CC BY
21
ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ XXI ВЕКА НА ПРАКТИКЕ
ТЕМА НОМЕРА
УДК: 678.06:621.798.02:637.52
Основные преимущества упаковки мясной продукции
с использованием МГС
Т.И. Аксенова, канд. хим. наук, доцент, М.К. Королева, аспирант Московский государственный университет прикладной биотехнологии
Вектором развития пищевой отрасли XXI века становится отказ от консервантов. Растет рынок продуктов, готовых к употреблению, -быстрозамороженных, нарезанных заранее или в упаковке, не требующей удаления перед разогревом. С другой стороны, увеличение сроков годности продукции остается одной из актуальных задач производства, от успеха решения которой зависит успех реализации продукта.
Все это трансформирует само понятие упаковки. Усложняется ее структура, конструируются новые барьерные свойства материалов, новые критерии герметичности и т. д.
Ключевые слова: барьерные технологии; безопасность; мясные продукты; хранение; деформация.
Key words: barrier technologies; safety; meat products; storage; deformation.
Барьерная упаковка - упаковка, в силу своей морфологии и химического состава препятствующая утечке газа из внутренней среды во внешнюю и проникновению агрессивных сред из внешней среды во внутреннюю.
Технология упаковки с использованием модифицированной газовой атмосферы (МГС) - наиболее перспективная на данный момент в мире, в том числе и на отечественном рынке.
Упаковка в МГС может быть любой - сделанной из сложных лами-
нированных пленок, в виде лотка, стакана, ведра из полиэтилена, вакуумного пакета, но она должна обязательно отвечать одному из главных требований - обеспечивать барьер-ность.
Барьерная упаковка - упаковка, в силу своей морфологии и химического состава препятствующая утечке газа из внутренней среды во внешнюю и проникновению агрессивных сред из внешней среды во внутреннюю [2].
Многие материалы герметичны с точки зрения проникновения влаги, но не являются препятствием для миграции газов. Последние мигрируют через упаковку двумя основными способами: диффузионным (через структуру полимера) и диффузионно-механическим - через герметизирующий сварной шов (место запайки пленки). При этом, при упаковке в МГС барьерными свойствами должен обладать как нижний материал (лоток, стакан, ведро), так и верхний.
Наиболее распространенный метод упаковки в МГС - использова-
Рис. 1. Схема основных различий двух образцов
А 6
Глубина вытяжки образец № 2 образец № 1
Рис. 2. Зависимость толщины пленки от глубины вытяжки
ние термоформовочных машин (чаще всего линий). При данной технологии из листового материала (пленок разной толщины и свойств) формуют подложки заданной формы в соответствии с матрицей, которые заполняют продукцией. Следующий шаг - подложки закрывают верхним материалом, наполняют газом и герметизируют. И если с верхней пленкой не происходит никаких значительных деформаций, влияющих на первоначальные физико-механические и барьерные характеристики, то изменения, происходящие с нижним материалом, требуют к себе самого пристального внимания.
Характерные изменения, происходящие с материалом при формовании, идут в двух направлениях: прочность материала (физико-механические свойства) и проницаемость в самом тонком месте. Чтобы ответить на вопросы:
насколько критична для барьерных характеристик пленок их вытяжка?
какова максимальная кратность вытяжки, позволяющая сохранить свойства пленок, достаточные для обеспечения сохранности продукта?
были проведены сравнительные исследования двух многослойных пленок на основе полиамида по следующим критериям: зависимость толщины пленки от кратности вытяжки на термоформовочной машине; зависимость прочности на разрыв от кратности вытяжки; зависимость газопроницаемости пленок (по кислороду) от кратности вытяжки.
Исследуемые пленки имели одинаковую толщину 245 микрон. Отличие между двумя пленками состояло в наличии в образце под № 2 слоя сополимера этилена с виниловым спиртом (ЕУОН) толщиной (по паспортным данным) 10 микрон. Соответственно, в образце № 1 слой полиамида толще, чем в образце № 2, на 10 микрон.
На рис. 1 представлена схема с указанием основных различий образцов № 1 и № 2.
