У пакувальній індустрії ЛІН-матеріали успішно використову- ють для виготовлення кількох видів упаковки.

Lean ^TM Cover — обгорткова плівка для жиро- і олієвмісних харчових продуктів. Рекомендована для пакування вершкового масла, маргарину, морозива, хліба та дріжджів. Ця плівка ви- пускається трьох видів: зі світлонепроникним шаром (60 мкм, 85 г/м²) — рекомендована для пакування масла, шоколаду, мо- розива (50 мкм, 75 г/м²) і сирної маси — напівпрозора (50 мкм, 75 г/м²).

Lean ^TM Peel — використовують для виготовлення кришок, якими запаюють пластикові стаканчики, під йогурт — платинок. Платинки із ЛІН-матеріалу за своїми властивостями аналогічні платинкам із фольги — міцні, придатні для друку, але ЛІН- платинка міцно припаюється до країв стаканчика, легко знімаєть- ся, зручна для споживача.

Lean ^TM Cups — кришки для стаканчиків, які використовують для рідких, напіврідких або твердих і сипучих харчових продук- тів — сухого молока, чіпсів, чаю, кави.

5.4. Матеріали для вакуумного упакування продуктів харчування

Якість вакуумного пакування визначає матеріал. Для цього використовується плівка, яка має низькі показники проникності кисню, вуглекислого газу, азоту і водяних парів. При виборі плів- ки важливо враховувати і співставляти бар'єрні властивості плів- ки з пакувальною продукцією. У табл. 5.10 наведено технічні ха- рактеристики деяких матеріалів, які використовуються для ваку- умного пакування.

ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ПАКУВАЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ ФІРМИ WOLKI FILMS (ФІНЛЯНДІЯ), ЯКІ ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ ПРИ ВАКУУМНОМУ ПАКУВАННІ Складові пакувального матеріалу	Товщина, мкм	Маса 1 2 ■ 1 м матеріалу, г/м2	Бар'єрні властивості		Макси­мальна гли­бина витя­гування, мм
			О2	Парів води
ПЕ + ОПА	65—90	63—87	38—45	10—19
ПЕ + ПА	85—200	73—200	2—33	5—17	50—150
ПЕ + ПА + ОПП	90—110	86—106	50	5
ПЕ + ПА + ПП	110—300	105—300	10—33	1,5—5,5	50—200
ПЕ + ПА + ПЕ	120—280	115—290	10—33	3—6	60—160

В Україні для вакуумного пакування використовується термо- усадкова і звичайна плівка. Остання дешевша від першої у 2—3 ра­зи і умовно ділиться на два типи — плівка товщиною близько 60— 70 мкм для пакування м'яса, сиру, риби без гострих кутів, кісток, плавників. Ця плівка має добрі бар'єрні властивості, але не стійка до проколів. Другий тип — плівка товщиною 70—120 мкм, з високими бар'єрними властивостями і підвищеною стійкістю до проколів.

Термоусадкові матеріали відрізняються від звичайних тим, що в структурі перших використовується поліетилен спеціальних марок з термоусадковими властивостями. Він під дією темпера­тури після герметизації продукту усаджується і забезпечує щіль­не стягування.

5.5. Полімерні піноматеріали

Піноматеріали широко застосовують у пакувальній галузі. Їх створив Альфред Берлін, один із провідних спеціалістів з хімії та технології полімерів.

Виготовлення матеріалів досягається шляхом введення газу методом конденсації чи дисперсії, а утворення газових пухирців супроводжується поступовим зростанням з наступною стабіліза­цією. Структура піноматеріалів може містити повністю або част­ково ізольовані чи сполучені між собою комірки.

Існують різні способи виготовлення газонаповнених поліме­рів. Принцип їх отримання зводиться до наповнення полімеру га­зом з наступною фіксацією його структури.

Піноматеріали мають відповідну комірчасту структуру, від будови якої залежать фізичні, хімічні та механічні характеристи­ки виробів. Їх можна виготовити на основі багатьох полімерів (ПС, ПУ, ПВХ, ФП, ЕС, ПОС, ПО і гуми).

Газонаповнені полімери дуже легкі і мало впливають на масу упакованого товару, зручні у використанні. Такі матеріали відріз­няються високими теплоізоляційними і водонепроникними влас­тивостями, міцні, упаковка із них захищає товар від механічних навантажень та ударів. Вони широко застосовуються при паку­ванні фруктів, заморожених овочів, яєць, рибних продуктів яка споживча, групова і транспортна упаковка. Цей матеріал також використовується для заповнення вільного простору при паку­ванні виробів складної конфігурації у вигляді коробок, вкладок, прокладок, ящиків, піддонів, лотків.

5.6. Біо- і фоторозкладувальні полімерні матеріали

Щорічний випуск полімерів становить близько 80 млн. т, з яких утилізується тільки невелика частина. Упаковка із синтетичних полімерів досягає 40 % побутових відходів. Розв'язання проблеми зменшення кількості полімерних відходів може досягатись ство­ренням гамми полімерних матеріалів, які спроможні розкладатися у відповідних умовах на екологічно безпечні компоненти.

