Среди различных материалов, применяемых для упаковывания пищи, на первое место в мире стали уверенно выходить полимерные пленки. Они сейчас занимают лидирующие позиции, поскольку сохраняют высокое качество пищевых продуктов в течение длительного времени, эффектно представляют товар при продаже, максимально облегчают открывание, приготовление и употребление продукта, имеют минимальную маcсу и стоимость, оказывают наименьшее давление на окружающую среду. Если в качестве определяющего критерия использовать не массу использованной упаковки, а площадь ее поверхности, то оказывается, что на долю полимерной упаковки приходится свыше 60%, а на долю упаковки из различных пленок и ламинатов более 50% всей потребляемой упаковки.
Одним из преимуществ полимеров, в отличие от металлов и стекла, является то, что они могут быть избирательно проницаемыми к газам и парам, а также гибко реагировать на различные внешние воздействия (ударные нагрузки, свет, влагу, тепло и др.). Это существенно расширяет сферу использования полимерной упаковки и позволяет получать результаты, недостижимые для других упаковочных материалов.
Взаимодействия в процессе хранения пищевых продуктов
Даже самые высококачественные продукты с течением времени утрачивают свои свойства вследствие физических, химических и биологических процессов, постоянно протекающих в продуктах. Для предотвращения порчи и консервации пищевых продуктов используются различные способы обработки: стерилизация, пастеризация, высушивание, замораживание, обработка ионизирующими излучениями и др. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и предпочтителен для обработки того или иного вида пищевых продуктов. Но ни один вид обработки не позволяет полностью нивелировать сложные биохимические процессы, протекающие внутри самих продуктов. В той или иной степени эти процессы обусловлены воздействием окружающей среды, что приводит к определенным изменениям в составе и свойствах пищи, например:
□ действие солнечного света инициирует нежелательные фотохимические реакции в продуктах;
□ поглощение влаги ускоряет развитие микроорганизмов, бактерий, грибков, разрушение продуктов (размокание, раскисание, растворение и т.д.), потерю качества продукта (поджаристости, комкование и т.п.);
□ потеря влаги вызывает усыхание, уменьшение массы, изменение консистенции (выпадение в осадок растворенных продуктов), потерю качества и структуры продукта (растрескивание, коробление, выкрошивание и т.п.);
□ поглощение кислорода приводит к необратимым изменениям продукта: окислению (прогорклости) жиров, денатурации протеинов, разрушению витаминов, активных веществ и т.п.;
□ потеря кислорода ведет к изменению красного цвета мяса, созреванию сыра с отклонениями, развитию бактерий, гниению и др.;
□ поглощение ароматических веществ из внешней среды приводит к приобретению продуктом стороннего запаха;
□ улетучивание ароматических веществ вызывает ухудшение качества пищевого продукта. Упаковка заменяет прямое взаимодействие ступенчатым вследствие возникновения системы: внешняя среда – полимерная упаковка – упакованный продукт. Это необходимо учитывать при разработке и использовании упаковки (рис. 1). С окружающей средой напрямую взаимодействует упаковочный материал, а продукт, находящийся в упаковке, — через ее стенки. Правильно подобранный материал упаковки в течение гарантированного срока службы не должен разрушаться и разлагаться под действием влаги, холода, тепла, света и других внешних факторов (рис. 1, ж). Он не должен вступать во взаимодействие с продукцией, изменять ее вкусовые качества, запах, цвет, аромат, вызывать миграцию элементов материала в продукт и разрушаться от его воздействия (рис. 1, е). Одна из основных функций современной упаковки — сейчас уже не просто защита продукта от внешних воздействий, а изменение характера взаимодействия продукта с окружающей средой через опосредование упаковки. В практике упаковывания все чаще используется интерактивная упаковка, которая способна менять свои свойства при внешнем воздействии и управлять средой внутри упаковки, оказывая целенаправленное физическое, химическое или биологическое действие на упакованный продукт.
На биохимические процессы, происходящие внутри пищевого продукта, и его сохранность, несомненно, влияет состав газовой среды внутри упаковки, определяющий взаимодействия между средой (газовой фазой) внутри упаковки, упакованным продуктом и внешней средой через стенки упаковки (рис. 1, б–д). В состав газовой атмосферы обычной упаковки входят: кислород (21%), азот (78%), двуокись углерода (около 0,1%), инертные газы и водяные пары, количество которых зависит от влажности и температуры в данный момент времени. Наличие в составе газовой фазы внутри упаковки иного количества водяных паров, кислорода, углекислого газа, азота, других инертных газов предотвращает, замедляет или ускоряет те или иные процессы, происходящие в пищевом продукте. Динамика изменений газовой среды в пленочной упаковке определяется первичным составом атмосферы, проницаемостью упаковки, выделением и поглощением газообразных продуктов внутри упаковки. Классификация упаковки по составу внутренней газовой атмосферы. Исходя из задач, которые возникают при хранении тех или иных пищевых продуктов, различают несколько разновидностей упаковки с измененной внутренней газовой атмосферой (фазой):
■ упаковка с модифицированной газовой атмосферой (modified atmosphere packaging — MAР);
■ вакуумированная упаковка (vacuum packaging — VР);
■ изобарическая упаковка (isobaric packaging – IP);
■ газонаполненная упаковка (gas packaging — GР);
■ упаковка с контролируемой газовой атмосферой (controlled atmosphere packaging — CAР);
■ упаковка с саморегулируемой газовой атмосферой (self-control gas atmosphere packaging — SGAP);
■ упаковка с активно регулируемой газовой атмосферой (actively-control gas atmosphere packaging – АGAР).
Определяющим для выбора упаковочного материала и газовой среды внутри упаковки, несомненно, является упакованный продукт. Упаковка с модифицированной газовой атмосферой (MAР) является формой активного упаковывания продукта, при которой воздух удаляется из упаковки и заменяется одним газом или смесью газов. Смесь газов выбирают в зависимости от типа продукта. Газообразная атмосфера внутри упаковки постоянно меняется на протяжении всего срока хранения продукта вследствие таких факторов как «дыхание» упакованного продукта (поглощение кислорода и выделение углекислого газа), биохимических изменений в продукте и связанных с ними выделений паров и газов, а также постепенного проникновения в свободное пространство над продуктом атмосферных газов и паров через стенки упаковки и через микроотверстия в сварных швах.
В МАР-упаковке, как правило, создают барьер на пути различных воздействий на упакованный продукт. Барьерные свойства упаковочного материала и конструкция упаковки должны препятствовать утечке продукции и проникновению внутрь упаковки паров и газов, особенно кислорода и водяного пара. Чтобы сохранить модифицированную газовую атмосферу внутри упаковки, пленочный материал, в зависимости от назначения МАР-упаковки, должен быть: свето-, влаго-, аромато-, кислородонепроницаемым, а также непроницаемым к таким газам как СО2, N2 и др.
