plastik-ambalaj.com

Dondurulmuş gıdalar için kullanılan plastik ambalajlar

Giriş

Günümüzde her geçen gün biraz daha değişen yaşam tarzı ve sağlanan teknolojik gelişmelerin paralelinde dondurulmuş gıdalar hayatımızın önemli bir parçası haline gelmektedir. Dondurma gıdaların taze haldeki kalitelerini muhafaza etmenin en iyi yollarından biridir. Dondurulmuş gıdalara artan talebin nedenlerini şu şekilde özetlemek mümkündür:

• Kentleşme ve hızlı tempolu yaşam tarzı dolayısıyla yemek pişirmeye fırsat bulamayan insanlar için kolay yemek hazırlama imkânı sağlaması. [Berry 2008]
• Hasat ya da kesim zamanından ve yetiştiği yerden uzakta dahi çeşitli gıdalara ulaşım kolaylığı sağlaması. [Berry 2008]
• Dondurulmuş gıdaların uzun süre saklanabilmesi ve kısa sürede pişirilmesi.

Dondurulmuş gıdalara olan talebin belirgin bir şekilde artması beraberinde dondurulmuş gıda ambalaj marketinin büyümesini de getirmektedir. Dondurulmuş gıdalar farklı ambalaj malzemeleri kullanılarak muhafaza edilmektedir. Dondurulmuş gıda ambalaj malzemelerinden beklenen genel özellikler Şekil 1’de özetlenmektedir.

Gıda ambalaj malzemesi olarak tarih boyunca seramik, metal ve polimer gibi pek çok farklı malzeme kullanılmıştır. Günümüzde bu malzemeler arasında en önemlilerinden biri de plastik malzemelerdir. Gıda paketleme endüstrisinde kullanılan 30’dan fazla plastik malzeme bulunmaktadır. Bu malzemeler arasında en yaygın olanları Şekil 2’de verilmektedir. 

Gıda ambalajları, gıdaların ve hammaddelerinin her türlü muhafazası ve korunmasına, özellikle oksidatif ve mikrobik bozulmaları önleyip raf ömrünü uzatmaya yöneliktir. Bu amaçlara daha etkin bir şekilde ulaşmak için günümüzde ambalaj konusunda pek çok yenilikçi çalışmalar yapıldığı görülmektedir. Bu alanda özellikle öne çıkan yenilikçi uygulamalar aşağıda sunulmaktadır:

• Akıllı ambalaj teknolojileri
• Biyopolimerler
• Nanokompozit

Dondurulmuş gıda ambalaj malzemeleri

Ambalajlama gıdanın kontaminasyondan korunması, gıdaların besleyici özellikleri ile duyusal özelliklerinin muhafaza edilmesini sağlamaktadır. [Bhunia 2013] Paketleme malzemesinin seçimi dondurulmuş gıdanın kalitesi ve raf ömründe önemli bir rol oynamaktadır. [Halagarda 2012]. Dondurulmuş gıdalar kartondan alüminyuma geniş bir yelpazede değişen farklı ambalajlarda saklansa da plastik torbalar ya da farklı malzemelerin birlikte kullanımı ile elde edilen ürünler sıklıkla tercih edilmektedir. Özellikle gıdaların ısıtılmasında mikrodalga fırınların kullanımının yaygınlaşması ile mikrodalga fırınlarda doğrudan kullanılabilecek dondurulmuş gıda ambalajı arayışları başlamıştır. Bu yüzden, 1990’lı yıllardan itibaren polipropilen (PP) ya da polietilen tereftalat (PET) kaplı karton tepsiler ve yüksek yoğunluklu polietilenden elde edilen dondurulmuş meyvesuyu kutuları geliştirilmiştir. 

Geri dönüştürülebilir malzemeler ile zenginleştirilmiş kompozit ambalajlar, mikrodalga pişirme sırasında buharda pişirme için kendi kendine havalandırma sağlayan ambalajlar ve mikrodalgada ısıtılan sandviç gibi gıdalarda kahverengileşme sağlayarak ızgara görüntüsü veren ambalajlar ise 2000’li yıllardan bu yana piyasada yerini almıştır. [Cooksey 2012]

