Упаковочный материал для пищевых продуктов
PACKAGING MATERIAL FOR FOOD PRODUCTS

Настоящее изобретение относится к области защиты пищевых продуктов от порчи с применением основообразующей компоненты со специальной модифицирующей пропиткой, имеющей в своем составе органические соединения, подавляющие развитие патогенных микроорганизмов.
Изобретение относится к упаковке для изделий с особыми свойствами, в частности пищевых продуктов, отличающейся материалом, и может быть применено преимущественно к упаковкам из текстильных материалов с пропиткой.
Часто случается, что многие продукты не сразу используют целиком, в том числе после вскрытия фабричной упаковки, а только некоторую часть, и после этого их хранят в холодильном оборудовании. Во время хранения патогенные бактерии, грибы и плесени проникают сквозь вскрытую упаковку или попадают на открытые участки продуктов и приводят к разложению содержащихся в пищевых продуктах углеводов, жиров и белков с образованием веществ не только меняющих органолептические свойства продукта, но и обладающих токсическими свойствами с тяжелыми поражениями организма человека.
Данное изобретение позволяет снизить потери пищевых продуктов во время хранения или транспортировки за счет повышения сроков хранения целых, либо частично использованных колбасных изделий, сыров, свежего и переработанного мяса, рыбной продукции, зелени, фруктов, овощей, теста, хлебобулочной продукции и тому подобного, в домашних хозяйствах, сферах общественного питания и пищевых производств, например, путем обертывания пищевых продуктов в упаковочный материал подавляющий развитие патогенных микроорганизмов или используя его в качестве крышки емкости с пищевыми продуктами. Хранение таким образом упакованных пищевых продуктов может осуществляться при обычных температурных условиях, либо в условиях пониженных температур. Также данный упаковочный материал может найти применение в качестве специализированной тары или прослойки в транспортной упаковке пищевых продуктов - в коробках и ящиках.
Упаковочный материал может применяться в виде салфеток, мешков, конвертов, рулонов мерного полотна и прочих изделий, предназначенных для защиты от порчи, хранения и транспортировки пищевых продуктов.
В настоящее время номенклатура упаковочных материалов для хранения пищевых продуктов достаточно широка.
В домохозяйствах, на производствах и в местах продаж для хранения продуктов широко применяются полимерные пленки. Однако продукты в них можно хранить очень короткое время. Последние зарубежные исследования показывают, что полиэтилен, даже пищевой, страдает таким недостатком, как выделение химических соединений на поверхность продуктов питания. С точки зрения экологии, не переработанные пленки от упаковки серьезно загрязняют окружающую среду, так как естественный процесс их разложения в земле занимает очень длительный период времени. К примеру, в странах Евросоюза пользование полиэтиленовыми пакетами ограничено и вскоре будет полностью запрещено. Длительный период естественного разложения полимерных пленок является серьезной проблемой, не решаемой известными аналогами.
Для более продолжительного хранения защиту пищевых продуктов от порчи осуществляют с помощью специальных средств, ингибирующих рост патогенной микрофлоры. Эти средства используют для модификации упаковочных материалов путем обработки поверхности материалов или введением этих средств в состав основообразующей компоненты.
Известна антибактериальная защита продуктов питания антибиотиками при применении их для внешней обработки упаковочных материалов и/или в процессе изготовления упаковочных материалов. Однако большинство антибиотиков являются токсичными (например, пимарицин, натамицин) и имеют противопоказания для большого числа потребителей, а эффективность конкретного антибиотика распространяется лишь на отдельные виды патогенных микроорганизмов. Так, например, натамицин ингибирует рост грибков, плесени и дрожжей (RU 2255615 С2, 2005.07.10.), низин активнее ведет себя против спорообразующих организмов. Также необходимо учитывать, что патогенные микроорганизмы постепенно приспосабливаются и становятся невосприимчивы к действию антибиотиков, в том числе демонстрируя множественную лекарственную устойчивость (МЛУ) при фактически медленных темпах введения в рыночный оборот новых антибиотиков.
