Биоразлагаемая съедобная пищевая пленка Российский патент 2023 года по МПК A23P20/00 

Предполагаемое изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для получения биоразлагаемого упаковочного материала для сухих, концентрированных пищевых продуктов питания.

В настоящее время известно негативное экологическое воздействие упаковок из полимерных материалов. Удобство в использовании, долговечность, доступность обеспечило признание полиэтиленовых пакетов.

Загрязнение полиэтиленом является одним из глобальных проблем человечества. Приобретая товары на предприятиях торговли, питания, размещения покупатель не имеет большой выбор тары, упаковочных материалов. В основном - пакеты, прозрачная пленка, упаковка из полимерного материала.

Полиэтиленовые пакеты были созданы впервые в США в 1957 г. Однако, ни солнечные лучи, ни влага, ни микроорганизмы не способны полностью разрушить полимерные материалы. Между тем новый полиэтилен создается в больших количествах, накапливается после использования, наносит непоправимый ущерб окружающей среде.

До 10% пластиковых отходов заканчивает свой путь в водах Мирового океана, формируя пластиковый мусор, а наиболее мелкие частицы оседают в пищеварительной системе морских обитателей. Более 260 видов животных, в том числе беспозвоночных, либо случайно проглатывают пластик, либо запутываются в нем.

При горении полиэтилена возникает один из самых токсичных газов - угарный газ. Заброшенные участки мусора переносятся ветром, блокируя ливневые стоки и сбивая работу городских коммуникаций.

Следует отметить и то, что химические соединения, которые используются в производстве полимерных упаковочных материалов для улучшения функциональных свойств, могут взаимодействовать с пищевыми компонентами в процессе хранения, и могут мигрировать в пищу, воздействуя на качество и безопасность продуктов питания. В настоящее время большинство государств ограничили производство и использование пакетов из полимерных материалов. В США налагаются штрафы за использование полиэтиленовых пакетов, в Италии с 2011 г. применение полиэтиленовых пакетов запрещено. В Танзании действуют штрафные санкции за изготовление, импорт или продажу полиэтиленовых пакетов.

В России нет никаких официальных ограничений на использование пакетов из полимерных материалов. По данным, приведенным в таблице 1, видно какие продукты питания подвергаются упаковыванию в условиях производства, а также в торговых предприятиях, и на предприятиях, развивающих услуги питания, услуги размещения.

В условиях предприятий питания при упаковывании готовой продукции установлены более продолжительные сроки хранения до 1 года, в то время как при упаковывании готовых блюд для доставки сроки хранения выражаются в часах, так как относятся к скоропортящимся. Требования, предъявляемые к упаковочным материалам, обусловлены комплексом характеристик: технических; физико-химических и защитных; санитарно-гигиенических показателей; технологичностью; надежностью, герметичностью и экономичностью.

Известен способ получения биоразлагаемой композиционной пленки (RU №2663119, C08L 101/16, В32В 27/32, С08К 3/40, С08К 7/28, опубл. 01.08.2018 г., бюл №2), выполненной на основе полимеров, и дополнительно содержащей высокопористые алюмосиликатные микросферы, пропитанные сахарным сиропом или патокой. Полимерную композицию получают методом каландирования с использованием высокопористых алюмосиликатных микросфер, пропитанных сахарным сиропом или патокой, в массовом соотношении 2:3 соответственно, которые добавляют с целью улучшения биоразлагаемых свойств полимерного материала.

Недостатком данного способа является трудоемкий процесс получения, а также то, что готовая биоразлагаемая композиционная пленка предназначена как упаковочный материал и хозяйственные пакеты для использования в химической промышленности, процесс ее разложения происходит при попадании на природу и при контакте с почвенными микроорганизмами в условиях почвы до 2,5 лет (30 мес).

Разработана съедобная пищевая пленки (RU №2655740 А23Р 20/10, А23В 4/10, А61К 9/48, опубл. 29.05.2018 г., бюл. №16), относящаяся к композициям биоразлагаемых, гидрофобных пленок, содержащих ихтиожелатин и предназначенный для изготовления упаковочной пленки для полуфабрикатов в сфере общественного питания, а также для защитного и декоративного покрытия кондитерских изделий. Пленка содержит в качестве основы воду, в качестве структурообразователя - ихтиожелатин, полученный из рыбной чешуи, в качестве пластификатора глицерин, в качестве усилителей вкуса соль и сахар, пищевые красители.

Однако, недостатком данной пленки является использование в качестве структурообразователя ихтиожелатина, отличающегося трудоемкой технологией получения, его выход, а также уровень бактериостатического эффекта зависит от состава, количества чешуи конкретного вида рыбы.

