CC BY
55
ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ УПАКОВКИ НА РАЗВИТИЕ ПОРЧИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
© Безнаева О.В.*, Аксенова Т.П.*
Московский государственный университет прикладной биотехнологии,
г. Москва
В статье описывается получение элекгретного состояния пленочного материала путем воздействия коронного разряда, как одного из методов физической модификации полимеров. Кратко приводится ход эксперимента по электретированию полипропиленового пленочного материала с последующими микробиологическими исследованиями. Показано, что электретное состояние пленочного материала замедляет рост и развитие микроорганизмов, вызывающих порчу продуктов питания, способствуя увеличению сроков хранения этих продуктов, без добавления пищевых добавок.
Пищевые продукты состоят из биоматериалов, которые со временем неизбежно портятся. Порча приводит к снижению содержания питательных веществ в пищевом продукте настолько, что продукт больше не соответствует требуемой пищевой ценности. Порча является одной из проблем пищевой безопасности, вызывая заболевания потребителя. Менее серьезные случаи порчи могут проявляться в ухудшении цвета, вкуса и аромата продукта до такой степени, что он становится неприемлемым для потребителя [1]. Ухудшение качества и порчу пищевых продуктов предотвратить нельзя, но можно замедлить эти процессы; для этого необходим правильный выбор рецептур, способов технологической обработки, упаковки, хранения и транспортировки продуктов питания.
Основной причиной порчи продуктов питания и большинства пищевых отравлений является деятельность микроорганизмов. К микроорганизмам, способным вызвать порчу пищевых продуктов, относятся бактерии, плесневые грибы и дрожжи.
Следует отметить, что остаточная и вторичная микрофлора присутствует в продуктах даже при соблюдении технологических параметров производства, поддержании санитарно-гигиенических условий хранения и транспортировки. Такая микрофлора может содержать микроорганизмы возбудители порчи продуктов (гнилостные и маслянокислые бактерии, дрожжи и плесневые грибы, если они не используются в технологии по-
* Инженер кафедры «Технология упаковки и переработки ВМС», аспирант.
* Доцент кафедры «Технология упаковки и переработки ВМС», кандидат химических наук, доцент.
лучаемых продуктов), патогенные и условно-патогенные микроорганизмы (возбудители пищевых отравлений и кишечных инфекционных заболеваний). Поэтому при нарушении режимов производства, хранения, транспортировки процессы развития микроорганизмов интенсифицируются, что приводит к накоплению продуктов их жизнедеятельности и более быстрой порче продуктов питания [2]. Кроме этого микроорганизмы могут попасть в пищевой продукт на любой стадии технологической цепи - в ходе производства, на стадиях упаковки и хранения, реализации и потребителем. При попадании в пищевой продукт рост и развитие микроорганизмов зависит от их вида и количества, самого продукта, наличия питательных веществ, воды, уровня кислотно-щелочного баланса, температуры, присутствия кислорода и т.д. Кроме того, очень важно, предусмотрено ли в технологии производства применение противомикробных препаратов.
Деятельность большинства микроорганизмов можно предотвратить или замедлить путем контроля этих условий, применением консервантов, а также правильным использованием защитных свойств упаковки из полимерных материалов [1]. В большинстве случаев упаковка не в состоянии полностью изолировать продукт от внешней среды. В связи с этим проводится большое количество разработок новых материалов и технологий в производстве упаковочных изделий для пищевых продуктов. Большое распространение получили активные упаковки, которые кроме традиционных механических и барьерных свойств способны оказывать целенаправленное воздействие на упакованную продукцию, в том числе могут продлить срок ее хранения [3].
