Современные технологии упаковывания

С развитием техники и технологии получения упаковочных материалов расширяются функции упаковки. Из инертного, индифферентного барьера между пищевым продуктом и окружающей средой упаковка в настоящее время все больше превращается в фактор производства, поскольку с ее помощью можно:

 
Рис.1 Одним из наиболее эффективных способов защиты  
продуктов от порчи является активная упаковка, однако в силу  
сложности изготовления и дороговизны она пока применяется редко

• направленно изменять состав продукта. В этом случае для изготовления упаковки применяются биологически активные материалы с иммобилизованными ферментами (добавка плотно удерживается в матрице полимерного материала). Подробнее об этом читайте в дополнительной информации “Активная упаковка для молока” ниже;
• защищать продукты питания от микробиальной порчи, продлевая тем самым время их “жизни”. К примеру, срок хранения колбасной продукции в “активной”* оболочке увеличивается в 2-3 раза;
• создавать оптимальную газовую среду внутри оболочки, что широко используется при хранении продуктов питания в модифицированной и регулируемой среде. Применение такой упаковки для розничной продажи нецелесообразно из-за довольно высокой цены, однако на западе широко используется метод складского хранения овощей и фруктов в больших мешках с окошечком из селективно-проницаемого материала. Фрукты, сохраненные таким образом, гораздо дольше остаются свежими, упаковка окупается за счет устранения причин порчи и усыхания товара;
• регулировать температуру обработки продуктов питания в условиях микроволнового нагрева (например, используя металлизированные полимерные материалы). Продукт в металлизированной упаковке в СВЧ-печи может разогреваться до 200° С и выше. В этом случае большая часть тепла генерируется в покрытии, и продукт поджаривается как на сковородке, что недостижимо при микроволновом нагреве;

Такие упаковки по праву носят название “активных”. Это направление представляет несомненный интерес, поскольку введение добавки не в пищу, а в матрицу полимерной оболочки позволяет пролонгировать действие добавки, регулируя скорость ее массопереноса в пищевой продукт. При этом обеспечивается необходимый градиент концентрации добавки на поверхности защитной оболочки, непосредственно контактирующей с пищевым продуктом. Важным преимуществом “активных” упаковок является то, что благодаря иммобилизации добавок миграция их в пищевой продукт сведена к минимуму (или оптимально регулируется), поскольку по последним данным многие пищевые добавки таят в себе определенную угрозу здоровью. Например, известная всем лимонная кислота, часто вводимая в состав продуктов, несмотря на свою кажущуюся “безобидность”, может оказаться вредной при избыточном потреблении. Конечно, при нормальном питании такое воздействие будет незаметным, однако для определенной группы людей, в рационе которых консервы и полуфабрикаты составляют значительную часть, такие пищевые добавки могут быть действительно вредными.

Активная упаковка широко используется во всех сферах производства товаров: для упаковки продовольственных товаров, для упаковки товаров непродовольственного назначения, а также в медицинской и фармацевтической промышленности. Товары непродовольственного назначения упаковываются в упаковку, которая не позволяет им менять свои свойства под воздействием ультрафиолетового излучения и других внешних факторов. В медицинской технике активная упаковка позволяет сохранять стерильность инструмента и оборудования, в фармацевтической промышленности при помощи активной упаковки продлеваются сроки годности и бактерицидная безопасность лекарственных средств и других препаратов.