Известны биоразлагаемые композиции на основе наночастиц крахмала (RU №2479607, C08L 67/02, C08L 3/02, C08L 5/18, В82В 1/00, опубл. 20.04.2013 г., бюл. №11), из которых могут быть изготовлены гибкие пленки и текстильные изделия, а также мешки или сумки, применяемые для ношения товаров и для упаковки пищевых продуктов.

Однако, пленка, полученная на основе известной биоразлагаемой композиции особенно подходит для изготовления сумок (пакетов) и упаковочных материалов, способных выдерживать тяжелый вес без серьезных деформаций и без появления поперечных изломов.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является водорастворимая биодеградируемая сьедобная упаковочная пленка, содержащая вкусовую основу, выбранную из мясного и/или куриного бульона, сахарного сиропа, фруктового сока и воды, структурообразователь - альгинат натрия, пластификатор - глицерин, консервант - водорастворимый витамин С, вкусовые добавки - эфирные масла укропа и/или чеснока, специи сухие измельченные, экстракты вина, ягод, соль (см. RU 2525926, C08J 5/18, A61K 47/36, опубл. 20.08.2014 г., бюл. №23).

Однако, полученная известная композиция имеет недостаточно высокий срок хранения, низкую активность подавлять сопутствующую микрофлору упакованного продукта, так как в качестве консерванта используют лишь водный раствор витамина С.

Технический результат изобретения - усиление консервирующего эффекта, повышение сроков хранения пленки, расширение ассортимента биоразлагаемых пищевых пленок.

Указанный технический результат достигается тем, что в биоразлагаемой сьедобной пищевой пленке, содержащей вкусовую основу, выбранную из мясного или куриного бульона или фруктового сока или воды, альгинат натрия, глицерин, раствор водный 4%-й витамина С, усилители вкуса в виде натуральных вкусовых добавок, согласно изобретению дополнительно вводят фильтрат микробной ассоциации кефирных грибков при следующем соотношении компонентов, масс. %:

вкусовая основа - 95,00; альгинат натрия - 2,70-2,71; глицерин - 1,10-1,12; фильтрат микробной ассоциации кефирных грибков - 1,07-1,08; раствор водный 4%-й витамина С - 0,02; усилители вкуса – 0,09-0,1.

Отличительным признаком заявляемого изобретения по сравнению с известными пищевыми пленками является введение в состав композиции нового ингредиента, а именно фильтрата микробной ассоциации кефирных грибков. Введение в состав пленки фильтрата микробной ассоциации кефирных грибков обеспечивает усиление консервирующего эффекта, так как происходит угнетение развития сопутствующей микрофлоры упакованного продукта. Экспериментально было установлено оптимальное количество вводимого фильтрата микробной ассоциации кефирных грибков, а именно в количестве 1,07-1,08%. Уменьшение количества фильтрата менее 1,07% снижает антагонистическое, подавляющее воздействие на сопутствующую микрофлору упакованного продукта, а увеличение более 1,08%) фильтрата снижает плотность, пластичность съедобной пленки, а также приводит к повышению ее себестоимости.

Состав разработанной сьедобной пленки позволяет готовые к упаковыванию продукты (сухие фрукты, высушенное мясо, сухой творог, высушенную рыбу, морепродукты) упаковывать методом обертывания.

Полученная по заявляемому изобретению биоразлагаемая пленка прозрачна, пластична, однородна по структуре, обладает вкусовыми качествами, определяемыми ее назначением, имеет длительный срок хранения. Упаковка, получаемая из предлагаемой композиции, не вступает во взаимодействие с упакованной в нее продукцией, не изменяет ее вкусовые качества, запах, цвет, аромат, не вызывает миграцию элементов материала в продукт и не разрушается от его воздействия. Введение фильтрата микробной ассоциации кефирных грибков, обладающего рН 4,5-4,8, антибиотическими свойствами, обеспечивает упаковочный материал свойством угнетать развитие посторонней микрофлоры в процессе хранения упакованного продукта, что способствует повышению сроков хранения пленки.