Günümüzde dondurulmuş gıda ambalaj sektöründeki ihtiyaçların giderilmesi için sürekli gelişim sağlanarak yenilikçi ürün eldesine yönelik çalışmalar sürmektedir. Piyasa araştırmalarına göre 2016-2020 yılları arasında dondurulmuş gıda ambalaj sektöründe yaklaşık %5 yıllık bileşik büyüme oranı öngörülmektedir. [Web 1] Yırtma çentiği, askı delikler, mühürlenebilir fermuarlar, tekli paketleme gibi yenilikçi paketleme eğilimleri dondurulmuş gıda ambalajı pazarına olan talebi arttırmaktadır. [Web 1]

Plastik ambalajlar 

Ambalaj sektöründe polimer esaslı malzemelerin kullanımı hızla artmaktadır. [Bhunia 2013] Özellikle biyoplastikler alanında sağlanan yeni gelişmeler ile ambalaj sektöründe yenilikçi ürünler geliştirilmektedir. Kimyasal bileşiklerle birleştirilen polimer ambalajlara yaygın olarak plastikler denilmektedir. [Bhunia 2013] Plastik ambalajlar diğer ambalajlar ile kıyaslandığında özellikle daha hafif olduğu için nakliye masraflarını oldukça azaltan ekonomik alternatifler olarak görülmektedir. Plastiklerin çeşitli işleme teknikleriyle pek çok farklı formda üretilebilmesi ile sıvılar, tozlar, pullar, granüller ve katılar gibi her türlü maddenin ambalajlanmasında kullanılabilmesi bir diğer önemli avantajıdır. [Allahvaisi 2012]

Plastik ambalajlar dondurulmuş gıda ürünlerinin muhafazasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Dondurulmuş gıda ambalajı olarak düşük yoğunluklu polietilen (DYPE), yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE), PP ve PET yaygın olarak kullanılmaktadır. DYPE ve YYPE iyi nem direncine sahipken yeterince tok değildir ve ısıl dayanımı düşüktür. Bu yüzden polietilen, gazlara, aromalara ve neme karşı üstün bariyer özellikleri veya ısı direnci olan etilvinil alkol, poliviniliden klorür veya poliamid (naylon) gibi diğer malzemelerle birlikte kaplanarak kullanılabilmektedir. [Cooksey 2012] DYPE’nin düşük camsı geçiş sıcaklığı düşük sıcaklıklarda esnek kalmasını sağladığı için dondurulmuş gıda filmlerinin üretiminde tercih edilmektedir. [Tice 2003] DYPE’nin erime sıcaklığı (104°C) düşük olduğu için DYPE’den üretilen ambalajların ve DYPE kaplı karton ambalajların düşük sıcaklıkta ısı sızdırmazlığı sağlanmasını kolaylaştırmaktadır. Gıda maddesi mikrodalga fırında paket içerisinde pişirilecekse PP ya da polyester gibi daha yüksek erime sıcaklığına sahip olan polimerler ambalaj üretiminde tercih edilmelidir. [Huss 1997] Ambalajın genel ısı direnci; kalınlık, polimer katkı maddeleri, reçinenin üretilmesi ve nihai ambalajı oluşturmak için kullanılan üretim yöntemlerinden etkilenmektedir. [Cooksey 2012] Ayrıca PP düşük yoğunluklu, kimyasal olarak inert ve en yaygın bulunan hem organik hem de inorganik kimyasallara ve yağlara dirençli olduğu için ambalajlarda tercih edilmektedir. [Manikantan 2014] PET aroma ve gazlara karşı oldukça geçirimsizdir, ancak su buharına karşı az dirence sahiptir. Özellikle yüksek elektromanyetik alana dayanım gösterebildiği için mikrodalga fırınlarda kullanılacak ambalajlarda tercih edilmektedir. [Bhunia 2013]

Nanoteknoloji temel olarak tüm teknik disiplinlerde güncel araştırma ve gelişme sağlamaktadır [Paul 2008]. Polimer bilim ve teknolojisini de içeren bu gelişmelerden biri de nanomalzeme katkılı plastik ambalajların üretimidir. Özellikle düşük maliyetle özel özelliklere sahip nanokompozit malzemelerin üretim imkânı büyük ilgi görmektedir. [Mazrouaa 2012] Sektör analistleri, 400-500 arasında nano gıda ambalajlama uygulamasının hâlihazırda piyasada mevcut olduğunu tahmin etmektedir. [Sekhon 2010] Bugüne kadar geliştirilen çoğu gıda ambalajı nano boyutta metaller, oksitler, polimerik reçineler ya da daha yaygın olarak killer ile zenginleştirilmiştir. Nanokompozitlerin geliştirilmesi ile gıda ambalajlarının mekanik mukavemeti arttırmak, ağırlığı azaltmak, ısıl direncini arttırmak ve oksijen, karbondioksit, ultraviyole radyasyon, nem ve uçucu maddelere karşı bariyer özelliklerini geliştirmek mümkündür. [Sekhon 2010,Majid 2016]  Günümüzde farklı nanomalzeme-plastik kombinasyonlarının çeşitli dondurulmuş gıdanın nem içeriği, su aktivitesi, toplam renk farkı, serbest yağ asiti, peroksit değeri ve toplam plak sayısı gibi kalite özelliklerinde meydana gelen değişimlere yönelik çok sayıda araştırma gerçekleştirilmektedir. [Ozcalik 2013, Manikantan 2011, Manikantan 2014,Manikantan 2016] Nanokatkılar ile ambalajların artan performansları sayesinde dondurulmuş gıda ambalajı olarak kullanılabilecek düşük maliyetli yenilikçi pek çok ürünün geliştirilmesi mümkündür.

