УПАКОВКА В ВИДЕ ПЛЕНОЧНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 1999 года по МПК B65D81/34 A23C19/16 

Изобретение относится к упаковочным материалам, в частности, к полимерным пленкам, и может быть использовано в пищевой, перерабатывающей промышленности, торговле и домашнем хозяйстве для увеличения срока сохранности пищевых продуктов, таких как переработанное мясо, копченая и соленая рыба, твердые сыры, а также некоторых сельскохозяйственных продуктов типа корнеплодов - моркови, свеклы, редиса. Такие продукты являются высокоценными продуктами питания, обеспечивающими потребности человека в животных белках, витаминах, минеральных веществах.

В настоящее время наблюдается устойчивая тенденция к росту забракованной мясной продукции, сыров и рыб. Основными причинами этого является неблагоприятная экологическая ситуация, ведущая к усилению поражения исходного сельскохозяйственного сырья и изготавливаемых из него продуктов веществами, опасными для здоровья человека. При этом на поверхности незащищенного продукта всегда имеется микрофлора, репродуцирующая развитие болезнетворных микроорганизмов с поверхности в объем продукта. Вот почему так важно защитить продукцию соответствующей упаковкой на стадии ее производства сразу же после изготовления. Однако и внутри упаковки на обсемененных продуктах могут развиваться микроорганизмы. Например, внутри вакуумных упаковок могут развиваться анаэробные микроорганизмы, некоторые виды плесеней, при неполном вакууме - и аэробные микроорганизмы.

В качестве традиционных средств защиты пищевой продукции применяют полимерные пленки. Наиболее широко применяются пленки на основе полиолефинов (полиэтилена низкой плотности, ПЭНП, полиэтилена высокой плотности, ПЭВП, полипропилена, ПП, сополимеров этилена с винилацетатом, СЭВА, и т.д. Такие пленки выпускаются как однослойными, так и двух-, трех-, пяти-, семи- и т.д. - слойными, с целью придания им дополнительных свойств жесткости, газонепроницаемости и т. д. Однако при этом слой, контактирующий с продуктом, всегда выполняется из полиолефина. Учитывая высокую степень поверхностной загрязненности упаковываемой продукции, очень важно придать полиолефиновому слою, контактирующему с продуктом, антибактериальные, антидрожжевые и антигрибковые свойства при общей экологической безопасности упаковочного материала. Этого эффекта добиваются путем введения в упаковочный материал специальных добавок, сохраняющих свои отличительные признаки на стадии переработки и диффундирующих при последующей эксплуатации на поверхность раздела продукт-защитная система для активного влияния на микрофлору, контаминирующую продукт. Поэтому используемые добавки с учетом необходимости реализации основного санитарно-гигиенического требования к их качеству - минимизация по количественному содержанию в рецептуре и миграции в продукты питания, должны быть гигиенически доброкачественны, полифункциональны, стабильны на всех стадиях переработки полимерной композиции и закреплены (иммобилизированны) в полимерной матрице, а именно на ее поверхности, контактирующей с продуктом питания.

Известны пленки, которым с целью повышения сроков хранения упаковываемого продукта приданы консервирующие или асептические свойства за счет введения добавок в саму пленку или в один из ее слоев. Это могут быть наполнители с активными ионами Cu, Ni, Co, Ag /1/,
/1/ Заявка Японии 2-269678, 11.05.90
природные пищевые консерванты типа кориандрового, горчичного, укропного и т. д. масла, аскорбиновой кислоты /2/,
/2/ Пищевая промышленность, 1995, N 7, 46-49
синтетических асептических средств, например 5-окси-1,4-нафтохинона /5/, 5-хлор-2,4 - дихлорфеноксифенола /6/.

/3/ Патент РФ 2060915, публ. 27.05.96, Бюл. N15.

/4/ US Patent 52387449.

Недостатком всех этих известных упаковочных пленок является микробилогическая порча упакованных в них продуктов через некоторое время.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является пленочный материал для упаковки пищевых продуктов на основе полиэтилена низкой плотности, модифицированного подсолнечным маслом, содержащий в качестве консервирующих добавок органической природы смесь дегидрацетовой кислоты и ее натриевой соли (RU 2011662, Гольдаде В. А. и др., 30.04.94). Указанный материал обладает низкой токсичностью, хорошей прозрачностью, обладает заметной противомикробной и фунгицидной активностью, однако для целей упаковки многих продуктов достигаемых асептических свойств недостаточно. К тому же содержание в пленочном материале больших количеств растительных масел является существенным недостатком с точки зрения потребительских свойств, так как они мигрируют на поверхность, придавая пленкам нетоварный вид. Миграция добавок из упаковочных материалов ограничена законодательством России и других стран, к тому же миграция масла может привести к превышению концентрации активной добавки в упаковываемом продукте выше допустимых норм. Большое количество вводимых добавок приводит к понижению прочности пленочного материала.