Фильтрат микробной ассоциации кефирных грибков получают после фильтрования биомассы кефирных грибков, полученной по способу получения закваски (см. RU №2213461, А23С 9/12; А23С 9/127, опубл. 10.10.2003 г., бюл. №28). Молоко, пастеризованное при температуре 90-95°С, охлажденное до температуры 20°С, вводят кефирные грибки. Полученную смесь сквашивают до достижения кислотности 75-80°Т, проводят трехкратное нагнетание воздуха в смесь, находящуюся в покое, в течение 15 мин на каждом этапе с выдержкой между аэрациями 50 мин. Нагнетание воздуха в смесь осуществляют компрессором, применяемым в аквариумистике, при постоянном давлении (703 мм водяного столба) и равномерной подаче воздуха. Затем проводят созревание грибковой закваски при температуре 3-8°С в течение 12 часов, после чего грибки отделяют от смеси. Полученную смесь микробной ассоциации кефирных грибков фильтруют через бумажный фильтр, после - через мембранный. Готовый фильтрат используют для получения биоразлагаемой сьедобной пищевой пленки.

Полученный фильтрат содержит - сухих веществ 6,4-6,5%, лактозы - 3,3-3,5%), молочной кислоты - 1,4-1,5%, этанола - 0,5-0,8%, вода - 85-88%, антибиотические вещества, подавляющие развитие условно-патогенной E.coli и патогенной микрофлоры -Ent. aerogenes. Введение фильтрата микробной ассоциации кефирных грибков наряду с 4% водным раствором витамина С оказывает усиление консервирующего эффекта сьедобной пленки.

При достижении пороговой температуры (80°С) и смачивания ее водой пленка подвергается биодеструкции. Происходит ее растворение в жидкости и биоактивную пленку можно использовать в качестве упаковочного материала или в пишу.

Получение биоразлагаемой съедобной пищевой пленки для упаковки. Альгинат натрия в количестве 2,70-2,71%) от общего состава пленки, смешивают с вкусовой основой (бульоном, сиропом в зависимости от назначения пленки) в количестве 95% при интенсивном непрерывном перемешивании и постоянном подогреве до достижения однородной консистенции. При непрерывном перемешивании вводят фильтрат микробной ассоциации кефирных грибков в количестве -1,07-1,08%,

В процессе перемешивания к раствору добавляют усилители вкуса (не более 0,1%), соль, предварительно измельченные специи, эфирные масла - в зависимости от требуемого рецептурой вкуса готового изделия, 4%-й водный раствор витамина С - 0,02%, а также глицерин как пластификатор в количестве 1,10-1,16%). Перемешивание раствора до однородной консистенции происходит в течение 40-60 минут. Получившийся раствор имеет однородный цвет, не имеет сгустков, не имеет запаха или обладает приятным запахом добавленных вкусовых компонентов.

Раствор охлаждают до температуры 35-40°С, после чего он становится более вязким, что способствует равномерному нанесению композиции на рабочую сушильную поверхность.

Обезвоживание композиции проводят сушкой конвективным способом горячим воздухом, нагретым до температуры 65-70°С при распределении раствора тонким слоем на силиконовом противне. После достижения влажности 15%) (время сушки составляет около 240 мин в зависимости от толщины пленки и состава композиции) пленка легко извлекается из формы и досушивается в струе горячего воздуха до конечной влажности 8-10%.

Готовая пленка представляет собой эластичный пласт заданного размера. Поверхность гладкая, без трещин. Пленка гибкая, ее деформация не вызывает образования трещин и не влечет за собой изменения формы. Допускаются неровности пленки при использовании измельченных специй. Микробиологические характеристики пленки представлены в таблице 2.

Устойчивость пленки к низким температурам позволяет использовать ее в качестве упаковки для замороженных и охлажденных полуфабрикатов, блюд и продуктов, готовых к употреблению.

Органолептические характеристики пленки: цвет пленки зависит от выбора вкусовой основы (бульон куриный или говяжий - от светло-песочного или коричневого оттенка, ягодные соки (земляника, клубника) - красный, вода или сахарный сироп - прозрачный и др.). Запах - слабый запах соответствующей вкусовой основы.

Полная деградация пленки в горячей воде, имеющей температуру 80°С, происходит в течение 2-10 минут в зависимости от выбранной вкусовой основы для получения композиции по изобретению.

Получаемый при деградации пленки в горячей воде однородный раствор имеет характерный вкус наполнителя - свежего мясного и/или куриного бульона, фруктового сока или не имеет его при использовании в качестве вкусовой основы для ее изготовления воды.

Сущность изобретения поясняется на следующих примерах.

Пример 1. Получение композиции пленки на говяжьем бульоне в количестве 95%, масс. Композиция готовится следующим образом.

Альгинат натрия в количестве 2,71%) от общей массы пленки смешивают с бульоном при интенсивном непрерывном перемешивании и постоянном подогреве до достижения однородной консистенции в течение 10 минут, вводят фильтрат микробной ассоциации кефирных грибков 1,07%, затем к раствору добавляют соль, предварительно измельченные специи (карри, кумин (зира), в количестве 0,1%, 4%-й водный раствор витамина С - 0,02%) и глицерин - 1,1% от общего состава пленки, и продолжают перемешивать до однородной консистенции в течение 20 минут.