Для снижения ограничений, связанных с токсичностью антибиотиков, разработаны средства с использованием менее токсичных антибиотиков и/или с меньшим содержанием антибиотиков путем введения в них нетоксичных добавок с антибактериальными, консервирующими, антиоксидантными и другими свойствами. Большинство применяемых добавок известны как пищевые добавки и поверхностно-активные вещества (в частности, хелатные соединения - ЕР 0384319 А1, 1990.02.).
Известно антибактериальное средство, бактерицидные свойства которого определяются только хмелевыми кислотами или хмелевыми смолами и/или их производными и хелатными соединениями в количестве 0,01-5% от массы композиции (US 6475537, 2002.11.05).
Основной недостаток вышеуказанных средств связан с использованием в них антибиотиков - бактериционов, применение которых нежелательно для большой части населения, и с активностью при подавлении лишь отдельных видов микроорганизмов. Кроме того, горечи хмелевых кислот и их эфирных производных изменяют органолептические свойства пищевых продуктов, а из-за высокой стоимости производства бактериционов и энзимов достаточно высока и стоимость композиции в целом. Кроме того, при обработке поверхности упаковочного материала указанными антимикробными средствами не происходит модификации материала с приданием ему свойств пониженной водо- и воздухопроницаемости. Такая воздуховодопроницаемость упаковочных материалов необходима для снижения потерь продукции из-за высыхания и негативного влияния влажности окружающей среды на состояние пищевых продуктов, а также для торможения в них окислительных процессов. Образующиеся в процессе окисления вторичные продукты окисления, в частности, продукты окисления жиров, интенсифицируют биопатологию продукта в процессе его хранения, что негативно сказывается на качестве продукции и сроках его хранения.
Известны предназначенные для обработки поверхности упаковочных материалов антибактериальные средства, основными компонентами которых являются синтетические органические вещества, например продукт полимеризации аминных и борных кислот (JP 2005143402, 2005.06.09), дегидрацитовая кислота и ее натриевая соль и др. Дегидрацитовую кислоту и ее натриевую соль вводят также в состав упаковочных материалов, в том числе при производстве колбасных оболочек (RU 2151513 С1, 2000.06.27., RU 2151514 С1, 2000.06.27.), покрытий сыров (RU 2170025 С1, 2001.07.10.). Для снижения токсичности химических соединений, к которым относятся дегидрацетовая кислота и ее натриевая соль, их комбинируют с консервантами, в качестве которых используют поваренную соль, и/или пищевые кислоты, и/или соли пищевой кислоты.
Недостатком данных известных средств является то, что, как любые синтетические химические соединения, они токсичны. Это требует использования этих веществ в небольших дозах, которые, в свою очередь, не позволяют получить желаемый эффект защиты пищевых продуктов. Кроме того, хотя дегидрацетовая кислота и ее натриевая соль обладают бактерицидными и фунгицидными свойствами, однако средство на их основе не решает проблему снижения доступа воздуха и влаги на поверхность пищевых продуктов через обработанный этим средством упаковочный материал, что необходимо для обеспечения длительного срока хранения продуктов.
Технической проблемой, не решаемой известными антибактериальными веществами, применяемыми для покрытия упаковочных материалов и/или введением этих средств в состав основообразующей компоненты упаковочных материалов является направленность их на ингибирование отдельных видов микроорганизмов, некоторая токсичность, отсутствие защиты от влаги и кислорода внешней среды, возможное влияние на изменение вкуса упакованных продуктов, а также высокая стоимость, малый объем их производства и, как следствие, недоступность большинству потребителей.
Известны упаковочные материалы, модифицированные специальными веществами с целью придания им повышенной эластичности, антибактериальных, фунгицидных и других свойств. Для придания упаковочным материалам желаемых свойств их модифицируют средствами, совместимыми с основообразующей компонентой материала. На стадии изготовления упаковочных материалов или перед их применением по назначению в них вводят специальные добавки, диффундирующие при эксплуатации упаковочных материалов на поверхность между продуктом и упаковкой, обеспечивая подавление микроорганизмов.