Измененный состав газовой атмосферы в свободном пространстве упаковки, например уменьшенное содержание кислорода и увеличенное — углекислого газа и/или азота, задерживает рост микроорганизмов, способствующих гниению, и замедляет порчу пищевых продуктов. Это значительно продлевает срок годности скоропортящихся продуктов при обычной и низкой температурах.
Таблица 1. Ориентировочный срок хранения продуктов в МАР [2, c. 2] Продукт | Условия хранения, 0С | Упакованный с помощью воздуха, дни | Срок хранения вМАР, дни | | Говядина | 2–5 | 4 | 12 | | Свинина | 2–5 | 4 | 9 | | Курица | 2–5 | 6 | 18 | | Вареное мясо | 2–5 | 7 | 28 | | Рыба | 2–5 | 2 | 10 | | Хлеб | 20–25 | 7 | 21 | | Кофе | 20–25 | 3 | 548 (18 мес.) |
Вакуумированная упаковка (vacuum packaging – VР) является наиболее простым и самым распространенным вариантом упаковки с измененной внутренней газообразной атмосферой. Продукт помещают в упаковку, изготовленную из пленки с низким уровнем проницаемости кислорода и других газов, и удаляют воздух. Давление внутри вакуумированной упаковки становится ниже атмосферного. Пленка сжимается и обтягивает продукт, после чего упаковка заваривается. При благоприятных условиях вакуумирования уровень кислорода внутри упаковки уменьшается до менее 1%. Проникновению кислорода в VР-упаковку препятствуют барьерные свойства пленки. Однако перепад давления по обе стороны пленки ускоряет процесс натекания воздуха через дефекты сварных швов и пленки, зачастую независимо от проницаемости пленочного материала. Вакуумное упаковывание было самой первой формой МАР, использованной в пищевой промышленности. Но этот способ и сейчас широко применяется для таких товаров как нарезанные вяленые мясные продукты, твердый сыр и молотый кофе. Такой метод не подходит для многих кондитерских или хлебопекарных изделий, т.к. процесс вакуумирования ведет к необратимым повреждениям легко деформируемых продуктов. Биохимические процессы, происходящие в упакованном пищевом продукте, могут приводить к существенному изменению газовой среды внутри VP-упаковки. Так, свежее мясо в вакуумной упаковке быстро поглощает оставшийся кислород, заменяя его углекислым газом, содержание которого в упаковке увеличивается до 10–20%. К сожалению, мясо в вакуумной упаковке непригодно для розничной торговли, т.к. снижение содержания кислорода и низкий уровень проницаемости кислорода через упаковочные пленки изменяет цвет мяса, который является своеобразным индикатором его свежести. При окислении содержащегося в мясе миоглобина образуется оксимиоглобин, придающий созревшему мясу ярко-красный цвет. Затем оксимиоглобин переходит в метмиоглобин, и красный цвет свежего мяса меняется на темный, грязно-коричневый. Указанные процессы протекают согласно механизму:
Миоглобин Оксимиоглобин Метмиоглобин
пурпурно–красный ярко–красный коричневый
Обычно считают, что переход свыше 50% оксимиоглобина в метмиоглобин делает мясо непригодным к употреблению. Процесс окисления интенсифицируется под действием света, повышенной температуры, ферментных добавок, рН-среды и т.п. В обычных условиях (20 оС, влажность 50%, отсутствие прямых солнечных лучей) процесс длится 2–4 суток. Еще одним недостатком является конденсация паров влаги в вакуумной упаковке при длительном хранении в ней мяса. Изобарическая упаковка (isobaric packaging — IP), внутри которой поддерживается давление близкое к атмосферному, является лучшим решением, чем вакуумированная упаковка, в которой процессы натекания атмосферного воздуха через сварные швы и пленочный материал протекают более интенсивно.
Для получения желаемой атмосферы в свободном пространстве над продуктом в изобарической упаковке применяются механическая замена воздуха газом или смесью газов, формирование атмосферы в упаковке пассивным способом, используя выделения самого продукта и селективные свойства пленочного материала, формирование атмосферы в упаковке активным способом с помощью таких модификаторов атмосферы как, например, поглотители кислорода, а также формирование атмосферы, путем комбинации различных способов. Газонаполненная упаковка (gas packaging — GР) чаще всего производится путем механической замены воздуха газом или смесью газов. Для обозначения смеси газов, необходимой для модифицирования атмосферы внутри упаковки, часто используют термин «газовый коктейль» (gas cocktail). Механическая замена воздуха в упаковке производится двумя основными способами: заполнением упаковки газом либо в результате использования компенсированного вакуума. Процесс заполнения упаковки газом осуществляют на формовочно-фасовочно-сварочных машинах. Воздух, находящийся вокруг продукта в свободном пространстве упаковки, вымывается непрерывным потоком газа, который впрыскивается в упаковку. Упаковка заваривается после того, как большая часть воздуха заменяется газом. Однако в такой упаковке обычно остается 2–5% кислорода. Поэтому эта система не подходит для пищевых продуктов, которые очень чувствительны к действию кислорода. Большим преимуществом процесса заполнения упаковки газом является его скорость, т.к. эта операция непрерывная. Кроме того, при промывке газом в упаковке сохраняется постоянное давление, что позволяет избежать повреждения упаковываемого пищевого продукта. При использовании процесса компенсированного вакуума сначала с помощью вакуумирования удаляют воздух из упаковки, в которой содержится пищевой продукт. После этого через трубки или отверстия подают необходимый газ или смесь газов. Для осуществления этого процесса обычно используются машины камерного типа. Так как эта дискретная процедура состоит из двух этапов, скорость оборудования ниже, чем при заполнении упаковки газом. Зато и количество остаточного кислорода гораздо ниже, и этот способ более подходит для продуктов, порча которых ускоряется под воздействием даже небольших концентраций кислорода. Для образования модифицированной газовой атмосферы используются в основном азот, кислород, углекислый газ, а также их смеси.
