Полимеры в пищевой упаковке

Растущая конкуренция стимулирует производителей пищевой продукции к постоянным поискам новых вариантов упаковки товара.

Разнообразие продуктов питания, условий их хранения и транспортировки является залогом постоянного поиска новых вариантов решений пищевой упаковки. Решения, которые предоставляет в этой сфере полимерная упаковка, делают ее лидером среди других упаковочных материалов.

Использование изначально разных по своей природе веществ, например, напылений на основе серебра на полимерные пленки, придает упаковке новые свойства.

На страже свежести

По словам Николая Логачева, директора сыроварной компании «Альдини», современные производители выдвигают три основных требования к упаковке: дизайнерское решение, качественное изображение и гарантированная сохранность в рамках срока годности. Современная полимерная упаковка не только удовлетворяет всем этим требованиям – динамическое развитие в этой области предоставляет производителям широкий выбор для применения инновационных материалов и технологий хранения. Так, при хранении влажных пищевых продуктов все более актуальным решением становится использование пленки с эффектом «антифог», предотвращающей запотевание.

«Основа такой пленки может быть любой: полиэтилен, полипропилен, другие полиолефины, – говорит заместитель коммерческого директора по маркетингу компании «Тико-Пластик» Юлия Лаврюхина. – Во время экструзии в нее вводят концентрат специальной гидрофильной добавки. Активные вещества мигрируют на поверхность пленки и распределяются тонким, практически незаметным слоем. На сам продукт это, конечно, никак не влияет. Но в результате изменяется поверхностное натяжение, и влага не собирается в капли».

Использование пленки с эффектом «антифог», предотвращающей запотевание, становится все более актуальным решением.

Более привычным способом поглощения излишней влаги является использование в упаковке продуктов микропористых или нетканых полимеров, изготовленных на основе полиактилатных солей и сополимеров крахмала. Такие решения не вредят продукту, зато увеличивают срок его годности.

Наибольшую стабильность, согласно исследованиям, показывают соединения активированного угля, содержащие гидрофобные группы.

Безвоздушная среда

Еще одно важное условие для соблюдения сохранности пищевых продуктов – контроль газовой среды. Для продления сроков годности расфасованного мяса, птицы, рыбы и сыров в упаковке используется диоксид углерода (СО2), который эффективно подавляет развитие патогенов. Однако для свежей зелени, овощей и фруктов избыток диоксида углерода губителен: они сами выделяют CO2.

Для абсорбции диоксида углерода преимущественно используются вещества, помещаемые в упаковку в специальных саше или листах. Эффективность многих из них зависит от присутствия других газов и уровня влажности. Наибольшую стабильность, согласно исследованиям, показывают соединения активированного угля, содержащие гидрофобные группы.

Значительно более сложной задачей является контроль концентрации кислорода. Упаковка в модифицированной газовой среде с использованием полимерной пленки с кислородным барьером и вакуумная упаковка не всегда справляются с этой задачей. Для большей надежности используются поглотители кислорода на основе мелкодисперсных порошков железа и его оксидов, аскорбиновой кислоты, сульфатов или глюкозооксидазы. Включение антиоксидантов в состав упаковочного материала производится либо путем смешивания в растворе, либо помещения в расплавленный полимер, либо напылением.

Анализ свежести продуктов в упаковке.

В упаковке принципы устойчивого развития реализуются в двух базовых подходах – снижении материалоемкости и возможности переработки.

Подобное решение предлагает компания «Активная упаковка» из Санкт-Петербурга, которая с 2004 года выпускает упаковку с функцией поглощения кислорода, разработанную еще в 1990-х годах японской Mitsubishi Chemical Corporation. Она применяется в тех областях, где влияние кислорода на хранящуюся продукцию может быть критичным. Например, такая упаковка используется производителями снеков, мясных, рыбных изделий, хлебобулочных продуктов, различных специй и так далее. Из чего она состоит? В основе – небольшие пакеты, выполненные из масложировлагоустойчивой бумаги с мелкой перфорацией, внутри которых находятся порошок железа, соли и активированный уголь. Железо и соль абсорбируют кислород, однако высокой эффективности можно добиться только при использовании полимерной упаковки с высоким барьером пропуска кислорода (типа Pet/Evoh/Pe или Pet/Met/Pe). Если продукт помещен в такую упаковку вместе с пакетиком поглотителя и герметично закрыт, то для хранения не требуются ни вакуум, ни МГС (модифицированная газовая среда). В течение 12-24 часов действия поглотителя в упаковке образуется бескислородная среда, что позволяет удлинить срок хранения продуктов и практически отказаться от консервантов.

