Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,778

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА БИОРАЗЛАГАЕМОЙ УПАКОВКИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ХРАНИМОСПОСОБНОСТИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ В ТАКОЙ УПАКОВКЕ

Асякина Л.К. 1
1 ФГБОУ ВО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)»
Создание упаковки, которая в процессе утилизации не наносила бы вред окружающей среде, является в настоящее время актуальной задачей. В данной статье приведены рецептуры биоразлагаемой упаковки из желатина и природных полисахаридов, а также технология ее получения. Технологическая схема включает шесть этапов и представляет собой абсолютно новый подход к получению полимерных материалов. Полученную упаковку предлагается использовать для хранения различных молочных продуктов. На примере творога определены органолептические, физико-химические и микробиологические показатели качества и безопасности продукта в процессе хранения в биоразлагаемом контейнере. В качестве контрольного образца выбран тот же продукт, который хранился в упаковке из полиэтилентерефталата. По окончании эксперимента установлено, что творог, находившийся в разработанной биоразлагаемой упаковке, дольше сохранял свои потребительские свойства. Показано, что использование данной упаковки позволяет увеличить срок годности продукта на 40–50 %.
желатин
природные полисахариды
биоразлагаемая упаковка
показатели качества
хранимоспособность
1. Антипов С.Т. Внедрение принципов устойчивого развития производства биоразлагаемой упаковки из вторичных материальных ресурсов пищевых производств / С.Т. Антипов, С.В. Шахов, М.О. Жигулина // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. – 2014. – № 4 (62). – С. 53–57.
2. Зарипова Э.Х. Перспективы применения полимерной упаковки с повышенными эксплуатационными свойствами в пищевой промышленности / Э.Х. Зарипова // Вестник Казанского технологического университета. – 2012. – Т. 15, № 16. – С. 92–94.
3. Пищевая биотехнология продуктов из сырья растительного происхождения / О.А. Неверова, А.Ю. Просеков, Г.А. Гореликова, В.М. Позняковский. – М.: Издательский Дом «Инфра-М», 2014. – 318 с.
4. Ультразвуковая технология изготовления порционной упаковки с направляющими пастообразных продуктов / В.Н. Хмелев, А.Д. Абрамов, С.С. Хмелев, Д.В. Генне, Д.С. Абраменко, А.Н. Сливин // Южно-сибирский научный вестник. – 2015. – № 3(11). – С. 26–32.
5. Чадова, Т.В. Исследование качества полимерной тары для пищевой промышленности / Т.В. Чадова, А.Е. Некрасов, Н.В. Берлова // Интернет-журнал Науковедение. – 2015. – Т. 7, № 5 (30). – С. 167.
6. Bradley E.L. Applications of nanomaterials in food packaging with a consideration of opportunities for developing countries / E.L. Bradley, L. Castle, Q. Chaudhry // Trends in food science & technology. – 2011. – V. 22. – P. 604–610.
7. Evaluation and preventing measures of technological risk of food production / I.V. Surlov, A.Y. Prosekov, E.O. Ermolaeva, G.A. Gorelikova, V.M. Poznyakovskiy // ModernAppliedScience. – 2015. – T. 9, № 4. – С. 42–52.
8. Rhim J.W. Bio-nanocomposites for food packaging applications / J.W. Rhim, H.M. Park, C.S. Ha. – Progress in Polymer Science, 2013. – 71 p.

Упаковка является важным звеном в процессе сохранения качества пищевой продукции, поэтому в пищевой промышленности к упаковочным материалам, предъявляют очень жесткие требования [4]. Они должны соответствовать санитарно-эпидемиологическим характеристикам, сертификатам соответствия и нормативным документам (ГОСТ 522903-2007 «Пакеты из полимерных пленок и комбинированных материалов»), гигиеническим нормативам и инструкциям Министерства здравоохранения Российской Федерации (№ 880-71 «Санитарно-химические исследования изделий, изготовленных из полимерных и других синтетических материалов, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами»). Данные документы устанавливают требования к качеству и составу материала, используемого для изготовления упаковки, поверхности упаковки, размеру и качеству боковых швов, герметичности и прочности упаковки. Одним из обязательных условий, регламентирующих использование упаковки в пищевой промышленности, является наличие сертификата соответствия, выданного Министерством здравоохранения, подтверждающего безопасность упаковочных материалов для человека [3, 5].