Известны упаковочные материалы из полиолефина, модифицированного цеолитом с серебром или его соединениями (JP 2003321070, 2003.11.11; JP 19950091889, 1995.10.31), дегидрацетовой кислотой (RU 2011662 С1, 1994.04.30), гидроксидом кальция (JP 2003341713; 2003.12.03), лемонграссовым маслом (JP 11293118, 1999.10.26). Известно использование упаковочных материалов из полиамида, модифицированного ионами меди, цинка (WO 2004095935, 2004.11.11), ионами серебра (JP 2002128919, 2002.05.09). Известно использование картонных упаковочных материалов, модифицированных хитозаном с шеллоком (a) (JP 2003328292, 2003.11.19). Известно использование целлюлозных упаковочных материалов, модифицированных винилпирролидоном (JP 2004154137, 2004.06.03), а также экстрактом хмеля, хмелевыми кислотами и их производными (US 2005031743, 2004.08.26).
В промышленном производстве стран Евросоюза при фасовке продуктов питания в их состав вводятся консерванты, а в полость упаковки вводится инертный газ. Это ведет к продлению сроков хранения упакованных продуктов, однако, только до вскрытия упаковки. После вскрытия упаковки продукт может храниться ограниченное время.
Технической проблемой, не решаемой известными упаковочными материалами, модифицированными добавками, диффундирующими при эксплуатации упаковочных материалов на поверхность между продуктом и упаковкой, является низкая эффективность, обусловленная тем, что упаковочные материалы модифицируются средствами, не позволяющими обеспечить комплексную защиту продуктов: помимо ингибирования роста патогенной микрофлоры упаковочный материал должен предотвращать окисление продуктов, надежно изолировать их от воздействия влаги и кислорода, находящихся в окружающей среде. Кроме того, большинство упаковочных материалов, известных из уровня техники, модифицировано синтетическими веществами, применение которых в пищевых продуктах может негативно влиять на организм человека или, вследствие уменьшения доз этих веществ для ослабления негативного влияния на человека, обладает недостаточной эффективностью.
Из уровня техники известны «Обертка из эластичного и гибкого материала, такого как целлофан, внутренняя поверхность которого покрыта гибким и эластичным воском» (описание патента US 2494836, опубликовано 17.01.1950 г) и «Гибкие оберточные материалы - целлюлозная вискоза и ацетат целлюлозы, покрытые парафином» (описание патента US 1925443 «Packaging cheese», B65D 85/76, опубликовано 05.09.1933 г). Недостатком таких упаковочных материалов является их одноразовость, так как они разрушаются и их свойства, в частности воздухопроницаемость, меняются при разворачивании-заворачивании.
Анализ приведенных в настоящем описании технических решений показывает, что известные упаковочные материалы, модифицированные веществами со свойствами, направленными на подавление патогенных микроорганизмов, обладают недостатками. Эти недостатки обусловлены свойствами веществ, применяемых для модификации упаковочных материалов. Используемые упаковочные материалы не позволяют обеспечить комплексную защиту продуктов, либо делают это не так эффективно, как в настоящем изобретении.
Наиболее близким, принятым за прототип, техническим решением является средство для защиты пищевых продуктов от порчи, представляющее собой упаковочный материал, содержащий основообразующую компоненту и модификатор в виде жидкой компоненты, содержащей вещество со свойствами, направленными на подавление патогенных микроорганизмов при этом в качестве жидкой компоненты использован воск (RU 2322160 С2, B65D 65/42, опубликовано 20.09.2007).
Недостатком указанного средства является недостаточное сужение пор основообразующей компоненты с помощью применяемого модификатора, что снижает эффект защиты упакованных пищевых продуктов от порчи. Основной недостаток указанного упаковочного материала - одноразовость использования упаковки, разрушаемой при вскрытии, и низкая эффективность средства, вызванная невозможностью нанесения на упаковку необходимого количества вещества, обладающего способностью подавлять патогенные микроорганизмы. Кроме того, в составе основообразующей компоненты и модификаторов могут присутствовать продукты переработки нефти (полимеры, парафины), что не лучшим образом влияет на саму хранимую пищевую продукцию и на экологическую обстановку в процессе утилизации такой упаковки. Не эффективно также использование воска только в качестве жидкой компоненты композиции неурегулированного состава.
