Химия и химические технологии /Пластмассы, полимерные и синтетические материалы, каучуки, резино-технические изделия, шины и их производство.

М.А. Никулина, А.Х.-Х. Нугманов

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Астраханский государственный технический университет»

Полимерные биоразлагаемые упаковочные материалы для хранения пищевых продуктов

В настоящий момент самым популярным материалом для производства упаковки пищевых продуктов является полиэтилен и его производные ввиду его невысокой стоимости и высоких эксплуатационных характеристик. Однако полиэтиленовые материалы используются весьма небольшой срок, а затем становятся отходом - весьма дорогим и сложным в эксплуатации. В современных условиях низкая стоимость полиэтилена уже не оправдывается, так как развитые страны выделяют огромные средства на увеличение площади под хранение мусора, на его сортировку, на строительство заводов по его утилизации. Кроме того, необходимо учитывать, что огромный вред использование полиэтилена наносит окружающей среде. Ежегодно в мире гибнет более 40 млн птиц и млекопитающих, принимающих полиэтилен за пищу. Общеизвестно [1] , что 99% современных полиэтиленовых материалов не подвергаются полной утилизации. Со временем полиэтилен деструктурирует с образованием поперечных межцепных связей, что приводит к повышению хрупкости на фоне небольшого увеличения прочности. Несмотря на то, что изделия из полиэтилена пригодны для переработки и последующего использования, в России в переработку попадает только 10% полиэтилена, к тому же во многих регионах страны мусор сжигается, а не перерабатывается, что влечет за собой еще более значительные проблемы. Многие страны мира (в том числе и Россия) уже начали бороться с проблемой загрязнения пластиковым мусором и ограничили использование полиэтиленовых пакетов в качестве бытовой упаковки или отказались от них полностью.

Достаточно широко стали использоваться оксо–биоразлагаемые пакеты - пластиковые пакеты, поверхность которых покрыта раствором, значительно ускоряющим процесс разложения. Оксо-биоразлагаемые пластики разлагаются под воздействием окружающей среды, причем на сроки разложения значительно влияют следующие факторы: кислород, ультрафиолет, влажность. Время полной биодеструкции пакета может составлять от 2 до 3 лет, при этом первые 12 месяцев физико-механические свойства остаются без изменений, что является существенным недостатком, так как необходимость выделения земель под сбор мусора остается [1]. Стоимость такого пакета выше стоимости полиэтиленового, в то время как экологическая мотивация у россиян при совершении покупок практически отсутствует.

Во всем мире проводятся научные исследования, целью которых является создание биоразлагаемого упаковочного материала, по эксплуатационным характеристикам и цене не уступающего полиэтилену и способного его заменить в упаковке товаров широкого ассортимента.

С целью решения этой задачи был проведен цикл комплексных исследований, результатом которого стала разработка и экспериментальное обоснование состава полимерной композиции для получения съедобной упаковочной пленки с высокими эксплуатационными характеристиками, содержащую связующую систему из растительных полисахаридов и вкусовой основы (либо воды), натурального консерванта, причем основным компонентом является вкусовая основа. Вкусовая основа выбирается в зависимости от назначения упаковки, т.е. от вида полуфабриката или готового охлажденного блюда (замороженные фрукты - сахарный сироп или фруктовый сок, охлажденное мясо розничной разделки – вода и т.д.). Таким образом, композиция представляет собой гидрогель, т.е. поперечно сшитый природный полимер, который содержит большое количество воды, не растворяясь в ней.

С целью улучшения потребительских свойств и расширения области ее использования пленка может быть окрашена. Красители и усилители вкуса (эфирные масла укропа/чеснока, специи сухие измельченные, сок ягод и др.), входящие в состав, являются натуральными компонентами.

Упаковку из пленки можно вырабатывать в виде пакетов при сваривании швов или в виде оберточной бумаги. Технология изготовления пленки проста и включает в себя следующие этапы: смешивание компонентов при температуре не более 100 °С и непрерывном перемешивании, охлаждение до температуры 35-40 °С, вакуумирование для удаления воздуха из объема получившегося раствора, нанесение загустевшего раствора на сушильную поверхность, сушку и резку готового пласта пленки, формирование пакета спаиванием швов (если требуется). Готовая пленка эластична, 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. Согласно приведенной выше технологии возможно получить пленку толщиной от 20 мкм до 1 мм.

Прочностные свойства пленки, по разработанной композиции, находятся в допустимых техническими требованиями пределах к материалам для упаковки пищевых продуктов. Показатель прочности при растяжении равен 2,0-2,1 МПа.

Таким образом, посредством проведения комплексного исследования и анализа свойств доказана возможность использования разработанной упаковочной пленки в качестве альтернативы полиэтиленовым пакетам, что позволит значительно снизить антропогенную нагрузку на окружающую среду.

Список литературы

1. Петрова О. Упаковка растворимая [Электронный ресурс]// Информационный портал об упаковке. URL: http://www.upakovano.ru/news/416822%2018.09.2012 (дата обращения 22.10.2013).