Новые упаковочные материалы для пищевых продуктов

   Используемые  добавки должны быть гигиенически доброкачественными, полифункциональными, стабильными на всех стадиях переработки. При их выборе необходимо учитывать основные санитарно-гигиенические требования: минимизация добавки по количественному содержанию в рецептуре и миграции ее в защищаемый продукт.

   Реализация  вышеизложенного позволяет не только гарантировать гигиеническую доброкачественность упаковки, но также придать ей принципиально новые свойства путем целевой модификации базового полимерного материала и одновременного транспорта (попадания) добавки из полимерной упаковки к упакованному продукту.

   Разработанные новые однослойные и многослойные пленочные упаковочные материалы отличаются противоплесневой, антидрожжевой и антигрибковой активностью при общей санитарно-гигиенической доброкачественности. Эффект длительно сохраняющегося антимикробного действия пленок был достигнут путем введения в упаковочный материал специальных добавок - композиций оптимальной рецептуры на основе натриевой соли дегидрацетовой кислоты, антиоксидантов, пищевых кислот.

   Высокая антимикробная активность и длительно сохраняющееся антисептическое действие материалов связаны с реализацией синергетического эффекта действия сбалансированной по составу антимикробной композиции. Пленочные материалы с антимикробными свойствами могут быть получены в виде однослойных и многослойных упаковочных материалов соэкструзией, кашированием, ламинированием.

   При этом антисептическими свойствами может  обладать либо один из слоев, непосредственно прилегающих к продукту, либо все слои в зависимости от целевого использования нового материала.  
 
 

   БИОРАЗЛАГАЕМЫЕ  ПОЛИМЕРНЫЕ УПАКОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

   Радикальным решением проблемы полимерного мусора, по мнению ряда специалистов, является создание полимеров, способных при соответствующих условиях подвергаться биодеградации (то есть биоразложению) с образованием безвредных для живой и неживой природы веществ.

   В таком подходе, вообще-то, нет ничего нового - индустрия пластмасс началась с использования в качестве сырья  природных ингредиентов (натурального каучука и нитроцеллюлозы). Полимеры, аналогичные природным, применяются довольно давно. Полимеры на основе гидрата целлюлозы используется для кондитерских товаров и для упаковки сосисок, а на основе ацетат целлюлозы - применялся для упаковки сухих продуктов без жиров.

   Первоначально, идея создания синтетических полимеров  заключалась как раз в том, чтобы создавать материалы, отличающиеся исключительно высокой стойкостью к воздействию факторов окружающей среды. А теперь формируется новый подход к разработке полимерных материалов, диаметрально противоположный традиционному. Необходимо получение полимеров, которые сохраняют эксплуатационные характеристики только в течение периода потребления, а затем претерпевают физико-химические и биологические превращения под действием факторов окружающей среды и легко включаются в процессы метаболизма природных биосистем.

   Считается, что полимерные материалы на основе растительного сырья ─ зерновых, древесины, крахмала, полисахаров ─ разлагается на полностью безопасные компоненты: воду, диоксид углерода, биомассу, и другие естественные природные соединения, то есть обеспечивают абсолютную экологичность процессов утилизации. К тому же запасы растительного сырья могут возобновляться вечно. Однако, это слишком упрощенный взгляд на проблему, и все не так просто, как кажется на первый взгляд. Для того, чтобы идея биоразложения полимерного материала реализовалась, необходима совокупность трех основных факторов:

   соответствующие условия окружающей среды

   наличие микроорганизмов, селективно действующих  на полимерный материал

   полимерные  материалы определенной химической структуры

   Если  один из этих элементов отсутствует, то биоразложение как экологическая идея просто не реализуется. Примером могут служить газеты или яичная скорлупа, которые после длительного пребывания в земле или на свалках почти полностью сохраняются.

   Биоразлагаемые полимерные материалы по способу их изготовления можно разделить на несколько основных групп:

• полимеры на основе природных полимеров (натуральный каучук, белки, полисахариды, хитин, эпоксидированные масла, полимеры из ненасыщенных растительных масел, лигнин, поллулан и т.д.);
• химически синтезированные полимеры;
• микробиологические синтезированные полимеры и их смеси;
• композиционные материалы.