Таким образом технической проблемой, не решаемой известным упаковочным материалом, содержащим основообразующую компоненту и модификатор в виде воска в качестве жидкой компоненты модификатора, является недостаточная эффективность известного упаковочного материала для защиты упакованных пищевых продуктов от порчи, определяемая одноразовостью использования упаковки, применением воска только в качестве жидкой компоненты и неурегулированность состава пропиточной композиции.
Для решения указанной проблемы предлагается упаковочный материал, содержащий основообразующую компоненту и модификатор в виде воска в качестве жидкой компоненты модификатора, при этом состав модификатора определяется следующим:
- жидкая компонента в виде воска 50-80%,
- технологические добавки веществ безвредных для организма человека, подавляющих рост патогенных микроорганизмов и разрешенных к применению в качестве пищевой или косметической добавки - остальное.
3
2
Еще одним признаком, характеризующим заявляемый упаковочный материал является его воздухопроницаемость, пониженная до величины не более 60 дм/м⋅сек. В качестве технологических добавок, облегчающих модификацию основообразующей компоненты заявляемого упаковочного материала, применяют смесь древесной смолы или живицы хвойных растений и масла  и/или других видов растительных масел, слабо подверженных окислительному процессу при контакте с воздухом в соотношении от 1:1 до 100:1. Наилучшим материалом основообразующей компоненты является текстильное полотно из натуральных волокон животного и растительного происхождения - хлопчатобумажных, льняных, полульняных, конопляных, шелковых, стеблей крапивы и других видов. В качестве жидкой компоненты модификатора оптимально использовать натуральный (природный) животный вид воска от насекомых - пчелиный воск и другие природные животные и растительные воски (спермацет, карнаубский, канделильский, китайский и другие), которые могут быть дополнением к пчелиному воску.
Разработанный упаковочный материал обеспечивает достижение следующих технических результатов, определяющих повышение его эффективности:
1. Допускает контакт с пищевыми продуктами, для их защиты, нетоксичного средства на основе натуральных (природных) веществ полностью безвредных для организма человека, обладающего высокой активностью в подавлении роста различных патогенных микроорганизмов (бактерий, плесеней и грибков), разрешенного к применению в качестве пищевой или косметической добавки.
2. Обладает антиоксидантными свойствами и способностью защитить продукты от влаги и кислорода, содержащихся во внешней среде.
3. Является эффективным средством, разработанным на основе натуральных (природных) веществ, обладающих способностью модифицировать свойства упаковочных материалов путем введения этих веществ в состав упаковочного материала.
4. Обеспечивает достижение многоразовости использования упаковочного материала без снижения свойств в течение рекомендуемого срока его эксплуатации при соблюдении правил эксплуатации.
5. Обеспечивает возможность длительного хранения в естественных температурных условиях и/или в охлажденном виде целых и частично использованных пищевых продуктов.
6. Легко утилизируется и не загрязняет при этом окружающую среду.
В самом деле, при соприкосновении упаковочного материала с поверхностью продукта с него на продукт не переходят никакие частицы веществ из состава модификатора. Угнетение бактерицидной флоры происходит за счет непосредственного контакта упаковки с продуктом и постепенного обеззараживания окружающего воздуха под упаковочным материалом за счет его естественной ротации и контакта с поверхностью модификатора, равномерно распределенного по обеим поверхностям основообразующего материала. В состав композиции входят действительно биологически активные вещества: натуральный пчелиный воск, живица или древесная смола хвойных растений, масло жожоба, другие природные бактерициды.
Известно, что пчелиный воск - сложное органическое соединение, выделяется специальными железами медоносных пчел, из него пчелы строят соты. Представляет собой многокомпонентное твердое вещество от белого (с легким желтым оттенком) до желто-бурого цвета с характерным медовым запахом.
