Барьерные свойства упаковочных материалов для продуктов питания

Основная задача барьерных пленок и пакетов — защита продуктов от негативных воздействий окружающей среды:
1. Влага: избыток влаги может вызвать рост бактерий, а ее недостаток — привести к усыханию и потере текстуры.
2. Кислород: кислород вызывает окисление, прогоркание жиров, разрушение витаминов и ухудшение вкуса.
3. Газопроницаемость материалов: способность упаковки задерживать газомодифицированную среду, в частности углекислый газ внутри упаковки, крайне важна для сохранения качества и продления сроков хранения продуктов.
4. Запахи: правильный выбор упаковочного материала позволяет предотвратить утечку аромата продукта или впитывание посторонних запахов.

Использование барьерных пленок минимизирует эти риски, обеспечивая долговременное хранение продуктов и снижение объема пищевых отходов.

Для оценки эффективности упаковки важно измерять барьерные свойства материала, такие как его газо- и влагонепроницаемость.
1. Кислородная проницаемость (OTR):
• Измеряет количество кислорода, проходящего через материал за сутки.
• Показатель выражается в см³/м²/сут и позволяет определить защиту продукта от окисления. Также указывается температура и влажность при измерении (обычно 23’С и 0% влажность RH).
2. Проницаемость по углекислому газу (CO2):
• Измеряет количество углекислого газа, проходящего через материал за сутки.
• Показатель выражается в см³/м²/сут и позволяет определить качество защиты от утечек CO2, при упаковке в газомодифицированную среду. Также указывается температура и влажность при измерении (обычно 23’С и 0% влажность RH).
3. Проницаемость по водяному пару (MVTR):
• Определяет способность материала препятствовать проникновению водяного пара.
• Единица измерения: г/м²/сут. Также указывается температура и влажность при измерении (обычно 38’С и 90% влажность).

Эти показатели зависят от типа материала, его структуры (например, наличие многослойной барьерной пленки) и условий окружающей среды.

Контроль газопроницаемости при производстве упаковочных материалов один из важнейших критериев при проведении контроля качества готовых упаковочных материалов.

Так, например, компания Силд Эйр на своем производстве в г. Волгоград, располагает современным оборудованием Mocon Ox-tran для измерения газопроницаемости материалов. Это позволяет, точно определять барьерные свойства производимых пленок и пакетов и контролировать качество многослойных барьерных пленок на каждом этапе производства. Применение такого оборудования гарантирует надежность упаковочных материалов и их соответствие стандартам для использования в пищевой промышленности.

Барьерные материалы делятся на два основных типа:

• Среднебарьерные пленки - такие материалы, как полиамид (РА), полипропилен (PP) и полиэтилентерефталат (PET), обеспечивают умеренную защиту. Они используются для продуктов с коротким сроком хранения.

• Высокобарьерные пленки - для продуктов с длительным сроком хранения применяются высокобарьерные пленки, в составе которых есть высокоэффективные полимеры, такие как EVOH (этилен-виниловый спирт), и его альтернатива - PVDC (поливинилиденхлорид).

EVOH — это популярный полимер, который широко используется для производства барьерных пленок благодаря своим защитным свойствам.

• Высокая прозрачность, позволяющая демонстрировать продукт;
• Эффективная защита от кислорода;
• Устойчивость к термоформованию, что делает материал универсальным.

• Барьерные свойства EVOH ухудшаются при повышенной влажности, что ограничивает его использование для влажных продуктов.

PVDC — это один из самых популярных полимеров для создания барьерных упаковочных материалов, благодаря своим уникальным свойствам:

• Низкая газонепроницаемость: PVDC препятствует проникновению кислорода даже при высокой влажности.
• Продление срока хранения: продукты сохраняют свежесть, внешний вид и питательные свойства.
• Сокращение пищевых отходов: эффективная упаковка уменьшает количество выбрасываемых продуктов.
• Низкий углеродный след: производство PVDC сопровождается меньшими выбросами парниковых газов по сравнению с другими материалами.

PVDC используется в термоусадочных пленках и пакетах, в пленках для запайки лотков и флоупак пленках. Такие упаковочные решения применяются для продуктов, требующих надежной защиты:
• Готовые блюда: пленки для запайки сохраняют аромат, предотвращают утечку влаги и обеспечивают герметичность;
• Переработанные мясные продукты и деликатесы: продлевает срок годности и предотвращает образование плесени;
• Охлажденное мясо: PVDC используется для упаковки с длительным сроком хранения, что позволяет сохранить привлекательный вид и свежесть продукта;
• Твердые сыры: материалы с PVDC используются для созревания сыров, обеспечивая лучшие качество сыра, за счет оптимального соотношения проницаемости по кислороду, углекислому газу и проницаемости по водяному пару.

PVDC сохраняет свои барьерные свойства даже при 100% влажности, тогда как свойства EVOH ухудшаются при влажности выше 50%.

PVDC демонстрирует стабильную кислородонепроницаемость (OTR) при изменении влажности, что делает его идеальным материалом для упаковки влажных продуктов.

PVDC также может использоваться в сочетании с другими материалами, что позволяет создавать тонкие, но прочные многослойные пленки. Это уменьшает объем упаковки без потери защитных свойств. Так например барьерные термоусадочные пакеты CRYOVAC имеют превосходные барьерные свойства при толщине всего 38 мкм.

Использование PVDC соответствует международным стандартам, включая Технический регламент Таможенного союза «О безопасности упаковки» ТР ТС 005/2011 устанавливающее удельный предел миграции. Термоусадочные пакеты на основе PVDC не содержат фталатов и являются безопасными для контакта с пищевыми продуктами.

Для наглядности приведем таблицу барьерных свойств полимеров: