23 Авг Основные упаковочные материалы и типы упаковок для хранения замороженных пищевых продуктов
Пленки и упаковки на основе целлюлозы. Для этих материалов характерны возможность получения большого разнообразия форм, легкость приспособления к механическим дозаторам и упаковочным механизмам, а также возможность хранения и транспортировки в виде сложенных выкроек.
С другой стороны, основными недостатками этих материалов является высокая газо- и влагопроницаемость, чувствительность к воздействию жиров и влаги. Определенное улучшение вышеуказанных свойств можно получить нанесением (обычными методами) парафина и воска. Однако трудно получить герметизацию упаковки, а нанесенные слои парафина и воска разрушаются при механическом воздействии. Только введение в практику смесей полимеров и развитие технологии термосварки (так называемый метод хот-мельт) позволило принципиально улучшить качественные показатели материалов с покрытием, основанных на использовании рифленого картона.
В последнее время для, упаковки замороженных продуктов широко применяют многослойные упаковочные материалы, изготовленные на основе картона. Возможности составления различных комбинаций искусственных материалов, в частности путем ламинирования, т. е. соединения с помощью соответствующих вяжущих средств, и покрытия методом непосредственного напыления одного материала на другой, создают перспективы такого формирования свойств упаковочных материалов, чтобы они в максимальной степени соответствовали требованиям данного продукта. Ламинирование или покрытие позволяет получить сложный искусственный материал, представляющий собой прочное молекулярное соединение двух или более компонентов со свойствами, представляющими собой сумму свойств отдельных слоев (можно их рассматривать как систему нескольких мембран, установленных одна на другую). Например, покрытие вощеного картона полиэтиленом позволяет получить почти идеальный упаковочный материал для замороженных пищевых продуктов. Широко применяемый во многих упаковочных материалах слой полиэтилена обеспечивает высокую паронепроницаемость, а также возможность термической сварки, в то время как картон является конструктивным элементом, придающим упаковке форму.
Для упаковки некоторых замороженных пищевых продуктов довольно широко применяют целлофан, производимый из регенерированной целлюлозы. В натуральной форме целлофановая пленка является материалом паро- и газопроницаемым и непригодным для термического сваривания. Кроме того, свойства пленки целлофана в значительной степени обусловлены содержанием в ней воды. Равновесная влажность воздуха, соответствующая нормальному содержанию воды в целлофане (7 %), составляет 40 – 50 %. Снижение влажности вызывает хрупкость целлофана, а увеличение – сморщивание пленки. Применяя соответствующие приемы обработки (нанесение лаковых и других покрытий, ламинирование), из целлофана получают широкий ассортимент модифицированных пленок со специальными свойствами и специального назначения.
Для упаковки замороженных продуктов особенно удобна целлофановая пленка, масса 1 м2 которой 25 – 40 г. Такую пленку обозначают шифрами МХХТ (прозрачная пленка с покрытием на основе сополимеров винила с существенно сниженной проницаемостью) и МСАТ (прозрачная пленка с повышенной влагоустойчивостью и паронепроницаемостью, которую можно сваривать методом термосварки).
Материалы и упаковки, изготовленные на основе синтетических полимеров. Эти материалы являются продуктами управляемой полимеризации большого количества частиц относительно простых субстратов, в основном в химическом отношении ненасыщенных. Эти субстраты подвергаются превращениям в результате разрыва двойных связей. Образуются цепочки углеродных полимеров без выделения побочных продуктов.
Свойства полимеров зависят главным образом от исходных свойств субстрата, но соответствующими химическими добавками можно в широком диапазоне модифицировать свойства конечного материала. Добавки, применяемые при работе с синтетическими материалами, играют в основном роль наполнителей, улучшающих механические свойства, роль пластификаторов, увеличивающих пластичность, роль стабилизаторов, повышающих устойчивость к старению. Добавляют также красители или пигменты для изменения цвета с сохранением или потерей прозрачности. Высокомолекулярные вещества благодаря низкому давлению паров не влияют на вкус и запах; в физиологическом и токсическом отношении они нейтральны. Однако в этих веществах могут содержаться вредные для здоровья остатки – низкомолекулярные мономеры и применяемые добавки. Поэтому соответствующими правилами строго регламентируют выдачу разрешения на применение этих материалов для упаковки пищевых продуктов.
