К упаковочным материалам для пищевых продуктов предъявляются многочисленные, часто противоречивые требования, и выбор материала всегда является результатом не только технико-экономического обоснования, но и компромисса. При этом необходимо учитывать:
- свойства подлежащего упаковке продукта;
- ожидаемое воздействие упаковки на окружающую среду;
- особенности технологии упаковки;
- экономические обоснования.
Технические параметры упаковочных материалов оцениваются на основе химико-биологических и физических свойств, а также возможностей переработки.
Химико-биологические свойства. Основным требованием к упаковочным материалам, которые непосредственно соприкасаются с пищевыми продуктами, является безвредность для здоровья.
К материалам, предназначенным для контакта с пищевой продукцией, предъявляются наиболее жесткие требования. В первую очередь следует обеспечить необходимый уровень санитарно-гигиенических характеристик. Обязательно наличие гигиенического заключения, подтверждающего физиологическую безвредность упаковки для человека.
Санитарно-гигиенические требования сводятся к следующим:
- в состав упаковки для пищевой продукции не должны входить высокотоксичные вещества, обладающие кумулятивными свойствами и специфическим действием на организм (канцерогенность, мутагенность, аллергенность и др.);
- упаковочный материал не должен изменять органолептические и физиологические свойства продукции, а также выделять вредные вещества в количестве выше допустимого с гигиенической точки зрения уровня;
- упаковочный материал не должен обладать проницаемостью для микроорганизмов или возможностью служить для них питательной средой.
В процессе санитарно-гигиенического исследования, проводимого специально сертифицированными для этой цели организациями, определяется, какие соединения и в каких количествах переходят (мигрируют) из упаковочного материала в контактирующую с ним продукцию, потребляемую человеком.
Для упрощения испытаний, как правило, исследуют не конкретные пищевые продукты, а имитирующие их свойства искусственные, модельные среды. Ряд таких сред приведен в таблице 3.
Органами Госсанэпиднадзора РФ регламентируются как предельно допустимая величина суммарной (интегральной) миграции в модельные среды (50-60 мг в 1 кг продукта), так и нормативы миграции отдельных наиболее токсичных соединений (тяжелые металлы, органические растворители, мономеры, другие компоненты упаковочных материалов, красителей и др.).
В комплекс гигиенической оценки упаковочного материала входят органолептические, санитарно-химические и токсикологические исследования.
Таблица 3. Искусственные, модельные среды, имитирующие пищевые продукты
| Продукт | Модельный раствор |
| Мясо, рыба свежие
Мясо, рыба соленые и копченые Молоко, продукты и консервы молочные Колбаса вареная, консервы мясные, рыбные, овощные, овощи маринованные и квашеные, пасты и др. Фрукты, ягоды, фруктовые и овощные соки, безалкогольные напитки, пиво Алкогольные напитки, вина
Водки, коньяки
Спирт пищевой, ликеры, ром
Готовые блюда, горячие напитки (чай, кофе, молоко и др.) Жирные продукты | Дистиллированная вода, 0,3 %-й раствор молочной кислоты Дистиллированная вода, 0,5%-й раствор молочной кислоты Дистиллированная вода, 0,3 %-й раствор молочной кислоты, 3 %-й раствор молочной кислоты Дистиллированная вода, 2 %-й раствор уксусной кислоты, содержащий 2 % поваренной соли; нерафинированное подсолнечное масло
Дистиллированная вода, 2 %-й раствор лимонной кислоты
Дистиллированная вода, 20 %-й раствор этилового спирта, 2 %-й раствор лимонной кислоты Дистиллированная вода, 40 %-й раствор этилового спирта Дистиллированная вода, 96 %-й раствор этилового спирта Дистиллированная вода, 1 %-й раствор уксусной кислоты
Гептан, диэтиловый эфир, циклогексан, ацетон, парафиновое масло, масло какао, синтетические полиглицериды |
Органолептическую оценку (запах и привкус) дает комиссию (не менее 5-ти человек) на закрытой дегустации по четырехбалльной системе: 0 — высшая оценка; 1 балл — допустимая оценка; 2 балла — допустимая с ограничением; 3 балла — недопустимая. Наличие ярко выраженных дефектов материала, постороннего запаха является причиной отказа от применения материала в непосредственном контакте с пищевым продуктом.
Санитарно-химические исследования проводят путем определения компонентов упаковочного материала в вытяжках, получаемых при экспозиции (выдержке) образцов исследуемого материала в модельной среде при конкретных температурно-временных условиях.
В приготовленных вытяжках химическими методами определяют количество веществ, входящих в рецептуру материала (для полимерной упаковки — мономер, пластификатор, стабилизатор, краситель, наполнитель и др.), а также содержание тяжелых металлов (свинец, цинк, медь, мышьяк и др.).
Токсикологические исследования осуществляют на живых объектах (микроорганизмы, насекомые, крысы, кролики, морские свинки, обезьяны и другие экспериментальные животные). Подопытным животным скармливают вытяжки из исследуемого материала, а также вводят подкожно или в желудок компоненты экстракта с последующим изучением биологического действия вводимых веществ.
Степень токсичности вещества или материала определяется дозой в организме, вызывающей летальный исход не менее чем у 50 % экспериментальных особей в течение периода наблюдения (показатель ЛД50). Сильнодействующие и высокотоксичные вещества имеют значения ЛД50 < 200 мг на 1 кг массы, среднетоксичные — 200-1000 мг/кг. Если ЛД50 выше 1000 мг/кг, то токсичность материала или вещества характеризуется как малая.