   Специалисты пока не пришли к единому мнению относительно классификации биоразлагаемых полимеров. Например, имеются классификации, основанные на технологических подходах к решению проблемы биоразложения полимеров. Выделяются следующие направления:

• селекция специальных штаммов микроорганизмов, способных осуществлять деструкцию полимеров;
• синтез биоразлагаемых полимеров методами биотехнологии;
• синтез биоразлагаемых полимерных материалов, имеющих химическую структуру, сходную со структурой природных полимеров;
• разработка материалов, производимых с использованием возобновляющихся биологических ресурсов.

   Основной  перспективный и многообещающий пластик для пищевой промышленности - полилактид, водостойкий, биоразлагемый гидролизом до углекислого газа, воды и метана, полимер, хорошо компостируемый. Спектр его использования в пищевой промышленности обширен: ламинирование бумаги для упаковки, посуда для микроволновых печей, мешки для отходов, одноразовая посуда, упаковка для пищевых продуктов. На основе полилактидов получают сополимеры с гликолидами, капролактоном, пластифицируют собственным мономером и олигомером.

   В действительности, перечень полимерных материалов, способных к биоразложению гораздо шире, и поиск альтернативного сырья для полимеров имеет довольно продолжительную историю. Корни этих поисков уходят в 30-е годы, когда промышленный магнат Генри Форд исследовал возможность использования полимерных материалов на основе соевых культур для различных комплектующих своих автомобилей.

   Реальный  успех был достигнут значительно  позднее. Биоразлагаемые материалы с активным растительным наполнителем впервые появились в 70-80-е годы ХХ века на рынке упаковки в США, Италии, Германии. Это были композиции крахмала с различными синтетическими полимерами. По сравнению с термопластами на основе пластифицированного крахмала они удачно сочетали технологичность и высокие эксплуатационные характеристики, присущие синтетическому компоненту, со способностью к биодеструкции, обусловленной наличием в их составе природного полимера - крахмала.

   Сейчас  перспективы роста потребления  биоразлагаемых полимеров улучшаются. Сформировалась рыночная ниша, появились рентабельные предприятия, свойства новых биополимеров стали приближаться к характеристикам традиционных полимерных материалов - полистиролу, полипропилену и т.д.

   Сейчас  доступными считаются более 30 различных  биополимеров, которые находят широкое  применение не только на рынке упаковки, но и в текстильной промышленности, сельском хозяйстве, медицине, строительстве. Практически все крупные в области производства полимерной продукции фирмы предложили свои ассортимент биоразлагаемых материалов.

   Наиболее  успешным считают проект, предложенный совместным предприятием двух крупнейших в своих сегментах компаний - сельскохозяйственного  гиганта Cargill и лидера в производстве химических продуктов Dow Chemical. Созданная компния Cargill Dow претендует на позиции лидера в производстве полимолочной кислоты (PLA) - полимера, изготавливаемого на основе растительных сахаров из возобновляемых сельскохозяйственных ресурсов: зерновых и сахарной свеклы. Получаемый полимер обладает хорошей прозрачностью, прочностью, глянцем, является отличным влагопротектором, так же, как и ПЭТ, не пропускает запахи. Предполагаемая сфера применения - двуосноориентированные упаковочные пленки, жесткие контейнеры и даже покрытия. Компания утверждает, что упаковка из PLA-полимера способна полностью разлагаться в течение 45 дней при условии создания соответствующей структуры компостирования. Следует заметить, что в отличие от своих конкурентов, биополимеры от Cargill Dow оказались довольно успешными с коммерческой точки зрения. Успех подтверждается заинтересованностью компании Hoechst Trespaphan Gmbh, известного производителя ориентированной пленки.

   Рынок биоразлагаемых полимеров является одним из наиболее быстроразвивающихся сегментов агрохимического комплекса в странах Америки, Европы и Японии.

   Несмотря  на разницу в оценке объемов потребления  биораглагаемых полимеров, общественность европейских стран воспринимает этот сегмент как вполне реальную часть рынка. В связи с этим в 2000 г. ЕС приняла стандарт EN 13432, регламентирующий требования к биоразлагаемым полимерам. По решению Европейской Комиссии в„–2001/524/WE этот стандарт приведен в соответствие с директивой в„–94/62/WE. Стандарт внедряет критерии оценки и процедуры, касающейся возможности естественного гниения биоразлагаемых синтетических материалов в компостных ямах, а также их обработку без присутствия кислорода (речь идет о запрете на сжигание).

