CC BY
0
УДК 664.9:621.798:678 DOI: 10.21323/2071-2499-2020-5-10-17 Табл. 3. Ил. 25. Библ. 13.
КОНСЕРВЫ — ДРАЙВЕР РАЗВИТИЯ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Крылова В.Б., доктор техн. наук, Густова Т.В., канд. техн. наук ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова
Ключевые слова: консервы, упаковка, полимеры, комбинированные материалы Реферат
Развитие рынка полимеров демонстрирует положительную динамику внутреннего производства. Для вывода на рынок конкурентоспособной продукции необходима ориентация производства на новый вектор развития, учитывая мировую популярность полимерной упаковки, составляющей около 50% всех видов упаковки. Из них большую долю (около 60%) составляет мягкая упаковка, и данный показатель продолжает расти. Пищевая промышленность является основным потребителем такого вида упаковок. Показаны наработки и перспективы использования полимерной и комбинированной видов потребительских упаковок при производстве мясных и мясосодержащих консервов, консервированных кормов для непродуктивных животных, а также классификационное ранжирование полимерной потребительской упаковки и некоторые аспекты теплового консервирования.
CANNED FOOD — DRIVER OF INDUSTRY DEVELOPMENT OF POLYMER MATERIALS
Krylova V.B., Gustova T.V.
Gorbatov Research Center for Food Systems
Key words: canned food, packaging, polymers, combined materials
Summary
The development of the polymer market demonstrates the positive dynamics of domestic production. To bring competitive products to the market, it is necessary to focus on a new vector of development, given the global popularity of polymer packaging, which makes up about 50 % of all types of packaging. Of these, a large share (about 60%) is soft packaging, and this indicator continues to grow. The food industry is the main consumer of this type of packaging. Shown are the developments and prospects of using polymer and combined types of consumer packaging in the production of meat and meat-containing canned food, canned feed for unproductive animals, as well as the classification ranking of polymer consumer packaging and some aspects of thermal canning.
Краткое изложение истории появления упаковки может уложиться на формате листа А4. Само понятие «упаковка» появилось тысячелетия назад в связи с необходимостью что-либо завернуть для сохранения. До наших дней дошёл, например, такой вид старинной упаковки как бурдюк - кожаный мешок, используемый и сегодня некоторыми народностями для хранения вина, кумыса или воды. Консервная банка относительная юная упаковка - в этом году ей исполнилось всего 210 лет.
инфекцией, со слов генерального директора некоммерческого партнёрства «Национальная конфедерация упаковщиков» Александра Бойко: «...На первое место выходят защитные функции упаковки, а маркетинговые и другие отходят на второй план.». Его слова подтверждает и председатель подкомитета «Функциональные требования и методы испытаний упаковки, элементов упаковки и единичных грузов» Технического комитета по стандартизации ИСО/ТК 122 «Упаковка» Пётр Бобровский: «...Но есть один положительный эффект: осознание, что упаковка - это не угроза природе, а напротив, важный элемент обеспечения сохранности товаров, гигиены и предотвращения распространения вирусов...» [2].
Именно упаковка играет важную роль в успехе продукта на рынке, действуя на потребителя на уровне подсознания. Грамотный дизайн упаковки - мощный инструмент визуальной коммуникации. Сегодня упаковка переросла свою первоначальную роль защищающего утилитарного предмета, став чем-то большим [1]. Владение информацией по существующим видам материалов, их характеристикам, возможностям моделирования, направлениям использования позволяет расширить взгляд на потенциал упаковки.
Кроме того, в нелёгкой и нестабильной ситуации, связанной с вирусной
Жесть и алюминий, стекло и алюминиевая фольга, ламинированная полипропиленовой пленкой - это классические материалы, используемые при производстве упаковки для консервной промышлен-
ности [3]. Но полимерная промышленность семимильными шагами наращивает темпы производства. Определённым драйвером развития и увеличением роста потребления полимеров является их использование в производстве полимерной и комбинированной упаковок, предназначенных для мясных и мясосодержащих консервов. Классификацию потребительской упаковки из полимерных и комбинированных материалов для производства консервов можно провести по следующей схеме, представленной на рисунке 1.