Технический результат - повышение противомикробной и противоплесневой активности пленочного материала для упаковки продуктов питания, уменьшение общей миграции из него, улучшение внешнего вида и повышение его прочности.

Сущность заключается в том, что упаковка в виде асептического пленочного материала для пищевых продуктов включает полиолефин и модификатор, при чем в качестве модификатора используют полиалкиленгуанидины, преимущественно полигексаметиленгуанидин гидрохлорид, полигексаметиленгуанидин фосфат, полигексаметиленгуанидин цитрат, полигексаметиленгуанидин сорбат, полигексаметиленгуанидин дигидрацетат, полигексаметиленгуанид бензоат, полигексаметиленгуанид фумарат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полиалкиленгуанидин - 0,25 - 3
Полиолефин - Остальное
В качестве полиолефина используют полиэтилен высокой или низкой плотности, или полипропилен, или сополимеры этилена с пропиленом, или высшими олефинами, или винилацетатом, или их смеси и сплавы.

Упаковку выполняют однослойной или многослойной за счет соэкструзии, каширования, ламинирования и других способов, при этом асептическими свойствами может обладать или один из слоев, непосредственно прилегающий к продукту, либо все слои.

Упаковку выполняют в виде пакетов, сумочек, мешочков, вакуумформованных коробочек и других готовых изделий.

Композиции для изготовления упаковки могут содержать также другие добавки, в зависимости от требований к конечному изделию - термостабилизаторы, антиоксиданты, скользящие и антиблокирующие добавки, поглотители ИК излучения, наполнители, красители, несущественные для целей настоящего изобретения.

Композицию для изготовления пленочного материала упаковки получают путем смешения компонентов на смесительном оборудовании, позволяющем создать напряжения сдвига не менее 0,1 МН/м, обеспечивающие равномерное перемешивание всех компонентов и тонкое диспергирование добавок. Наиболее предпочтительным является введение добавок в виде концентрата, при этом действию высоких напряжений сдвига подвергается только небольшая часть полимера, что позволяет избежать его механодеструкции. Композицию получают при этом механическим смешением гранул полимера с гранулами концентрата.

В результате, наряду с увеличением активности добавок, снижением их концентрации и уменьшением общей миграции добавки в готовый продукт достигается упрощение технологии производства и повышением механических показателей упаковочного материала.

Отличительной особенностью модификаторов является его принадлежность к высокомолекулярным полимерным биоцидам, отличающимся низкой летучестью, и способностью образовывать на поверхности упаковочного материала тонкой полимерной пленки, обеспечивающей пролонгированный антимикробный эффект по отношению к широкому кругу бактерий, плесневых грибов, дрожжей, к санитарно-показательной микрофлоре перерабатывающих предприятий пищевых отраслей промышленности и предприятий торговли. Другими ценными свойствами предлагаемых модификаторов являются их неагрессивность, отсутствие запаха, низкая токсичность, не коррозионность.

Испытания антимикробиологического и противоплесневого действия добавок упаковки проводили на пленочных образцах по методам ГОСТов 9.049-91 и 9.050-96 с использованием плесневых грибов, взятых согласно этим ГОСТам, а также дрожжей Torulopsis sp., Saccharomyces cerevisiae.

Испытания на устойчивость к воздействию плесневых грибов и дрожжей проводили в 5-кратной повторности, помещая образцы пленок в чашки Петри на поверхность застывшей среды Сабуро, предварительно зараженной по ГОСТ 9.049-91 суспензией спор грибов, взятых как в отдельности, так и в смеси. Испытания проводили в термостате при температуре 28+/-2^oC в течение 14 суток.

Пленочный материал обладал антимикробными свойствами, если вокруг образца на питательной среде Сабуро наблюдалась ингибиторная зона - зона отсутствия роста грибов. Интенсивность развития колоний грибов оценивали по ГОСТ 9.048-89 и по ГОСТ 9.049-91.

Практическое осуществление изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Полиэтилен низкой плотности стандартной марки с ПТР 2 г/10 мин смешивают с полигексаметиленгуанидин (ПГМГ) гидрохлоридом (1%). Механическую смесь экструдируют на двухшнековом экструдере, оснащенном смесительными элементами, и обеспечивающем высокие напряжения сдвига. Температура экструзии - 170^oC.

Из полученной смеси на стандартной пленочной установке для экструзии с раздувом рукава получают пленку толщиной 40 мкм.

Упаковка может быть выполнена в виде пакета, сумки, может быть использована для получения многослойного материала путем каширования или ламинирования.

Пример 2.