Пчелиный воск имеет в своем составе большое количество антибиотических и консервирующих веществ, которые придают ему особые бактерицидные свойства. В некоторых исследованиях была показана антимикробная эффективность пчелиного воска, в том числе после нагревания, против Staphylococcus aureus, Salmonella enterica, Candida albicans и Aspergillus niger; эти ингибирующие эффекты усиливаются синергически с другими натуральными продуктами, такими как мед или оливковое масло (см., например, Filippo Fratini, Giovanni Cilia, Barbara Turchi, Antonio Felicioli. Beeswax: A minireview of its antimicrobial activity and its application in medicine. Asian Pacific Journal of Tropical Medicine, vol. 9, i. 9, 2016, 839-843. doi.org/10.1016/j.apjtm.2016.07.003). Пчелиный воск используется в качестве пищевой добавки Е901 (Спецификация ВОЗ CAC/MISC 6-2017 List of Codex Specifications for Food Additives).
Живица (сок или смола) хвойных растений - бесцветная или слегка желтоватая вязкая жидкость с характерным запахом. На воздухе она твердеет и постепенно превращается в беловато-желтую хрупкую кристаллическую массу, называемую баррасом. Живица находится в смоляных ходах деревьев. Она выполняет защитную (заживляющую) функцию, которая проявляется в предохранении раневых тканей от высыхания, поражения насекомыми, грибами и бактериями. Живица, выделившаяся при ранении, покрывает рану защитным слоем и препятствует проникновению вредителей и инфекции. Наибольшее применение имеет сосновая живица. Обычная сосновая живица содержит: 30…35% летучих веществ, в их состав входят терпеновые углеводороды, главным образом, α- пинен, альдегиды, кетоны, эфирные масла; 65…70% нелетучего остатка, называемого живичной канифолью (смоляные кислоты, жиры и воски, нейтральные вещества в количестве 1…5% - спирты различной природы и углеводороды). В состав живицы входят: декстро- и левопимаровые и асапиновая смоляные кислоты, абиетиновая кислота. Живицу использовали во время второй мировой войны, когда еще не было антибиотиков. Тампоны, пропитанные живицей, прикладывали к ранам, чтобы защитить раненых от развития инфекции и гангрены. Таким образом, живица угнетающе действует на патогенную микрофлору, в том числе из-за активности содержащейся в ней абиетиновой кислоты (см., например, Jun Yeon Park and others. Abietic acid isolated from pine resin (Resina Pini) enhances angiogenesis in HUVECs and accelerates cutaneous wound healing in mice. Journal of Ethnopharmacology, vol. 203, 2017, 279-287. doi.org/10.1016/j.jep.2017.03.055).
Масло жожоба - представляет собой жидкий воск, получаемый методом холодного прессования из плодов растения Симмондсия китайская (лат. ). Свойства масла жожоба обусловлены входящими в его состав аминокислотами в составе белков, которые по структуре напоминают коллаген - вещество, отвечающее за упругость кожи. Масло устойчиво к окислению и является природным консервантом. Если смешивать масло с другими веществами, их полезные свойства будут сохранены и стабилизированы на очень продолжительный срок не в последнюю очередь благодаря противовоспалительной активности и целебным свойствам масла жожоба при заживлении ран (см., например, Ramy R. Habashy and others. Anti-inflammatory effects of jojoba liquid wax in experimental models. Pharmacological Research, vol. 51, i. 2, 2005, 95-105. doi.org/10.1016/j.phrs.2004.04.011; Elia Ranzato, Simona Martinotti, Bruno Burlando. Wound healing properties of jojoba liquid wax: An in vitro study. Journal of Ethnopharmacology, vol. 134, i. 2, 2011, 443-449. doi.org/10.1016/j.jep.2010.12.042). Добавляя его в состав модификатора, мы получаем дополнительные бактерицидные свойства.
3
2
Суть модификации основообразующего материала по данному изобретению состоит в изменении свойств материала после пропитки композицией, содержащей воск, смолу хвойных растений и растительные масла. Одним из таких свойств является воздухопроницаемость. При прохождении воздуха через поры материала часть энергии затрачивается на трение воздуха о материал, а часть - на преодоление инерционных сил внешней среды, что отражается на скорости прохождения воздуха через материал. Поэтому на показатели воздухопроницаемости влияют не только пористость материала, число пор в его структуре, но и размеры пор. Чем крупнее поры, тем меньше энергии затрачивается на преодоление трения воздуха о материал, тем выше скорость прохождения воздуха, (см., например, Н.А. Архангельский «Исследование воздухопроницаемости тканей / Отчет о научно-исследовательской работе». М.: МТИ, 1947). Выпускаемые хлопчатобумажные ткани имеют воздухопроницаемость не менее 100 дм/м⋅сек (ГОСТ 29298-2005 «Ткани хлопчатобумажные и смешанные бытовые. Общие технические условия». Уменьшение этого показателя приводит с одной стороны к защите продуктов от влаги и кислорода, содержащихся во внешней среде, а с другой стороны - к снижению скорости испарения влаги, выделяемой, например, фруктами и овощами в процессе дыхания. Это не только предохраняет продукцию от высыхания, но и снижает влагосодержание в занимаемом продукцией объеме, то есть препятствует развитию на поверхности продукции и на упаковке, в которой она содержится, патогенных организмов.
