System niechemicznego odkażania owoców i warzyw

W skali całego świata obserwujemy wzrost liczby wybuchów epidemii przenoszonych przez żywność, sprzedawaną w postaci gotowych do spożycia owoców i warzyw. W następstwie stosowanego obecnie przetwarzania, między innymi płukania w roztworze chloru, często utrzymują się pozostałości chemiczne i woda ściekowa. Rośnie presja na ograniczanie stosowania chemikaliów w toku przetwarzania, a można to osiągnąć za pomocą skutecznego i jednocześnie przyjaznego środowisku systemu odkażania, opracowywanego w ramach projektu SAFEBAG.

Dzięki dofinansowaniu z budżetu 7PR, zespół SAFEBAG pracuje nad nowym systemem odkażania w opakowaniach, który umożliwi zredukowanie ilości chemikaliów stosowanych do płukania. System oparty na zimnej plazmie atmosferycznej, wytwarzanej wewnątrz zamkniętego opakowania z żywnością, generuje wysoko naładowane cząstki (wolne rodniki) w celu uszkodzenia lub zniszczenia bakterii. Wyniki wstępnych badań wskazują, że nietermiczna plazma w opakowaniach (wysokoenergetyczny zjonizowany gaz) może znacząco obniżyć obciążenie mikrobiologiczne świeżych owoców i warzyw.

SAFEBAG pogłębia tę wiedzę, przeprowadzając dalsze badania z zamiarem zmaksymalizowania potencjalnych korzyści płynących z tej technologii. Zespół zbudował przedkonkurencyjny prototyp oparty na plazmie, który jest gotowy do przejścia testów branżowych pod kątem skuteczności odkażania świeżych owoców i warzyw w opakowaniach.

Projekt wchodzi w kluczową fazę testów, a dr Edurne Gaston Estanga, liderka grupy ds. technologii żywności przy IRIS w Hiszpanii i koordynatorka projektu SAFEBAG, przedstawia w rozmowie z »magazynem research*eu« innowacyjne elementy technologii i dalsze kroki po zaakceptowaniu jej przez przedsiębiorców.

Jakie są główne cele projektu?

Nadrzędnym celem projektu jest opracowanie przedkonkurencyjnego prototypu nowatorskiego procesu przetwarzania na bazie technologii plazmy atmosferycznej w celu zmniejszenia obciążenia mikrobiologicznego produktów minimalnie przetworzonych, tzw. świeżych krojonych, w opakowaniach. Takie przetwarzanie zapewni bezpieczeństwo żywności i wydłuży okres przydatności do spożycia bez uszczerbku dla jakości czy wartości odżywczych.

Nasz cel zamierzamy osiągnąć w pięciu etapach. Po pierwsze wykorzystamy laboratoryjne urządzenie do prób z plazmą w celu optymalizacji jej parametrów, tak aby zapewniały optymalną skuteczność przeciwdrobnoustrojową przy zachowaniu jakości i wartości odżywczej produktu. Po drugie opiszemy fizyczne wyładowanie plazmowe i skorelujemy je ze skutecznością przeciwdrobnoustrojową, aby lepiej poznać proces od środka. Po trzecie zwiększymy skalę procesu do poziomu przedkonkurencyjnego, tj. zaprojektujemy i zbudujemy przemysłowy prototyp. Dwa ostatnie etapy polegać będą na walidacji wydajności prototypu przez przedsiębiorstwa z sektora produktów świeżych krojonych i na demonstracji rentowności prototypu.

Dlaczego doskonalenie sposobów odkażania warzyw ma tak istotne znaczenie?

Chlor jest jednym z najskuteczniejszych środków odkażających i znajduje szerokie zastosowanie w sektorze produktów świeżych krojonych. Mimo surowych norm bezpieczeństwa i higieny w procesie przetwarzania, wybuchy epidemii przenoszonych przez żywność w postaci gotowych do spożycia owoców i warzyw zdarzają się na całym świecie. Nowe zagrożenia często pojawiają się ze względu na zmieniającą się charakterystykę określonych mikroorganizmów i środowiska. Zwiększenie bezpieczeństwa tych produktów ma pierwszorzędne znaczenie dla ochrony konsumentów, zwłaszcza w obliczu wzrostu spożycia pakowanych produktów świeżych krojonych.