Отличается тем, что в качестве модификаторов применяют ПГМГ фосфат (0,5%), а в качестве полиолефина - стандартную марку полипропилена с ПТР 3 г/10 мин. Механическую смесь экструдируют на листовальной установке, оснащенной смесительными элементами, с получением листа толщиной 800 мкм. Из полученного листа методом термоформования изготавливают коробочки для упаковки молочных продуктов.

Пример 3.

Отличается тем, что в качестве модификаторов применяют ПГМГ фосфат 1%, а в качестве полиолефина - сополимер этилена с винилацетатом стандартной марки с содержанием винилацетата 11% и ПТР 5 г/10 мин.

Механическую смесь экструдируют на двухшнековом экструдере, оснащенном смесительными элементами, и обеспечивающем высокие напряжения сдвига. Температура экструзии - 170^oC.

Из полученной смеси на стандартной пленочной установке для экструзии с раздувом рукава получают пленку толщиной 40 мкм.

Упаковка может быть выполнена в виде пакета, сумки, может быть использована для получения многослойного материала путем каширования.

Пример 4.

Изготавливают трехслойную пленку методом соэкструзии, причем наружный и средний слои изготавливают из стандартного ПЭНП с ПТР 2 г/10 мин, внутренний слой - из стандартной марки ПЭВП 276-73 по ГОСТ 16338, смешанного с модификатором - ПГМГ сорбатом (0,75%). Трехслойная пленка используется при изготовлении пакетов для упаковки животных жиров и сыров, в том числе плавленых.

Пример 5.

В качестве вакуумплотного упаковочного асептического материала используют трехслойную пленку, изготовленную методом соэкструзии, где наружный слой выполняют из полиамида, а модификатор вводят в слой, непосредственно соприкасающийся с упаковываемым пищевым продуктом. В качестве модификатора применяют: ПГМГ дегидрацетат (0,25%). Для обеспечения повышенной гомогенизации модификатора в изготавливаемой пленки предварительно изготавливают суперконцентрат модификатора на базе полиэтилена низкой плотности марки 15803-020 на двухшнековом экструдере, оснащенном смесительными элементами, и обеспечивающем высокие напряжения сдвига. Температура экструзии - 170^oC. Далее полученный суперконцентрат механически смешивают с гранулами полиэтилена той же марки и загружают в один из экструдеров (обеспечивающий получение внутреннего слоя в многослойном пленочном рукаве) соэкструзионной установки. Изготовление многослойного пленочного материала осуществляют при температурах 240^oC (необходимых по условиям получения многослойной пленки). Из многослойного материала изготавливают упаковочные вакуумплотные пакеты для созревания сыров и длительного хранения переработанного мяса, ценных сортов рыбы, сыров.

Пример 6.

Отличается тем, что в упаковочном материале, изготовленном по способу, указанному в примере 5, в качестве модификаторов применяют: ПГМГ бензоат (1,5%).

Пример 7.

Отличается тем, что упаковочный материал, изготовленный по способу, указанному в примере 5, выполняют в пятислойном варианте, модификатор вводят также в слой, непосредственно прилегающий к упаковываемому продукту. В качестве модификатора применяют ПГМГ фумарат (2%). Упаковочный материал используют для изготовления вакуумплотных пакетов для длительного хранения продуктов, а также в качестве термоформуемой вакуумплотной пленки на упаковочных автоматах.

Пример 8.

Отличается тем, что в упаковочном материале, изготовленном по способу, указанному в примере 6, в качестве модификаторов применяют ПГМГ цитрат (1%).

Пленочные материалы по примерам 5-8 использовали при промышленном производстве сыров, для проведения созревания в них незрелых твердых сычужных сыров сорта "Голландский" и порционных упаковок готового твердого сыра. Из пленок готовили пакеты и упаковывали в них головки сыра в возрасте 8-12 суток; пакеты вакуумировали, заваривали и сыры направляли на созревание в соответствии с действующей НТД. В качестве контроля использовали пакеты из аналогичных материалов, полученных без добавления асептических добавок. В процессе созревания осуществляли визуальный осмотр поверхности сыров с целью выявления колоний плесневых грибов.

На 15-20 сутки от начала созревания отмечено ослизнение и появление единичных колоний плесневых грибов на поверхности сыров, упакованных в контрольные пакеты. Поверхность сыров в опытных пакетах оставалась чистой, без ослизнений в течение всего срока созревания. Готовые сыры анализировала дегустационная комиссия и производила их оценку в соответствии с ГОСТ 7616 по следующим показателям: внешний вид, вкус, запах, консистенция, цвет теста, рисунок, физико-химические характеристики. Одновременно оценивали показатели качества поверхностного слоя сыров, контактирующего с пленочным материалом. Комиссия отметила, что по показателям качества контрольные и опытные сыры соответствуют требованиям ГОСТ. Для 20% контрольных сыров установлена необходимость мойки и переупаковки перед реализацией в связи с плесневением поверхности. В опытных сырах наличия постороннего привкуса в поверхностном слое не обнаружено, сыры имели чистую сухую поверхность и не требовали мойки, сушки и переупаковки; повторность опытов - трехкратная в заводских условиях.

