NAUKI INŻYNIERSKIE I TECHNOLOGIE

NAUKI INŻYNIERSKIE I TECHNOLOGIE ENGINEERING SCIENCES AND TECHNOLOGIES 2 (9) 2013 Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu Wrocław 2013

Redakcja wydawnicza: Barbara Majewska Redakcja techniczna: Barbara Łopusiewicz Korekta: Barbara Cibis Łamanie: Beata Mazur Projekt okładki: Beata Dębska Publikacja jest dostępna w Internecie na stronach: www.ibuk.pl, www.ebscohost.com. Czasopismo jest indeksowane w bazie AGRO http://agro.icm.edu.pl, a także w adnotowanej bibliografii zagadnień ekonomicznych BazEkon http://kangur.uek.krakow.pl/bazy_ae/bazekon/nowy/index.php Informacje o naborze artykułów i zasadach recenzowania znajdują się na stronie internetowej Wydawnictwa www.wydawnictwo.ue.wroc.pl Kopiowanie i powielanie w jakiejkolwiek formie wymaga pisemnej zgody Wydawnictwa Copyright by Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu Wrocław 2013 ISSN 2080-5985 Wersja pierwotna: publikacja drukowana Druk: Drukarnia TOTEM Nakład: 150 egz.

Spis treści Wstęp... 7 Mateusz Cichoń, Tomasz Lesiów, Zasada działania innowacyjnych opakowań inteligentnych w przemyśle żywnościowym. Artykuł przeglądowy... 9 Włodzimierz Dolata, Mariusz Sławomir Kubiak, Wpływ różnych czynników na temperaturę farszu i czas w procesie kutrowania... 33 Karolina Dysz, Grażyna Krasnowska, Preferencje konsumentów Polski południowo-zachodniej przy wyborze serów podpuszczkowych dojrzewających... 42 Aleksandra Jedlińska, Emilia Janiszewska, Mateusz Stasiak, Dorota Witrowa-Rajchert, Właściwości fizyczne waniliowych aromatów proszkowych o zróżnicowanym składzie chemicznym części aromatycznej... 53 Franciszek Kapusta, Wybrane zagadnienia produkcji i przetwórstwa mięsa w Polsce w pierwszej dekadzie XXI wieku... 67 Agnieszka Orkusz, Wpływ barierowości opakowania surowych mięśni udowych indyków pakowanych w modyfikowanej atmosferze na ich cechy sensoryczne po obróbce termicznej... 85 Krystyna Szybiga, Tadeusz Miśkiewicz, Zdzisław Król, Stan przemysłu spożywczego na Dolnym Śląsku i rekomendowane kierunki jego rozwoju. 94 Marta K. Żebrowska, Związki fluoroorganiczne przemysłowe zastosowanie i skutki ich obecności w środowisku przyrodniczym... 107 Jacek Kondratowicz, Informacja o podręczniku pt. Towaroznawstwo surowców i produktów zwierzęcych z podstawami przetwórstwa pod redakcją Zygmunta Litwińczuka... 128 Summaries Mateusz Cichoń, Tomasz Lesiów, Principle of innovative smart packaging operation in food industry. Review paper... 32 Włodzimierz Dolata, Mariusz Sławomir Kubiak, Influence of various factors on temperature of meat batter and time in the process of cutting... 41 Karolina Dysz, Grażyna Krasnowska, Rennet ripening cheese consumers preferences in southeast Poland... 52 Aleksandra Jedlińska, Emilia Janiszewska, Mateusz Stasiak, Dorota Witrowa-Rajchert, Physical properties of synthetic, vanilla aroma in powder form with various chemical composition of the aromatic part... 66

6 Spis treści Franciszek Kapusta, Selected problems of production and processing of meat in Poland in the first decade of the XXI century... 83 Agnieszka Orkusz, Influence of packaging material of raw turkey thigh muscles packed under modified atmosphere on their sensory characteristics after thermal treatment... 93 Krystyna Szybiga, Tadeusz Miśkiewicz, Zdzisław Król, State of food industry in Lower Silesia and the recommended directions of its development... 106 Marta K. Żebrowska, Fluorine compounds industrial applications and side effects of their presence in nature... 127

