Упаковочные материалы, применяемые для продуктов питания и их влияние на здоровье человека

Упаковочные материалы, применяемые для продуктов питания и их влияние на здоровье человека

17

Упаковочные материалы, применяемые для продуктов питания и их влияние на здоровье человека

Содержание

1. Бактерицидные упаковочные материалы

1.1 Активная упаковка для молока

2. Гофрокартонная упаковка

2.1 Амортизационные свойства прокладки

2.2 Бумажная гофрированная прокладка для коробок конфет

2.2.1 Вторичная упаковка

2.2.2 Дизайнерский гофрокартон

2.2.3 Жиронепроницаемые бумаги

2.2.4 Коррекс

2.2.5 Микрогофробумага

3. Экологичность упаковки

3.1 Виды опасностей

3.2 Высокотоксичные мономеры

3.3 Санитарно-химическое исследование

Список литературы

Приложение № 1

1. Бактерицидные упаковочные материалы

С развитием техники и технологии получения упаковочных материалов расширяются функции упаковки. Из инертного, индифферентного барьера между пищевым продуктом и окружающей средой упаковка в настоящее время все больше превращается в фактор производства, поскольку с ее помощью можно:

· направленно изменять состав продукта. В этом случае для изготовления упаковки применяются биологически активные материалы с иммобилизованными ферментами (добавка плотно удерживается в матрице полимерного материала);

· защищать продукты питания от микробиальной порчи, продлевая тем самым время их «жизни». К примеру, срок хранения колбасной продукции в «активной» оболочке увеличивается в 2-3 раза;

· создавать оптимальную газовую среду внутри оболочки, что широко используется при хранении продуктов питания в модифицированной и регулируемой среде. Применение такой упаковки для розничной продажи нецелесообразно из-за довольно высокой цены, однако на западе широко используется метод складского хранения овощей и фруктов в больших мешках с окошечком из селективно-проницаемого материала. Фрукты, сохраненные таким образом, гораздо дольше остаются свежими, упаковка окупается за счет устранения причин порчи и усыхания товара;

· регулировать температуру обработки продуктов питания в условиях микроволнового нагрева (например, используя металлизированные полимерные материалы). Продукт в металлизированной упаковке в СВЧ-печи может разогреваться до 200° С и выше. В этом случае большая часть тепла генерируется в покрытии, и продукт поджаривается как на сковородке, что недостижимо при микроволновом нагреве;

Такие упаковки по праву носят название «активных». Это направление представляет несомненный интерес, поскольку введение добавки не в пищу, а в матрицу полимерной оболочки позволяет пролонгировать действие добавки, регулируя скорость ее массопереноса в пищевой продукт. При этом обеспечивается необходимый градиент концентрации добавки на поверхности защитной оболочки, непосредственно контактирующей с пищевым продуктом. Важным преимуществом «активных» упаковок является то, что благодаря иммобилизации добавок миграция их в пищевой продукт сведена к минимуму (или оптимально регулируется), поскольку по последним данным многие пищевые добавки таят в себе определенную угрозу здоровью. Например, известная всем лимонная кислота, часто вводимая в состав продуктов, несмотря на свою кажущуюся «безобидность», может оказаться вредной при избыточном потреблении. Конечно, при нормальном питании такое воздействие будет незаметным, однако для определенной группы людей, в рационе которых консервы и полуфабрикаты составляют значительную часть, такие пищевые добавки могут быть действительно вредными.

1.1 Активная упаковка для молока

Организм некоторых людей не усваивает молоко, что генетически обусловлено дефицитом выработки у них фермента, расщепляющего молочный сахар (лактозу). Введение лактазы -- фермента, гидролизующего молочный сахар, в полимерную основу упаковочного материала позволяет получать диетический продукт -- «безлактозное молоко».

Высокое содержание холестерола (неправильно называемого холестерином) в плазме крови человека обычно связывают с повышением риска сердечно-сосудистых заболеваний. Одним из путей снижения уровня холестерола в плазме может быть назначение больным специальных препаратов. Вместе с тем, при необходимости, можно эффективно снижать содержание холестерола в молоке и молочных продуктах с помощью холестеролредуктазы, иммобилизованной в упаковочном полимерном материале, который находится в непосредственном контакте с жидкими продуктами.