Одновременно в заводских условиях проводили испытания по использованию опытной упаковки из пленочных материалов, полученных по примерам 3-8, для порционной фасовки готового сычужного сыра "Голландский". Сыры упаковывали и хранили в соответствии с действующей НТД. В результате визуального анализа поверхности фасованных сыров в контрольных пленках обнаружено наличие колоний плесневых грибов преимущественно по срезу куска сыра. Поверхность кусков сыра в опытных пленках оставалась чистой в течение всего срока наблюдений (3 месяца).

Производственные испытания показали, что заявленная упаковка обеспечивает более длительный срок сохранности сыров (более чем в 9 раз) по сравнению с известной. Дегустационная комиссия отметила, что в заявленной упаковке сыры сохраняли нормальные органолептические показатели в поверхностном слое, контактирующем непосредственно с упаковкой.

Одновременно в заводских условиях проводили испытания по использованию опытной упаковки из пленочных материалов, полученных по примерам 3-8, для порционной фасовки деликатесной мясной продукции (варенокопченые и сырокопченые мясные и колбасные изделия). Упакованную под вакуумом продукцию хранили в соответствии с действующей НТД. В результате визуального анализа поверхности упакованной продукции в контрольных пленках обнаружено наличие колоний плесневых грибов и дрожжей, частичное осаливание продукта. Поверхность продукции в опытных пленках оставалась чистой, осаливания не наблюдалось в течение всего срока испытаний (1 месяц).

Производственные испытания показали, что заявленная упаковка обеспечивает более длительный срок сохранности пищевой продукции по сравнению с известной. Дегустационные комиссии отметили, что в заявленных упаковках продукция сохраняла нормальные органолептические показатели в поверхностном слое, контактирующем непосредственно с упаковкой.

Производственные испытания не обнаружили отличий в защитных свойствах различных заявленных материалов, в то же время их отличие от существующих упаковок было существенным.

Данные лабораторных испытаний упаковочных материалов по примерам 1-8 приведены в таблице (см. в конце описания).

Там же приведены данные по основным эксплуатационным характеристикам контрольного и опытных упаковочных материалов, определенных по соответствующим ГОСТам и Инструкциям Минздрава России по оценке гигиенических характеристик полимерных материалов, предназначенных для контакта с продуктами питания.

Введение модификаторов, в количестве превышающем заявленные, резко ухудшает перерабатываемость используемых полимеров, вследствие плохой совместимости компонентов и ухудшению эксплуатационных характеристик полученных пленок - снижение прочности, увеличение паропроницаемости, возрастание количества включений, значительное выпотевание компонентов. Кроме того, увеличение содержания в композиции дорогостоящих компонентов делает применение предлагаемого технического решения экономически нецелесообразным.

Изобретение может найти свое использование в пищевой промышленности. Упаковка для пищевых продуктов включает полиолефин и модификатор, в качестве которого используют полиалкиленгуанидины. В качестве полиолефина используют полиэтилен высокой и низкой плотности, или пропилен, или сополимеры этилена с пропиленом, или высшими олефинами, или винилацетатом, или их смеси и сплавы. Изобретение позволяет повысить противомикробную и противоплесневую активность пленочного материала, улучшить внешний вид и его прочность. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Упаковка в виде пленочного материала для пищевых продуктов, включающая полиолефин и модификатор, отличающаяся тем, что в качестве модификатора используют полиалкиленгуанидин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полиалкиленгуанидин - 0,25 - 3,0
Полиолефин - Остальное
2. Упаковка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве полиолефина используют полиэтилен высокой или низкой плотности, или полипропилен, или сополимеры этилена с пропиленом или высшими олефинами, или винилацетатом, или их смеси и сплавы. 3. Упаковка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве полиалкиленгуанидина используют, например, полигексаметиленгуанидин гидрохлорид, полигексаметиленгуанидин фосфат, полигексаметиленгуанидин фумарат, полигексаметиленгуанидин сорбат, полигексаметиленгуанидин дегидрацетат, полигексаметиленгуанидин бензоат, полигексаметиленгуанидин цитрат. 4. Упаковка по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что она выполнена многослойной за счет соэкструзии, каширования, ламинирования. 5. Упаковка по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что она выполнена в виде пакетов, сумочек, мешочков, вакуум-формованных коробочек.