7.8. Контакт с пищевыми продуктами и барьерные свойства

7.8.1.     Предмет рассмотрения

Помимо сохранения целостности упаковки, то есть применения эффективных си­стем укупорки и физического предохранения продукта в ходе хранения, сбыта и реа­лизации, очень важно, чтобы первичная упаковка пищевых продуктов защищала их так, чтобы здоровье потребителей не подвергалось опасности, а качество оставалось приемлемым в течение всего ожидаемого срока годности. Качество в этом контексте зависит от упаковки, собственно пищевого продукта и возможных взаимодействий между продуктом и упаковочным материалом. Результатом такого взаимодействия может оказаться появление органолептических и других признаков порчи, которые могут вызываться:

•  миграцией добавок, примесей и молекул мономера из упаковочного материа­ла в пищевой продукт;

•  поступлением молекул газов, водяного пара и летучих соединений из окружа­ющей среды в свободное пространство над продуктом в упаковке и наоборот; сорбцией компонентов, включая летучие вкусоароматические соединения и липиды, в упаковочный материал в ходе процесса так называемого «скальпи­рования».

7.8.2.     Миграция

При упаковывании пищевые продукты вступают в непосредственный контакт с внутренней поверхностью упаковки. Между продуктом и упаковочным материалом может наблюдаться взаимодействие, адсорбция или реакция компонентов упаковки с продуктом. В случае полимерных материалов в таком взаимодействии может уча­ствовать основной полимер, и даже если он неактивен относительно компонентов расфасованного пищевого продукта, вполне возможно, что с продуктом могут взаи­модействовать технологические покрытия и добавки. С учетом этого очень важно, чтобы используемые полимерный материал и добавки были допущены к непосред­ственному контакту с пищевыми продуктами.

В целях обеспечения безопасности пищевых продуктов многие страны вырабо­тали правила применения полимерных материалов, контактирующих с пищевыми продуктами. В США разрешения на применение тех или иных полимеров в пище­вой промышленности получают в FDA (Федеральном агентстве по контролю пище­вых продуктов и лекарственных препаратов).

Для стран ЕС рамочной директивой в отношении общих требований к поли­мерным материалам и изделиям из них, контактирующих с пищевыми продукта­ми, служит Директива 89/109/ЕЕС. Цель данной директивы состоит в том, чтобы можно было гарантировать изготовление упаковочных материалов в соответствии с «правильными производственными практиками» и что из них в пищевые продукты не переходят никакие компоненты, способные поставить под угрозу здоровье по­требителя или вызвать неприемлемые органолептические или прочие изменения пищевого продукта.

Понятие «органолептические» в данном контексте относится ко вкусу, текстуре, цвету, запаху или аромату пищевого продукта, а «миграция» — это процесс перехода в него химических вещества из упаковочного материала.

В ЕС использованию полимеров в контакте с пищевыми продуктами посвяще­на особая Директива ЕС 90/128 EEC с поправкой 2001/62/ЕС. В ней приводятся основные определения, допустимые пределы миграции, предельно допустимое со­держание добавок в полимерных материалах, а также примеси, ассоциируемые с остаточным содержанием этих веществ. Пределы миграции определяют по массе на единицу площади (например, 10 мг/дм²), а при невозможности оценки этого по­казателя (например, для крышек, прокладок, диспенсеров) или при вместимости контейнера от 0,5 до 10 л используют предельно допустимую миграцию в 60 мг/кг расфасованного продукта.

Директивой 82/711/ЕЕС установлены следующие правила для испытаний ми­грации с использованием особых имитаторов пищевых продуктов, а именно:

•  для пищевых продуктов на водной основе — имитатор А (вода);

•  для кислых пищевых продуктов - имитатор В (3%-ный раствор уксусной кислоты);

•  для пищевых продуктов на спиртовой основе — имитатор С (15%-ный водный раствор этилового спирта);

7.8.3. Проницаемость

Проникновение какого-либо вещества через пленку — это процесс, состоящий из трех этапов:

растворение или поглощение пенетрата (водяного пара или газа) поверхно­стью полимера;

миграция или диффузия пенетрата через полимер(ы);

выделение или десорбция пенетрата с противоположной поверхности полимера.

Абсорбция и десорбция зависят от растворимости пенетрата, а максимальная рас­творимость достигается тогда, когда пенетрат и материал имеют близкие свойства. К этим проблемам применимы разные законы, в частности:

• по закону Грэма (1833) скорость диффузии газа обратно пропорциональна квадратному корню плотности;

по закону Фика (1855) количество диффузионного газа пропорционально концентрации и времени, а также обратно пропорционально толщине суб­страта, через который он диффундирует;

по закону Генри (1803) количество газа, поглощенного данным объемом жид­кости при данной температуре, прямо пропорционально парциальному дав­лению газа.

На практике пленка может состоять из нескольких слоев полимеров, в ней могут иметься разрывы в покрытии, поры, изменения в молекулярной структуре и степе­ни кристалличности. Важны также размер молекулы пенетрата, ее форма и поляр­ность, а также условия окружающей среды. Все эти факторы влияют на диффузию и растворимость, а они в свою очередь непосредственно влияют на проницаемость.

Проницаемость полимерных пленок по отношению к водяному пару и обычным газам типа кислорода, CO., и азота измеряют стандартизированными методами ис­пытаний. Кислород, например, может вызывать окислительную прогорклость мас­ло- или жиросодержащих пищевых продуктов.

Поступление водяного пара в продукт может вызвать утрату им необходимой текстуры, а с другой стороны, выход влаги в виде водяного пара из продукта через упаковку может приводить к дегидратации расфасованного пищевого продукта, из­менению его текстуры и потере массы. Примером последнего может служить рож­дественский пудинг в упаковке из полимерной пленки, который в ходе хранения до момента реализации может потерять влагу; компромисс в этом случае состоит в на­хождении баланса потери массы при хранении и барьерными свойствами полимер­ной пленки по отношению к водяному пару. В этом примере не следует забывать, что помимо сохранения вкуса, аромата и текстуры фактическая масса продукта по месту реализации должна соответствовать действующим нормам.

Результаты испытаний на проницаемость обеспечивают выработку рекомен­даций по выбору материала(ов) для упаковки тех или иных пищевых продуктов. К неожиданным результатам может привести наличие других возможных диффун­дирующих веществ-пенетратов и присутствие полимерных добавок (в частности, пластификаторов). Следует помнить, что в любом случае для выявления свойств реальных пищевых продуктов необходимо проводить испытания срока годности.