2.1 Инсекцицидная и бактерицидная упаковка

Для защиты пищевой продукции от неблагоприятного воздействия патогенной микрофлоры и токсичных продуктов ее жизнедеятельности в последние годы применяют бактерицидные упаковочные материалы. Примером реализации такого способа является использование антимикробных защитных систем на основе гигиенически безопасных латексов (водных дисперсий синтетических полимеров). Путем создания латексной композиции оригинального состава на основе экологически безопасных водных систем, содержащих антимикробные добавки, и последующего формирования из них покрытий непосредственно на продуктах питания разработан способ защиты мясных изделий и сыров. Предложенный способ отличает сравнительная простота технического решения: нанесение на поверхность продукта многослойных полифункциональных покрытий, исключающих применение высоких температур, которое иногда негативно влияет на свойства продукта. При этом обеспечивается плотное и повсеместное облегание поверхности продукта, гарантирующее отсутствие микрополостей – областей потенциального развития нежелательной микрофлоры. В качестве антимикробных добавок используются отечественные оригинальные препараты – соли дегидрацетовой кислоты с широким спектром действия на различную микрофлору (дрожжи, грибы, актиномицеты), а также комплексы этих добавок в сочетании со специальными регуляторами жизнедеятельности микробных клеток (они защищают главным образом поверхность упакованного продукта, как известно, максимально подверженную инфицированию). Защитные покрытия, формируемые непосредственно на поверхности пищевых продуктов (незрелых сыров, колбас, деликатесной и обычной мясной продукции) отличаются антимикробной активностью, обеспечивают снижение потерь полезной массы, например, для сыра до 2% за период созревания, и экологическую безопасность производства, ускоряют биохимические процессы созревания, улучшают условия труда по уходу за сыром за счет ликвидации стадии мойки, переупаковки, снижения негативного воздействия экотоксикантов на продукт и обслуживающий персонал.

В неблагоприятной экологической обстановке пища может стать источником и носителем потенциально опасных для человека химических и биологически активных соединений, являющихся продуктами жизнедеятельности микроорганизмов. Соединения, опасные для здоровья, содержатся как в сырье, так и в пищевых продуктах на различных технологических стадиях переработки, фасовки, хранения и реализации. В то же время, безопасность и качество пищи – одно из основных условий, определяющих здоровье нации.

Для снижения содержания влаги внутри упаковки в полимерный материал вводят специальные поглотители, в основном минеральные (например, цеолиты, пермутиты и т. п.) При этом процесс поглощения влаги может сопровождаться подавлением роста микроорганизмов.

В последние годы в состав полимерных упаковочных материалов начали вводить ферментные добавки. Особый интерес и социальную значимость имеют разработка и использование биологически активных упаковочных материалов с ферментами, иммобилизованными в полимерном материале. Такие материалы способны регулировать состав, биологическую и органолептическую (вкус, консистенция, цвет и запах) ценность продуктов питания, ускорять технологические процессы получения готовой продукции. В России это направление еще недостаточно широко развито и находится в стадии становления.

 
Рис.4 Активная упаковка для сыра позволяет дольше сохранить  
его свежим.Слева – сыр, упакованный в обычную пленку, справа – в  
активную. Все головки сыра выдержаны одно и то же время

Как показали исследования, при иммобилизации на полимерном носителе определенные ферменты, сохраняя свою биологическую активность (на 70-80%), способны приобретать некоторые новые свойства. Так, для материалов с иммобилизованными ферментами характерно расширение диапазонов рабочих температур и рН, что весьма положительно сказывается на скорости технологических процессов гидролиза биологических субстратов (белков, жиров, углеводов). Известно, что свободные ферменты и их смеси относятся к дорогостоящим препаратам, часто закупаемым по импорту. Производственные испытания новых материалов с иммобилизованными ферментами на перерабатывающих предприятиях АПК показали возможность их многократного использования. Так, биологически активный полимерный материал (БАПМ) с иммобилизованным пепсином (фермент, расщепляющий протеины), выдержал свыше 90 производственных циклов при проведении холодной ферментации молока перед приготовлением сырного сгустка. Таким образом, применение БАПМ позволяет в 2-3 раза сократить расход ферментов и ферментных смесей. Одновременно в результате использования БАПМ повышается качество готовой продукции (сортность продукта увеличивается на 20-30%) и достигается более эффективная переработка пищевого сырья (полнота использования пищевого сырья увеличивается на 50-80%).

2.2 Съедобная упаковка

Новое достижение в сфере функциональной упаковки – это создание «съедобной» упаковки, которая представлена на пищевых продуктах в виде покрытий и оболочек. Материалы, которые используются для этих целей, должны обязательно отвечать определенным требованиям. То есть они должны хорошо растворяться в воде, а также легко разлагаться под воздействием микрофлоры желудка. Эти материалы получают из природных полисахаридов разветвленной структуры. К ним можно отнести крахмалы и производные целлюлозы.

