Обираючи упаковку, компанії-виробники продуктів харчування, перш за все, цікавить питання про те, який термін їх зберігання. Найчастіше, враховуючи особливості технологічного процесу обробки власного виробництва, фірми обирають той чи інший вид упаковки, спираючись на рекомендації виробників пакувальної продукції. Але щоб вибір був більш об'єктивним і грамотним, важливо знати особливості різноманітних матеріалів, які застосовуються при упаковці.

Як правило, щоб краще зберегти продукти, використовують полімерні матеріали, які відрізняються найбільшими бар'єрними властивостями і перешкоджають проникненню кисню, вуглекислого газу, водяної пари та поглинання сторонніх запахів. Атмосфера всередині пакету перешкоджає розвитку бактерій та зберігає продукти для подальшого безпечного споживання.

 Особливо це стосується випадків, коли в якості упаковки використовують пакет з багатошарової бар'єрної плівки, яка заварена герметично під вакуумом.

 Полімерні матеріали, взяті окремо, універсальними властивостями не володіють і навряд чи можуть забезпечити всю важливу палітру споживчих властивостей. Наприклад, деякі мають відмінні бар'єрні властивості по відношенню до кисню, але проникні для водяної пари. Не всі з них підходять для використання як матеріал, який буде добре приварюватися до матеріалу пакувальної підкладки.

         

  Як матеріал з хорошими бар'єрними характеристиками використовуються багатошарові плівки, які здатні забезпечити всі важливі властивості упаковки, зберігаючи продукт свіжим протягом тривалого часу.Найпоширенішими сьогодні стали плівки, в яких кількість шарів від 2-х до 5-ти. Бувають і екземпляри з дуже високими бар'єрними характеристиками, в яких кількість шарів плівки більше 10-ти.

Захисна атмосфера

Основні фактори, що впливають на якість харчових продуктів при зберіганні:

• світлопроникність — деякі типи випромінювання каталізують небажані реакції у продуктах, особливо у світлочутливих речовинах;
• газопроникність, особливо кисню, дозволяє аеробним мікробам дихати, зумовлює окислення і, як наслідок, втрату аромату, окислення вітамінів і двоокису вуглецю;
• волого проникність – створює умови, які можуть сприяти розвитку мікробів та погіршують експлуатаційні характеристики упаковки. В результаті упаковка стає більш проникною для кисню;
• теплопроникність - прискорює всі реакції;
• механічні впливи — динамічні (поштовхи та вібрація) та статичні (стиснення).

Для подолання зазначених проблем, збільшення максимальних термінів зберігання харчових продуктів все частіше застосовуються вдосконалені технології упаковки.

Розглянемо упаковку у захисній атмосфері. Вона характеризується наявністю хоча б одного з наступних ознак:

• регульоване газове середовище (СА);
• змінена атмосфера (МА);
• саморегулююче газове середовище (SCA), що використовує переваги метаболізму виробів;
• вироблена в процесі зберігання (ISG) - використовує матеріали, селективні по відношенню до деяких газів;
• атмосфера двоокису вуглецю (CDА) - має концентрацію СО2 більш ніж 60%;
• компенсований вакуум (CV);
• стерильна упаковка, яка полягає у наповненні стерильного пакету стерилізованим продуктом;
• вакуумне пакування;
• активна упаковка, яка вживає матеріали, які поглинають або виділяють (або те й інше разом) певні речовини, як у разі «вічних» упаковок;
• комбінована упаковка, яка використовує переваги кількох з вищезазначених методів, наприклад, поєднання зміненої атмосфери та активної упаковки.

Бар'єрні плівки

Основна характеристика бар'єрних плівок – можливість легкого формування та стійкість. Вони можуть легко набувати форми вмісту об'єкта, обмежуючи кількість залишкового повітря, стійкі до перфорацій, механічної обробки, розтягуючих зусиль та інших напруг.

Варто додати, що матеріал повинен гарантувати повітряну та водну непроникність як у вихідному стані, так і при герметизації упаковки незалежно від її форми та характеру.

Обов'язкова умова, що становить основу функціональності повітро- та водонепроникної упаковки, - максимальна стійкість до проникнення середовищ (насамперед, кисню) через полімерну плівку. Зокрема, при вакуумній упаковці прискорюється проникнення газу через перепад тиску між внутрішньою та зовнішньою стороною, тому газопроникність має бути мінімальною.

В даний час жоден з пакувальних матеріалів не поєднує всі вищеописані якості, тому повинні застосовуватися комбінації двох або кількох можливих варіантів.

