Поливинилхлорид, свойства и виды

1. Поливинилхлорид. Свойства. Виды поливинилхлорида в зависимости от количества пластификатора. Санитарно-гигиенические свойства поливинилхлорида. Влияние на окружающую среду.

Поливинилхлорид (ПВХ) –  синтетический современный базовый  полимер. Это твердое белое вещество, представляющие из себя сыпучий, капиллярный, пористый, хорошо перерабатывающийся порошок (частицы размером 100-200 мкм), который получают с помощью полимеризации  винилхлорида в массе, эмульсии или  суспензии. По разнообразию способов применения и переработки поливинилхлорид  опережает все другие искусственные  материалы.

Поливинилхлорид (ПВХ) вырабатывается двух видов:

твердый, не пластифицированный (PVC-U) - винипласт (без пластификаторов)

мягкий, пластифицированный (PVC-P) — пластикат (с пластификаторами)

ПВХ не растворим в воде, устойчив к действию кислот, щелочей, спиртов, минеральных масел, набухает и растворяется в эфирах, кетонах, хлорированных и ароматических углеводородах. ПВХ совмещается со многими пластификаторами (например фталатами, себацинатами, фосфатами), стоек к окислению и практически не горюч. Поливинилхлорид обладает невысокой теплостойкостью, при нагревании выше 100 ºС заметно разлагается с выделением HCL. Для повышения теплостойкости и улучшения растворимости ПВХ подвергают хлорированию.

Винипласт — это жесткий, не пластифицированный листовой поливинилхлорид, содержащий смазывающие добавки (для  облегчения переработки) и стабилизаторы (для предотвращения разрушения при  эксплуатации и переработке). Изредка  в состав винипласта вводятся модификаторы (улучшающие некоторые физические свойства), наполнители (снижающие стоимость; изменяющие физико-механические свойства) и красители (для получения цветных  изделий).

Винипласт получают путем  смешения в смесителях различного типа составляющих частей. После этого смесь или сразу перерабатывают в изделия или сначала получают из нее полуфабрикаты — таблетки, гранулы или в виде листов.

Винипласт — непрозрачный термопластичный материал без запаха, который не горит и хорошо поддается  разным способам обработки на простых станках.

Пластикат — это эластичный поливинилхлорид, содержащий до пятидесяти процентов пластификатора (себацинаты, фталаты, трикрезилфосфат и др.), а это значительно упрощает его переработку в различные изделия и делает шире диапазон его практического применения (пленка, клеенка, шланги, линолеум, искусственная кожа и др.).

Как правило пластикат содержит (в массовых долях): полимер- 100, пластификатор - 5-20, стабилизатор -2-5 и иногда краситель - 0,1-3. Окрашенный или неокрашенный, он выпускается в виде пленок, лент, гранул, листов и т.д.

Разнообразные свойства ПВХ делают его очень привлекательным материалом для производства упаковки.

Свойства пластифицированных поливинилхлоридных пленок зависят  от природы и количества пластификатора. В целом увеличение содержания пластификатора увеличивает прозрачность и мягкость пленки, улучшая её свойства при низких температурах. Пластифицированные и непластифицированные ПВХ-пленки герметизируются высокочастотной сваркой. На оба типа пленок может быть нанесена печать без предварительной обработки поверхности в отличие от пленок из полипропилена и полиэтилена. Тонкие пленки из пластифицированного ПВХ широко используются как усадочные и растяжимые для заворачивания подносов и лотков с пищевыми продуктами, например со свежим мясом. Они должны обеспечить высокую кислородопроницаемость для сохранения пурпурного цвета свежего мяса.

