Меняющийся стиль жизни диктует необходимость в таких пищевых продуктах, которые были бы наиболее удобными и эффективными в применении.
    
|
Среди различных материалов, применяемых для упаковывания продуктов питания, на первое место в мире уверенно выходят 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 массу 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.
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 ведёт 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.
При разработке и использовании упаковки следует учитывать тот факт, что упаковка заменяет прямое взаимодействие ступенчатым вследствие возникновения системы: внешняя среда – полимерная упаковка – упакованный продукт. 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. 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.
Одна из основных функций современной упаковки — сейчас уже не просто защита продукта от внешних воздействий, а изменение характера взаимодействия продукта с окружающей средой через материал 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 влияет состав газовой среды внутри упаковки, определяющий взаимодействия между средой (газовой фазой) внутри упаковки, упакованным продуктом и внешней средой через стенки упаковки. В состав газовой атмосферы обычной упаковки входят: кислород, азот, двуокись углерода, 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.
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 (MAР);
■ вакуумированная упаковка (VР);
■ изобарическая упаковка (IP);
■ газонаполненная упаковка (GР);
■ упаковка с контролируемой газовой атмосферой (CAР);
■ упаковка с саморегулируемой газовой атмосферой (SGAP);
■ упаковка с активно регулируемой газовой атмосферой (АGAР).
Определяющим для выбора упаковочного материала и газовой среды внутри упаковки, несомненно, является упакованный продукт.
Упаковка MAР является формой активного упаковывания продукта, при которой воздух удаляется из упаковки и заменяется одним газом или смесью газов.
Измененный состав газовой атмосферы в свободном пространстве упаковки задерживает рост микроорганизмов, способствующих гниению, и замедляет порчу пищевых продуктов. Это значительно продлевает срок годности скоропортящихся продуктов при обычной и низкой температурах.
Упаковка 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.
Этот способ 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.
Упаковка IP, внутри которой поддерживается давление близкое к атмосферному. 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.
Упаковка GР чаще всего производится путем механической замены воздуха газом или смесью газов. Механическая замена воздуха в упаковке производится двумя основными способами: заполнением упаковки газом либо в результате использования компенсированного вакуума. Для образования модифицированной газовой атмосферы используются в основном азот, кислород, углекислый газ, а также их смеси.
Кислород оказывает существенное влияние на сохранность пищевых продуктов. Окисление вызывает посторонний запах и привкус. Сохранить качество продукта во время продленного срока хранения можно путем уменьшения содержания кислорода.
Углекислый газ замедляет жизнедеятельность аэробных бактерий, которые вызывают изменение вкуса и запаха мяса, птицы и рыбы. Углекислый газ также имеет некоторое антибактериальное воздействие. Однако чрезмерная концентрация углекислого газа ведет к повреждению растительных тканей, снижению давления в упаковке и усаживанию пленки. Этот эффект может быть уравновешен введением азота.
Азот продлевает срок годности продуктов, сохраняет их вкус и аромат, предохраняет жиры от окисления и замедляет рост микроорганизмов анаэробного гниения. Тем самым он предотвращает разрушение пищевых продуктов. Азот практически не изменяет их вкуса и запаха.
Упаковка САР – 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. 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 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 правильном выборе упаковочной пленки, индивидуальной для каждого продукта, обеспечивается более длительное хранение упакованного свежего продукта, чем при нахождении его вне упаковки.
Упаковка 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. Активная модификация газовой фазы над продуктом увеличивает сроки его хранения и сводит к минимуму миграцию добавок в пищевой продукт.
Интерактивная упаковка способна оказывать целенаправленное физическое, химическое или биологическое действие на упакованный продукт, а также менять свойства при внешнем воздействии. 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.
Для успешного функционирования интерактивной упаковки, замедления порчи продукта и продления срока его хранения необходимы как минимум четыре дополнительных 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.
Гибкая упаковка, защищающая пищевые продукты от воздействия внешней среды
|
Продукт |
Состав, характеристика |
Используемая упаковка |
|
|
Сахар, соль |
Гигроскопичность, комкуемость |
Пакеты из влагонепроницаемых |
|
|
Чипсы, хлопья (кукурузные и др.) |
Крахмал, белки, клетчатка, жиры |
Пакеты из влаго-, свето- и кислородонепроницаемых металлизированных ВОРР-пленок |
|
|
Молоко и молочные продукты |
Казеин, жир, витамины |
Пакеты из РЕ-пленок, и барьерных пленок, ламинатов на основе картона, фольги и полимеров: влаго-, свето- и кислородонепроницаемых |
|
|
Соки |
Растворы глюкозы и сахарозы, ароматические вещества, пектины |
Упаковка из влаго-, свето- и кислородонепроницаемых ламинатов на основе картона, фольги и полимеров |
|
|
Мясо и мясопродукты |
Белки, жиры, аминокислоты |
Пакеты из барьерных пленок, непроницаемых для кислорода |
|
|
Замороженные 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 |
Ароматические вещества |
Пакеты из ароматонепроницаемых барьерных пленок, ламинатов на основе фольги и полимеров |
|
|
Макаронные изделия |
Крахмал, белки, неокисляемые жиры |
Пакеты из влагонепроницаемых ВОРР-пленок |
|
|
Мучнистые изделия (бисквиты, кексы, пряники) |
Крахмал, белки, неокисляемые жиры |
Упаковка из влаго- и ароматонепроницаемых РЕ- и барьерных пленок |
|
|
Концентраты, содержащие жир |
Белки, жир, крахмал |
Пакеты из жиростойких и кислородонепроницаемых ламинатов на основе фольги и полимеров, барьерных пленок |
|
|
Концентраты без жира |
Белки, соль, крахмал |
Пакеты из влагостойких ламинатов на основе бумаги и полимеров |
Таким образом, 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.
Чтобы предотвратить быстрое изменение состава атмосферы внутри упаковки, пленочный материал должен обладать теми или иными барьерными свойствами, а также быть способным поддерживать барьерные свойства упаковки на протяжении всего времени её существования.
В наиболее общем виде пленочный материал должен быть: максимально влагонепроницаемым, кислородонепроницаемым, непроницаемым к инертным газам, 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.
Одним из основных 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.
