Δείκτες ΤΤΙ: Ιστορία ενός προϊόντος από την παραγωγή στην κατανάλωση σε μια έξυπνη ετικέτα

1 Δείκτες ΤΤΙ: Ιστορία ενός προϊόντος από την παραγωγή στην κατανάλωση σε μια έξυπνη ετικέτα Πέτρος Ταούκης European Commission FP7 Capacities Program IQ-Freshlabel Workshop Έξυπνη συσκευασία: Διαχείριση και διαδραστικός έλεγχος της ψυκτικής αλυσίδας και της ποιότητας των κατεψυγμένων τροφίμων ΠΑΣΕΚΤ-ΕΜΠ, Τετάρτη 26/9/2012 Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Σχολή Χημικών Μηχανικών, Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων 1

ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ 2 Το σύνολο των χαρακτηριστικών που διαφοροποιεί ομοειδή προϊόντα και καθορίζει το βαθμό αποδοχής από τους καταναλωτές ή χρήστες Ο σύγχρονος καταναλωτής απαιτεί προϊόντα με άριστα οργανοληπτικά και διατροφικά χαρακτηριστικά, ελάχιστη επεξεργασία, χωρίς πρόσθετα με άριστη αλλά όχι περιττή συσκευασία αλλά ταυτόχρονα απόλυτα ασφαλή, με μέγιστη διάρκεια ζωής και ευκολία στη προετοιμασία και τη χρήση και όλα αυτά στο ελάχιστο κόστος. 2

ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ 3 Η υλοποίηση φαινομενικά αντικρουόμενων και συνεχώς αναθεωρούμενων απαιτήσεων μπορεί να επιτευχθεί μόνον με συστηματική εφαρμογή της τρέχουσας επιστημονικής γνώσης και βιομηχανικής τεχνογνωσίας μαζί με ανάπτυξη καινοτομίας για την βελτιστοποίηση όλων των παραμέτρων σχεδιασμού, επεξεργασίας και συσκευασίας 3

ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ 4 Νέες τεχνολογίες παραγωγής και τεχνικές συσκευασίας π.χ. -Μη θερμικές επεξεργασίες όπως η Υπερυψηλή Πίεση - «Έξυπνη» και «ενεργή» συσκευασία 4

ΕΞΥΠΝΗ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ - ΔΡΩΣΑ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ 5 H δρώσα ή ενεργή συσκευασία (active packaging) επιδρά και μεταβάλλει τις συνθήκες του συσκευασμένου τροφίμου για να αυξήσει τη διάρκεια ζωής ή να βελτιώσει την ασφάλεια ή τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά του. Η έξυπνη συσκευασία (intelligent or smart packaging) παρακολουθεί τις συνθήκες του συσκευασμένου τροφίμου και δίνει πληροφορίες για την ποιοτική κατάσταση του τροφίμου κατά τη διάρκεια της διανομής και της συντήρησης 5

ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ 6 Τα τρόφιμα είναι συστήματα βιολογικά και φυσικοχημικά ενεργά Πεπερασμένος χρόνος αποδεκτής ποιότητας ΔΙΑΤΗΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑ (Shelf life) 6

ΔΙΑΣΦΑΛΙΣΗ ΥΨΗΛΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΜΕΧΡΙ ΤΟΝ ΚΑΤΑΝΑΛΩΤΗ 7 Wholesaler Packer/Processor Pro duc er Consumer Από την παραγωγή στον καταναλωτή Retailer Hospital Schools... 7

ΔΙΑΣΦΑΛΙΣΗ ΤΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΜΕΧΡΙ ΤΟΝ ΚΑΤΑΝΑΛΩΤΗ 8 Οι συνθήκες που υφίστανται τα προϊόντα συχνά αποκλίνουν από τις προβλεπόμενες στις προδιαγραφές του προϊόντος Δυσκολία παρακολούθησης και καταγραφής των συνθηκών διακίνησης Μεγάλη επίδραση του χρονο-θερμοκρασιακού ιστορικού στην ποιότητα και διατηρησιμότητα του τροφίμου ΑΒΕΒΑΙΟΤΗΤΑ ΣΤΗΝ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΔΙΑΡΚΕΙΑΣ ΖΩΗΣ ΤΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ 8

ΑΒΕΒΑΙΟΤΗΤΑ ΣΤΗΝ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΔΙΑΡΚΕΙΑΣ ΖΩΗΣ ΤΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ 9 Ο καθορισμός της διάρκειας ζωής βασίζεται συνήθως σε υποθέσεις είτε μιας αναμενόμενης μέσης θερμοκρασίας συντήρησης για το τρόφιμο, είτε ενός δυσμενούς σεναρίου θερμοκρασίας έκθεσης Η αναγραφόμενη ανοιχτή ημερομηνία λήξης του τροφίμου δεν ανταποκρίνεται την πραγματική ποιότητά του Στις περιπτώσεις ορθής συντήρησης έχουμε απόρριψη καλών προϊόντων λόγω «λήξης» τους και σε περιπτώσεις κακής συντήρησης, προϊόντα μη αποδεκτά πριν την ημερομηνία ανάλωσης 9