К синтетическим материалам, широко применяемым для упаковки замороженных пищевых продуктов, относятся полиэтилен, полипропилен, полистирол, фольга на основе полихлорвинила и полихлорвинилидена, полиамиды, полиэфиры и хлористоводородный каучук.
Полиэтилен. Полиэтилен является самым широко распространенным материалом для упаковки пищевых продуктов. Существует полиэтилен высокого давления с недостаточно регулярной и разветвленной структурой частиц и полиэтилен низкого давления в виде почти иеразветвленных волокон с довольно ярко выраженными анизотропными свойствами.
Полиэтилен высокого давления представляет собой бесцветный прозрачный, термопластичный материал с несколько меньшей плотностью, чем полиэтилен низкого давления. Такая пленка является прекрасным барьером для проникновения паров и влаги. Кроме того, эта пленка имеет следующие преимущества: холодоустойчивость (выдерживает температуру до –60 °С), термосвариваемость (температура сварки 110 – 120 °С), устойчивость к воздействию кислот и щелочей, а также отсутствие запахов. К недостаткам полиэтилена можно отнести подверженность старению, низкую устойчивость к высокой температуре (устойчивость до 88 °С), высокую степень проницаемости кислорода воздуха и ароматических веществ, а также потерю механических свойств в случае контакта с жирами и проницаемость для микроорганизмов.
Полиэтилен является самым легким из синтетических материалов и для полиэтиленовой пленки характерна наиболее высокая производительность упаковочных машин. Полиэтилен широко применяют для упаковки сыпучих замороженных продуктов.
Полиэтиленовая пленка в определенной степени растягивается и может применяться для контурной упаковки мяса и тушек птицы. Особенно пригодна для такой упаковки так называемая ориентированная пленка с шестикратно увеличенной прочностью на разрыв.
Печатание информации о продукте на полиэтиленовой пленке требует предварительной активации полярных связей веществами, обладающими окисляющим действием, или токами высокой частоты, что, однако, ограничивает пригодность пленки для сварки.
Полипропилен. Полипропилен также как и полиэтилен, является полиолефином с близкими полиэтилену свойствами. Полипропиленовая пленка несколько более жесткая, менее устойчивая к воздействию низких температур и менее проницаема для водяных паров и газов, чем полиэтиленовая пленка. Важным свойством этой пленки является большая устойчивость к воздействию высоких температур (размягчается при температуре 150 °С, а плавится при температуре около 160 °С). Благодаря этому свойству пленку применяют для изготовления упаковок, в которых продукт может размораживаться и вариться. Этот материал можно применять также для упаковки жиров, так как он не вступает в реакцию с жирами.
Недостатком полипропиленовой пленки является ее слабая сопротивляемость атмосферному кислороду и свету.
Полистирол. Полистирол применяют главным образом для изготовления различного типа емкостей, формуемых в условиях вакуума. При низких температурах прочностные характеристики полистирола возрастают: на растяжение – на 30 %, на изгиб и удары – приблизительно на 20 %. Пленка из полистирола обладает большой устойчивостью к старению, не абсорбирует влагу, не содержит пластификаторов, ее можно ламинировать с бумагой или с другими искусственными материалами; на ней можно печатать известными методами этикетную надпись и подвергать металлизации. Недостатком этой пленки является довольно высокая водо- и газопроницаемость.
