Защитная функция упаковки

В большинстве случаев для сохранения высокого качества продуктов во время длительного хранения недостаточно воздействия низкой температуры.

Помимо низкой температуры необходимо всестороннее и эффективное предохранение продуктов от вредного воздействия факторов окружающей среды.
Требования, предъявляемые к упаковочным материалам, используемым при замораживании пищевых продуктов, следующее:
• низкая влаго- и паропроницаемость, низкая проницаемость для атмосферного кислорода и летучих ароматических веществ;
• устойчивость к воздействию таких составных компонентов пищевых продуктов, как вода, жиры и кислоты;
• предохранение продуктов от вторичного бактериального заражения, от воздействия вредителей растений, от запыления, загрязнения; нейтральность химическая, физиологическая, в отношении запаха и вкуса;
• сохранность в широких температурных пределах таких основных свойств, как механическая прочность, герметичность упаковки, эластичность и отсутствие прилипания к замороженным продуктам;
• возможность формования, порционирования и упаковки с применением механических устройств.
До настоящего времени, несмотря на очевидный прогресс в этой области, еще нет таких упаковочных материалов, которые отвечали бы всем перечисленным требованиям. Практически для каждой группы замороженных продуктов необходимо выбрать наиболее подходящий упаковочный материал с учетом технических и экономических аспектов проблемы. При этом следует помнить, что единственным достоверным критерием оценки пригодности упаковок являются их практические испытания.
Эффективность упаковочного материала выражается отношением длительности периодов сохранения высокого качества упакованного продукта и продукта без упаковки. Например, в соответствии со стандартами ряда стран ориентировочный период хранения мороженых тушек птицы при –23 °С ? –28 °С составляет для тушек в пленках криовак – 12 месяцев, в полиэтиленовых пакетах – 8 месяцев, без упаковки – 5 месяцев. Эффективность применения в данном случае пленки криовак 2.4, а для полиэтиленовых пакетов 1.6.
В основном, чем эффективнее защита упаковочного материала, тем выше стоимость каждой упакованной единицы продукции. Так как замороженные продукты становятся все более массовым продуктом, то цена их упаковки должна устанавливаться в разумном соответствии с ценой продуктов. Поэтому очень часто экономические причины обусловливают использование более дешевых, но менее эффективных упаковочных материалов. Большое значение имеет доступность определенных типов искусственных химических упаковочных материалов.
С практической точки зрения особенно существенными являются те характеристики упаковочных материалов, которые определяют динамику процессов усушки, окисления, улетучивания и поглощения запахов.
Защита от усушки. Относительная влажность воздуха в складских помещениях даже при больших поверхностях охлаждения в камерах хранения и ограниченном движении воздуха в основном ниже равновесной влажности на поверхности замороженных продуктов (95 – 99.5 %). В связи с этим на практике почти всегда существуют условия для влагообмена между продуктом и окружающей средой.
Проницаемость водяных паров через искусственные пленки обусловлена главным образом процессами диффузии и растворения. Водяные пары, сублимирующие с поверхности замороженных продуктов со стороны, где их концентрация, выше, растворяются в пленке, диффундируют через нее и со стороны низкого давления вновь испаряются в окружающую среду.
Проникновение водяных паров через упаковочную пленку в основном можно рассматривать как диффузионный процесс массообмена G, размеры которого пропорциональны разности парциальных давлений, водяных паров с внутренней и с внешней сторон упаковки Af_p, а также величине поверхности упаковки F, на которой происходит эффективный обмен, и продолжительности процесса ?, причем коэффициентом пропорциональности является коэффициент влагопроницаемости С, зависящий от вида упаковочной пленки. Диффузионный процесс массообмена может быть выражен формулой:

G = C · ?P_p · F · ?

