Упаковка

Антимикробная полимерная упаковка – эффективный фактор безопасности сыров и молочных продуктов

А.Г. Снежко, к.т.н. ст. научный сотрудник РОО «Институт эколого-технологических проблем», М. И. Губанова, канд. техн. наук, доцент МГУТУ им. К.Г.Разумовского, В.Б. Узденский, канд. техн. наук ООО НПФ «Барс-2», Санкт-Петербург, П.А. Страхова, начальник техотдела ООО «Синтезхим», Москва, Римгаудас Раманаускас, д-р техн. наук, Люция Гальгинайтине, инженер-технолог Пищевой институт Каунасского технологического университета
Приведены новые сведения о упаковочных материалах из термопластов, бумаги, картона, модифицированных концентратом антимикробных добавок на полимерной основе «БАСКОТМ-АМД». Проанализированы методы получения новых материалов, приведены результаты оценки их свойств и испытаний в сыроделии.
Даны реальные примеры реализации предлагаемых решений.
06.05.2019

Сегодня упаковка сыров и других молочных продуктов с использованием современных барьерных полимерных материалов стала необходимой и обязательной операцией. Такая упаковка гарантирует безопасность, ресурсосбережение продукции при производстве, транспортировании, хранении, ее продаже.


Именно в сыроделии наиболее полно востребованы специфические свойства полимерных материалов, позволившие перейти к созреванию сыров в замкнутой полимерной оболочке. Благодаря комплексу барьерных и структурных характеристик она обеспечивает протекание сложных биохимических и микробиологических процессов преобразования сырной массы в полноценный готовый продукт. Одновременно осуществляется минимизация потерь и трудовых затрат по уходу за сыром и достигается защита продукта от нежелательных воздействий.
Полимерные материалы также незаменимы при хранении и транспортировке готовой продукции, фасовке, реализации фасованной и упакованной продукции.

Способность полимерных материалов к термоформовке и термосвариванию одновременно с высокими их защитными свойствами обеспечивает постоянный рост этого сегмента рынка полимерных материалов. По мнению ведущих специалистов, рынок фасованного сыра в России в
2013 г. и в последующие годы будет расти за счет увеличения объемов и видов фасованной продукции и появления новых
видов упаковки, в том числе брендовой продукции [6].

Современные полимерные материалы также незаменимы для упаковки новых видов сыров и сырных продуктов, спредов, масла. Цель упаковки – не только пролонгированная защита от потерь и микробиальной, окислительной порчи, но и позиционирование на рынке новых брендов,
сочетающих отличительные признаки продукта и упаковки; для последней, в частности, экологическую безопасность и одновременно эффективные защитные свойства при гарантированной гигиенической безопасности используемых материалов.

Анализ различной информации по современным полимерным материалам дает представление о том, что ассортиментная политика производителей пленочных материалов, термоформуемой упаковки обладает достаточной степенью мобильности и оперативно изменяется в
соответствии с выявленными тенденциями развития отрасли и потребительским спросом. Из инноваций в упаковке сыров следует отметить рост сегмента термоусадочных пленок для созревания сыров, а именно тонких барьерных пленок Cryovac BDF, сохраняющих все преимущества системы Cryovac, но отличающихся улучшенной экологичностью, и ряд других целевых разработок этого производителя [7], совершенствование барьерных характеристик пленок, технологии и конструкции упаковки под вакуумом, позволяющие упаковывать сырную головку при режимах, не оказывающих отрицательных воздействий на внешний вид, структуру сыров [2, 3, 4, 5, 7].

Продолжают также интенсивно возрастать объемы и ассортимент термоформуемой упаковки легкого вскрытия и последующего повторного закрытия, увеличивающих требования растущего рынка фасованных сыров. Аналитики рынка полимерных материалов прогнозируют наряду с общим ростом сегмента полимерных упаковочных материалов преимущественное развитие следующих направлений:

  • создание новых или модернизация существующих материалов для обеспечения упаковочных решений, гарантирующих повышенную длительную безопасность и увеличение срока реализации за счет упаковки;

  • экологически безопасная упаковка, в том числе из растительного сырья.

Проведенный авторами анализ современного отечественного рынка упаковочных материалов подтвердил актуальность вышеназванных направлений и для России, поскольку в настоящее время имеется лишь асептическая упаковка, гарантирующая безопасность продукта от микробиологического загрязнения в запечатанной упаковке. Практически отсутствуют экологически безопасные материалы, сопоставимые по свойствам с синтетическими полимерными пленками.