Получившийся раствор имеет однородный светло-песочный цвет, прозрачен, с равномерно распределенными по всему объему частицами измельченных специй, не имеет сгустков и обладает приятным запахом говяжьего бульона и специй.

Полученный раствор охлаждают до температуры 35°С. Обезвоживание композиции проводят методом сушки конвективным способом горячим воздухом, нагретым до температуры 70°С при распределении раствора тонким слоем на силиконовом противне. После достижения влажности 15% (время сушки составляет около 240 мин в зависимости от толщины пленки и состава композиции) пленка легко извлекается из формы и досушивается в струе горячего воздуха до конечной влажности 8%. Готовая пленка представляет собой эластичный, гибкий пласт заданного размера, поверхность гладкая, без образования трещин. Допускаются неровности при использовании измельченных специй. Упаковку из пленки можно вырабатывать в виде пакетов при сваривании швов, при нагреве, или в виде оберточной бумаги.

Полуфабрикат, упакованный в биоразлагаемую пленку готовится следующим образом: упакованный полуфабрикат или пакет с замороженным полуфабрикатом опускают в кипящую воду и доводят до готовности в течение 15 минут.

При опускании пленки в воду проходит первый этап деградации, происходит ее намокание, форма теряется, происходит набухание и образование сгустков. Затем крупные сгустки уменьшаются, происходит их распад на мелкие частицы, постепенно растворяющиеся под действием тепла в объеме кулинарного продукта, окрашивая воду в цвет наполнителя. Получаемый бульон имеет характерный приятный вкус свежего говяжьего бульона с насыщенным, приятный запахом. Консистенция жидкая с равномерным распределением специй по всему объему порции, т.е. пленка растворима полностью и не влияет на густоту готового бульона.

Пример 2. Получение композиции пленки на фруктовом соке в количестве 95%), масс. Композиция готовится следующим образом.

Альгинат натрия в количестве 2,7% от общей массы пленки смешивают с фруктовым соком при интенсивном непрерывном перемешивании и постоянном подогреве до достижения однородной консистенции в течение 10 минут, вводят фильтрат микробной ассоциации кефирных грибков 1,07%, затем к раствору добавляют эфирное масло петрушки в количестве 0,1%),, 4%-й водный раствор витамина С - 0,02% и глицерин - 1,1% от общей массы, и продолжают перемешивать до однородной консистенции в течение 20 минут.

Получившийся раствор имеет однородный, свойственный фруктовому наполнителю цвет, прозрачен, не имеет сгустков и обладает приятным запахом эфирного масла петрушки, фруктового сока.

Полученный раствор охлаждают до температуры 40°С. Обезвоживание композиции проводят методом сушки конвективным способом горячим воздухом, нагретым до температуры 65°С при распределении раствора тонким слоем на силиконовом противне. После достижения влажности 15% (время сушки составляет около 240 мин в зависимости от толщины пленки и состава композиции) пленка легко извлекается из формы и досушивается в струе горячего воздуха до конечной влажности 8%.

Готовая пленка представляет собой эластичный, гибкий пласт заданного размера, поверхность гладкая, без образования трещин. Допускаются неровности при использовании измельченных специй. Упаковку из пленки по изобретению можно вырабатывать в виде пакетов при сваривании швов, при нагреве, или в виде оберточной бумаги.

Пример 3. Получение композиции пленки на курином бульоне в количестве 95%, масс. Композиция готовится следующим образом.

Альгинат натрия в количестве 2,71% от общей массы пленки смешивают с куриным бульоном при интенсивном непрерывном перемешивании и постоянном подогреве до достижения однородной консистенции в течение 10 минут, вводят фильтрат микробной ассоциации кефирных грибков 1,08%, затем к раствору добавляют 0,09% предварительно измельченные специи (карри, кумин (зира), соль, 4%-й водный раствор витамина С - 0,02%) и глицерин - 1,1% от общей массы, и продолжают перемешивать до однородной консистенции в течение 20 минут.

Получившийся раствор имеет однородный светлый цвет, прозрачен, с равномерно распределенными по всему объему частицами измельченных специй, не имеет сгустков и обладает приятным запахом куриного бульона и специй.

Полученный раствор охлаждают до температуры 38°С. Обезвоживание композиции проводят методом сушки конвективным способом горячим воздухом, нагретым до температуры 68°С при распределении раствора тонким слоем на силиконовом противне. После достижения влажности 15% (время сушки составляет около 240 мин в зависимости от толщины пленки и состава композиции) пленка легко извлекается из формы и досушивается в струе горячего воздуха до конечной влажности 10%.