Таблица 2. Газовые смеси, которые рекомендуется использовать в МАР* [2, 3] Упаковываемый продукт | Концентрация газов в смеси, масс. % | Срок хранения, дней | Примечание, при 0С | | О2 | СО2 | N2 | | Мясо и мясные продукты | | Свежее красное мясо | 60–85 | 15–40 | — | 10–15 | 0–2 | | 60–70 | 20–25 | 5– 10 | 12–15 | | Свежий мясной фарш | 30–40 | 30–40 | 30–40 | 8–12 | 0–2 | | Вареное/вяленое мясо, нарезка | – | 20–35 | 65–80 | 30–60 | 2–5 | | Вареная колбаса/ветчина | | 30–40 | 60–70 | 30–50 | 2–5 | | Копченая колбаса/ветчина | | 20–30 | 70–80 | 40–60 | 2–5 | | Колбасы/салями | – | 10–20 | 80–90 | 60–80 | 2–5 | | Жареная колбаса | – | 20–30 | 70–80 | 30–40 | 2–5 | | Птица | – | 25 | 75 | 15–20 | 0–2 | | 20–30 | 20–30 | 40–60 | 15–20 | | 40–50 | 20–30 | 20–30 | 15–20 | | Рыба, морепродукты | | Различные виды рыб | 10–30 | 40–60 | 10–30 | 10–20 | 0–2 | | – | 40–50 | 50–60 | 10–20 | | Селедка, жирная рыба | – | 60 | 40 | 20–30 | 0–2 | | Лосось, камбала, карп | 20 | 60 | 20 | 10–20 | 0–2 | | Форель | 15– 30 | 15– 20 | 50– 65 | 10–20 | 0–2 | | Копченая рыба | – | 10– 20 | 80– 90 | 20–40 | 2–5 | | Креветки, ракообразные | 5– 10 | 50– 70 | 20– 45 | 10–20 | 0–2 | | Сыры, масло | | Мягкий сыр | – | 20– 30 | 70– 80 | 20– 30 | 2– 6 | | Твердый сыр | – | 70–100 | 0–30 | 25–40 | 2–5 | | Твердый сыр (нарезка) | | 20–30 | 70– 80 | 20–30 | 2–5 | | Сливочное масло | – | 70– 100 | 0– 30 | 20–30 | 2–6 | | Кулинарные изделия | | Пельмени, лазанья, изделия из теста | – | 70– 100 | 0–30 | 30–40 | 2–5 | | Пицца | – | 70—80 | 20–30 | 30–40 | 2–5 | | – | 40–50 | 50– 60 | 30–40 | 2–5 | | Пирожки с мясом, квашеной капустой, грибами и др. | – | 20–50 | 50– 80 | 30–40 | 2–6 | | Немолочные пирожные | – | 60 | 40 | 40–60 | | | Молочные пирожные | – | – | 100 | 30–60 | | | Вареники с творогом | – | 70–80 | 20– 30 | 30–40 | 2–5 | | Кондитерские изделия | | Бисквиты | – | – | 100 | 4–6 мес. | | | Песочное печенье | – | – | 100 | 30–60 | | | Хлебобулочные изделия, изделия из теста | | Хлеб | – | 70– 80 | 20– 30 | 60–90 | | | Хлеб для тостов | – | 80– 100 | 0– 20 | 60–100 | | | Макаронные изделия (свежеприготовленные) | – | – | 100 | 40–50 | | | Изделия из свежего теста | 50 | 50 | – | 40–50 | | | Овощи, фрукты | | Клубника | 0– 10 | 15–30 | 60–85 | Неск. недель | 0–5 | | Яблоки | 2–3 | 1–2 | 95– 98 | Неск. мес. | 0–5 | | Томаты | – | 80 | 20 | Неск. мес. | 8–12 | | Свежий салат, зеленый лук | 2–5 | 2–5 | 90– 96 | 1–2 недели | 0–5 | | Грибы | 0 | 10– 15 | 85– 90 | 2–3 недели | 0–5 | | Другие продукты | | Обезвожен./жареные продукты питания | – | – | 100 | 6–12 мес. | | | Кофе молотый | – | – | 100 | 6–12 мес. | | | Сухое молоко | – | – | 100 | 12 мес. | | | Фруктовые соки | – | – | 100 | 6–12 мес. | | | Чипсы, снеки | – | – | 100 | 6–9 мес. | | | Орехи, фисташки, семечки | – | – | 100 | 6–12 мес. | |
* В сочетании с упаковкой из высокобарьерной пленки с проницаемостью по кислороду ОТR < 1 сс/m2 24 h bar (при 23 0C и 0% r.h.; ASTM D 1249) и проницаемостью по водяному пару WVТR < 1 g/m2 24 h (при 37,8 0C и 90% r.h.; ASTM D 3985)
Кислород оказывает существенное влияние на сохранность пищевых продуктов. Окисление вызывает посторонний запах и привкус. Оно также приводит к потемнению до коричневого цвета разрезанных поверхностей в свежих фруктах и овощах, вследствие действия полифенолоксидазы. Уменьшение концентрации кислорода замедляет реакции окисления, вызывающие, например, прогорклый запах мяса, рыбы, готовых пищевых продуктов и хлебопекарных изделий. Сохранить качество продукта во время продленного срока хранения можно путем уменьшения содержания кислорода. Исключение имеет место в тех случаях, когда кислород необходим для «дыхания» фруктов и овощей, сохранения цвета продукта (например красного — для мяса) или предотвращения появления анаэробных микроорганизмов в белой рыбе.