Ограничение содержания воска в пропиточной композиции вызвано с одной стороны технологическими причинами - качество пропитки выше для смеси воска с пластификаторами, которыми являются смолы хвойных растений и растительные масла, с другой стороны это приводит к возможности многоразового использования упаковочного материала за счет исключения появления трещин.
Все вещества, упомянутые в данном изобретении, утилизируются по отдельности и в составе упаковочного материала, не нанося вреда окружающей среде.
3
2
Для обеспечения возможности внедрения модификатора в основообразующую компоненту его композиционную смесь нагревают до температуры плавления ингредиентов для обеспечения однородной пропитки с применением методов погружения, орошения, замачивания основообразующей компоненты. Затем излишки пропиточного состава удаляются. Кроме обеспечения антибактериальной активности модификация основообразующей компоненты упаковочного материала проводится с целью приобретения ею новых свойств - пониженной воздухопроницаемости, что приводит к повышению эффективности такого средства защиты пищевых продуктов. В процессе пропитки осуществляется контроль за объемом модификатора, внедренного в основообразующую компоненту, чтобы была обеспечена величина воздухопроницаемости менее 60 дм/м⋅сек. Методика пропитки не зависит от материала основообразующей компоненты из приведенных выше, а температура плавления используемых компонентов модификатора практически одинакова. Определение воздухопроницаемости - по ГОСТ 12088-77 «Материалы текстильные и изделия из них. Метод определения воздухопроницаемости». Полученный таким способом упаковочный материал обладает всеми вышеуказанными свойствами и может использоваться путем обертывания продукта или емкости с продуктом. Он очень пластичен при температуре человеческого организма и достаточно прогреть его ладонями рук, чтобы он плотно облегал продукт или емкость с продуктом, предназначенные для хранения или транспортировки, снижал до малых величин доступ воздуха к продукту. При этом, складки и наложения слоев упаковочного материала друг на друга, образующиеся при обертывании, склеиваются, не давая основообразующей компоненте распрямиться естественным образом. После обертывания продукт помещается в холодильное оборудование либо транспортируется потребителем в разумный срок к месту назначения при любых температурных условиях. Обладая мощными бактерицидными, противогрибковыми и дезинфицирующими свойствами, соприкасаясь с поверхностью продукта при хранении, упаковочный материал способствует угнетению вредных микроорганизмов на поверхности продукта, снижая на существенную величину воздухопроницаемость текстильного полотна, предохраняя пищевую продукцию от окисления. Особенность данного решения такова, что упаковочный материал подразумевает многоразовое использование и может быть использован многократно после обычного ополаскивания или промывки под струей холодной воды с мылом.
В качестве материала формообразующей компоненты по данному изобретению могут быть использованы любые текстильные материалы из натуральных волокон, например, уже упомянутая ткань хлопчатобумажная (ГОСТ 29298-2005), чистольняные, льняные и полульняные ткани (ГОСТ 15968-2014), ткани шелковые и полушелковые (ГОСТ 28253-89) и другие.
Базовое вещество модифицирующей композиции составляет воск. Это может быть воск пчелиный (ГОСТ 21179-2000) с добавлением или без добавления другого воска животного или растительного происхождения (например, спермацет, карнаубский, цитрусовые, китайский и другие). Минимальное количество воска в составе композиции (50% от массы модифицирующей компоненты упаковочного материала) определено по проявлению им бактерицидного эффекта. Максимальное количество воска в составе композиции (80% от массы модифицирующей компоненты упаковочного материала) определено технологическими возможностями наполнения основообразующей компоненты для достижения необходимой воздухопроницаемости и сохранения эластичности без трещин упаковочного материала.
