CC BY
11
УПАКОВКА И ЛОГИСТИКА
Оптические защитные характеристики материалов
для упаковки макаронных изделий
М.Е.Чернов, А.Ю.Грошев
Московский государственный университет технологий и управления С.Г.Ильясов, О.А.Будникова
Московский государственный университет печати
Упакованные макаронные изделия находятся в поле электромагнитного излучения прямой и рассеянной солнечной радиации, излучения генераторов теплового и искусственного освещения, а также теплового излучения всех окружающих тел, имеющих температуру выше абсолютного нуля. В ультрафиолетовой области спектра (190— 400 нм) в макаронах подвержены разрушению белки, жиры, витамины; в видимой области (400-750 нм) - карати-ноиды и рибофлавин; в инфракрасной (750-1200 нм) - аминокислоты, ароматические соединения и др. Чтобы защитить макаронные изделия, упаковочные материалы должны препятствовать влиянию излучения на продукт.
Среди наиболее распространенных видов упаковочных материалов для макаронной продукции можно отметить: полимерные пленки, бумагу и картон, а также широко используемые комбинированные, двухслойные полимерные пленки (полипропилен + полипропилен или полиэтилен + полипропилен и др.). Это связано с тем, что обычные синтетические материалы (пленка) и многие природные (бумага, картон и др.) материалы в отдельности не обладают необходимыми защитными свойствами. Например, бумага может быть достаточно прочной, но химически неустойчивой и проницаемой для паров воды. Соединение различных полимерных пленок позволяет получить многослойные прозрачные упаковочные материалы, превосходящие по характеристикам исходные. При использовании двухслойных полимерных материалов внешний слой (полипропилен) защищает от внешнего воздействия, служит основой для многокрасочной печати. Внутренний слой (полиэтилен) обеспечивает герметизацию упаковки и более прочную термическую сварку. В любом случае комбинированные материалы позволяют получить наилучшие барьерные свойства по проницаемости, влагозащите и обладают хорошей восприимчивостью к красителям и способностью к термической сварке.
Для исследования защитных оптических характеристик упаковочных материалов в видимой области спектра в
диапазоне 400-750 нм нами применен метод интегрирующей сферы с использованием спектрофотометра СФ-18. Он позволяет проводить измерения и запись спектров пропускательной ТЯ и отражательной КЯ способности различных упаковочных материалов. На рис. 1 графически представлены спектры пропускания полимерных пленок для макаронных изделий с цветовой защитной окраской. Прозрачная полипропиленовая пленка (ПП) по всей видимой области спектра практически полностью не защищает продукт (кривая 1). Белая грунтовая краска на ПП пропускает 55-68 % электромагнитного излучения. При этом после 4 лет хранения ее защитные свойства снижаются на 6-8 % (кривые 2, 3, 4). Кривые 5, 6, 7 и 8 характеризуют ПП с двумя слоями краски - белая (грунтовка) и синяя. В данном случае защитные свойства пленки в областях фиолетового - синего - голубого спектров (400-500 нм) составляют 6280 %. Далее в областях зеленого и желтого спектров (500-700 нм) ее защитные свойства составляют 84-90 %. У двухслойной (полипропилен + полиэтилен) пленке толщиной 20+25 мкм,
имеющей красный цвет (кривая 10), защитные свойства составляют 8082 % и распространяются на максимальный диапазон видимого спектра 400-580 нм. Этот цвет наиболее эффективно закрывает диапазон спектра 435-490 нм, в котором электромагнитное излучение оказывает максимальное воздействие на разрушение каратиноидов, влияющих на цветовые показатели макаронной продукции.
На рис. 2 представлены показатели защитных характеристик упаковочных материалов (бумаги и коробочного картона), имеющих равномерное значение по всей видимой области спектра.
Для бумаги защитные свойства увеличиваются пропорционально росту числа ее слоев: от 50-55 % при одном слое до 96 % при шести слоях. Защитные свойства картона имеют такие же высокие показатели.
В лаборатории макаронного производства проведены исследования по определению изменения содержания каротиноидов в нативных макаронных изделиях и в изделиях с добавлением водорастворимого ß-каротина (10 мг на 1 кг муки) при хранении в различных упаковочных материалах.
Содержание каротиноидов (желтого пигмента) в макаронных изделиях считается одним из важнейших показателей качества сырья и товарного вида готовой продукции. Согласно методике ИСО 11052, его определяют как содержание экстрагируемых каротинов эндосперма и выражают в миллиграммах ß-каротина на 100 г сухого вещества.