Сополимеры полихлорвинилидена и полихлорвинила. Эти материалы применяют под названием саран и криовак. Свойства пленки можно регулировать, меняя соотношение отдельных составляющих, степень их полимеризации и добавляя пластификаторы. Эти пленки характеризуются рядом полезных свойств: не обладают посторонним вкусом и запахом, обладают высокой паро- и газонепроницаемостью, подвергаются термосварке, устойчивы к воде, кислотам, щелочам и жирам. Эти пленки тремоустойчивы до 75 – 90 °С; нагрев до 30 – 50 °С вызывает усадку их. Эластичность непластифицированной пленки быстро падает при снижении температуры. Пленки можно сваривать всеми известными методами, однако необходимо с высокой точностью регулировать температуру, принимая во внимание небольшой перепад между температурой размягчения и плавления. Несмотря на относительно высокую стоимость, этот материал нашел широкое применение, в частности для контурной упаковки бесформенных продуктов (главным образом, тушек птицы).
Полиамиды. Некоторые полиамиды типа нейлон (торговое название американского концерна «Дью Понт де Немур»), например так называемый нейлон 6.6 или нейлон 11 (рильсан), применяют в ограниченных масштабах для упаковки замороженных продуктов. Эти материалы характеризуются высокой химической и механической устойчивостью, низкой газопроницаемостью и очень низкой десорбцией влаги, причем рильсан обладает лучшим качеством, чем нейлон 6.6.
Материалы типа нейлон не являются паронепроницаемыми, но в то же время хорошо предохраняют продукты от окисления. Они обладают очень хорошей прозрачностью, термосвариваемы и хорошо воспринимают печать. До открытия новых материалов нейлон использовали для производства пакетов, в которых продукт подвергали варке. Его цена вдвое выше цены полиэтилена.
Полиэфирные пленки. Полиэфирные пленки (фирменные названия милар, мелинекс, хостафан, скотч-пак и др.) характеризуются высокими прочностными параметрами, низкой паропроницаемостью и умеренной газопроницаемостью, устойчивостью в широком интервале температур (от –60 до 190 °С). Пленки пригодны для упаковки жиров и для изготовления пакетов, в которых продукт можно варить. Точка плавления этих материалов находится в области температур, при которых наступают сморщивание и хрупкость. Поэтому для получения термосвариваемого материала его ламинируют полиэтиленом.
Хлористоводородный каучук. Такую пленку производит на базе хлористоводородного каучука американская фирма «Гудиэр Тайр Робер Ко» под торговым названием пленки акрон. Акрон является плиофильмом. Существует 12 видов этого материала, отличающихся применяемым пластификатором. Для замороженных продуктов можно использовать F, Н и М типы пленки, которые непроницаемы для водяных паров и большинства газов, холодоустойчивы и термосвариваемы. Их используют главным образом для вакуумной упаковки. Широкое применение этих материалов для упаковки замороженных продуктов ограничивается некоторыми отрицательными свойствами этих пленок, например со снижением температуры пластичность плиофильма уменьшается, с увеличением содержания пластификатора увеличивается проницаемость, при термосварке появляется привкус резины. Для улучшения свойств этих пленок можно ламинировать плиофильм, например бумагой или алюминиевой фольгой.
Алюминиевая фольга. Алюминиевая фольга производится развальцовкой до толщины 0.009 – 0.018 мм из алюминия со степенью чистоты более 99 %. Основные достоинства фольги: полная влаго- и газонепроницаемость; устойчивость к коррозии и к действию химических реагентов, обусловленная тем, что на поверхности образуется тонкая, непористая и бесцветная пленка окиси алюминия; отсутствие каких-либо признаков старения, гигроскопичности и сорбции посторонних веществ; химическая нейтральность по отношению к продуктам; большие возможности преобразования (легкость соединения с другими материалами, возможность печати). Конечный отжиг фольги обеспечивает микробиальную чистоту поверхности. Упаковку формуют на соответствующих матрицах. Алюминиевые подложки предназначены прежде всего для упаковки замороженных вторых блюд. Промышленность производит большое количество типов подложек, отличающихся формой и емкостью (рис. 1). Их можно разделить на подложки с одним и несколькими отделениями, предназначенными для укладки отдельных компонентов блюда. Малая механическая прочность упаковки, сформованной из одной алюминиевой фольги, может быть исключена соединением ее с другими материалами с помощью различных методов (покрытие полиэтиленом или полипропиленом, проклейка склеивающими средствами, каландирование горячим способом). Чаще всего применяют многослойные упаковки, получаемые соединением алюминиевой фольги с синтетическими пленками (в виде пакетов и формочек); упаковки герметизизуют контактной или импульсной сваркой.
