CC BY
73
|РУПАКОВКА И ЛОГИСТИКА
Активная упаковка для масла
М.Ф.Галиханов, А.Н.Борисова, Р.Я.Дебердеев, А.Ю.Крыницкая
Казанский государственный технологический университет
В современных условиях развития пищевой индустрии упаковка приобретает особую актуальность и непосредственно влияет на процесс сохранения качества и потребительских свойств продукта. Одна из основных тенденций в области создания упаковочных материалов - разработка материалов, обладающих улучшенным и прогнозируемым комплексом
санитарно-гигиенических свойств, материалов с повышенным уровнем барьерных свойств и так называемых «активных» материалов. С помощью «активных» материалов можно направленно изменять состав пищевых продуктов, продлевать срок их хранения, создавать оптимальную газовую среду внутри упаковки, облегчать подготовку упакованных товаров и продуктов к эксплуатации или применению и т. д.
Подобные упаковочные материалы постепенно вытесняют традиционные материалы, которые, как правило, выполняют только механические и барьерные защитные функции [1 —3].
Для увеличения сроков хранения многих пищевых продуктов сложилась практика применения консервантов. | Однако использование таких добавок не всегда оправдано, поскольку они могут хранить определенную угрозу \ здоровью, быть аллергенами и канцерогенами. Поэтому проблема увеличения сроков хранения благодаря упаковке, физически воздействующей на 1 продукт, является актуальной как в экономическом, так и в экологическом аспектах [1].
Порча многих пищевых продуктов во время хранения связана с наличием в них различных микроорганизмов. Например, в молочных продуктах содержатся лактобациллы, молочнокислый стрептококк, термофильный стрептококк, болгарская палочка и др. Снижение количества микроорганизмов в продуктах ведут различными 'технологическими приемами - бакте-фугированием, пастеризацией и стерилизацией, при комбинировании которых удаляется до 99 % бактерий. За рубежом для увеличения срока хранения чувствительных к повышенным температурам продуктов применяют обработку ионизирующими излучениями [4].
Известно, что электрические поля могут подавлять рост и развитие некоторых видов микроорганизмов [Б]. Под действием электрического поля интенсивность дыхания, теплопродукция и другие энергетические парамет-
ры микробных клеток снижаются, что свидетельствует о замедлении метаболических процессов.
Исходя из этого, была высказана гипотеза о том, что в качестве способа увеличения срока хранения пищевого продукта можно использовать упаковку, обладающую постоянным электрическим полем. Материалы, обладающие постоянным электрическим полем, называются электретами и находят применение во многих областях - радиоэлектронике, машиностроении, медицине. Целью работы явилось исследование возможности применения электретных материалов в качестве активной упаковки для такого молочного продукта, как сливочное масло.
В качестве объектов исследования использовали масло коровье (ГОСТ 37-91) и пленку из полипропилена (ГОСТ 26996-87).
Поляризация полимерных пленок проводилась в коронном разряде с помощью электрода, состоящего из 196 заостренных игл, равномерно расположенных на площади 49 см2 в виде квадрата. Расстояние между пленкой и электродами составляло 2,0 мм, напряжение поляризации - 35 кВ, время поляризации - 3 с. Перед поляризацией пленки выдерживали 10 мин в термошкафу при температуре 100 °С.
Измерение потенциала поверхности V активных упаковочных пленок проводили ежедневно с помощью измерителя ИПЭП-1, принцип действия которого основан на методе периодического экранирования приемного электрода, находящегося на некотором расстоянии от поверхности электрета.
Изготовление пакетов из пленок осуществляли с помощью устройства для сварки ИС-600. Масло массой 10 г герметично фасовали в электретный упаковочный материал и в обычную полипропиленовую пленку. Упакованное масло хранилось при комнатной температуре (для ускорения процессов порчи). С периодичностью в 1-3 сут упаковки вскрывали, и масло сравнивали по показателям качества - вкусу и запаху (ГОСТ 37-91), а также по изменению кислотности (в градусах Кет-тстофера).
