CC BY
90
га
УПАКОВКА И ЛОГИСТИКА
ТЕМА НОМЕРА
Упаковка консервов:
проблемы и пути совершенствования
В.А. Ломачинский, В.А. Шавырин, Г.И. Робсман
ВНИИ консервной и овощесушильной промышленности
Упаковка консервов должна отвечать всем общим требованиям, предъявляемым к упаковке пищевых продуктов: сохранять качество продукта в течение гарантийного срока годности, обеспечивать удобство пользования продуктом для потребителя, рекламировать продукт и иметь размеры и прочностные характеристики, обеспечивающие сохранность при складской обработке и транспортировании.
Однако при упаковке разнообразных видов консервов этих требований недостаточно, поскольку сама технология производства консервов предъявляет ряд дополнительных существенных требований к упаковке. Важнейшие технологические процессы производства консервированных продуктов, такие как фасование и тепловая обработка (горячий или асептический розлив, пастеризация или стерилизация продукции), осуществляются непосредственно в упаковке. При производстве консервов упаковка является неотъемлемой частью технологических процессов и должна быть пригодна для осуществления этих процессов.
Упаковка консервов должна обеспечивать выполнение основного условия консервного производства - микробиологическую герметичность, т.е при термообработке консервной продукции в упаковке и при дальнейшем хранении и транспортировании в упаковку не должны проникать микроорганизмы из окружающей среды.
Одновременно с этим упаковка должна обладать необходимыми прочностными характеристиками при перемещении продукции и при термообработке, вызывающей перепады давления внутри и снаружи упаковки.
Для различных видов плодоовощных, мясных, рыбных, молочных и других консервов применяются следующие виды упаковок:
• металлические сборные и штампованные банки цилиндрической, овальной или прямоугольной формы;
• стеклянные банки и бутылки с металлическими крышками различного типа герметичной укупорки;
• полимерные и из комбинированных материалов термоформованные чашки и стаканчики разнообразной
формы, герметично заваренные покровным материалом;
• пакеты из комбинированных материалов вместимостью от 0,1 до 200 л для готовой продукции и полуфабрикатов;
• бутылки из полимерных материалов с герметичной укупоркой колпачками из полимерных материалов.
Во ВНИИ консервной и овощесу-шильной промышленности в течение многих лет проводились исследования в области всех вышеперечисленных видов упаковок консервов.
Изучались различные виды металлических и лакокрасочных материалов для банок и крышек: белая жесть с различными покрытиями оловом, хромированная жесть, алюминий и его сплавы, консервные лаки и эмали, уплотни-тельные пасты.
Исследовались барьерные и технологические свойства полимерных и комбинированных материалов и пленок для упаковки консервов. Совершенствовалась технология производства металлических банок и крышек к стеклянным банкам, разрабатывалась нормативно-техническая документация по производству и применению различных видов упаковок для консервов.
Основная проблема применения металлических банок для различных видов консервов - физико-химические процессы взаимодействия активных ингредиентов пищевых продуктов с материалом банок в процессе производства консервов (пастеризация или стерилизация) и в процессе хранения. Причем последнее в значительной степени зависит от условий хранения, температуры и подвижности банок с продукцией.
В институте проведены исследования коррозионных процессов, протекающих в металлических банках с различными видами консервов. По коррозионной активности все виды консервов разделены на четыре группы, и для каждой из групп исследованы процессы коррозии в банках для разных металлических тарных материалов с различными видами защитных лаковых покрытий.
Была изучена кинетика коррозионных процессов различных видов белой жести в средах плодоовощных консервов, определена степень влияния раз-
личных органических кислот, входящих в состав консервов, на кинетику коррозии белой жести.
Параллельно в консервах и модельных средах определяли переходы железа, олова и меди методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии.
В банках с консервами фиксировали содержание свободного водорода методом газовой хроматографии.
Известно, что основные коррозион-но-активные компоненты плодоовощных консервов - это органические кислоты: яблочная, винная, лимонная, концентрация которых колеблется в довольно широких пределах.
В связи с этим были проведены исследования кинетики коррозии белой жести марки (8,4/8,4 г/м2) для яблочной и лимонной кислот в растворах с концентрациями в пределах 0,1-3 % , для винной кислоты - 0,1-4 %.
Определение потерь белой жести, количества железа, выявленное атомно-абсорбционным и химическим методами, в растворах яблочной кислоты от 0,1 до 3%-ной концентрации показывает, что максимально коррозионные потери металла наблюдаются при концентрации яблочной кислоты 0,75 %.
