СОЮЗ НАУКИ, ТЕХНИКИ И ИСКУССТВА
В романе И. Ильфа и Е. Петрова "Золотой теленок", действие которого происходит в 1930 году, бледную вареную курицу заворачивали в "Экономическую газету". Даже совсем недавно, всего лет 20 назад, пищевые продукты на прилавках наших магазинов продавали без фирменной упаковки. Колбасу, сыр, масло заворачивали в бумагу, из которой самой престижной была пергаментная. А в более отдаленные довоенные и послевоенные времена жидкие продукты разливали в стеклянные и железные банки, бидоны, судки; крупы и сахар насыпали в мешки и наволочки.
С развитием технического прогресса и появлением супермаркетов положение с упаковкой во всем мире и в нашей стране кардинально изменилось. Наряду с традиционными упаковочными материалами, такими, как бумага, металл, стекло, ткань, появились полимерные, комбинированные, металлизированные, а затем и материалы с новыми свойствами. Техника, наука и искусство объединились, чтобы создавать функциональную и эстетичную тару для любой продукции.
С конца 1990-х годов некоторые вузы России начали готовить инженеров-упаковщиков, владеющих основами менеджмента, маркетинга, рекламного бизнеса, элементами художественного конструирования и дизайна, свободно ориентирующихся в современных материалах и технологиях их переработки в тару и упаковку.
БЕЗОПАСНОСТЬ - ПРЕЖДЕ ВСЕГО!
Основные функции упаковки - сохранить свежесть продукта, защитить его от повреждений или потерь при транспортировке, складировании и хранении, облегчить доставку до дома. Кроме того, упаковка информирует покупателя о массе, составе, пищевой и энергетической ценности продукта, о сроках его изготовления и хранения, о координатах изготовителя. А еще защищает окружающих от нежелательного воздействия самого продукта, например от слишком резкого, не для всех приятного запаха.
Требования к полимерным, комбинированным и прочим упаковочным материалам для пищевой промышленности просты и понятны. Материалы должны быть стойкими к механическому воздействию и влиянию погодных факторов, не набухать при контакте с продуктом и не допускать проникновения его через стенки упаковки. Обязательное условие - наличие гигиенического сертификата, гарантирующего, что в состав упаковочного материала не входят канцерогены, мутагены или аллергены, что он не изменяет органолептические и физиологические свойства продукта и не выделяет вредные вещества в количествах, превышающих допустимый с гигиенической точки зрения уровень. Очень важно также, чтобы упаковочные материалы после их использования было легко утилизировать или переработать. Иначе мир погрязнет в бытовых отходах.
МНОГОЛИКИЕ ПОЛИМЕРНЫЕ УПАКОВКИ
Все мы имеем дело с потребительской тарой и упаковкой (бывает еще транспортная и производственная). Самая распространенная - мягкая упаковка из пленочных полимерных материалов (однослойных, двухслойных, многослойных и комбинированных), получаемых методами экструзии и соэкструзии. Это могут быть пакеты и сумки различной конструкции, емкости и конфигура ции, например с горловинами, клапанами или без них, с оформленным дном, боковыми сгибами или складками. Основные способы изготовления пакетов - сваривание, склеивание, реже - сшивание скобами и зажимами. К этому виду упаковки относятся термоусадочная и сокращающаяся пленка, а также растягивающаяся стрейч-пленка.
Комбинированная тара и упаковка делается из полимерных материалов в сочетании с бумагой, картоном или фольгой. Сегодня для малогабаритной продукции популярны блистерная и скин-упаковки. Блистерная упаковка включает в себя цветную подложку (чаще всего из картона), на которой размещается запечатанный прозрачной пленкой продукт. В скин-упаковке (от английского слова skin - кожа), в отличие от блистерной, используется термоусадочная пленка: от нагревания она плотно обтягивает продукт, образуя на нем как бы "вторую кожу". Некоторые пищевые продукты упаковывают таким способом и без использования подложки.
Из комбинированных материалов делают также пакеты для молока, соков и алкогольной продукции.
Жесткую полимерную тару (банки, коробки, стаканчики) изготавливают из листовых материалов термо- и механоформованием, литьем под давлением, экструзией с раздувом, реже - прессованием. Такая тара в пять раз легче жестяной и в полтора раза легче алюминиевой, к тому же она не подвергается коррозии.