ΑΒΕΒΑΙΟΤΗΤΑ ΣΤΗΝ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΔΙΑΡΚΕΙΑΣ ΖΩΗΣ ΤΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ 10 Πρακτική λύση θα αποτελούσε η «έξυπνη συσκευασία» που επιτρέπει την παρακολούθηση του ιστορικού ποιότητας του κάθε προϊόντος και με βάση αυτό τη βελτίωση της διαχείρισης του στην ψυκτική αλυσίδα. Η έξυπνη συσκευασία φέρει ενσωματωμένους δείκτες ποιότητας, έμμεσους ή άμεσους. 10

ΕΞΥΠΝΗ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ 11 ΑΜΕΣΟΙ ΔΕΙΚΤΕΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ 11

Δείκτης σύστασης αερίων συσκευασίας 12 ΟΞΥΓΟΝΟ (O 2 ) Δείκτης ακεραιότητας-κλεισίματος Δείκτης σωστής πλήρωσης MAP Διατήρηση ακεραιότητας Δείκτης κακομεταχείρισης Δείκτης ανοίγματος συσκευασίας ΔΙΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ (CO 2 ) Δείκτης σωστής πλήρωσης MAP Δείκτης μικροβιακής ανάπτυξης Τυπωμένος δείκτης Οξυγόνου/ VTT Χαμηλό κόστος Όχι ξεχωριστή ετικέτα Εφαρμόζεται κατά τη συσκευασία (ink jet) Οπτικά αναγνώσιμος Δείκτης ακεραιότητας/ ορθής μηχανικής μεταχείρισης στη ψυκτική αλυσίδα Δείκτης διατηρησιμότητας μετά το άνοιγμα από τον καταναλωτή 12

Πτητικές ενώσεις/ δείκτες 13 ατά τη μικροβιακή και χημική αλλοίωση παράγονται πτητικές και μη πτητικές ενώσεις Δείκτες ποιότητας ευπαθών προϊόντων (κρέας, ψάρι, πουλερικά, κομμένα λαχανικά, έτοιμα γεύματα) Μεταβολίτες που μεταβάλλουν το ph Αζωτούχες ενώσεις (π.χ. βιογενείς αμίνες) Θειούχες ενώσεις αιθανόλη Διακετύλιο ripesensetm (Jenkins Group, NZ) τητικά που παράγονται κατά την ωρίμανση του προϊόντος 13

Raflatac Pro Label οπτικός δείκτης φρεσκότητας πουλερικών 14 Νανοεπίστρωση αργύρου αντιδρά με υδρόθειο και σχηματίζει θειούχο άργυρο οπτικά αναγνώσιμη χρωματική μεταβολή από καστανό σε διαφανές Η ευαισθησία του δείκτη μπορεί να ρυθμιστεί μεταβάλλοντας την επίστρωση του αργύρου H 2 S Ind 1 Ind 2 Smolander et al. (2004) WO2004102185 0 1.6 µg/l 3.2 µg/l 8 µg/l 16 µg/l 32 µg/l 80 µg/l 14

Βιογενείς αμίνες: μεταβολίτες-δείκτες ποιότητας ΜAP φιλέτων κοτόπουλου 15 Οι βιογενείς αμίνες σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις στο φρέκο τρόφιμο Η θερμοκρασία συντήρησης είχε μεγάλη επίδραση στο σχηματισμό τυραμίνης συσχέτιση με την αερόβια μικροχλωρίδα Κάτω από +6 o C δεν σχηματίζονται πουτρεσκίνη και πτωμαϊνη Food Control 15, Rokka et al. Monitoring of the quality of modified atmosphere packaged 601-607, 2004 15

RF- δείκτης ποιότητας βασισμένος στην τεχνολογία EAS (8 MHz) και ανίχνευση H 2 S 16 response vs. storage time 6 5 4 spoiled 4. pilaantunutta hajua R/Ro 3 3. vanhentunutta hajua 2 1 0 1. heikko virhehaju 0 1 2 3 4 5 6 still fresh Aika (d) not anymore fresh 2. vanhentunutta hajua not anymore fresh Time (d) 16

Ανίχνευση παρουσίας παθογόνων 17 Αρχή βασισμένη σε ανοσοχημικές αντιδράσεις Συστήματα ανίχνευσης παθογόνων ενσωματωμένα στο υλικό συσκευασίας (precommercial systems) Toxin Alert Sira Technologies 17

ΕΞΥΠΝΗ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ 18 ΕΜΜΕΣΟΙ ΔΕΙΚΤΕΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ 18

ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ: ΚΑΘΟΡΙΣΤΙΚΟΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ 19 Είναι γενικά αποδεκτό από την Ευρωπαϊκή βιομηχανία, το λιανεμπόριο, τις ελεγκτικές αρχές αλλά και από τους καταναλωτές ότι οι συνθήκες στη ψυκτική αλυσίδα επηρεάζουν την ποιότητα των προϊόντων τροφίμων. 19

Αδύναμοι κρίκοι της ψυκτικής αλυσίδας 20 8% 20 15% 26% 15 10 5 0 3 23% 28% < 4 C 4 C<T< 6 C 6 C<T< 8 C 8 C<T< 10 C 10 C<T< 12 C 5 7 9 11 13 15 17 Λιανική πώληση Οικιακά ψυγεία Θερμοκρασιακές συνθήκες στην αλυσίδα διακίνησης 20