Готовая пленка представляет собой эластичный, гибкий пласт заданного размера, поверхность гладкая, без образования трещин. Допускаются неровности при использовании измельченных специй. Упаковку из пленки по изобретению можно вырабатывать в виде пакетов при сваривании швов, при нагреве, или в виде оберточной бумаги.

Пример 4. Получение композиции пленки на воде в количестве 95%), масс. Композиция готовится следующим образом.

Альгинат натрия в количестве 2,71% от общей массы пленки смешивается с водой при интенсивном непрерывном перемешивании и постоянном подогреве до достижения однородной консистенции в течение 10 минут, вводят фильтрат микробной ассоциации кефирных грибков 1,07%, затем к раствору добавляют соль, эфирное масло базилика 0,1%, 4%-й водный раствор витамина С - 0,02% и глицерин - 1,1% от общей массы, и продолжают перемешивать до однородной консистенции в течение 20 минут.

Получившийся раствор имеет однородный светлый цвет, прозрачен, с равномерно распределенными по всему объему частицами измельченных специй, не имеет сгустков. Полученный раствор охлаждают до температуры 40°С.

Обезвоживание композиции проводят методом сушки конвективным способом горячим воздухом, нагретым до температуры 70°С при распределении раствора тонким слоем на силиконовом противне. После достижения влажности 15% (время сушки составляет около 240 мин в зависимости от толщины пленки и состава композиции) пленка легко извлекается из формы и досушивается в струе горячего воздуха до конечной влажности 8-10%. Готовая пленка представляет собой эластичный, гибкий пласт заданного размера, поверхность гладкая, без образования трещин. Допускаются неровности при использовании измельченных специй. Упаковку из пленки по изобретению можно вырабатывать в виде пакетов при сваривании швов, при нагреве, или в виде оберточной бумаги.

Таким образом, композиция предложенного состава обеспечивает получение водорастворимой биоразлагаемой съедобной пищевой пленки определенного вкуса, устойчивой к низким температурам, подавляющей развитие сопутствующей микрофлоры упакованного продукта, и с регулируемым сроком хранения, низкокалорийной и обогащенной витамином С.Пленка из композиции по изобретению может быть достойным аналогом по эксплуатационным характеристикам и цене полиэтиленовым пакетам, использование которых ввиду их длительной деградации в окружающей среде крайне нежелательно. Кроме того, наличие определенного вкуса у съедобной упаковки по изобретению позволит значительно расширить область ее использования, т.к. такая упаковка и есть один из компонентов получаемого из полуфабриката блюда.

Создание упаковки с определенной вкусовой основой (мясной, куриный бульон, фруктовый сок, вода) с повышенным консервирующим эффектом позволит получать готовый продукт из полуфабриката с минимумом затраченных усилий (например, приготовление компота из упакованных в пленку с добавлением фруктового сока замороженных ягод сведется только к варке полуфабриката вместе с упаковкой в кипящей воде).

Изобретение относится к пищевой промышленности Биоразлагаемая съедобная пищевая пленка содержит вкусовую основу, выбранную из мясного и/или куриного бульона, фруктового сока, воды, альгинат натрия, глицерин, раствор водный 4%-й витамина С, усилители вкуса в виде натуральных вкусовых добавок, фильтрат микробной ассоциации кефирных грибков при следующем соотношении компонентов, мас.%: вкусовая основа - 95,00; альгинат натрия - 2,70-2,71; глицерин - 1,10-1,12; фильтрат микробной ассоциации кефирных грибков - 1,07-1,08; раствор водный 4%-ный витамина С - 0,02; усилители вкуса - 0,09-0,10. Изобретение позволяет усилить консервирующий эффект, повысить сроки хранения пленки, расширить ассортимент биоразлагаемых пищевых пленок. 2 табл., 4 пр.

Биоразлагаемая съедобная пищевая пленка, содержащая вкусовую основу, выбранную из: мясного или куриного бульона, или фруктового сока, или воды, альгинат натрия, глицерин, раствор водный 4%-й витамина С, усилители вкуса в виде натуральных вкусовых добавок, отличающаяся тем, что дополнительно вводят фильтрат микробных ассоциаций кефирных грибков при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вкусовая основа 95,00 Альгинат натрия 2,70-2,71 Глицерин 1,10-1,12 фильтрат микробных ассоциаций кефирных грибков 1,07-1,08 раствор водный 4%-й витамина С 0,02 усилитель вкуса 0,09-0,10