Рис. 1 – Различные типы форм из алюминиевой фольги:
1 – однораздельная форма емкостью около 1000 см3; 2 – двухраздельная форма емкостью около 800 см3; 3 – трехраздельная форма емкостью около 780 см3; 4 – трехраздельная форма емкостью около 770 см3
В последнее время вырабатывают упаковку из алюминиевой фольги, покрытой термопластичным сополимером, которая при общей толщине менее 0.025 мм после герметизации практически не пропускает водяных паров и газов.
Банки жестяные и комбинированные. Дополнительным видом металлической упаковки, используемой при производстве замороженных продуктов, являются банки из оцинкованной жести, покрытой бесцветным кислотоустойчивым лаком. Эту упаковку применяют главным образом для, замороженных плодов с добавлением сахара или сахарного сиропа, а также замороженных соков. Вместимость упаковки 5 – 20 кг. В последнее время для таких продуктов используют также комбинированные банки, состоящие из корпуса из ламинированной бумаги и алюминиевых крышек.
Перспективы дальнейшего развития упаковок при производстве замороженных продуктов. Будущее принадлежит, безусловно, комплексным упаковкам, использующим взаимодополняющие свойства различных материалов. Уже в настоящее время промышленность предлагает огромное количество комплексных материалов и конструкторских решений.
Упаковку для непосредственного приготовления в ней блюд, т. е. для проведения в ней варки, изготавливают из следующих ламинированных материалов: полиэфир (полиэтилен, алюминий), полиэтилен, нейлон (полиэтилен; целлофан), полиэтилен.
Отдельный класс составляют материалы, устойчивые к температурам в широком диапазоне. Например в Германии производят следующие материалы:
• полиэтиленовую пленку типа ДФД-6600 с высокой термоустойчивостью в пределах от –40 до 180° С;
• полиэтилено-терефталеновую пленку, используемую в пределах температур от –60 до 150 °С (особенно удобна для вакуумной упаковки, например птицы и рыбы);
• пленку на основе флюоропроизводных углеводородов холодоустойчивую в диапазоне температур до –196 °С (замораживание в среде жидкого азота), приблизительно в 400 раз более прочную, чем полиэтилен, устойчивую ко всем химическим реагентам.
Прогресс в производстве искусственных материалов, используемых для упаковки замороженных продуктов, проявляется в разработке специального типа модифицированной бумаги, покрытой силиконовой пленкой, абсолютно не прилипающей к поверхности замороженных продуктов, и во внедрении новых типов упаковочных материалов, полученных на основе высокомолекулярных веществ со значительно улучшенными потребительскими свойствами, на 20 % более дешевых, чем производные целлюлозы (английское торговое название финоплас, тиссутен).
В настоящее время при производстве готовых блюд отказываются от применения алюминиевой фольги, заменяя ее картонными подложками, покрытыми пластическими материалами, устойчивыми к воздействию высоких температур (около 200 °С). Таким образом упакованные блюда можно разогревать различными методами: в воде, на газовых и электрических плитах, в микроволновых печах. Эти материалы требуют меньших затрат на изготовление, более удобны в пользовании, более стойки при транспортировке и хранении блюд. Отказались также от многосекционных подложек. Обеденные блюда упаковывают в коробочки различного размера. В этом случае стоимость упаковки несколько выше, однако значительно упрощается производство, и оно становится независимым от сезонности заготовки отдельных компонентов блюд. Следует отметить также, что каждый компонент блюд требует применения различной технологии разогрева, и потребитель имеет возможность произвольного выбора этих компонентов к основному блюду.