Біо- (БРП) і фоторозкладувальні (ФРП) полімери як пакуваль­ні матеріали можуть стати одним із найперспективніших спосо­бів захисту навколишнього середовища. Це новий клас пластич­них матеріалів, які після використання розкладаються до діокси- ду вуглецю, води й біомаси — гумусу.

Розкладувальні полімери — це зручний матеріал для упаковки і виробів одноразового застосування. При їх використанні можна до­сягнути великої різноманітності структури і властивостей, підви­щення прибутковості сільськогосподарського виробництва, просто­ти й економічності утилізації, малого внеску в парниковий ефект, використовуючи наявну потужну відтворювальну сировинну базу.

Серед недоліків виділяють високі ціни, зумовлені малими об­сягами виробництва і значними затратами на розробку, слабку

технологічну розробку, відсутність досвіду різних застосувань, труднощі в переробці на традиційному обладнанні. Крім того, механічні властивості біофоторозкладувальних матеріалів посту­паються звичайним полімерам. Ці матеріали піддаються побіч­ним реакціям і передчасній деструкції. Потреба в біорозкладувальних матеріалах дуже висока і цьому сприяють законодавчі акти та нормативи країн ЄС. Наприклад, Директива ЄС передбачає при виготовленні полімерної упаковки 15 % вторинних полімерів, що негативно впливає на якість про­дукції. Тому при використанні біорозкладувальних відпадає по­треба у вторинних полімерах. Упаковка із них не переробляється, а підлягає захороненню і повній деструкції. Також Директивою ЄС забороняється спільне захоронення різних видів відходів, а для біорозкладувальної упаковки виділяються спеціальні площад­ки під компости. Це захоронення має забезпечувати відповідну вологість і мікрофлору. Біорозкладувальні полімери бувають кількох типів (табл. 5.11). Таблиця 5.11 ТИПИ І ЗАСТОСУВАННЯ БІОРОЗКЛАДУВАЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ Тип матеріалу	Полімер	Торгова марка	Застосування
Екструдовані ма­теріали на ос­нові крохмалю	ПЕ/крохмаль	Mater Bi Novon Fluntera Plast	Мішки для упа­ковки Упаковка
Спінені матері­али на основі крохмалю	Крохмаль карто­пляний та маїсо­вий	Hydroxypropyl	Упаковка
Модифікована целюлоза	Ацетат целюлози	Tabize Plastics Eastman Chemicals United Paper Mills	Упаковка
Поліефіри	Полігідрооксибу- тірат, полілакто- нова кислота	PHBV ECO-PLA TM	Термопласти і упаковка
Поліефіраміди	Полікапролактон	PCL PEA	Упаковки Упаковка, тер­мопласти, волокна
Високомолеку- лярні спирти	Полівініловий спирт	POVAL M0W10L HYDROLENE	Упаковка, ламі­нати, розчинна упаковка

Перші чотири класи одержують із біомаси, а поліефіраміди і полівінілові спирти є синтетичними продуктами. Полівінілбути- рат готують шляхом біосинтезу із відходів цукрового виробницт­ва. Полілактонову кислоту (ПЛА) синтезують із мономерів, виді­лених із біомаси (із відходів переробки кукурудзи та сої).

Біорозкладувальні пакувальні матеріали умовно поділяють на три групи:

• біорозкладувальні пакувальні матеріали, отримані синтетич­ним шляхом;

• біорозкладувальні матеріали на основі природних полімерів, отримані шляхом біологічних перетворень останніх;

• добавки, які надають синтетичним полімерам при їх захоро- ненні здатність розкладатися на безпечні компоненти.

Перший промисловий біорозкладувальний термопласт Bipol розроблений англійською фірмою Imperial Chemical Industries. Иого виробляють зброджуванням крохмалю й цукру. Він повніс­тю розкладається та асимілюється навколишнім середовищем. Розроблено декілька варіантів технологій виробництва подібних полімерних матеріалів. Зокрема, у Росії ведуться спільні роботи НДІ крохмалю й Московського державного університету приклад­ної біотехнології зі створення біорозкладуваного полімерного па­кувального матеріалу на основі похідних целюлози й картопля­ного крохмалю.

Найбільш розвинуто виробництво біорозкладувальних полі­мерів на основі гідроксикарбонових кислот, оскільки поліефіри на основі гліколевої, молочної, валеріанової, капронової кислот під дією певних мікроорганізмів розкладаються на діоксид вуг­лецю і воду. Відомим поліефіром є полілактид, отриманий кон­денсацією молочної кислоти. Перевагами його є те, що він може бути отриманий синтетичним і біологічним способами.

Полілактид — термопластичний прозорий полімер і за своїми властивостями, близький до поліетилену, пластифікованого полі­вінілхлориду і поліпропілену. Із листового полілактиду форму­ють тарілки, виготовляють плівки для харчових продуктів, але широке використання його стримується високою ціною.