Углекислый газ используется как газ-заместитель в МАР-упаковке для пищевых продуктов. Он в частности замедляет жизнедеятельность аэробных бактерий, которые вызывают изменение вкуса и запаха мяса, птицы и рыбы. Этот газ имеет высокий уровень растворимости в водной составляющей пищевых продуктов и таким образом снижает рH, подкисляя их вследствие образования угольной кислоты. При высоких концентрациях СО2 может происходить разрушение мясных продуктов, появляется посторонний привкус в жирах и маслах, изменяется естественный цвет свежих продуктов. Углекислый газ также имеет некоторое антибактериальное воздействие. Он препятствует «дыханию» фруктов и овощей при концентрациях выше 1%. Однако чрезмерная концентрация углекислого газа ведет к повреждению растительных тканей, снижению давления в упаковке (из-за растворимости СО2 в продукте) и усаживанию пленки. Этот эффект может быть уравновешен введением азота. Азот как инертный газ используется в МАР и других видах упаковки для пищевых продуктов для замещения атмосферного воздуха, особенно кислорода, что продлевает срок годности продуктов, сохраняет их вкус и аромат. Азот предохраняет жиры от окисления и замедляет рост микроорганизмов анаэробного гниения. Тем самым он предотвращает разрушение пищевых продуктов. Из-за низкой растворимости N2 в воде и жировой составляющей продуктов он практически не изменяет их вкуса и запаха. Дешевизна азота и легкость поддержания его высокой концентрации в смеси газов внутри упаковки, обеспечили широкое применение этого газа в МАР-упаковке. Монооксид углерода эффективен для сохранения красного цвета свежего мяса вследствие образования карбоксимиоглобина. При концентрации, равной 1%, монооксид углерода препятствует образованию многих бактерий, замедляет процессы брожения и образования плесени, будучи эффективен в качестве фунгистата для фруктов. Однако этот газ практически не применяется в промышленности из-за его токсичности и взрывоопасности (при концентрации 12,5–74,2%) [2]. Диоксид серы является антибактериальным веществом и используется с целью контролирования роста плесени и бактерий на некоторых фруктах и ягодах, особенно на винограде и сухофруктах. Это соединение можно использовать для регулирования роста бактерий в фруктовых соках, винах, креветках, маринадах и некоторых видах колбас. Диоксид серы оказывает токсическое действие. При низких концентрациях (например, 25 ед./миллион) он фунгицидный, но при 1–2 ед./миллион диоксид серы оказывает бактериостатическое действие. Упаковка с контролируемой газовой атмосферой (controlled atmosphere packaging – САР) – термин, который часто используется как синоним МАР. Однако такое понятие не совсем корректно, т.к. крайне сложно контролировать атмосферу в упаковке, которая уже заварена и герметизирована. Тем не менее, появилось новое поколение пленочной упаковки, внутри которой формируется и поддерживается пассивным либо активным способами искусственная атмосфера. Формирование атмосферы в упаковке пассивным способом чаще всего производится при использовании выделений самого продукта. Так, например, овощи и фрукты после сборки урожая продолжают «дышать», поглощая кислород, выделяя углекислый газ и водяной пар. Если способность продукта к «дыханию» точно соотнести с проницаемостью упаковочной пленки, то можно пассивным способом создать благоприятную модифицированную атмосферу внутри упаковки, уравновесив концентрацию кислорода и углекислого газа.
Формирование атмосферы в упаковке активным способом осуществляется путем введения определенных добавок в упаковочную пленку или в упаковку для изменения состава газовой фазы над продуктом и увеличения срока его хранения. К таким добавкам относятся поглотители кислорода, поглотители/выделители углекислого газа, выделители этанола, поглотители этилена и др. Упаковка с саморегулирующей газовой средой (self-control gas atmosphere packaging – SGAР), как правило, используется для свежих продуктов: зелени, цветов, овощей и фруктов. SGA может установиться за счет метаболизма «свежего» (необработанного) продукта и использования селективных пленочных материалов, избирательно пропускающих определенные газы и пары. При этом внутри упаковки устанавливается определенный баланс О2/СО2,/Н2О, который зависит от селективных характеристик пленки, количества поглощаемых и выделяемых продуктом газов и паров. Равновесная модифицированная атмосфера (equilibrium modified atmospheres – ЕМА), в которой содержится 2–5% кислорода и 3–8% углекислого газа, замедляет созревание и размягчение овощей, разрушение хлорофилла, уменьшает микробную порчу и ферментативное чернение продукта. При правильном выборе упаковочной пленки обеспечивается более длительное хранение упакованного свежего продукта, чем при нахождении его вне упаковки.
Так, например, при помещении в пленочную упаковку свежего салата он продолжает оставаться живым продуктом, который поглощает СО2 , Н2О и выделяет О2. Если использовать пленку на основе стирольных пластиков, то устанавливается концентрация О2 немногим больше концентрации СО2. При этом в продукте происходят замедленные анаболические обменные процессы, приводящие к увеличению сроков его хранения. Продукт дольше сохраняет свою свежесть, чем при нахождении вне упаковки. Если применить обычную полипропиленовую пленку, то в упаковке устанавливается концентрация СО2 значительно больше концентрации О2. В этой атмосфере в салате происходят катаболические процессы, приводящие к его быстрому гниению и порче.
Определяющим для SGA-упаковки является выбор пленки, индивидуальной для каждого продукта. При хранении плодоовощной продукции используют упаковку из одно- и многослойных пленок на основе гидрохлорированного каучука, стирольных пластиков, эластомеров, ацетилцеллюлозы, целлофана, сополимеров этилена и др. Эти материалы хорошо пропускают СО2, О2 и Н2О. Для продуктов с большой физиологической активностью, высоким уровнем поглощения и выделения (спаржа, шпинат, сельдерей, стручковая фасоль и горох, шпинат, грибы и ягоды) применяют пленку с микроперфорациями 20–100 µм. Упаковка с активно регулируемой газовой средой (active control gas atmosphere packaging – АGAР) способна регулировать состав газовой среды внутри себя, используя активные добавки, которые находятся в упаковке, либо вводятся непосредственно в матрицу полимерного материала, из которого изготавливается пленка, либо наносятся на внутреннюю поверхность упаковки [2–4].
Активная модификация газовой фазы над продуктом увеличивает сроки его хранения и сводит к минимуму миграцию добавок в пищевой продукт. К активным добавкам, создающим защитную среду внутри упаковки, относятся поглотители влаги (осушители), поглотители кислорода и других газов (этилена, двуокиси углерода и др.), выделители углекислого газа, этанола, рН-контроллеры, поглотители и контроллеры запахов, абсорбенты-очистители, антимикробные добавки, поглотители активной части солнечного спектра и др. (табл. 3). По прогнозу, ежегодный прирост потребления активных добавок на ближайший период составит от 1 до 50%. Особенно бурно будет возрастать использование поглотителей кислорода и адсорбентов–очистителей [2]. Эта относительно новая технология имеет большой потенциал, но в то же время является дорогостоящей. Так, например, в случае применения поглотителей кислорода, стоимость упаковки увеличивается примерно на 4–7 цента [2].