На рис. 2 показана зависимость между кратностью вытяжки (за единицу взята вытяжка в 10 мм) и толщиной пленки в самой тонкой части. Как видно из графика, образец с большим слоем полиамида на первом этапе (кратность вытяжки до 3 единиц) сохраняет большую толщину. При увеличении кратности вытяжки различий в поведении двух образцов не наблюдается, происходит постепенное уменьшение толщины пленок, соответственно, изменяются и свойства в самой тонкой части.
HIGH TECHNOLOGIES OF THE XXI CENTURY IN PRACTICE
образец №1
образец №2
Исследуемые пленки Рис. 4. Газопроницаемость исследуемых образцов
На следующем этапе работы необходимо было дать ответ на вопрос: положительное или отрицательное влияние оказывает вытяжка материала на его физико-механические характеристики?
Для получения ответа были проведены исследования деформационно-прочностных характеристик двух образцов, а именно, определение разрушающего напряжения при разрыве исследуемых образцов. Испытания проводили в соответствии с ГОСТ 14236-81 «Пленки полимерные. Метод испытания на растяжение». Результаты испытаний приведены на рис. 3.
Из данных, представленных на рис. 3, можно сделать два вывода:
при увеличении кратности (глубины) вытяжки возрастает разрушающее напряжение при разрыве, т. е. увеличивается механическая прочность материала;
образец № 1 (с большим содержанием полиамида) обладает более высокими прочностными характеристиками.
Первый пункт легко объяснить небольшим экскурсом в теорию полимеров. При термоформовании в материале происходит вытяжка макромолекул в направлении формования, что приводит к ориентации звеньев макромолекул. В свою очередь, ориентация звеньев макромолекул и макромолекул в целом способствует повышению прочности вследствие перехода от одного механизма разрушения к другому. При ориентации звеньев макромолекул, преимущественного расположения их главных цепей вдоль действия деформирующей силы для отделения одной макромолекулы от другой необходим одновременный разрыв всех связей межмолекулярного взаимодействия [1].
Косвенные данные, отмеченные во втором пункте, имеют прикладное значение для сотрудников производств, отвечающих за выбор того или иного упаковочного материала для своего предприятия.
Заключительный этап работы был сравнительный анализ барьерных характеристик двух образцов, изменяющихся в зависимости от степени вытяжки.
Для определения барьерных свойств пленок проводили исследования газопроницаемости, а именно, проницаемости кислорода через многослойные материалы с разной кратностью вытяжки.
Именно кислород оказывает значительное влияние на мясные продукты. При его наличии протекают процессы окисления жиров, которые ускоряют рост микроорганизмов, вызывающих порчу продукта, и значительно сокращают сроки годности.
Таким образом, трансмиссия кислорода - наиболее важная характеристика многослойных барьерных пленок, используемых для упаковки в МГС.
Для определения газопроницаемости применяли хроматограф модели ЛХМ-8М. Все измерения производили в точном соответствии с методикой измерений (табл. 1).
Условия проведения измерений
Температура, °С 4
Внешняя влажность, % 100
Внутренняя влажность, % 20
Внешняя атмосфера, %
02 20,9
N2 78,8
С02 0,3
Внутренняя атмосфера, %
о2 0
n2 100
со2 0
Результаты эксперимента представлены на рис. 4 и 5.
На рис. 4 продемонстрировано различие в газопроницаемости исследуемых образцов. Это объясняется наличием в составе образца № 2 слоя EVOH, что делает пленку практически кислородонепроницаемой.
Как следует из экспериментальных данных, проницаемость пленок повышается с увеличением кратности вытяжки. Таким образом, при увеличении кратности вытяжки барьерные свойства пленок меняются, их газопроницаемость повышается. Это можно объяснить тем, что при термоформовании пленка вытягивается, при этом уменьшается толщина и появляется множество дефектов. Также может нарушаться сплошность барьерного слоя [1].
На основании вышеизложенных экспериментальных данных можно сделать следующие выводы: вытяжка пленки при термоформовании положительно влияет на прочностные характеристики образцов; барьерные характеристики пленок страдают при вытяжке, поэтому образцы пленок, подвергающихся на производстве максимальному растяжению, необходимо проверять на газопроницаемость.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гуль, В.Е. Упаковка продуктов питания/В.Е. Гуль и др.- М.: МГУПБ, 1996.
2. Blackstone, B.A. Principles and applications of modified atmosphere packaging of foods/B.A. Blackstone. 2006. - 200 c.