СТАРЫЙ ЗНАКОМЫЙ - ПЕНОПЛАСТ
Тара из газонаполненных, или вспенивающихся, материалов (пенопластмассы, пенопласта) - особый и очень удобный вид упаковки. Пенопласты имеют низкую, так называемую кажущуюся плотность, всего от 150 до 600 кг/м3 (плотность обычных термопластов 900-1400 кг/м3). Вспененную структуру получают, вводя в расплав полимера специальные добавки - газообразователи (твердые или жидкие субстанции, способные при высоких температурах выделять значительное количество газообразных веществ, которые и вспенивают полимер).
Механические свойства пенопластов зависят от величины "кажущейся" плотности, особенностей ячеистой структуры и химической природы самого полимера. Это могут быть полиолефины, полистиролы, поливинилхлориды, полиуретан. Из вспененных пластиков делают лотки для упаковки сочных продуктов (свежего мяса, рыбы), а также вкладыши для поглощения влаги.
Тара из пенопластов способна выдерживать значительные нагрузки, она защищает продукты от ударов, механических повреждений, влаги, колебаний температур, действия микроорганизмов. Пенопласты долговечны и недороги в производстве, обладают высокой плавучестью (что бывает иногда совсем не лишним) и низкой теплопроводностью.
УПАКОВКИ ДЛЯ РАЗОГРЕВА В СВЧ-ПЕЧАХ
В последние годы появились продукты в специальной упаковке для разогрева в СВЧ-печах. Сегодня их популярность необычайно высока. Согласно статистике, 72% покупателей в возрасте от 35 до 50 лет отдают предпочтение замороженным мясным полуфабрикатам, упакованным в тару, годную для непосредственного разогрева в микроволновой печи.
Материалы для изготовления такой упаковки пропускают микроволны, обладают высокой термостойкостью (так как температура в СВЧ-печи может достигать 200оС и выше), способны превращать микроволновую энергию в тепловую и при этом обеспечивать равномерное распределение тепла в продукте. В состав полимерной композиции часто вводят высокодисперсные частицы веществ, ускоряющих микроволновый нагрев, что необходимо при обжаривании или выпечке. Применяют также активные элементы, способные усиливать нагрев продукта в одних зонах и защищать от излучения в других (такими свойствами, как известно, обладает алюминиевая фольга).
Для изготовления СВЧ-упаковок используют полиэтилентерефталат и ламинаты на его основе, полиамиды, поликарбонаты, сополимеры этилена с виниловым спиртом (СЭВОН, или EVAL - этиленвинилалкоголь), полипропилен и другие, в том числе комбинированные, материалы. Например, разработан специальный пленочный материал на основе СЭВОНа, содержащий высокодисперсную слюду. Он непроницаем для углекислого газа и кислорода воздуха, а благодаря слюде обладает высокой теплопроводностью.
ОДНИ БЕЗ КИСЛОРОДА ЖИВУТ, ДРУГИЕ УВЯДАЮТ
Условно все пищевые продукты можно разделить на "дышащие" (с биохимической метаболической активностью) и "недышащие". К первым относятся овощи, фрукты, свежее растительное сырье, сычужные сыры, свежее мясо. Ко вторым - готовые и охлажденные блюда, готовые мясные изделия, молочная продукция, консервы, пасты, выпечка, крупы.
Свежесорванные плоды и фрукты поглощают кислород и выделяют углекислый газ, воду, тепло и летучие вещества. Они "дышат" по схеме: C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 674 ккал. Внутри упаковки этот процесс происходит при условии свободного доступа кислорода и удаления конечных продуктов, прежде всего углекислого газа (CO2).
"Дышащую" продукцию упаковывают в материалы с повышенной газопроницаемостью. "Недышащую" сохраняют с помощью вакуумной упаковки, удаляя из нее кислород. Продукт помещают в пакет и после удаления из него воздуха герметично заваривают. Так упаковывают обычно свежее мясо и мясные продукты, рыбу, птицу, хлебобулочные, кондитерские и другие скоропортящиеся изделия.
БЛАГОПРИЯТНАЯ СРЕДА
Для длительного сохранения качества и свежести пищевых продуктов, фруктов и овощей в последние годы широко применяется упаковывание в газовой среде (УГС).