Сливочное масло упаковывают плотным монолитом в картонные или дощатые ящики, которые выстилают пергаментом, алюминиевой фольгой или полимерными пленками. В качестве потребительской тары для масла применяют полимерные стаканчики и коробочки. Один из наиболее распространенных полимерных материалов для изготовления упаковки для масла -полипропилен (ПП). Этот полиолефин удовлетворяет большинству требований к упаковке, находящейся в контакте с пищевыми продуктами, хорошо перерабатывается, выдерживает кипячение и стерилизацию [6].
Полипропилен, как неполярный диэлектрик, - хороший материал для изготовления электретов методом коронного разряда. При этом методе носители заряда проникают внутрь материала и попадают в энергетические ловушки, в качестве которых могут служить примеси, граница раздела фаз, свободный объем полимера и т. д. Инжектированные носители заряда в объеме полимера обусловливают наличие у него постоянного электрического поля [7].
Из пленочных полипропиленовых электретов были сварены пакетики, в которые фасовали сливочное масло, качество которого периодически исследовали. Одновременно, для сравнения, масло затаривали и в пакетики из обычной полипропиленовой пленки. Исследования показали, что в процессе хранения вкус масла изменяется от чистого, хорошо выраженного сливочного до кислого, прогорклого. Причем ухудшение вкуса масла в простой упаковке происходит более интенсивно, нежели в электретной пленке. Кисловатый, слабопрогорклый привкус и запах в обычной упаковке появился на седьмые сутки, а в электретной - только на двенадцатые (при ускоренном процессе порчи продукта).
PACKAGING AND LOGUISTICS
При хранении сливочного масла, особенно в неблагоприятных условиях, молочный жир изменяется, образуется ряд химических соединений, обладающих часто неприятными вкусом и запахом. Изменение химического состава жира, а также разрушение каротина и витаминов обусловливают ухудшение органолепти-ческих показателей, снижение пищевой и биологической ценности масла. Изменение вкуса и запаха жира приводит к тому, что продукт становится непригодным к употреблению [8]. Основные причины порчи молочного жира в сливочном масле - гидролитические и окислительные процессы, вызываемые различными микроорганизмами и их ферментами [9].
Микрофлора сладкосливочного масла состоит из остаточной микрофлоры сливок после пастеризации и микроорганизмов, попадающих в масло в процессе выработки. Микрофлора представлена молочнокислыми, спорообразующими протеолитически-ми бактериями, дрожжами, плесенями, психротропными бактериями, особенно из рода Pseudomonas и бактериями групп кишечной палочки [4].
Скорость изменения микрофлоры в масле зависит от ряда причин, среди которых ведущую роль играет температура. Так, при хранении масла при относительно высоких температурах (15 °С) возрастает в основном содержание молочнокислых бактерий, которые в процессе своей деятельности могут выделять значительные количества молочной кислоты. При хранении масла при низких положительных температурах (4...5 °С) увеличение количества микроорганизмов происходит в основном за счет протеолитических бактерий, микрококков, дрожжей и плесеней.
Начальная стадия порчи продукта в этих условиях - гидролитический распад жира, происходящий под влиянием фермента липазы. Многие липазы бактерий выдерживают высокую температуру пастеризации, хотя сами бактерии погибают в процессе тепловой обработки сливок. Под действием этого фермента происходит гидролизация триглицеридов с выделением свободных жирных кислот, имеющих специфический прогорклый вкус и запах. Далее жир окисляется по цепному механизму через образование промежуточных продуктов пероксид-ного типа. Эти первичные продукты окисления (гидропероксиды, перокси-
ды) существенно не влияют на органо-лептические свойства жиров, но после их накопления в жире начинают протекать химические реакции, в результате которых образуются вторичные продукты окисления, обладающие прогорклым вкусом и резким неприятным запахом, - альдегиды, кетоны, оксикис-лоты и др. [9].
