Применение современных упаковочных материалов для продуктов длительного хранения
Материал нашел и подготовил к публикации Григорий Лучанский
Источник: А. И. Терехова, Л. В. Козина, Н. А. Галичникова. Применение современных упаковочных материалов для продуктов длительного хранения. ГНУ НИИ пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии, Москва, Россия. Конструкции из композиционных материалов № 3. 2002 г.
Рассмотрено применение современных отечественных упаковочных материалов для продуктов длительного хранения, используемых при комплектовании индивидуальных рационов и пайков для питания спецконтингентов.
Развитие техники и технологии пищевых производств в последние десятилетия, появление новых технологических процессов, их широкая автоматизация и компьютеризация коренным образом изменили подход к выбору упаковки в пищевых отраслях производства. Сегодня упаковку рассматривают как неотъемлемую часть готовой продукции.
Многообразие технических и технологических решений в области упаковки пищевых продуктов связано с появлением и бурным развитием в последние годы огромного ассортимента полимерных и комбинированных материалов, которые постепенно вытесняют (частично или в значительной мере) из пищевого производства традиционные упаковочные материалы (бумагу, картон, жесть и др.).
Путем сочетания традиционных материалов с полимерными получены комбинированные материалы, представляющие особый интерес для упаковки пищевых продуктов и сочетающие наиболее ценные свойства традиционных и прогрессивных полимерных материалов. Примерами таких комбинированных материалов могут служить широко распространенные системы: полимер – фольга – полимер; бумага-полимер; лак – картон – полимер и многие другие. В ближайшие годы для упаковки пищевых продуктов будут использоваться полимерные и комбинированные материалы.
Несмотря на удобство, надежность и пригодность полимерной упаковки для решения множества конструктивных, потребительских и технологических проблем, нельзя не отметить определенные трудности, возникающие при практическом применении этих прогрессивных материалов. Эти трудности в основном связаны с двумя проблемами: обеспечение безупречной гигиеничности и экологической приемлемости.
Полимерные материалы по своей природе и особенностям технологии производства могут содержать в своем составе низкомолекулярные включения (остатки мономеров, инициаторов, стабилизаторов, эмульгаторов, пластификаторов и др.), которые при определенных условиях могут мигрировать в упакованный пищевой продукт, ухудшая его качество (изменяя вкус и запах), а иногда представлять опасность для здоровья потребителя.
Возможность такой миграции тщательно изучается в каждом конкретном случае и строго регламентируется. Любой упаковочный материал может быть использован в непосредственном контакте с пищевым продуктом только при наличии соответствующего разрешения государственных органов санитарного надзора.
Это означает, что вся упаковочная продукция как отечественного, так и импортного производства должна обладать высокими санитарно-гигиеническими показателями и подлежать обязательной сертификации в органах Госсанэпиднадзора России и периодическому санитарному контролю.
На сегодняшний день разработан и освоен промышленный выпуск значительного ассортимента упаковочных материалов из сырьевых компонентов российского производства. Основной тенденцией является создание упаковочных материалов, обладающих улучшенным прогнозируемым комплексом санитарно-гигиенических свойств и повышенным уровнем барьерности, позволяющим увеличить сроки хранения расфасованных продуктов. Перспективными являются те комбинированные и многослойные материалы, технология производства которых предусматривает использование гигиенически «чистых» полимеров и компонентов, а также современных технологических приемов.
В данной работе исследованы возможности применения современных упаковочных материалов для продуктов длительного хранении, предназначенных для продовольственного снабжения спецконтингентов.