Отличительным свойством  материалов на основе сополимеров поливннилхлорида и поливинилиденхлорида (ПВДХ) является очень низкая паро- и газопроницаемость. ПВДХ-пленку часто используют как усадочную пленку для заворачивания птицы, ветчины, сыра. Использование для этих целей пленок из ПВДХ, обладающих низкой газопроницаемостью, диктуется необходимостью поддерживать вакуум для исключения возможности роста бактерий. Вакуумированные мешки ПВДХ используют также для созревания сыров. Применение ПВДХ при этом исключает дегидратацию и образование корки, позволяя получать более мягкие сыры. ПВДХ широко используется для покрытия различных подложек, таких, как бумага, целлофан, полипропилен.

2. Стерилизация жидких пищевых продуктов (молока, соков и др.). Стерилизация тары (перекисью водорода, термически, гамма облучением).

Стерилизация продукта проводится в целях получения безопасного  в санитарно-гигиеническом отношении  продукта и обеспечения его длительного  хранения при температуре окружающей среды без изменения качества. Из известных способов стерилизации (химический, механический, радиоактивный, электрический, тепловой) наиболее надежным, экономически выгодным и нашедшим широкое применение в промышленности является тепловой.

В области упаковочной  технологии наибольшее развитие в настоящее  время получила асептическая упаковка пищевых продуктов. Эта технология широко используется для жидких продуктов (молоко и молочные продукты - более 65%, различные соки - более 25%, пасты, супы и др. -10%).

При асептическом упаковывании продукт и упаковка стерилизуются  раздельно, затем упаковка заполняется  и укупоривается в стерильных условиях. Наиболее широкое распространение  получил химический метод стерилизации растворами пероксида водорода, а также SO2, озоном, смесью Н2О2 и уксусной кислоты, используют и физические методы: термический, УФ- или ИК-облучение. Стерилизация проводится в специальной камере обработкой Н2О2 упаковки в течение определенного времени. После сушки упаковка поступает в зону заполнения стерилизованным продуктом. Заливка продукта происходит со дна упаковки, что позволяет избежать вспенивания. После заполнения верх упаковки промывается струей инертного газа, производится тепловая сварка низа (донной части). Упаковка переворачивается и направляется на окончательное упаковывание в пленку или в транспортную коробочную тару.

Сущность тепловой стерилизации заключается в тепловой обработке  продукта при температуре выше 100 град.С с выдержкой в целях уничтожения в нем всех бактерий и их спор, инактивации ферментов при минимальном изменении его вкуса, цвета и питательной ценности. Эффективность стерилизации находится в прямой зависимости от температуры и продолжительности ее воздействия.

Холодная стерилизация осуществляется в отношении некоторых жидкостей, растворы которых нельзя стерилизовать  при высоких температурах, так  как при этом происходит их испарение  или инактивация витаминов и других биологически активных соединений, разложение лекарственных веществ, карамелизация сахаров, денатурация белков и т.п. В этих случаях осуществляют «холодную» С., при которой жидкости фильтруют через мелкопористые бактериальные фильтры.

Микроволновая технология «холодной» импульсной стерилизации молока, других пищевых продуктов и воды.

Принципиально отличается механизм разрушающего воздействия на микроорганизмы мощных импульсов электромагнитного (ЭМ) излучения микроволнового диапазона. Разрушение связей в их белке происходит под действием интенсивного импульсного  ЭМ поля. Потребляемая от электрической  сети энергия в этом в этом случае мала. Нагрева всей массы продукта практически не происходит. Нет необходимости  и в длительной обработке.

Обработка может осуществляться как в потоке, так и в расфасованном  виде - в стеклянной, пластиковой  и бумажной таре; не требуется асептическая подготовка тары и асептическая фасовка. Нет необходимости применения консервантов. При этом гарантируется полная безопасность и сохранение вкусовой и пищевой  ценности продукта.

Основным требованием  к упаковочному материалу, продукту, оборудованию, газу или воде для  промывки при этом виде упаковки является "коммерческая стерильность" (соответствие длительности хранения при нормальной температуре указанному сроку). Данный способ имеет несомненные преимущества перед стерилизацией в автоклаве, характеризуется меньшими механическими  и термическими нагрузками, что позволяет  при асептическом упаковывании использовать более дешевые упаковочные материалы.

