При виборі упаковки, одним із найважливіших питань, які виникають у компаній виробників продуктів харчування, є питання про терміни їх зберігання. Найчастіше фірми, що виробляють продукти харчування, враховуючи технологічний процес обробки на своєму виробництві, роблять вибір на користь того чи іншого виду пакування, керуючись рекомендаціями виробників пакувальної продукції. Однак, щоб цей вибір зробити грамотніше і усвідомлено, необхідно знати особливості різних матеріалів, які застосовуються для пакування. Саме цьому й присвячено цю статтю.
Для кращої безпеки продуктів зазвичай використовують полімерні матеріали, які мають найбільшими бар’єрними властивостями, тобто. мають здатність перешкоджати проникненню газів (таких як кисень, вуглекислий газ), водяної пари та сторонніх запахів. Стабільна атмосфера всередині пакета здатна запобігти розвитку згубних мікроорганізмів та зберегти продукт для подальшого безпечного споживання. Особливо в тому випадку, якщо як упаковка використовується пакет із багатошарової бар’єрної плівки, герметично заварений під вакуумом. У цьому випадку більшість бактерій з атмосфери пакету буде видалено. Крім того, якщо цей пакет ще буде пастеризований або стерилізований, то терміни зберігання продукту будуть значно розширені.
Таким чином, проникність полімерних продуктів до газів, насамперед кисню та водяної пари, і є головними факторами, що впливають на термін зберігання, і повинні враховуватися при виборі матеріалу для пакування.
Взяті окремо полімерні матеріали, не мають універсальних властивостей здатних забезпечити всю палітру споживчих властивостей. Так, деякі з них мають прекрасні бар’єрні властивості по відношенню до кисню, але в той же час добре проникні для водяної пари.
Крім того, далеко не всі з них можна використовувати як матеріал, що добре приварюється до матеріалу пакувальної підкладки. Тому зазвичай як пакувальний матеріал з хорошими бар’єрними властивостями, використовують багатошарові плівки. Саме вони можуть забезпечити всю необхідну гамму споживчих властивостей упаковки, що дозволяють зберігати продукт без втрати якості протягом тривалого часу.
Серед найпоширеніших типів можна назвати плівки з кількістю шарів від 2-х до 5-ти. Серед пакувальних матеріалів із надзвичайно високими бар’єрними властивостями зустрічаються плівки з кількістю шарів 11 та більше.
Існує 2 способи виробництва таких плівок: ламінаційний та екструзійний.
Процес ламінації (склеювання) різних типів плівок здійснюють 2 методами:
- холодна ламінація – за допомогою різних типів клеїв;
- гаряча ламінація – один із шарів або обидва злегка розплавляються перед склеюванням, або в шар між ними заливається розплавлений полімерний матеріал (адгезив).
Найбільш поширеним способом виробництва бар’єрних плівок є видувна, або плоскощелева екструзія (видавлювання) розплаву полімерів у єдину плівку. При цьому одночасно в єдину плівку ектрудуються кілька полімерів, що мають потрібні бар’єрні характеристики, а у випадку, якщо ці полімери погано сумісні, то між ними екструдуються розплавлені полімерні адгезивні склади.
Тепер розглянемо різні типи полімерних матеріалів, що широко використовуються, з точки зору їх здатності перешкоджати проникненню газів і водяної пари. Якщо розташувати в ряд за рівнем зменшення бар’єрних властивостей стосовно кисню, то вийде таке:
- PVDC (полівінілдихлорид)
- EVOH (етиленвініловий спирт)
- PA (поліамід)
- PET (поліетилентерефталат-лавсан)
Колонка розташованих за ступенем зменшення бар’єрних властивостей по відношенню до водяної пари полімерних матеріалів виглядає наступним чином:
На бар’єрні властивості полімерних матеріалів істотно впливає:
1. Ступінь орієнтації полімерного плівкового матеріалу:
Ця характеристика показує ступінь розтягування довгих молекулярних полімерних ланцюжків всередині плівкового матеріалу і визначається коефіцієнтом розтягування полімерного розплаву в процесі виробництва (екструзії) плівки. Зазвичай, найкраща орієнтація плівки виходить при сильному роздмухуванні плівкового полотна в процесі видувної екструзії. За даними ЗАТ “Уралпластик” орієнтована поліамідна плівка має вдвічі нижчу проникність по кисню, ніж неорієнтована.