Для защиты пищевой продукции от неблагоприятного воздействия патогенной микрофлоры и токсичных продуктов ее жизнедеятельности в последние годы применяют бактерицидные упаковочные материалы. Примером реализации такого способа является использование антимикробных защитных систем на основе гигиенически безопасных латексов (водных дисперсий синтетических полимеров). Путем создания латексной композиции оригинального состава на основе экологически безопасных водных систем, содержащих антимикробные добавки, и последующего формирования из них покрытий непосредственно на продуктах питания разработан способ защиты мясных изделий и сыров. Предложенный способ отличает сравнительная простота технического решения: нанесение на поверхность продукта многослойных полифункциональных покрытий, исключающих применение высоких температур, которое иногда негативно влияет на свойства продукта. При этом обеспечивается плотное и повсеместное облегание поверхности продукта, гарантирующее отсутствие микрополостей -- областей потенциального развития нежелательной микрофлоры. В качестве антимикробных добавок используются отечественные оригинальные препараты -- соли дегидрацетовой кислоты с широким спектром действия на различную микрофлору (дрожжи, грибы, актиномицеты), а также комплексы этих добавок в сочетании со специальными регуляторами жизнедеятельности микробных клеток (они защищают главным образом поверхность упакованного продукта, как известно, максимально подверженную инфицированию). Защитные покрытия, формируемые непосредственно на поверхности пищевых продуктов (незрелых сыров, колбас, деликатесной и обычной мясной продукции) отличаются антимикробной активностью, обеспечивают снижение потерь полезной массы, например, для сыра до 2% за период созревания, и экологическую безопасность производства, ускоряют биохимические процессы созревания, улучшают условия труда по уходу за сыром за счет ликвидации стадии мойки, переупаковки, снижения негативного воздействия экотоксикантов на продукт и обслуживающий персонал.

В неблагоприятной экологической обстановке пища может стать источником и носителем потенциально опасных для человека химических и биологически активных соединений, являющихся продуктами жизнедеятельности микроорганизмов. Соединения, опасные для здоровья, содержатся как в сырье, так и в пищевых продуктах на различных технологических стадиях переработки, фасовки, хранения и реализации. В то же время, безопасность и качество пищи -- одно из основных условий, определяющих здоровье нации. В России в последние годы из-за резкого спада производства продуктов питания и оттока сельскохозяйственного сырья в сферу предприятий малой мощности возрастает опасность микробного заражения и, как следствие, снижения качества пищевой продукции.

Для снижения содержания влаги внутри упаковки в полимерный материал вводят специальные поглотители, в основном минеральные (например, цеолиты, пермутиты и т. п.) При этом процесс поглощения влаги может сопровождаться подавлением роста микроорганизмов.

В последние годы в состав полимерных упаковочных материалов начали вводить ферментные добавки. Особый интерес и социальную значимость имеют разработка и использование биологически активных упаковочных материалов с ферментами, иммобилизованными в полимерном материале. Такие материалы способны регулировать состав, биологическую и органолептическую (вкус, консистенция, цвет и запах) ценность продуктов питания, ускорять технологические процессы получения готовой продукции. В России это направление еще недостаточно широко развито и находится в стадии становления.

Как показали исследования, при иммобилизации на полимерном носителе определенные ферменты, сохраняя свою биологическую активность (на 70-80%), способны приобретать некоторые новые свойства. Так, для материалов с иммобилизованными ферментами характерно расширение диапазонов рабочих температур и рН, что весьма положительно сказывается на скорости технологических процессов гидролиза биологических субстратов (белков, жиров, углеводов). Известно, что свободные ферменты и их смеси относятся к дорогостоящим препаратам, часто закупаемым по импорту. Производственные испытания новых материалов с иммобилизованными ферментами на перерабатывающих предприятиях АПК показали возможность их многократного использования. Так, биологически активный полимерный материал (БАПМ) с иммобилизованным пепсином (фермент, расщепляющий протеины), выдержал свыше 90 производственных циклов при проведении холодной ферментации молока перед приготовлением сырного сгустка. Таким образом, применение БАПМ позволяет в 2-3 раза сократить расход ферментов и ферментных смесей. Одновременно в результате использования БАПМ повышается качество готовой продукции (сортность продукта увеличивается на 20-30%) и достигается более эффективная переработка пищевого сырья (полнота использования пищевого сырья увеличивается на 50-80%).