Αδύναμοι κρίκοι στην αλυσίδα διακίνησης Ηλεκτρονικά καταγραφικά 21 1ο στάδιο της έρευνας: Τα καταγραφικά σφραγίστηκαν σε συσκευασίες Στάλησαν σε SuperMarkets της Κρήτης, Αθήνας Ρόδου, Θεσ/νίκης, Ιωαννίνων Έρευνα για τις θερμοκρασιακές συνθήκες της ψυκτικής αλυσίδας (1) 21

22 temperature 4 3 2 1 0 temperature 4 3 2 1 0-1 4000 6000 8000 10000 12000 time (min) -1 4000 6000 8000 10000 12000 time (min) Θερμοκρασιακές συνθήκες στους εμπορικούς ψύκτες 22

Διακυμάνσεις στο οικιακό ψυγείο 23 2ο στάδιο της έρευνας: 4 data loggers μοιράστηκαν τυχαία σε καταναλωτές για καταγραφή των διακυμάνσεων στο ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ του ψυγείου 1 2 3 4 1: πάνω ράφι 2: μεσαίο ράφι 3: κάτω ράφι 4: πόρτα Ηλεκτρονικοί καταγραφείς Έρευνα για τις θερμοκρασιακές συνθήκες της ψυκτικής αλυσίδας (2) 23

15 UP DOWN MIDDLE DOOR 24 temperature 10 5 0 temperature -5 6.5 5.5 4.5 3.5 2.5 1.5 0 1000 2000 3000 4000 time (min) 50 550 1050 1550 2050 2550 3050 time (min) Θερμοκρασιακές συνθήκες στο εσωτερικό του οικιακού ψυγείου 24

ΔΙΑΚΙΝΗΣΗ ΚΑΤΕΨΥΓΜΕΝΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ 25 Κλειστοί κάθετοι καταψύκτες Οικιακοί καταψύκτες % των περιπτώσεων 50 40 30 20 10 0 < -18 C -18 C ως -15 C ΕΛΛΑΔΑ ΙΤΑΛΙΑ ΠΟΡΤΟΓΑΛΙΑ ΙΣΠΑΝΙΑ -15 C ως -12 C > -12 C 13% 19% 7% 8% 4% 19% 30% -31 C ως -27 C -27 C ως -23 C -23 C ως -19 C -19 C ως -15 C -15 C ως -11 C -11 C ως -7 C -7 C ως -3 C ΔΙΑΚΥΜΑΝΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΨΥΚΤΙΚΗ ΑΛΥΣΙΔΑ

26 40 30% 30 % samples 20 10 20% 10% 20% 20% 0-20 to -18-18 to -16-16 to -14-14 to -12-12 to -10 T ( C) Average storage temperatures measured in different types of retail freezers in several stores of a large supermarket chain. (Temperature data from recent surveys conducted by NTUA in collaboration with a leading supermarket chain). 26

Ψυκτική αλυσίδα Ανάγκη για καλύτερη διαχείριση 27 Η εφαρμογή ενός βελτιωμένου συστήματος διασφάλισης της ασφάλειας και της ποιότητας για τη διακίνηση προϊόντων ψύξης και κατάψυξης προϋποθέτει τη συνεχή καταγραφή και τον έλεγχο των συνθηκών αποθήκευσης, από την παραγωγή ως το τελικό στάδιο της κατανάλωσης. Η συστηματική διαχείριση της ψυκτικής αλυσίδας και η βελτιωμένη εκτίμηση της ασφάλειας, της ποιότητας και της διατηρησιμότητας των προϊόντων μπορεί να οδηγήσει σε βελτίωση της ποιότητας στο πιάτο του καταναλωτή. 27

ΔΙΑΣΦΑΛΙΣΗ ΤΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΣΤΗ ΨΥΚΤΙΚΗ ΑΛΥΣΙΔΑ 28 ΖΗΤΟΥΜΕΝΟ : Μια χαμηλού κόστους, έξυπνη συσκευασία ελέγχου και συνεχούς καταγραφής του θερμοκρασιακού ιστορικού των τροφίμων και εκτίμησης της ποιότητάς τους και της εναπομένουσας διάρκειας ζωής με βάση αυτό το ιστορικό. ΧΡΟΝΟΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΟΙ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΕΣ (TIME- TEMPERATURE INTEGRATORS) T T I ΤΤΙ 28

ΧΡΟΝΟΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΟΙ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΕΣ ΤΤΙ 29 Απλή «έξυπνη» αυτοκόλλητη ετικέτα πάνω στη συσκευασία του τροφίμου Λειτουργεί επικουρικά της ημερομηνίας λήξης Είναι μια «ζωντανή» ημερομηνία λήξης 29

Τι κάνουν οι ΤΤΙ? 30 Παρακολουθούν το χρονοθερμοκρασιακό ιστορικό των τροφίμων Ελέγχουν ενδεχόμενη κακομεταχείριση του προϊόντος όσον αφορά τη θερμοκρασία συντήρησης 30

Λειτουργία των ΤΤΙ 31 Αλλάζουν χρώμα σταδιακά με τρόπο που να μιμείται τη σταδιακή απώλεια ποιότητας του συσκευασμένου τροφίμου Ημέρα Παραγωγής τροφίμου Λήξη ζωής τροφίμου 31