Предположили [4, 5], что электретное состояние, созданное в полимерных пленках, используемых в качестве упаковочных материалов, способно активно влиять на продукты питания, а именно подавлять активность вредных микроорганизмов, вызывающих порчу и потерю пищевой ценности. Электретным материалом является диэлектрик, длительное время сохраняющий поляризованное состояние после снятия внешнего воздействия, которое привело к поляризации этого диэлектрика, и создающий в окружающем пространстве электрическое поле. Один из вариантов достижения электретного состояния полимерного материала - воздействие на него коронным разрядом. Такое воздействие является одним из способов физической модификации полимерных материалов. Применение электрет-ных материалов для упаковки продуктов питания изучено мало и на практике не применяется. Необходимо подробно изучить электретный эффект и возможность упаковывания пищевых продуктов в эти материалы.
Данная работа заключалась в исследованиях влияния электретного состояния полимерной пленки, используемой в качестве упаковочного материала, на рост и развитие микроорганизмов, вызывающих порчу продуктов питания.
Одним из наиболее распространенных материалов, используемых в качестве упаковочных для пищевой промышленности, является полипропилен. Кроме различных банок и контейнеров из него производят всевозможные пленки: однослойные, перфорированные, с различной степенью усадки, водо- и паропроницаемости и т.д.; также ориентированным или неориентированным он входит в состав многослойных и комбинированных материалов. Полипропиленовая пленка обладает высокой прозрачностью, теплостойкостью, механической прочностью и эластичностью; имеет высокую химическую устойчивость. Является нетоксичным материалом. Для нее характерны стойкость к воздействию внешних факторов, жиро- и масло-стойкость [6]. Целесообразно было получить электретное состояние в этой пленке и изучить его влияние на сохранность упаковываемого продукта.
Образцы полипропиленовой пленки обрабатывали коронным разрядом. Метод коронного разряда широко распространен в производстве пленочных электретов. Преимуществами коронного электретирования являются простота аппаратуры, высокая скорость процесса, возможность легко встроить установку в технологическую линию получения пленочных материалов. Судили об изменениях в поверхностном слое пленки методом бесконтактного измерения поверхностной плотности электрических зарядов.
Из образцов пленочных полипропиленовых короноэлектретов сформировали пакеты обработанной стороной внутрь, в которые были герметично упакованы белый хлеб и сыр. В ходе испытания фиксировали качественное состояние упакованных продуктов и степень их порчи сравнением с контрольными (т.е. необработанными) образцами полипропиленового пленочного материала. Параллельно с этим проводили микробиологические исследования, с целью изучить влияние поля, испускаемого элек-третной пленкой, на рост и развитие различных микроорганизмов, вызывающих порчу продуктов питания.
Для исследования влияния электромагнитного поля, испускаемого полипропиленовой пленкой в элекгретном состоянии на микроорганизмы, вызывающие порчу пищевых продуктов, были проведены посевы смывов с анализируемых поверхностей обработанной и контрольной пленок в питательные среды. Для обнаружения плесневых грибов и дрожжей на поверхности исследуемых пленок использовалась питательная среда Са-буро, для выявления бацилл и бактерий группы кишечная палочка - мясо-пептонный агар (МПА).
Оценку посевов в питательную среду Сабуро проводили на третий и пятый день. Из полученных результатов следует, что после обработки поверхности пленочного материала коронным разрядом рост плесневых грибов и дрожжей на питательной среде Сабуро отсутствовал даже на пятый день после посева, что связано с гибелью микроорганизмов на поверхности обработанного полипропиленового пленочного материала.
Оценку результатов посевов в питательную среду МПА проводили на первые, вторые и третьи сутки. Выяснили, что на полипропиленовой пленке, обработанной коронным разрядом, скорость роста бацилл гораздо ниже, чем на контрольной. Кроме этого оказалось, что электретная упаковка не оказывает влияние на рост и развитие бактерий группы кишечная палочка.
При хранении сыр и хлеб, упакованные в обработанную пленку, меньше подверглись поражению плесенью и другими микроорганизмами порчи по сравнению с образцами, упакованными в контрольную пленку. В результате визуальных наблюдений за процессом порчи упакованных образцов хлеба и сыра с использованием характеристики дрожжей и плесневых грибов предположили, что на данных видах пищевых продуктов в электретной полипропиленовой упаковке наблюдалось образование только грибов рода Endomyces и Monillia, а на хлебе в необработанной полипропиленовой пленке кроме них интенсивно развивались грибы рода Pénicillium и Aspergillus.