Таблица 3. Интерактивные добавки для активной модификации атмосферы внутри упаковки Назначение | Товарная форма | Разработка и применение | | Поглощение влаги | Силикогель, алюмогель в пакетиках внутри упаковки | Глобальное применение | | Сорбенты входят в состав полимерной пленки | Разрабатываются в США | | Индикаторы влажности | Помещаются в покрытиях на подложках внутри упаковки | Применяются в США | | Адсорбция (поглощение) кислорода | Железо в пакетиках внутри упаковки | Глобальное применение | | Железо в покрытиях на этикетках, помещаемых внутри упаковки | Применение в США, Япония, Франция | | Сорбенты на основе металлоорганических соединений в составе полимерной пленки | Применяются в США, Швейцарии, Японии | | Реактивные полимеры, входящие в состав пленки | Разрабатываются в Австралии | | Индикаторы кислорода | Помещаются в покрытиях на подложках внутри упаковки | Производятся в Японии | | Выделение этанола | Пакетики, помещаемые внутри упаковки | Производятся в Японии | | Выделение углекислого газа | Пакетики, помещаемые внутри упаковки | Глобальное применение | | Полимеры | Разрабатываются в Австралии | | Поглотители активной части солнечного спектра | Входят в состав полимерной пленки | Глобальное применение | | Антибактериальное воздействие | Антимикробные добавки входят в состав полимерной пленки | Применяются в Японии, США . Разрабатываются в Австралии | | Удаление запаха | Полимер/порошок | Применяются в США, Японии | | Буферизация воды | Полимер/фибровый картон | Применяются в Японии, США, Австралии | | Контроль проницаемости | Жидкий кристаллический пластик | Разрабатываются в США | | Удаление этилена | Полимеры | Разрабатываются в Японии, Австралии | | Гранулы | Глобальное применение |
Поглотители влаги. Для поглощения влаги в транспортной упаковке уже давно используются силикогели и алюмогели, помещаемые в матерчатые мешочки. В последние годы разработаны сорбенты влаги, которые вводятся в полимерную композицию, из которой изготавливается пленочный упаковочный материал. К ним относятся такие вещества как Desimaxtm (Multisorb Technologies), Flo-Techtm (Grace Davison) и др. Эти аддитивы не ухудшают прозрачность пленок.
Наряду с этим производятся индикаторы, отслеживающие влажность внутри упаковки на уровне 10–60%. Они, например, производятся фирмой United Desiccants под названием Desipack. При увеличении влажности их цвет меняется с голубого на розовый. Поглотители кислорода. Наиболее часто в качестве поглотителей кислорода используются пакетики, помещаемые внутрь пленочной упаковки. Они содержат такой металлический восстановитель как порошкообразное железо. При благоприятных условиях влажности такое железо поглощает остаточный кислород и образует нетоксичный оксид железа. Компания Mitsubishi Gas Chemical Company (Япония) разработала ряд поглотителей кислорода Аgeless на основе осажденного на цеолите порошкообразного железа. Пакетик с поглотителем уменьшает за 12–96 часов уровень содержания кислорода до менее 0,1%, поддерживая его уровень в течение нескольких месяцев. Кислород находится в свободном пространстве над продуктом в упаковке или выделяется из продукта, в котором он растворен, или же он может попадать внутрь упаковки через пленку. Для устранения проблем, связанных с наличием запаха металла, разработаны не содержащие металл поглотители кислорода, в которых используется аскорбиновая кислота или ее соли.
В последние годы взамен пакетиков стали применяться ярлыки со слоем поглотителя кислорода, которые наклеиваются на внутреннюю стенку упаковки. Впервые эта концепция была использована компанией Multisorb Technologies (Buffalo, штат Нью-Йорк) для собственных этикеток FreshMax™. Компания улучшила дизайн, создав этикетки размером с упаковку. На таких этикетках есть прозрачные участки, позволяющие видеть пищевой продукт, и в то же время достаточно поверхности с нанесенным поглотителем.
Компания Сiba Speciality Chemical разработала сорбенты на основе металлоорганических соединений, например палладия, которые являются катализаторами, ускоряющими реакции окисления. Такие поглотители, например Аmosorb 2000, хорошо совмещаются с полимерами, которые применяются для изготовления многослойных пищевых упаковочных пленок. Свежеизготовленные пленки, сорбируя кислород из внутреннего пространства упаковки, обеспечивают длительное хранение многих пищевых продуктов.
Используются также индикаторы, цвет которых свидетельствует о наличии кислорода в упаковке. Так, Мitsubishi Gas Chemical Company (Япония) производит для этой цели индикатор Аgeless Eye, который при поступлении кислорода в упаковку меняет свой цвет с голубого на розовый. Поглотители и выделители углекислого газа. Чаще всего поглотители содержат гидроксид кальция, который при достаточно высокой влажности реагирует с углекислым газом, в результате чего образуется карбонат кальция. Такой метод применяется для того, чтобы предотвратить разрывание упаковки со свежим жареным молотым кофе, который вырабатывает большое количество углекислого газа. Такой подход используется также в США для упаковывания вяленого говяжьего мяса и обезвоженного мяса птицы.
Компания Toppan Printing производит серию продуктов Freshilizer, содержащих вещества, которые поглощают кислород и вырабатывают углекислый газ. Тем самым создаются препятствия росту микробов и уменьшается возможность разрушения упаковки, вызванной удалением из нее кислорода. Выделители паров этанола. Этиловый спирт имеет хорошо известные антимикробные свойства, его можно распылять непосредственно на пищевые продукты до их помещения в упаковку, в которой загрязнение поверхности может быть основной причиной порчи продукта. В настоящее время разработаны усовершенствованные системы, основанные на выделении паров этанола из пакетиков или пленок после упаковывания. Фирма Friend Ind. Co (Япония) разработала выделитель этанола Freund, который выпускается в пленочных пакетиках. Пакетики изготовлены из пленки с высоким уровнем проницаемости паров этанола, а внутри них находится кремнезем с адсорбированным этанолом. Этиловый спирт выделяется под действием влаги, находящейся внутри упаковки. Такая система используется для упаковки хлебопекарных изделий, сыра и полусухих рыбных продуктов. Поглотители этилена. Этилен, который выделяют фрукты и овощи во время хранения, – это фактор стимуляции созревания. Если этилен накапливается в упаковке, то происходит ускорение процессов созревания, что сокращает сроки хранения фруктов и овощей. Существует множество поглотителей этилена. В некоторых японских системах используется силикагель, который содержит перманганат. Силикагель помещают в пакетик, имеющий высокий уровень проницаемости этилена. Этот метод успешно используется для упаковывания многих видов фруктов, включая киви. Диоксид кремния является еще одним поглотителем этилена, при использовании которого не возникает проблема токсичности перманганата. Помимо этого диоксид кремния действует в сочетании с соответствующим катализатором как влагопоглотитель. Поглотители этилена можно добавлять в пленку для упаковки во время ламинации или соэкструзии [2].
Отсюда следует, что развивающая в настоящее время интерактивная упаковка способна оказывать целенаправленное физическое, химическое или биологическое действие на упакованный продукт, а также менять свойства при внешнем воздействии. Примеры такого рода обычны для окружающего мира растений и животных, где покровные ткани и оболочки выполняют функции защиты от действия внешней среды (жары, холода, света, влаги и т.п.), обмена веществ (в т.ч. регулируемого влаго- и газообмена), удаления остатков жизнедеятельности и пр. Эффективность их функционирования намного превосходит действенность самых современных типов искусственной упаковки, созданных человеком к настоящему времени.