NAUKI INŻYNIERSKIE I TECHNOLOGIE ENGINEERING SCIENCES AND TECHNOLOGIES 2(9). 2013 ISSN 2080-5985 Mateusz Cichoń, Tomasz Lesiów Katedra Analizy Jakości, Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu e-mail: tomasz.lesiow@ue.wroc.pl ZASADA DZIAŁANIA INNOWACYJNYCH OPAKOWAŃ INTELIGENTNYCH W PRZEMYŚLE ŻYWNOŚCIOWYM. ARTYKUŁ PRZEGLĄDOWY Streszczenie: W artykule przedstawiono działanie opakowań inteligentnych. Sensory CO 2 oraz O 2, stosowane w opakowalnictwie MAP, oparte na barwnych reakcjach chemicznych, informują o szczelności opakowania i/lub świeżości i bezpieczeństwie produktu. Mechanizm zmiany barwy, oparty na reakcjach chemicznych i/lub mikrobiologicznych, jest stosowany we: wskaźnikach czasowo-temperaturowych w opakowaniach żywności wymagającej zachowania zaprogramowanych warunków temperatury w obrocie detalicznym i/lub w czasie przechowywania oraz w biosensorach służących do wykrywania mikrobiologicznego zanieczyszczenia żywności. Etykiety RFID stosowane w opakowaniach inteligentnych wykorzystują informacje elektroniczne w systemie bezprzewodowego transferu. Słowa kluczowe: opakowania inteligentne, sensory gazów, wskaźniki TTI, biosensory, etykiety RFID. 1. Wstęp Opakowania inteligentne są to innowacyjne opakowania wyposażone we wskaźniki monitorujące określone parametry atmosfery (powietrza) wewnątrz i na zewnątrz opakowania w celu dostarczenia informacji o stanie chronionego produktu. Takie opakowania wysoko oceniane przez konsumentów w USA, Japonii, Korei Płd. i Australii oraz, od niedawna, w kilku państwach Europy Zachodniej są w Polsce praktycznie nieznane i niespotykane. Wyniki badań ankietowych wykazały, że stan wiedzy o opakowaniach inteligentnych w Polsce jest niewielki aż 88% respondentów nie wiedziało, że są takie opakowania [Cichoń i Lesiów 2012]. Ponieważ opakowania inteligentne są przyszłościowym kierunkiem rozwoju opakowalnictwa żywności w Polsce i w najbliższych latach można spodziewać się ich komercyjnego sukcesu na polskim rynku, opracowania informujące o ich stosowaniu i zaletach są edukacyjnie wysoce pożądane. Należy założyć, że konsumenci poinformowani o roli opakowań inteligent-

Zasada działania innowacyjnych opakowań inteligentnych w przemyśle żywnościowym... 29 Rys. 8. Samoprzylepna etykieta RFID do zastosowań w obrocie detalicznym Źródło: opracowanie własne. wody (np. mięso), doskonale penetruje także niemetalowe powierzchnie. Pozostałe rodzaje transponderów, z uwzględnieniem różnych kryteriów klasyfikacji, przedstawiono w tabeli 2. Tabela 2. Klasyfikacja układów RFID Źródło zasilania: Układy RFID pasywne nie posiadają własnego źródła zasilania, zasilane falami radiowymi czytnika, aktywne posiadają własne źródło zasilania. Rodzaj szyfrowania danych: dane szyfrowane w trakcie transferu, dane szyfrowane w pamięci transpondera, dane szyfrowane w trakcie transferu i w pamięci transpondera. Możliwość zapisu danych: tylko do odczytu, umożliwiające jednokrotny zapis danych, umożliwiające wielokrotny zapis danych. Częstotliwość fal radiowych: niska częstotliwość (125-134 khz), wysoka częstotliwość (13,553-13,567 MHz), ultrawysoka częstotliwość (400-1000 MHz), mikrofale (2,45 GHz). Źródło: opracowanie własne na podstawie [Czerniawski 2010]. Etykiety RFID są technologiczną kontynuacją kodów kreskowych powszechnie wykorzystywanych w logistyce i w handlu detalicznym. Zastąpienie standardowych kodów inteligentnymi etykietami RFID niesie ze sobą szereg zalet. Etykiety RFID mogą być wykorzystywane w miejscach, w których etykiety z kodami kreskowymi się nie sprawdzają, np. ze względu na niekorzystne warunki środowiskowe (duża