Весьма перспективным является также использование таких «активных» оболочек, как съедобные покрытия. Пленкообразующей основой в этом случае являются природные полимеры -- полисахариды. Наибольшее распространение получили здесь производные крахмала и целлюлозы. Свойства этих полимеров поистине уникальны: обладая прекрасной пленкообразующей способностью (съедобные пленки), они широко используются как компоненты пищевых продуктов, например, в качестве структурообразующих агентов (загустителей) в пастообразной молочной, кондитерской и плодоовощной продукции. Пленки на основе производных целлюлозы (например, карбоксиметилцеллюлоза и ее натриевая соль) и модифицированных крахмалов (например, карбоксиметилкрахмал, КМК) защищают пищевой продукт от потерь массы (за счет снижения скорости испарения влаги) и создают определенный барьер проникновению кислорода и других веществ извне, замедляя тем самым процессы, обуславливающие порчу пищевого продукта (окисление жира, денатурализация белка и т. д.) Съедобные пленки на основе природных полимеров обладают высокой сорбционной способностью, что предопределяет их положительное физиологическое воздействие. Так, при попадании в организм эти вещества адсорбируют и выводят ионы металлов, радионуклиды (продукты радиоактивного распада) и другие вредные соединения, выступая таким образом в роли детоксиканта. Благодаря введению специальных добавок -- ароматизаторов, красителей -- в полимерную оболочку можно регулировать вкусо-ароматические свойства собственно пищевого продукта в съедобной пленке. Таким образом, «активная» съедобная оболочка может изменять сенсорное восприятие продукта потребителем, что особенно важно при приеме продуктов лечеб- но-профилактического действия, например, пищи с пониженным содержанием жира, сахарозы, с добавлением растительного (например, соевого) белка. Кроме того, способность съедобной пленки удерживать различные соединения позволяет обогащать продукты питания минеральными веществами, витаминами, комплексами микроэлементов и т. п., компенсируя дефицит необходимых человеку компонентов пищи.

Примерами областей использования съедобных пленок на основе природных полимеров являются покрытия на быстрозамороженной мясной продукции. Следует напомнить, что глубокое охлаждение признано лучшим способом хранения мяса (при -18° С говядина сохраняется в течение 1 года, при -30° С до 2 лет). Однако в неупакованном виде замороженное мясо в процессе хранения теряет от 1 до 3% массы (за счет вымораживания влаги), а также подвергается негативным качественным изменениям. Формирование же на блоках замороженного мяса покрытий на основе карбоксиметилеллюлозы существенно снижает действие перечисленных факторов. Кроме того, эти покрытия исключают загрязнение окружающей среды отходами использованной упаковки, поскольку дальнейшая переработка мяса осуществляется вместе с покрытием. Аналогичные съедобные покрытия разработаны и используются для защиты мясных и мясорастительных полуфабрикатов, выпускаемых заводами быстрозамороженных блюд.

Таким образом, даже краткий обзор возможностей и перспектив использования «активной» упаковки в пищевых технологиях свидетельствует о том, что именно этим видам тароупаковочных материалов принадлежит будущее и наступивший век станет веком «активной» упаковки.

2. Гофрокартонная упаковка

2.1 Амортизационные свойства прокладки

Использование бумажной гофрированной прокладки, которая накладывается на коррекс, является классическим способом фиксации шоколадных конфет в коробке. Однако в результате влияния ряда факторов (некачественная сборка коробок, воздействие окружающей среды на материал коробки, недостаточная толщина картона) не исключена возможность того, что конфеты все же могут переворачиваться в процессе транспортировки. Здесь и начинает сказываться различие в типе бумажных гофрированных прокладок. Прокладки точечной склейки, получаемые путем тиснения бумаги между нагретыми валами, вызывают в структуре бумаги сильные напряжения, вплоть до ее разрыва, так как бумага деформируется как вдоль, так и поперек бумажных волокон. Со временем воздействие комплекса факторов приводит к тому, что такая гофропрокладка теряет свои амортизационные свойства и перестает надежно фиксировать конфеты. Собственно гофрированная прокладка, внутренний слой которой гофрируется вдоль волокон бумаги без ее разрыва и амортизирует намного лучше, ведет себя значительно стабильнее, чему способствует большее число точек склейки.

Бирдекель (бирмат) - подставка под бокал с пивом. Производится из специального, пористого картона с высокой гигроскопичностью, плотность картона около 500 г/м кв., толщина 1,0 - 1,5 мм. Основное назначение - впитывать пролитое пиво.

Бирдекели могут быть самой разнообразной формы, но наиболее распространена круглая.

2.2 Бумажная гофрированная прокладка для коробок конфет

Имеет множество названий, самые распространенные среди которых - многослойная прокладка, амортизационная прокладка, демпферная прокладка, вкладыш, салфетка, пелеринка и др. Английское название - cushion pad. Выполняет одновременно несколько функций: эстетическую, информационно-маркетинговую за счет логотипа предприятия и защитную. Прокладка предохраняет кондитерские изделия от повреждения и переворачивания, "выбирая" расстояние между коррексом и крышкой коробки. Материал, из которого сделана прокладка, должен соответствовать гигиеническим требованиям на контакт с пищевыми продуктами.

