Полимерные и другие материалы, используемые а пищевой промышленности, общественном питании и торговле

План занятия:

1. Характеристика полимерных материалов, контактирующих с продуктами питания.

2. Вопросы экологии полимерной упаковки

3. Гигиеническая экспертиза материалов, контактирующих с пищевыми продуктами.

 

Специфика применения полимерных материалов в пищевой промышленности и общественном питании заключается в том, что они соприкасаются с пищевыми продуктами и продовольственным сырьем. Поэтому к полимерным материалам предъявляются специ­фические требования, исходя из направления их использования.

Полимеры бывают синтетические и натуральные, последние могут быть модифицированы химическими способами обработки. На практике указанные полимеры применяют не в чистом виде, а в различных сочетаниях. При этом в состав полимерных компози­ций вводят отвердители, пластификаторы, наполнители, красите­ли, порообразователи, другие компоненты для придания полиме­рам определенных свойств.

Полимерные материалы, контактирующие с продуктами пита­ния, должны обладать необходимыми эксплуатационными свойст­вами и соответствовать гигиеническим требованиям. Эксплуатаци­онные свойства (химическая стойкость, проницаемость и т. д.) за­висят от назначения пищевого продукта, условий эксплуатации упаковки или оборудования. Гигиенические требования разраба­тываются и утверждаются органами Госсанэпиднадзора в резуль­тате токсикологических и других специальных исследований.

Использование полимерных и других материалов в качестве упаковки направлено на решение следующих задач:

• обеспечение возможности расфасовки и транспортировки продуктов;

• защита от воздействия окружающей среды, болезнетворных и вредных микроорганизмов;

• сохранение питательной ценности продукта;

• увеличение срока его годности и т. д.

При этом материалы не должны изменять органолептических свойств продукта и, как это было сказано выше, выделять химиче­ские вещества, оказывающие в определенных количествах вред­ное воздействие на организм человека. Добавки и низкомолеку­лярные примеси химически не связаны с полимером, поэтому при определенных условиях они легко переходят в продукты питания и могут неблагоприятно влиять на здоровье человека. В рецептуру полимерного или другого материала не должны входить вещества, обладающие токсичностью. Список таких веществ определяется службой Госсанэпиднадзора.

Добавки подразделяются на допустимые и недопустимые в зависимости от биологической активности, степени миграции из по­лимерных материалов, опасности вредного влияния на организм. Использование добавок регламентируется гигиеническими норма­тивами, определенными в токсикологическом эксперименте. Таки­ми нормативами являются:

1. ДКМ — допустимое количество мигра­ции,

2. ДМ — максимально допустимая суточная доза (измеряются в мг/л).

Соединения, наиболее часто применяемые в технологии производства полимерных материалов:

1. Мономеры. Типичным представителем является стирол (ви-нилбензол) — это жидкость, имеющая характерный запах, кипит при 146 °С; ДКМ — 0,01 мг/л; используется при получении поли­стирола. Эпихлоргидрин — бесцветная жидкость с раздражающим запахом, кипит при 116 °С, благодаря содержанию хлора обладает высокой биологической активностью; ДКМ — 0,1 мг/л. Винилхло-рид — бесцветный газ, не обладающий запахом, кипит при 13,8 °С; ДКМ — 0,01 мг/л.

2. Катализаторы и инициаторы полимеризации. В качестве катализаторов используют, как правило, неорганические соединения. Их остаточное содержание в полимере характеризуется величиной зольности. Зольность полиэтилена, контактирующего с пищевыми продуктами, не должна превышать 0,02 %.

В качестве инициаторов используют кислородорганические и неорганические перекиси, гидроперекиси и диазосоединения. Их содержание в полимерных материалах не должно превышать 0,2 %.

3. Стабилизаторы применяются для сохранения заданных свойств полимеров; подразделяются на антиоксиданты, антиозонаты, свето-, термостабилизаторы и т. д. Среди термостабилизаторов широ­ко распространены стеараты металлов: кальция, цинка, бария, свинца и др. Стеараты кальция и цинка малотоксичны, другие из­вестные стеараты — обладают высокой токсичностью.