30 Mateusz Cichoń, Tomasz Lesiów wilgotność względna powietrza, niska temperatura, zabrudzenia). Ze względu na wykorzystanie w RFID układów scalonych możliwe jest zapisanie w pamięci etykiety nawet do 1 megabajta danych. Bezpośrednią korzyść wynikającą z takiego rozwiązania doskonale ilustruje następujący przykład: standardowe, drukowane kody kreskowe umożliwiają przechowanie informacji dotyczącej jedynie nazwy i rodzaju konkretnego produktu żywnościowego np. jogurt naturalny o masie 500 g. Każde opakowanie tego jogurtu ma na opakowaniu ten sam kod kreskowy. Zastosowanie etykiety RFID pozwala na nadanie każdemu opakowaniu jogurtu indywidualnego oznaczenia, co przy odpowiednim rozmieszczeniu czytników RFID, umożliwia dokładne monitorowanie trasy pokonywanej przez produkt w łańcuchu dostaw [Czerniawski 2010]. Takie zastosowanie inteligentnych etykiet radiowych jest szczególnie istotne z uwagi na obligatoryjną identyfikowalność wyrobu przez producenta, wprowadzoną na mocy prawodawstwa Unii Europejskiej. Przewiduje się, że etykiety RFID zastąpią współcześnie powszechnie stosowane kody kreskowe dopiero za kilka lat. Główną przeszkodą w rozwoju tej technologii są wysokie koszty zarówno samych etykiet, jak i czytników oraz oprogramowania sterującego systemem. Koszt jednostkowy etykiety z klasycznymi kodami kreskowymi wynosi kilka groszy, co w porównaniu z kosztem wytworzenia etykiety RFID, wahającej się w przedziale 2 do ponad 4 zł, jest wartością o kilkaset procent mniejszą. Czynnikiem w znacznym stopniu wpływającym na obniżenie kosztów produkcji etykiet RFID jest opracowanie nowych metod ich wytwarzania. Współczesna technologia, oparta na układach scalonych wykonanych z krzemowych półprzewodników, zostanie prawdopodobnie w nieodległej przyszłości wyparta przez nadrukowywanie układów na powierzchnię opakowań polimerowych za pomocą odpowiednio zmodyfikowanych przemysłowych drukarek. Pozwoliłoby to na zmniejszenie kosztów wynikające ze skrócenia procesu technologicznego i obniżenia zapotrzebowania energetycznego w wyniku stosowania niższej temperatury [Briand i in. 2011]. 4. Podsumowanie Współcześnie w Polsce obserwuje się początkowe etapy stosowania innowacyjnych opakowań inteligentnych. W handlu detalicznym żywnością już są wykorzystywane etykiety RFID, a Grupa Żywiec SA wprowadziła kilka lat temu termoaktywne etykiety na butelkach piwa. Opakowania inteligentne są przyszłościowym kierunkiem rozwoju opakowań żywności i w najbliższych latach należy spodziewać się ich komercyjnego sukcesu na polskim rynku. Na taką sytuację niewątpliwie będą miały wpływ również stale doskonalone technologie ich produkcji oraz wiedza nagromadzona wraz z upływem czasu zarówno przez producentów, jak i konsumentów o mechanizmach funkcjonowania tych opakowań i skuteczności ich działania w zapewnieniu bezpieczeństwa żywności.

