Новые упаковочные материалы. Полимерные покрытия

1. низкие паро– и влагопроницаемость (чем ниже эти показатели, тем меньше усушка);

 

2.  избирательная  по отношению к кислороду (О₂) и углекислому газу (СО₂) газопроницаемость: низкая проницаемость по отношению к кислороду препятствует развитию плесени, а по отношению к диоксиду углерода проницаемость должна быть выше во избежание задержки его в подпленочном пространстве, чему способствует упаковка сыра в модифицированной (МГС) или регулируемой (РГС) газовых средах;

 
 

3. высокая жиростойкость, поскольку сыры относятся к жирным продуктам, и при неправильно  подобранном материале жир может  проникать на поверхность упаковки;

 

4. непроницаемость для микрофлоры и продуктов ее жизнедеятельности;

 
 

5. способность материала упаковки к термической  усадке (для плотно прилегающей полимерной оболочки бескорковых сыров).

 

       Ассортимент упаковки для сыров сегодня определяется всеми этими требованиями.

    4.1.Полимерные  пленочные материалы.

       Полимеры  в качестве защитных покрытий широко применяются для упаковки блоков или головок твердого сыра весом от 65 до 110 килограмм — в пленках и происходит созревание сыра. Наибольшее распространение для этих целей получили пленки ПВХ, ПВДХ (поливинилиденхлорид или «саран») и ПА (для упаковки типа «крайовак» (винилиденхлоридная плёнка) или «супровак»).  

       Чтобы процесс созревания сыра в полимерной пленке прошел оптимально, и было исключено высыхание и коркообразование, головку упаковывают в термоусадочную пленку под вакуумом. Пленки должны иметь определенный уровень проницаемости по СО₂ и водяному пару, быть стойкими к поваренной соли, молочной кислоте, аммиаку и жирам, обладать высокой способностью к усадке, чему в необходимой степени отвечают материалы на основе ПВДХ и ПА. В последнее время для этих целей за рубежом стали успешно применяться прозрачные пленочные материалы с уникальными усадочными свойствами. К ним относятся пленки «Сурлин» фирмы «Дюпон», К-смолы повышенной прозрачности, а также пленки на основе ПЭ, к которым можно отнести Marlex и mPact компании «Филлипс Петролеум» (смотреть приложение В).

       В последнее время все большую  популярность приобретает порционная упаковка. Ломтики, кусочки, полоски  сыра предлагаются потребителям не только на предприятиях общественного питания, но и в торговых точках. В этой связи пленочные упаковки с защитой  модифицированной газовой среды (МГС) и регулируемой газовой среды (РГС) получили самое широкое распространение, поскольку при хранении из продукта выделяются газообразные вещества, изменяющие среду внутри упаковки. Упаковывание происходит по следующей схеме: вакуумирование упаковки с сыром, заполнение ее смесью газов необходимого состава и запечатывание с помощью тепловой сварки. Основной состав газовой среды: стопроцентный азот (N₂) или стопроцентный диоксид углерода (СО₂) , либо тридцать процентов азота и семьдесят процентов двуокиси углерода. Упаковка в среде углекислого газа (СО₂) предохраняет продукт от окисления и бактериального загрязнения в течение 60 суток, в среде азота — 30 суток[4].

       Одним из перспективных полимерных материалов представляется прозрачная пленка на основе поликарбоната марки «Макролон», которая обладает достаточной прочностью на растяжение и на разрыв. Упаковка в модифицированные и регулируемые среды особенно эффективна для мягких видов сыров с запахом типа «Рокфор», «Горгонцола» и другие, которые после созревания продолжают активно выделять газы (главным образом, углекислый газ (СО₂)) и пары воды. Это приводит к вспучиванию вакуумной упаковки и быстрой порче продукта. Поначалу, чтобы предотвратить подобный процесс, в верхней части пленки делались микроскопические отверстия для выхода газов, но таким образом одновременно создавалась возможность для проникновения кислорода извне, что совершенно недопустимо из–за проникновения сильного запаха сыра из упаковки.