Для упаковывания продуктов применяют комбинированные пленочные материалы на основе алюминиевой фольги или металлизированных полимерных пленок, обеспечивающих высокие защитные свойства. Эти материалы хорошо перерабатываются на различных видах расфасовочно-упаковочного оборудования и позволяют формировать герметичную пакетную упаковку. Они позволяют заменить неудобную и тяжелую тару из стекла и металла в случае, если при ряде назначений продуктов это условие является обязательным. Имеется в виду спецпотребитель (экспедиции, походы, спецконтингенты и т. д.), для которого легкость и удобство являются важными и решающими показателями, и по условиям эксплуатации предусматривается упаковка только в полимерные и комбинированные материалы, отвечающие определенным свойствам–прочность, теплостойкость и пр. При выборе упаковочного материала необходимо исходить из свойств заданного продукта и условий его хранения.
Исследованы возможности использования материалов пакетной упаковки для длительного хранения соусов, фруктового повидла и овощных закусочных консервов, технология производства которых включает горячий розлив или стерилизацию продуктов при 120 °С при полной герметизации упаковки, а также для продуктов сублимационной сушки (масло коровье и напиток молочный).
При изготовлении пакетной упаковки для соусов, повидла и овощных закусочных консервов (икра кабачковая, любительская, свекольная и баклажанная) выбраны два типа материалов: металлизированный полиэтилен – терефталат – полипропилен (ПЭТ мет.– ПП) и полиэтилентерефталат – алюминиевая фольга – полипропилен (ПЭТ – Ф – ПП). Первый материал использован только для горячего розлива соусов и повидла (90 – 95 °С), а второй – для термической стерилизации закусочных консервов (120 °С).
Технологическим слоем в данном случае является полипропилен, устойчивый к высоким температурам. Известно, что при нагревании слоев ламината независимо от их количества основная нагрузка падает на технологический слой. Если его теплостойкость составляет 130 – 135°С (полипропилен), то размягчение шва упаковки при горячем розливе происходит лишь в малой степени. Однако при термической стерилизации прочность шва может понизиться вдвое даже в случае использования полипропилена. При малой фасовке (до 80 – 100 г) опасность нарушения сварных швов меньше, при крупных фасовках даже при горячем розливе она может быть значительной. При горячем розливе и стерилизации применяются меры снижения до минимума количества воздуха внутри упаковки. Так, при горячем розливе необходимо не задерживать операцию герметизации открытой части пакета, что позволяет провести как бы процесс эксгаустирования до того момента, когда продукт более или менее остынет. Таким образом, в хранящемся упакованном продукте сильно снижается содержание кислорода. В случае стерилизации герметично упакованного продукта вначале его подвергают вакуумированию. При стерилизации герметично упакованной продукции при температуре 120 – 121 °С внутри упаковки образуется повышенное давление (до 2,5 атм). Поэтому для сохранения герметичности, т. е. необходимой прочности сварных швов в автоклаве применяется соответствующее противодавление (воздушное или водяное) для компенсации возникшего внутри упаковки давления.
Сложность проведения процессов стерилизации и горячего розлива продуктов заключается в трудности обеспечения надежной герметичности упаковки, гарантирующей хранение пищевого продукта в данной упаковке длительный срок (в нашем случае не менее двух лет). Недостаточное внимание к температурным показателям, отклонение от них, недостаточное удаление кислорода из упаковки, снижение качества сварных соединений могут значительно уменьшить срок хранения продукта, ухудшить его качество или сделать непригодным для использования.
Поэтому при использовании двух упаковочных материалов с наивысшими барьерными свойствами – ПЭТ мет. – ПП и ПЭТ – Ф – ПП, помимо обеспечения их высокого качества, необходимо строгое выполнение всех операций, связанных с получением готового продукта: подбор исходных компонентов, проведение технологических процессов консервирования и упаковывания, а в последующем и хранение. Только при соблюдении всех названных условий можно реализовать задачу по хранению упакованных продуктов в течение длительного времени.
На основе результатов проведенных исследований в условиях экспериментального завода по отработанным технологическим режимам выработаны опытные партии соуса томатного, повидла фруктового двух видов (сливового и яблочного) и закусочных овощных консервов в пакетной упаковке для закладки на опытное хранение в целях определения оптимальных сроков годности продуктов.
При проведении работ по упаковыванию продуктов сублимационной сушки (масло коровье и напиток молочный) исходили из того, что эти продукты принадлежат к группе наиболее скоропортящихся, поскольку содержат компоненты, наиболее подверженные негативному воздействию факторов внешней среды: кислорода, влаги, света. Кроме того, продукты активно воспринимают посторонние летучие вещества, изменяющие их вкусовые качества.
Принимая во внимание эти данные и то, что срок хранения продуктов в обычных условиях составляет не менее двух лет, мы пришли к необходимости выбора упаковки, полностью исключающей контакт продуктов сублимационной сушки с кислородом, влагой, светом, что в конкретном случае может обеспечить непрозрачная и герметичная упаковка. При этом имелось в виду, что большинство барьерных пленочных материалов вполне защищают продукт от проникновения кислорода, но не устойчивы к влаге, поскольку имеют значительную проницаемость. Особенно это относится ко всем типам полиамидных пленок и сополимерам винилового спирта с этиленом. Даже алюминиевая фольга, наиболее надежно защищающая от кислорода, от паров воды защищает только при определенной толщине. В практике использования комбинированных материалов для изготовления барьерных ламинатов чаще всего используют фольгу толщиной 9 – 12 мкм (а в последнее время 7–8 мкм), поскольку считается, что для практического использования она обладает достаточной барьерностью (к кислороду и парам воды) и непрозрачностью, а экономичность ее по сравнению с более толстой фольгой более чем очевидна. В определенной степени барьерность укрепляется полимерными слоями ламината, например, наружным ПЭТ и технологическим (внутренним) – ПП или ПЭ (полиэтилен).
Следует заметить, что алюминиевая фольга, применяемая в качестве барьерного слоя в ламинате, обладает высокими гигиеническими свойствами, не заряжается электростатически, имеет устойчивость к ударным нагрузкам, хорошие термоустойчивость и морозостойкость. Благодаря наличию на поверхности фольги защитной оксидной пленки она устойчива к коррозии при действии различных агрессивных факторов. Особенно выявляется преимущество барьерных свойств материалов, содержащих алюминиевую фольгу, перед рядом других пленочных упаковок (в том числе и на основе полимерных многослойных ламинатов) при оценке предельных сроков хранения упакованных молочных продуктов сублимационной сушки.
Ламинаты, содержащие алюминиевую фольгу, например ПЭТ – Ф – ПП или ПЭТ –Ф – ПЭ, при соблюдении оптимальных технологических условий обеспечивают хранение скоропортящихся продуктов в течение двух лет и более.
Часто упаковка продукта с использованием таких упаковочных композиций происходит в модифицированной газовой среде, а также с применением влагопоглотителей, адсорбентов кислорода и пр.
Вакуумирования упаковки в этих случаях избегают, поскольку твердые частицы продукта сублимационной сушки могут оказать серьезное деструктирующее влияние на целостность упаковочного материала, что снижает его барьерные свойства и может даже нарушить герметичность упаковки.
Таким образом, для выпуска опытной партии масла коровьего и напитка молочного сублимационной сушки для закладки на опытное хранение были рекомендованы барьерные материалы типа ПЭТ – Ф – ПП (ПЭ).
Упаковывание опытных партий вышеназванных продуктов в пакеты, герметичность которых обеспечивалась термосваркой, производили на расфасовочно-упаковочном автомате «Ровема» в токе инертного газа (азота).
Проведенные физико-механические исследования всех упаковочных материалов в процессе длительного хранения в контакте с перечисленными выше пищевыми продуктами подтвердили их высокие барьерные и прочностные свойства. При этом целостность и герметичность пакетных упаковок не были нарушены, а прочность сварных швов изменялась незначительно в сравнении с исходной.
На основании полученных экспериментальных данных разработаны рекомендации по упаковыванию новых специальных продуктов в отечественные пленочные материалы и обоснованы сроки хранения каждого из продуктов, используемых при комплектовании рационов и пайков для питания спецконтингентов.
