Упаковочные материалы — в компост

Я.И. Пустыльник

Шаг за шагом к решению проблемы

Цена упаковки как существенный фактор

Экобаланс между изготовлением и утилизацией

Комплексный пакет предложений для охлажденных биопродуктов

В течение уже нескольких лет цены на нефть, а следовательно, и на упаковку из ископаемого сырья неуклонно растут. Поэтому химическая промышленность, прежде всего предприятия, изготавливающие полимеры, также занимается производством идентичных полимерных компонентов из выращиваемого сырья. По оценкам специалистов, в ближайшие 10 лет примерно половина из применяемых сегодня полимеров будет заменена новыми биополимерами, так называемыми биопластами.

Такие концерны, как BASF, Dow, Procter & Gambel, Novamont и Mitsubishi, занимаются разработкой новых биополимеров. Одним из таких веществ является полилактат — естественный полимер из кукурузы, который создала американская фирма Nature-Works. Другие фирмы начали разрабатывать аналогичные полимеры из различных растений, водорослей или целлюлозы. Эти материалы ведут себя аналогично, когда перерабатываются на упаковочном оборудовании.

Первые опыты по упаковке с применением лотков и пленок из полилактата для охлажденного мяса в заменяемой атмосфере, проводившиеся несколько лет назад, потерпели неудачу. Поэтому данные материалы преимущественно используют в рукавно­мешочных машинах для упаковки салатов и обволакивания лотков с фруктами и овощами. Причина этого — высокая паропроницаемость полилактата.

Фирма VC 999 Inauen Maschinen AG (Швейцария), изготавливающая упаковочные машины, в течение трех лет занималась полилактатом во всех его вариантах и другими упаковочными материалами будущего. Как только эксперименты начались, к этому проекту присоединились изготовители упаковочных материалов и их переработчики. Вместе они проводили опыты, устраняли слабые места и исключали риски. Чтобы проверить результаты теоретических экспериментов на практике, после собственной серии опытов в проекте приняли участие некоторые упаковщики мяса и птицы. Многочисленные серии тестов доказали, что лотки из полилактата вместе с барьерными пленками из полилактата можно запечатывать с помощью машин для термосваривания лотков, пригодных для этого полимера, а при применении оболочек из полипропилена и пленки из сополимера этилена и винилового спирта с барьерными свойствами — добиться такой же стойкости в хранении для продуктов. Таким образом, совместными усилиями была создана целая система, которая демонстрировалась на ярмарках Biofach 2007 в Нюрнберге и IFFA во Франкфурте. Данная технология также предполагает применение соответствующей биологически разрушаемой, всасывающей прокладки из целлюлозы. Таким образом, выполняются требования DIN EN 13432-200-12 ко всей упаковке, включая аспект компостируемой утилизации.

Если до сих пор лотки из полилактата со свариваемой верхней пленкой из полилактата считались непригодными для сохранения охлажденных мяса и птицы в заменяемой атмосфере в течение времени, необходимого для продажи, то теперь это уже не так. Срок хранения для охлажденных мяса и птицы составляет 12 + 2 дня, для фарша — 6 + 2 дня, для вареной колбасы — 20 + 2 дня и не только реален, но и значительно превышаются.

Большинство лотков из полилактата, появившиеся на рынке на протяжении последних двух лет, предназначены для упаковки салатов, фруктов, овощей и хлебобулочных изделий. Кроме того, они в основном оснащены откидывающимися крышками.

Полилактаты применяются в этом секторе прежде всего благодаря всеобщему содействию компостируемым упаковкам. Недостатком полилактата является то, что он способен свариваться в очень ограниченной области температур, а также то, что при температуре ниже –2 º°С он становится ломким и хрупким, а при температуре 90 º°С начинает расплавляться.

Большим недостатком упаковки в модифицированной атмосфере являются неблагоприятные барьерные свойства. Правда, в отношении защиты от поступления кислорода они очень высокие, но паропроницаемость приводит к тому, что вместе с влагой улетучивается диоксид углерода. В результате препятствующие микроорганизмам компоненты защитного газа становятся несостоятельными и мясо теряет вес в результате естественного высыхания в упаковке.

Шаг за шагом к решению проблемы

Лотки из прозрачного монополилактата обеспечивают сохранность продукции сроком до 14 дней, как и изготовленные из монополипропилена, и имеют хорошие защитные свойства, если достаточно толстые. Для упаковки, подвергаемой механическим нагрузкам и используемой при температуре до –10 º°С, фирма Partner Coopbox разработала и запатентовала вспененные лотки из полилактата, которые изначально не обладали достаточными барьерными свойствами.