       Решение проблемы было найдено путем создания специфической конструкции упаковки с плоским клапаном, а также  использования селективно-проницаемых  полимерных пленочных материалов, обладающих повышенной проницаемостью по отношению  к диоксиду углерода из упаковки в  окружающую среду и непроницаемостью по отношению к кислороду из окружающей среды внутрь упаковки. Упаковку обрабатывают двуокисью углерода (СО₂) и азотом (N₂), при этом образующийся во время дозревания углекислый газ(СО₂) выходит через плоский клапан наружу, в то время как кислород снаружи не может проникнуть в упаковку. В настоящее время порционно упакованные мягкие сыры в таких пленках повсеместно реализуются в магазинах самообслуживания и супермаркетах.

       Для упаковки специальных видов сыров  с плесенью разработан новый полимер, обладающий проницаемостью для кислорода(О₂) и непроницаемостью для паров воды. В его состав входит смола, набухающая при впитывании влаги, что обеспечивает высокое качество сыра в процессе его созревания[4]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Расплавы, растворы и дисперсии различных  высокомолекулярных соединений (латексы), используемые в качестве покрытий  на продуктах питания.

5.1. Покрытия  на  сырах.

       С помощью латексных покрытий на твердых сырах формируются защитные оболочки. Получение таких оболочек из расплавов полимеров не нашло практического использования в сыроделии. Это связано с несколькими препятствиями: 

1. сложной технологией  нанесения расплава полимера на головку сыра при температурах выше двухсот градусов Цельсия, неприемлемой для продукта питания;

 

2. необходимостью  применения дорогостоящего экструзионного оборудования;

 

3. сложностью  нанесения равномерного тонкого  слоя покрытия на головку сыра различной  формы и размера.

 
 

       Нанесение защитных покрытий на сыры из растворов  высокомолекулярных соединений (ВМС) распространено, но имеет много ограничений. При  этом полимеры должны обладать пленкообразующими  свойствами, то есть способностью образовывать раствор требуемой вязкости, который  мог бы легко наноситься на поверхность  сыра с последующим быстрым удалением  растворителя. Кроме того, они должны быть физиологически безвредны. Их ассортимент  ограничен небольшим количеством  природных полимеров (альгинат натрия, коллаген, казеин, простые эфиры  целлюлозы и некоторые моносахариды). Наибольшее распространение получили водные дисперсии ВМС, которые имеют ряд преимуществ. К ним относятся: 

1. доступная сырьевая база исходных компонентов;

 

2. возможность формирования покрытия необходимой  толщины посредством погружения с последующей сушкой;

 
 

3. возможность нанесения покрытия на поверхность  сыра практически любого возраста и  формы;

 

4. получение покрытия с заданным комплексом свойств, в том числе бактерицидными, фунгицидными и другими, обеспечивающими его  биологическую и экологическую  безвредность;

 
 

5. высокая массовая доля сухих веществ (семьдесят процентов по сравнению с двадцатью процентами в растворе полимеров) при низкой вязкости системы, что обеспечивает получение сплошного покрытия уже при однослойном нанесении.

 
 

       Латексные покрытия наносятся на рассольные и  сычужные сыры различной степени  твердости. Для создания оболочки используют водные дисперсии, полученные методом  эмульсионной или суспензионной  полимеризации. При этом в качестве мономеров используют винилхлорид (ВХ), винилиденхлорид (ВДХ), винилацетат (ВА), винилпропионат (ВП), эфиры акриловой  и метакриловой кислот (ЭАК и ЭМАК), бутилкаучук (БК), полиизобутилен (ПИБ) и др. Чаще всего такие покрытия патентуются, и известны их фирменные  названия: «Видропласт», «Фудпласт», «Стимультекс», «Остпласт», а также отечественные «Фунгиколор», «ПолиСВЭД», «ПараСВЭД».

       В проблемной лаборатории МГУПБ в  результате многолетних исследований и экспериментов был разработан целый ряд прогрессивных покрытий для сыров на основе латекса БК (ЛБК–3) и латекса сополимера ВХ и ВД (ВХВД–65) под названием ВИМ и ВХВД–65В или СВХЭД. Такие покрытия содержат различные добавки и красителии и обладают: 

1. необходимым уровнем физико–механических свойств;

 

2. отличной  стойкостью к маслам и жирам;

 
 

3. хорошей технологичностью;

 

4. селективной проницаемостью к диоксиду углерода (СО₂) и кислороду (О₂), низкой проницаемостью к парам воды.