Слой олова практически полностью растворялся в течение 700 ч. При концентрациях от 1,5 до 3 % средняя скорость коррозии снижается на порядок и составляет около 0,01 • 10-3 г/( м2ч). Растворы остаются прозрачными. Ток поляризации во времени изменялся немонотонно и не достигал стационарного значения. В области разбавленных растворов (от 0,25 до 1 %) в среднем содержание железа в растворах яблочной кислоты выше на два порядка количества железа в растворах с пределом концентраций яблочной кислоты 1,5-3 %.
Анализ данных по скорости коррозии белой жести, полученных для растворов с различным содержанием винной кислоты, выявил немонотонную экстремальную зависимость скорости коррозии от концентрации указанных растворов.
С увеличением концентрации винной кислоты от 0,1 до 5 % скорость коррозии и коррозионные потери металла резко возрастают, при концентрации 0,5 % наблюдается максимум, далее скорость коррозии уменьшается довольно резко. То же самое можно наблюдать и по областям концентраций от 2 до 4 %. Скорость коррозии и коррозионные потери в области концентраций от 2 до 4 % остаются постоянными. Анализ содержания железа, определенного атомно-абсорб-ционным и химическим методами, подтвердил эту закономерность. Результаты определения перехода железа двумя независимыми методами практически совпадают.
Был проведен анализ содержания железа в растворах лимонной кислоты в диапазонах ее концентраций от 0,1 до 3 % (рис. 1). Оказалось, что после коррозионных испытаний максимальный переход железа с поверхности белой жести отмечается при концентрации лимонной кислоты в растворе 0,25 %. Интенсивность перехода железа в раствор зависит от величины потенциалов белой жести и стали в различных растворах лимонной кислоты. Так, в разбавленных растворах лимонной кислоты концентраций до 0,75-1 % сталь имеет более отрицательный исходный потенциал в сравнении с белой жестью, поэтому в данном случае происходит преимущественное растворение железа через поры оловянного покрытия. При концентрации лимонной кислоты свыше 1 % потенциал олова становится более электроотрицательным. В этом случае наблюдаются преимущественное растворение олова за счет реакции окисления и значительное торможение процесса растворения железа. После контакта с растворами лимонной кислоты в порах оловянного покрытия образуются продукты коррозии, и вся поверхность белой жести покрывается тонким полупрозрачным слоем продуктов коррозии белого цвета, которые также выявляют кристаллическую структуру оловянного покрытия. Образование продуктов коррозии приводит к сдвигу потенциалов белой жести в более отрицательную область по сравнению со сталью 08 КП.
Из полученных данных следует, что растворы лимонной кислоты до 0,75 % концентраций вызывают значительно более сильные коррозионные разрушения металлических тарных материалов, чем растворы с вышеуказанной концентрацией.
Скорость коррозии белой жести в растворах основных органических кислот, входящих в состав фруктовых консервов, таких как яблочная, винная, лимонная, во всех случаях совпадает с данными по переходу железа в растворы. В связи с тем, что эти кислоты относятся к слабым электролитам, сложный экстремальный характер зависимостей скоростей коррозии и потерь белой жести обусловлен изменением концентраций растворов.
Исследование коррозионной агрессивности фруктовых консервов проводили для компотов и соков из различных плодов и ягод, изготовленных в соответствии с требованиями действующей нормативно-технической документации. Активная кислотность (рН) исследованных фруктовых консервов была в пределах 2,7-4,0%, а массовая доля титруемых кислот (в расчете на яблочную кислоту) колебалась от 0,3 до 3 %. Для коррозионных исследова-
PACKAGING AND LOGUISTICS
Vc103 г/(см2ч)
M, г/м2 Fe;102 г/м2ф, мВ +20
_4
5
2 1 -3
+10 0 -10 -20
1 2 3 4 С, %
Рис. 1. Зависимости характеристик коррозионного процесса белой жести от концентрации лимонной кислоты:
1 - скорость коррозии V; 2 - потери массыI М;
3 - содержание железа (Fe) в растворе;
4 - разность стационарных потенциалов &< для стали и белой жести; 5 - разность потенциалов после контакта белой жести со средой
Vc103 г/(см2ч) 40 30 20 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
I
J_ ---
("t
1;
\
2
3
\ ч,_ 4
V
ь 5
\
\
100 200 300 400 500 600 700
Т, ч
Рис. 2. Зависимости скорости коррозии белой жести от продолжительности воздействия:
1 - сиропа из вишен; 2 - сока яблочного с сахаром; 3 - сиропа компота из слив; 4 -сока виноградного натурального; 5 -сиропа компота из персиков; 6 - сока апельсинового с сахаром
ний сироп компотов и соки заливали в ячейки при температуре около 95 °С.
