Новые добавки для пищевой упаковки

Тема номера: ПОЛИМЕРНЫЕ ДОБАВКИ
По данным Всемирной продовольственной программы
ООН, ежегодно утрачивается или утилизируется около
одной трети производимых в мире продуктов питания,
что составляет порядка 1,3 млрд т в абсолютном
выражении. При этом объемы потерь пищевых
продуктов в промышленно развитых странах такие
же высокие, как и в развивающихся странах, отличие
наблюдается только в их распределении: в первых
более 40 % утрачивается в процессе реализации через
розничные сети и потребления, во вторых столько
же теряется в процессе заготовки и переработки
продуктов. Так, только в Евросоюзе в 2014 г. было
утилизировано более 100 млн т продуктов питания,
и если ничего не предпринимать, то, по прогнозам
Европейской комиссии, к 2020 г. объем пищевых
отходов увеличится до 126 млн т. Не менее
(а возможно, и более) острой является эта проблема
и для России.
Антифоговая добавка преобразует капли воды на внутренней
поверхности упаковочной пленки в тонкий прозрачный слой,
в результате чего становится хорошо видимым содержимое
упаковки
Новые добавки для пищевой упаковки
Р. В. Пурихов, директор филиала «Мастербатч СВ» в ЮФО
П
омимо этического и экономического аспектов
проблемы безвозвратных потерь и утилизации
продуктов питания, необходимо учитывать
и происходящее при этом истощение запасов природных ресурсов. Поэтому все участники пищевой цепочки
должны принимать активное участие в предотвращении и сокращении образования пищевых отходов.
Особая роль здесь отведена не только тем, кто производит продукты питания (фермерам, обрабатывающим
и перерабатывающим предприятиям), но и тем, кто
делает их доступными для потребления (розничные
сети), а также самим потребителям. Индустрия упаковки продуктов питания может сыграть особую роль
в предотвращении образования пищевых отходов и
укреплении продовольственной системы страны.
Ниже будут рассмотрены три новые суперконцентрированные добавки компании Ampacet для пищевых
полимерных упаковочных материалов, предназначенные для увеличения сроков сохранности продуктов
питания.
Антифог для стретч-, многослойных барьерных
и ламинированных пленок
Одной из основных причин ускоренной порчи упакованных продуктов питания является образование на
внутренней поверхности упаковки капель конденсированной воды, которая может сохраняться внутри упаковки или выделяться из самих продуктов при их хранении. Формирование конденсата в виде капель особенно характерно для неполярного и потому не смачиваемого водой полиэтилена (ПЭ), из которого традиционно изготавливается внутренний слой пищевой упаковки. Помимо того что этот водный конденсат явля-
12
а
б
Рис. 1. Схема пропускания света 1 сквозь многослойную упаковочную
пленку 2 и конденсированную влагу 3 при отсутствии (а)
и наличии (б) антифога в составе внутреннего полиэтиленового
слоя (все иллюстрации: Ampacet)
ется благоприятной средой для развития и размножения бактерий и грибков, он оказывает влияние на пропускание света: часть видимого света преломляется и
отражается, что препятствует визуальной оценке качества продукта, а также ухудшает внешний вид продукта и его привлекательность для покупателя (рис. 1, а).
Если же использовать в составе ПЭ при производстве упаковочной пленки антифог, то капель на
поверхности не будет – антифог преобразует капли
воды в тонкий прозрачный слой. Дело в том, что
антифог представляет собой поверхностно-активное
вещество, молекулы которого состоят из гидрофобной
и гидрофильной частей, совместимых с ПЭ и водой
соответственно. При их миграции изнутри пленки на
ее поверхность гидрофобный «хвостик» молекулы
остается в поверхностном слое, а гидрофильная «голова» оказывается на поверхности пленки, повышая ее
поверхностную энергию. В результате вода начинает
2015 / № 8
Тема номера: ПОЛИМЕРНЫЕ ДОБАВКИ
а
б
Рис. 2. Схема миграции молекул антифога 1 из упаковочной
пленки 2 (а) к ее поверхности (б) с последующим обеспечением
ее смачиваемости водой 3
смачивать поверхность пленки, и капли сливаются в
непрерывный прозрачный водный слой (рис. 2 и фото
у заголовка статьи).
Оценить эффективность работы антифога достаточно просто. Для этого обычно используют метод
«испытания холодным туманом», согласно которому
емкость с теплой, подкрашенной синим цветом водой
накрывают пленкой и помещают в холодильник при
температуре около 4 оС. А затем внешний вид пленки
и, соответственно, эффективность работы антифога
оценивают визуально, используя шкалу оценки от 1 балла (наихудшая оценка из-за полностью затуманенной
пленки ввиду наличия множества капель) до 5 (наилучшая оценка) (фото 1).
Проведенные испытания нового антифога марки FRESH +97 AF (103697) производства компании
Ampacet, результаты которых сравнивали с эффективностью работы традиционного аналога, показали,
что новый антифог обеспечивает наилучший эффект
www.polymerbranch.com
Фото 1. Внешний вид пленки с различной степенью ее прозрачности
в зависимости от эффективности действия антифога, оцениваемой
в баллах (указаны внизу фото)
и в однослойной полиэтиленовой, и в ламинированной
пленках. Причем этот эффект проявляется уже через
несколько минут после начала испытания и сохраняется в течение более 15 суток.