В настоящее время широкое распространение в пищевой промышленности и торговой сети получила упаковка, которая должна не только обеспечивать сохранность пищевых продуктов, но и быть экономически выгодной и безопасной для здоровья человека и окружающей среды [6]. Одним из возможных путей развития является производство биоразлагаемой упаковки из природных материалов, снижающей вредное воздействие на окружающую среду различных отходов [1].

К упаковочной продукции предъявляют следующие санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования. Во-первых, упаковка не должна изменять органолептические и физико-химические свойства пищевой продукции. Во-вторых, упаковка не должна выделять вредные, токсичные вещества. В-третьих, в составе упаковки не должны присутствовать вещества, обладающие мутагенными, аллергенными и канцерогенными свойствами, и другие соединения, негативно влияющие на состояние и здоровье живого организма. В-четвертых, упаковка не должна служить питательной средой для развития патогенной и иной микрофлоры, а также не должна пропускать микроорганизмы [4, 8].

Согласно нормативной документации, разработчик новой продукции обязан учитывать показатели потребительских свойств и безопасности, их гигиенические нормативы, требования по обеспечению указанных нормативов в процессе производства, хранения, транспортировки и реализации продукции. Кроме этого, упаковочный материал, контактирующий с пищевой продукцией, должен обладать определенной технологичностью в изготовлении и использовании, экономичностью, надежностью, прочностью, привлекательностью, а самое главное, быть удобным для потребителя [2, 7].

Цель исследования

Разработка технологической схемы получения биоразлагаемой упаковки на основе желатина и природных полисахаридов и изучение динамики изменения органолептических, микробиологических и физико-химических показателей качества и безопасности творога с массовой долей жира 5 %, упакованного в такую упаковку, в процессе хранения при температуре (4 ± 2) °С.

Материалы и методы исследования

Органолептические показатели исследуемых образцов пищевых продуктов на соответствие их действующим стандартам в процессе хранения в разработанной биоразлагаемой упаковке определяли в следующей последовательности:

– внешний вид и консистенция: характеризовали общее зрительное впечатление о продукте (характер поверхности, однородность, форма);

– цвет: устанавливали цвет для разработанного продукта, а также отклонения от цвета;

– запах: определяли, типичен ли аромат для данного вида продукта;

– вкус: определяли, типичен ли вкус для данного вида продукта.

Массовую долю белка в исследуемых пищевых продуктах определяли по ГОСТ 23327-98 «Молоко и молочные продукты. Метод измерения массовой доли общего азота по Кьельдалю и определение массовой доли белка», массовую долю влаги по ГОСТ 3626-73 «Молоко и молочные продукты. Методы определения влаги и сухого вещества», кислотность по ГОСТ 3624-92. «Молоко и молочные продукты. Титриметрические методы определения кислотности».

Микробиологический анализ исследуемых пищевых продуктов осуществляли согласно нормативным документам: ГОСТ 31747-2012 «Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества бактерий группы кишечных палочек (колиформных бактерий)», ГОСТ 10444.15-94 «Продукты пищевые. Методы определения количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов», ГОСТ 31746-2012 «Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества коагулазоположительных стафилококков и Staphylococcus aureus», ГОСТ 10444.12-88 «Продукты пищевые. Метод определения дрожжей и плесневых грибов», ГОСТ 31659-2012 «Продукты пищевые. Метод выявления бактерий рода Salmonella», ГОСТ 10444.11-89 «Продукты пищевые. Методы определения молочнокислых микроорганизмов».

Результаты исследования и их обсуждение

Технологическая схема направлена на производство биоразлагаемой упаковки, сохраняющей свои свойства и характеристики непосредственно в период использования, но в дальнейшем под воздействием условий окружающей среды претерпевая биологические, химические и физико-химические превращения, при этом включаясь в обменные процессы в природной биосистеме.

Биоразлагаемая упаковка состоит из вещества белковой природы – желатина и природных полисахаридов (агар-агар, каррагинан и гидроксипропилметилцеллюлоза). Рецептурный состав биоразлагаемой упаковки представлен в табл. 1.

Таблица 1

Состав биоразлагаемой упаковки

Состав пленки

Количество ингредиента, мас., %

Каррагинан

5,0

Гидроксипропилметилцеллюлоза

2,5

Агар-агар

10,0

Желатин

51,0

Вода

31,5

Технологическая схема процесса производства биоразлагаемой упаковки включает следующие этапы: подготовка сырья; составление композиций из желатина и природных полисахаридов согласно рецептурам; экструзия смеси компонентов; раздув заготовки в форме и формование изделия; охлаждение изделия и его удаление из формы; конечная обработка изделия.