Результаты исследований зависимости скорости коррозии V белой жести электролитического лужения марки (8,4/8,4 г/м2) от времени Т для различных фруктовых соков и компотов представлены на рис. 2.
Показано, что в начальный период времени наблюдается более высокая скорость коррозии, обусловленная повышенными температурами сред, наличием свободной поверхности металла, не занятой продуктами коррозии, и восстановлением остаточного кислорода. С течением времени скорость коррозии быстро снижается и спустя 2-6 сут достигает постоянного значения (V.), которое остается неизменным в течение последующего длительного периода действия среды.
Не менее важную проблему металлической консервной упаковки, влияющей на характер коррозионных процессов, представляет технология производства банок и крышек. Речь идет о способе соединения корпуса сборной банки (пайка или сварка), зиговании корпуса банки (нанесение упрочняющих банку ребер жесткости при использовании тонкого проката толщиной менее 0,20 мм), типах уплотнительной пасты для герметизации закаточных швов, рельефах на крышках, защитных лаках для сварных швов. В настоящее время в институте проводится изучение данной проблемы. Установлено, что коррозионные процессы в банках протекают локально, т. е. более интенсивно в тех местах банок, где имеются поры в оловянном или лаковом покрытиях и также по другим «слабым» местам.
В последние десятилетия на смену паяным корпусам сборных металлических банок приходят корпуса, изготовленные способом сварки. Во всех развитых странах мира более 10 лет категорически запрещено использовать паяные банки для фасования консервной продукции.
При всех своих достоинствах именно сварной шов представляет собой наиболее незащищенное место в плане коррозионной стойкости. Помимо практически оголенной от олова узкой полоски (2,0-0,4 мм) стальной основы жести сварной шов включает вкрапления меди, которые активизируют коррозионные процессы.
Для обеспечения необходимой коррозионной устойчивости и исключения миграции металлов в продукт сварной шов необходимо дополнительно подлакировать, что, в свою очередь, создает проблемы с нанесением и типом используемого лака.
В зависимости от качества исполнения шва (его микрогеометрии) применяются различные способы нанесения лакового покрытия: роликовый, безвоздушное распыление и нанесение в электростатическом поле. Кроме того, при выборе защитных покрытий продольного сварного шва необходимо учитывать степень агрессивности фасуемых продуктов, режимы термической обработки, предполагаемые сроки их хранения, климатические особенности района, где осуществляются изготовление, фасовка и хранение консервов. Например, насыщенные углекислым газом напитки активизируют растворение железа в районе продольного шва,
Щ\ УПАКОВКА И ЛОГИСТИКА
^ ТЕМА НОМЕРА
что требует ужесточения мер по защите сварного шва. Качество консервов и пресервов, особенно содержащих кислотные компоненты, подвергаемых воздействию высоких температур, также зависит от свойств шовных лаков.
Используется большое разнообразие шовных лаков, как жидких, так и порошкообразных.
В настоящее время в области средств укупорки стеклянной тары наиболее важные проблемы - разработка новых рецептур и замена ныне применяемых уп-лотнительных паст - пластизолей на основе ПВХ, обеспечивающих герметичную укупорку стеклянных банок и бутылок. Санитарно-гигиеническими исследованиями установлено выделение вредных веществ (семикарбозидов) из уплот-нительных прокладок на крышках и кро-нен-пробках в продукт, также происходит весьма нежелательная миграция пластификаторов (дибутилфталата и др.) из уплотнительных прокладок. В институте проводятся исследования новых уплот-нительных паст на других пластификаторах, например на эпоксидированном соевом масле. Из рецептур исключены полиамиды, добавляемые в качестве скользящих добавок для облегчения вскрытия банок с консервами, из этих веществ образуется и мигрирует семикарбозид.
Упаковки из полимерных и комбинированных материалов широко применяются для производства соков и напитков. Наиболее актуальна замена упаковок на основе картона (тетра-брик-асептик, комбиблок, пьюр-пак и др.) на полимерные бутылки и другие емкости. Это связано с трудностями и высокой стоимостью утилизации таких упаковок, что приводит к значительному загрязнению окружающей среды, и с большим расходом древесины как основного сырья, что требует громадной вырубки лесов, вследствие чего также наносится существенный ущерб окружающей среде.
Полимерные бутылки могут использоваться многократно, подобно стеклянным, либо легко утилизируются путем регрануляции. Вторичные гранулированные полимерные материалы можно добавлять в небольших количествах в первичные при производстве упаковок или использовать для производства других изделий.