Aktif ambalajlama, bozulabilen gıdaları korumanın bir diğer alternatif yoludur. [Abreu 2011] Aktif ambalajlar, ürün kalitesini ve kabul edilebilirliğini artırmak için gıda ile ambalaj arasındaki olabilecek etkileşimleri olumlu bir şekilde kullanarak ürün ve çevresi arasında bariyer görevi üstlenecek şekilde tasarlanmaktadır. [Alverez 2000] İnert olması beklenen geleneksel ambalajların aksine aktif ambalajlar gıda ya da çevresi ile etkileşim kuran malzemelerdir. [Abreu 2011b]  Aktif ambalaj malzemelerinin antioksidan ve antimikrobiyal katkıların kullanımı ile üretimine yönelik artan bir ilgi vardır. [Silvestre 2016] Arpa kabuğundan elde edilen antioksidanlar ile zenginleştirilmiş DYPE esaslı aktif ambalajların dondurulmuş balık ürünlerinin muhafazasında kullanılmasına yönelik gerçekleştirilen çalışmalarda balıkta lipidoksidasyonu azalırken oksidatif kararlılıklarının arttığı sonuç olarak raf ömrünün uzadığı belirlenmiştir. [Abreu 2011,Abreu 2011b,Abreu 2010] DYPE filme ilave edilen doğal antioksidan konsantrasyonundaki artışın, aktif ambalajın antioksidan kapasitesinin etkinliğini arttırdığı saptanmıştır. [Abreu 2011b]

Genel değerlendirme

Dondurulmuş gıda ambalajları tüketicilerin ve gıda endüstrisinin ihtiyaçlarını karşılamak üzere her geçen gün değişmektedir. Nanokompozit ve aktif ambalajlar geleneksel ambalajlara alternatif olarak dondurulmuş gıdaların raf ömrünün uzatılması için büyük bir potansiyele sahiptir. Bu tip ambalajların ticarileşmesi endüstri ve tüketiciler kabulünün yanı sıra uygun maliyette üretilebilmesi ile mümkündür. Bu nedenle araştırma merkezleri, üniversiteler ve sanayinin bir araya gelerek iş birliklerinin sağlanması dondurulmuş gıda ürünleri için aktif paketleme ambalajlarının ekonomik olarak geliştirilerek ticarileşmesi noktasında büyük önem arz etmektedir.

Günümüzde geleneksel paketleme malzemelerinin özelliklerinin iyileştirilmesi çalışmalarının yanı sıra özellikle biyo-temelli yeni paketleme malzemelerinin geliştirilmesi alanında da oldukça yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Geleneksel paketleme malzemelerinin çok büyük bir kısmı fosil yakıtlardan üretilmekte ve bu malzemeler biyolojik olarak parçalanmadıkları için ciddi bir küresel çevre sorununa neden olmaktadır. Bu nedenle son yıllarda yenilenebilir kaynaklardan üretilen yenilebilir ve biyolojik olarak parçalanabilir filmler gibi pek çok farklı ambalaj malzemesinin geliştirilmesi konusunda yoğun çalışmalar yürütülmektedir.

