Упаковка продуктов глазами химика

Упаковка продуктов глазами химика

Шмакотина Алёна Ивановна

Россия, Забайкальский край, город Чита, МБОУ "Средняя общеобразовательная школа № 25" 9В класс

Научная статья

История упаковки. Упаковка появилась в глубокой древности. Древние люди приносили дикоросы - ягоды и фрукты из леса в свои жилища на шкурах убитых животных или в корзинах, сплетенных из травы и веток. Около восьми тысяч лет тому назад китайцы изготовили первые образцы глиняной тары для хранения твердых и жидких продуктов. Древние египтяне создали стеклянные сосуды. К началу средневековья упаковочными материалами уже стали: кожа, ткань, древесина, обработанный камень, керамика и стекло. В течение многих веков упаковки использовались для хранения, защиты и транспортировки товаров.

Современная упаковка отличается от средневековой, тем что всё чаще используются алюминиевая, пластиковая и бумажная тары. Мировая потребность в бумаге, алюминии и других материалах заставляет задуматься о необходимости экономии упаковочных материалов. Область использования пластмасс постоянно расширяется. Они применяются в производстве различных упаковочных материалов, это почти 20% произведённой в промышленности упаковки. Наряду с пластмассами, по –прежнему, используется бумага, древесина, алюминий, но их доля постепенно снижается, ввиду универсальности свойств пластмассы.

Требования к современной упаковке. С развитием техники и технологии получения упаковочных материалов расширяются основные требования к упаковке. Из средства безопасной защиты пищевого продукта от воздействия окружающей среды, упаковка сегодня превращается в фактор производства, ведь с ее помощью можно:

1. Защищать продукты питания от порчи микробами, продлевая тем самым время их «жизни». К примеру, срок хранения колбасной продукции в «активной» оболочке увеличивается в 2–3 раза;

2. Создавать оптимальную газовую среду внутри оболочки, что широко используется при хранении продуктов питания в модифицированной и регулируемой среде. Применение такой упаковки для розничной продажи нецелесообразно из-за довольно высокой цены, однако на западе широко используется метод складского хранения овощей и фруктов в больших мешках с окошечком из селективно-проницаемого материала. Фрукты, сохраненные таким образом, гораздо дольше остаются свежими, упаковка окупается за счет устранения причин порчи и усыхания товара.

Упаковка для пищевых продуктов и проблемы самой упаковки. Сохранность пищевых продуктов при транспортировке, хранении, реализации в магазинах и на рынках – за всё отвечает упаковка. Но у различных продуктов различные проблемы и всё это необходимо учитывать.

Кислородная проблема. Некоторые пищевые продукты чувствительны к кислороду, особенно продукты, содержащие жиры и масла. Окисление масел и жиров приводит к их прогорканию, что делает продукт малопривлекательным для употребления.

Свежие мясные вырезки требуют особой упаковки. Красные сорта мяса с высоким содержанием жира наиболее чувствительны к окислению. Поэтому такое мясо транспортируют в вакуумных контейнерах или запаянными в газонепроницаемую полимерную пленку. На рынке или в магазине мясо разделывается и упаковывается заново. Но на этот раз упаковка-пленка пропускает кислород. Его воздействие возвращает мясу красную окраску и привлекательность. Что происходит? Тусклый красный цвет свежего мяса вызван наличием миоглобина, химического родственника гемоглобина транспортирующего кислород в кровь. Взаимодействуя с кислородом воздуха, миоглобин, присутствующий в мышечных тканях, переходит в оксимиоглобин – ярко-красный продукт. Дальнейшее действие кислорода превращает оксимиоглобин в коричневый метмиоглобин, который не только плохо выглядит, но и сообщает мясу неприятный привкус. Длительное воздействие кислорода приводит к прогорканию мясных жиров, но этого обычно не происходит, поскольку продукт успевают реализовать гораздо раньше.

Полимерная пленка, пригодная для указанной нам повторной упаковки мяса, состоит либо из полиэтилена низкого давления 57 (LDPE), либо из поливинилхлорида (PVC). Оба эти материала позволяют проникать молекулам кислорода внутрь и, одновременно, не позволяю молекулам воды выходить наружу. Пленки такого рода называются полупроницаемыми. Поскольку мясо упаковывают так лишь на короткое время, ограниченное воздействие кислорода практически не снижает его качество.

Свежий воздух для фруктов и овощей. В отличие от мяса, некоторые фрукты и овощи, особенно свежие, лишь выигрывают от воздействия кислорода. Продолжая дыхание, растения используют кислород для превращения запасенной глюкозы в углекислый газ и воду (обратный фотосинтезу процесс).