Эволюция искусственной упаковки следует той же логике развития, что и естественная упаковка. Искусственная интерактивная упаковка использует материалы и элементы, которые направленно влияют на упакованный продукт и/или меняют свои свойства под воздействием окружающей среды. С помощью упаковки стало возможным создавать оптимальную защитную внутреннюю атмосферу, производить антимикробную обработку продукта внутри упаковки, изменять вкусовые качества и состав продукта при помощи ароматизаторов и биологически активных ферментных препаратов, помещенных в упаковочный материал. Такое направление реализуется посредством создания интерактивных комбинированных материалов, а также материалов со специальными покрытиями на основе полисахаридов, лактазы, липазы, различных природных ферментов [5]. Также стало возможным регулировать температуру пищевых продуктов при СВЧ-разогреве, изменять сообразно внешнему излучению цвет упаковки и другие оптические характеристики.
Для успешного функционирования интерактивной упаковки, замедления порчи продукта и продления срока его хранения необходимы как минимум четыре дополнительные условия:
— бактерицидная среда внутри упаковки;
— определенная температура и другие условия хранения упакованного продукта;
— надежные сварные швы, предотвращающие натекание извне либо изнутри упаковки газов и паров;
— определенные барьерные свойства пленок. Требования по защите пищевых продуктов устанавливаются с учетом их свойств и гарантированного срока хранения, которые определяются в процессе испытаний. Пищевые продукты имеют различную устойчивость к воздействию солнечного излучения, кислорода, влаги, биологическому загрязнению (развитию плесени, грибков, микроорганизмов), действию насекомых и грызунов. Кроме этого, контакт с внешней средой вызывает высыхание продукта, впитывание им атмосферной влаги, поглощение сторонних запахов и ароматических веществ. В первую очередь, продукт следует защищать от тех факторов, которые действуют на него наиболее интенсивно [1]. Так, например, соль и сахар – гигроскопичны и их следует защищать, в первую очередь, от проникновения влаги. Поэтому для упаковывания соли и сахара необходимо использовать комбинированные материалы и вкладыши из полимерных влагонепроницаемых пленок. Мясо, рыбу, сыр, а также другие жиросодержащие продукты упаковывают в жиростойкие и непроницаемые для кислорода барьерные пленки и ламинаты. Для замороженных продуктов (пельменей, вареников, овощного ассорти, мясных полуфабрикатов и т. п.) применяют влагонепроницаемые и морозоустойчивые пленки из полиолефинов и т.д. (табл. 1).
Таблица 1. Гибкая упаковка, защищающая пищевые продукты от воздействия внешней среды Продукт | Состав, характери-стика | Воздействия и процессы ( * | Используемая упаковка | | Дейс-твиесвета | Дейс-твиекисло-рода | Погло-щениевлаги | Поте-ря вла-ги | Погло-щениеаро-матов | Поте-ряаро-ма-тов | Био-загряз-нение | | Сахар, соль | Гигроско-пичность,Комкуе-мость | - - | - | +++ | - - | + - | - - | - - | Пакеты из влагонепроницаемыхРЕ-пленок | | Чипсы, хлопья (кукуруз-ные и др.) | Крахмал, белки, клетчатка, жиры | + | ++ | ++ | - | + - | + - | + - | Пакеты из влаго-, свето- и кислородо-непроницаемых металлизированных ВОРР-пленок | | Молоко и молочныепродукты | Казеин, жир, витамины | +++ | + | - | + - | + | + | +++ | Пакеты из РЕ-пленок, и барьерных пленок, ламинатов на основе картона, фольги и полимеров: влаго-, свето- и кислородо-непроницаемых | | Соки | Растворы глюкозы и сахарозы, аромати-ческие вещества, пектины | ++ | + - | - - | - - | + - | ++ | + - | Упаковка из влаго-, свето- и кислородо-непроницаемых ламинатов на основе картона, фольги и полимеров, | | Мясо и мясо-продукты | Белки, жиры, амино-кислоты | + | +++ | - | + - | + - | + - | ++ | Пакеты из барьерных пленок, непроницаемых для кислорода | | Заморо-женные продукты | Белки, жир, клетчатка, аминокислоты | + - | + - | + - | + - | - | - | - - | Пакеты из морозостойких и влагостойких РЕ-пленок | | Изделия из шоколада | Какао-масло, сахар,сливки | + | + | - | - | ++ | - | - | Упаковка из жиростойких ламинатов на основе фольги и полимеров | | Кофе, чай, пряности | Ароматиче-ские вещества | - | - | ++ | - - | ++ | +++ | - - | Пакеты из ароматонепроницае-мых барьерных пленок, ламинатов на основе фольги и полимеров | | Макарон-ные изделия | Крахмал, белки, неокисляе-мые жиры | - | - | + | - - | + | - | - | Пакеты из влагонепроницаемых ВОРР-пленок | | Мучнистые изделия(бисквиты, кексы, пряники) | Крахмал, белки, неокисляе-мые жиры | - | + - | + | - | + | + | + - | Упаковка из влаго- и ароматонепроница-емых РЕ- и барьерных пленок | | Концен-траты, содержа-щие жир | Белки, жир, крахмал | + | ++ | + | - - | ++ | + - | - - | Пакеты из жиростойких и кислородонепроница-емых ламинатов на основе фольги и полимеров, барьерных пленок | | Концент-раты без жира | Белки, соль, крахмал | - | + - | + - | - - | + - | - | + | Пакеты из влагостойких ламинатов на основе бумаги и полимеров |
( * Интенсивность процесса : +++ очень высокая; ++ высокая; + невысокая; + - умеренная; - малая; - - крайне малая
Как следует из предыдущей статьи [2], полимерная упаковка является средством, позволяющим создать вокруг упакованных пищевых продуктов искусственную среду, что увеличивает сроки их хранения. Искусственную среду внутри упаковки можно получить, используя селективные пленочные материалы, которые избирательно пропускают определенные газы и пары. Кроме того, внутрь упаковки могут помещены вещества для активной модификации внутренней атмосферы (поглотители кислорода, поглотители / выделители углекислого газа, выделители этанола, поглотители этилена и др.) либо эти интерактивные добавки могут быть введены в состав продукта или упаковочных материалов. Однако наиболее простое и распространенное решение - изоляция внутреннего пространства упаковки от окружающей среды. Из изолированного пространства может удаляться воздух, либо воздух заменяться инертным газом или инертной смесью газов.