Из всего многообразия типов полимерных упаковочных материалов для применения в консервной промышленности представляют интерес сравнительно не многие. Это объясняется тем, что консервы стерилизуют при температурах от 110 до 120 °С, с одной стороны, а с другой -консервы предназначены для длительного хранения. Поэтому материал потребительской упаковки должен сохранять свои барьерные свойства, как при стерилизации, так и на всём протяжении хранения продукции: надёжно защищать продукт от действия влаги, кислорода и микроорганизмов, быть прочным, сохранять высокие санитарно-гигиенические свойства продукта и товарный вид продукции при хранении.
Основные аспекты теплового консервирования
бительской упаковки консервов. Это основное требование, подчиняющее себе все технологические операции в выборе материала и производстве полимерной и комбинированной упаковок для консервного производства. Герметизацию потребительской упаковки из комбинированного и полимерного
Стерилизация -самый распространённый
способ теплового консервирования в мясной промышленности.
Сам принцип теплового консервирования - достижение и сохранение промышленной стерильности пищевого продукта на протяжении всего жизненного цикла продукта - предусматривает необходимость обеспечения герметичности потре-
материалов осуществляют путём термозапечатывания или термозапайки. Режимы процесса - температура и продолжительность запаивания - зависят от вида и свойств материалов упаковки.
Стерилизацию консервов проводят в вертикальных или горизонтальных автоклавах с различными теплоносителями (рисунки 2, 3).
Потребительскую упаковку с консервами укладывают в перфорированные автоклавные корзины или сетки. Особенность размещения консервов в потребительской упаковке из полимерных и комбинированных материалов заключается в укладке её в низкие перфорированные нержавеющие корзины или в специальные поддоны-держатели, которые ставят одна на другую в «стопку». Высота корзины должна быть такой, чтобы дно верхней корзины не касалось упаковки в нижней корзине (рисунок 4).
При стерилизации консервов, изготовленных в банках из комбинированного материала (стералкон или ламистер), слои продукции разделяют друг от друга полимерными прокладками (рисунок 5). Если продукция расфасована в пакеты и лотки-контейнеры, то полимерные
Рисунок 4 (а, б, в). Специальные поддоны/держатели для укладки полимерной и комбинированной упаковки в горизонтальном или вертикальном положениях
а)
б)
в)
Рисунок 5. Банки из комбинированного материала ламистер в автоклавных корзинах
прокладки должны быть жёстко закреплены на корпусе корзины и должны разделять один слой упаковок от другого.
Для стерилизации продукции в упаковке из полимерных и комбинированных материалов используют струйное и форсуночное орошение (рисунки 6, 7), паровоздушную смесь, пар и воду.
Основные сополимеры и комбинированные материалы для производства стерилизуемой потребительской упаковки
Для создания полимерной и комбинированной упаковок для консервного производства применяют основные виды полимеров [4], приведённых в таблице 1.
Алюминиевая фольга обладает самыми высокими барьерными свойствами и используется в качестве среднего слоя комбинированных материалов для производства потребительской упаковки «стералкон» и «ламистер», состоящих из алюминиевой лакированной фольги и полипропиленовой плёнки [5], соединённых между собой клеевым слоем.
Потребительская упаковка
Потребительскую упаковку из комбинированных и полимерных материалов для производства консервов по механической устойчивости и прочности подразделяют на жёсткую, полужёсткую и мягкую.
Жёсткая потребительская упаковка: банки, контейнеры, лотки
Контейнеры, лотки и банки изготавливают из листовых или ленточных полимерных материалов (моноплёнки, сополимеры, ламинаты, соэкструдаты) по технологии литья, прессования, выдувания и термоформования [6].
Формование жёсткой упаковки различного размера, наполнение жидким, пастообразным или твёрдым пищевым продуктом, герметизацию полимерным листовым материалом методом термосварки, резку и зачистку приваренных крышек осуществляют на производственных линиях (рисунки 8, 9).