У нас такое направление не получило большого развития, но за границей оно с каждым годом все больше и больше расширяется. Известная компания, которая выпускает водорастворимые материалы, в том числе и для изготовления «съедобной» упаковки, – это компания «Аквалон» в Германии. Как пример можно назвать такой продукт, как «Бланозе» Cellulose Gum, который представляет собой высокоочищенную натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы со степенями замещения 0,7, 0,9 и 1,2. Продукты «Бланозе», при растворении в воде, дают вязкие прозрачные псевдопластичные растворы, которые отлично подходят для отлива пленки. Покрытия предназначены для упаковки молочных, хлебобулочных изделий, разнообразных замороженных продуктов, а также соусов, салатов и других подобных изделий.

Весьма перспективным является также использование таких “активных” оболочек, как съедобные покрытия. Пленкообразующей основой в этом случае являются природные полимеры – полисахариды. Наибольшее распространение получили здесь производные крахмала и целлюлозы. Свойства этих полимеров поистине уникальны: обладая прекрасной пленкообразующей способностью (съедобные пленки), они широко используются как компоненты пищевых продуктов, например, в качестве структурообразующих агентов (загустителей) в пастообразной молочной, кондитерской и плодоовощной продукции. Пленки на основе производных целлюлозы (например, карбоксиметилцеллюлоза и ее натриевая соль) и модифицированных крахмалов (например, карбоксиметилкрахмал, КМК) защищают пищевой продукт от потерь массы (за счет снижения скорости испарения влаги) и создают определенный барьер проникновению кислорода и других веществ извне, замедляя тем самым процессы, обуславливающие порчу пищевого продукта (окисление жира, денатурализация белка и т. д.) Съедобные пленки на основе природных полимеров обладают высокой сорбционной способностью, что предопределяет их положительное физиологическое воздействие. Так, при попадании в организм эти вещества адсорбируют и выводят ионы металлов, радионуклиды (продукты радиоактивного распада) и другие вредные соединения, выступая таким образом в роли детоксиканта. Благодаря введению специальных добавок – ароматизаторов, красителей – в полимерную оболочку можно регулировать вкусо- ароматические свойства собственно пищевого продукта в съедобной пленке. Таким образом, “активная” съедобная оболочка может изменять сенсорное восприятие продукта потребителем, что особенно важно при приеме продуктов лечеб- но- профилактического действия, например, пищи с пониженным содержанием жира, сахарозы, с добавлением растительного (например, соевого) белка. Кроме того, способность съедобной пленки удерживать различные соединения позволяет обогащать продукты питания минеральными

2.3Самонагревающаяся упаковка

Саморазогревающую упаковку получают с помощью электропроводящих полимерных композиций. Разработчиками такой упаковки являются российские ученые под руководством профессора В. Е. Гуля.

Большое количество полимеров – это электрические изоляторы с удельным объемным сопротивлением от 1011 до 1014 Ом. Электропроводящие полимерные композиции получают с помощью введения в полимеры разной природы (реактопласты, каучуки, термопласты, резины) таких дисперсных наполнителей, как технический углерод (например, сажа, углеродные волокна, графит или металлы). В случае применения углеродных наполнителей в итоге получают материалы с удельным сопротивлением около 10-3 Ом, а при применении металлических наполнителей сопротивление 10-6 Ом. 
Интересны также лектропроводящие композиции, сделанные на основе полипропилена и порошка карбонильного никеля. Если подключить упаковку к электрической цепи, то происходит нагрев её содержимого до необходимой температуры в результате преобразования энергии тока в тепловую энергию.

Саморазогреваемая упаковка очень удобна в гостиницах, отелях, на отдыхе, в дороге, удобна при выезде на пикник и в любых других условиях. Такая упаковка доступна и вполне может использоваться многократно.

Однако все разработки в этой области практически остановились на стадии производства пробных образцов. Ведь для их перехода на серийный выпуск необходимо определенное вложение денежных средств, а также многогранное маркетинговое исследование.

3 Индикаторы

В упаковке товара в настоящее время стали широко применять индикаторы. Одноразовые индикаторные устройства используются для контроля температурных режимов, времени хранения, влажности, а также механических повреждений и ударов. Рассмотрим некоторые из них.

Колдмарк

Индикатор имеет клеевую основу, поэтому легко наклеивается на любые гладкие поверхности. Данное устройство может устанавливаться как в самом контролируемом помещении, так и в каждой упаковке в отдельности. Как правило, индикатор располагают внутри упаковки, так как температура снаружи может отличаться от температуры внутри упаковки.