В качестве основного сырья была использована мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта по ГОСТ 26574-85.
J '',"'■".»'< I I КрдшиИ
Диапазон длин волн видимой части спектра, нм
Рис. 1. Спектры пропускания полимерных пленок для упаковки макаронных изделий: 1 - двухслойный полипропилен (ПП) прозрачный, 25+20 мкм; 2-4 - ПП с нанесенным белым грунтом; 5-8 - ПП с нанесенным белым грунтом и синей краской; 9 - ПП с нанесенным белым грунтом и оранжевой краской; 10- ПП + полиэтилен (20 + 25 мкм, с нанесенным белым грунтом и красной краской
РАСКЛвШв АЫО ЮбиКПСБ!
_I
л Оранжевый!
Диапазоны видимой части спектра, нм
Рис. 2. Спектры пропускания бумаги (80 г/м2) и картона для упаковки макаронных изделий: 1 - бумага толщина 50 мкм (1 слой); 2- 2 слоя; 3- 3; 4- 4; 5- 5; 6- 6 слоев; 7 - картон толщиной 300 мкм
Динамика снижения содержания желтого пигмента при хранении макаронных изделий, мг р-каратина на 100 г с.в.
Продукция в упаковке Срок хранения, мес
0 3 6 9 12 15 18 21 24
С добавлением р-каротина в пленке 0,72 0,5 0,35 0,27 0,24 0,21 0,17 0,14 0,12
С добавлением р-каротина в картоне 0,72 0,56 0,47 0,38 0,34 0,28 0,23 0,19 0,16
Нативная в пленке 0,41 0,35 0,3 0,27 0,24 0,2 0,18 0,15 0,11
Нативная в картоне 0,41 0,38 0,35 0,3 0,29 0,25 0,21 0,2 0,16
Макаронные изделия упаковывались в двухслойную полипропиленовую пленку и картон. Продукция хранилась в сухом проветриваемом помещении с температурой 10...20 °С (ДТ = 3,5...4,0 °С), не защищенном от действия солнечного света и при периодическом действии внутреннего освещения порядка 200 лк/м2. Измерение цветового показателя проводилось каждые 3 мес. Динамика процесса снижения содержания желтого пигмента в процессе хранения представлена в таблице.
Анализируя полученные показатели, можно отметить, что цвет макаронных
изделий в основном зависит от количества каротиноидных пигментов в муке и применяемых обогатителей. В целом при хранении прослеживается тенденция снижения содержания желтого пигмента. Однако в нативных макаронных изделиях этот процесс проходит в значительно замедленном темпе. Так, при упаковке в картон содержание каротиноидов за два года сократилось с 0,41 до 0,16 %, при хранении в полипропиленовой пленке -до 0,11 %. В изделиях с добавлением в-каротина снижение содержания желтого пигмента проходит значительно интенсивнее. Особенно это харак-
терно для продукции в полипропиленовой пленке, где в первый период хранения (6 мес) разрушение каротиноидов составило 0,37 %.
Таким образом, проведенными исследованиями установлено, что разрушение каротиноидов связано с их химической природой. Будучи сильно ненасыщенными соединениями, они легко окисляются и обесцвечиваются под действием электромагнитного излучения прямой и рассеянной солнечной радиации. Излучение генераторов теплового и искусственного освещения интенсифицирует этот процесс в диапазоне длин волн видимой части спектра (435-490 нм). Наибольшие потери каротиноидных пигментов отмечены у изделий с добавлением р-каротина, упакованных непосредственно в пленку, имеющую более низкие оптические защитные характеристики, чем картон или бумага.
Исследования позволили также определить уровень защитных свойств различных упаковочных материалов, применяемых для упаковки макаронной продукции. Наилучшие показатели имеют картон и бумага. Из полимерных материалов относительно высокие показатели наблюдаются у двухслойных полимерных пленок. При этом необходимо учитывать, что использование неокрашенных пленок (как это имеет место в потребительских упаковках макарон для их визуального осмотра) должно сводиться к минимуму.
Необходимо отметить, что, несмотря на более длительную сохранность качественных характеристик макаронной продукции в картонных упаковках, преимущество использования полимерных материалов связано с их относительно низкой долей (3-5 %) в цене реализуемого продукта. Для картонных упаковок этот показатель составляет 6-10 %.