Методы асептической упаковки:

Cпособы стерилизации:

Асептическое упаковывание позволяет сохранить органолептические  и вкусовые характеристики пищевого продукта значительно дольше, чем  при упаковывании в обычных условиях. Проводимая перед расфасовкой продукта его термическая обработка помогает избавиться от вредных микроорганизмов, влияющих на сохранность содержимого  упаковки.

Асептическая технология упаковывания позволяет решать комплексно логистическую задачу производства, хранения, транспортировки и реализации молочной продукции, безалкогольных напитков, легких вин и других жидких продуктов.

3. Модифицированная газовая среда. Основные принципы подбора состава газовых сред для различных пищевых продуктов. Особенности газовых сред, используемых при упаковывании мяса.

Технология упаковки продуктов  питания в газомодифицированной среде появилась как развитие технологии вакуумирования. Вакуумная упаковка — как одно из достижений развития упаковочных технологий , так и не смогла

решить ряд существенных проблем, связанных с хранением  скоропортящихся продуктов в  безвоздушном пространстве. Прежде всего, механическая деформация продукта приводит не только к нарушению текстуры продукта, но, в следствие воздействия стенок многослойного барьерного пленочного материала, приводит к выделению влаги и соков. В результате —продукт утрачивает часть своей витаминной гаммы, формирует жидкую среду вокруг продукта, способствующую распаду клеток и старению. Данное обстоятельство критично для сочных свежих мясных продуктов и свежих овощей.

Появилась более прогрессивная технология увеличения срока хранения скоропортящихся продуктов — MAP—Modified Atmosphere Packaging (от англ. – "Упаковка с модифицированной атмосферой"), нашедшая применение в пищевой промышленности и индустрии питания.

Модифицированная газовая  среда – это защита продуктов  от микроорганизмов, которые продолжают разрушать продукт даже при низких температурах. Газовая смесь, выбранная  на основе таких факторов воздействия  на продукт, как тип и количество микроорганизмов, активность воды, кислотность, дыхание клеток, состав продукта, температура  и особенности технологического процесса изготовления, позволяет продлить свежесть продуктов без консервации.

Суть процесса модификации  атмосферы в таре или упаковке сводится к следующему. Как известно, атмосфера Земли состоит из кислорода, азота, углекислого газа и еще 14 газообразных и других микрохимических элементов. При этом, каждый из трех газов имеет свою особую функцию в процессе увеличения срока хранения продукта и приостановления микробиологического роста.

Газ  Объемная концентрация (%)

Азот 78,084

Кислород  20,9476

Аргон 0,934

Углекислый газ 0,0314

Неон 0,001818

Гелий 0,000524

Метан 0,0002

Криптон 0,000114

Водород 0,00005

Закись азота 0,00005

Ксенон 0,0000087

Двуокись серы от 0 до 0,0001

Озон от 0 до 0,000007 летом

Двуокись азота от 0 до 0,3000002 зимой

Аммиак от 0 до 0,000002

Окись углерода следы

Иод следы

Азот – инертный газ, используется в качестве "разбавителя" смеси (как средство вытеснения из упаковки кислорода). Азот плохо растворяется в воде и жирах, не оказывает прямого  бактериостатического воздействия  и не влияет  непосредственно  на стабильность упакованного продукта. Применение этого газа позволяет  максимально полно удалить остатки  кислорода, а значит, ограничить развитие аэробных бактерий. При более высоком  содержании азота в упаковке легче  поддерживать постоянную концентрацию смеси газов в связи с тем, что молекулярное давление газа в  упаковке и в атмосферном воздухе  ближе к состоянию равновесия.