Натуральный пчелиный воск обладает свойством, позволяющим вводить его в структурированные материалы, к которым относятся текстиль и другие волокнистые материалы животного или растительного происхождения с наличием минеральных добавок или без таковых, являющиеся основообразующей компонентой упаковочного материала. В состав модифицирующей компоненты входят такие пластификаторы, как древесные смолы хвойных растений, например, сосновая смола, живица; растительные и животные масла, например, масло жожоба, кокосовое масло, олеин, ланолин. Вследствие введения таких веществ происходит изменение структуры упаковочного материала, вызывающее снижение воздухопроницаемости. В результате упаковочные материалы приобретают свойства, необходимые для повышения сроков хранения продуктов: антимикробные, гидрофобные и антиоксидантные. Вследствие синерезиса модификатор выносится из объема материала на его поверхность, синерезис происходит непрерывно в течение длительного времени, обеспечивая защиту продуктов, упакованных в такой материал. При плотном контакте упаковочного материала с пищевым продуктом никакие вещества не переходят в поверхностный слой пищевых продуктов, поэтому он не изменяет органолептические свойства продукта.
Подтверждением влияния на технический результат перечисленных выше материалов основообразующей компоненты, пропитанных композицией, содержащей 50-80% воска и смесь древесных смол хвойных растений с растительными маслами в указанных пропорциях, являются испытания длительным хранением полутвердого сыра «Российский», результаты которых сведены в таблицу. Испытания сыра, завернутого в салфетку из указанного материала, проводились 30 дней, с ежедневным 2-кратным разворачиванием-заворачиванием. Определение органолептических показателей сыра проводилось в конце испытательного срока, при температуре воздуха в помещении 22°С и температуре анализируемого сыра 17°С, измеряемой в соответствии с требованиями ГОСТ 3622-68.
3
2
Исследования показывают, что эффективность упаковочного материала для хранения пищевой продукции начинает проявляться при показателях воздухопроницаемости основообразующей компоненты близких к 60 дм/м⋅сек и ниже, при этом пропиточная композиция в своем составе должна содержать воска более 45%.
Одним из возможных применений заявляемого упаковочного материала является использование его для повышения сроков хранения плодовоовощной продукции. Антимикробные свойства воска и базовых компонентов восковой композиции подавляют развитие патогенных микроорганизмов, а новые свойства упаковочного материала, характеризующиеся пониженной воздухопроницаемостью, приводят к защите продуктов от влаги и кислорода, содержащихся во внешней среде, и к снижению скорости испарения влаги, выделяемой фруктами и овощами в процессе дыхания. Это не только предохраняет продукцию от высыхания, но и снижает влагосодержание в занимаемом продукцией объеме, то есть препятствует развитию на поверхности продукции и на упаковке, в которой она содержится, патогенных организмов.
Исследования показывают, что натуральный пчелиный воск в качестве средства для подавления патогенных микроорганизмов обеспечивает повышение сроков хранения пищевых продуктов не менее чем в 2 раза при использовании упаковочного материала с содержанием в нем воска более 50% от массы модифицирующей компоненты. Повышение содержания воска в составе упаковочного материала в общем случае повышает сроки хранения пищевых продуктов, однако увеличение содержания воска выше 80% не оказывает существенного влияния на рост его эффективности.
Поскольку бактериологическая активность модификатора проявляется при температурах от -20°С до +120°С, модифицированный упаковочный материал можно использовать для хранения при комнатных температурах и при температурном режиме, который не приводит к потере бактериологической активности модификатора.
Заявителем проведены испытания по защите пищевых продуктов от порчи с использованием модифицированных упаковочных материалов. Срок хранения мясной и рыбной продукции и сыров, упакованных в такой упаковочный материал, определялся по наличию на поверхности продукции патогенных микроорганизмов визуально (плесень) и путем проведения микробиологических исследований, срок хранения плодовоовощной продукции - визуально.