Природні полімери (крохмаль, протеїн, целюлоза) використо­вують як добавки для забезпечення певних властивостей пакуваль­ним засобам разового користування. При утилізації їх піддають компостуванню з наступним повним розкладанням. Із крохмалю, у складі якого вагома частка амілози, виробляють методом екст­рузії листи, з яких пневмоформуванням готують елементи упаков­ки. У Німеччині на основі крохмалю виробляють гранульований

литий біопласт, піноматеріал для пакування продуктів, гранульо­ваний біоматеріал для переробки екструзією і роздуванням.

Стійкі до високих і низьких температур багатошарові паку­вальні матеріали для харчових продуктів можуть бути отримані із целюлози і крохмалю. Таку упаковку можна використати при ро­зігріванні продуктів в електричних і мікрохвильових печах.

Пріоритетним напрямом вважається синтез біорозкладуваль- них полімерів на основі промислово освоєних синтетичних мате­ріалів. Наприклад, фірма «BASF» на основі поліефіру випускає повністю біорозкладувальний матеріал Ecoflex. Він відповідає Європейському стандарту біорозкладувальних матеріалів EN 13432, японському стандарту GreenPla і вимогам Американської системи стандартизації біорозкладувальних матеріалів. За своїми властивостями Ecoflex зіставний з поліетиленом низької густини. Він переробляється екструзією з роздуванням, використовується для виготовлення плівок і мішків.

Фірма «Bayer AG» налагодила випуск серії біорозкладувальних у анаеробних умовах термопластів ВАК на основі поліефіраміду. Їх використовують для виробництва вологостійкої упаковки харчових продуктів, а також у сільському господарстві. Матеріали можуть містити природні наповнювачі, які надають їм необхідну жорсткість і міцність. Наприклад, матеріал ВАК 1095 є прозорим термопластом і може перероблятись усіма доступними для термопластичних ма­теріалів способами. На плівку із нього можна наносити зображення методом флексодруку. За механічними властивостями цей полімер подібний на поліетилен низької густини і має високу міцність при розриванні. В анаеробних умовах він здатний розкладатись на діок- сид вуглецю і воду. Використовується для виробництва пакуваль­них матеріалів у країнах Західної Європи і Північної Америки.

Відомі БРП на основі рослинної, тваринної й нафтохімічної сиро­вини. Тільки в Німеччині приріст БРП щорічно подвоювався і їх ви­робництво досягло 5 тис. т на рік. З БРП виготовляють одноразовий посуд, пакування для їдалень, ресторанів, стаканчики для йогуртів, гігієнічні товари (дитячі пелюшки, підгузки, прокладки тощо), сільсь­когосподарську плівку. Фахівцями США розроблено технологію одержання біологічно розкладуваних полімерних плівок, призначе­них для захисту посівів від проростання бур'янів. Такі покривні плів­ки, виготовлені із суміші полімерів і крохмалю, а під дією тепла і во­логи вони повністю розкладаються протягом кількох місяців.

Інсектицидний біорозкладувальний плівковий матеріал (ІБПМ) призначений для упакування кератинвмістної продукції, що ви­пускається легкою промисловістю — шерстяних тканин, одягу,

взуття тощо. Базовим полімером служить поліетилен високої і низької густин, а наповнювачем — пластифікований гліцерином кукурудзяний крохмаль. Оскільки крохмаль не є плівкоутворюю- чою речовиною, добавляють пластифікатори (діетиленгліколь, діоктилфталат, вазелінову олію і їх суміші з гліцерином). Крім цього, використовують інсектицид (перметрин), який нетоксич- ний, має високу ефективність функціональної дії і достатню тер­мостійкість при переробці разом із розплавами полімерів.

На процес виготовлення плівкового матеріалу із карбоксиме- тильованого кукурудзяного борошна впливає концентрація ета­нолу, гідроксиду натрію, температура і тривалість реакції. Опти­мальне співвідношення кукурудзяного борошна, гідроксиду натрію і хлорацетооцтової кислоти складає 8,1:3,5:4,8. Темпера­тура реакції 50 °С, а тривалість — 4 год.

Фірма Biologische Verpackungssysteme (Німеччина) виробляє но­вий біополімерний матеріал під назвою Біопак (Biopac). Він вигото­вляється із промислового крохмалю без використання нафтохіміч­них компонентів. Кількість сухої субстанції у ньому становить від 87 до 94 %, протеїну — не більше 3 %, жирів — менше 1 %, екстра­гуючих вуглеводів — 70—85 %, золи — 5 %, сирих органічних во­локон — 10 %, кальцію — 2 %, фосфору, магнію, калію і натрію 0,25 %. Новий матеріал використовують при виробництві упаковок для фармацевтичної продукції, а також у пакуванні хлібобулочних виробів, випічок, сухих продовольчих товарів, яєць.

Фірма Manziger Papierwerke (Німеччина) розробила та розпо­чала промислове виробництво плівки, виготовленої із біополіме- рного матеріалу. Новий матеріал являє собою поліетилен високої густини (LDPE), до складу якого входять вуглеводи і жирні кис­лоти. Необхідна пористість поверхні досягається спінюванням матеріалу азотом. На пористу поверхню плівки може бути нане­сено флексографський друк. У відходах матеріал розкладається під дією мікроорганізмів і вологи.

