CC BY
109
621.798.2.002.2
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПЛАСТИКОВОЙ УПАКОВКЕ
Г.М. ВЛАСОВА, В.Е. СЫЦКО
УО Белорусский торгово-экономический университет потребительской кооперации (Гомель, Беларусь)
В последние десятилетия XX века в связи с бурным развитием нефтеперерабатывающей промышленности и особенно производства химических полимеров была создана широкая гамма новых видов пластмасс и композиционных материалов на их основе. Обладая малой энергоемкостью, высокими эксплуатационными и технологическими свойствами, привлекательным внешним видом, пластмассы становятся одним из основных упаковочных материалов, вытесняя из этой сферы традиционные - дерево, металлы, стекло и бумагу. Эта тенденция сохранилась и в начале XXI века [1]. Пластмассам и материалам, комбинированным с полимерами, принадлежит уже 50% мирового рынка упаковки.
Наиболее динамично развивается рынок гибких полимерных упаковочных материалов, что обусловлено их существенными достоинствами по сравнению с жесткими тароупаковочными изделиями. Прежде всего, производителей привлекает относительная простота технологии их изготовления, которая позволяет организовать поточное крупнотоннажное производство на предприятиях химической и нефтехимической промышленности или получать мелко- и среднетоннажные объемы упаковочного полотна непосредственно на предприятиях, где производят продукцию, нуждающуюся в упаковке.
Важная характеристика полимерных пленок - их . способность совмещаться друг с другом различными методами. Они могут быть сварены при нагревании, механически скреплены или сшиты, склеены, соединены ультразвуком или высокочастотной сваркой. Кроме того, пленочные материалы отличаются значительной экономической эффективностью при применении в качестве упаковки, так как имеют высокие эксплуатационные показатели, которые можно варьировать в широких пределах, обеспечивая длительный срок службы и привлекательный внешний вид упаковки.
Наиболее распространенным типом гибких упаковок являются монопленки из ПЭВД (около 75% всего объема потребления термопластичных пленок в упаковке), ПЭНД, ПП и ПВХ. Однако постепенно они утрачивают лидирующее положение в пользу ламинатов, соэкструдатов и других комбинированных материалов на их основе, которые характеризуются более совершенной структурой, высокими барьерными свойства-
ми и широким диапазоном эксплуатационных характеристик.
Многообразие полимерных пленок позволило значительно расширить номенклатурный состав упаковки. В конце XX века широкое распространение получила упаковка в термоусадочную и растягивающуюся пленку, асептическая упаковка, упаковка под вакуумом, в газовой среде, разогреваемая и стерилизуемая упаковка.
Значительная часть пластиковой упаковки используется пищевой промышленностью для' расфасовки продуктов питания и прохладительных напитков. Для кратковременного хранения пищевых продуктов применяют тонкие газопроницаемые пленки из полиоле-финов (ПЭ, сополимеров этилена с другими олефинами, двухосноориентированного ПП), пластифицированного ПВХ, ПС и др. Такие пленки обычно выполняют термоусадочными {heat shrink), растягивающимися (stretch, super stretch), вводят в состав пленок добавки, придающие им свойства прилипания (клинг(с//л£)-пленки). Это обеспечивает плотный контакт пленок с упаковываемым продуктом. Пленки применяют для обертывания лотков с продуктом, изготавливают из них мешки, пакеты, формируют скин(5А7/7)-вакуум-упаковки.
В последние годы все шире используются клинг-пленки с микроперфорацией для предотвращения отпотевания упакованной продукции. Кроме того, улучшается их дизайн за счет нанесения печати. Ежегодный мировой прирост потребления клинг-пленки за последние 5 лет составил 50-70% [2].
Интенсивно растет применение термоусадочных (heat shrink) ПЭ пленок (прозрачных или окрашенных в массе) с многоцветной печатью, а также с перфорацией и микроперфорацией. Помимо групповой упаковки такие пленки используются дта завертывания холодной и горячей штучной продукции хлебобулочных производств, а также для рекламной комбинированной упаковки, состоящей из нескольких различных предметов.
Для долгосрочного хранения пищевые продукты упаковывают в вакууме, модифицированной или регулируемой (контролируемой) газовой среде в термоформованные пакеты,газонепроницаемые (барьерные) полимерные пленки, коробки, упаковки типа blister, skin и т. п. с асептической обработкой продукта и внутреннего объема упаковки. Пищевые полуфабрикаты иногда пастеризуют в упаковке, что позволяет существенно увеличить сроки их хранения.
„002.2
онных
ю эна-паков-шение 'иваю-ка под ерили-
споль-асовки IB. Для IB при-лиоле->угими шасти-l6bI4HO 1СТЯГИ-
ав пле-япания ш кон-си при-укгом, [ируют
зуются враще-к того, 1 Еже-гнкиза
[ОЧНЫХ
юнных рфора-й упа-лвания булоч-иниро-шчных
эдукты
ирегу-
термо-
ерные)
blister,
ИВНуТ-
рикаты
ущест-
Высокобарьерные (high barrier) упаковочные пленки, как правило, представляют собой многослойные полимерные или комбинированные материалы (соэкс-трудированные, кашированные, ламинированные, с напыленными покрытиями и т. д.). Они содержат в своем составе непроницаемые для газов, паров воды и ароматических веществ полимерные либо металлизированные полимерные слои на основе таких высокомолекулярных соединений, как ПЭФ, ПА, ПВС, ПВДХ,
■ТГ"\Г 'Т'ТГТТГ\Т-
ПГьП Л тг ................ ...........................
jri Друипл. хxtitvjx» х> iwivx -j.in.wj.iv j\.viviii\j_
ЗИДИОННЫХ МаТСрИаЛОВ.
Многослойные упаковочные пленки имеют высокие защитные характеристики, однако их производство требует больших экономических затрат, а утилизация отработанных материалов вызывает определенные трудности. В последние годы преобладает тенденция замены высокобарьерных фольгированных материалов металлизированными, что позволит сократить расход металла почти в 100 раз. Металлизированные комбинированные материалы имеют более привлекательный внешний вид и лучше защищают продукт, так как не мнутся и не растрескиваются при формовании упаковки, как фольга. Кроме того, регулируя толщину и оптическую плотность слоя металла, можно повысить температуру продукта, разогреваемого в металлизированной упаковке в СВЧ-печи до 200°С и выше.
Новым материалом для изготовления пищевой упаковки является пленка, покрытая окислами кремния, иначе называемая "гибким стеклом" или QLF-пленкой (iquartz-like film- пленка, похожая на кварцевое стекло). В качестве подложки здесь обычно применяется пленка из полиэтилентерефталата (ПЭТФ), на которую наносится тонкий слой (0,00007-0,0002 мм) SiO* (х = 1,5... 2), придающий пленке свойства барьерности к кислороду и водяному пару и сохраняющий прозрачность и проницаемость материала для микроволнового
ИЗЛуЧСККЯ, а ТаКЖС ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДСТСК-
торов металла для продуктов в этой упаковке. В настоящее время эти пленки применяются при изготовлении пакетов с высокими барьерными свойствами для упаковки соленых загсу сок в инертных газах, пакетов для печенья и крекеров, для вина и фруктовых соков, оберток для ароматизирующих веществ, конфет и жевательных резинок, для изделий из мяса, сыра, а также для изготовления прозрачных крышек подносов с охлажденными пищевыми продуктами, особенно предназначенных для подогревания в микроволновых печах.
В технологии пищевых производств устойчивое распространение приобрел способ асептического упаковывания в пластмассовую тару. В этом случае стерильность упаковки достигается как применением стерилизующих агентов (пероксид водорода, этиле-ноксид, перегретый или насыщенный пар, горячий воздух, УФ- или радиационная обработка и т. д.), так и за счет наложения на упакованную пленку защитного слоя, удаляемого либо перед формованием, либо перед
заполнением тары пищевым продуктом. Основными видами такой упаковки являются термо формованная полужесткая полимерная тара для соков, молока и других продуктов, а также комбинированная упаковка типа «пакет в ящике» {bag-in-box).
Наибольшее распространение получила надежная и дешевая потребительская тара типа Тетра-Пак, Тетра-Брик, Брик-Пак, Комбиблок, Пьюр-Пак, Тетра-Топ, ГИПА и др. Такая упаковка в последние годы снабжена легко вскрываемыми, устройствами, а также «сигнальными» приспособлениями, предупреждающими о злоупотреблениях (например о фальсификации). Выпускается также крупногабаритная тара для асептического упаковывания вина, томат-пасты и других жидких продуктов, вместимость которой 200 л и более. В этом случае вместо картона, выполняющего функцию внешнего слоя, используют жесткий каркас из стального листа, прочных полимерных материалов или дерева.
С начала 1980-х годов для производства жестких пластмассовых упаковок используют полимерные материалы не только из индивидуальных пластмасс (ПЭ, ПП, ударопрочный ПС и др.), но и получаемые их со-экструзией. Для упаковки пищевых продуктов пастообразной консистенции и кисломолочной продукции широко применяют тару из соэкструзионных материалов на основе ударопрочного ПС, стабилизированного ПВХ и ПП.
Для расфасовки газированных напитков, минеральной воды, пива, масла и других жидких продуктов все больше используются ПЭТФ-бутылки, вместо тради-
1ттглпт»лм" тгт гг»» /"ч-г'! и^аплтг -г'Чпг т ттг* 1 Г13 V тто'Л пт т^плтгл тгл
ЦИОНпОл'х илао 1 гххчхюип. хар ох по лд_1->ух> Нхи охэхохэапи
только потенциальной возможностью миграции мономера (винилхлорида), относящегося по классификации ФАО ВОЗ к токсичным веществам 1-го класса опасности, но и образованием ядовитых соединений при разложении выброшенной упаковки.
Новым материалом, разработанным несколькими ведущими мировыми производителями полиэфиров, является полиэтиленнафтален (ПЭН). По сравнению с ПЭТФ новый материал ПЭН имеет большую механи-
ХТ(*П 1Л1
ую прочность, лугчшук> химическую стойкость к маслам, жирам и едким растворам, лучшие барьерные свойства по кислороду и углекислому газу, устойчивость к ультрафиолетовому излучению. К тому же ПЭН-бутылки можно наполнять и мыть при более высоких температурах (до +100°С), что позволяет производить тару многоразового использования. Ведутся также работы со смесями ПЭТФ/ПЭН, из которых получен материал с высокой теплостойкостью, позволяющий производить наполнение бутылок продуктом при +95°С и также имеющий хорошие барьерные свойства по кислороду и углекислому газу. ПЭН-бутылки уже применяются для разлива воды Вонжща, ПЭН/ПЭТФ-бутылки - для прохладительных напитков с добавкой соков и витамина С, ПЭТФ/ПЭН-банки - для горячей фасовки джемов, майонеза и кетчупа.
Оценивая значение полимерных материалов, необходимо учитывать и их недостатки - склонность к старению, деформирование (ползучесть) некоторых полимеров под нагрузкой, сравнительно невысокую теплостойкость. Серьезная проблема возникает в связи с утилизацией отходов пластмасс, которые не подлежат сжиганию из-за вредных выбросов в атмосферу и не разлагаются в естественных условиях под действием факторов окружающей среды.
Прогресс в развитии технологии и фгоико-химии полимеров обусловил создание нового поколения ряда полимерных материалов с дополнительными функциональными свойствами:
саморазлагающиеся полимерные материалы
(self-degradable materials), которые сохраняют эксплуатационные характеристики только в течение периода потребления, а затем претерпевают
физико-химические превращения под действием факторов окружающей среды - микроорганизмов воздуха и почвы, ультрафиолетового излучения, воды и др. - и включаются в процессы метаболизма природных систем без ущерба для экологии;
саморегулирующиеся или «умные» полимерные материалы (smart or «intelligent» materials), которые характеризуются наличием обратной связи с объектом воздействия и способны регулировать свою функциональную активность в зависимости от состояния объекта;
активные полимерные материалы (active materials), оказывающие целенаправленное воздействие физической, химической или биологической природы на упакованную продукцию и долговременно сохраняющие
либо заданным образом трансформирующие ее структуру и свойства.
Полимерные материалы такого рода постепенно вытесняют из различных сфер производства и потребления традиционные пластики, которые, как правило, выполняют только механические и барьерные функции. Технология их получения относится к нетрадиционной области переработки пластмасс и имеет ряд особенностей, составляющих секрет (know-how) фирм-производителей.
Полимерные материалы с дополнительными функциональными свойствами представляют собой обширный развивающийся класс. Они эффективны, относительно дешевы, экономичны в применении, технологичны при изготовлении и утилизации. Поэтому номенклатура и объемы производства упаковок на их основе постоянно возрастают и составляют перспективную область инвестиционных вложений капитала с минимальным риском.
Мировой опыт развития упаковочной индустрии ясно определил тенденции совершенствования полимерных материалов в направлении активного воздействия упаковки на стабильность структуры и свойств упакованной продукции.
ЛИТЕРАТУРА
1. Власова Г. Индустрия упаковки // Технологии переработки и упаковки. - 2001.-№ 2. - С. 14-16.
2. Власова Г., Макаревич А. Новые тенденции полимерной упаковки//Упаковка и этикетка в Белоруссии. - 2001. -№ 4. -С. 16-21.
Я вступил а 22.09.03 г.
621.798.2:664.002.612
ВЛИЯНИЕ УПАКОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА КА ЧЕСТВО ПИЩЕВОЙ ПРОДУКЦИИ
С.А. СИДОРЕНКО, И.А. ДУДЛА
За последние годы существенно изменились функции тары и упаковки. Из инертного барьера между пищевым продуктом и внешней средой упаковка превратилась в своеобразный фактор производства, поскольку с ее помощью можно создавать оптимальную газовую среду внутри оболочки (хранение в модифицированной и регулированной среде), регулировать температуру микроволнового нагрева продуктов питания (металлизированные пленки), изменять состав продукта. Такие упаковки называются активными, так как содержат специальные добавки: абсорбенты газов и влаги, антимикробные препараты, ароматизаторы [1,2].
Безусловным лидером по защите пищевых продуктов, в частности соков, от воздействия патогенных микроорганизмов и токсичных продуктов их жизне-
деятельности на украинском рынке являются пакеты компании «Тетра-Пак», которой разработана технология асептической упаковки соков.
Данная технология предполагает эффективную кратковременную термическую обработку продукции, практически не изменяющую ее вкуса и состава. Конструкция аппарата для розлива и упаковки исключает соприкосновение продукта с воздухом. Запаивание пакета из ламинированного картона ниже уровня розлива жидкости обеспечивает полное заполнение тары соком. Отсутствие воздуха в пакете исключает возможность окислительных процессов и изменения потребительских свойств напитка, т. е. соки защищены от влияющих на качество продукта факторов внешней среды - солнечного света и атмосферного кислорода [3].