2. Температура навколишнього середовища;
3. Товщина полімерного матеріалу.
Як відомо, зниження температури навколишнього середовища та збільшення товщини полімерного матеріалу підвищує бар’єрні властивості плівкового матеріалу.
Якщо скласти таблицю значень коефіцієнтів проникності по кисню та водяній парі для різних полімерних матеріалів таблицю, то за даними фірми «Exxon-Mobil» вийде наступне:
| Тип матеріалу | Коефіцієнт паропроникності (г/м2за 24 години при 90% відносної вологості та температурі 380С) | Коефіцієнт пропускання по кисню (див3/м2за 24 години при 230С) |
|---|---|---|
| LDPE | 15-20 | 3000-13000 |
| HDPE | 3-12 | 500-3000 |
| PP неорієнтований | 8-10 | 1000-6000 |
| PP орієнтований | 5 | 2400 |
| PVDC | 1-5 | 1-3 |
| EVOH | 15-50 | 0,2-2,5 |
| Полістирол | 120 | 2500-7700 |
| PA | >150 | 30-100 |
| PET | 15-30 | 50-150 |
Серед факторів, що впливають на бар’єрні властивості полімерних плівок, в першу чергу слід відзначити вплив температури навколишнього середовища на проникність газів, а також товщини полімерного матеріалу. Як відомо зниження температури навколишнього середовища та збільшення товщини полімерного матеріалу підвищує бар’єрні властивості плівкового матеріалу.
З таблиці видно, що найвищими бар’єрними властивостями стосовно кисню має матеріал EVOH (етиленвініловий спирт). Але через свою дорожнечу зустрічається на практиці досить рідко.
Безумовним лідером, за обома показниками бар’єрних властивостей, є PVDC (полівінілдихлорид), проте він є тим матеріалом, який не піддається вторинній переробці, практично не утилізується, і при його спалюванні утворюються отруйні гази.
При виборі полімеру здатного перешкоджати проникненню водяної пари в упаковку найчастіше використовуються плівки, до складу яких входить HDPE (поліетилен високої щільності). Можна навести приклад використання цього матеріалу для пакування сухих сніданків.
Найбільш поширеним типом бар’єрних плівок призначених для зберігання м’ясних та рибних продуктів є плівки, що включають до свого складу LDPE (поліетилен низької щільності) та PA (поліамід). Цей тип упаковки, мабуть, і є найоптимальніший варіант із погляду співвідношення ціна – якість.
Тепер торкнемося особливої теми – упаковки свіжого м’яса та риби. При упаковці свіжого м’яса та риби необхідно знати, що в живому організмі воно стерильне, оскільки лейкоцити крові не залишають шансу чужорідним бактеріям на виживання. Однак після того, як стався розділ продукту, бактерії, що потрапляють на поверхню м’яса з повітря або від предметів, з якими воно стикається, негайно починають розмножуватися, причому за законом геометричної прогресії. Тому при упаковці м’яса або риби принципово важливим є час, що минув з моменту обробки та умов зберігання продукту. Останнім часом при упаковці охолодженого свіжого м’яса використовують пакети, виготовлені з бар’єрних плівок з модифікованою атмосферою всередині пакету, завареного, яка очищена від бактерій. У цьому випадку зазвичай використовують атмосферу з вмістом 70% кисню та 30% вуглекислого газу. Обидва ці газу в такій концентрації перешкоджають активному розмноженню ряду бактерій, крім того, кисень, насичуючи гемоглобін крові, надає м’ясу яскраво-червоного свіжого вигляду. Зазвичай виробники такого типу упаковки та обладнання для неї вказують термін зберігання продуктів у цих матеріалах від 10 до 12 днів, вважаючи, що за відсутності такого пакування продукт зіпсувався б за 4 дні.
На закінчення хотілося сказати, що ми сподіваємося на те, що дана інформація виявиться корисною і допоможе вам зробити правильний вибір матеріалу для того чи іншого типу упаковки вашої продукції.