Бумажная гофрированная прокладка бывает однослойная, двух-, трех- и т.д. до 11 слоев. Вес используемых бумаг от 20 до 40 г/м2. Верхний слой обычно запечатывается бронзовой краской, иногда используется металлическая фольга. Нижний слой, контактирующий с продукцией, может быть произведен из специальных бумаг: влаго- или жиростойких, бумаг с барьерным покрытием.

Различают бумажные прокладки точечной склейки (производятся в основном в континентальной Европе - Италия, Германия, Австрия, Польша) и собственно гофрированные (Великобритания, Бельгия). Первые, благодаря меньшему количеству точек склейки и расходу бумаги легче и сгибаются в любом направлении. Вследствие этого они обладают меньшей амортизационной способностью, для повышения которой увеличивают число слоев до 5 или 7.

Гофрированная прокладка кажется на ощупь жестче и сгибается только в одном направлении, вдоль гофр. Однако амортизационные свойства ее выше, и толщина постоянная (равна высоте профиля), что позволяет придать большую каркасную жесткость и уменьшить "парусность" готовой коробки, особенно больших размеров. К тому же этот способ гофрирования бумаги позволяет применять более дешевые двухслойные и однослойные прокладки.

Поскольку для производства этих типов прокладок применяются одни и те же материалы, а выполняемые функции одинаковы, выбор типа продукции скорее определяется силой привычки и ценовым фактором.
Встречается также так называемая техническая прокладка, которая укладывается под коррекс и прижимает упакованные конфеты к окошку крышки, закрытому полипропиленовой пленкой. Изготавливается на основе профилей В или С с высокими показателями амортизации.

2.2.1 Вторичная упаковка

Внутренняя упаковка, являющаяся дополнением внешней. Первичная (внешняя) упаковка имеет рекламно-маркетинговую и информационную функции, поэтому для ее производства используются средства полиграфии. Вторичная упаковка применяется для предохранения товара от повреждения при транспортировке и обычно не запечатывается. Чаще всего вторичная упаковка применяется для упаковки стеклянных изделий (парфюмерные флаконы и бутылки в тубусе). Фактически функцию вторичной упаковки выполняют поддоны под кондитерские изделия, имеющие вдобавок жиростойкие свойства.

2.2.2 Дизайнерский гофрокартон

Двуслойный гофрокартон (wave board; open wave) с открытой волной. Для его производства используется цветные или окрашенные с поверхности бумаги и картоны, а также специальные фигурные профили гофры, к примеру, S-профиль. Применяется для производства подарочной упаковки, для упаковки драгоценностей, конфет и шоколада, сигарет, розничных товаров, рекламной продукции. Распространен в Северной Америке, Германии, Китае.

2.2.3 Жиронепроницаемые бумаги

Бумаги, применяемые для производства упаковки пищевых продуктов, содержащих жир или масло. К жиронепроницаемым бумагам относят пергамент растительный, подпергамент и пергамин (в порядке уменьшения жиронепроницаемости).

2.2.4 Коррекс

Жесткая полимерная пленка, применяющаяся для упаковки конфет в шоколадных наборах и упаковки различных пищевых продуктов. Основные материалы, применяемые в производстве: ПЭТФ - полиэтилентерефталатная пленка, ПВХ - поливинилхлоридная пленка, а также ПС - полистирол. Данные виды жестких полимерных пленок хорошо поддаются термическому формованию и легко окрашиваются в различные цвета. Обладают различной степенью экологичности.

2.2.5 Микрогофробумага

По аналогии с микрогофрокартоном - материал, получаемый при склеивании хотя бы одного гофрированного слоя с одним или более плоским слоями. В отличие от микрогофрокартона в качестве склеиваемых слоев для получения микрогофробумаги применяются бумаги плотностью ниже 100 - 125 г/м2.

3. Экологичность упаковки

Пластические массы или полимерные материалы, используемые для производства различных изделий, в том числе тары и упаковки, содержат в своем составе химические соединения, которые в процессе их эксплуатации систематически выделяются в окружающую природу и другие контактирующие с ними среды, в том числе и продукты питания. При этом происходит загрязнение этих сред с нарушением экологического баланса или нанесением вреда здоровью человека.