Солі металів, які містяться в ґрунті, вступають у реакцію з жирними кислотами плівки з утворенням пероксиду. Молекуляр­ний ланцюг пероксиду розкладається під дією мікроорганізмів ґрунту, а пориста поверхня плівки значно прискорює процес проникнення всередину плівки мікроорганізмів. Кінцевими про­дуктами розкладу біоплівки є вуглець і водень.

В умовах аеробного компостування процес розкладання біо- плівки проходить дуже швидко. При розкладанні біоплівка не має негативного впливу на ґрунтові води, а під час згорання — не утворює токсичних газів і не виділяє неприємних запахів.

Фоторозкладувальні полімери піддаються деструкції під впливом сонячного випромінювання.

Процес розкладання полімерних матеріалів — фотодеградація — проходить під дією ультрафіолетових променів. Хімічні зв'язки, що утримують ланцюги полімеру, руйнуються, і довгі ланцюги розпадаються на дрібні фрагменти. Фотодеградація характерна для більшості полімерів, а цей процес без стимуляції протікає по­вільно. Для його прискорення використовують хімічні добавки, які під дією ультрафіолетових променів прискорюють процес розкладування ланцюга полімеру.

Прикладом можуть служити матеріали із білків. Вони харак­теризуються вологостійкістю і швидко розкладаються після ви­користання. У процесі розробки цих матеріалів важливе значення надається добавкам. Їх підбирають з урахуванням наявності фун­кціональних груп, що сприяють фоторозкладу основного поліме­ру. Фоторозкладувальні полімери, як правило, містять у своєму складі невелику кількість (3—5 %) світлочутливих добавок, на­приклад пероксидів, які під дією ультрафіолетових променів іні­ціюють фотодеградацію основного полімеру.

Застосовуються добавки, які дозволяють розкладатись полімер­ним матеріалам без доступу світла. Фірми Ampacet Corp., Plastigone Technologies, Princeton Polymer Laboratories (США) для виробництва саморозкладувальних полімерних матеріалів використовують доба­вку у вигляді фотоактивованого хімічного деграданту. Фірми Plastigone і Princeton (США) використовують також прискорювач, який сприяє регулюванню швидкості розкладування.

У виробництві саморозкладувальних полімерів застосовують процес самополімеризації, за допомогою якого в основу поліме­ру вводяться карбонильні групи (вуглець і кисень, зв'язані по­двійним зв'язком). Фірми Enviromer Enterprises i Atlantic Interna­tional Group inc. (США) виробляють саморозкладувальний по­лімер Ecolyte, який містить кетонкарбонільні сополімери, інші компанії застосовують у якості сополімерів етилен і оксид вуг­лецю.

Полімерний матеріал Ecolyte розкладається під дією сонячно­го світла.

Англійський учений Гриффін розробив спосіб включення мо­лекул крохмалю у структуру поліетилену. Крохмаль легко руй­нується мікроорганізмами, що приводить до розкладання струк­тури полімеру. Результати дослідження Гриффіна покладені в основу виробництва матеріалів, які здатні до біологічної деграда­ції. Так, фірма Ampacet (США) випускає такий матеріал під на­

звою Poly-Grade II, а канадська фірма St. Lawrence — подібний полімер під назвою Ecostar.

Компанія ICI Americas ine виробляє термопластик, який підда­ється біологічному розкладанню. Він має властивості, подібні з по­ліпропіленом. Розкладання цього матеріалу проходить під дією мік­роорганізмів, які знаходяться в ґрунті, каналізації і на дні водойм.

Проводяться дослідження зі створення і виробництва матеріа­лів, які б розкладалися в морській воді (Німеччина). В структуру цих полімерів введена реактивна група, яка здатна розкладатися у воді або у водному розчині.

В Охтинському НПО «Пластполімер» ведуться роботи зі створення полімерів з регулюючим терміном служби, особливіс­тю яких є їх здатність після визначеного терміну розкладатися під дією світла на дрібні фрагменти, які потім знищуються мік­роорганізмами ґрунту і включаються в загальний біологічний цикл. Застосування фоторозкладувальних плівок дозволяє ви­ключити трудомісткий процес збирання і повторної переробки використаної плівки.

Розроблено і впроваджено у промислове виробництво процес одержання поліетиленових фоторозкладувальних композицій і плівок на їх основі — рецептури 108-70 і 158-70. Термін викори­стання таких плівок 3—3,5 міс., товщина 80—120 мкм.

Фоторозкладувальні плівки (ФРП) пройшли токсикологічні і санітарно-хімічні дослідження і дозволені МОЗ для застосування в сільському господарстві при короткотривалому контакті з воло- говмісними, нежирними, а також сухими продуктами як вторин­на упаковка харчових продуктів (плівки для групової упаковки продуктів харчування).

На основі базових фоторозкладувальних композицій розроб­лено широкий асортимент модифікованих плівок з метою регу­лювання термінів використання і надання їм спеціальних власти­востей. Так, при радіаційному опроміненні ФРП гамма- променями або швидкими електронами термін їх використання скорочується до 2 тижнів — 1,5 міс.

Крім того, досліджено можливість одержання ФРП на основі відходів ПЕВТ, які утворилися в результаті збору використаної сільськогосподарської плівки. Ефективним модифікатором є низь­комолекулярний поліетилен — відходи синтезу ПЕВТ.

