CC BY
84
УДК 621.798
А. К. Загрутдинова, Р. Я. Дебердеев
АКТИВНЫЙ БИОРАЗЛАГАЕМЫЙ УПАКОВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ РЫБЫ
Ключевые слова: полипропилен, крахмал, активная упаковка, рыба, электрет.
В работе исследовано влияние активного упаковочного материала на основе полипропилена и крахмала на процесс хранения рыбных продуктов. При проведении микробиологических исследований рыбы из электретной упаковки было отмечено значительное снижение активности патогенных микроорганизмов, что ведет к замедлению скорости снижения качества рыбной продукции.
Keywords: polypropylene, starch, active packaging, fish, electrets.
The effect of active packaging material based on polypropylene and starch on fish shelf life was investigated. Microbiological study of the fish packed in electret material showed pathogenic microorganism activity to reduce significantly that led to slower loss of the fish quality.
Введение
Развитие упаковочной промышленности привело к появлению так называемых активных упаковок, способных воздействовать на упакованный продукт (товар), условия его хранения или его состав [1-6]. В том числе, в качестве активной упаковки можно использовать полимерные электретные пленки [3-5]. Электретными называются материалы, способные длительно сохранять электрический заряд на своей поверхности, т.е. являться источником постоянного электрического поля [4, 7, 8]. Наличие у упаковки электрического поля позволяет значительно продлить срок хранения ряда пищевых продуктов.
В то же время, неуклонно возрастают темпы роста производства биоразлагаемых полимеров [911]. Их применение позволяет решить проблему утилизации упаковки, сводя к минимуму ее вредное влияние на окружающую среду.
В ряде работ были изучены и электретные биоразлагаемые полимерные материалы, стойкие к действию микроорганизмов различного рода в процессе хранения и эксплуатации и разлагаемые в почве после использования и утилизации [12-15].
В связи с вышесказанным, целью работы явилось изучение возможности использования электретных полимерных биоразлагаемых материалов для создания активной упаковки для рыбы.
Экспериментальная часть
В работе были использованы полипропилен ПП (ТУ 2211-020-0203521-96) и крахмал картофельный (ГОСТ 7699-78).
Полимерные композиции получали смешением на лабораторных микровальцах с регулируемыми электрообогревом. Образцы изготавливали в виде пленок толщиной 0,1 мм (для использования в качестве пакетов) и пластинок толщиной 1 мм (для использования в качестве поддонов) прессованием на гидравлическом прессе в соответствии с ГОСТ 12019-66.
Перед электретированием образцы подвергались предварительному нагреву до 100 °С в термошкафу. Охлаждение образцов проводилось в поле отрицательного коронного разряда.
Электретную разность потенциалов поверхности UЭРП измеряли компенсационным методом с помощью вибрирующего электрода по ГОСТ 25209-82. Измерение потенциала поверхности Vэ, напряженности электрического поля Е и эффективной поверхностной плотности заряда аэф проводили методом периодического экранирования приемного электрода, находящегося на расстоянии 2 см от поверхности электрета.
Изготовление пленочных упаковок осуществлялось термоимпульсным способом сварки с помощью устройства ИС-600.
Отбор образцов рыбы нототении и копченой рыбы и их анализ осуществлялся по ГОСТ 7631-85. Общее количество микроорганизмов в них определялся по ГОСТ 10444.15-94.
Хранение рыбы в простой в электретной (активной) упаковке осуществлялось при комнатной температуре для ускорения процессов ее порчи.
Результаты и их обсуждение
Ранее [14] было показано, что композиция полипропилена с 9 % содержанием крахмала обладает наилучшими электретными свойствами (в период стабилизации заряда UЭРП = кВ, Vэ = 0,51 кВ, Е = 38 кВ/м и сэф = 0,3 мкКл/м2). При этом данная композиция способна разлагаться в почве - за полтора года упаковка из данной композиции практически на 40 % теряет свой вес.
Разработанная электретная композиция полипропилена с крахмалом и была взята в качестве упаковочного материала для рыбных продуктов.
Сначала были подвергнуты исследованиям свежезамороженные рыбные продукты - они были упакованы в пакеты из простых и электретных композиционных пленок (табл. 1).
Таблица 1 - Изменение органолептических характеристик свежезамороженной рыбы в процессе хранения
Упаковка Простая Электретная (активная)
Показатели
исходное состояние
Внешний вид поверхность поверхность
чешуи чистая чистая
Консистенция плотная плотная
Запах присущий присущий
свежей рыбе свежей рыбе
через 7 суток хранения
Внешний вид чешуи потускневшая, ослабленная потускневшая, слегка ослабленная
Консистенция мышцы мышцы слегка
ослабевшие, ослабевшие, от
от костей не костей не
отстают отстают
Запах неприятный; неприятный;
сок, сок,
выделившийся выделившийся
в упаковку - в упаковку -
мутный мутный
через 14 суток хранения
Внешний вид чешуи тусклая, ослаблена тусклая, ослаблена
Консистенция мышцы мышцы
дряблые, от дрябловатые,
костей не от костей не
отстают; сок, отстают; сок,
выделившийся выделившийся
в упаковку - в упаковку -
мутный мутный
Запах резкий запах резкий запах
порчи порчи
Исследования показали, что существенной разницы в органолептических показателях рыбных продуктов не наблюдается, т.к. продукт хранился в заведомо неправильных условиях (для ускорения процесса порчи) и проследить малейшие изменения в качественных характеристиках рыбы было довольно сложным. Поэтому было определено количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов в рыбных продуктах на разных стадиях хранения (табл. 2).
Оказалось (табл. 2), что у рыбы в электретной упаковке количество микроорганизмов почти в два раза меньше, чем у рыбы в простой упаковке.
