Uusi pakkausinnovaatio kasvishävikin vähentämiseksi

Helsingin yliopistosta lähtöisin olevan, kasvisten säilyvyyttä parantavan teknologian tarkoituksena on ylläpitää tuoreiden marjojen, hedelmien ja vihannesten laadullisia ominaisuuksia tuotanto- ja jakeluketjun läpi kuluttajalle asti. Kyseessä on luontaisista lähtöaineista valmistettu ja pakkaukseen integroitava komponentti, josta aktiivisesti haihtuva yhdiste hidastaa kasvisten luonnollista vanhenemista ja mikrobiologista pilaantumista.

Teknologiaa on kehitetty Business Finlandin rahoittamassa ja kaupallistamiseen tähtäävässä FreshPack – Tutkimuksesta Liiketoimintaa –hankkeessa. Helsingin yliopiston tavoitteena on saada teknologia teollisuuden käyttöön lähivuosien aikana.

Tuoreiden hedelmien, marjojen ja vihannesten pakkaaminen saatetaan kokea ongelmalliseksi siitä syntyvän pakkausmateriaalijätteen vuoksi. Pakkausten osuus elintarvikkeiden ympäristövaikutuksesta on kuitenkin vain joitakin prosentteja, minkä vuoksi niiden käyttö säilyvyyttä parantavana elementtinä on usein perusteltua. Pakkausten keskeinen tehtävä on suojata mekaanisesti, mutta erilaisilla pakkaussovelluksilla ja -teknologioilla voidaan vaikuttaa myös tuoreiden kasvisten metaboliaan ja hidastaa pilaantumisprosesseja.

FreshPack -pakkausteknologia hidastaa tuoreiden kasvisten kypsymistä edistävän etyleenin muodostumista ja solurakenteiden hajoamista. Teknologian vaikutus perustuu luontaisista lähtöaineista hallitusti vapautuvaan heksanaaliin, jota kasvikset tuottavat luonnostaankin suojautuessaan ympäristön mikrobeja vastaan. Tämän ansiosta FreshPackilla voidaan hidastaa kypsymisnopeuden lisäksi homeiden, hiivojen ja pilaajamikrobien kasvua säilytyksen aikana.

Teknologia auttaa säilyttämään tuoreiden kasvisten laadun nykyisiä pakkausratkaisuja ja -teknologioita tehokkaammin, koska se vaikuttaa pilaantumisreaktioiden syntymekanismeihin ja estää niiden käynnistymistä. Teknologiasta jätetty patenttihakemus on käsittelyssä, minkä lisäksi harkitaan hankkeen aikana syntyneiden uusien löydösten patentointia.

Säilyvyyskokeet lupaavia

Säilyvyyskokeilla on kartoitettu, mille tuotekategorialle teknologian käyttö ja säilyvyyden pidentyminen toisivat suurimman lisäarvon. Säilyvyysajan kasvun vaikutusta on tarkasteltu suhteessa kysyntään ja kaupallisiin mahdollisuuksiin. Siksi keskustelut jakeluketjun toimijoiden kanssa ovat olleet keskeisessä roolissa testattavien tuotteiden valinnassa.

Esikokeiden aistinvaraisen arvioinnin perusteella on voitu tehdä toivottua rajausta ja suunnitella jatkokokeita lupaavimmille tuotekategorioille. Jatkokokeissa säilyvyyttä on tarkasteltu aistinvaraisen arvioinnin lisäksi mikrobiologisin kokein.

Teknologian optimaalisen toiminnan kannalta kasvikset tulisi pakata pian niiden poimimisen jälkeen, sillä pitkät varastointiajat ja kuljetusmatkat lisäävät riskiä hallitsemattomien pilaantumisprosessien käynnistymiselle ja liian aikaiselle pilaantumiselle. Ulkomailla kasvaneiden tuotteiden testaaminen on tästä syystä hankalampaa Suomessa, vaikka FreshPack-teknologialla on voitu hidastaa homeen kasvua jopa ulkomailta tuoduilla pensasmustikoilla.