Головні проблеми під час упровадження нових БРП і ФРП — це можливість утворення небажаних продуктів розкладу чи за­бруднення харчових продуктів від передчасного розкладання споживчої тари з цих полімерів.

Основними напрямами сучасного розвитку полімерних паку­вальних матеріалів є:

• створення нових економічних видів пакувальних матеріалів і раціональних пакувань, що надійно захищають продукти від дії навколишнього середовища й забезпечують їм тривале зберігання;

• розроблення і впровадження полімерів і пакувальних мате­ріалів на їх основі з передбачуваними властивостями;

• створення технологій та обладнання для утилізації й вида­лення відходів полімерних матеріалів.

Біопластики створюють різними способами.

Перспективним вважається селекція спеціальних штамів мік­роорганізмів, здатних здійснювати деструкцію полімерів. При­кладом може служити полівініловий спирт, який розщеплює фер­мент бактерій Pseudomonas SP.

Розроблено синтез біорозкладувальних полімерів методом біотехнології, зокрема, одержано мікробний поліоксибутират, що близький до ПЕ і 1111. Цей матеріал і вироби з нього розклада­ються мікроорганізмами, а також ферментами плазми тканин тварин. Англійська фірма «ICI» створила нові полімерні матеріа­ли за допомогою бактерій на натуральних субстратах з викорис­танням цукру, етанолу, суміші діоксиду вуглецю і водню. Цей полімер (полі-3-гідроксибутират) нестійкий до дії розчинників і має низьку теплостійкість. Поєднання його з продуктом бактеріа­льного синтезу (полі-3-гідроксивалеріанова кислота) забезпечує отримання нового продукту Bipol, який повністю розкладається мікроорганізмами протягом кількох тижнів.

Новим спрямуванням є синтез біорозкладувальних полімер­них матеріалів з хімічною структурою, близькою до структури природних полімерів. Прикладом можна вважати складний полі­ефір аліфатичного ряду зі структурою, аналогічною поліоксиаце- лобутирату целюлози. Синтетично отримано кілька полімерів: аналог лігніну (метоксиоксистирол), біодеструктурований полі­амід, складний поліефір на основі молочної і фенілмолочної кис­лот, що розкладається мікроорганізмами.

Біорозкладувальні матеріали готують при змішуванні крохма­лю, полівінілового спирту, відходів переробки соєвих бобів і глі­церину, як пластифікатора. При збільшенні частки полівінілового спирту і відходів переробки соєвих бобів, межа міцності матеріа­лу на основі крохмалю спочатку збільшується, а потім знижуєть­ся. Міцність на розрив знижувалась при збільшенні кількості со­євих продуктів, але спочатку зростала, а потім знижувалась при підвищенні кількості полівінілового спирту. Паперовий порошок

і CaCO₃ трохи збільшували міцність плівки на основі крохмалю, але помітно зменшували її розтягування. Оптимальні механічні властивості виявлені у матеріалі, який виготовлений із 60 % кро­хмалю, 10 % соєвих продуктів, 6 % полівінілового спирту, 10 % гліцерину і 2 % CaCO₃.

Запатентовано бар'єрний шар у вигляді плівки із високомоле- кулярного спирту. Товщина його становить близько 1 мм. Завдя­ки цьому шару запобігається проникнення жиру, вологи і арома­тичних сполук на етикетковий папір. Розчинність використаного високомолекулярного спирту при температурі 25 °С становить понад 50 г на 100 г води. Спирт підбирають із групи, що включає маніт, еритрит та ізомальт. До складу матеріалу бар'єрного шару може входити близько 80 % маніту і 20 % іншого високомолеку- лярного спирту або його похідного.

Зберіганням подрібненої яловичини, упакованої в оболонку з модифікованою атмосферою, що містить 80 % кисню і 20 % вуг­лекислого газу при температурі 0...+4 °С протягом 10 діб вияв­лено, що дослідні зразки набули більш вираженого забарвлення, а вміст аеробної мікрофлори збільшився до 9 ■ 10⁵ од/г. Смак до­слідних зразків трохи погіршувався після 6 діб зберігання.

Інтенсивно розробляються матеріали з використанням віднов­люючих біологічних ресурсів. Найбільшого практичного засто­сування в упаковці продукції набувають матеріали на основі кро­хмалю або його сумішей із синтетичними полімерами.

Екструзією суміші кукурудзяного крохмалю і мікрокристаліч­ної целюлози та метилцелюлози, з добавками пластифікаторів (поліолів) або без них, одержано «їстівні» плівки, що призначені для пакування харчових продуктів. Вони мають високу сорбцій- ну здатність, у тому числі до радіонуклідів, іонів важких металів та інших шкідливих сполук, що суттєво підвищує чистоту продо­вольчих товарів. Здатність їстівних плівок утримувати (іммобілізу­вати) різні сполуки, дає змогу збагачувати продукти харчування ко­рисними речовинами (мінеральними солями, вітамінами, комплек­сами мікроелементів тощо). Можливе також введення в їстівну плів­ку спеціальних добавок (ароматизаторів, барвників) для регулюван­ня смакоароматичних властивостей упакованого продукту.

