Потери продовольствия
По данным Всемирной продовольственной организации ООН и ЕС, около одной трети производимых в мире продуктов питания (а это 1,3 млрд т ежегодно) утрачивается или утилизируется. Объемы потерь продуктов питания в промышленно развитых регионах такие же высокие, как и в развивающихся странах, отличие наблюдается только в «точке» потери: в развивающихся странах более 40% продуктов питания пропадает в процессе их заготовки и переработки, а в промышленно развитых странах тот же объем становится непригодным к употреблению в процессе реализации через розничные сети. Ежегодно только в Евросоюзе утилизируется более 100 млн т не дошедших до потребителя продуктов питания (оценочные данные за 2014 год). Согласно исследованиям Еврокомиссии, если ничего не предпринимать в этой сфере, то по прогнозам к 2020 году объем пищевых отходов увеличится до 126 млн т/год. В Европе и Северной Америке на душу населения ежегодно приходится около 280-300 кг пищевых отходов. Среди них от 95 до 115 кг/год утилизируется — а попросту выкидывается — потребителями. Для сравнения: в странах Центральной, Южной и Юго-Восточной Африки этот показатель составляет от 6 до 11 кг/год. Объем пищевых потерь (рис. 1) в промышленно развитых странах (222 млн т) практически равен общему объему выпускаемых продуктов питания в странах Центральной Африки (230 млн т).
Основную часть пищевых отходов составляют фрукты и овощи (рис. 2). Почти 30% фруктов и овощей в основных промышленных регионах приобретается и утилизируется на конечном этапе пищевой цепочки, так как большая часть из них отбраковывается потребителями. Мясо и мясные продукты являются другой важной группой пищевых отходов.
В промышленно развитых регионах большинство отходов мяса и мясных продуктов образуется в конце цепи потребления — в розничных сетях и при участии покупателей (рис. 3).
Помимо этического и экономического аспектов утилизации продуктов питания необходимо обратить внимание на истощение запасов природных ресурсов в ходе данного процесса. Все участники пищевой цепи должны принимать активное участие в предотвращении и сокращении образования пищевых отходов. Особая роль здесь отведена не только тем, кто производит продукты питания (фермерам, обрабатывающим и перерабатывающим предприятиям), но и тем, кто делает их доступными для потребления (розничные сети), а также самим потребителям. Индустрия упаковки продуктов питания может сыграть особую роль в предотвращении образования пищевых отходов и развитии концепции устойчивости системы продовольствия. Постоянные инновационные разработки для создания эффективной пищевой упаковки являются ответом Ampacet Corporation на вызовы мирового рынка продовольствия. Не так давно Ampacet предложил следующие ноу-хау для данной сферы: — антифог FRESH+97 AF (103697) для стретч-пленок, многослойных барьерных и ламинированных пленок; — УФ-барьер UVBLOCK 347 (104347-A) для тонких прозрачных пищевых пленок; — уникальная комбинированная добавка FRESH+358 C2 (1000358-E) для замедления созревания овощей и фруктов в упаковке.
Новый антифог
Рассмотрим причины образования капель конденсата на внутренней поверхности пленки. Внутренний слой пищевой пленки традиционно изготовлен из полиэтилена, имеющего только неполярные радикалы (рис. 4).
По этой причине капли водного конденсата на поверхности полиэтиленовой пленки имеют определенную полусферическую форму (рис. 5). Конденсация капель воды на поверхности упаковки имеет следующие последствия: — нарушаются оптические свойства пленки: часть видимого света преломляется и отражается, что препятствует визуальной оценке качества продукта; — ухудшается внешний вид продукта и его привлекательность для покупателя; — портится продукт, так как вода, скапливающаяся на поверхности упаковки, является благоприятной средой для развития и размножения бактерий и грибков.
Если использовать при производстве полиэтиленовой упаковки антифог, то капель на поверхности не будет — добавка преобразует капли воды в тонкий прозрачный слой (рис. 6). Активные вещества, из которых состоит антифог, представляют собой поверхностноактивные молекулы из гидрофобных и гидрофильных элементов. Поверхностноактивные молекулы обладают частичной несовместимостью с окружающей полимерной матрицей, благодаря которой антифогагент мигрирует из массы полимера на поверхность пленки. Происходит изменение поверхностного натяжения пленки.