Такі матеріали - багатошарові плівки - називаються за послідовністю абревіатур складових матеріалів: PET/PVDC/PE (поліетилснтерефталат (PET), полівініліденхлорид (PVDC) та поліетилен (РЕ)

З різних середовищ, які можуть проникати через упаковку, ми хотіли б згадати кисень, двоокис вуглецю, азот, алкоголь та воду. З них максимальні органолептичні зміни продукту при зберіганні зумовлюють кисень та пари води, і саме «боротьбою» з цими речовинами стурбовані насамперед пакувальники.

Отже, важливо визначити матеріал, який у кінцевій упаковці найкраще забезпечить вимогу кисневого голодування. Властивості плівки повинні залишатися константою всіх фазах виробничого процесу упаковки харчових продуктів.

Припустимо, що пакувальна плівка має всі необхідні характеристики і що дані характеристики підтримуються протягом усього виробничого процесу. Серед основних бар'єрних матеріалів щодо кисню слід назвати три типи вихідних матеріалів: металева фольга (алюміній), покриття як металеві (алюміній), так і мінерали (окис кремнію, окис алюмінію, кераміка) та, нарешті, полімери (EVOH, PVDC, PET ). Ці матеріали інкапсульовані в інших полімерах, так званих структурних полімерах. Структурні полімери мають повний комплекс необхідних якостей, і різні шари з'єднані разом за допомогою клеючих речовин.

Таблиця 1

Бар'єрні властивості матеріалів
Скорочення	Склад	Проникність по О2
З дуже високим бар'єрним ефектом
AI	Алюмінієва фольга	0
AI	Алюміній для покриттів або металізації	0,2-6
SiOx	Окис кремнію	0,2-6
АlOх	Окис алюмінію	0,2-6
Сухий EVOH	Вініл етиленгліколю	0,11-0,80
З високим бар'єрним ефектом
PVDC	Полівінілхлорид	0,16-2,46
EVOH, влажность 100%	Вініл етиленгліколю	8-16
Зі слабким бар'єрним ефектом
Біорієнтований PET	Поліетилентерефталат	25
PET	Поліетилентерефталат	50
NYL	Нейлон 6	70
Aclar®	Поліхлортрифторетилен (PCFE)	141

Таблиця 2

Характеристики матеріалів, що застосовуються для створення м'яких та термо-зварювальних плівок
Бар'єрний матеріал	Склад	Товщина,мк	Проникність по О2 (см3/м2/атм/24 год)
AI (фольга)	NLY/PE/AI/PE	135	0,01
AI (фольга)	PO/AI	123	0,1-0,5
AI ( металіз .)	AI/PET		12,5
AI ( металіз.)	AI/AI Valeron	140	0,1-0,2
AI ( металіз .)	PET/AI/PE	115	115,00
AI	PO/AI/PE	120
AI	PO/AI/PE	160
AI ( металіз .)	PE/AI/PO	110
AI	PET/AI/PO	82	2
AI ( металіз .)	PET/AI/PE		1
Кераміка (покриття)		0,05
Кераміка (покриття)		0,5
PVDC	PEP/PVDC/PE	125	0,1
PVDC	LDPE/EVA/PVDC/EVA/PVDC	50	0,2
PVDC	LDPE/EVA/PVDC/EVA/LDPE	75	77
PVDC	PVDC/PET	0,5	8
PVDC	PVDC/Нейлон 6,6		7,7
PVDC	PO/PVDC 3,2 г/м		8
PCTFE	PCTFE/LDPE/PO/LDPE	127	2,8
ACLAR e	PET/PE/Aclar/PE	110	50
PA	PA/PE/EVA	75	1
Eval=EVOH	EVA/PE/Eval/PE/EVA	25	4
EVOH	PET/EVOH-PE	50	1
EVOH	PET/EVOH/PE	93	3
EVOH	Нейлон 6/EVOH/Нейлон 6	20	0,3-1,5
PET	Поліетилентерефталат /РЕ	200	5

 

Нижче наведено деякі з найбільш загальних скорочень:

•  А1 (алюміній)
• АlO2, (окис алюмінію)
• РЕ (поліетилен)
• PEbd-LDPE (поліетилен низької щільності)
• EVA (вінілетиленацетатний сополімер)
• PEad-HDPE (поліетилен високої щільності)
• PET (поліетилентерефталат)
• EVOH(етиленвініловий спирт)
• РО (поліефір)
• NYL (нейлон)
• РР (поліпропілен)
• ON (орієнтований нейлон)
• РТ (целофан)
• ОРА (орієнтований поліамід)
• PVC (полівінілхлорид)
• ОРР (орієнтований поліпропілен)
• PVDC (полівініліденхлорид)
• РА (поліамід)
• SiOx (окис кремнію)

 

Незважаючи на чудові характеристики, алюміній (непроникний для кисню та світла) все рідше застосовується в упаковці через свою непрозорість. Ця тенденція посилюється тим, що прозорі полімери, маючи аналогічні алюмінію характеристики, легші і дружні до довкілля.