В зависимости от результатов токсикологических исследований устанавливают основной гигиенический критерий материала — допустимое количество миграции (ДКМ) веществ из упаковочного материала в продукт или модельную среду. Соответствие ДКМ должно гарантировать безопасность для здоровья людей при неограниченно продолжительном приеме упакованной продукции.
Соответствие санитарно-гигиеническим требованиям подтверждается гигиеническим заключением на упаковочный товар. В заключении должны быть указаны:
- наименование материала и товарные коды производителя;
- название фирмы-производителя и держателя заключения;
- перечень документов о качестве материала, предоставленных производителем;
- заключение органа здравоохранения, выдающего заключения;
- дата выдачи заключения и срок его действия.
В документе должны быть перечислены области применения и условия использования материала, подтвержденные в результате испытаний. Это особенно важно, если упаковочный материал контактирует с продуктом питания, температура которого намного выше комнатной, или если продукт имеет жировую природу.
Следует подчеркнуть, что в ходе получения готовых изделий и их эксплуатации (т.е. при длительном контакте пищевых продуктов с упаковкой) могут протекать сложные химические, физико-химические и биохимические процессы, в которых образуются соединения, неблагоприятно действующие на организм человека. Так, материалы на основе полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) непригодны для упаковки жирсодержащей пищевой продукции, поскольку присутствующие в ПЭНП окисленные фракции (с молекулярной массой около 600), мигрируя в контактирующий продукт, ускоряют процесс прогоркания жира.
В результате происходит образование продуктов окисления триглицеридов, негативно влияющих на метаболизм в живом организме. Поэтому наряду с обязательной оценкой свойств исходного упаковочного материала должны проводиться независимый санитарно-гигиенический контроль готовых изделий и прогнозироваться поведение данного упаковочного материала в контакте с конкретной продукцией. В связи с этим необходимо хорошо знать свойства и состав упаковываемого продукта, отчетливо представлять все возможные изменения в процессах его переработки и хранения.
Физические свойства. Большинство физических свойств отдельных упаковочных материалов поддаются надежному измерению и могут быть выражены для сопоставления количественными показателями. Механические свойства в значительной степени определяют выполняемую материалом функцию защиты товара. Одними из наиболее существенных показателей являются предел прочности и удлинение при разрыве.
В отдельных случаях представляются важными такие редкие параметры, не имеющие унифицированных методов их измерения, как прочность на разрыв, раздирание и прокол, для бумаги — прочность на влажный разрыв. Жесткость материала оказывает заметное влияние на технологию его переработки. Среди часто используемых для упаковки пленок наиболее приемлемыми свойствами для переработки обладает полиэтиленовая пленка низкой плотности.
Некоторые пищевые продукты чувствительны к действию воздуха, воды и водяного пара, поэтому важным требованием, предъявляемым к упаковочным материалам для них, являются газо-, паро-, водо-, жиро- и ароматопроницаемость.
Например, при упаковывании свежего мяса необходимо обеспечить низкую паро- и водопроницаемость (для предотвращения потери влаги) и одновременно определенную газопроницаемость; соблюдение этого условия способствует сохранению окраски мяса. Жирные продукты питания упаковывают в жиростойкие материалы, обеспечивающие защиту также от кислорода и света, т.е. факторов, инициирующих окисление жиров.
Оболочки для колбас должны обладать достаточной паро- и газопроницаемостью для проникновения паров воды и коптильных газов и вместе с тем иметь достаточную механическую прочность во влажной среде при повышенной температуре. Материал для вакуумной упаковки продуктов должен иметь минимально возможную газопроницаемость.
Особую сложность представляет выбор упаковки для свежих фруктов и овощей. С помощью упаковочного материала внутри емкости можно поддерживать определенный газовый состав, который обеспечит длительное хранение этой скоропортящейся продукции.
Паропроницаемость характеризует количество водяного пара, прошедшего через единицу поверхности материала за единицу времени при заданных температуре и разности давлений по обе стороны образца.
Проницаемость упаковочных материалов для ароматобразующих компонентов продукта определяют органолептическим или хроматографическим методами.
Жиропроницаемость упаковочного материала характеризуют длительностью сквозного проникновения масла или жира через образец при заданной температуре. Для многих материалов этот показатель определяют как промежуток времени с момента нанесения окрашенной жировой композиции (или ее модели) на поверхность упаковочного материала до образования на ней окрашенного масляного пятна.
Жиростойкие материалы образуют окрашенное пятно за период, превышающий 30 мин. Если пятно появляется в течение 30-ти сек, то упаковка считается непригодной для жирсодержащей пищевой продукции.
Важным физическим показателем упаковочного материала является термо- или холодостойкость. Первый показатель отражает возможность консервирования упакованного продукта термическим путем и разогрева в упаковке, второй — возможность глубокого охлаждения продукта при хранении. Среди синтетических материалов высокой холодостойкостью отличаются полиэстер и полиэтилен, высокую температуру лучше остальных материалов выдерживают полиэстер, полипропилен и полиэтилен высокой плотности.
Защиту от проникновения света и тепловых лучей обеспечивают металлические упаковочные материалы, все другие материалы пропускают значительную часть этих лучей.
Пригодность к обработке. При машинной упаковке большое значение имеет пригодность материалов к обработке, которую определяют с помощью измеряемых физических параметров (например, коэффициента трения) и неизмеряемых (например, способности к восприятию печати, термической сварке, склеиванию). Эти параметры определяются на моделях путем лабораторного анализа, проведения эксперимента в производственных условиях.