Тонкая верхняя пленка является серьезной проблемой. Например, барьер с помощью сополимера этилена и этилового спирта не отвечает требованиям биологического разрушения. Вместе с партнерами — команиями Maag и Alcan было осуществлено напыление барьера в виде гидроксида кремния на различные слои пленок. Alcan запатентовала этот способ в виде покрытия Ceramis. Фирма Maag с помощью клея на основе полилактата смогла осуществить экологически безупречное ламинирование с двумя пленками полилактата. Силами обоих партнеров этот способ удалось усовершенствовать настолько, что барьерную пленку можно использовать и при этом получить хороший барьер по отношению к печатным краскам и клеям, наносимым на этикетку. Эта разработанная совместно с партнерами по проекту верхняя пленка обеспечивает такой же или, может быть, даже лучший барьер, как и до сих пор применяемые многослойные пленки. При этом преимущество заключается в том, что вещества из печатных красок пленок с печатью или из клея этикеток не попадают внутрь упаковки. Благодаря барьеру из SiOx так называемая миграция абсолютно исключена. Таким образом, проблема верхней тонкой пленки решена.

Для вспененного лотка Coopbox барьер из SiOx нельзя применять. Новым партнером фирмы Innovia из Англии совместно с компанией Maag была создана барьерная пленка из целлюлозы, которая интегрируется в лоток из полилактата. Таким образом, шаг за шагом создавалась система, которая предлагает два очень интересных преимущества по сравнению с классическими полимерами:

• лотки, пленки и соответствующие всасывающие прокладки биологически разрушаются, соответствуют стандартам и сертифицированы Dincertco;
• прозрачные и вспененные лотки, так же как верхняя пленка, не содержат веществ, которые могут мигрировать внутрь упаковки и нанести вред пищевому продукту.

Институт Innoform, Институт при Университете Веймара и Университет Модены проверили это и подтвердили, что измеренное значение миграции составляет менее 1,0 мг/дм² — это ниже допустимого значения так называемой глобальной миграции. Данные факты стали поводом для партнеров рассматривать систему как особенно подходящую для пищевых биопродуктов. Пищевые биопродукты требуют биоупаковки, которая биологически разрушается, и утилизация в качестве компоста при этом является одним из многих аргументов в ее пользу. Возможное загрязнение пищевых биопродуктов в результате миграции из традиционной упаковки кажется партнерам важным аргументом, так как через упаковку, в которую помещают биопродукты, они могут быть загрязнены пластификаторами, барьером из сополимера этилена и винилового спирта и печатными красками, а следовательно, перестанут быть экологически чистыми. Это соображение было впервые высказано на ярмарке Biofach 2007 в Нюрнберге.

Комплексная концепция простирается от лотков до пленок и приспосабливается к машинам для сваривания фирмы VC 999. С помощью соответствующей машины для сваривания упаковщик может добиться такой же стойкости к хранению, как и раньше с лотками из полипропилена и барьерными пленками из полиэтилена, сополимера этилена и винилового спирта или полипропилена. Возможно, даже всасывающая прокладка соответствует этой задаче — она состоит, как фильтр для кофе и клетчатка, из целлюлозы.

Наряду с прозрачным лотком из полилактата фирмой Coopbox и партнером Maag, занимающимся отделкой пленок, разработан вспененный лоток из полилактата с установленным барьером для пищевых продуктов с длительной стойкостью к хранению. Соответствующую технологию сваривания этих вспененных упаковок в атмосфере защитного газа предлагает Inauen со своими автоматами для сваривания лотков. Вспененные лотки наиболее целесообразно применять для упаковки птицы. Удалось добиться увеличения до 30 дней срока хранения пищевых продуктов при заменяемой атмосфере. Таким образом, достигаются показатели, которых ждут изготовители продуктов быстрого приготовления и долго хранящихся изделий из мяса.

Цена упаковки как существенный фактор

На выставках Biofach и IFFA упаковщики положительно оценили упаковку из полилакта. Однако из-за повышенного спроса на гранулы полилактата сложилось мнение, что его нет в достаточном количестве. Также играют роль повышенные расходы на упаковку: для дешевых продуктов цена на упаковку является существенным фактором. Но пищевые биопродукты особенно дороги, и покупатели готовы платить за них, потому что это пищевые продукты особого качества, однако они должны быть гигиенично упакованы. Для рынка биоупаковки пищевых биопродуктов в настоящее время полилактат имеется в достаточном количестве. Это подтверждает изготовитель гранул — фирма Nature-Works.