Ανάπτυξη ενός συστήματος διαχείρισης της ψυκτικής αλυσίδας με χρήση των ΤΤΙ 32 Η συστηματική χρήση των ΤΤΙ επιτρέπει τη βελτίωση της τελικής ποιότητας των τροφίμων και την μείωση των προϊόντων που απορρίπτονται από τον καταναλωτή 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 ΧΡΗΣΗ FIFO SMAS ΤΤΙ <0 0.6 1.3 1.9 2.5 3.1 3.8 4.4 5.0 Ημέρες ζωής που απομένουν στα προϊόντα τη στιγμή της κατανάλωσης 32 χωρίς και με χρήση ΤΤΙ

ΧΡΟΝΟΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΟΙ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΕΣ 33 Ορισμός : απλή, χαμηλού κόστους έξυπνη συσκευασία με σήμα μία εύκολα μετρήσιμη αλλαγή, εξαρτώμενη από τον χρόνο και τη θερμοκρασία και συσχετίσιμη με την επίδραση του θερμοκρασιακού ιστορικού στα τρόφιμα με τα οποία συνδέονται. ΔΕΙΚΤΕΣ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΔΙΑΚΙΝΗΣΗΣ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΛΗΞΗΣ ΤΤΙ - Ορισμός 33

ΧΡΟΝΟΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΟΙ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΕΣ 34 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Παρουσιάζει μία συνεχή, χρονο-θερμοκρασιακά εξαρτώμενη αλλαγή. Η αλλαγή εκφράζεται ως μία απόκριση εύκολα μετρούμενη και μη αντιστρεπτή. Η αλλαγή αυτή μιμείται ή μπορεί να συσχετιστεί με το βαθμό ποιοτικής αλλοίωσης του τροφίμου και την εναπομένουσα διάρκεια ζωής του. Είναι αξιόπιστος και δίνει σταθερές αποκρίσεις όταν εκτίθεται στις ίδιες θερμοκρασιακές συνθήκες. Έχει χαμηλό κόστος. Είναι ευέλικτος, έτσι ώστε διαφορετικές μορφές του να μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορα θερμοκρασιακά διαστήματα (π.χ. ψύξη, κατάψυξη, θερμοκρασία δωματίου) με χρήσιμες περιόδους απόκρισης από μερικές μέρες μέχρι και περισσότερο από ένα χρόνο. ττι 34

ΧΡΟΝΟΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΟΙ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΕΣ 37 ττι ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Παρουσιάζει μία συνεχή, χρονο-θερμοκρασιακά εξαρτώμενη αλλαγή. Η αλλαγή εκφράζεται ως μία απόκριση εύκολα μετρούμενη και μη αντιστρεπτή. Η αλλαγή αυτή μιμείται ή μπορεί να συσχετιστεί με το βαθμό ποιοτικής αλλοίωσης του τροφίμου και την εναπομένουσα διάρκεια ζωής του. Είναι αξιόπιστος και δίνει σταθερές αποκρίσεις όταν εκτίθεται στις ίδιες θερμοκρασιακές συνθήκες. Έχει χαμηλό κόστος. Είναι ευέλικτος, έτσι ώστε διαφορετικές μορφές του να μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορα θερμοκρασιακά διαστήματα (π.χ. ψύξη, κατάψυξη, θερμοκρασία δωματίου) με χρήσιμες περιόδους απόκρισης από μερικές μέρες μέχρι και περισσότερο από ένα χρόνο. 37

ΧΡΟΝΟΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΟΙ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Παρουσιάζει μία συνεχή, χρονο-θερμοκρασιακά εξαρτώμενη αλλαγή. Η αλλαγή εκφράζεται ως μία απόκριση εύκολα μετρούμενη και μη αντιστρεπτή. Η αλλαγή αυτή μιμείται ή μπορεί να συσχετιστεί με το βαθμό ποιοτικής αλλοίωσης του τροφίμου και την εναπομένουσα διάρκεια ζωής του. Είναι αξιόπιστος και δίνει σταθερές αποκρίσεις όταν εκτίθεται στις ίδιες θερμοκρασιακές συνθήκες. Έχει χαμηλό κόστος. Είναι ευέλικτος, έτσι ώστε διαφορετικές μορφές του να μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορα θερμοκρασιακά διαστήματα (π.χ. ψύξη, κατάψυξη, θερμοκρασία δωματίου) με χρήσιμες περιόδους απόκρισης από μερικές μέρες μέχρι και έτη. 39 ττι 39

ΧΡΟΝΟΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΟΙ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΕΣ 40 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Είναι μικρός, εύκολα προσαρμόσιμος σαν τμήμα της συσκευασίας του τροφίμου και συμβατός με μια διεργασία συσκευασίας υψηλής ταχύτητας. Έχει μεγάλη διάρκεια ζωής πριν την ενεργοποίηση και ενεργοποιείται εύκολα. Δεν επηρεάζεται από τις υπόλοιπες περιβαλλοντικές συνθήκες πέραν της θερμοκρασίας, όπως το φως, ρυπαντές του αέρα και σχετική υγρασία (RH). Είναι ανθεκτικός σε φυσιολογικές μηχανικές καταπονήσεις χωρίς να επηρεάζεται η απόκρισή του. Είναι μη τοξικός και στην απίθανη περίπτωση επαφής του με το τρόφιμο δεν περικλείει κινδύνους. ττι 40

ΧΡΟΝΟΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΟΙ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΕΣ 45 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Είναι σε θέση να μεταφέρει με απλό και ξεκάθαρο τρόπο το μήνυμα στον καταναλωτή ή σε οποιονδήποτε άλλον ενδιαφερόμενο. Η απόκρισή του είναι οπτικά κατανοητή και μπορεί να μετρηθεί εύκολα από ηλεκτρονικές συσκευές έτσι ώστε οι πληροφορίες να λαμβάνονται, να αποθηκεύονται και να μεταδίδονται εύκολα και γρήγορα ττι 45

ΧΡΟΝΟΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΟΙ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΕΣ 46 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Είναι σε θέση να μεταφέρει με απλό και ξεκάθαρο τρόπο το μήνυμα στον καταναλωτή ή σε οποιονδήποτε άλλον ενδιαφερόμενο. Η απόκρισή του είναι οπτικά κατανοητή και μπορεί να μετρηθεί εύκολα από ηλεκτρονικές συσκευές έτσι ώστε οι πληροφορίες να λαμβάνονται, να αποθηκεύονται και να μεταδίδονται εύκολα και γρήγορα ττι 46

TTI Οι TTI είναι «έξυπνοι» δείκτες, μικροί κόστους που με μια εύκολα μετρήσιμη αλλαγή που εξαρτάται από το χρόνο και τη θερμοκρασία, δείχνουν το χρονοθερμοκρασιακό ιστορικό του τροφίμου που συνοδεύουν. Η απόκριση των Δεικτών μπορεί στη συνέχεια να συσχετισθεί με την ποιοτική κατάστασή του τροφίμου σε οποιοδήποτε σημείο της αλυσίδας διακίνησης, παρέχοντας ένα αποτελεσματικό εργαλείο λήψης αποφάσεων. 47 ΔΙΑΧΥΣΗΣ ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΚΟΙ Αρχές TTI ΤΥΠΟΙ TTI ΕΝΖΥΜΙΚΟΙ ΦΩΤΟΧΗΜΙΚΟΙ ΠΟΛΥΜΕΡΙΣΜΟΥ 47

Ταξινόμηση των ΤΤΙ 48 ΤΥΠΟΙ TTI ΕΝΖΥΜΙΚΟΙ ΦΩΤΟΧΗΜΙΚΟΙ ΔΙΑΧΥΣΗΣ ΠΟΛΥΜΕΡΙΣΜΟΥ ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΚΟΙ 48

49 ΧΡΟΝΟΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΟΙ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΕΣ Early TTI ΤΤΙ 49

50 ΧΡΟΝΟΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΟΙ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΕΣ TTI -Διάχυσης 50

TTI ΧΡΟΝΟΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΟΙ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΕΣ 51 ΤΤΙ πολυμερισμού Fresh- Check R, Temptime Corp., Morris Plains, NJ, USA 51

52 Fresh- Check R, Temptime Corp., Morris Plains, NJ, USA Solid state polymerization reaction. The TTI function is based on the property of disubstituted diacetylene crystals (R-C=C-C=C-R) to polymerize through a lattice-controlled solid-state reaction, resulting in a highly coloured polymer. 52

ΧΡΟΝΟΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΟΙ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΕΣ 54 Color scale TTsensor TM, Avery Dennison, USA TTI - Διάχυσης 54

ΧΡΟΝΟΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΟΙ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΕΣ 55 Fresh product Not readable barcode No longer fresh Microorganisms are patented strains of lactic acid bacteria: Carbonbacterium piscicola Lactobacillus fuchuensis Leuconostoc mesenteroides eo R Cryolog, Gentilly, France TTI- Μικροβιολογικοί 55

TimeTemp TTI 56 The system comprises an immobilised reactant, such as Fe3+, and a mobile reactant, such as Fe(CN)6 4-, initially contained in separate compartments, and separated by a sealing. The system is activated by removing a sealing between the compartments whereby the mobile reactant in a time-temperature dependent manner is brought into contact with the immobilised reactant resulting in a visually detectable reaction signal. TimeTemp AS, Norway TTI- Xημικοί 56

Metal Etching TTI 57 Aluminum layer permeability change at 5ºC t = 0 I = 3.18μΑ t = 5days I = 4.42μΑ t = 7days I = 5.33μΑ t = 11days I = 5.99μΑ t = 14days I = 7.15μΑ t = 18days I = 8.36μΑ t = 20days I = 9.25μΑ t = 22 days Ι= 10μΑ TTI- Xημικοί 57 Freshpoint

ΧΡΟΝΟΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΟΙ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΕΣ 58 A state (colored) B state (not colored) hv T, t colorless colored colorless TTI - Φωτοχημικός 58

ΧΡΟΝΟΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΟΙ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΕΣ UV-Vis filter 59 Ενεργοποίηση TTI UV έκθεση Active material Self-adhesive label Reference scale hν Bizerba Desktop charger GLP80 TTI - Φωτοχημικός 59

ΧΡΟΝΟΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΟΙ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΕΣ 60 Ενζυμικά ΤΤΙ Checkpoint Αρχή λειτουργίας-ενεργοποίηση δείκτη Ο δείκτης αρχικά περιλαμβάνει δύο ξεχωριστούς θαλάμους που περιέχουν το ένζυμο και το υπόστρωμα. Τα περιεχόμενα των θαλάμων αναμιγνύονται σπάζοντας την «συγκόλληση» των δύο περιοχών, με άσκηση πίεσης. Ύστερα από έκθεση σε διάφορες θερμοκρασίες, το χρώμα των ΤΤΙ μετατρέπεται από πράσινο σε κίτρινο (bicolor TTIs) ή από πράσινο σε κόκκινο (tricolor TTIs). Χρωματική κλίμακα ΤΤΙ -ενζυμικοί 60

Τρίχρωμο TTI 61 Παραγωγή Λήξη Food product shelf life (t s ) ΤΤΙ -ενζυμικοί 61

Εφαρμογές των ΤΤΙ 62 Εφαρμογή των OnVu TTI σε προϊόντα κρέατος και λαχανικά Αεροπορική εταιρεία British Airways Ελβετική εταιρεία Ernst Kneuss Geflügel ΤΤΙ Fresh-Check σε συσκευασία φιλέτων σολωμού 62

Vitsab Sweden Vitsab Flight Label 63 Smart Label concept for monitoring catered meals on board BA flights Developed in co-operation with British Airways 63

Τι κάνουν οι ΤΤΙ? 64 Παρακολουθούν το χρονοθερμοκρασιακό ιστορικό των τροφίμων Ελέγχουν ενδεχόμενη κακομεταχείριση του προϊόντος όσον αφορά τη θερμοκρασία συντήρησης 64

Λειτουργία των ΤΤΙ 65 Αλλάζουν χρώμα σταδιακά με τρόπο που να μιμείται τη σταδιακή απώλεια ποιότητας του συσκευασμένου τροφίμου Ημέρα Παραγωγής τροφίμου Λήξη ζωής τροφίμου 65

Ανάπτυξη ενός συστήματος διαχείρισης της ψυκτικής αλυσίδας με χρήση των ΤΤΙ 66 Η συστηματική χρήση των ΤΤΙ επιτρέπει τη βελτίωση της τελικής ποιότητας των τροφίμων και την μείωση των προϊόντων που απορρίπτονται από τον καταναλωτή 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 ΧΡΗΣΗ FIFO SMAS ΤΤΙ <0 0.6 1.3 1.9 2.5 3.1 3.8 4.4 5.0 Ημέρες ζωής που απομένουν στα προϊόντα τη στιγμή της κατανάλωσης 66 χωρίς και με χρήση ΤΤΙ

ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΡΟΥΠΟΘΕΣΕΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΤΩΝ ΤΤΙ 67 Ανάπτυξη αξιόπιστων συστημάτων ΤΤΙ, με την κατάλληλη απόκριση όσον αφορά την διάρκεια και την θερμοκρασιακή ευαισθησία Καλή γνώση της εξάρτησης της ποιότητας και της διατηρησιμότητας του τροφίμου από τις διαφορετικές θερμοκρασιακές συνθήκες της ψυκτικής αλυσίδας 67

Σχήμα εφαρμογής ΤΤΙ 68 Συνάρτηση απόκρισης: T k 1 1 eff = Tref I ref a I F R ln ki E Μέτρηση απόκρισης ΤΤΙ a ( X ) I ref t T eff T eff f a ( A) = k exp t A t Ποιότητα σε χρόνο t A t ref E R, E Ε a (ΤΤΙ) @ Ε a (food) ka ref, Ea F(X) f (A) 1 T eff 1 T Συνάρτηση ποιότητας ref Σχήμα Εφαρμογής ΤΤΙ 68

ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗ ΠΡΟΤΥΠΩΝ ΤΤΙ 70 Ποσοτική μέτρηση απόκρισης ΜΕ ΧΡΩΜΑΤΟΜΕΤΡΙΑ CIE Lab 70

ΜΕΛΕΤΗ ΠΡΟΤΥΠΩΝ ΤΤΙ 71 X-rite i1pro Colorimeter Illumination D50 Ποσοτική μέτρηση απόκρισης ΜΕ ΧΡΩΜΑΤΟΜΕΤΡΙΑ CIE Lab 71

72 t s (h) 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Type L L10-1 L-10-3 L10-5 0 5 10 15 temperature ( C) t s (h) 1000 800 600 400 200 0 Type M M4-5 M4-10 M4-20 0 5 10 15 temperature ( C) E a 150 kj/mol E a 80 kj/mol TTI κινητικά αποτελέσματα Διάγραμμα διάρκειας απόκρισης για ενζυμικά ΤΤΙ 72