Полимерные материалы с пролонгированным защитным действием 

Необходимость придания современным упаковочным материалам повышенных защитных характеристик, в том числе по отношению к микробиологическому загрязнению и последующей порче, обусловлена, по нашему мнению, совокупными причинами, основные из них:

  • возможность вторичной контаминации (микробиологического загрязнения) самой продукции, упаковочных материалов из-за несовершенства упаковки (нарушение герметичности при хранении, транспортировке, повторном закрывании и т.д.);
  • высокий процент пищевых отходов у переработчиков и при реализации продукции, в том числе из-за повреждений ее и упаковки при транспортировке, истечение срока годности/реализации в торговле и у потребителя до использования продуктов.

Следует помнить, что сама продукция, сырье, вспомогательные и упаковочные материалы – источники и благоприятная среда для развития нежелательной микрофлоры, в том числе вызывающей микробиологическую порчу продуктов и образование отходов ценной пищи. Вторичное обсеменение сырья, продуктов, упаковки и самой рабочей зоны из различных источников приводит к появлению дополнительных рисков микробиальной порчи сырной массы, зрелого сыра. В этих условиях возможно формирование измененных, подвергшихся мутации микроорганизмов, в том числе плесневых грибов и дрожжеподобных культур, отличающихся повышенными опасностью для пользователей продуктов и устойчивостью.

В современных условиях одним из основных способов предупреждения развития нежелательной микрофлоры в упаковке при ее длительном использовании (для сыров в период созревания в упаковке, хранения и реализации фасованных зрелых сыров и сырных продуктов) является использование тароупаковочных материалов с антимикробным действием [9]. Антимикробные материалы применяются с целью предотвращения или подавления нежелательной микрофлоры, в частности, на упакованных в них продуктах питания, способствуют увеличению срока годности базовых материалов путем минимизации явлений биокоррозии материалов (разрушение, пигментные пятна, запах). Сами полимерные материалы в современных неблагоприятных условиях также нуждаются в дополнительной защите от микробиальной агрессии. Био
коррозия может привести к прямому разрушению, если сам полимер или его компоненты являются питательной средой; биоинертные полимеры и сам материал и его поверхность могут стать носителями колоний микроорганизмов, поступающих из окружающей среды и развивающихся на поверхности полимеров при их контакте с питательной средой.

Эффективным приемом, позволяющим сохранить все лучшее, что достигнуто в современной упаковке, используемой в настоящее время, является ее модернизация путем введения в полимерные материалы при их изготовлении специальных антимикробных добавок. Термопластичные антимикробные материалы получают введением антимикробной добавки в композицию (состав) для получения из нее изделия (пленки, тары, покрывного материала, комплектующих упаковки и т.д.) различными способами; используются экструзия, литье под давлением, ламинирование, каландрование, каширование, вакуум-формование.

В случае получения многослойных материалов добавки вводятся в слой, непосредственно контактирующий с защищаемым объектом; например, при изготовлении многослойных материалов из полиолефинов и полиамида для упаковки порционных деликатесных мясных продуктов, рыбы, сыров добавки вводятся во внутренний слой материала.


Технологические наработки


Авторы предлагают реализацию этого приема модификации для использующихся в сыроделии и новых материалов путем введения в композицию термопластичных материалов концентрата антимикробных добавок на полимерной основе при получении пленочного материала
и последующего его использования для изготовления упаковки.
В настоящее время ООО НПФ «Барс-2» освоило выпуск и промышленно производит концентрат антимикробных добавок «БАСКОТМ-АМД» (ТУ 2243-008-23122465–2003 с изм. 1). Он служит для производства изделий из полиолефинов и полистирольных пластиков с активной защитой от развития плесеней, бактерий, дрожжей и другой нежелательной микрофлоры.

Введение концентрата на основе полиэтилена ВД (марка концентрата ПФ 0028/01-ПЭ) в одно-, многослойные пленки на основе полиолефинов придает им противоплесневую и антидрожжевую активность, защищает содержимое упаковки от поражения Е. соli и S. aureus (эффективных на 99,9 %) и, как показали испытания пленок на ряде мясной, молочной, рыбной, овощной продукции, позволяет существенно увеличить срок
годности этой продукции.

