За последние 15 лет новейшие технологии упаковочной индустрии значительно расширили традиционные функции материалов, стремительно изменив наши представления об упаковке. На сегодняшний день она не только обладает барьерными свойствами, а вполне способна воздействовать на упаковываемый продукт, улучшая его вкусовые качества, безопасность, срок хранения и внешнюю эстетику.

Активная роль упаковки по отношению к продукту достигается за счет введения в упаковочный   материал   специальных функциональных добавок, ферментов. Таким образом упаковка может стать биоразлагаемой, водорастворимой,   «съедобной»,   приобрести  избирательную газо-, водопроницаемость, необычную легкость и т. д. Именно упаковка с «активным» воздействием на продукт рассматривается как наиболее привлекательная с коммерческой точки зрения, учитывая жесткий конкурентный рынок упаковочных материалов, глобализацию рыночного пространства, а с ним — и возрастание требований по сроку хранения продуктов, транспортировке, экологии.

Хотя кислород и является ключевым элементом жизни, обеспечивающим многие биологические функции, процессы фотосинтеза и дыхания, когда речь заходит о пищевых продуктах, их сроках хранения, качестве и безопасности применения, кислород может представлять собою весьма опасного противника. Проникновение его в пищевые продукты вызывает разрушительные реакции окисления, приводящие к изменению вкуса, цвета, запаха продуктов появлению в некоторых случаях плесени, грибков и других вредных и опасных соединений.

К категории «активной» упаковки относят кислородные поглотители. Заключенные в различные технологические оболочки, поглотители кислорода, вступая в химическую реакцию с газом, устраняют из упаковочного пространства. Коммерческое применение кислородных технологий ко многим категориям пищевых продуктов делает реальным:

• - увеличение срока годности;
• - предотвращение роста патогенных микробов;
• - уменьшение потерь ценных витаминов, особенно А, С и Е;
• - сохранение первоначальных цвета, запаха и вкусовых качеств;
• - устранение необходимости вносить добавки непосредственно в продукт;
• - снижение издержек и расширение глобальной дистрибуции товаров.

Термины «активная упаковка» и «кислородные поглотители» лишь недавно вышли из химических лабораторий и сейчас интенсивно применяются в Европе, Северной Америке и Японии для таких продуктов, как пиво, макароны, молотый кофе, напитки, мясные, хлебобулочные и кондитерские изделия. Вполне логично, что и российским производителям и поставщикам пищевых продуктов уже очень скоро придется столкнуться с этими новинками.

Пакетики с кислородными абсорбентами

Кислородные поглотители в виде маленьких пакетиков различных размеров и форм помещают в упаковку, располагая их в свободном пространстве, оставшемся над продуктом в таре, закрепляя определенным образом внутри упаковки. Пакетики наполняют веществом, способным абсорбировать кислород. Это может быть порошок железа (иногда в сочетании с хлоридом калия), аскорбиновая кислота, цеолит, катехол. В случае с железным порошком, например, техника реакции проста: железо ржавеет по мере впитывания кислорода. К абсорбирующим пакетикам предъявляется ряд требований: они должны быть безопасны и нетоксичны, просты в употреблении, очень компактны; кроме того, они должны поглощать значительные количества кислорода, иметь определенную скорость абсорбции и являться максимально экономичными.

Первоначально такие пакетики появились в Азии, несколько позже распространившись в США. Крупнейший производитель — японская корпорация Mitsubishi Gas Chemical — поставляет на рынок более 70% всех пакетиков. «Японские» пакетики способны снизить уровень кислорода в упаковке от 0,1 до 0,01 %.

Например, кислородный абсорбент марки Ageless-Z, одним из первых разработанный Mitsubishi, представляет собою влажную, тонко диспергированную смесь порошка железа и хлористого калия. Марка Ageless-Z представлена как Z-100, Z-1000 и т. д., где цифры обозначают объем кислорода (в миллилитрах), который способен поглотить одни пакетик абсорбента, вступая с ним в реакцию.

Пакетики с кислородными поглотителями химически активны и начинают действовать сразу же, как только подвергаются воздействию воздуха. К примеру, для абсорбента Ageless-Z допустимое время воздействия воздуха составляет несколько минут. «Выдержка» на воздухе более 10 минут приводит к потере кислородопоглощающей способности на 0,02% за каждую последующую минуту и сильному нагреву пакетика, так как реакция поглощения имеет экзотермический характер.

На реакционную способность кислородных поглотителей влияет ряд характеристик «защищаемого» продукта: температура хранения, первоначальное количество О₂ в пространстве упаковки, свободном от продукта, содержание кислорода, растворенного в продукте, коэффициент проницаемости О₂ в упаковку, рН-фактор. Коммерчески применимые пакетики с абсорбентами классифицируются на три группы, в зависимости от эффективности их воздействия: немедленного действия (0,5-1 день), общего типа (1-4 дня), замедленного действия (4-6 дней).

Однако основным фактором при выборе кислородного абсорбента является показатель aw продукта, характеризующий содержание воды в самом продукте. Продукты с высоким содержанием влаги (см. табл. 1) подвержены более активному росту бактерий и появлению плесени, грибков, поэтому требуют кислородных поглотителей быстрого действия — таких, как Ageless FX; для «сухих» продуктов, например, чая, орехов, подходят абсорбенты более медленного воздействия типа Ageless Z-PK.

Нередко пакетики с кислородными поглотителями используют совместно с другими поглотителями — абсорбентами влаги, диоксидом углерода (СО₂) — для улучшения качества и срока хранения кофе.

Кислородные поглотители в упаковочных материалах

Составы и смеси, способные абсорбировать кислород, могут быть внесены непосредственно в упаковочный материал, например, гибкую пленку, жесткие бутылки и контейнеры (формованные с раздувом или литьем под давлением), вкладыши и лайнеры в укупоривающих устройствах (крышках, колпачках и т.д.). Механизм реакции поглощения кислорода аналогичен тому, что имеет место в случае с пакетиками.

К примеру, японская компания Toyo Seikan Group разработала серию поглотителей марки Oxyguard на железно-солевой основе, применимых как для гибкой, так и жесткой упаковки. Технология Oxbar от американской Crown Cork&Seal включает использование абсорбента на основе железного порошка, вносимого в качестве срединного слоя в трехслойные РЕТ-бутылки, изготавливаемые выдувным формованием. Непосредственно для крупнейшего производителя пива — компании Miller — фирмой Continental PET был разработан кислородный барьерный материал, основным компонентом которого является «железносолевой порошок»/сополиэстер.

Практически все абсорбирующие кислород компоненты, вводимые в гибкую пленку, содержат «стандартный набор»: окисляемый металл, активаторы (ускорители) окисления и наполнители. Все указанные компоненты должны быть безопасны для контакта с продуктом. Обычно их вносят непосредственно в полимер или как отдельный слой, ламинированный, или соэкстру-дированный к другим слоям (основе).