Τύπος TTI E a (kj/mol) Διάρκεια ζωής χρονοθερμοκρασιακού δείκτη (h) 0 C 5 C 10 C 15 C L10-1 150 187 57 18 6 73 L10-3 150 523 144 41 12 L10-5 150 1654 1005 147 47 M4-5 90 199 110 62 36 M4-10 90 432 237 133 76 M4-20 90 883 500 289 170 C4-5 50 194 134 94 66 C4-10 50 398 276 194 138 Συγκεντρωτικός πίνακας κινητικής μελέτης ενζυμικών ΤΤΙ 73

Εξάρτηση απόκρισης φωτοχημικών ΤΤΙ από το χρόνο ενεργοποίησης 74 kref(h-1) 0,007 0,006 0,005 0,004 0,003 0,002 Charging time (s) Rate kref (h-1) Shelf life (hours) 1 0,0064 152.92 2 0,0038 297.39 3 0,0033 435.18 4 0,0030 576.13 6 0,0024 789.42 0,001 0,000 0 5 10 15 tc(s) 10 0,0016 1177.88 15 0,0010 1625.52 Πρόγραμμα FRESHLABEL 74

Εξάρτηση απόκρισης φωτοχημικών ΤΤΙ από το χρόνο ενεργοποίησης 75 1920.00 1680.00 1440.00 1200.00 1 second ch.t. 2 seconds ch.t. 3 seconds ch.t. 4 seconds ch.t. 6 seconds ch.t. 10 seconds ch.t. 15 seconds ch.t. Shelf life (h) 960.00 720.00 480.00 240.00 0.00 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Temperature ( C) Πρόγραμμα FRESHLABEL 75

Σχήμα εφαρμογής ΤΤΙ 76 Συνάρτηση απόκρισης: T k 1 1 eff = Tref I ref a I F R ln ki E Μέτρηση απόκρισης ΤΤΙ a ( X ) I ref t T eff T eff f a ( A) = k exp t A t Ποιότητα σε χρόνο t A t ref E R, E Ε a (ΤΤΙ) @ Ε a (food) ka ref, Ea F(X) f (A) 1 T eff 1 T Συνάρτηση ποιότητας ref Σχήμα Εφαρμογής ΤΤΙ 76

ΜΕΛΕΤΗ ΥΠΟΒΑΘΜΙΣΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ 78 d C i = παράμετροι σύστασης (αντιδρώντα συστατικά, ανόργανοι καταλύτες, ένζυμα, παρεμποδιστές, ph, ενεργότητα νερού, μικροβιακή χλωρίδα) E j = παράμετροι περιβάλλοντος (θερμοκρασία, σχετική υγρασία, ολική πίεση, μερική πίεση περιβαλλόντων αερίων, φως, μηχανικές καταπονήσεις) k: ρυθμός αντίδρασης [ Q] ( ) ( ) = F C, E = k C, E dt i j i j 78

ΠΟΛΥΠΛΟΚΟΤΗΤΑ ΔΡΑΣΕΩΝ 79 ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΣΤΑ ΟΡΓΑΝΟΛΗΠΤΙΚΑ ΚΑΙ ΔΙΑΤΡΟΦΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ 79

ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΠΟΣΟΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ 80 Υποβάθμιση ποιότητας: μεταβολή μικροβιολογικών, οργανοληπτικών & θρεπτικών χαρακτηριστικών Απώλεια επιθυμητού παράγοντα Α [ A] d r A = = dt k ( A) m Σχηματισμός ανεπιθύμητου παράγοντα Β r B = [ B] d dt = k ( B) m Συνάρτηση ποιότητας: A A 0 d[ A] [ A] m = kt Q(A)=kt 80

81 S M A S Development and application of a TTI based Safety Monitoring and Assurance System for Chilled Meat Products A European Commission Research and Technology Development Project Quality of life and management of living resources http://smas.chemeng.ntua.gr 81

FRESHLABEL 82 Integrated Approach to enable Traceability of the Cold chain of Fresh Chilled Meat and Fish Products by means of tailor-made Time/Temperature Indicators http://www.freshlabel/net 82

83 Νωπά φιλέτα τσιπούρας, συσκευασμένα σε αερόβιες συνθήκες και σε τροποποιημένη ατμόσφαιρα μελετήθηκαν σε συνθήκες 0-15 C 1. 0% CO2 100% αέρας 2. 20% CO 2-80% αέρας 3. 50% CO2-50% αέρας 4. 80% CO2-20% αέρας Πρόγραμμα FRESHLABEL 83

Μικροβιολογική ανάλυση Ολική μικροβιακή χλωρίδα Pseudomonas spp. Γαλακτικά βακτήρια Οι καμπύλες μικροβιακής ανάπτυξης κατασκευάστηκαν με εφαρμογή των πειραματικών μετρήσεων στο μοντέλο Baranyi (DMfit) Μέτρηση ph Οργανοληπτικη αξιολόγησση Πάνελ 8 ατόμων Βαθμολόγηση με χρήση ηδονικής κλίμακας 1-9 Εμφάνιση Οσμή Φρεσκάδα Υφή Γεύση 84 84