Рисунок 7. Форсуночное орошение
Таблица 1
Основные виды полимеров, используемых для производства полимерной и комбинированной упаковок
Обозна- Название Использование и свойства
чения на русском языке
PET Полиэтилен-терефталат Используется в качестве верхнего слоя, рабочая температура от 70 до 150 °С
Му Нейлон Используется как средний слой, рабочая температура 60-130 °С
ЕУОМ Сополимер Используется как средний слой и обладает отличными барьер-
этилена ными свойствами. Специфическая конфигурация молекулы ЕУОН
и винилового придаёт полимеру уникальные барьерные свойства, в том числе спирта по отношению к кислороду, а также другим газам. По проницае-
мости материал приближается к алюминию той же толщины.
ВОМУ1_ Термостойкий Используется в качестве среднего слоя, термостойкий двухосно двухосно риенти- ориентированный нейлон, выдерживающий нагрев при 140 °С рованный нейлон в течение 4 ч
РР Полипропилен Используется в качестве внутреннего герметизирующего слоя пластиковых формочек, обладает теплостойкостью (135 °С)
HDPE Полиэтилен высо- Используется во внутреннем слое и обладает высокой теплостойкой плотности костью (120 °C)
РУРС Поливинил- Используется в среднем слое и обладает высокими барьерными дихлорид свойствами
PC Поликарбонат Используется для производства формочек для стерилизованных продуктов
Рисунок 10. Полимерные лотки PP/EVOH/PP
Если предприятие не оснащено линией, включающей формование упаковки, то для производства мясных и мясосо-держащих консервов используют готовую полимерную и комбинированную потребительские упаковки, например многослойные лотки под запайку РР/БУОН/ РР - лотки (рисунки 10, 11), где слой БУОИ находится между слоями полимера - полипропилена [7].
Для производства паштетов кроме банок из комбинированного материала «стералкон» или «ламистер» нашли применение банки из полимерного материала, изготовленные методами литья (рисунок 12 а) и термоформования (рисунок 12 б) [8].
В сравнении с такими полимерами как ПЭТ и полиамид слой БУОИ далеко ушёл вперёд и способен защитить продукт от
взаимодействия с кислородом. Как и любой материал, полимер БУОИ имеет недостаток. Он практически не пропускает воздух, но хорошо пропускает водяной пар [9]. Взаимодействуя с паром, молекула БУОИ теряет свою «барьерность». Поэтому слой БУОИ не может быть слоем покрытия как внутри лотка под запайку, так и снаружи. Лотки из материала РР/ БУОИ/РР могут быть использованы для
Рисунок 11. Готовые вторые обеденные блюда стерилизованные в лотках
Рисунок 14. Этап запайки расфасованной продукции в полимерную потребительскую упаковку
Рисунок 15. Потребительская упаковка из комбинированного материала — алюминиевой фольги, ламинированной полипропиленовой плёнкой
Рисунок 16. Оборудование для наполнения потребительской упаковки из алюминиевой фольги, ламинированной полипропиленовой плёнкой
производства стерилизованной продукции, сроки хранения которой достигают 1-2 лет, или пастеризованной - со сроком годности до 12 месяцев [10].
Функциональной особенностью пластикового прямоугольного контейнера под запайку (рисунок 13) является наличие конструктивных элементов, позволяющих контейнеру герметично спаиваться с верхней покрывной плёнкой посредством термосваривания на специализированном запаечном оборудовании (рисунок 14).
Полужёсткая
потребительская упаковка
Полужёсткая потребительская упаковка популярна и широко используется в консервной промышленности. Номенклатура банок разной конфигурации и вместимо-стей приведена на рисунке 15.
Привлекает производителей консервов лёгкость такой упаковки, инертность к содержимому, коррозионная стойкость, сокращение площадей склада для хранения упаковки, большое разнообразие типов-размеров.
Сверху потребительскую упаковку из алюминиевой фольги, ламинированной полипропиленовой плёнкой, запаивают крышкой из аналогичного материала или платинкой (рисунки 16, 17).
Ассортимент стерилизованных консервов, выпускаемых консервной промышленностью, охватывает практически все основные группы продукции: кусковые, паштетные, фаршевые, рубленые и ветчинные консервы (рисунок 18).