4. Пластификаторы. Используются для повышения пластичнос­ти и (или) эластичности, придания полимерным материалам морозо-, водо- и маслостойкости и т. д. Наиболее широко применяются: гли­церин, парафиновое масло, этаноламины, эфиры фталиевой, себа-циновой, адипиновои и лимонной кислот, низкомолекулярные поли­эфиры, стеариновая кислота и ее соли (стеараты кальция и цинка), ацетилтрибутилцитрат, этолгексилфенилфосфат и др. Указанные пластификаторы практически не токсичны.

5. Наполнители вводят для облегчения переработки, придания прочности и т. д. Используют двуокись кремния, мел, целлюлозу, древесный шпон, двуокись титана, которые малотоксичны и не представляют опасность для здоровья человека.

6. Растворители. Используют в процессе проведения полиме­ризации или поликонденсации. Как правило, это органические сое­динения: толуол, бензол, этилацетат, гексан, бензин, метиленхло-рид и др., которые могут оставаться в незначительных количествах в готовых полимерных материалах и мигрировать в пищевой про­дукт. Степень их токсичности определена в специальных справоч­никах.

7. Красители. Могут быть как природного, так и синтетического происхождения. Последние подразделяются на органические и неорганические, включая различного рода пигменты. В зависимости от происхождения красители отличаются по степени своей безо­пасности. Гарантия безвредности красителей устанавливается до­пустимым количеством миграции (ДКМ).

 

Старение полимерных материалов — неизбежный процесс, сопровождающий эксплуатацию полимеров. Под влиянием внешних условий, воздействием самих продуктов питания полимерные материалы подвергаются различным физико-химическим изменени­ям. Протекают реакции деструкции — разрыв молекулярной цепи полимеров. Все это сопровождается изменением внешнего вида, свойств полимеров, увеличивается вероятность миграции в про­дукт вредных соединений, образующихся в процессе старения. Так, например, при деструкции полиэтилена выделяются формаль­дегид, ацетальдегид, олигомеры. Полипропилен наряду с вышеука­занными соединениями дает ацетон, метиловый и другие спирты. Для наиболее токсичных веществ — формальдегида и метилового спирта — установлены ДКМ, которые соответственно составляют 0,1 мг/л и 1,0 мг/л. Деструкция полистирола сопровождается мигра­цией стирола, а-метилстирола, этилбензола, бензальдегида, бензо-фенона, других ароматических альдегидов и кетонов; деструкция поливинилхлорида (ПВХ) — выделением альдегидов, спиртов, хло­ристого водорода, хлорированных и непредельных углеводоро­дов. При старении метилметакрилата выделяются метиловый спирт (ДКМ — 0,15 мг/л), метакриловая кислота, непредельные углеводо­роды. Аминопласты разлагаются с образованием формальдегида, аммиака; фенопласты — фенола (ДКМ — 0,001 мг/л), альдегидов; эпоксидные смолы — эпихлоргидрина (ДКМ — 0,7 мг/л), фенола, хлорированных и ароматических углеводородов.

С целью повышения стойкости полимеров к старению в их со­став вводят стабилизаторы, пластификаторы, катализаторы, дру­гие вещества, которые, как это было указано выше, могут перехо­дить в пищевой продукт, а поэтому подлежат обязательному гигие­ническому контролю.

Обращает внимание проблема утилизации полимерных матери­алов. Перспективным направлением можно считать разрушение полимеров под действием кислорода, ультрафиолетового излуче­ния, других природных факторов с последующим уничтожением продуктов распада микроорганизмами. Практический интерес представляет фоторазрушение полимера путем введения в его структуру фотоактивных центров. В этом случае необходим гигие­нический контроль за возможной миграцией из полимера сенсиби­лизаторов фоторазрушения.

Полимерные материалы применяют для упаковки пищевых про­дуктов в зависимости от их химической природы и физической структуры. Полиэтилен используется для упаковки водосодержащих продуктов и ограниченно — жиросодержащих. Полиамид предназначен для жироемких продуктов и неприемлем для кон такта с водой. Таких примеров можно привести много, что свиде­тельствует об избирательности использования полимеров, необхо­димости их модификации в зависимости от назначения и условий эксплуатации.

В настоящее время в пищевой промышленности и обществен­ном питании находят применение следующие виды полимерных материалов, химические вещества которых способны мигрировать в пищевой продукт: