«Съедобные» и бактерицидные упаковки

Новым достижением в области функциональной упаковки является создание так называемых «съедобных» упаковок, формируемых на пищевых продуктах в виде оболочек и покрытий (см. «Пакет» № 1-2000). Используемые для этих целей материалы должны отвечать определенным требованиям: растворяться в воде и разлагаться под воздействием микрофлоры желудка. Их, как правило, получают из природных полисахаридов разветвленной структуры, к которым относятся крахмалы и производные целлюлозы.

В РФ это направление не получило широкого распространения, в то время как за рубежом оно с каждым годом расширяется. Наиболее известной фирмой по выпуску водорастворимых материалов, в том числе и для изготовления «съедобных» упаковок, является «Аквалон» (Отделение Геркулес Инкорпорейтед, Германия). В качестве примера можно привести продукт «Бланозе» Cellulose Gum , который представляет собой высокоочищенную натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы со степенями замещения 0,7; 0,9; и 1,2. Продукты «Бланозе», растворенные в воде, дают прозрачные и вязкие псевдопластичные растворы, пригодные для отлива пленок. Покрытия предназначаются для упаковки замороженных, молочных, хлебобулочных изделий, а также соусов, салатов и других блюд.

Большой интерес представляют бактерицидные упаковочные материалы для защиты пищевых продуктов от неблагоприятного воздействия патогенной микрофлоры и токсичных продуктов ее жизнедеятельности. В пленках на их основе продукты приобретают стерильность в результате того, что под воздействием вводимых добавок на поверхности продукта происходит уничтожение микроорганизмов и вредных бактерий. Для длительной защиты продукта от нежелательного воздействия микрофлоры в полимерные покрытия на основе водных дисперсий типа ВИМ, Полисвэд и др. вводят антимикробные добавки, например, «дельвоцид» (импортный препарат) или отечественный продукт ДГК (соль дегидроцетовой кислоты).

Они обладают широким спектром действия на различную микрофлору (дрожжи, грибы, актиномицеты), препятствуя быстрой порче продуктов (сыров, колбас и др.) и потере их качества. Препарат «дельвоцид» характеризуется ограниченным спектром антимикробного действия, в то время как ДГК и ее соли, являясь экологически безопасными средствами, обладают высокой биологической активностью по отношению к широкому спектру микроорганизмов, низкой токсичностью и пролонгированным действием.

Использование покрытий в виде водных дисперсий позволяет вводить в состав продуктов питания стерилизующие агенты, ферментные добавки, пищевые красители. В последние годы это направление вызывает особый интерес, так как позволяет создавать совершенно новые биологически активные упаковочные материалы с ферментами, иммобилизованными на полимерном носителе. Такие материалы способны регулировать состав, биологическую и органолептическую ценность пищевых продуктов, интенсифицировать процессы их получения (например, ускорять созревание сыров). Примером может служить материал на основе поливинилового спирта (ПВС) с иммобилизованной липазой. В качестве иммобилизующего фермента используются гидролизные лигнины - отходы целлюлозно-бумажного и гидролизного производств, которые очень дешевы.

ПВС является практически единственным синтетическим полимером, который обладает способностью растворяться в воде. Это позволяет подвергать его водные растворы воздействию низких температур (криолизу), добиваясь формирования структуры материала с необычным для ПВС комплексом свойств.

Разработанная учеными МГУПБ криотехнология позволяет сочетать низкотемпературное хранение пищевого продукта с процессом формирования на нем защитного пленочного покрытия, что представляется весьма удобным и экономичным. Способ пригоден, например, для сохранения рыбы во время лова.

Саморазлагающиеся упаковки

Созданию фото-, био- и водоразлагаемых материалов в последнее время уделяется существенное внимание, так как упаковки на их основе под воздействием солнечного света, тепла, воздуха и микроорганизмов почвы легко разлагаются до низкомолекулярных веществ (вода, углекислый газ), которые ассимилируются почвой, включаясь в замкнутый биологический цикл.

В США потребность в таких материалах составляет около 2 млн тонн в год. В настоящее время за рубежом большая часть упаковок одноразового использования, например, посуда, мешки для мусора, потребительская упаковка для некоторых продуктов питания и напитков, сельскохозяйственная пленка для мульчирования почвы и т. д. производятся именно из разлагаемых полимерных материалов. Для придания полимерной основе способности к биоразложению в нее вводят специальные добавки. Чаще всего это различные крахмалы, казеин, дрожжи, мочевина и другие вещества растительного происхождения, а также разработанные специально для этих целей синтетические продукты. Базовый полимер может быть как природного (производные целлюлозы, белковые продукты), так и синтетического (ПА, ПО и др.) происхождения.

К наиболее распространенным биоразлагаемым полимерным упаковочным материалов относятся:

• Polyclen, Bioplast, Ecostar, Ampacet - на основе ПО и крахмала;
• Ecolean - на основе карбоната кальция и ПО в качестве связующего;
• Biopol - сополимер на основе природных ферментов сахарозы (полигидроксибутирата и полигидроксивалерата), получаемый в процессе биосинтеза. Представляет собой природный продукт, который можно использовать самостоятельно или вводить в другие полимеры;
• Biocell-163 - полимер на основе ацетата целлюлозы, в который вводят специальные добавки и пластификатор для придания ему способности к саморазложению при воздействии природных факторов;
• Mater-Bi - на основе ПА и различных добавок, имеющий взаимопроникающую структуру входящих в его состав компонентов в виде переплетений, что позволяет увеличивать поверхность материала, атакуемую микроорганизмами, и сокращать срок разложения упаковки, выброшенной на свалку;
• Tone - семейство материалов на основе поликапролактона, хорошо совмещающегося механическим путем с такими распространенными полимерами как ПЭ высокого и низкого давлений, ПП, ПС, ПК, ПВХ, ПЭТ. В зависимости от типа полимера вводится до 30% Tone (например, в ВЭВД достаточно введения 5% для получения саморазлагающегося материала).

Такие материалы пока еще достаточно дороги, но они весьма эффективны с точки зрения охраны окружающей среды.