«Изначально мы искали решение для мясных снеков, – рассказывает глава компании Андрей Куценко. – Как и другие производители, мы применяли в производстве около пяти консервантов, упаковывали в МГС, потом в вакуум. Но проблема не была решена, так как в течение 2-3 месяцев на продукте появлялась плесень. Мы стали искать другие пути и нашли наилучший на сегодня вариант – поглотители кислорода». По его словам, такая упаковка массово используется в Японии, Китае, США и других странах, но в России она только начинает активно продвигаться. «Решение перспективное, хотя и непривычное для нашего рынка. На мой взгляд, у него большое будущее», – говорит Андрей Куценко.

Все под контролем

Во время транспортировки, хранения и нахождения на полке в свежих продуктах продолжаются химические и биологические процессы (дыхание, испарение, развитие микрофлоры). Наряду с естественной газопроницаемостью они ведут к изменению воздушной среды внутри упаковки, влияя на срок годности и безопасность продукта. Контроль газовой среды осуществляется с помощью меток, отслеживающих содержание кислорода, этанола, сероводорода, водяного пара и двуокиси углерода. Помимо контроля вредных соединений, газоанализаторы также умеют улавливать летучие ароматические соединения и амины, сигнализируя о достижении спелости фруктов. Принцип работы таких меток, как правило, основан на использовании соединений, реагирующих на изменение водородного показателя (pH).


Упаковка с нанотехнологиями

Еще одним важным направлением является наблюдение за развитием патогенов. На рынке уже имеются интегрированные системы контроля сальмонеллы, кишечной палочки, листерий и других опасных микроорганизмов. Они представляют собой наборы антител, вступающих в реакцию с целевым патогеном. К сожалению, их чувствительность пока недостаточно высока. Но исследования идут очень активно, так что уже в ближайшие годы можно ожидать по-настоящему продвинутые решения.

С гибкой упаковкой продукция выглядит презентабельно на прилавке, она дает пространство для экспериментов: разные цвета, окошки для «знакомства» покупателя с товаром.

Новые свойства позволяет получить использование в упаковке изначально разных по своей природе веществ. Например, напылений на основе серебра на полимерные пленки. Это помогает предотвратить развитие патогенной микрофлоры.

Такое решение предлагает компания «Данафлекс-Нано», в создании которой участвовала корпорация «Роснано» и один из лидеров российского рынка упаковки – «Данафлекс». Она производит гибкую упаковку с нанопокрытием. В нее разливают, например, майонез.

«Мы несколько лет активно работали над созданием упаковки, которая могла бы заменить фольгу, так как при ее производстве сжигается огромное количество энергии и выбрасываются большие объемы углекислого газа в атмосферу. Новый материал должен был обладать такими же высокими барьерными свойствами, как фольга, но при этом быть более экологичным. В результате мы создали пленку с металлизированным нанопокрытием. Это специальный защитный слой толщиной меньше двух микрон. Его частицы с помощью особой технологии нанесены на материал настолько плотно, что это позволяет обеспечить высокую барьерность», – говорит Евгений Бантуков, директор по маркетингу «Данафлекс-Нано».

Тестирование свойств упаковочных материалов.

Экология будущего

В современном мире экологические аспекты приобретают все большее значение. Одной из главных тем в этом направлении является применение принципов устойчивого развития – удовлетворение потребностей существующего поколения без ущерба для потомков. В производстве упаковки эти принципы реализуются в двух базовых подходах – снижении материалоемкости и возможности переработки.

Программы перехода на 100%-ную утилизируемую упаковку уже утвердили ведущие производители мира. В частности, Unilever планирует добиться этого к 2020 году, Mars – к 2025-му. Работа идет в двух направлениях: переход на производство бесфталатной упаковки и использование моноструктур, которые позволят упростить вторичную переработку. В России такие решения предлагает БИАКСПЛЕН – ведущий производитель БОПП-пленок.

«Умная» упаковка при помощи специальных меток собирает информацию о состоянии продуктов.

Пластификаторы, не содержащие в своем составе фталатов, предназначены для наиболее требовательных областей применения, таких как производство медицинских приборов, детских игрушек и пищевой упаковки. «Тренд бесфталатности выходит на первый план: многие клиенты уже запрашивают более экологичные решения. СИБУР уже сегодня производит бесфталатный полипропилен, на основе которого БИАКСПЛЕН изготавливает пленку», – говорит Наталья Малькова, руководитель направления «Транснациональные продажи компании».