Пленки, модифицированные данным концентратом, отличаются высоким антимикробным действием по отношению к плесневым грибам и другой нежелательной микрофлоре, показатели качества сохраняются в течение длительного времени (продолжительность наблюдения – 1 год). В таблице приведены показатели качества антимикробного пленочного материала марки «ПОЛИФОРМ-АМД» (полиэтилен-полиамид), выпуск которого был осуществлен на промышленной экструзионной установке.

2019-05-04 (5)+++++.png

Технологический процесс получения антимикробного материала включает стадию приготовления смесевой композиции из полиэтилена низкого давления и концентрата «БАС-КОТМ-АМД» путем их соединения на смесительном оборудовании и последующей экструзии ее на стандартном оборудовании. Антимикробный концентрат вводили в состав внутреннего слоя комбинированного материала, непосредственно прилегающего к продукту. Испытания проведены на образцах из пяти промышленных партий материала. В таблице приведены результаты статистической обработки данных по стандартной программе. 

Критической точкой (точкой риска ) для данного способа модификации базового материала является потенциальная возможность перехода гигиенически нормируемых компонентов антимикробного комплекса из пленки в контактирующий с ним продукт и возможное негативное
влияние их на безопасность упакованного продукта. Эти риски были учтены авторами при выборе компонентов антимикробного комплекса.
Вторым фактором снижения рисков перехода компонентов в продукт стала иммобилизация добавок в виде комплекса в полимерной материце. Этот прием позволяет рассматривать весь модифицированный материал как «депо» антимикробных добавок, дозированно по ступающих на границу раздела «полимер–продукт», сохраняющихся в самой матрице полимера.

В состав концентрата вводят регламентированные пищевые добавки в виде комплекса ВДАП (высокотемпературная добавка антимикробного действия для полимеров) с использованием синергетического эффекта, сохраненного в изделиях, компоненты состава взаимно усиливают
и дополняют друг друга. Концентраты добавок и пленки на их основе безопасны по санитарно-гигиеническим показателям.

Путем систематических исследований, проведенных совместно с НИИ питания Минздрава России по оценке перехода компонентов комплекса из модифицированных пленок в модельные среды и сами пищевые продукты (твердые, сычужные, зрелые сыры, фасованные плавленые сыры, брынза, творог, сливочное масло), установлено отсутствие перехода санитарно-нормируемых химических веществ. Промышленные образцы пленок серии «ПОЛИФОРМ-АМД» и контрольные были испытаны в условиях сыродельного завода для созревания брусковых полутвердых сыров типа «Голландский» в термоусадочных пакетах, типа «Российский» в полимерной упаковке и мягких сыров «Адыгейский». В процессе
созревания и хранения осуществляли визуальный осмотр сыров без вскрытия пакетов.

В сырах, созревавших в контрольной упаковке (без антимикробной добавки) на 15–20-е сутки отмечены ослизнение и появление единичных колоний плесени. Для созревших в контрольной упаковке сыров выявлено, что 20 % сыров требуют мойки и переупаковки, в опытных сырах поверхность чистая, без ослизления, переупаковки не потребовалось.

По показателям качества готовые сыры, созревавшие в упаковке с антимикробной добавкой, соответствовали требованиям НД. Постороннего привкуса и запаха в поверхностном слое сырной головки и в готовом продукте не обнаружено. Порционированный сыр «Голландский» после 3 мес хранения в стандартных условиях сохранил вкус и запах, поверхность сыров оставалась чистой, визуально колоний плесени не выявлено. Контроль снят с хранения после 30 сут из-за микробиологического загрязенения (наличие отдельных колоний плесневых грибов).

По результатам испытаний КМ «ПОЛИФОРМ-АМД» установлено:

  • введение концентрата «БАСКОТМ-АМД» в полимерный материал полиэтилен-полиамид, использованный для созревания сыров, а также для порционной упаковки зрелого сыра и сыра типа «Адыгейский», придает материалу антимикробную активность и обеспечивает безопасность продукции в течение длительного времени;
  • санитарно-гигиеническая доброкачественность материала сохраняется, переход антимикробных добавок из модифицированного упаковочного материала в контактирующий с ним продукт отсутствует. Не обнаружена миграция компонентов в продукты также после длительного их контакта с упаковкой.

Преобразование бумаги и картона в упаковочные материалы с полифункциональными свойствами


В последние годы традиционные для России экологически безопасные упаковочные материалы – бумага, картон, растительный пергамент – активно замещаются полимерными пленками. Объем их производства и реализации на рынке России снижается. Ускоренный рост полимерной упаковки в основном связан с тем, что она обладает принципиально новыми показателями качества – высокими и долговременными защитными и барьерными свойствами, термоформуемостью и термосвариваемостью, устойчивостью к температурным воздействиям, влаге, определенной устойчивостью к биокоррозии.