Электретные биоразлагаемые материалы в виде поддонов были использованы для рыбы холодного копчения. Выяснилось, что рыба, хранящаяся в течение 60 суток (максимально допустимый срок хранения) в вакуумной упаковке с электретным вкладышем содержит в среднем 170 колонеобразующих единиц (КОЕ) мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных
микроорганизмов (МАФАнМ). В то же время,
скумбрия холодного копчения, хранящаяся в течение 60 суток в стандартной вакуумной упаковке в тех же условиях, содержит в среднем 480 КОЕ МАФАнМ.
Таблица 2 - Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов в свежезамороженной рыбе
Упаковка КМАФАнМ, шт.
начальное через 7 суток хранения через 14 суток хранения
Простая 1,1х102 1,9х107 2,2х107
Электретная (активная) 1,1х102 1,0х107 1,2х107
Заключение
Таким образом, при проведении микробиологических исследований рыбы из электретной упаковки было отмечено значительное снижение активности патогенных микроорганизмов, что ведет к замедлению скорости снижения качества рыбной продукции при хранении. Электретная биоразлагаемая упаковка способна выступать в качестве активной, т. е. продлевать срок хранения упаковываемой рыбной продукции. После использования и захоронения предлагаемая упаковка на основе полипропилена и крахмала способна разлагаться в почве под действием ее микрофлоры.
Литература
1. Ухарцева И.Ю., Макаревич А.В., Гольдаде В.А. Применение полимерных упаковочных материалов в мясоперерабатывающей промышленности. // Пищевая промышленность. - 1995. - № 7. - С. 21-22.,
2. Яковлева Л.А., Колесников Б.Ю., Кондрашов Г.А., Маркелов А.В. Полимерная упаковка нового поколения с бактерицидными свойствами. // Хранение и переработка сельхозсырья. - 1999. - № 6. - С. 44-45.
3. Галиханов М.Ф., Борисова А.Н., Дебердеев Р.Я. Бактериостатическая упаковка для мясных продуктов. // Пищевая промышленность. - 2006. - № 12. - С. 42-43.
4. Галиханов М.Ф. Короноэлектреты на основе полимерных композиционных материалов: Монография.
- Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, 2011. - 364 c.
5. Крыницкая А.Ю., Борисова А.Н., Галиханов М.Ф., Сысоева М.А., Гамаюрова В.С. Влияние «активного» упаковочного материала на развитие микроорганизмов в пищевых продуктах // Пищевая промышленность. -2011. - № 1. - С. 27-29.
6. Розалёнок Т.А., Сидорин Ю.Ю. Исследование и разработка антимикробной композиции для пищевых упаковок // Техника и технология пищевых производств.
- 2014. - № 2. - С. 130-134.
7. Kestelman V.N., Pinchuk L.S., Goldade V.A. Electrets in Engineering: Fundamentals and Applications. - Boston-Dordrecht-London: Kluwer Acad. Publ., 2000. - 281 p.
8. Yovcheva T. Corona charging of synthetic polymer films. -New York: Nova Science Publishers Inc, 2010. 60 p.
9. Закирова А.Ш., Канарская З.А., Михайлова О.С., Василенко С.В. Биодеградируемые пленочные
материалы. Часть 1. Биодеградируемые пленочные материалы на основе синтетических и микробиологически синтезированных полимеров // Вестник Каз. технол. ун-та. - 2014. - Т. 17. - № 9. - С. 155-162.
10. Закирова А.Ш., Канарская З.А., Михайлова О.С., Василенко С.В. Биодеградируемые пленочные материалы. Часть 2. Биодеградируемые пленочные материалы на основе природных искусственных и химически модифицированных полимеров // Вестник Каз. технол. ун-та. - 2014. - Т. 17. - № 10. - С. 114-121.
11. Фомин В.А., Гузеев В.В. Биоразлагаемые полимеры, состояние и перспективы использования. // Пласт. массы. - 2001. - № 2. - С. 42-46.
12. Галиханов М.Ф., Миннахметова А.К., Жигаева И.А., Дебердеев Р.Я. Влияние электретного заряда композиций полиэтилена с крахмалом на их биоразлагаемость. / // Пластические массы. - 2009. - № 8. - С. 41-45.
13. Галиханов М.Ф., Жигаева И.А., Миннахметова А.К., Дебердеев Р.Я., Муслимова А.А. Электретные свойства композиций сополимеров этилена с винилацетатом с крахмалом. // Известия российского государственного педагогического университета имени А.И. Герцена. -2009. - № 11 (79): Естественные и точные науки. Физика. - С. 115-119.
14. Галиханов М.Ф., Загрутдинова А.К., Астраханцева М.Н, Дебердеев Р.Я., Муслимова А.А. Электретные свойства композиций полипропилена с крахмалом. // Материаловедение. - 2010. - № 1. - С. 60-63.
15. Гороховатский Ю.А., Бурда В.В., Карулина Е.А., Темнов Д.Э., Чистякова О.В. Улучшение качества активной упаковки на основе полиэтилена высокого давления с бинарным наполнителем. // Научное мнение - 2013 (ноябрь). - № 10. - С. 353-357.
© А. К. Загрутдинова - канд. техн. наук, инженер, учебно-воспитательный центр КНИТУ, habibati@bk.ru; Р. Я. Дебердеев -профессор кафедры технологии переработки полимеров и композиционных материалов КНИТУ, deberdeev@kstu.ru.
© A. K. Zagrutdinova - Ph.D. in Technical Sciences, engineer, Educational Center, KNRTU, habibati@bk.ru; R. Ya. Deberdeev -Professor, Department of Processing Technology of Polymers and Composite Materials, KNRTU, deberdeev@kstu.ru.