1. Подготовка сырья. Оценка качества исходного сырья согласно методам испытаний и правилам приемки, указанных в действующих технических условиях и стандартах на данный вид сырья.

2. Составление композиций из природных полисахаридов и желатина согласно предложенным рецептурам. Получение смеси композиций согласно рецептуре, при нагревании до температуры 70–80 °C при перемешивании до полного растворения.

3. Экструзия смеси компонентов. Смесь компонентов нагревается, плавится, перемешивается в канале шнека экструдера и выдавливается через кольцевую формующую головку. Параметры экструзии: температура 70 ± 2 °C, скорость линии – 210 м/мин.

4. Раздув заготовки в форме и формование изделия. Когда заготовка достигает нужной длины, полуформы сжимаются, фиксируя верхний и нижний края заготовки своими бортами. Нижний конец заготовки сваривается, при этом образуя отверстия на ее верхнем конце (или наоборот). После сжатия формы в нее через дорн или ниппель подается сжатый воздух, способствуя размягчению материала рукава, который принимает при этом очертания внутренней полости формы.

5. Охлаждение изделия и его удаление из формы. Охлаждение начинается, когда заготовка вступает в контакт с поверхностью охлаждаемой формы, а прекращается, когда охлаждаются самые толстые участки изделия, соединенные с дном или горловиной.

6. Окончательная обработка изделия. После охлаждения изделия форма раскрывается, готовое изделие извлекается и направляется на окончательную обработку (удаление приливов, снятие заусенцев и т.п.).

Так как упаковка является важным звеном в процессе сохранения качества пищевой продукции, то дальнейшими исследованиями было определение органолептических, микробиологических и физико-химических показателей качества и безопасности пищевых продуктов в процессе хранения в полученной биоразлагаемой упаковке.

В качестве анализируемого продукта выбран продукт молочной промышленности: творог. Контролем служил этот же продукт, но упакованный в контейнер из полиэтилентерефталата.

Динамика органолептических, физико-химических и микробиологических показателей творога, упакованного в биоразлагаемый контейнер на основе желатина и природных полисахаридов, в процессе хранения при температуре (4 ± 2) °С по сравнению с контролем представлена в табл. 1–3.

Таблица 2

Динамика органолептических показателей творога, упакованного в биоразлагаемые контейнеры на основе желатина и природных полисахаридов, в процессе хранения

Продолжительность хранения, сутки

Органолептические свойства

Внешний вид и консистенция

Цвет

Вкус и запах

Тест

Контроль

Тест

Контроль

Тест

Контроль

0 (фон)

Рыхлая или мажущаяся, мягкая с присутствием частиц молочного белка или без них

Рыхлая или мажущаяся, мягкая с присутствием частиц молочного белка или без них

Белый или с кремовым оттенком, однородный по всей массе

Белый или с кремовым оттенком, однородный по всей массе

Кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов

Кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов

2

Рыхлая или мажущаяся, мягкая с присутствием частиц молочного белка или без них

Рыхлая или мажущаяся, мягкая с присутствием частиц молочного белка или без них

Белый или с кремовым оттенком, однородный по всей массе

Белый или с кремовым оттенком, однородный по всей массе

Кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов

Кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов

4

Рыхлая или мажущаяся, мягкая с присутствием частиц молочного белка или без них

Рыхлая или мажущаяся, мягкая с присутствием частиц молочного белка или без них

Белый или с кремовым оттенком, однородный по всей массе

Белый или с кремовым оттенком, однородный по всей массе

Кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов

Кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов

6

Рыхлая или мажущаяся, мягкая с присутствием частиц молочного белка или без них

Недостаточно рассыпчатая, рыхлая

Белый или с кремовым оттенком, однородный по всей массе

Белый или с кремовым оттенком, по массе не однородный

Кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов

Недостаточно выраженный привкус пастеризации

8

Рыхлая или мажущаяся, мягкая с присутствием частиц молочного белка или без них

Недостаточно рассыпчатая, рыхлая

Белый или с кремовым оттенком, однородный по всей массе

Белый или с кремовым оттенком, по массе не однородный

Кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов

Недостаточно выраженный привкус пастеризации

10

Рыхлая или мажущаяся, мягкая с присутствием частиц молочного белка или без них

Недостаточно рассыпчатая, рыхлая

Белый или с кремовым оттенком, однородный по всей массе

Белый или с кремовым оттенком, по массе не однородный

Кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов

Недостаточно выраженный привкус пастеризации

Таблица 3

Динамика физико-химических показателей творога, упакованного в биоразлагаемые контейнеры на основе желатина и природных полисахаридов, в процессе хранения