УФ-барьерная добавка
для тонких прозрачных пленок
Продукты питания в процессе производства, упаковывания, хранения и транспортировки подвергаются воздействию естественных и искусственных источников освещения, что может привести к порче за счет
фотодеструкции. Обычно этому негативному эффекту подвержены такие компоненты продуктов питания,
как пигменты, жиры, белки и витамины, что выражается в потере цвета, запаха продукта и, самое главное,
его пользы для здоровья. Степень этих изменений зависит от многих факторов, включая состав продукта
питания, тип упаковки и действующие источники света. Большинство подобных проблем вызвано воздействием видимого и особенно ультрафиолетового (УФ)
диапазонов спектра оптического излучения, облада-
13
Тема номера: ПОЛИМЕРНЫЕ ДОБАВКИ
Рис. 3. Зависимость коэффициента светопропускания пленки
из ПЭНП толщиной 50 мкм с различным содержанием добавки
UVBLOCK 347 (104347-A): 1 – 0 %; 2 – 2 %; 3 – 3 %; 4 – 4 %
пользуется только в толстых пленках (толщиной более 100 мкм).
Учитывая эти и другие факторы, компания
Ampacet специально для тонких (толщиной вплоть
до 15 мкм) пищевых пленок разработала новую эффективную добавку марки UVBLOCK 347 (104347-A),
которая способствует поглощению от 80 до 90 % УФ
излучения в диапазоне длин волн от 280 до 380 нм
в зависимости от ее дозировки и толщины пленки
(рис. 3). Добавка пригодна к использованию в производстве пищевой упаковки по нормам Евросоюза
и подходит для ламинированных и соэкструзионных
барьерных пленок.
Дозировка добавки варьируется в пределах 2–5 % в
зависимости от типа пленки, ее толщины и требуемого
уровня УФ-защиты. При этом пленка сохраняет хорошие оптические свойства, поскольку миграция этой
функциональной добавки минимальна, что помогает
избежать помутнения – явления, которое зачастую
является причиной ограничения использования суперконцентратов подобных добавок в производстве
тонких пленок. Следует добавить, что эта добавка
может применяться в производстве как пищевой,
так и непищевой упаковки, не оказывая влияния на
ее прозрачность.
Добавка для замедления созревания
овощей и фруктов в упаковке
Фото 2. Внешний вид бананов до (а) и после их хранения в течение
4 (б), 11 (в) и 15 (г) суток без упаковки (1) и в упаковке,
содержащей 5 % (2), 7,5 % (3) и 10 % (4) добавки FRESH+ 358 C2
ющих наибольшей энергией. Вместе с тем одной из
современных тенденций в маркетинге продуктов питания является использование прозрачной или просвечивающей упаковки и мощного освещения в супермаркетах, что ускоряет процессы фотодеструкции.
Это нежелательное явление по отношению, например, к мясным продуктам может быть предотвращено
при использовании в составе упаковочных материалов специальных УФ-барьерных добавок. Например,
полиэтиленовая пленка, наиболее распространенная
для использования в пищевой упаковке, является проницаемой для УФ-излучения в диапазоне длин волн
от 200 до 380 нм и не защищает продукт от вредного
воздействия излучений.
Принципиально возможно использование традиционных органических УФ-барьеров (традиционный
тип) и минеральных барьеров (на основе наночастиц),
которые представляют собой новое направление в
этой области. Известно, что согласно закону Ламберта – Беера эффективность поглощения УФ-излучения
пропорциональна концентрации добавки и толщине
пленки. Но из-за ограниченной совместимости с упаковочным материалом органический УФ-барьер ис-
14
Фрукты и овощи являются скоропортящимися
продуктами и требуют особых условий хранения с момента их поступления в продажу до покупки потребителями. Сохранение их свежести является сложной задачей, поскольку некоторые из них продолжают созревать даже после упаковывания и вырабатывают этилен, который, ускоряя созревание и старение
таких фруктов и овощей, пагубно воздействует на их
качество и срок хранения. Хранение при низкой температуре снижает выработку этилена, но этого может быть недостаточно. Кроме того, некоторые продукты, например бананы, нежелательно хранить при
низкой температуре.
Компания Ампасет разработала новую добавку
марки FRESH+ 358 C2, позволяющую захватывать и
поглощать этилен из окружающей атмосферы внутри
упаковки, предотвращая тем самым порчу продуктов
из-за происходящих в них метаболических процессов
(фото 2). Эта добавка используется в дозировке от 5 до
10 % в зависимости от количества выделяемого этилена, чувствительности к нему упакованного продукта,
условий и продолжительности хранения. В отличие
от других доступных аналогов она эффективна даже
при низких температурах и может использоваться при
хранении продуктов в холодильнике.
New Additives for Food Packing
R. V . Purikhov
The principle of action and property of three new additives of the Ampacet
company for food polymer packing materials intended for increase of food
safety terms are discussed.
2015 / № 8