   Однако, все не так просто и не настолько  оптимистично, как кажется на первый взгляд. Переход производству и потреблению  биоразлагаемых полимерных материалов вовсе не означает окончательное решение вопроса охраны окружающей среды от использованной полимерной упаковки, тары и других вышедших из употребления изделий из полимеров. Существует целый ряд причин, которые явно не оставляют место оптимизму при более критическом рассмотрении вопроса:

• трудность регулирования скорости распада на свалках под воздействием факторов окружающей среды;
• довольно высокая стоимость полимеров, способных разлагаться по воздействием факторов окружающей среды, в том числе под действием микроорганизмов;
• технологические трудности производства биоразлагаемых полимеров;
• безвозвратная потеря ценных сырьевых ресурсов, в том числе пищевых, особенно с учетом наличия голода в отдельных регионах мира
• не доказано снижение опасности отрицательного воздействия материалов и продуктов их распада на природу и животный мир.

   Поэтому, по мнению ряда специалистов,  избавление от отходов полимеров путем создания и применения быстроразлагаемых материалов должно иметь контролируемое применение, а возможно, и ограниченное.

   Кроме того, обсуждается и моральный  аспект проблемы - имеет ли человечество моральное право использовать сельскохозяйственное сырье для производства химической продукции, если в мире существует голод? 
 
 

   УПАКОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ МОЛОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ

   Специалисты уже давно обратили внимание на возможности, которые дает упаковка созданная путем соединения (кэширования) бумаги с алюминиевой фольгой, — фольга кашированная. Соединение разных по свойствам материалов, нередко с диаметрально противоположными свойствами, имеет существенное значение в современных упаковочных технологиях, поскольку позволяет добиться таких качеств соединенного материала, как повышенная стойкость, непроницаемость по отношению к газам, кислороду и ультрафиолетовым лучам.

   Одно  время предпринимались попытки  при упаковке масложировой продукции  заменить фольгу кашированную бумагой металлизированной или пергаментом. Однако барьерные свойства этих материалов не могут сравниться с фольгой кашированной. Поскольку толщина фольги алюминиевой составляет 7-9 мкм, а толщина слоя металла, наносимого на бумагу, составляет 0,01 мкм, что явно недостаточно для барьерных свойств и не удовлетворяет требованиям по срокам хранения.

   При этом преимущества фольги кашированной перед бумагой металлизированной более чем очевидны: фольга обладает «памятью» и лучше формуется, повышенные барьерные свойства (особенно по влагожиропроницаемости), лучший товарный вид. К сожалению, эти преимущества очевидны не для всех предприятий. Некоторые по-прежнему предпочитают дешевую однослойную упаковку качественной многослойной. А ведь в условиях жесткой конкурентной борьбы упаковка, которая улучшает маркетинговые свойства продукта и продлевает срок хранения, может иметь решающее значение.

   Lean Cover («Линкавер») — это полимерный материал с минеральными добавками, производимый шведской компанией Ecolean АВ и предлагаемый под общим названием Ecolean Materials (ELM). Полимерный материал «Линкавер» находит широкое применение для упаковки творога и сырково-творожных изделий в виде брикета на автоматических фасовочных линиях.

   Благодаря минеральным добавкам из мела упаковка «Линкавер» отличается высокой жесткостью, что обеспечивает плотное прилегание материала и форму брикета в процессе упаковки. Минеральные добавки также препятствуют проникновению ультрафиолетовых лучей и продлевают срок хранения творожных изделий. Кроме этого, в отличие от пергамента, в производстве которого используется серная кислота, технология производства материала «Линкавер» является экологически чистой и безопасной, что особенно актуально в связи с ухудшением состояния окружающей среды. Упаковка «Линкавер» характеризуется высокой прочностью, белизной, жиронепроницаемостью и влагостойкостью, бактериологической чистотой и биологической инертностью, экологической чистотой, превосходными печатными свойствами.