Testaamisen näkökulmasta kotimaisten tuotteiden tuleva kasvu- ja satokausi on erittäin mielenkiintoinen. Suunnitelmissa on testata teknologian toimivuutta muun muassa todellisuutta vastaavissa varastointi- ja säilytysolosuhteissa yhteistyössä teollisen kumppanin kanssa. Syksyllä 2020 tehtyjen esikokeiden tulokset kotimaisella vadelmalla olivat lupaavia, ja teknologian käytöllä todettiin olevan vaikutusta homehtumisnopeuden lisäksi marjojen kuivumiseen (kuva 1).

Ensimmäinen ratkaisu aktiivinen pehmiketyyny

Kaupallistettavuuden kannalta on keskeistä, että aktiivinen komponentti on mahdollista lisätä osaksi nykyisiä kuitu- ja muovipakkauksia ilman, että sen lisääminen aiheuttaa merkittäviä muutoksia teollisuuden laitteisiin tai pakkaamisen prosesseihin.

Jakeluketjun toimijoiden kanssa käytyjen keskustelujen pohjalta on voitu määritellä kolme vaihtoehtoista tapaa liittää teknologia tuorekasvispakkaukseen (kuva 2). FreshPack -tiimi on simuloinut yhteistyökumppaneiden kanssa erilaisia konsepteja teknologian integroinnista. Ensimmäinen ja yksinkertaisin vaihtoehto on aktiivisen matriisin lisääminen osaksi marja- ja hedelmärasioissa yleisesti käytettäviä imutyynyjä.

Kosteuden sitomisen ja mekaanisen suojan lisäksi tyyny vapauttaa pakkauksen ilmatilaan säilyvyyttä parantavaa heksanaalia. Teknologia voidaan lisätä nykyisiin imutyynyihin, eikä kehitystyö edellytä uuden imutyynyrakenteen valmistamista.

Imutyynyt soveltuvat hyvin marjoille ja tietyille herkille kasviksille. Teknologian laajemman sovellettavuuden kannalta on oleellista kehittää myös joustavampia ja skaalautuvampia ratkaisuja erilaisille tuote- ja asiakasryhmille. Tämä tarkoittaa kalvo- ja pinnoitevaihtoehtojen tarkastelua ja yhteistyötä materiaalikehitykseen ja -valmistukseen erikoistuneiden kumppaneiden kanssa. Matriisin biopohjaisuus mahdollistaa sovelluksen lisäämisen luontevasti myös kuitupohjaisiin pakkauksiin.

Tähtäimessä Euroopan marjamarkkinat

Yhteistyö ja dialogi jakeluketjun edustajien kanssa on auttanut FreshPack -tiimiä huomioimaan tutkimus- ja kehitystyössään toimialan prosesseja ja realiteetteja. Tämä on auttanut hahmottamaan tuotannon vaiheet ja toimijat, joita pakkaussovelluksen valmistamiseen ja integrointiin vaaditaan. Ymmärrystä ovat lisänneet myös vierailut viljelijöiden tiloilla ja prosessoijien tuotantolaitoksissa.

Tiimi on tutustunut mielenkiintoisiin pakkaus- ja materiaalivalmistajiin Suomessa ja muualla Euroopassa. Kustannustehokkuuden nimissä tuotannon jokainen vaihe ja raaka-aine vaatii optimointia. Suurikaan lisäarvo ja käyttäjäystävällisyys eivät riitä, jos pakkauksen ja lopputuotteen hinta kasvavat liikaa aktiivisen komponentin vuoksi.

FreshPackin tavoitteena on jalkautua aluksi Euroopan marjamarkkinoille. Nykyinen sovellus palvelee erityisesti optimoitua jakeluketjua. Keskustelut kehittyvien markkinoiden edustajien kanssa ovat osoittaneet mielenkiintoista potentiaalia Afrikassa ja Aasiassa. Kehittyville markkinoille suunnattu ratkaisu vaatii vielä kohdistettua jatkojalostamista, koska olosuhteet ja kasvikset ovat hyvin erilaisia markkinoiden dynamiikasta ja prosesseista puhumattakaan.

Freshpack-tiimi etsii aktiivisesti potentiaalisia rahoitus-, materiaali- ja tuotantokumppaneita.