyl dehydroabietate
22
Octadecane
24
Heptadecane
26
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Frequency of occurrence
Typical contaminants in paper and their frequency of occurrence.
Migrant
cobal,0 (mg·kg-1)
Obalový materiál
Dsimulant
Dobal
Difusní
koeficient
Potravinový simulant
Kobal/simulant
Rozdělovací koeficient
Migrant
csimulant,t
(mg·kg-1)
Nanokompozitní obalové materiály a jejich využití
Shelf life of carbonated drinks in bottles
PET/Imperm/PET
Publikace
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) .
100
CO2 retention (%)
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).
98
96
94
92
90
88
0
10
20
storage time (weeks)
30
Polymerní obaly z obnovitelných zdrojů
Projekty
SUCCIPACK, 7. RP EU č. 289196, 2013-2015
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, 108-115, 2015.
Obaly z polymléčné
kyseliny
Obaly z obnovitelných zdrojů
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.
545-549
Expertní činnost ústavu v oblasti balení potravin v rámci
Nezávislé obalové laboratoře (NOL) VŠCHT Praha
Historie NOL:
• vznik 1995
• akreditace 2001
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Nezávislá obalová laboratoř VŠCHT Praha
Zkušební laboratoř č. 1316 akreditovaná ČIA dle ČSN EN ISO/IEC 17025
VŠCHT Praha, Ústav konzervace potravin, Technická 5, 166 28 Praha 6
www stránky: nol.vscht.cz
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
A bundanc e
Compound
RT (min)
number
Vzorek 015/16/1 Propustnost 23 °C RH 85 %
40
y = 0,168x + 1,9706
R² = 0,9952
přírůstek hmotnosti [mg]
35
y = 0,1664x + 1,8066
R² = 0,9942
30
Name
CAS Number
T I C : o b a ly _ c a je 0 0 9 . D \ d a t a . m s
5e+07
1
6.675 Benzaldehyde
000100-52-7
2
7.144 .beta.-Myrcene
000123-35-3
3
7.802 D-Limonene
005989-27-5
4
8.758
5
8.872 1,6-Octadien-3-ol, 3,7-dimethyl-
000078-70-6
6
9.650 Camphor
000076-22-2
Bicyclo[2.2.1]heptan-2-one,
1,3,3-trimethyl-
4 .8 e + 0 7
4 .6 e + 0 7
4 .4 e + 0 7
4 .2 e + 0 7
4e+07
3 .8 e + 0 7
001195-79-5
3 .6 e + 0 7
3 .4 e + 0 7
y = 0,1675x + 5,3682
R² = 0,9876
25
20
y = 0,1831x + 2,1528
R² = 0,9936
15
y = 0,163x + 2,7087
R² = 0,9914
10
7
9.765
Cyclohexanone, 5-methyl-2-(1methylethyl)-, trans-
3 .2 e + 0 7
3e+07
2 .8 e + 0 7
2 .6 e + 0 7
000089-80-5
2 .4 e + 0 7
2 .2 e + 0 7
8
10.406 Estragole
000140-67-0
9
11.104 D-Carvone
002244-16-8
10
11.481 2-Propenal, 3-phenyl-
000104-55-2
11
11.693 Anethole
000104-46-1
12
12.792 Eugenol
000097-53-0
2e+07
1 .8 e + 0 7
1 .6 e + 0 7
1 .4 e + 0 7
1 .2 e + 0 7
5
1e+07
8000000
6000000
0
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
doba zkoušky [hod]
140,0
160,0
180,0
200,0
13
13.667 Caryophyllene
000087-44-5
14
13.925 trans-Isoeugenol
005932-68-3
15
14.548 .alpha.-Farnesene
000502-61-4
4000000
2000000
5 .0 0
T im e - - >
1 0 .0 0
1 5 .0 0
2 0 .0 0
2 5 .0 0
3 0 .0 0
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
Přehled aktivit AZL-NOL
Rok
Počet zakázek
Fakturované částky v tisících Kč
2010
81
1 200
2011
70
968
2012
47
782
2013
33
984
2014
47
813
2015
66
1 107
A
b u n d a n c
e
T
Aktivity NOL
I C :
7 5 0 0 0 0
n o n y l9 1 . D
NP
7 0 0 0 0 0
6 5 0 0 0 0
6 0 0 0 0 0
5 5 0 0 0 0
5 0 0 0 0 0
4 5 0 0 0 0
4 0 0 0 0 0
3 5 0 0 0 0
3 0 0 0 0 0
2 5 0 0 0 0
2 0 0 0 0 0
1 5 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0
5 0 0 0 0
1 5 . 0 0
T
1 6 . 0 0
1 7 . 0 0
1 8 . 0 0
1 9 . 0 0
2 0 . 0 0
2 1 . 0 0
2 2 . 0 0
2 3 . 0 0
im e - - >
35,0
ITX_06022006 #13
mV
vyluh obal 8
EMISSION
EM:435 nm
ITX
30,0
25,0
O
20,0
S
1 - ITX - 5,638
15,0
10,0
5,0
0,0
-5,0
0,00
m in
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
Testování migračních parametrů obalových materiálů
Stanovení celkové a specifické migrace – tj. problematika uvolňování složek z obalů do potravin nebo
jejich simulantů.
Stanovení chemického složení obalových materiálů
Detekce výskytu xenobiotik:
• Kapalinová chromatografie
• Elektromigrační techniky
• Plynová chromatografie
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
Čerstvé produkty balené v MA
21
Balení v modifikované
atmosféře
Zařízení pro kontrolu integrity obalů
Leak Pointer
Stanovení složení atmosféry v obalu
Balička a zavíračka Tecnovac S100DGT
+ směšovací ventil MAP Mix 9000
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.
Testování bariérových parametrů obalových materiálů
Měření propustnosti obalových prostředků pro plyny
OxTran 2/20 MH - propustnost pro O2
Lyssy L100-5000 - propustnost pro plyny
CheckMate II + PermMate –
složení atmosféry v obalu,
test hermetičnosti
Testování mechanických parametrů obalových materiálů
Instron – model 5544
Hledání příčin defektů obalů
potravin
Hydrolýza, resp. nedokonalé
vytvrzení konzervového laku
Pseudovakuový efekt
Koroze hliníkové bariérové vrstvy
Koroze korunkových uzávěrů
Vznik skvrn po reakci sirných skupin v
mase s materiálem konzervy
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