Используют данный вид потребительской упаковки и для выпуска стерилизованных кормов для непродуктивных животных - кошек и собак (рисунок 19).
Рисунок 17. Пневматический запайщик
для потребительской упаковки из алюминиевой фольги, ламинированной полипропиленовой плёнкой
Рисунок 18. Стерилизованные консервы в потребительской упаковке из алюминиевой фольги, ламинированной полипропиленовой плёнкой
Рисунок 19. Стерилизованные консервы в потребительской упаковке из алюминиевой фольги, ламинированной полипропиленовой плёнкой для непродуктивных животных
Таблица 2
Толщины слоёв комбинированного и полимерного материалов
Мягкая потребительская упаковка:
► пакеты из комбинированных материалов;
► пакеты из полимерных материалов;
► тюбики (тубы)
Пакеты изготавливают из специальных многослойных комбинированных или полимерных плёнок, которые обеспечивают изоляцию продуктов в указанной упаковке от внешней среды при последующих стерилизации или пастеризации [11, 12, 13]. В качестве барьерного слоя используют материалы: алюминиевую фольгу, БУОН, Вот! и др. многослойные полимерные материалы (рисунок 20).
Толщины слоёв комбинированного и полимерного материалов и рекомендуемые вместимости пакетов приведены в таблицах 2 и 3.
Пакеты имеют сварные швы шириной не более 3 мм. Расстояние от края пакета до шва не более 5 мм. Швы ровные, без пропусков и прожжённых мест.
Допускается зубчатый, пилообразный шов при изготовлении пакетов «на отрыв» (легкооткрываемая упаковка) (рисунок 21).
Для облегчения раскрытия пакета одна из его сторон (верхний край) может быть короче другой по всей ширине пакета, но не более чем на 20 мм, или иметь зубчатый край (рисунки 21, 22).
Пакеты могут быть изготовлены без рисунка, с одно- или многоцветным рисунком (рисунок 23).
Стерилизацию пищевых продуктов в пакетах из барьерных полимерных плёночных материалов осуществляют по режимам стерилизации, которые разработаны с учётом типа материала, вместимости пакета, ассортиментной группы консервов и срока годности продукции.
Использование реторт-упаковки позволяет проводить быструю термическую обработку под давлением в автоклавах. Вследствие большой площади
Материал и толщина слоев Рекомендуемая вместимость пакета
PET 12-Al 8-Bonyl 15-PP 60 до 250 мл
PET 12-Al 8-Bonyl 15-PP 80 до 700 мл
PET 12-Al 8-Bonyl 15-PP 100 более 700 мл
PET 12-Al 12-Bonyl 25-PP 100 свыше 1000 мл
PP 6-Bonyl 15-CPP60 до 500 мл
PETG-PET-Bonyl 15-CPP 60 250-500 мл
PETG-PET-Bonyl 15-CPP 80 550-1000 мл
PP 6-Bonyl 15-CPP 80 от 550 до 1000 мл
Таблица 3 Рекомендуемые вместимости пакетов
Вместимость, мл Плоский пакет Дой-пак
Ширина х Длина Ширина х Длина х Донышко
80 110 х 130 80 х 135 х 30
120 120 х150 100 х 140 х 30
150 130 х 160 100 х 145 х 30
180 130 х 170 110 х 160 х30
250 140 х180 120 х 180 х 35
300 150 х 200 130 х 200 х 35
400 160 х 220 140 х 200 х 40
500 180 х 240 140 х 240 х 40
1000 220 х 300 150 х 300 х 40
2000 280 х 360 200 х 320 х 60
3000 320 х 420 260 х 400 х 70
поверхности соприкосновения теплоносителя с материалом пакета, скорость передачи тепла во время термической стерилизации выше, чем при стерилизации тех же продуктов в жестяных или стеклянных банках, что обеспечивает снижение потребления энергии в производственном процессе, как следствие малого времени стерилизации.
Сегодня покупателя интересует не столько каким образом упакован продукт, сколько его вкусовые качества и удобство употребления. Удобные и быстро приготавливаемые продукты - это интенсивно растущий сегмент продовольственного рынка с динамикой роста 20-30% и более в год, который определяется увеличивающейся динамикой жизни со-
временного человека, когда времени на традиционное приготовление и употребление пищи остаётся всё меньше.