Na czym polega nowość lub innowacyjność takiego podejścia do odkażania?

Zastosowanie zimnej plazmy atmosferycznej do konserwacji żywności jest już samo w sobie innowacyjne. Technologia ta została niedawno dołączona do listy nietermicznych sposobów przetwarzania żywności. Co więcej nowość podejścia SAFEBAG polega na wytwarzaniu plazmy wewnątrz zamkniętego opakowania z produktem, co ułatwia szybkie przetwarzanie i eliminuje ryzyko zakażenia produktu końcowego. SAFEBAG to sucha, nietermiczna i niechemiczna technologia płukania, kompatybilna z produkcją bezpośrednią i opakowaniami MAP, która nie pozostawia niebezpiecznych resztek w przetwarzanym produkcie.

Na czym dokładnie polega odkażanie plazmą?

Plazma (nazywana również czwartym stanem materii) jest elektrycznie pobudzonym gazem, którego molekuły rozszczepiają się na wolne elektrony, rodniki, jony dodatnie i ujemne, kwanty promieniowania elektromagnetycznego, przy czym niektóre z nich mogą nadal pozostać obojętne. Istnieje kilka rodzajów plazmy w zależności od warunków, w jakich powstaje. SAFEBAG wykorzystuje zimną (tj. o temperaturze niemal pokojowej) plazmę atmosferyczną z dielektryczną barierą wyładowania. Opakowanie żywności jest poddawane obróbce między dwiema elektrodami wysokiego napięcia. Wysokie napięcie jonizuje gaz w polu elektrycznym, w tym także gaz znajdujący się w opakowaniu. To ta mieszanina aktywnych ładunków daje przeciwdrobnoustrojowy efekt. Ładunki reaktywne wchodzą w interakcje z powierzchnią żywności poprzez zmianę struktury powierzchniowej komórek. To prowadzi do uwolnienia komponentów komórek, co wpływa na ich integralność. W zależności od rodzaju bakterii może nastąpić także uszkodzenie DNA. Co najważniejsze, aktywny gaz powraca wkrótce potem do stabilności, co oznacza, że na produkcie nie pozostają żadne resztki chemikaliów.

Dążycie do wydłużenia okresu przydatności do spożycia przy utrzymaniu wartości odżywczej produktu. Czego udało się dokonać na tym polu?

Prace laboratoryjne przyniosły obiecujące wyniki w całej gamie świeżych owoców i warzyw, między innymi w przypadku szpinaku, pomidorów cherry i truskawek, pod względem znaczącego wydłużenia okresu przydatności do spożycia i zachowania kluczowych parametrów jakościowych. Wyniki niektórych produktów były mniej korzystne (np. zielonych warzyw liściastych). Zważywszy na zróżnicowanie produktów w sektorze spożywczym, nie ma uniwersalnego podejścia do przetwarzania żywności.

Jakie są kolejne etapy projektu i plany po jego zakończeniu?

Powstał przedkonkurencyjny prototyp, gotowy do branżowej walidacji, która polega na testowaniu technologii na szerokiej gamie produktów i w różnych warunkach. Testy walidacyjne odbędą się w zakładach partnerów projektu: Nature’s Best w Irlandii i Verdifresh w Hiszpanii. Kontrola technologii w warunkach zbliżonych do przemysłowych ma kluczowe znaczenie dla udanego jej wdrożenia. Kolejne kroki będą ukierunkowane na dalszy rozwój i zwiększanie skali rekomendacji wynikających z branżowych testów walidacyjnych.

Kiedy spodziewacie się, że technologia trafi na rynek?

Jeszcze zbyt wcześnie, aby to prognozować. Niemniej spotkała się ona z żywym zainteresowaniem przetwórców z całego świata. Konieczne jest zakończenie testów prototypu w warunkach przemysłowych i stworzenie technologii kolejnej generacji ukierunkowanej na komercyjne warunki przetwarzania. Według szacunków może to zająć od 2 do 3 lat.