Перспективно использование этих материалов для порционной упаковки сухих пряностей, смесей специй, функциональных добавок, сухих кормов для животных и т.д.
В последние годы начинает развиваться такой сегмент рынка упаковки, как полимерные формуемые пакеты, используемые при изготовлении мясных изделий . В настоящее время внедрена промышленная технология изготовления ветчины и окорока в пленочных пакетах ( cook - in ); во многих странах выпускаются консервы в термоформируемой таре из одно- и многослойных соэкструзионных термостойких материалов на основе ПА и сополимера этилена с поливиниловым спиртом.
Активные полимерные материалы получают путем введения модификаторов (активных добавок) на стадии синтеза традиционно используемых полимеров или в композиции на стадии переработки их в изделия. Активные добавки могут также наноситься на поверхность изделия в виде дополнительных специальных слоев (покрытий). В зависимости от целевого назначения материала в качестве таких добавок используются консерванты, антиокислители, адсорбенты влаги и экотоксикантов, витаминные комплексы, коптильные или биологически активные препараты и т.д.
Проблема создания упаковочных полимерных материалов, обладающих антимикробной активностью, стала весьма актуальной. Это связано с резко ухудшившейся в последние годы экологической ситуацией и с существенным увеличением вследствие этого нежелательной микробной нагрузки в воздухе рабочих зон предприятий. На поверхности незащищенного продукта всегда имеется микрофлора, продуцирующая развитие болезнетворных микроорганизмов с поверхности в объем продукта. Вот почему так важно защитить продукцию соответствующей упаковкой на стадии ее производства сразу же после изготовления. Однако и внутри упаковки на обсемененных продуктах могут развиваться микроорганизмы, например, внутри вакуумных упаковок - анаэробные, при неполном вакууме - также и аэробные, а кроме того, и некоторые виды плесеней. Очень важно придать слою, контактирующему с продуктом, антисептические свойства.
В мировой практике широко применяется стерилизация поверхности пленок непосредственно перед их использованием (фасовкой продукции) различными физическими методами или химическими агентами, например, ультразвуком, обработкой перегретым воздухом или перекисью водорода. Однако эти методы обеспечивают только обеззараживание исходного материала и не гарантируют антимикробную защиту упаковки при локальном нарушении ее целостности (проколе).
Устранение этого недостатка и одновременное улучшение комплекса защитного действия новых активных упаковочных материалов может быть достигнуто путем введения антимикробных компонентов непосредственно в полимерный слой материала на стадии его получения.
Это направление представляет несомненный интерес по следующим причинам, а именно: введение антимикробного компонента (добавки) в полимерную матрицу позволяет закрепить (иммобилизировать) ее в слое материала и таким образом увеличить срок действия и регулировать массоперенос антимикробного компонента упаковки в продукт.
Используемые добавки должны быть гигиенически доброкачественными, полифункциональными, стабильными на всех стадиях переработки. При их выборе необходимо учитывать основные санитарно-гигиенические требования: минимизация добавки по количественному содержанию в рецептуре и миграции ее в защищаемый продукт.
Реализация вышеизложенного позволяет не только гарантировать гигиеническую доброкачественность упаковки, но также придать ей принципиально новые свойства путем целевой модификации базового полимерного материала и одновременного транспорта (попадания) добавки из полимерной упаковки к упакованному продукту.
Разработанные новые однослойные и многослойные пленочные упаковочные материалы отличаются противоплесневой, антидрожжевой и антигрибковой активностью при общей санитарно-гигиенической доброкачественности. Эффект длительно сохраняющегося антимикробного действия пленок был достигнут путем введения в упаковочный материал специальных добавок - композиций оптимальной рецептуры на основе натриевой соли дегидрацетовой кислоты, антиоксидантов, пищевых кислот.
Высокая антимикробная активность и длительно сохраняющееся антисептическое действие материалов связаны с реализацией синергетического эффекта действия сбалансированной по составу антимикробной композиции. Пленочные материалы с антимикробными свойствами могут быть получены в виде однослойных и многослойных упаковочных материалов соэкструзией, кашированием, ламинированием.
При этом антисептическими свойствами может обладать либо один из слоев, непосредственно прилегающих к продукту, либо все слои в зависимости от целевого использования нового материала.
БИОРАЗЛАГАЕМЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ УПАКОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Радикальным решением проблемы полимерного мусора, по мнению ряда специалистов, является создание полимеров, способных при соответствующих условиях подвергаться биодеградации (то есть биоразложению) с образованием безвредных для живой и неживой природы веществ.
В таком подходе, вообще-то, нет ничего нового - индустрия пластмасс началась с использования в качестве сырья природных ингредиентов (натурального каучука и нитроцеллюлозы). Полимеры, аналогичные природным, применяются довольно давно. Полимеры на основе гидрата целлюлозы используется для кондитерских товаров и для упаковки сосисок, а на основе ацетат целлюлозы - применялся для упаковки сухих продуктов без жиров.
Первоначально, идея создания синтетических полимеров заключалась как раз в том, чтобы создавать материалы, отличающиеся исключительно высокой стойкостью к воздействию факторов окружающей среды. А теперь формируется новый подход к разработке полимерных материалов, диаметрально противоположный традиционному. Необходимо получение полимеров, которые сохраняют эксплуатационные характеристики только в течение периода потребления, а затем претерпевают физико-химические и биологические превращения под действием факторов окружающей среды и легко включаются в процессы метаболизма природных биосистем.
Считается, что полимерные материалы на основе растительного сырья ─ зерновых, древесины, крахмала, полисахаров ─ разлагается на полностью безопасные компоненты: воду, диоксид углерода, биомассу, и другие естественные природные соединения, то есть обеспечивают абсолютную экологичность процессов утилизации. К тому же запасы растительного сырья могут возобновляться вечно. Однако, это слишком упрощенный взгляд на проблему, и все не так просто, как кажется на первый взгляд. Для того, чтобы идея биоразложения полимерного материала реализовалась, необходима совокупность трех основных факторов:
соответствующие условия окружающей среды
наличие микроорганизмов, селективно действующих на полимерный материал
полимерные материалы определенной химической структуры
Если один из этих элементов отсутствует, то биоразложение как экологическая идея просто не реализуется. Примером могут служить газеты или яичная скорлупа, которые после длительного пребывания в земле или на свалках почти полностью сохраняются.
Биоразлагаемые полимерные материалы по способу их изготовления можно разделить на несколько основных групп:
-полимеры на основе природных полимеров (натуральный каучук, белки, полисахариды, хитин, эпоксидированные масла, полимеры из ненасыщенных растительных масел, лигнин, поллулан и т.д.);
-химически синтезированные полимеры;
-микробиологические синтезированные полимеры и их смеси;
-композиционные материалы.
Специалисты пока не пришли к единому мнению относительно классификации биоразлагаемых полимеров. Например, имеются классификации, основанные на технологических подходах к решению проблемы биоразложения полимеров. Выделяются следующие направления:
-селекция специальных штаммов микроорганизмов, способных осуществлять деструкцию полимеров;
-синтез биоразлагаемых полимеров методами биотехнологии;
-синтез биоразлагаемых полимерных материалов, имеющих химическую структуру, сходную со структурой природных полимеров;
-разработка материалов, производимых с использованием возобновляющихся биологических ресурсов.
Основной перспективный и многообещающий пластик для пищевой промышленности - полилактид, водостойкий, биоразлагемый гидролизом до углекислого газа, воды и метана, полимер, хорошо компостируемый. Спектр его использования в пищевой промышленности обширен: ламинирование бумаги для упаковки, посуда для микроволновых печей, мешки для отходов, одноразовая посуда, упаковка для пищевых продуктов. На основе полилактидов получают сополимеры с гликолидами, капролактоном, пластифицируют собственным мономером и олигомером.
В действительности, перечень полимерных материалов, способных к биоразложению гораздо шире, и поиск альтернативного сырья для полимеров имеет довольно продолжительную историю. Корни этих поисков уходят в 30-е годы, когда промышленный магнат Генри Форд исследовал возможность использования полимерных материалов на основе соевых культур для различных комплектующих своих автомобилей.
Реальный успех был достигнут значительно позднее. Биоразлагаемые материалы с активным растительным наполнителем впервые появились в 70-80-е годы ХХ века на рынке упаковки в США, Италии, Германии. Это были композиции крахмала с различными синтетическими полимерами. По сравнению с термопластами на основе пластифицированного крахмала они удачно сочетали технологичность и высокие эксплуатационные характеристики, присущие синтетическому компоненту, со способностью к биодеструкции, обусловленной наличием в их составе природного полимера - крахмала.