Двуокись углерода (СО2), используемая обычно при концентрации в смеси примерно 20%, выполняет функцию бактериостатического компонента газовой смеси, сдерживая и подавляя рост аэробных бактерий и плесени, которые могут развиваться и в отсутствие кислорода. В отличие от азота СО2 легко растворяется в воде и жирах. Присутствие СО2 в продуктах, содержащих большее количество воды, повышает их кислотность и тем самым увеличивает срок хранения. Растворимость СО2 уменьшает молекулярное давление этого газа в смеси, и при неправильном выборе концентрации СО2 иногда упаковка как бы усаживается на продукте, как после вакуумирования. Этот эффект устраняют введением в упаковку другого газа – азота.

С одной стороны, именно кислород является виновником процессов окисления  и прогоркания жиров, порчи продуктов в результате роста аэробных бактерий. С другой – без его помощи не обойтись, если вы хотите сохранить ярко -красный цвета говядины, который ассоциируется у потребителя с ее свежестью. В газовой меси для упаковки свежего мяса содержание О2 может доходить вплоть до 80%.

Применение газового состава  подавляет рост микроорганизмов  на поверхности пищевого продукта, поддерживая его микрофлору на необходимом  уровне, сохраняет первоначальные пищевкусовые, ароматические и другие свойства в течение определенного времени, регулирует кислородовыделение из продукта и проникновение кислорода через упаковку, а также значительно увеличивает сроки хранения продукта без изменения его качества. Чем ниже рН продукта, тем меньше газовая среда влияет на срок хранения. Это происходит из-за того, что уменьшение рН замедляет рост микробов. В этом случае фактором, ограничивающим срок реализации, является не рост бактерий, а химические реакции, такие как окисление, изменение цвета продукта (упаковочная пленка соприкасается с влажной поверхностью продукта).

Если продукт состоит  из нескольких компонентов, газ добавляется  для увеличения сроков хранения одного из компонентов. Правильное выявление  факторов, ограничивающих срок хранения продукта, а также характеристики продуктов, является важной предпосылкой для получения эффекта от упаковки в газовой среде. Для неупакованных  мясных продуктов в нарезку максимальный срок хранения составляет несколько  дней. Традиционная упаковка для таких  продуктов – вакуум. При этом срок хранения составляет 14 – 21 дней, в  зависимости от упаковочного материала  и продукта. Негативными же сторонами  вакуумной упаковки, как мы уже  отмечали, является выделение влаги  из продукта, а также эффект «склеивания» нарезанных кусочков. Обе проблемы можно решить при упаковке продуктов  в газовую среду. Одно из самых  больших преимуществ такой упаковки – предотвращение выхода влаги из продукта и соответственно, сохранение внешнего вида продукта.

Иногда складывается ошибочное  представление, что при газовой  упаковке необязательно хранить  продукт при низкой температуре. В действительности дело обстоит  как раз наоборот. При упаковке в газовую среду свежих продуктов  необходима постоянно низкая температура.

Действие углекислого  газа увеличивается при снижении температуры, поскольку он лучше  впитывается в продукт. Лучше  всего углекислый газ препятствует росту бактерий при температуре 00С, а уже при температуре +50С  эти свойства заметно снижаются.

Например, нет смысла упаковывать  свежую рыбу или мясо в газовую  среду, если температура хранения превышает +20С. Для готовых продуктов это  не так критично, но все равно  температура их хранения не должна превышать +5 …+60С.

Пищевые продукты можно условно  разделить на две группы: "дышащие" (с биохимической метаболической активностью) и "не дышащие" (приготовленные блюда, пасты и др.). В зависимости  от этого рекомендуют условия  хранения продукта и состав МГС.

     При упаковке "дышащих" и "не дышащих"  продуктов состав газовой среды  существенно отличается: для свежих  мясных продуктов с целью сохранения  исходного красного цвета в  смеси указанных, газов должно  быть повышенное содержание О2 и СО2; (например, 80-90% и 20-10% соответственно), а при упаковывании свежих фруктов и овощей пониженное содержание О2 (до 3-8%) и повышенное содержание СО2 (до 15-20%), так как снижение содержания кислорода и повышение содержания углекислого газа замедляют созревание фруктов, задерживают появление мягкости и снижают скорость химических реакций, сопровождающих созревание. Однако при сверхнизком содержании O2 может появиться анаэробное дыхание и нежелательный аромат (вследствие накапливания молекул этанола и ацетальдегида), а повышенное содержание O2 приводит к появлению ожогов на фруктах и коричневых пятен на другом растительном сырье.