Επαλήθευση των μαθηματικών μοντέλων σε δυναμικές συνθήκες 85 - Τα δείγματα συντηρήθηκαν σε μεταβαλλόμενες συνθήκες Σενάριο 1: 2 C, 2h T( C) 9 7 5 T eff =5.4 C 3 5 C, 3h 9 C, 4h 1 0 10 20 30 40 50 Time (h) 13 Σενάριο 2: 5 C, 2h T( C) 11 9 7 T eff =9.4 C 5 12 C, 3h 9 C, 2h 3 0 10 20 30 Time (h) Η θερμοκρασία παρακολουθείται με κατάλληλα καταγραφικά (COX TRACER TM, Belmont, NC) 85

Μικροβιακή ανάπτυξη σε φιλέτα τσιπούρας σε MAΡ 50% CO 2 στους 0, 5, 10 και 15 C 86 logcfu/g 9 8 7 6 5 4 0 C 5 C 10 C 15 C logcfu/g 6 5 4 3 0 C 5 C 10 C 15 C 0 100 200 300 400 500 600 Χρόνος Time (h) (h) Ολική μικροβιακή χλωρίδα logcfu/g 8 7 6 5 0 100 200 300 400 500 600 Χρόνος Time (h) (h) 0 C 5 C 10 C 15 C Pseudomonas sp. Γαλακτικά βακτήρια 4 3 0 100 200 300 400 500 600 Time Χρόνος (h) (h) 86

Κινητικές παράμετροι της ανάπτυξης των γαλακτικών βακτηρίων σε φιλέτα τσιπούρας MAP (50% CO 2 50% air) 87 Τ k (h -1 ) 0 C 0.00342 5 C 0.01078 10 C 0.01925 15 C 0.02829-3 -4 lnk -5-6 -0.0001 0 0.0001 0.0002 1/Tref-1/T Εξίσωση Arrhenius lnk = lnk ref E α = 91 kj/mol k ref(4ºc) =0.00739 h -1 R 2 =0.947 Eα + R 1 T ref 1 T 87

Προβλεπόμενη (SL pred ) και πειραματική διάρκεια ζωής (SP exp ) MAP φιλέτων τσιπούρας σε δυναμικές συνθήκες 88 50% CO 2 SL pred (h) SL exp (h) % σφάλμα 235 233-1.0 T( C) 9 7 5 3 1 0 10 20 30 40 50 Time (h) Σενάριο 1 50% CO 2 13 SL pred (h) SL exp (h) 127 112 T( C) 11 9 7 5 Σενάριο 2 % σφάλμα -12.8 3 0 10 20 30 Time (h) 88

Διατηρησιμότητα φιλέτων τσιπούρας σε MAP (50% CO 2 ) 89 Θερμοκρασία συντήρησης Διατηρησιμότητα (h) βάσει μικροβιακής ανάπτυξης (γαλακτικά βακτήρια <6 logcfu/g) Διατηρησιμότητα (h) βάσει οργανοληπτικής αξιολόγησης (συνολική οργανοληπτική εντύπωση>5) 0 C 612 (25 d) 563 (23 d) 5 C 268 (11 d) 301 (12 d) 10 C 129 (5 d) 140 (6 d) 15 C 76 (3 d) 82 (3 d) E α = 90.8 kj/mol E α = 85.5 kj/mol 89

Εφαρμογή μοντέλου πρόβλεψης για τον υπολογισμό της διατηρησιμότητας φιλέτων τσιπούρας σε ΜΑΡ 90 % περιεκτικότητα CO 2 Θερμοκρασία Τ k = k ref CO2max CO CO 2max 2 E α 1 exp R T ref Limit: 10 6 for LAB * 1 T Χρόνος ζωής CO 2 T 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 0 C 14 d 16 d 19 d 25 d 29 d 40 d 61 d 5 C 6 d 7 d 9 d 11 d 13 d 18 d 28 d * Βάσει οργανοληπτικής αξιολόγησης το όριο αποδοχής για το μικροβιακό φορτίο ορίστηκε σε 10 6 cfu/g γαλακτικά βακτήρια 90

Εφαρμογή μοντέλου πρόβλεψης για τον υπολογισμό της διατηρησιμότητας φιλέτων τσιπούρας σε ΜΑΡ 91 Shelf life (h) 1400 1200 1000 800 600 400 aerobically packed ΜΑΡ (20% CO2) ΜΑΡ (30% CO2) ΜΑΡ (40% CO2) ΜΑΡ (50% CO2) ΜΑΡ (60% CO2) ΜΑΡ (70% CO2) ΜΑΡ (80% CO2) 200 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Temperature ( C) 91

Εξάρτηση απόκρισης φωτοχημικών ΤΤΙ από το χρόνο ενεργοποίησης 92 1920.00 1680.00 1440.00 1200.00 1 second ch.t. 2 seconds ch.t. 3 seconds ch.t. 4 seconds ch.t. 6 seconds ch.t. 10 seconds ch.t. 15 seconds ch.t. Shelf life (h) 960.00 720.00 480.00 240.00 0.00 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Temperature ( C) Πρόγραμμα FRESHLABEL 92

93 Επιλογή κατάλληλου φωτοχημικού ΤΤΙ για φρέσκο ψυγμένο φιλέτο τσιπούρας σε τροποποιημένη ατμόσφαιρα 700 600 gilthead seabream fillets stored in MAP (50% CO2) TTI 2.3s Shelf life (h) 500 400 300 200 100 0 0 5 10 15 Storage Temperature ( C) Πρόγραμμα FRESHLABEL 93