По прогнозам ученых, к 2050 году численность населения Земли достигнет 9 миллиардов человек. И, чтобы обеспечить достаточное количество пищи для всех, не исчерпав при этом до конца природные ресурсы, человек должен перейти к более устойчивым системам обеспечения продовольствием. Для этого потребуется не только изменение способов производства продуктов питания во всем мире, но также снижение потерь продуктов и отходов в пищевой цепи и минимизация воздействия упаковочных материалов на экологическое состояние планеты.
Каждый год примерно треть объема мирового производства продуктов питания теряется. Потери случаются на всех этапах пищевой цепи и по всем типам продуктов питания – прежде всего, из-за порчи. Безопасность пищевых продуктов также вызывает все большую озабоченность: бактериальное загрязнение продуктов по-прежнему является основной причиной болезней пищевого происхождения.
Дополнительными проблемами являются глобализация рынка, которая требует увеличенного срока годности и растущего спроса на продукты питания с минимальной искусственной обработкой. Поэтому объективно существует необходимость в разработке инновационных материалов для упаковки пищевых продуктов, которые смогут обеспечить безопасность и сохранять качественные характеристики в течение большего времени – это позволит достичь сокращения объема пищевых отходов. Для решения этих проблем постоянно развиваются и совершенствуются технологии упаковки для продуктов питания. Вот перечень возможных технологических решений в этой сфере, которые в будущем потенциально способны помочь снизить количество продуктов, отправляющихся на помойку:
-
Модифицированные свойства упаковки: повышенные механические, термические и барьерные свойства.
-
Биоразлагаемые материалы: ускоренная биодеградация, более полное разложение.
-
Активная упаковка: увеличение срока годности продуктов, поглощение проникающего кислорода и защита от окисления, более эффективная защита от микробов.
-
Интеллектуальная упаковка: реакция на факторы окружающей сред, самоочищение и восстановление, индикация порчи упакованного продукта.
-
Доставка и контролируемое высвобождение тех или иных веществ: нутрицевтиков, биоактивных соединений, например, эфирных масел.
-
Мониторинг состояния продукта: оснащение упаковки индикатором температуры, свежести, утечки, газовым детектором.
-
Наносенсор: индикация качества пищи, отслеживание роста микроорганизмов.
-
Нанопокрытия, выполняющие роль надежного барьера между средами.
-
Информация о продукте: встроенные датчики радоиочастотной идентификации, нано-штрих-коды, идентификаторы подлинности продукта.
От пассивного к активному
Роль упаковки для пищевых продуктов меняется от пассивной (функции простого контейнера, защищающего содержимое продуктов питания от влаги, воздуха, микробов и механических повреждений, в частности, от вибрации и ударов) до активной. Такая активность выражается в способности упаковки продлить срок годности продукции благодаря возможности использования антиоксиданты, противомикробные препараты или поглотители кислорода, чтобы предотвратить порчу продуктов.
Все чаще в качестве инструмента для разработки активной упаковки пищевых продуктов рассматриваются нанотехнологии. Этой идее посвящен, в частности, NanoPack – финансируемый ЕС проект по разработке активной упаковочной пленки с антимикробными свойствами. При использовании с продуктами питания такие материалы, как предполагается заданием проекта, будут постепенно выделять минимальные количества антимикробных эфирных масел в виде паров в так называемое «свободное пространство» упаковки, дезинфицируя с их помощью как пищевой продукт, так и свободное пространство – и в итоге продлевая срок годности продукта. Предварительные результаты показали, что пленки NanoPack способны увеличить срок хранения хлеба без добавок на 3 недели, демонстрируя потенциал использования таки упаковочных решений с целью уменьшения объема пищевых отходов – и одновременно повышения рентабельности бизнеса производителей в сфере пищепрома.
Как найти баланс между барьерными свойствами и биоразлагаемостью?
Упаковочные материалы с высокими барьерными свойствами очень востребованы в мире упаковки для пищевых продуктов, поскольку они обеспечивают надежный механический барьер для воды, кислорода и патогенных микроорганизмов – и, следовательно, могут продлить срок годности продукции при использовании меньшего количества консервантов. Однако такие материалы в большинстве своем производятся из невозобновляемых ресурсов на основе нефтепродуктов и не являются биоразлагаемыми. Более того, для материалов, содержащих несколько различных функциональных слоев, эффективные методы утилизации или переработки зачастую отсутствуют. Кроме того, воздействие устойчивых к разложению пластиковых отходов на окружающую среду вызывает общую глобальную озабоченность. Таким образом, наблюдается растущая тенденция к использованию более устойчивых вариантов с меньшим воздействием на окружающую среду.
Однако осуществить такой переход, сохраняя свойства традиционных упаковочных материалов с высокими барьерными свойствами, например, пластмасс и металлизированных пленок, достаточно сложно. Сегодня в качестве экологически чистых заменителей традиционной пластиковой упаковки все чаще рассматриваются биоразлагаемые упаковочные материалы. Однако их промышленное использование и применение по-прежнему ограничены из-за их менее эффективных барьерных свойств (например, повышенной проницаемости для воды или воздуха). Эти свойства необходимо значительно усилить – только в этом случае они получат возможность прийти на замену традиционным пластмассам и поспособствовать решению проблемы отходов в мире.
Для решения этой проблемы реализуется финансируемый ЕС проект RefuCoat. Он направлен на разработку двух новых типов упаковки для пищевых продуктов на основе биоразлагаемых материалов. Первый – это полностью перерабатываемая активная альтернатива для металлизированных пленок, которые в настоящее время используются для упаковки хлопьев и мюсли, чипсов и снеков. Второй – это полностью биоразлагаемая упаковка для продуктов из куриного мяса. При успешной реализации этот проект поможет существенно увеличить срока годности свежих продуктов питания при одновременном сокращении объема упаковочных отходов, поступающих на свалку.
Использование отходов для их сокращения
Еще одна новаторская идея повышения эксплуатационных свойств упаковки для пищевых продуктов состоит в том, чтобы производить ее из побочных продуктов пищевой промышленности, которые в противном случае превратились бы в отходы. Эту задачу ученые пытаются решить в рамках YPACK – финансируемого Еврокомиссией проекта, который стартовал в ноябре 2017 года. В настоящее время на его базе разрабатываются полностью пригодная для повторного использования пленочная упаковка и полностью биоразлагаемая упаковочная тара – для них используются побочные продукты, которые обычно идут в отходы: неочищенная сырная сыворотка, миндальная скорлупа и другие. Пленка будет выполнять функцию пассивного барьера, а тара будет обладать активными антимикробными свойствами, способными продлить срок годности пищевых продуктов.
Устойчивая упаковка для устойчивых пищевых систем
Около трети продуктов питания, ежегодно производимых в мире, расходуются впустую, и половина из которых утрачивается на уровне потребления. И, как говорят эксперты в области пищевой промышленности, уже настало время действовать. Для этого, прежде всего, требуются активные упаковочные системы, которые позволят транспортировать пищу дольше, сводя к минимуму потери и отходы, связанные с порчей пищи. Кроме того, необходимы инновационные идеи, которые позволят сократить объем отходов упаковки или превратить их из побочных продуктов в ценные ресурсы. Эти технологические инновации станут важным инструментом в глобальной борьбе с пищевыми отходами – и внесут свой вклад в движение человечества к устойчивому, безопасному для планеты будущему.