Испытания показали увеличение сроков хранения сыров, мясной, рыбной и плодовоовощной продукции, упакованной в заявляемый упаковочный материал, в среднем на 90% без изменения органолептических свойств.
Проведены испытания колбасных изделий и сыров в упаковках из заявляемого материала (с многократным заворачиванием-разворачиванием в упаковку). Вследствие повышения газоводонепроницаемости оболочек колбас применением дополнительной многоразовой упаковки из заявляемого упаковочного материала, потеря массы полукопченых колбас через 2,5 месяца хранения составила менее 1%. Через 45 дней с начала эксперимента поверхность опытных колбасных батонов была чистой, блестящей, без налета грибковой плесени; слой колбасы, примыкающий к поверхности оболочки, не имел постороннего привкуса, запаха и изменения цвета; опытные образцы колбас имели выраженную сочность. Газо-жидкостная хроматография показала сохранение под оболочкой колбасных изделий ненасыщенных жирных кислот. Схожие показатели были получены на опытных образцах батонов колбас со срезом. Сыры сохранили прекрасный внешний вид в течение времени, превышающего установленные сроки хранения в 2 раза (например, сыр «Сулугуни» - через 62 дня после начала эксперимента). Содержание влаги и соли в опытных образцах соответствует ГОСТам на каждый вид продукции.
Отмечено повышение сроков хранения дорогостоящей штучной продукции (авокадо, дынь, манго), которая была упакована в модифицированный упаковочный материал.
Ниже приведены примеры, иллюстрирующие модификации заявляемых упаковочных материалов в качестве средства для защиты пищевых продуктов от порчи. Примеры иллюстрируют промышленную применимость изобретения.
Пример 1.
Для изготовления однослойного упаковочного материала используют хлопчатобумажную ткань и смесь растительного масла со смолой хвойных деревьев в качестве пластификатора. Приготавливают модифицирующую компоненту плавлением и перемешиванием с содержанием в ней пчелиного воска - 70%, сосновой живицы 20% и масла жожоба - 10%. Используют эту модифицирующую компоненту для погружения в нее хлопчатобумажной ткани. Упаковочный материал изготавливают с применением парафинера.
Пример 2.
Для изготовления комбинированного упаковочного материала используют два вида текстильного полотна: льняную (нижняя часть комбинированного упаковочного материала) и хлопчатобумажную ткань (верхняя часть комбинированного упаковочного материала) и смесь растительного масла со смолой хвойных деревьев в качестве пластификатора. Плавлением и перемешиванием приготавливают модифицирующую компоненту в два этапа: на первом этапе содержание в ней пчелиного воска составляет - 50%, смолы сосновой 20% и масла жожоба - 30%, в расплав с данным соотношением погружают хлопчатобумажную ткань; на втором этапе доводят содержание в расплаве пчелиного воска до 80%, живицы сосновой до 7% и масла жожоба до 13%, в расплав с данным соотношением погружают льняную ткань. Ткани укладывают друг на друга для формирования двуслойного рулона с различной воздухопроницаемостью, направляемого на дальнейший технологический передел под изготовление индивидуальной упаковки, либо транспортной упаковки. Упаковочный материал изготавливают с применением парафинера.
Пример 3.
Текстильное полотно с одной стороны орошают расплавом модификатора, содержащим пчелиный воск - 65%, карнаубский воск - 10%, смолу сосновую 15% и кокосовое масло - 10%. Полученный упаковочный материал непосредственно используют для хранения овощей и фруктов, либо в комбинации с транспортной упаковкой из картона. Упаковочный материал изготавливают с применением ультразвукового распылительного оборудования.
Приведенные примеры не исчерпывают все возможные комбинации технологических составляющих, используемых при изготовлении упаковочных материалов для защиты продуктов, и рецепты введения в них модификатора на основе воска. В то же время, ограничение содержания воска в пропиточной композиции в необходимом размере является целесообразным для сохранения прочих свойств и характеристик упаковочного материала, таких, как качество пропитки, сминаемость, многоразовое использование, воздухопроницаемость.
К достоинству следует отнести то, что все вещества, упомянутые в данном изобретении, утилизируются по отдельности и в составе упаковочного материала, не нанося вреда окружающей среде.