Ориентировочные значения коэффициента С достигают приблизительно 0.6 для полиэтилена низкого давления; 2.2 – для полиэтилена высокого давления, около 7 – для полихлорвинила и ?500 – для немодифицированного целлофана.
В случае многослойных упаковок коэффициент С должен учитывать, кроме значения коэффициента отдельных слоев, также сопротивление диффузии находящихся между ними слоев воздуха. На практике температурная зависимость коэффициентов проницаемости корректируется также пористостью применяемых пленок – коэффициент диффузии водяных паров через поры пропорционален абсолютной температуре. Исследования показали, что динамика этого процесса изменяется также в результате фазовых превращений воды в лед. В связи с этим результаты, получаемые при различных условиях измерения нельзя пересчитывать пропорционально. Паропроницаемость упаковки в большой степени зависит от способа ее изготовления и условий применения, поэтому паропроницаемость упаковочного материала не может соответствовать паропроницаемости готовой упаковки. Герметичность упаковки должна соответствовать паропроницаемости использованных материалов. У некоторых упаковочных материалов (целлофан, вощеная и парафинированная бумага) удается обнаружить заметный рост проникновения водяных паров в местах загибов.
Проницаемость водяных паров через искусственные полимерные материалы при хранении в них замороженных плодов и овощей не должна превышать 1 г/м² · 24 ч, а для мяса домашней птицы, говядины и свинины – 0.5 г/м² · 24 ч. Эти значения справедливы для температуры –20 °С.
Применение паронепроницаемой упаковки недостаточно для прекращения массообмена при хранении пищевых продуктов в замороженном состоянии. Очень важно обеспечить плотность прилегания упаковки к поверхности продукта для возможно более полного удаления из упаковки свободных воздушных пространств, в которых уже при небольших колебаниях температуры окружающей среды, неизбежных при реальных условиях эксплуатации, устанавливается разность парциальных давлений, обусловливающая возникновение диффузионных процессов водяных паров. Обмен, происходящий внутри упаковки, является причиной количественных потерь продуктов и их качественных изменений при постоянной массе брутто упакованной единицы продукта. Исследования ученого Хейса указывают на следующее явление: потери массы, возникающие в неблагоприятных условиях хранения замороженных продуктов в паронепроницаемой упаковке, могут быть выше, чем в продуктах, хранящихся в благоприятных климатических условиях в более проницаемых упаковочных материалах.
Это обстоятельство является причиной все более широкого внедрения вакуумной упаковки замороженных продуктов в термоусаживающиеся пленки, плотно прилегающие к поверхности продуктов и исключающие явление внутренней усушки.
Предотвращение изменений, обусловленных окислением. Во время длительного хранения замороженных пищевых продуктов под влиянием атмосферного кислорода протекают процессы окисления их составных элементов, обусловливающие возникновение определенных изменений их свойств, обнаруживаемых органолептически (признаки прогоркания, изменения цвета). Усушка в поверхностных слоях продуктов интенсифицирует происходящие в них окислительные изменения.
Для исключения изменений, вызываемых окислением составных компонентов замороженных пищевых продуктов, упаковочные пленки должны быть непроницаемы для воздуха и других газов.
Защита от выделения и поглощения запахов. Вещества, придающие продуктам запах (эфирные масла, эфиры, альдегиды, кетоны), переходят в окружающую среду как в результате относительно высокого давления паров, так и в результате их уноса вместе с частицами водяных паров, выделяемых из продуктов. Количество веществ, сообщающих продуктам запах и проникающих через упаковку, увеличивается при их растворении в упаковочном материале, например при упаковке замороженных плодов в картонные коробки или стаканы, покрытые слоем парафина (большинство ароматических веществ растворяется в жирах). Количество ароматических веществ, проникших через гидрофильную упаковку (например, целлофан), содержащую в своем составе воду, увеличивается с увеличением содержания влаги в пленке.
Давление паров летучих веществ уменьшается, со снижением температуры, и связи с чем проникновение большинства запахов зависит от условий хранения замороженных пищевых продуктов. Интенсивность выделения запахов (например, морскими рыбами, огуречным салатом и т. п.), как и поглощение запахов другими продуктами, хранящимися в том же помещении, будет тем меньше, чем ниже температура помещения. Особенно чувствительны к запахам продукты, в составе которых преобладают липиды. Упаковка должна обеспечивать прежде всего защиту упакованного продукта от поглощения посторонних запахов. В то же время в меньшей степени упаковка должна препятствовать переходу и окружающую среду ароматических веществ, содержащихся в самом продукте.