«Їстівну» упаковку виготовляють із молочного протеїну — ка­зеїну, який конвертується у водонепроникне покриття. Казеїн бу­ває структурованим у вигляді листів, а більш тонкі плівки мо­жуть наноситись безпосередньо на продукт. Завдяки цьому продукт захищається від забруднення і псування, оскільки казеїн забезпечує певну бар'єрну дію.

Харчові казеїнові плівки підтримують вологість продукту і можуть використовуватись для упаковки сиру, а ламінований плівковий казеїн — для йогуртів.

Запатентовано шлангоподібну їстівну оболонку для харчових продуктів, яка містить 20—70 % целюлози із середнім ступенем полімеризації, 5—50 % білка казеїну, солі, глютину, зеїну, горо­ху, 10—70 % наповнювача із пшеничних висівок, хітозану, мік­рокристалічної целюлози, крохмалю воскоподібної кукурудзи. Вологість оболонки складає 16—18 %.

Перспективною сировиною для виробництва біопластику вва­жається кукурудзяний крохмаль, який використовується компані­єю CRC. Отримані матеріали застосовують для пакування сухих харчових продуктів (типу тарілок, пакувальних пакетів для напів­фабрикатів, круп, цукерок та інших твердих продуктів). Ці пакува­льні матеріали переробляють мікроорганізми ґрунту, розкладаючи складові компоненти їх структури до діоксиду вуглецю і води.

Досліджено «їстівні» плівки із картопляного крохмалю, які здатні одразу розчинятися у гарячій воді. Прискорює формування поперечних зв'язків епігідрин, а для інтенсифікації процесів фо­рмування плівки застосовують карбоксиметилцелюлозу.

Запатентовано крохмаловмістиму, рукавоподібну оболонку для харчових продуктів з переносним покриттям. Вона може бу­ти одно- або багатошарова і складається із суміші термопластич­ного крохмалю або його похідного та іншого полімеру, вибрано­го із поліактиду, полікапролактону, складного і простого поліефіруретанів, поліалкиленкарбонату. Комбінують ці сполуки з допустимими для харчових продуктів поліцукрами модифіко­ваного крохмалю, декстрину, альгінату, метилцелюлози, пектину, желатину, хітину та інших речовин. Співвідношення термоплас­тичного крохмалю і його термопластичного похідного до іншого полімеру складає 90:10 - 10:90.

Із соєвого білкового ізоляту і карбоксиметилцелюлози з дода­ванням пластифікатора гліцерину, виготовлено плівку, розчинну у гарячій воді. Оптимальною температурою сушіння вважається 50 °С, вміст соєвого білкового ізоляту — 4,5 %, карбоксиметил- целюлози — 0,7 % і гліцерину — 1 %.

Вивчено вплив добавок гліцерину і соєвої олії на фізичні влас­тивості комбінованих плівок на основі білкового ізоляту молоч­ної сироватки. Збільшення концентрації олії зумовлює ріст вели­чини відносного подовження, температури затвердіння і веде до зменшення рівноважної вологості плівки, міцності на розрив і модуля пружності, але не впливає на проникність водяної пари.

При підвищенні концентрації гліцерину зростає величина віднос­ного подовження, рівноважної вологості плівки і знижується те­мпература затвердіння, модуль пружності, міцність на розрив і непрозорість плівки.

Білкова плівка, збагачена гліадином або глютиніном, при теп­ловому обробітку (55—75 °С) стає більш жорсткою, менш розтя- гувальною і проникність її до водяної пари знижується. Крім того, у неї змінюється колір. Регулювання режиму теплового обробітку дозволяє оптимізувати властивості плівок із гліадіну і глютеніну.

Білкові плівки характеризуються добрими бар'єрними власти­востями до газів при низькій і середній відносній вологості, але низькими щодо води. Модифіковані плівки із желатину мають на 20 % знижену розчинність, а найбільше зниження проникності для парів води (на 35 %) виявлено у плівок, модифікованих фер­ментом (трансглютамінозою). Обробіток формальдегідом підви­щує розривну міцність плівок приблизно на 60 %. При модифіка­ції збільшується також термічна стійкість у поєднанні з ростом температури плавлення.

Розроблено технологію композитних плівок із пшеничної клей­ковини і ацетатфталату целюлози. Бар'єрні властивості цих плівок залежать від співвідношення компонентів. Проникність композит­них плівок для вологи і кисню нижча, ніж плівок із чистої клейко­вини і целюлози. З підвищенням концентрації клейковини у плівці її розчинність у кислоті і механічна міцність знижуються.

Плівка виготовлена із 6,5 %-ї емульсії сироваткового білка, в яку додавали гліцерин і до 0,1 % стеаринової кислоти. Збільшен­ня концентрації останньої приводить до зниження проникності плівки для водяної пари і розчинності білка, але механічні влас­тивості плівки при цьому погіршуються.

За науковими даними, нанесені на полімерну упаковку препа­рати Полісепт і Аллюцид забезпечують тривале зберігання хлі­бобулочних, м'ясних, рибних, овочевих та інших продуктів.

Плівка на основі зеїну попереджує окислення горіхів і суттєво поліпшує якість продукту після тривалого зберігання. На основі проведених досліджень тривалість зберігання продукту при 20 °С може досягати 250 діб.

Спеціалісти компанії «Novamont» створили спеціальні види біопластика, які розкладаються в природному середовищі, і запа­тентували його під загальною назвою «Mater-Bi».

На світовому ринку упаковки група біорозкладувальних плас­тиків на основі природних матеріалів представлена марками Novon ™, Biopac^im, Bioflex^im.

Найбільшу частку у випуску синтетичних продуктів з актив­ним біорозкладувальним наповнювачем крохмалем займає мате­ріал Masner-BITM (Італія), марок AT 05H, A 105H, AB 05H, AB 06H, AF 10H. Композит отримують на основі суміші крохма­лю з полікапролактоном або ЕВС. Він високо економічний, роз­кладається у ґрунті як в аеробних, так і в анаеробних умовах без виділення шкідливих продуктів і твердих залишків протягом 60 діб, а також у воді і в компості. У воді швидко вимивається пластифі­катор. Основними способами переробки залежно від марок є екс­трузія, термоформування, лиття під тиском, штампування.

Розроблено харчовий плівкоутворюючий склад на основі ре­човини, отриманої внаслідок взаємодії продуктів гідролізу цук­рози і гліцерину з фосфоровмісними моноефірами гліцерину. Цей склад у вигляді низькоконцентрованих водних емульсій здатний утворювати плівкові покриття на об' єкті нанесення різної товщи­ни залежно від концентрації плівкоутворюючої речовини і ему­льсії покриття. Утворене плівкове покриття затрудняє дифузію кисню і діоксиду вуглецю з повітря крізь матриці з нанесеними покриттями залежно від концентрації плівкоутворюючої речови­ни і емульсії.

У США працює найкрупніший у світі завод з виробництва пластмас (140 тис. т на рік) методом полімеризації молочної кис­лоти, які розкладаються біологічним шляхом. Матеріалом для ви­готовлення таких упаковок можуть служити плівки із суміші ку­курудзяного крохмалю і полімерної молочної кислоти, екструдо- ваного кукурудзяного борошна, суміші картопляного крохмалю з вапняком і паперовими волокнами, екструдованого кукурудзяно­го крохмалю з бутандіалом і терефталевою кислотою. Товщина стінок упаковок із таких матеріалів становить 15—40 мм. Основ­ним недоліком цих матеріалів є їх висока вартість, яка більш, ніж у 2 рази перевищує вартість полістиролу і поліпропілену.

Компанія Metabolix Inc виробляє РНА (polyhydroxyalkanoates) — біопластики екологічно чисті, вологостійкі, що розкладаються у мор­ській воді та інших анаеробних середовищах. Вони бувають жорсткі і високоеластичні, які можуть використовуватись як адгезиви і по­криття. Крім цього, додаванням РНА-біопластиків можна покращи­ти властивості інших біо- і синтетичних полімерів.

В Австрії і Швеції Mc Donald's пропонує у своїх ресторанах «кукурудзяні» виделки і ножі.

Біопластики на основі природних полімерів можна виготовляти кількома способами. Поширеним є метод отримання співполімерів, у молекулярні ланцюги яких входять сполуки, які легко руйнуються

під впливом мікроорганізмів. Перспективним вважається створення композицій, що містять, крім високомолекулярної основи, органічні наповнювачі (крохмаль, целюлозу, амілопектин, декстрин), і є по­живним середовищем для мікроорганізмів. Біорозкладувальні полімери, створені раніше, являли собою суміші звичайних полімерів з крохмалем, але вони не повністю біорозкладаються, а лише розпадаються на дрібні частинки. В останні роки розроблено цілий ряд нових біорозкладувальних пластиків. Двадцять п'ять провідних фірм світу виробляють біо- розкладувальні матеріали у великій кількості (табл. 5.12). Таблиця 5.12 ВИРОБНИКИ БІОРОЗКЛАДУВАЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ Фірма	Назва продукції і її використання
Archer Danlel Co	Полілактиди, полігідроксибутирати
BASF (Німеччина)	Поліефіри Ecoflex, Eastar Bio
BAYER AG. (Німеч­чина)	Поліефіраміди, близькі за властивостями до ПЕНГ. Поліефіраміди, під торговою назвою ВАК (термо­пластичний, частково кристалічний полімер), мо­же перероблятися як звичайні термопласти: литтям під тиском, екструзією. Можливе отримання воло­кна. Вироби можуть бути прозорі й матові. Плас­тичність може змінюватись шляхом змішування з різними наповнювачами
Biotec Gmb. H.	Крохмаленаповнюючий пластик — «Біопласт» для мішків під компост, виготовлення посуду
Cargill Inc. (США)	Полілактиди — Eco-PLA для лиття під тиском, термоформування, одержання нетканого полотна
CSM. N.V. (Голландія) разом з фірмою Cargill Inc.	Поліактиди для медицини і фармацевтичної про­мисловості
DAICEL Chem. Ind. Ltd (Токіо)	Композити на основі полілактиду, ацетату целю­лози
Du Pont Co.	Полілактиди з молока, сиру і кукурудзи ECO Chem., співполімер з поліефіром Biomax
EASTMAN (США)	Поліефіри, для оцінки біорозкладування яких ви­користовують радіоактивні ізотопи
En PAC (США)	Продукція на основі крохмалю
Mitsul Toatsu Chem. Ltd. (Японія)	Продукція на основі крохмалю і полілактиду