Zasada działania innowacyjnych opakowań inteligentnych w przemyśle żywnościowym... 31 Literatura Atkins P.W., Chemia fizyczna, PWN, Warszawa 2001. Briand D., Molina-Lopez F., Quintero A., Ataman C., Why going towards plastic and flexible sensors?, Procedia Engineering 2011, no. 25, s. 8-15. CheckPoint I and III Products, http://www.vitsab.com/products2.htm (28.04.2012). Cichoń M., Lesiów T., Innowacyjne opakowania inteligentne w przemyśle spożywczy, [w:] Rola innowacyjności w kształtowaniu jakości, red. J. Żuchowski, R. Zieliński, Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji + PIB, Radom 2012, s. 122-130. Czerniawski M., Prawne aspekty identyfikacji z użyciem fal radiowych (RFID), Kwartalnik Prawa Publicznego 2010, no. 3, s. 95-116. Dainellia D., Gontard N., Spyropoulos D., Zondervan-van den Beuken E., Tobback P., Active and intelligent food packaging: legal aspects and safety concerns, Trends in Food Science & Technology 2008, no. 19, s. 103-112. Dobrucka R., Nowa era opakowań, Przemysł Farmaceutyczny 2012, no. 2, s. 52-54. Ellouze M., Augustin J.-C., Applicability of biological time temperature integrators as quality and safety indicators for meat products, International Journal of Food Microbiology 2010, no. 138, s. 119-129. Han J., Innovations in Food Packaging, Elsevier Ltd., Amsterdam 2005. Hęś M., Korczak J., Wpływ różnych czynników na szybkość utleniania się lipidów mięsa, Nauka Przyroda Technologie 2007, no. 3, s. 1-11. Kaczmarczyk S., Badania marketingowe podstawy metodyczne, Polskie Wyd. Ekonomiczne, Warszawa 2011. Kerry J.P., O Grady M.N., Hogan S.A., Past, current and potential utilisation of active and intelligent packaging systems for meat and muscle-based products: A review, Meat Science 2006, no. 74, s. 113-130. Kozak W., Cierpiszewski R., Opakowania inteligentne, Przemysł Spożywczy 2010, nr 3, s. 36-39. Kraszewska J., Wzorek W., Wojtasik I., Wpływ warunków hodowli szczepów z gatunku Lactobacillus plantarum na ich aktywność antagonistyczną, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 2006, nr 47, s. 153-161. Kubera H., Korzeniowski A., Foltynoowicz Z., Postęp w rozwoju opakowalnictwa na świecie, Opakowanie 1999, nr 5, s. 12-16. Kuswandi B., Wicaksono Y., Abdullah A., Yook Heng L., Smart packaging: sensors for monitoring of food quality and safety, Sensing & Instrumentation for Food Quality and Safety 2011, no. 5, s. 137-146. Makała H., Trendy na rynku opakowań do żywności. Opakowania aktywne i inteligentne, Opakowanie 2010, nr 11, s. 23-25. Mark H.F., Encyclopedia of Polymer Science and Technology, vol. 2, Wiley Interscience, London 2007. McEvoy K., von Bültzingslöwen C., McDonagh C., Optical sensors for application in intelligent food packaging technology, Analytica Chimica Acta 2003, no. 480, s. 275-283. McMurry J., Chemia organiczna, t. 3, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2007. Mendoza T., Kinetic parameter estimation of Time-temperature Integrators intended for use with packaged fresh seafood, http://etd.fcla.edu/uf/ufe0002820/mendoza_t.pdf (28.04.2012). Mills A., Oxygen indicators and intelligent inks for packaging food, Chemical Society Reviews 2005, no. 34, s. 1003-1011. Mills A., Lawrie K., Bardin J., Apedaile A., Skinnerb G., O Rourke C., An O 2 smart plastic film for packaging, The Royal Society of Chemistry 2012, no. 137, s. 106-112. Modified metals change color in the presence of particular gases, http://www.sciencedaily.com/releases/2011/07/110721131159.htm (28.07.2013). Nair R., Vijaya R., Photonic crystal sensors: An overview, Progress in Quantum Electronics 2010, no. 34, s. 89-134.

