Egnethet av cellulosebasert emballasjematerialer i direkte kontakt med mat : evaluering av materialegenskaper og produktkvalitet

Abstract

Fokuset på bærekraft og sirkulær økonomi har ført til et økt behov for å utvikle nye konsepter for emballering av næringsmidler, inkludert cellulosebaserte materialer, som forhåpentligvis kan erstatte deler av emballasje produsert av fossil-basert plast. Dette medfølger et behov for økt kunnskap om cellulosebaserte materialer om deres materialegenskaper og effekt ved forskjellig påvirkninger (omgivelser, kontakt osv.) og dermed deres egnethet i kontakt med mat.

Hensikten med denne oppgaven var å evaluere egnetheten og egenskaper til cellulosebaserte pulpmaterialer for emballering av ferske matvarer. Dette ble gjort ved å fokusere på to delmål; Første delmål var å undersøke to cellulosebaserte pulpmaterialer, bestående av Pulp og Pulp med en mono-amorf polyetylentereftalat (APET) film, ved å evaluere deres materialegenskaper. Andre delmål var å undersøke Pulp m/APET i kontakt med matvarer av kyllingfilet og ytrefilet av storfe, ved å sammenligne med et konvensjonelt plastmateriale (APET), og evaluere matkvalitet under lagring.

Materialegenskapene til Pulp og Pulp m/APET ble undersøkt ved blant annet å måle oksygengjennomgang (OTR), gjennomføre lekkasjetest og Cobb test. I tillegg ble det utført material-testing i kontakt med simulanter, bestående av vann, olivenolje og uten simulant lagret ved tre forskjellige lagringsbetingelser(4oC, 23oC/50% RF og 22oC) i opptil 21 dager. Etter lagringen ble materialene analysert for skålvekt absorpsjon, materialtykkelse og punkturstyrke.

Til lagringsforsøket med kyllingfilet og ytrefilet av storfe ble emballasjematerialene Pulp m/APET og referansen APET pakket i modifisert atmosfære med gassammensetningen 60% karbon dioksid (CO2)/40% nitrogen (N2) med gass/produkt (g/p) forhold på 1, og lagret ved 4oC. Lagringsforsøket med kyllingfilet gikk over 11 dager, og det ble tatt prøver ved dag 0, 5, 8 og 11. Lagringsforsøket med ytrefilet av storfe gikk over 12 dager, og det ble tatt ut prøver ved dag 0, 5, 8 og 12. Evaluering av matkvalitet ble gjort på bakgrunn av analysene; gassammensetning av oksygen- og karbondioksid i headspace, væsketap og mikrobiologisk analyse av «total vaible count» (TVC).

Resultatene viste ved målinger av oksygengjennomgang (OTR), lekkasjetest og material-testing med simulanter at Pulp og Pulp m/APET skåler ikke var tette. Dette skyldtes trolig mikroskopiske hull i skålene, som forårsaket lekkasje. Blant emballasjematerialene hadde Pulp m/APET høyest gjennomsnittlig materialtykkelse og punkturstyrke ved alle målingene etter lagring med simulanter (vann, olivenolje og u/simulant) uansett lagringsbetingelse. Målinger av materialegenskaper ble det tydelig vist at Pulp med mono-APET film, hadde bedre evne til å motstå vannabsorpsjon og oljeabsorpsjon under lagring, sammenlignet med Pulp.

Lagringsforsøket med kyllingfilet og ytrefilet av storfe viste at Pulp m/APET var signifikant forskjellig fra referansen APET for alle målingene av gassammensetningen for oksygen- og karbondioksid i headspace. Pulp m/APET var også signifikant forskjellig fra referansen for alle målinger av mikrobiologiske analysen totalantall. Imidlertid ble det ikke vist signifikante forskjeller mellom emballasjematerialene på væsketapet for kyllingfilet og ytrefilet av storfe.

Det kan konkluderes med at de cellulosebaserte materialene, Pulp og Pulp m/APET, ikke er egnet til emballering av ferske kjøttprodukter, ettersom det ble avdekket at materialene ikke var tette. Slik det foreligger nå bidrar ikke de testede cellulosebaserte pulpmaterialene med å forbedre matkvalitet, men kan i stedet føre til mer matsvinn, sammenlignet med emballering i konvensjonelt plastmateriale. Cellulosebasert emballasjematerialer har potensiale, men krever optimalisering for å kunne være egnet til ferske matvarer. Pulp uten belegg/coating er kanskje mest egnet til tørre matprodukter.

The focus on sustainability and circular economy has led to an increased need to develop new concepts for food packaging, including cellulose-based materials, which hopefully in the future can replace parts of packaging produced from fossil-based plastics. This requires a need for increased knowledge of cellulose-based materials, about their material properties and effect under different influences (environment, contact etc.), and their suitability in contact with food. The aim of this thesis was to evaluate the suitability and material properties of cellulose-based materials for food packing. This was done by focusing on two sub-goals. The first sub-goal was to examine two cellulose-based materials, consisting of Pulp and Pulp with a mono-amorphous polyethylene therepthalate (APET) film, by evaluating their material properties. The second sub-goal was to examine Pulp w/APET in contact with chicken fillet and beef, by comparing with a conventional plastic material (APET) and evaluating food quality during storage.