Таким образом, в полипропиленовой пленке, обработанной коронным разрядом, замедляется рост и развитие микроорганизмов возбудителей порчи пищевых продуктов. Следовательно, можно ожидать увеличение срока хранения этих продуктов, а данный упаковочный материал считать активным.
Список литературы:
1. Срок годности пищевых продуктов: Расчет и испытание / Под ред. Р. Стеле; пер. с англ. В. Широкова под общ.ред. Ю.Г. Базарновой. - СПб.: Профессия, 2006. - 480 с.
2. Ганина В.И. Техническая микробиология продуктов животного происхождения: учебн.пособие для студентов вузов спец. 260300, 260301, 260302, 260303 / В.И. Ганина, Н.С. Королева, С.А. Фильчакова. - М.: ДеЛи Принт, 2008. - 352 с.
3. Любешкина Е.Г. Триумф упаковки / Е.Г. Любешкина // Наука и жизнь. - 2006. - № 10.
4. Применение электретных материалов в качестве активной упаковки для молочных продуктов / B.C. Кайгородцев, А.Н. Борисова, М.Ф. Гали-ханов, О.В. Абрамова, A.C. Антонова // Общероссийская конференция молодых ученых «Пищевые технологии». - Казань, 2005. - С. 160-162.
5. Разработка активной упаковки для мясных продуктов / A.A. Муха-метзянова, М.Ф. Галиханов, B.C. Попцов, Б.Ф. Хакимов, Е.Ю. Перухина // Общероссийская конференция молодых ученых «Пищевые технологии». -Казань, 2005. - С. 162-163.
6. Максанова Л.А. Высокомолекулярные соединения и материалы на их основе, применяемые в пищевой промышленности. - М.: КолосС, 2005. - 213 с.
7. Степаненко П.П. Руководство к лабораторным занятиям по микробиологии молока и молочных продуктов: учебн.пособие для студентов спец. 260300, 260303. - М.: издат.дом «Лира», 2005. - 653 с.
КОНЕЧНО-РАЗНОСТНАЯ АППРОКСИМАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ СОЗДАВАЕМОГО ВОЗДУШНОЙ ЛИНИЕЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
© Белицын И.В.*
Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова,
г. Барнаул
В статье рассмотрена конечно-разностная аппроксимация дифференциальной многоточечной краевой задачи. Приведены полученные экспериментальные зависимости напряженности электрического поля при различных сочетаниях климатических нагрузок на высоте 1,8 от поверхности земли.
Для подтверждения полученных математических моделей и алгоритмов расчета параметров электрического поля воздушных линий с учетом влияния металлических опор стрел провеса проводов и тросов [1-4], а также для наглядного представления трехмерных графиков, а именно, напряженности электрического поля от двух координат точки, в которой производится измерение при постоянной высоте над поверхностью земли 1,8 м, необходимо разработать способ, в котором по сеточным данным будет построена гладкая поверхность. Эту задачу можно решить на основе разностных методов построения изогеометрических сплайнов
Теория сплайнов в основном базируется на двух подходах: алгебраическом (где сплайны понимаются как гладкие кусочные функции) и вариационном (где сплайны получаются путем минимизации квадратических функционалов с ограничениями типа равенства и / или неравенства) [5].
Гиперболические сплайны с натяжением остаются до сих пор весьма популярным аппаратом решения задачи изогеометрической интерполяции. Такие сплайны обладают достаточными для многих приложений свойствами гладкости и хорошо адаптируют поведение сплайна по отношению к данным. К сожалению, задача вычисления значений гиперболических сплайнов из-за ошибок округления и проблем переполнения является очень трудной.
* Доцент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий», кандидат технических наук, доцент.