Каждому продукту установлено оптимальное соотношение кислорода, углекислого газа и азота, при котором он лучше хранится. Например, для сырого мяса подходит среда со значительным количеством кислорода (до 80%). Ярко-красный цвет мясу, показатель свежести, обеспечивает содержащийся в нем оксимиоглобин, который при недостатке кислорода переходит в метмиоглобин, мясо темнеет, приобретая нетоварный вид.
Готовые мясные продукты, колбасы, копченая рыба, сыры, выпечка лучше сохраняются при минимальном содержании кислорода или при его отсутствии. Для сыров применяют газовую среду, содержащую 99% углекислого газа и 1% кислорода. Свежие овощи, фрукты, ягоды, грибы рекомендуется хранить в газовой среде с пониженным, по сравнению с обычным составом воздуха, количеством кислорода (2-3%) и повышенным количеством углекислого газа (2-5%).
Наиболее распространенные газовые упаковки - с модифицированной газовой средой (МГС) и регулируемой газовой средой (РГС).
Модифицированная газовая среда (МГС) характеризуется тем, что внутри упаковки искусственным путем создается атмосфера, замедляющая процессы "дыхания" продукта. Это снижает размножение микроорганизмов и гнилостных бактерий и в 2-3 раза увеличивает срок хранения упакованной продукции. Так упаковывают и хранят мясные и рыбные блюда с гарнирами, полуфабрикаты, салаты, закуски, выпечку, различные хлебобулочные изделия.
Регулируемая газовая среда (РГС) отличается от МГС тем, что состав газовой смеси внутри упаковки изменяется в процессе хранения продукта и зависит от степени его "дыхания" или от других причин. Здесь используют перфорированные пленки, газо-селективные или селективно-проницаемые пленочные мембранные материалы. Пленки с селективной газопроницаемостью годятся в основном для свежей продукции, овощей и ягод. Наилучшим условиям хранения способствуют также пониженная температура (для ослабления "дыхания") и специальные клапаны или мембраны из силиконовых газопроницаемых материалов. Силиконовая мембрана схожа с "окошком" в пленочной упаковке. Через нее поступает необходимый для "дыхания" продукта кислород, а наружу выходит образующийся при этом углекислый газ. Тем самым значительно повышается срок годности продукции, особенно растительной. Фрукты, например, сохраняются от урожая до урожая практически без изменения качества. В последнее время РГС применяют и для порционной упаковки твердых сыров, ведь они относятся к "дышащим" продуктам и выделяют вещества, изменяющие газовую среду.
НАДЕЖНАЯ ЗАЩИТА ОТ МИКРОБОВ
Асептическая упаковка, разработанная в начале 1960-х годов, произвела настоящую революцию в хранении жидких пищевых продуктов (молока, кефира, соков, вина, соусов, паст и др.) и особенно детского питания. Секрет успеха состоит в том, что стерилизуются не только продукт и упаковочный материал, но и оборудование, на котором осуществляют процесс.
Так называемое "молоко СТО" (СТО - сверхвысокотемпературная обработка) обрабатывается при температуре 135-150оС в течение трех секунд; асептически упакованное, в неповрежденном пакете, оно сохраняет питательные свойства и витамины более трех месяцев при комнатной температу ре.
Асептические пакеты разной формы изготавливают из комбинированных материалов с использованием картона или бумаги повышенной плотности, полиэтилена высокого давления и фольги. Для стерилизации применяют жидкий пероксид водорода в сочетании с нагревом продукта примерно до 140оС.
Продукты в асептической упаковке сохраняются существенно лучше, чем во многих других, поэтому ее использование с каждым годом возрастает.
АКТИВНЫЕ УПАКОВКИ
К таким упаковкам относятся антифунгицидные, антисептические, бактерицидные, съедобные, антиадгезионные покрытия, саморазлагающиеся и полезные (обогащенные витаминами) пленки. Они не только защищают продукты от нежелательных внешних воздействий и повреждений, но и улучшают их товарный вид, способствуют более длительному сохранению качества, а иногда придают новые свойства.
В последние годы для защиты пищевых продуктов от плесени и порчи во многих странах стали использовать препараты, обладающие антимикробным действием. Их вводят в защитные оболочки и покрытия, изготавливаемые по латексной технологии. Для подавления жизнедеятельности вредных микроорганизмов применяют также обработку продукта озоном, ультрафиолетом или гамма-излучением.