Ассортимент, выпускаемый промышленностью стерилизованных консервов в пакетах, разнообразен и включает в себя не только мясные кусковые консервы, но и первые и вторые обеденные блюда (рисунок 24).
Тубы (тюбики)
Легендарная еда для космонавтов в тюбиках
Тюбики или тубы - новый вид потребительской упаковки для производства консервированных мясных или мясосодер-жащих продуктов. Лёгкая и герметичная упаковка из комбинированных материалов устойчива к перепадам температуры, что позволит использовать её в самых разных условиях. Продукция в такой упаковке будет привлекательна для длительных походов, альпинизма и скалолазания, а также может использоваться в составе подарочных наборов, например, под торговой маркой «Продукты питания для космонавтов» (рисунок 25).
Ассортимент консервов: борщ, харчо, рассольник, щи, маринованная баранина, свинина с овощами, мясное пюре
и творог с разными начинками. Срок годности - 12 месяцев при температуре воздуха от 0 до 20 °С.
Увеличивающаяся динамика жизни современного человека, когда времени на традиционное приготовление и употребление пищи остаётся всё меньше, определяет спрос на продукты с высоки-
ми вкусовыми качествами и в удобной упаковке. Прогрессивная полимерная и комбинированная упаковки занимают пока ещё малую, но достойную нишу на рынке сбыта.
© КОНТАКТЫ:
Крылова Валентина Борисовна а v.krylova@fncps.ru Густова Татьяна Владимировна а t.gustova@fncps.ru
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Роль упаковки в продвижении товара. Электронный ресурс. - Режим доступа: [https://zg-brand.ru/upakovka/rol_upakovki_v_prodvizhenii_tovara]. (Дата обращения: 11.08.2020).
REFERENCES:
Rol' upakovki v prodvizhenii tovara [The role of packaging in product promotion]. Elek-tronnyj resurs. — Rezhim dostupa: [https://zg-brand.ru/upakovka/rol_upakovki_v_prod-vizhenii_tovara]. (Data obrashcheniya: 11.08.2020).
2. Упаковка: жизнь отрасли в период пандемии covid-19. Электронный ресурс. — Режим Upakovka: zhizn' otrasli v period pandemii covid-19 [Packaging: the life of the industry доступа: [https://upakovka-tradefair.ru/news/20200518-upakovka-zhizn-otrasli-v-period- during the covid-19 pandemic]. Elektronnyj resurs. — Rezhim dostupa: [https://upakov-pandemii-covid-19]. (Дата обращения: 11.08.2020). ka-tradefair.ru/news/20200518-upakovka-zhizn-otrasli-v-period-pandemii-covid-19]. (Da-
ta obrashcheniya: 11.08.2020)
3. Лисицын, А.Б. Современные аспекты теплового консервирования мясопродуктов / Lisitsyn, A.B. Sovremennye aspekty teplovogo konservirovaniya myasoproduktov [Mod-А.Б. Лисицын, Л.Б. Сметанина, Ю.Г. Костенко и др.; Под ред. Лисицына А.Б. — М.: ern aspects of thermal preservation of meat products] / A.B. Lisitsyn, L.B. Smetanina,
Yu.G. Kostenko i dr.; Pod red. Lisitsyna A.B. — M.: VNIIMP, 2007. — 576 p.
ВНИИМП, 2007. — 576 с.
4. Крылова, В.Б. Справочник технолога консервного производства / В.Б. Крылова, А.Б. Лисицын. — М.: ВНИИМП, 2013. — 236 с.
5. ПАО «ДОЗАКЛ». Электронный ресурс. — Режим доступа: [http://www.dozakl.com/cat. htm]. (Дата обращения: 14.09.2020).
Krylova, V.B. Spravochnik tekhnologa konservnogo proizvodstva [Canning production technologist's guide] / V.B. Krylova, A.B. Lisitsyn. — M.: VNIIMP, 2013. — 236 p.