«Избыточность упаковочного материала – это еще одна проблема, над которой задумываются специалисты. Для ее решения необходимо совершенствовать само исполнение упаковки», – говорит Андрей Костин, руководитель информационно-аналитического центра RUPEC. Именно так сегодня действуют ведущие производители. Например, американская ExxonMobil представила недавно решение для твердой упаковки на основе полипропилена AchieveAdvanced PP6282NE1. Повышенная жесткость позволяет уменьшить толщину стенок контейнеров на 15%. Кроме того, упаковку можно использовать в микроволновке, мыть в посудомоечной машине и применять повторно.

Рекламный проспект многоразовой упаковки от ExxonMobil. Фото: exxonmobilchemical.com.

Сложнее всего найти оптимальные варианты для вязких и сыпучих продуктов. Один из них дой-паки – вид вакуумной упаковки. Конструкция состоит из двух плоских, прочных листов, спаянных по бокам. Образующаяся в результате W-образная форма дна позволяет пакету стоять, когда он заполнен. По словам Артура Механов, директора по развитию компании «Терра-Пак», чаще всего в дой-паки упаковывают молочные продукты, соусы, джемы, фруктовые пюре и детское питание. С гибкой упаковкой продукция выглядит презентабельно на прилавке, с ней можно экспериментировать: применять разные цвета, делать окошки для «знакомства» покупателя с товаром. Первичное сырье для производства – полиэтиленовые гранулы. В некоторых моделях для внутреннего слоя применяется металлические материалы, например алюминий.

Есть мнение, что товары лучше всего упаковывать в такие «зеленые» материалы, как бумага или стекло. Однако специалисты не согласны с этим. «Пластиковая упаковка будет всегда, потому что реальной альтернативы ей нет. Она выигрывает не только по параметрам себестоимости, удобства складирования и транспортировки, но и по экологичности, – уверен Валерий Балашов, замглавы компании «ПакГрад». – Всегда экологично то, что экономично. Стоимость крафт-упаковки на 50–100% дороже пластика. А если упаковка дешева в изготовлении, значит, на ее производство затрачено меньше ресурсов – речь не только о сырье, но и об энергии, например».

Блистерная упаковка из пластика используется для хранения самых разных вещей. Прозрачные, невесомые блистеры используют для фасовки тортов, драже, яиц, готовых блюд и полуфабрикатов, конфет, мороженого, молочных и морепродуктов, а также применяют в фармакологии, парфюмерной и электротехнической отрасли. Материалы, из которых производится упаковка, обладают высокой механической прочностью и не изменяют своих химических свойств в широком температурном диапазоне. «Плюсы для потребителя: компактность, гигиеничность, герметичность, обзорность, малый вес», – говорит Валерий Балашов. После использования содержимого такая упаковка может быть разделена на составляющие и отправлена в переработку.

Дой-паки – удобная и долговечная упаковка из полимеров, применяется для самых разных видов пищевых продуктов.

«Умная» упаковка

Еще одно направление современных технологий в производстве пластиковой упаковки – создание так называемой «умной» упаковки, которая при помощи специальных меток собирает информацию о состоянии продуктов.

Наиболее распространенными сегодня являются аналоговые временно-температурные индикаторы (ВТИ). Одни из них сигнализируют лишь о том, что продукт подвергся воздействию критической температуры; другие отслеживают общее время, в течение которого температура отличалась от заданной; третьи фиксируют вообще все колебания температуры. ВТИ на основе металлических наночастиц (обычно это золото), ферментов, химических соединений (подверженных полимеризации, фотохромии, окислению) или биополимеров наносятся путем печати, напыления или просто наклеиваются на упаковку. В случае нарушения условий хранения они необратимо меняют цвет.

Несмотря на стремительно продвигающуюся цифровизацию, электронные ВТИ распространены пока что меньше: оптимальное соотношение стоимости и потребительских свойств (размер, удобство переработки, считывание данных без помощи специальных устройств) еще не достигнуто. То же самое относится и к меткам радиочастотной идентификации (RFID).

Но учитывая потенциально большую пользу этих видов ВТИ, в настоящее время ведутся активные поиски путей снижения их стоимости при сохранении функциональности. И в среднесрочной перспективе это станет одним из главных трендов в упаковке пищевых продуктов.

Скачать PDF

Другие публикации

Содержание номера