Оптимальная газовая смесь  зависит от продукта и подбирается  в зависимости от конкретного  продукта.

Опыты показали, что оптимальный  состав газовой среды для разной свежей продукции индивидуален, но  необходимо соблюдать соотношение  Рсо2 : Ро2 > 1,6, которое зависит от сорта. Для этого упаковочный материал должен обладать некоторой кислородопроницаемостью для проникновения О2 внутрь упаковки со скоростью, обеспечивающей концентрацию O2 внутри упаковки значительно ниже, чем снаружи, во избежание анаэробного заражения и порчи продукта. При этом проницаемость упаковки по отношению СО2 не имеет существенного значения, поскольку оптимальная концентрация углекислого газа поддерживается внутри упаковки за счет процесса "дыхания".

Красное сырое мясо в газомодифицированной  среде.

Рекомендованные газовые  смеси:

Свежее разделанное:

70-80 % О2

20-30 % СО2

Цельная туша, полутуша:

65% O2

35% CO2

Исключения свинина:

80% CO2

20% N2

Оленина, кабанина

80% O2

35% CO2

Основные типы разделки:

50% CO2

50% N2

Исключения свинина:

80% CO2

20% N2

Продукт: говядина, баранина, свинина, конина, крольчатина, зайчатина, кабанятина, козлятина, оленина

Температура хранения:

Официально зарегистрированный максимальный предел: +8°C

Рекомендованная : -1° C -  + 2° C

Срок хранения:

На открытом воздухе для  обваленного мяса и полутуш: 2-4 дня

В МГС: 5-8 дней

Бактериальный фон естественного  заражения:

Псеудомонас и все ее подвиды, aоксипропионовая кислота, микрококк, кишечные бактерии, плесенные грибки и дрожжевание.

Существует два принципиальных механизма порчи сырого красного мяса – это микробиологический рост и окисление красного оксимиоглобинового пигмента.

Когда красное мясо содержится в правильных температурных условиях, единственный и наиважнейший контролируемый параметр увеличения срока хранения продукта – уровень окисления  оксимиоглобинового пигмента, его переход в коричневую окисленную форму – метмиоглобин.

Таким образом, достаточно высокое  количество O2 должно присутствовать в  упаковке с мясом, для того чтобы  сохранять красную пигментацию  мяса на более длительный период. Высоко пигментированные сорта мяса, такие  как оленина и кабанина, требуют  более высокой концентрации кислорода.

Аэробные бактерии, такие  как все рода Pseudomonas, которые как правило присутствуют в естественно зараженном красном мясе, нейтрализуются при помощи СO2. Таким образом, для того чтобы обеспечить эффект сохранение красного пигмента и снизить аэробную активность, используется смесь газов, содержащая 20-30% CO2 и 70-80% O2, которая обеспечивает увеличение срока хранения красного мяса с 2-4 суток до 5-8 суток и дольше. Кроме того, рекомендуемое соотношение объема газа к объему продукта - 2:1.Соблюдение необходимых прохладных температур и хорошего управления содержанием кислорода очень важны параметры пропускаемости материалов и сохранения МГС в неизменной форме при хранении красных сортов мяса.

4. Полимерные мешки (плёночные и тканные).Типы плёночных мешков, основной материал. Тканные мешки из полипропиленовых и других полимерных нитей, их типы. Мягкие контейнеры (биг-бэги), материалы для них, конструкция. «Мешок в коробке» - тара для жидких и пастообразных продуктов асептического консервирования.