       При созревании сыра в латексных оболочках  ускоряются и протекают наиболее полно протолетические процессы с распадом белков, а под воздействием ферментов и бактериальных культур  ускоряется сам процесс созревания. Результатом такого регулируемого  массообмена в латексных покрытиях  является возможность ускорения  процесса созревания сыра по заданной программе. В этом случае решающую роль играют полимерные защитные оболочки из латексов, в состав которых могут  входить иммобилизованные ферменты, пигменты, бактерицидные препараты  и другие целевые добавки.

       Технологический процесс формирования латексного покрытия на сырах очень прост, доступен и  удобен, особенно для небольших производств. Оно наносится на головку сыра одним из трех возможных способов: погружением головки сыра в водную дисперсию, намазыванием ее на поверхность  кистью или напылением с последующей  сушкой. В зависимости от требуемой  толщины можно наносить один, два или три слоя. Отличительной особенностью этой технологии является то, что формирование покрытия осуществляется в процессе сушки после его нанесения на поверхность продукта. Латексные покрытия предохраняют продукт от нежелательной микрофлоры, ксенобиотиков, случайных механических повреждений.

       Весьма  перспективной отечественной разработкой  латексного покрытия для сыров является водная дисперсия сополимера винилацетата с этиленом, содержащая фунгистатические и колористические комплексы, под  названием «ПолиСВЭД». Она выпускается  в виде вязкой жидкости, не имеет  постороннего запаха и предназначена  для нанесения на головку сыра, а также может быть окрашена в  любой цвет. Покрытие предназначено  для защиты, созревания, хранения и  реализации в нем твердых сычужных и рассольных сыров. Так же как  и латексные покрытия типа ВИМ, «ПолиСВЭД» обеспечивает защиту сыра от различных  нежелательных воздействий и  имеет те же преимущества. Для покрытий на основе латекса СВЭД или латекса  сополимера винилацетата с дибутилмалеинатом  разработаны защитные системы «ПараСВЭД», в которых сочетаются латексные  и полимерно-восковые слои. Нанесение  последних осуществляется перед  реализацией или длительным хранением  сыра. Качество покрытия, формируемого из водных дисперсий, считается нормальным, если оно не отслаивается от поверхности  сыра, не растрескивается и не липнет.

       В сыроделии используют также пленкообразующие покрытия, состоящие из акриловой  эмульсии, пластификатора (дибутилфталата), раствора казеина, аммиака, щелочи, пигментов, наполнителей, консервантов, воды поливинилацетатной эмульсии, которая с целью удешевления состава может быть на 80 процентов заменена дивинилстирольным или другим латексом[4]. 
 

       5.2. Покрытие на колбасных изделиях.

       Использование пищевых защитных покрытий, сформированных непосредственно на мясопродуктах  — один из путей сохранения качества, увеличения сроков хранения, предотвращения потерь мяса при хранении, транспортировке.

       Чтобы сохранить товарный вид колбас, уменьшить потери влаги в процессе хранения, избежать появления микробной порчи продукта, плесени на его поверхности, используются различные методы — упаковывание в регулируемых газовых средах, под вакуумом, замачивание оболочки в антимикробных составах, нанесение на поверхность колбас защитных покрытий.

       Примером  защитных покрытий, производимых в  России, являются системы на основе гигиенически безопасных латексов (водных дисперсий синтетических полимеров). Эти покрытия формируются непосредственно на продуктах питания. Такой способ отличает сравнительная простота технического решения: продукт погружают в водную дисперсию (исключается применение высоких температур, которые иногда негативно влияют на свойства продукта). 

       После высыхания на поверхности образуется защитная пленка. При этом обеспечивается плотное прилегание покрытия к поверхности продукта, гарантирующее отсутствие микрополостей областей потенциального развития нежелательной микрофлоры.

       В рамках разрабатываемой в МГУ  прикладной биотехнологии концепции создания безопасных защитных систем пролонгированного действия ранее изучены водные дисперсии инертных полимеров и их смеси, модифицированные «активными» компонентами, в качестве которых выступали антиокислители, ферменты, клетки, витаминные комплексы, консерванты, коптильные препараты и т.д.

       Было  отмечено, что эта задача решается путем получения полифункционального эффекта — сочетания защитных свойств покрытия и возможности направленно влиять на качество продукта за счет реализации коллоидно-химического принципа структурной модификации латексных систем.