Повышенные расходы на биоупаковку из выращиваемого сырья соответствуют высокому качеству изделий из мяса. Это важно для конечных покупателей, которые должны четко осознавать преимущества, чтобы быть готовыми платить более высокую цену за товар. В данном случае преимуществом упаковки прежде всего является ее нейтральность по отношению к содержимому. Возможное перемещение веществ из упаковочного материала, известное как глобальная миграция, и их взаимодействие с упакованным продуктом при такой упаковке исключены. Барьер в виде SiOx, безупречные с точки зрения биологии клеи и минеральные печатные краски препятствуют такой миграции внутрь упаковки. Все компоненты имеют естественное происхождение и соответствуют действующим положениям и требованиям к экологическому изготовлению и компостируемым упаковкам. Однако биологическая разрушаемость не ставится во главу угла. Сущест­венным для всех биоупаковок является то, что, в отличие от классического сырья, применяется выращиваемое сырье. Это способствует экологичес­кому балансу за счет уменьшения выброса диоксида углерода в атмосферу и к тому же поддерживает сельское хозяйство.

Пройдет много времени, пока биопластики для упаковки свежих продуктов, в первую очередь мяса и рыбы, выйдут из своего сегмента на более широкий рынок. Производители основных веществ для биопластиков во всем мире, прежде всего в Европе, должны создать огромные производственные мощности для замены классических полимеров. Параллельно с этим должны быть усовершенствованы оборудование и технологии переработки полилактата, целлюлозы и других биологических веществ для упаковки. Также специалисты фирмы Inauen работают над тем, чтобы приспособить оборудование для сваривания к новым биополимерам.

Экобаланс между изготовлением и утилизацией

Каков общий экологический баланс между изготовлением и утилизацией? Что касается биологического разрушения промышленно или коммунально функционирующих компостных захоронений, то упаковки из полилактата разрушаются в течение 47 дней с образованием диоксида углерода, компоста и воды. Доля этого диоксида углерода еще не соответствует тому количеству, которое кукуруза в виде растения поглощает из почвы. Кроме того, дополнительным преимуществом является то, что кукуруза поглощает большое количество азота и санирует чрезмерно удобренную почву. Таким образом, избыточный азот не попадает в круговорот воды.

Все-таки биологическая утилизация через компостирование, даже по мнению видных специалистов по утилизации, больше не является существенным преимуществом упаковки из биологического сырья. Гораздо интереснее аспект биологического разрушения пустых или испорченных упаковок без обертки, которые содержат испорченный продукт, поскольку он компостируемый. Тогда упаковка и продукт компостируются или совместно сжигаются с биомусором — костями и мясными отходами. В любом случае получается недорогая и не вызывающая сомнений утилизация без применения повторного этикетирования или злоупотреблений.

Фирма Nature-Works, являющаяся изготовителем основных веществ для полилактата, уверяет, что для того количества этого полимера, которое направляется в Европу, она располагает соответствующим объемом генетически не измененной кукурузы. Оба сорта служат основанием процесса производства, который обеспечивает, благодаря чисто биологическим и ферментным обработкам, превращение крахмала в сахар, а в конце концов — в биополимер. Никаких видов генов после этого процесса не установлено.

Комплексный пакет предложений для охлажденных биопродуктов

Что же сделала фирма VC 999 Inauen Maschinen AG для создания комплексного пакета предложений для свежих биопродуктов с учетом заменяемой атмосферы? Биополимер полилактат обладает специфическими свойствами, благодаря которым упакованный продукт приобретает существенные преимущества. Новый упаковочный материал по своим свойствам отличается от всех других. Изготовители машин должны знать особенности имеющихся материалов и соответствующим образом оснащать свои установки.

Упаковки для охлажденного мяса с заменяемой атмосферой из полилактата или других полимеров предъявляют более высокие требования, по сравнению с традиционными полимерами, к взаимодействию упаковочного материала и упаковочного оборудования. Как технические характеристики упаковочных машин, так и особенности материала должны быть согласованы друг с другом. Этим требованиям частично способствуют совершенно новые решения известных проблем. Только в ходе тесной совместной работы изготовителей лотков и пленок, отделочников пленок и производителей специальных барьеров можно искать и находить эти решения.

Только в результате совместной работы, непрерывного обмена опытом и продолжительных серий экспериментов можно представить пользователям комплексный пакет, чтобы предложить свой высококачественный продукт в упаковке особенно высокого качества. Лотки из полилактата обеспечивают минимум вредного влияния на продукт при максимальной надежности и стойкости его хранения. Гарантированная стойкость к хранению при заменяемой атмосфере соответствует показателям упаковок из классических полимеров. Миграция веществ из упаковки исключается благодаря безэмиссионному барьеру из кремния. Упаковка биологически разрушается и отмечена знаком «Зеленая точка». Кроме того, нужно отметить, что технология упаковки под вакуумом с последующей заменой атмосферы с помощью известных защитных газов соответствует современному состоянию развития оборудования.

Мир Этикетки 12'2009