При этом выделяется энергия:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂→ 6CO₂ + 6H₂O + E

Этот процесс способствует дозреванию сорванных фруктов. Поэтому упаковка должна содержать определенного размера отверстия, или быть изготовлена из полупроницаемых материалов. Иначе поверхностные тканевые клетки погибают, дыхание прекращается, и вездесущие плесневые споры и бактерии запускают процесс анаэробного (бескислородного) разложения – неполный химический распад глюкозы на этанол и углекислый газ. В этих условиях продукт выглядит испорченным и неприятен на вкус.

Проблема света. Дизайн ряда пищевых упаковок предотвращает доступ света к содержимому. Действительно, картофельные чипсы почти никогда не продают в прозрачной упаковке. Иначе они потеряют вкус менее чем за неделю. Виновник здесь не видимый свет, а ультрафиолет. Более коротковолновое УФ - излучение несет большую энергию в своих лучах, что сильно ускоряет окисление и прогоркание масел, входящих в состав чипсов. Независимо от того, какой упаковочный материал используется, он недолжен взаимодействовать с пищей.

Воздействие упаковки на окружающую среду. С каждым годом увеличивается общий вес всех упаковочных материалов. Понимание потребителем влияния выбора покупки на объем отходов и необходимости их утилизации пока проявляется медленно. В промышленно развитых странах вес упаковки составляет около 30 %, а по объему - 50 % всех домашних отходов. Большую часть остальных отходов составляют пищевые и дворовые.

Бумага составляет примерно половину упаковочных материалов, затем следует стекло, металл и пластик. Средний американец выбрасывает около 300 кг упаковочных материалов в год. За последние 30 лет ньюйоркцы

удвоили потребление упаковки. В США более половины всей произведенной бумаги и стекла и около одной трети всей пластмассы содержатся в изделиях, срок службы которых составляет менее одного года.

Пластика в упаковке с незначительного объема в шестидесятых годах выросла особенно быстро. Напитки, растительные масла, чистящие средства, парфюмерия теперь имеют пластмассовые упаковки. Действительно, сейчас стало очень трудно купить их в традиционной стеклянной емкости. Растет доля пластиков в общей массе отходов, а их не просто утилизировать с тем, чтобы использовать заново.  Индустрия прохладительных напитков, демонстрируя изменение компонентов упаковки и повышение доступности своих товаров, все больше "раздувает" мусорные ящики в домах. До 1975 г. бутылочные контейнеры доминировали на мировом рынке контейнеров для напитков. Оставшуюся часть составляли алюминиевые и стальные банки и одноразовые бутылки. К 1981 г. это соотношение изменилось в пользу одноразовых емкостей.

Бутылки для кетчупа, упаковки для мороженого должны быть легкими, небьющимися и биологически неактивными - т.е. пластиковыми. Хотя неосведомленный человек думает, что существует лишь один вид пластика, имеющий разное применение, на самом деле различают около 46 различных типов пластиков, находящихся в повседневном пользовании. Одна сдавливающаяся бутылка из-под кетчупа состоит из 6 видов пластика, имеющих разное назначение: придание формы, плотности, эластичности и герметичности. К сожалению, лишь немногие процессы переработки можно применить для получения более чем одного вида пластика одновременно. А при тех, что пригодны для этих целей, вырабатывается пластик более низкого качества, чем полученный как сырье переработки.

В будущем будет использоваться пластик, способный к биологическому разложению. В Великобритании и в Бетланде (Швейцария) субсидируемые частными компаниями ученые уже пришли к формуле так называемого "умного пластика", который разлагается естественным путем или посредством применения специальных реагентов. Опытное производство этого пластика уже началось, но пока оно сдерживается высокими производственными ценами и низкими объемами производства, что допускает его применение лишь для высокотехнологических нужд и нужд медицины, но, по заявлениям компаний-производителей, в ближайшем будущем он дойдет и до обычного потребителя. Западная Германия, спонсор программы "Континентальная Банка", уже оплатила затраты на испытание нового ярлыка, который исчезает с бутылки при её переработке. Производство разлагающегося пластика, содержащего крахмал, также является одним из направлений поиска.

Сегодня существует 6 категорий-типов переработки (recycling), обозначаемой на упаковке в виде номера со стрелочками. Фотографии популярных упаковок с различными компонентами в составе пластмасс в приложении 1.

Зависит ли наше здоровье от упаковки. Известно, что в Германии приняты ограничения и на применение полистирола для пищевой упаковки. Даже при кратковременном хранении продуктов в полистирольной упаковке (в частности шоколадных конфет в коррексах) начинается процесс перехода стирола, особенно при повышенной температуре, что вредно для здоровья человека.
Поэтому применение таких полимерных пленок, как ПВХ и полистирол для изготовления пищевой упаковки ограничивается требованиями Законодательств ряда стран Европы

Упаковка из растительных полимеров безвредна для человека, быстро разлагается в природе и не загрязняет окружающую среду, легко перерабатывается в виде макулатуры. Есть еще один аргумент в пользу использования такой упаковки - в отличие от пористой бумажной тары продукт в коррексе "задыхается" и быстрее портится.