Фірма	Назва продукції і її використання
Monsanto Co. (Італія) разом з ICI. Zeneto Ltd. (Англія)	Співполімер полігідроксибутират/валерату, який застосовують у Європі і Японії для виробництва пляшок, зубних щіток та ін.
NESTLE OY Chem. І Primalco (Фінляндія)	Полілактиди і крохмалевмісні пластики
Novamont (Італія)	Матеріали Master-Bi для лиття під тиском, одер­жання плівок
Novon Int. (Італія)	Три продукти: полі-Novon з добавкою крохмалю, Warner-Lambert-полімери і Aqua-Novon — водо­розчинні полімери на основі полілактиду за техно­логією Churchill
Planet-Polimer в союзі з Nippon Mitsubishi (Японія)	Випускається 20 типів Enviro Plastics — водороз­чинних, компостованих, фоторозкладувальних по­лімерів для лиття під тиском, Aquarbo — полівіні­ловий спирт для плівок з роздувом для медицини
Rohman and Haas Co. (Сеул)	Поліаспаргати, водорозчинні диспергатори для пральних порошків
Shimodzu Co. (Японія)	Прозорі, безколірні для оптики покращені полілакти- ди — Lacty для лиття під тиском. Компанія відливає деталі медичного призначення, космічної техніки
Sowa Denko (Японія)	Спеціальні аліфатичні поліефіри Bionolle, співполі­мери полібутилен/сукцинат і полібутилен/сукцинат/ адипінат — м'які, білі, кристалічні поліефіри з ви­сокою міцністю
Solvsy S. A. (Бельгія)	Поліактиди для різного застосування
Sunkyong Ltd.(Корея)	Аліфатичні поліефіри Sky Green
Union Carbide Corp. (США)	Полілактиди з високомолекулярною масою. Вико­ристовують у Європі для одержання плівок і міш­ків з них для харчових відходів. Корпорація випу­скає високомолекулярний, водорозчинний і біорозкладувальний поліефір Polyox

В університеті Camson розроблені біорозкладувальні плівки для упаковки продовольчих товарів, які забезпечують їх захист від дії мікробів E. Coli, salmonella і listeria monocytogenes. До складу плівок входять нізин і антибактеріальні ферменти, виділе­ні із непатогенних бактерій, які добавляють до йогуртів. Плівки готують змішуванням продуктів переробки сої, злакових із гліце­рином з додаванням нізину.

Найбільш розповсюдженими біорозкладувальними матеріалами є полілактиди водостійкі, які біорозкладаються гідролізом до СО2, води і метану. Їх застосовують для виготовлення ламінованого па­кувального паперу, посуду для мікрохвильових печей, мішків для відходів, разового посуду, обгорток для харчових продуктів. Полі­лактиди мають ряд переваг порівняно з полістиролом (табл. 5.13). Таблиця 5.13 ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ВЛАСТИВОСТЕЙ ПОЛІЛАКТИДУ І ПОЛІСТИРОЛУ Властивості	Полілактид	Полістирол
Питома вага, г/см3	1,26	1,04
Температура плавлення, °С	175	90—95
Міцність при розтягуванні, МПа	50	50
Модуль пружності при згинанні, МПа	34-70	3500
Міцність при згинанні, МПа	102	100
Ударна в'язкість, по Ізоду, Дж/м2	18	20
Теплостійкість під навантаженням за Віка, °С	51	107
Молекулярна маса, г/моль	5000—10000	—
Проникність водяної пари за 24 год, г/м2	72—300	15—4
Подовження при розтягуванні, %	216—223	1—1,5

Плівка із співполімерів молочної кислоти може розкладатися також під дією ультрафіолетових променів при довжині хвилі 290—320 нм. Їх поділяють на дві групи, одна з яких містить світ­лочутливий компонент, наприклад, співполімер оксиду вуглецю або вінілкетону. Другу групу отримують з використанням добавок, що являють собою ароматичні кетони, комплекси металів на основі дитіокарбонатних комплексів заліза, нікелю і кобальту. Під дією УФ-променів комплекс заліза стає фотосенсибілізатором, а нікелеві і кобальтові сполуки діють як регулятори цього процесу.

До фоторозкладувальних полімерів, які знайшли широке за­стосування, належать співполімери етилену з окисом вуглецю, етилену або стиролу з вінілкетоном. Вінілкетонові співполімери випускають під назвою Ecolite. Вони близькі за властивостями з поліетиленом і полістиролом та зручні для формування харчових підносів, мішків для сміття і сільського господарства.

У числі біорозкладувальних матеріалів важливе місце займа­ють поліоксиалконоати, які синтезуються в готовому вигляді за