Начинается этот процесс с синтеза полимеров, из которых наиболее распространенным для получения упаковочных материалов является полимеризация. Участвующие в нем химические соединения могут быть отнесены к следующим группам:

· основные химические вещества - мономеры;

· вещества, имеющие вспомогательное значение при полимеризации;

· вещества, введение которых нужно для придания получаемому полимерному материалу необходимых в последующей переработке свойств - пластификаторы, стабилизаторы, порофоры, мягчители, красители, наполнители, антистатические добавки.

Вредность получаемых полимеров, в первую очередь, определяется количеством мигрирующего из него мономера, который, как указывалось выше, может обладать высокой токсичностью, канцерогенностью или другими вредными свойствами. Происходит это потому, что мономеры, используемые при синтезе полимеров, обладают функционально-активными химическими группами, весьма реактивными и биологически агрессивными. В некоторых случаях токсичность мономеров определяется наличием в них загрязняющих примесей вследствие плохой очистки. Такие примеси могут даже в небольшом количестве придавать продукту и питьевой воде характерный неприятный запах, что является недопустимым для упаковочного материала.

Катализаторами являются вещества, которые изменяют скорость химической реакции, образуя промежуточный комплекс с реагирующими веществами, но не входящий в состав конечного продукта. Обычно таковыми являются щелочные и щелочноземельные металлы, минеральные соли, основания или кислоты. О наличии остатков катализатора в полимерном материале судят по его зольности.

Инициаторами полимеризации служат перекиси, персульфаты, алкильные соединения металлов - весьма агрессивные соединения, требующие тщательной отмывки из получаемых полимеров. Их вводят для возбуждения свободнорадикальных полимеризационных процессов.

В качестве регуляторов используют меркаптаны, а в качестве растворителей - метиловый или изопропиловый спирт - соединения весьма вредные и также требующие тщательной очистки или отмывки.

Стабилизаторы или антиоксиданты, а также ингибиторы старения вводят в полимерную композицию с целью предотвращения деструкции (разложения) при переработке в изделия и в процессе их эксплуатации. Их вводят в небольшом количестве (от долей до нескольких процентов), чаще всего до 3%. Они связаны с базовым полимером механически и поэтому легко мигрируют на поверхность полимерного материала, откуда переходят в контактирующие с ним среды (вода, воздух, пищевые продукты). В качестве стабилизаторов чаще всего используют амины, фенолы, сложные эфиры различных кислот и другие соединения, токсичность которых достаточно хорошо изучена.

Пластификаторы вводят в полимерные композиции от 10% и более с целью облегчения ее переработки в изделия и достижения оптимальных технологических режимов. Как правило, пластификаторами могут быть низкомолекулярные или высокомолекулярные соединения (даже полимеры), которые не вступают с базовым продуктом в химическое соединение. Пластификатор, главным образом низкомолекулярный, должен легко мигрировать на поверхность материала , поэтому в качестве таковых чаще всего используют сложные эфиры жирных кислот (фосфорной, фталевой, адипиновой, себациновой)с низким давлением паров и высокой температурой кипения.

Пластификаторы обладают хорошей способностью растворяться в жирах и маслах, из-за чего мигрирующий на поверхность пластификатор может легко перейти в продукты, содержащие жиры, а таковых в нашем ежедневном рационе всегда значительное количество. Кроме того, наличие в пластмассах пластификатора значительно облегчает миграцию других низкомолекулярных соединений, которые нередко являются более токсичными, чем сам пластификатор.

Красители и пигменты применяют для окраски пластических масс. Они обладают способностью выпотевать в значительных количествах в окружающую среду. Для предотвращения этого при производстве упаковки нужно подбирать неорганические и органические соединения, которые не обладают способностью растворяться в полимере и поэтому немобильны.

Наполнители представляются неотъемлемой частью полимерной композиции и их содержание доходит до 90%. Они вводятся с целью уменьшения материалоемкости полимера, то есть его экономии, и для придания некоторых свойств получаемым изделиям. В качестве наполнителей используют как низкомолекулярные, так и высокомолекулярные соединения. Ассортимент наполнителей весьма разнообразен.

Вопрос о правильном выборе упаковочного материала для конкретного продукта питания не является риторическим еще и потому, что полимерные материалы, из которых в процессе синтеза и переработки получают упаковку, представляют собой многокомпонентную систему, содержащую, в том числе, и вредные для человеческого организма продукты. Даже в композиции монопленок присутствует не только базовый полимер, но и низкомолекулярные продукты его синтеза: остаточные мономеры, катализаторы, инициаторы и др. Кроме того, в ней могут содержаться различные целевые добавки, вводимые в процессе переработки: пластификаторы, стабилизаторы, ингибиторы, наполнители, красители, мягчители, а также соединения тяжелых металлов.

Страницы: 1, 2