32 Mateusz Cichoń, Tomasz Lesiów Neethirajan S., Jayas D., Sadistap S., Carbon dioxide (CO 2 ) sensors for the agri-food industry a review, Food Bioprocess Technology 2010, no. 2, s. 115-121. Nopwinyuwong A., Trevanich S., Development of a novel colorimetric indicator label for monitoring freshness of intermediate-moisture dessert spoilage, Talanta 2010, no. 81, s. 1126-1132. Nowacka M., Niemczuk D., Nowoczesne materiały i wyroby przeznaczone do kontaktu z żywnością oraz ich wpływ na bezpieczeństwo żywności, Opakowanie 2012, nr 6, s. 64-68. Puligundla P., Jung J., Ko S., Carbon dioxide sensors for intelligent food packaging applications, Food Control 2012, 25, s. 328-333. Pursiainen O., Baumberg J., Winkler H., Viel B., Spahn P., Ruhl T., Nanoparticle-tuned structural color from polymer opals, Optics Express 2007, no. 15, s. 9553-9561. Restuccia D., Spizzirri U., Parisi O., Cirillo G., Curcio M., Iemma F., Puoci F., Vinci G., Picci N., New EU regulation aspects and global market of active and intelligent packaging for food industry applications, Food Control 2010, no. 21, s. 1425-1435. Santos Pires A., Soares N., Mendes da Silva L., Andrade N., Polydiacetylene as a biosensor: fundamentals and applications in the food industry, Food Bioprocess Technology 2010, no. 3, s. 172-181. Shin J., Braun P.V., Lee W., Fast response photonic crystal ph sensor based on template photo-polymerized hydrogel inverse opal, Sensors and Actuators B 2010, no. 150, s. 183-190. Simpson R., Almonacid S., Nunez H., Pinto M., Abakarov A., Time-Temperature Indicator to monitor cold chain distribution of fresh salmon (Salmo Salar), Journal of Food Process Engineering 2012, vol. 35, no. 5, s. 742-750. Singh S., McCartney M., Clarke R., RFID research and testing for packages of apparel, consumer goods and fresh produce in the retail distribution environment, Packaging Technology and Science 2008, vol. 21, no. 2, s. 91-102. Sykut B., Kowalik K., Droździel P., Współczesne opakowania dla przemysłu spożywczego, NIT, 2013 (w druku). Topcryo Range, http://www.cryolog.com/images/pdf/topcryo_gamme_en_new.pdf (28.04.2012). Trzcińska M., Opakowania aktywne i inteligentne w badaniach i w praktyce przemysłu spożywczego, Przegląd Piekarski i Cukierniczy 2007, no. 7, s. 4-7. Tsironi T., Gogou E., Velliou E., Application and validation of the TTI based chill chain management system SMAS on shelf life optimization of vacuum packed chilled tuna, International Journal of Food Microbiology 2008, no. 128, s. 108-115. Wasik D., Kryształy fotoniczne półprzewodniki światła, http://wayback.archive.org/web/ 20100306153300/http://ptf.fuw.edu.pl/ow/wasik02.html (20.05.2013). Yam K., Takhistow P., Miltz J., Intelligent Packaging: Concepts and Applications, Journal of Food Science 2005, no. 70, s. 1-10. Ziajka S. (red.), Mleczarstwo 1, Wyd. Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego, Olsztyn 2008. PRINCIPLE OF INNOVATIVE SMART PACKAGING OPERATION IN FOOD INDUSTRY. REVIEW PAPER Summary: The paper explains the action of the smart packaging. CO 2 and O 2 sensors, used in the MAP packaging, using colored chemical reactions in their action show the integrity of the packaging and/or the freshness and safety of a product. The mechanism of the colour change, relying on chemical and microbiological reactions, is used in time-temperature indicators: in prepackaged food that requires strict conservation temperature regime and biosensors for the detection of the presence of microbiological contamination in food. RFID tags are a separate type of labels in smart packaging, using electronic information in Wi-Fi. Keywords: smart packaging, gas sensors, indicators of TTI, biosensors, RFID labels.