Улучшается совместимость пленки и водяной капли («смачиваемость» поверхности), поэтому капли сливаются в непрерывный прозрачный водный слой (рис. 7). Оценить эффективность работы антифога достаточно просто. Обычно используют метод «испытание холодным туманом», когда емкость с теплой водой накрывают пленкой и помещают в холодильник. Затем внешний вид пленки и соответственно эффективность работы антифога оценивают визуально по шкале от 1 до 5 (рис. 8).
1 балл — затуманенная поверхность пленки означает отсутствие антифог-эффекта, 2-3 балла — несколько водяных капель указывает, что антифог-эффект выражен средне или выше среднего, 4-5 балла — полностью прозрачная пленка демонстрирует превосходный эффект. Специалисты компании «Мастербатч СВ» провели испытания нового антифога FRESH+97 AF (103697), сравнивая эффективность его работы с работой классического антифога в однослойной полиэтиленовой пленке толщиной 15 мкм. Подобное же испытание было осуществлено с ламинированной пленкой толщиной 50 мкм, на которую при помощи двух разных адгезивов (на основе простых и сложных полиэфир-полиолов) было нанесено ПЭТ-покрытие толщиной 12 мкм (рис. 9). На основании этих испытаний можно сделать вывод, что FRESH+97 AF обеспечивает наилучший антифог-эффект и в однослойной, и в ламинированной пленках уже через несколько минут после начала испытания, мало того — он сохраняется более 15 суток.
УФ-барьер для тонких пленок
Продукты питания в процессе производства, упаковки, хранения и транспортировки подвергаются воздействию естественных и искусственных источников освещения, что может привести к их порче — фотодеструкции. Обычно этому процессу подвержены такие компоненты продуктов питания, как пигменты, жиры, белки и витамины, что выражается в потере окраски, запаха и, соответственно, пользы для здоровья. Большинство подобных проблем вызвано воздействием излучения видимой и УФ-областей спектра, обладающих наибольшей энергией. Инновации в маркетинге побудили использовать для продуктов питания прозрачную и просвечивающуюся упаковку и современное мощное освещение в магазинах, что способствует усилению фотодеструкции. Разнообразные пищевые продукты под воздействием света могут претерпевать изменения цвета, аромата и состава питательных веществ. Степень этих изменений зависит от многих факторов, включая состав продукта, типа упаковки и действующего источника света. Так, например, основным сложным белком, содержащимся в свежем мясе, является миоглобин, который существует в различных формах и создает разную пигментацию (рис. 10):
— диоксимиоглобин отвечает за пурпурный цвет, которым обладает только что разделанное мясо или мясо, хранившееся без доступа кислорода; — оксимиоглобин появляется, когда мясо подвергается воздействию кислорода и приобретает светло-красный оттенок, привлекательный для покупателей. Данное соединение нестойко и быстро переходит в следующую стадию; — метмиоглобин образуется в результате необратимого окисления миоглобина и придает мясу коричневато-серый цвет. Потребители такой цвет расценивают как показатель потери свежести продукта и неохотно его покупают. Действие ультрафиолета способствует образованию метмиоглобина и может сыграть решающую роль в появлении у мяса «неаппетитного» коричневато-серого оттенка. Этот процесс зависит от длины волны и интенсивности света, испускаемого лампами, применяемыми в розничной торговле, и усугубляется при использовании легкопроницаемой пищевой упаковки. Видимый свет не оказывает существенного влияния на выработку метмиоглобина, тогда как ультрафиолет вызывает серьезное обесцвечивание продукта уже при непродолжительном воздействии, даже при хранении в холодильной витрине при температуре +5 и 0°C.
Мясные консервы (например, ветчина) еще более чувствительны к действию света, чем свежее мясо. Вяленое мясо содержит нитриты, которые используются в сочетании с натуральными пигментами для придания мясопродуктам привлекательного розового цвета. Под воздействием ультрафиолета и в присутствии кислорода эти нитрозосоединения придают мясопродуктам коричневатосерый и даже зеленоватый оттенок. Это нежелательное явление может быть предотвращено путем вакуумной упаковки мяса, упаковки в кислородонепроницаемые пленки или с помощью добавления в упаковочные материалы специальных добавок — УФбарьеров.