С момента образования модифицированной атмосферы внутри изолированной упаковки, сразу же начинают происходить её изменения. На протяжении всего срока хранения продукта состав атмосферы внутри упаковки меняется вследствии выделения паров и газов, связаных с биохимическими процессами в продукте. Кроме этого, содержащиеся внутри упаковки газы (пары) и внешняя атмосфера стремятся к достижению равновесия за счет их взаимного проникновения через стенки упаковки, неплотности и микроотверстия в сварных и клееных швах. Скорость этих процессов зависит от концентрации газов (паров) внутри упаковки и во внешней атмосфере. Чтобы предотвратить быстрое изменение состава атмосферы внутри упаковки, пленочный материал, в зависимости от назначения МАР (упаковки с модифицированной атмосферой), должен обладать теми или иными барьерными свойствами, а также быть способным поддерживать барьерные свойства упаковки на протяжении всего времени её существования.
По отношению к упаковке барьер означает противодействие переходу через упаковочный материал – границу, отделяющую продукт от внешней среды: кислорода (в упаковку); водяных паров (в- и из упаковки); ароматических веществ (в- и из упаковки); света (в упаковку); инертных газов (из упаковки). В наиболее общем виде пленочный материал должен быть: максимально влагонепроницаемым, кислородонепроницаемым, непроницаемым к инертным газам (СО2, N2), чтобы сохранить модифицированную газовую атмосферу внутри упаковки; светонепроницаемым, чтобы не инициировать биологические процессы в пищевых продуктах; непроницаемым к парам ароматических веществ, препятствуя изменению ароматических свойств продукта и приобретению им сторонних запахов. Разумеется, придание пленкам высокобарьерных свойств должно быть экономически обоснованным и находится в разумных пределах, исходя из продукта, условий и продолжительности его хранения.
Способность упаковки либо пленочного материала, из которого она изготовлена, пропускать жидкости, пары или газы определяется свойством, которое называется проницаемостью. Она измеряется по скорости переноса (потоку вещества) J - количеству вещества Q , прошедшего при определенных условиях через единицу площади S поверхности пленки либо поверхности упаковки за определенное время t :
J = Q / S t [ I ] К настоящему времени описаны два основных механизма проницаемости полимерных пленок: фазовый и активированной диффузии [3 - 5]. При фазовом переносе – поток вещества проходит через поры, микротрещины, капилляры пленочного материала, неплотности сварных швов, не меняя своего фазового состояния. Для этого размеры имеющихся микроотверстий должны быть больше размеров молекул проникающего вещества. Фазовый перенос может иметь место в бело-перламутровом ВОРР, высоконаполненном РЕ, перфорированных пленках и др., а также в негерметично сваренной или склееной упаковке. Для выявления негерметичности упаковки, используют различные методы. Простейший из них – выявление в закрытой упаковке течи под слоем воды в вакуумной камере. Применяются также течеискатели более сложных конструкций. Кроме этого, используются приборы, которые измеряют в МАР и VP (вакуумной упаковке) концентрацию О2 , СО2 , других газов и паров [6 - 8]. При переносе вещества, обусловленном активированной диффузией, процесс рассматривается как сумма последовательно протекающих процессов. Они включают сорбцию и растворение газа или пара в пограничном слое пленки; диффузию атомов или молекул через толщу полимерного материала; десорбирование и выделение газа или пара с обратной стороны пленки. Соотношение между потоком вещества и градиентом концентрации определяется законом Фика:
dc
J = - D --- [ II ]
dx
где J – поток вещества, диффундирующего в направлении х ;
D – коэффициент диффузии ;
С – концентрация газа или пара.
Согласно этому уравнению коэффициент диффузии D определяет плотность потока вещества при заданном градиенте концентраций. Поскольку поток вещества стремится устранить неравномерность в распределении вещества в системе, то D является мерой скорости, с которой система способна при заданных условиях выравнивать разность концентраций. Для упрощения полагают, что коэффициент диффузии не зависит от концентрации диффузанта. При стационарном потоке газа (пара) через полимерный материал решение уравнения Фика приводит к выражению:
Δc (С1 - С 2)
Q = - D -------- S t = - D ------------- S t [ III ] ,
x x
где Q – количество вещества, прошедшего через пленку толщиной x и площадью S за время t , при градиенте концентрации Δ C / x = (С1 - С 2 ) / х ( С1 и С2 – концентрации вещества по обе стороны пленки). Таким образом, скорость переноса газа через полимерные пленки пропорциональна площади поверхности упаковки и обратно пропорционально толщине пленки.
В большинстве случаев лимитирующим фактором процесса диффузии являются сорбция и растворение газа (пара) в пограничном слое материала. Если растворимость газа в полимере подчиняется закону Генри : С = σ р [ IV ] ( σ- коэффициент растворимости, р – давление газа), а коэффициент проницаемости Р равен: Р = D σ [ V ] , то получаем зависимость :
Q x
Р = ------- [ VI ]
Δp S t
Таким образом, при вышеприведенных условиях, проницаемость - количество газа или пара , прошедшего в единицу времени через единицу площади полимерного материала толщиной x при градиенте давления газа Δр. На практике проницаемость пленочных материалов чаще всего измеряется в следующих единицах :
- для газов: см3 х мм / м2 х 24 ч х бар ( сс мм / m 2 24 h bar ) ;
- для водяного пара: г х мм / м2 х 24 ч ( g мм / m2 24 h ). Проницаемость полимерных материалов зависит от физических и химических свойств компонентов, а также от условий протекания процесса: температуры, давления, концентрации. Эти условия при тестировании пленок стандартизуются (температура, 0 С; влажность, % и др.).
Для определения коэффициентов диффузии могут использоваться различные экспериментальные методы. Они основываются на измерении распределения концентраций по расстоянию; определении концентрации диффузанта в поверхностном слое полимера; регистрации количества вещества, поглощенного полимерным образцом в процессе диффузии; определении потока диффундирующего вещества; измерении коэффициентов самодиффузии [5].
Для измерения проницаемости полимерных пленок сейчас в основном используются методы, основанные на определении потока диффундирующего вещества. Для измерения влагопроницаемости пленок чаще всего применяется Standard Test Method for Water Vapor Transmission Rate Through Plastic Film and Sheeting Using a Modulated Infrared Sensor, описанный в ASTM F 1249 - 90 (Reapproved 1995). В основе метода лежит использование инфракрасного датчика с импульсной модуляцией, способного определять наличие молекул воды в концентрациях от 1 ррм. Стандартные условия испытаний: а) температура - 100F(37.8 0C), относительная влажность 90%; б) температура - 85F(29.8 0C), относительная влажность - 80% .