Окислительная порча молочного жира протекает в присутствии кислорода воздуха и света и заключается в глубоком распаде жира с образованием пероксидов, альдегидов, кетонов и других соединений, обладающих неприятным вкусом и запахом [8].
Присутствие в продукте свободных жирных кислот характеризует кислотное число, которое служит важнейшим показателем качества пищевых жиров [10]. Титруемая кислотность свидетельствует о суммарном количестве свободных кислот, присутствующих в продукте (в том числе жирных кислот, молочной кислоты и т.п.). Кислотность масла, хранящегося в обычной полипропиленовой пленке, уже на пятый день хранения в 1,5 раза больше, чем кислотность продукта, расфасованного в электретную упаковку. Вероятно, это связано как с замедлением ферментативных, так и микробиологических процессов в исследуемом продукте.
Можно также предположить, что электретные полимерные материалы имеют пониженную газопроницаемость по кислороду, вследствие чего замедляются окислительные процессы.
Таким образом, можно сделать вывод, что применение электретной пленки в качестве упаковки для жиро-содержащего пищевого продукта способствует продлению срока хранения сливочного масла примерно в 1,5 раза. Такую пленку можно отнести к разряду «активных» упаковок, физически воздействующих на продукт.
Безусловно, контакт «активной» упаковки с маслом сказывается на ее электретных свойствах. Известно, что хранение электретов во влажной среде способствует увеличению скорости релаксации заряда. Это связано с повышением поверхностной электропроводности полимеров и предпочтительной релаксацией гомозаряда в поверхностных и приповерхностных слоях [11, 12]. Ослабление действия электрического поля на микроорганизмы, вызывающих молочнокислое окисление в масле, может способствовать изменению скорости порчи продукта. Здесь возможна
и обратная зависимость: повышение кислотности масла, нарушение его консистенции и расслоение с образованием водной фазы оказывает влияние на электретные характеристики упаковки.
Следует заметить, что при пониженных температурах, при которых рекомендуется хранить масло, стабильность электретных материалов значительно выше, т. е. время действия электрического поля на продукт увеличится.
Таким образом, электретные материалы и «активные» упаковки на их основе могут быть использованы для практического применения в молочной и масложировой промышленнос-тях в качестве упаковочных средств.
ЛИТЕРАТУРА
1. Иванова Т.В., Розанцев Э.Г.//Пакет. 2000. № 1. С. 42.
2. Власова Г.М., Сыцко В.Е.//Известия вузов. Пищевая технология. 2004. № 1. С. 110.
3. Сидоренко С.А., Дудла И.А.//Известия вузов. Пищевая технология. 2004. № 1. С. 112.
4. Степаненко П.П. Микробиология молока и молочных продуктов. - Сергиев Посад: ООО «Все для Вас - Подмосковья», 1999.
5. Макаревич А.В., Пинчук Л.С., Гольдаде В.А. Электрические поля и электроактивные материалы в биохимии и медицине. - Гомель: ИММС НАНБ, 1998.
6. Хэнлон Дж.Ф., Келси Р.Дж., Фор-синио Х.Е. Упаковка и тара: проектирование, технологии, применение/ Пер. с англ. Под общ. науч. ред. В.Л. Жавнера. - СПб.: Профессия, 2004.
7. Электреты/Под ред. Г. Сесслера. -М.: Мир, 1983.
8. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. - СПб.: Гиорд, 2003.
9. Вышемирский Ф.А. Масло из коровьего молока и комбинированное. -СПб.: Гиорд, 2004.
10. Крусь Г.Н., Шалыгина А.М., Во-локитина З.В. Методы исследования молока и молочных продуктов. - М.: Колос, 2002.
11. Шуваев В.П., Турышев Б.И., Романовская О.С. и др.//Высокомолекуляр-ные соединения А. 1977. Т. 19. №3. С. 603-606.
12. Классов В.Н., Осипов К.А. Неравновесные процессы в диэлектрических материалах. // Межвузовский сборник научных трудов. - М.: Изд. МИ-РЭА. 1983. С. 93-98.