Продолжительность хранения, сутки

Физико-химические свойства

Массовая доля белка, %

Массовая доля влаги, %

Кислотность, ºТ

Тест

Контроль

Тест

Контроль

Тест

Контроль

0 (фон)

16,0 ± 1,6

16,0 ± 1,6

73,5 ± 7,4

73,5 ± 7,4

225 ± 11

225 ± 11

2

16,0 ± 1,6

16,0 ± 1,6

73,5 ± 7,4

73,5 ± 7,4

225 ± 11

225 ± 11

4

16,0 ± 1,6

16,0 ± 1,6

73,5 ± 7,4

73,5 ± 7,4

225 ± 11

225 ± 11

6

16,0 ± 1,6

16,0 ± 1,6

73,5 ± 7,4

76,5 ± 7,7

225 ± 11

230 ± 12

8

16,0 ± 1,6

16,0 ± 1,6

74,0 ± 7,4

77,8 ± 7,8

227 ± 11

235 ± 12

10

16,0 ± 1,6

16,0 ± 1,6

74,5 ± 7,5

79,5 ± 8,0

228 ± 11

240 ± 12

Таблица 4

Динамика микробиологических показателей творога, упакованного в биоразлагаемые контейнеры на основе желатина и природных полисахаридов, в процессе хранения

Продолжительность хранения, сутки

Микробиологические свойства

Количество молочнокислых микроорганизмов, КОЕ/г

БГКП (колиформы), масса (г), в которой не обнаружены

S. aureus, масса (г), в которой не обнаружены

Патогенные, в т.ч. сальмонеллы, масса (г), в которой не обнаружены

Дрожжи, КОЕ/г

Плесени, КОЕ/г

1

2*

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

0 (фон)

1,0*106

1,0*106

0,001

0,001

0,1

0,1

25,0

25,0

2,0

2,0

2,5

2,5

2

1,0*106

1,0*106

0,001

0,001

0,1

0,1

25,0

25,0

2,0

2,0

2,0

2,0

4

1,0*106

1,0*106

0,001

0,001

0,1

0,1

25,0

25,0

2,0

2,0

2,0

2,0

6

1,0*106

7,5*105

0,001

0,001

0,1

0,1

25,0

25,0

5,0

15,0

7,5

18,0

8

1,0*106

1,0*105

0,001

0,001

0,1

0,1

25,0

25,0

10,0

30,0

10,0

35,0

10

1,0*106

8,0*104

0,001

0,001

0,1

0,1

25,0

25,0

15,0

55,0

17,5

60,0

Примечание. * 1 – тест, 2 – контроль.

Выводы

Полученные результаты свидетельствуют о том, что разработанная упаковка на основе желатина и природных полисахаридов позволяет увеличить сроки хранения творога по сравнению с полимерной упаковкой. Так, уже на 6-е сутки хранения в контейнерах из полиэтилентерефталата органолептические показатели (цвет, внешний вид, вкус и запах, консистенция) и физико-химические характеристики (массовая доля влаги, кислотность) творога претерпевают значительные изменения, в результате чего образцы творога не соответствуют требованиям нормативной документации (ГОСТ 31453-2013). Согласно требованиям ГОСТ 31453-2013, массовая доля влаги в твороге не должна превышать 75,0 %, а кислотность – 230 °Т. Аналогичные изменения характерны для микробиологических показателей творога, упакованного в контрольный материал из полиэтилентерефталата. На 6-е сутки хранения количество молочнокислых микроорганизмов в данном образце снижается до 7,5*105 КОЕ/г, а содержание дрожжей и плесеней на 10-е сутки хранения превышает нормируемые показатели (50,0 КОЕ/г).

Таким образом, показано, что использование разработанных биоразлагаемых контейнеров на основе желатина и природных полисахаридов для упаковки молочных продуктов (творог) целесообразно, поскольку позволяет увеличить сроки годности продукта на 40–50 % по сравнению с традиционными полимерными упаковками.


Библиографическая ссылка

Асякина Л.К. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА БИОРАЗЛАГАЕМОЙ УПАКОВКИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ХРАНИМОСПОСОБНОСТИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ В ТАКОЙ УПАКОВКЕ // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 12-1. – С. 9-13;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36252 (дата обращения: 03.04.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074