Aktif ambalajlar, nanokompozitler (özellikle nano inorganik malzeme takviyeli polimer esaslı kompozitler) ve biyo-temelli yeni paketleme malzemelerinin geliştirilmesinin yanı sıra özellikle akıllı paketleme sistemleri üzerinde de yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Genel bir ifade ile özetlenecek olur ise akıllı paketleme sistemleri, paketlenmiş gıdaların taşınması ve depolanması süreçleri boyunca paketlenmiş gıda kalitesiyle ilgili tüm bilgileri sunmak üzere paketlenmiş gıdaların durumunu izleyen akıllı paketleme sistemleridir. Bu alanlarda söz sahibi olabilmek ve kendi yenilikçi ambalaj malzemelerimizi geliştirebilmek için ülkemizde disiplinler arası ve üniversite-sanayi işbirliği çerçevesinde yürütülecek olan çalışmaların gerçekleştirilmesine ciddi anlamda bir ihtiyaç söz konusudur.

Kaynaklar

•Abreu, D.A. P. De, Losada, P. P.,Maroto, J., Cruz, J.M., Natural antioxidant active packaging film and its effect on lipid damage in frozen blues hark (Prionaceglauca), Innov. Food Sci. Emerg. 12 (2011) 50-55.

•Abreu, D.A. P. De, Maroto, J.,Rodriguez, K.V., Cruz, J.M., Antioxidants from barley husks impregnated in films of low-density polyethylene and their effect over lipid deterioration of frozen cod (Gadusmorhua), J. Sci. FoodAgric. 92 (2012) 427–432.

•Abreu, D.A. P. De, Losada, P. P.,Maroto, J., Cruz, J.M., Evaluation of the effectiveness of a new active packaging film containing natural antioxidants (from barley husks) that retard lipid damage in frozen Atlantic salmon (Salmo salar L.), Food Res. Int. 43 (2010) 1277–1282.

•Allahvaisi S.,Polypropylene in the Industry of Food Packaging, in: Polypropylene, F. Dogan (Eds.), ISBN: 978-953-51-0636-4, In Tech, 2012.

•Alvarez, M.F.,Review: active food packaging, Food Sci TechnolInt6 (2000) 97–108.

•Berry, M.,Fletcher, J., McClure, P., Wilkinson, J., Effects of Freezing on Nutritional and Microbiological Properties of Foods in: Frozen Food Science and Technology. J. A. Evans (Eds), Blackwell Publishing Ltd, ISBN: 978-1-4051-5478-9, 2008.

•Bhunia, K.,Sablani, S. S., Tang, J., Rasco, B., Migration of Chemical Compounds from Packaging Polymers during Microwave, Conventional Heat Treatment, and Storage,  Compr. Rev. Food Sci. Food Saf., 12 (2013) 523-545.

•Cooksey, K.,Krochta, J., Introduction to Frozen Food Packaging, in: Handbook of Frozen Food Processing and Packaging, D.W. Sun (Eds.), CRC Press, Taylor &Francis Group, London, New York, 2012.

•Halagarda, M.,Kowa, K., Cichoń, Z., Thequality of low-density polyethylene freezer bags available on the Polish market, 18. IGWT Symposium: Technology and Innovation for a Sustainable Future: a Commodity Science Perspective,, Rome, Italy,2012.

•Huss. G. F., Microwaveable packaging and dual-oven able materials, in: The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology, A.L. Brody, K.S. Marsh(Eds.). John Wiley & Sons, New York, 1997.

•Majid, I.,Nayik, G. A., Dar, S. M., Nanda, V., Novel food packaging technologies: Innovations and future prospective, J. Saudi Soc. Agric. Sci. ,2016. doi.org/10.1016/j.jssas.2016.11.003.

•Manikantan, M. R.,Sharma, R.,Kasturi, R.,Varadharaju, N.,Storage stability of banana chips in polypropylene based nano composite packaging films, J. Food Sci. Technol. 51 (2014) 2990–3001.

•Manikantan, M.R.,Varadharaju, N., Preparation and properties of polypropylene based nano composite films for food packaging, Packag. Technol. Sci. 24 (2011) 191–209.

•Manikantan, M.R.,Arumuganathan, T.,Rani,C.I,Varadharaju, N., Storage Stability of Sugarcane Juice in Polypropylene-Based Nano composite Packaging Films, Sugar Tech.  (2016). doi:10.1007/s12355-016-0492-4.

•Mazrouaa, A.M.,Polypropylene Nanocomposites, in: Polypropylene, F. Dogan (Eds.), ISBN: 978- 953-51-0636-4, InTech (2012).

Pınar TERZİOĞLU^1,2 ve Ayşe KALEMTAŞ^2*

1 : Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi, Fen Fakültesi, Kimya Bölümü, TR-48121 Muğla 

2 : Bursa Teknik Üniversitesi, Doğa Bilimleri, Mimarlık ve Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, TR-16310 Bursa