Существуют водорастворимые покрытия на основе эфиров целлюлозы, которые способствуют повышению качества продукта. А съедобными водорастворимыми оболочками на основе метилцеллюлозы покрывают сформованное тесто. Это обеспечивает ему устойчивость к подгоранию, снижает упек и увеличивает срок свежести хлеба.
Последнее достижение в области активной упаковки - полезная упаковка, названная так самими разработчиками, американскими биотехнологами. Они изобрели жидкий оберточный материал для овощей и фруктов, главные компоненты которого - хитозан (природный полимер, получаемый из панциря крабов) и фермент лизоцим, содержащийся в яичном белке. Внешне такая упаковка напоминает полиэтиленовую обертку, с той разницей, что ее можно есть вместе с продуктом, обогащая организм биологически активными добавками.
ОСТРОУМНЫЕ УПАКОВКИ
К их числу относятся саморазогреваемые упаковки из электропроводящих полимерных материалов (ЭПМ) с проводом и вилкой. Для изготовления таких материалов в полимеры (термопласты, реактопласты, каучуки и резины) вводят дисперсные наполнители: технический углерод (сажу), графит, углеродные волокна или металлы. Они создают непрерывную цепочечную структуру, необходимую для прохождения электрического тока. Для саморазогреваемых упаковок чаще всего используют композиции на основе полипропилена и порошка карбонильного никеля, как электропроводящего дисперсного наполнителя. Для нагрева содержимого упаковку подключают к обычной электрической розетке. Такие упаковки удобно брать с собой в дорогу.
В противоположность саморазогреваемым существуют криогенные упаковки, замораживающие продукты (мясо, рыбу и др.). В них используют материалы, обладающие высокими физико-механическими показателями, особенно прочностью к проколам, и морозостойкостью.
В нашей стране разработана новая криогенная технология, благодаря которой из поливинилового спирта - водорастворимого синтетического полимера - получают удобное и экономичное пленочное покрытие, помогающее сохранять качество и свежесть рыбы во время лова.
Сегодня существуют продукты и в "медицинской" упаковке. Введенная в полимерную пленку белковая добавка при контакте с молоком или молочными продуктами, содержащими повышенное количество холестерола, поглощает его. Продукт из такой упаковки не представляет холестериновой угрозы для человеческого организма, что аналогично принятию лекарств, но значительно приятнее и безопаснее для здоровья.
В заключение хотелось бы отметить, что упаковка, как всякое изделие, процесс или живое существо, имеет момент возникновения (рождения), срок эксплуатации (жизни) и конец - уничтожение или смерть. Большинство видов упаковки рождается из нефти, являющейся в настоящее время практически единственным источником получения мономеров, которые путем сложных синтезов превращаются в полимеры. Из них получают композиции в виде готового продукта - гранулята. И, наконец, из гранулята различными методами и на различном оборудовании производят ту или другую упаковку (пакеты, ящики, коробочки, стаканчики и др.).
Срок эксплуатации упаковки определяется материалом, из которого она изготовлена, технологией изготовления, типом упаковываемого продукта, условиями его транспортировки и хранения. Если продукт в упаковке хранится неправильно и к тому же превышен срок годности, в него начинают проникать выделяющиеся из полимеров токсичные вещества, вредные для здоровья человека. Помните об этом!
Последний этап существования упаковки - обращение с ней после извлечения продукта, когда ее выбрасывают в мусорное ведро, а потом она попадает на свалку, загрязняя окружающую среду и выделяя токсичные вещества (в структуре технических бытовых отходов упаковочные материалы занимают более 50%!). Эта проблема, не решенная в нашей стране до настоящего времени, требует отдельного разговора.
Журнал "Наука и жизнь" о таре и упаковке:
Полимеры. Основные свойства. - 1965, №№ 2, 5.
Защита полимеров от старения с помощью стабилизаторов. - 1966, № 2.
Наполеон и консервы. - 1967, № 4.
Новая упаковка для пищевых продуктов . - 1970, № 1
Зыков Н. Всегда готовый обед. - 1974, № 8.
Кирдада И. Как сохранить продукты. - 1980, № 10.
Федин Э. Как дышишь, яблоко? - 1982, № 3.
Опасную плесень - под контроль. - 1988, № 10.
Достоинство - самоуничтожение. - 1989, № 5.
Стандартная американская еда - 1996, № 12.
У нас в гостях журнал "Тара и упаковка". - 1999, № 3.
См. в номере на ту же тему
Л. БЕЛЮСЕВА - Это было недавно... Это было давно.