Решение проблемы заключается в подборе термостойких полимерных материалов для технологии горячего розлива и пастеризации, а также в обеспечении необходимых барьерных свойств по отношению к кислороду, аромату и по отношению к жиру для жиросодер-жащих продуктов для всех видов техно-
логий производства и фасования, в том числе и для асептического розлива. В институте проводились исследования по данным направлениям. Известно несколько способов решения указанных проблем: надевание на бутылку термо-усаживающегося чехла из комбинированной пленки, обладающего необходимыми барьерными свойствами; применение многослойных бутылок, изготовленных методом соэкструзии из различных полимеров; обработка внутренней поверхности бутылок холодным плазменным разрядом в присутствии окиси силициума с образованием тонкой молекулярной пленки стекла на внутренней поверхности полимерной бутылки и др. Только тщательные сравнительные исследования позволят выбрать и рекомендовать промышленности наиболее эффективные в современных условиях способы производства и применения полимерных бутылок для соков и напитков.
Специалисты ВНИИ консервной и овощесушильной промышленности и в будущем намерены проводить исследования проблем упаковки в целях обеспечения безопасности, сохранности и качества продукции, вырабатываемой предприятиями консервной промышленности страны.
Н@в@©ти отрасли
ИМПОРТ КАРТОНА ХРОМ-ЭРЗАЦ В РФ
Объем импорта картона хром-эрзац в 2005 г. в натуральном исчислении составил около 207,4 тыс. т, сообщает АКПР. Основные компании, импортирующие картон хром-эрзац в РФ: шведско-финская Stora-Enso; австрийская Mayr-Melnhof (MM-Karton); финская M-Real; шведская Fiskeby Board; финская Stromsdal; польская Kwidzyn, входящая в состав International Paper; югославская Umka; киевский бумажно-картонный комбинат.
ПЭТ-ПАКЕТЫ С САМОКЛЕЮЩИМСЯ КЛАПАНОМ НА РОССИЙСКОМ РЫНКЕ
Специалисты упаковочной компании ООО «Золотой век» в рамках программы по развитию и усовершенствованию производства пластиковых пакетов провели успешное испытание своей новой разработки: аппликатора на пакетоделательный автомат для изготовления пакетов с клапаном и клейким слоем.
Такая конструкция позволяет работать с шириной клейкой ленты 5 мм и более. Новая конструкция повышает скорость переналадки, причем опорные щечки препятствуют завали-
ванию материала. Все это позволит изготовлять качественную полимерную упаковку с са-моклеющимся клапаном для печатной полиграфической продукции, текстиля, салфеток, компакт-дисков, сувениров, запчастей и другой штучной продукции.
Компания «Золотой век» обладает флексогра-фическим оборудованием шириной печати 1600 мм/4 цвета и работает на рынке предпечати гофрокартона, выпуская гофроранер, пластиковые упаковочные пакеты и бумажные сумки.
ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ УПАКОВКИ В БУДУЩЕМ ОБЯЖУТ ПЛАТИТЬ НАЛОГ
Производители упаковки должны платить налог на сбор и вторичную переработку своей продукции, считает председатель жилищного комитета Петербурга Юнис Лукманов. Он выразил надежду, что до конца текущего года Государственная Дума России рассмотрит на слушаниях соответствующий законопроект.
На пресс-конференции с участием британских специалистов в области утилизации бытовых отходов было отмечено, что в Великобритании уже действует закон, по которому каждый производитель упаковки обязан обеспечить ее дальнейшую переработку или захоронение. Если предприятие
не выполняет эту функцию, то оно обязано вкладывать значительные средства в те предприятия, которые этим занимаются.
«Рассматривая вопрос о вступлении России в ВТО, мы надеемся, что часть доходов, получаемых зарубежными странами от производства упаковки в России, будет направляться на решение экологических проблем нашей страны», - пояснил Юнис Лукманов. «Вопросы экологической обстановки и переработки мусора планируется более подробно обсудить в ходе саммита «Большой восьмерки», который состоится в Санкт-Петербурге в июле 2006 г.», - заявил генеральный консул Великобритании в Санкт-Петербурге Джордж Эдгар.
НОВАЯ ГОФРОКАРТОННАЯ ФАБРИКА В АРМАВИРЕ
Компания ООО «Фирма «Триал-Пак и Ко» завершила монтаж и запустила в работу новую гофрокартонную фабрику в г. Армавир Краснодарского края для ООО «Аполинарий» производительностью до 3 млн м2 в месяц. На фабрике установлен паровой гофроагрегат Wj 150-1600-1 и трехцветная автоматическая просекательно-релевочная машина с ротаци-онно-высекательной секцией и укладчиком заготовок модели YKMB III. 1200X2400-3S.