В даний час користуються успіхом три прозорі пластики з прекрасними бар'єрними властивостями: EVOH, PVDC і PET. Дані полімерні матеріали, однак, мають різні бар'єрні властивості по відношенню до різних середовищ. По відношенню до кисню ефективніший EVOH і PET, тоді як у відношенні парів води — PVDC.

Слід нагадати, що значення проникності виражається в обсязі кисню (кубічні сантиметри, 1 ml=l cm3), який проникає через поверхню (м²) протягом 24 годин при певному тиску: проникність = см³/м²/24 ч/атм.

Звичайно, бар'єрні властивості PVDC, EVOH і PET змінюються в залежності від характеристик структурного полімеру. Можна встановити, що для однакової кількості PVDC (5 г на м2) проникність дорівнюватиме 5, якщо підкладка PET. При підкладці ОРА (загальна товщина 25 мкм) – 7 одиниць та подвоїться при використанні PVC (загальна товщина 35 мкм). При використанні поліетилену низької щільності проникність збільшиться ще більше.

Через схильність до розтріскування через гідроліз і PVDC, і EVOH завжди ламінуються поліолефіновими покриттями.

 

Структурні плівки

 

Через велику різноманітність можливих комбінацій різних матеріалів, досліджувати їх докладно неможливо. Крім того, на додаток до основних властивостей, зазначених спочатку, іноді потрібні спеціальні характеристики, наприклад, холодостійкість (рекомендуються PET, PA або S). Однак для високих температур (90-100 ° С) рекомендуються РР, РЕ, СРЕТ.

Для надання стійкості багатошаровим матеріалам найчастіше застосовують АРЕТ, NYL, PVC, PO та Valeron, тоді як для покращення термозварюваності застосовуються РРО, РР та РЕ.

Слід звертати увагу на дані про фізичні властивості, наведені в літературі, так само як і дані, надані безпосередньо виробником.

Особливо важливо знати дату публікації таких відомостей, щоб мати впевненість, що вони справді сучасні.

Швидкість, з якою харчова промисловість вимагає матеріалів з дедалі більш спеціальними характеристиками, стимулює процес старіння плівок і, незалежно від сьогоднішнього успіху, перешкоджає їх конкурентоспроможності.

Крім того, повинні бути вжиті запобіжні заходи при порівнянні даних, тому що, незважаючи на широке поширення стандартних методів вимірювання та досліджень, все ще можливо зіткнутися з даними, отриманими за несхожих умов виміру.

Полімерні бар'єрні шари змінюють проникність кисню залежно від вологості, в якій перебувають. Плівки з алюмінієм поводяться аналогічним способом при охолодженні. Навіть склад газу в упаковці стає визначальним фактором для проникності - він може зменшити її величину вчетверо.

У таблиці 3 наведено деякі типи плівок разом із відносними значеннями, рекомендованими для використання.

Оцінка ринку пакувальних матеріалів показує, що найбільш прийнятними за співвідношенням ціна/якість є матеріали на основі PET та РЕТ/А1.

Таблиця 3

Рекомендовані характеристики плівок
Тип плівки	Товщина, мк	Час зберігання	Проникність по О2 (мл/м2/атм./24 год, 20-25°С 85% RH
Дуже високий бар'єр
PET/AI/PE	12/7/40	1-2 роки	0
NYLON/EVOH/PE	15/17/40	1-2 роки	0,3-4
PVDC-EVOH/PE	15/50	1-2 роки	0,5-2
АРЕТ/РЕ	300/60	1-2 роки	1-2
Високий бар'єр
PVDC-OPP/PE	20/40	Від 1 до 6 міс	5-15
PVDC-PET/PE	10/50	Від 1 до 6 міс	5-15
PVDC-ON/PE	15/50	Від 1 до 6 міс	6-10
РЕТ/РЕ	20/60	Від 1 до 6 міс	7-10
Середній бар'єр
OPP/PVDC/PE	20	Від 3 тиж. до 1 міс.	8-14
PVDC/PVDC	35	Від 3 тиж. до 1 міс..	14
LDPE/PVDC	60	Від 3 тиж. до 1 міс.	15-30
РА/РЕ	60/100	Від 3 тиж. до 1 міс.	30
ON/PE	15/50	Від 3 тиж. до 1 міс.	30-120
Низький бар'єр
ОРР/РЕ	20/40	декілька днів	1500-2000
НОРЕ	25	декілька днів	1000-3000
РР	40	декілька днів	3000
LDPE	25	декілька днів	>4000