PAO «DOZAKL» [PJSC «DOZAKL»]. Elektronnyj resurs. — Rezhim dostupa: [http://www. dozakl.com/cat.htm]. (Data obrashcheniya: 14.09.2020).
6. Методы и оборудование для производства полимерной тары и упаковки. Элек- Metody i oborudovanie dlya proizvodstva polimernoj tary i upakovki [Methods and equip-тронный ресурс. — Режим доступа: [https://plastinfo.ru/information/articles/ ment for the production of polymer containers and packaging]. Elektronnyj resurs. — Re-print/114https://upakovka-tradefair.ru/news/20200518-upakovka-zhizn-otrasli-v-period- zhim dostupa: [https://plastinfo.ru/information/articles/print/114]. (Data obrashcheniya: pandemii-covid-19]. (Дата обращения: 14.09.2020). 14.09.2020).
7. Крылова, В.Б. Инновационные технологии консервированных продуктов питания Krylova, V.B. Innovacionnye tekhnologii konservirovannyh produktov pitaniya v polimernoj в полимерной потребительской таре / В.Б. Крылова, Т.В. Густова // Все о мясе. — potrebitel'skoj tare [Innovative technologies of canned food products in polymer consumer 2010. — № 1. — С. 4-7. containers] / V.B. Krylova, T.V. Gustova // Vsyo o myase. — 2010. — № 1. — P. 4-7.
8. Крылова, В.Б. МАКС 2011: спецпотребителю предложили новое меню / В.Б. Крылова, Krylova, V.B. MAKS2011: specpotrebitelyu predlozhili novoe menyu [MAKS2011: a special Т.В. Густова, М.И. Савельева // Все о мяса. — 2011. — № 5. — С. 20-21. consumer was offered a new menu] / V.B. Krylova, T.V. Gustova, M.I. Savelyeva // Vsyo o
myase. — 2011. — № 5. — P. 20-21.
9. Гараев, Р.Р. Многослойная плёнка с барьерным слоем на основе EVOH / Р.Р. Гараев, Garaev, R.R. Mnogoslojnaya plenka s bafernym sloem na osnove EVOH [Multilayer Film С.Ю. Софьина, Р.М. Гарипов, О.В. Стоянов // Вестник Казанского технологического with EVOH Barrier Layer] / R.R. Garaev, S. Yu. Sof'ina, R.M. Garipov, O.V. Stoyanov // Vest-университета. — 2015. — Т. 18. — № 14. — С. 155-158. nik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. —2015. — T. 18. — № 14. — P. 155-158.
10. Крылова, В.Б. Опыт производства мясных и мясосодержащих консервов в инновационной потребительской упаковке / В.Б. Крылова, Т.В. Густова // Материалы XI Международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств». - Республика Беларусь, Могилёв, 2017. - С. 139.
Krylova, V.B. Opyt proizvodstva myasnyh i myasosoderzhashchih konservov v innova-cionnoj potrebitel'skoj upakovke [Experience in the production of meat and meat-containing canned food in innovative consumer packaging] / V.B. Krylova, T.V. Gustova // Ma-terialy XI Mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii «Tekhnika i tekhnologiya pishchevyh proizvodstv». — Respublika Belarus', Mogilev, 2017. — P. 139.
11. Gimetnez, E. Study of the Thermoformability of Ethylene-Vinyl Alcohol Copolymer Based Barrier Blends of Interest in Food Packaging Applications / E. Gimetnez, J.M. Lagarotn, L. Cabe-do, R. Gavara, J.J. Saura // Journal of Applied Polymer Science. — 2004. — V. 96. — P. 3851-3855.
12. McWatters, R.S. Barrier permeation properties of EVOH thin-film membranes under aqueous and non-aqueous conditions / R.S. McWatters, R.K. Rowe // Geotextiles and Geomem-branes. — 2018. — V. 46. — P. 529-541.
13. Maes, C. Recent Updates on the Barrier Properties of Ethylene Vinyl Alcohol Copolymer (EVOH): A Review / C. Maes, W. Luyten, G. Herremans, R. Peeters, R. Carleer, M. Buntinx // Polymer Reviews. — 2017. — V. 58:2. — P. 209-246.