Для определения кислородопроницаемости наиболее распространен Standard Test Method for Oxygen Gas Transmission Rate Through Plastic Film and Sheeting Using a Coulometric Sensor, описанный в ASTM D 3985 - 02 . Скорость переноса газообразного кислорода определяется после помещения образца в сухую среду (относительная влажность менее 1%). Образец устанавливается в диффузионную ячейку, образуя при этом полупроницаемый барьер между двумя камерами, находящимися при стандартных давлениях. Одна камера диффузионной ячейки медленно очищается потоком азота, а в другую камеру подается кислород. По мере переноса кислорода через пленку, он попадает в поток газа-носителя (азота), который переносит кислород к кулонометрическому детектору, где продуцируется электрический сигнал. Интенсивность сигнала пропорциональна количеству кислорода, поступившего в детектор в единицу времени
На проницаемость полимеров по отношению к газам и парам влияют условия процесса и целый ряд физико-химических свойств пленок : химический состав полимера (природа и количество функциональных групп), ориентация, степень кристалличности, температура стеклования, энергия когезии (полярность), свободный объем, температура, влажность полимеров.
Химический состав полимеров. Значения коэффициентов проницаемости полимеров изменяются в довольно широких пределах в зависимости от химической природы и строения молекул полимеров. От структуры полимера зависят силы свяэи в макромолекулах полимера и между молекулярными цепочками. Слабые связи способствуют более свободному прохождению молекул газа. Сильные связи и поляризация макромолекул полимера затрудняет прохождение диффузанта через пленку. Максимальные значения коэффициентов проницаемости характерны для высокоэластичных каучукоподобных полимеров, минимальные – для жестких полимеров, имеющих в своем составе большое число полярных групп (-ОН, -Cl, NH, –CO-CN, - CN, и др.).
Влияние функциональных групп на проницаемость различных полимеров в порядке снижения их значимости приведена ниже: меньшая проницаемость
↓ ■ -ОН -гидроксильные группы (этиленвинилалкоголь);
↓ ■ -Cl - хлоридные группы (поливинилхлорид, поливинилиденхлорид);
↓ ■ -NН - нитрильные группы (полиакрилонитрил);
↓ ■ –CO-СN-, - амидные группы (полиамиды);
↓ ■ -CO-O- - эфирные группы (полиэтилентерефталат, ненасыщенные полиэфиры) большая проницаемость
Частичная замена полярных групп в молекуле полимера неполярными позволяет постепенно повышать газопроницаемость полимера. Кристалличность. За некоторыми исключениями, высокая степень кристалличности полимерного материала обуславливает более низкую проницаемость, благодаря тому, что кристаллические области достаточно плотные, и даже очень малые молекулы диффундирующего газа или пара не могут их преодолеть. Так, например, имеющий более высокое содержание кристаллической фазы HDPE менее проницаем, чем LDPE. . Однако, известны некоторые аморфные полимеры с низкой проницаемостью. Например, некоторые аморфные полиамиды, которые содержат большое количество нитрильных групп. Ориентация. Ориентация полимерных пленок уменьшает проницаемость. Однако, если для кристаллических полимеров это влияние существенно из-за увеличения степени кристалличности, то для ориентированных аморфных полимеров отмечается незначительное снижение проницаемости, в основном за счет образования более извилистых путей для прохождения диффузанта. Температура стеклования (Тст) – это точка перехода полимеров из стеклообразного состояния в высокоэластичное. За некоторыми исключениями, наиболее низкий уровень проницаемости характерен для полимеров, находящихся в стеклообразном состоянии, т.е. ниже температры стеклования.
Таблица 2. Типичные значения температуры стеклования - Тст
Полимер | Значение Тст , 0C | | PE | -110 – (-25) | | PVdC | 0- 2 | | PP | 5 | | PA 6 | 50 | | EVOH | 60 | | PET | 70 | | PVC | 90 |
Энергия когезии - определяет, насколько прочно и близко макромолекулярные цепочки удерживаются друг другом. Чем выше когезия, тем ниже проницаемость. В большинстве случаев высокую когезию обуславливает высокая полярность полимерных молекул. Однако, при одной и той полярности значения проницаемости могут отличаться из-за различного влияния влажности. Например, EVOH и PA - 6 характеризуются высокой когезией из-за высокополярного межмолекулярного взаимодействия, что снижает проницаемость по отношению к газам. Но в то же время эти полимеры неустойчивы по отношению к влаге, что приводит к значительному увеличению проницаемости пленок из EVOH и PA - 6 во влажной атмосфере.
Свободный объем полимера – это пространство между макромолекулярными цепочками. Чем выше свободный объем, тем легче молекулы газа или пара проникают через полимерный материал. Температура.. При повышении температуры проницаемость увеличивается. Однако, степень увеличения для различных полимеров неодинакова. Наиболее сильное влияние повышение температуры оказывает на полимеры с низкой проницаемостью. Ориентировочно можно считать, что повышение температуры на каждые 50С приводит к увеличению проницаемости на 30 - 40%. Влажность.. Полимеры, которые не взаимодействуют и не адсорбируют молекулы воды, такие как РЕТ и РЕ практически не изменяют своей газопроницаемости при контакте с влагой. Другие полимеры, такие как PAN и аморфные РА, могут адсорбировать влагу, однако, это мало сказывается на их проницаемости. И наконец, такие полимеры, как EVOH, содержащие гидроксильные группы и полимеры, а также такие как РА –6, содержащие незащищенные амидные группы повышают свою проницаемость при поглощении влаги. В первом случае (для РЕТ, РЕ, PAN и аморфных РА) адсорбированная вода недостаточно ослабляет межмолекулярные связи. В то же время, у EVOH и РА - 6 происходит разрушение водородных связей между макромолекулами под воздействием адсорбированных молекул воды, что вызывает значительное увеличение проницаемости.
Литература
1. Horst-Christian Landowski. Neuentwicklugen bei Barrierefolien, S. 45–63 / Folienextrusion. VDI-Gesellschaft Kunststofftechnick. VDI Verlag GmbH, Dusseldorf, 2003.
2. Principles and Applications of Modified Atmosphere Packaging of Foods / Edited by B.A. Blakistone, London, 1998.
3. Богдан Чернявски. Современные системы упаковки пищевых продуктов. ОPAKOWANIE, 2000, № 2, с.12–15.
4. Время – вперед! // РаkkоGraff, 2003, № 3(24), с.10–16.
5. Технология упаковочного производства / Т. И. Аксенова, В. В. Ананьев, Н. М. Дворецкая и др.; Под ред. Г. Розанцева. – М.: Колос, 2002. – 184 с.
В. Л. Шредер, Н. В. Кулик, ОАО «Укрпластик» |