К сожалению, упаковка из классических, экологически безопасных материалов на основе бумаги, картона сегодня не может удовлетворить этим требованиям! Необходимо придать им новые свойства и сохранить их особенности. Одним из эффективных приемов преобразования этих ценных материалов и расширения спектра их защитных свойств, по мнению авторов, является нанесение на них как на основу полимерных слоев из традиционных термопластов, содержащих специальные добавки, в частности антимикробные.

В настоящее время комбинированные материалы (КМ) на основе бумаги, картона, растительного пергамента можно выпускать на имеющемся оборудовании методом экструзионного ламинирования расплавами полимеров, в частности полиолефинов. Сегодня эта технология широко используется для получения упаковки для молока и молочных продуктов, соков, специй и т.д. Дополнительные защитные свойства можно придать упаковке путем модификации базового полимера, чаще всего полиэтилена, полипропилена концентратами «БАСКОТМ-АМД».

Упаковка из КМ с антимикробными свойствами будет особенно востребована для упаковки и защиты от потерь, в том числе микробиологического загрязнения и последующих отходов скоропортящихся натуральных молочных продуктов. В настоящее время торговля этими продуктами сопряжена с большими потерями, обусловленными очень короткими сроками реализации, отказом использовать в составе продуктов традиционные консерванты [8]. Поэтому использование упаковки, экологически безопасной и способной увеличить сроки реализации без негативного влияния на качество продукции, весьма перспективно. 

Примером антимикробных материалов с высокими защитными и барьерными характеристиками являются бумагополимерные и картонполимерные (КПМ) материалы, полученные авторами путем ламинирования бумаги и картона слоем из расплава полиэтилена (ПЭНД), модифицированного концентратом «БАС-КОТМ-АМД».

Проведенные испытания показали, что опытные материалы отличаются длительной антимикробной активностью к плесневым грибам, дрожжевым культурам, Е. соli, золотистому стафилококку, влагоустойчивы, термосвариваются (прочность сварного шва не менее 8 н/м3), имеют
высокие барьерные характеристики. Перспективным направлением создания термосвариваемых жиростойких экологически безопасных упаковочных материалов с антимикробной активностью является модификация уникального отечественного материала – растительного пергамента Троицкой бумажной фабрики [1]. Дополнительное нанесение на пергаментную основу термопластичных полимерных слоев, содержащих концентрат «БАСКОТМ-АМД», позволит расширить его ресурсные характеристики, область применения и объем продаж.

Заключение


Использование полимерных материалов, модифицированных концентратом антимикробных добавок, в частности концентратом «БАСКОТМ-АМД», и слоев из них на бумаге, картоне, пергаменте позволяет получать на имеющейся в России базе (сырье, оборудование) антимикробные
термосвариваемые защитные материалы, в том числе экологически безопасные. Развитие этого сегмента рынка упаковки позволит повысить ресурсные характеристики ряда востребованных сегодня упаковочных материалов и успешно использовать их для повышения долговременной
безопасности молочной продукции.

Список литературы


1. Кирьянов Ю.А. Пергамент Троицкой бумажной фабрики: качество, проверенное временем // Сыроделие и маслоделие. 2011. № 3.
2. К вопросу об упаковке сыров: упаковочные системы Cryovac // Сыроделие и маслоделие. 2012. № 1.
3. Мороз М.Н., Командиров А. Технологии компании Cryovac в сыроделии // Сыроделие и маслоделие. 2012. № 5.
4. Новинка в упаковке для созревания сыров // Сыроделие и маслоделие. 2012. № 1.
5. Особенности упаковки методом клипсирования // Сыроделие и маслоделие. 2013. № 3.
6. Петрова М. Тенденции развития рынка фасованного сыра в 2012 г. // Сыроделие и маслоделие. 2013. № 3.
7. Райчева Е.Ю. Международный форум для сыроделов в Ольштыне // Сыроделие и маслоделие. 2012. № 3.
8. Разгуляев В.Ю. Торговля скоропортящимися продуктами // Молочная промышленность. 2012. № 9.
9. Снежко А.Г., Губанова М.И. и др. Совершенствование барьерных технологий антимикробной защиты поверхности сыров // Сыроделие и маслоделие. 2013. № 1.

Источник: журнал "Сыроделие и маслоделие". 2013. № 4.