Полиэтиленовая пленка, используемая в пищевой упаковке, является проницаемой для ультрафиолетового излучения и не защищает продукт от воздействия вредного излучения в диапазоне от 200 до 380 нм. Для защиты пленок могут применяться УФ-барьеры разных типов: — органический УФ-барьер (традиционный тип); — минеральный УФ-барьер (абсолютно новое направление в этой области, связанное с созданием добавок из наночастиц). Эффективность УФ-барьера можно определить при помощи формулы ЛамбертаБеера: abc = k×t×c, где abc — поглощающая способность материала, k — показатель мутности среды, t — толщина пленки, c — концентрация добавки. УФ-поглощающая способность пропорциональна концентрации добавки и толщине пленки. Из-за ограниченной совместимости с полимерами (5000-6000 частей на миллион) органический УФ-барьер используется только в толстых пленках толщиной более 100 мкм. Использование традиционных органических УФ-барьеров в производстве пленки для упаковки пищевых продуктов может решить многие проблемы, однако и из-за малой толщины этих пленок, и по другим причинам возникают определенные последствия:
— использование в качестве УФ-барьера неорганических веществ способствует снижению прозрачности пленок, что является недопустимым;
— ввиду ограниченной совместимости органических УФ-барьеров с полиолефинами может происходить образование порошковых отложений на поверхности пленки, что ведет к снижению ее оптических свойств;
— органические УФ-барьеры более не применимы для пищевой упаковки ввиду новых поправок в законах о безопасности пищевых продуктов. Компания Ampacet разработала новый продукт — уникальное решение по УФзащите тонких пищевых пленок — добавку UVBLOCK 347 (104347-A), обладающую следующими характеристиками: — поглощение от 80 до 90% ультрафиолета в диапазоне от 280 до 380 мкм в зависимости от толщины пленки и процента ввода добавки; — очень низкий уровень миграции — нет риска помутнения (проверено методом ускоренного состаривания в печи при температуре 60°C);
— сохранение хороших оптических параметров пленки; — пригодность к использованию в производстве пищевой упаковки по нормам Евросоюза; — универсальность: подходит для применения в ламинированных и соэкструзионных барьерных пленках; — экономичность: типичная дозировка составляет от 2 до 5% в зависимости от толщины пленки и требуемого уровня УФзащиты.
Решения для хранения овощей и фруктов
Фрукты и овощи являются скоропортящимися продуктами и требуют особых условий хранения с момента их поступления в продажу до покупки потребителями. Сохранение их свежести как можно дольше является достаточно сложной задачей, так как некоторые растения способны продолжать созревание даже после упаковки и вырабатывать этилен, который инициирует определенные изменения текстуры и цвета, деградацию тканей. Этилен оказывает пагубное воздействие на качество и срок хранения многих фруктов и овощей даже при низких концентрациях, способствует созреванию плодов, ускоряя их размягчение и старение. Хранение при низкой температуре снижает выработку этилена за счет замедления клеточного дыхания и метаболических показателей продукции, но этого может быть недостаточно. Кроме того, некоторые продукты нежелательно хранить при низкой температуре, например, бананы. Компания Ampacet разработала добавку FRESH+358 C2, позволяющую захватывать и поглощать этилен из среды внутри упаковки. FRESH+358 C2, превосходящая все имеющиеся на рынке аналоги, не только поглощает этилен, но и предотвращает порчу продуктов вследствие происходящих в них метаболических процессов (рис. 11).
FRESH+358 C2 применяется в дозировке от 5 до 10% в зависимости от: — количества выделяемого этилена; — чувствительности упакованного продукта; — условий и продолжительности хранения. Каждый фрукт или овощ может быть отнесен к одной из четырех групп по уровню выработки этилена и по чувствительности к нему: — продукты, вырабатывающие этилен и чувствительные к нему;
— продукты, вырабатывающие этилен, но не чувствительные к нему; — продукты, не вырабатывающие этилен, но чувствительные к нему; — продукты, не вырабатывающие этилен (либо вырабатывающие его в незначительном количестве) и не чувствительные к нему. Обычно продукты, чувствительные к этилену, не следует хранить с продуктами, его вырабатывающими. Добавка FRESH+358 C2 от компании Ampacet позволяет сохранять все овощи, фрукты и даже цветы, обладающие чувствительностью к этилену: абрикосы и нектарины, яблоки и груши, бананы и дыни, авокадо и сливы, виноград и киви, огурцы и сладкий перец, салат и томаты, картофель и грибы, морковь и капуста и многие другие. В упаковке не чувствительных к этилену продуктов (например, инжир и ежевика, ананасы и гранаты, клубника и малина, свекла и чеснок) использование добавки FRESH+358 C2 нецелесообразно. В отличие от других доступных аналогов добавка FRESH+358 C2 эффективна даже при низких температурах и может использоваться при хранении продуктов в холодильнике.
- Роман ПУРИХОВ, руководитель филиала ООО «Мастербатч СВ» по ЮФО -
ПЛАСТИКС №9 (149) 2015