Особенности обеззараживания потребительской полимерной тары при ее обработке

Самый широко распространенный химический способ в упаковочной технике — обработка перекисью водорода. Несмотря на высокую эффективность обеззараживания, этот способ не является идеальным. При разложении перекиси образуется озон, который одновременно является сильнейшим антисептиком и окислителем. Может происходить принудительное окисление обрабатываемой поверхности полимерного материала, в результате которого инициируется его миграционная способность и образуются группы и соединения, ухудшающие санитарно-гигиенические характеристики упаковки (кетоны, альдегиды, в т. ч. формальдегид, и проч.). Использование этого метода при более «мягких» режимах обработки (меньших температуре и концентрации) не обеспечивает, с одной стороны, требуемую бактерицидную эффективность, а с другой — полного удаления перекиси и вследствие этого в фасуемом молочном продукте может нарастать «перекисное число». В мировой и отечественной практике все большее распространение получают следующие технические термины процессов обеззараживания тары и упаковки: 1. clean (чистый), 2. super clean (суперчистый), 3. ultra clean (ультрачистый), 4. aseptic (асептический). Первый тип характеризует оборудование, в котором узел расфасовки закрыт специальным кожухом, и розлив (расфасовка) молочной продукции осуществляется в среде стерильного воздуха, реже — инертного газа. Второй тип — аналогично первому, то есть закрытая зона расфасовки плюс УФ-облучение. Возможно также использование стерильного воздуха или инертного газа. Третий тип — аналогично первому плюс УФ-облучение плюс химический реагент — перекись водорода или надуксусная кислота. Как правило, в таких фасовочных автоматах используют аэрозольное распыление реагентов, а для удаления остатков вещества ИК-лампы, которые выполняют функцию быстрой высокотемпературной сушки Четвертый тип — принципиально отличается от предыдущих, в нем используются концентрированные растворы перекиси водорода (30–32 %), в т. ч. и нагретые. Асептическая упаковка пищевых продуктов позволяет в комплексе решать логистическую задачу производства, хранения и реализации молочной продукции и других продуктов. Основные необходимые стадии процесса асептической расфасовки:

• стерилизация упаковочного материала (если формирование упаковок осуществляется из рулона) или единиц потребительской тары и крышек или других упаковочных материалов для нее;
• стерилизация молока или другого требуемого продукта;
• стерилизация и обеспечение стабильного стерильного состояния всех узлов фасовочного оборудования, трубопроводов, соединений, дозаторов, клапанов, воздуха, газов внутри стерильной зоны и проч.;
• стерилизация вспомогательных веществ, которые могут вступать в контакт с упаковкой, крышкой или продуктом;
• обеспечение герметичности упаковки.

Обеззараживание ультрафиолетовым излучением Ультрафиолетовое облучение широко применяют на предприятиях молочной промышленности для обеззараживания поверхности упаковочных материалов, в боксах заквасочных, в камерах хранения продукции, для обеззараживания воздуха и воды. Эффект повреждения или разрушения микроорганизмов после УФ-воздействия не зависит ни от состояния среды, в которой эти микроорганизмы находятся (она может быть как жидкой или газообразной, так и твердой), ни от значений рН и температуры. Важно лишь, чтобы излучение попало на микроорганизмы. Бактерии, скрытые за другими бактериями или частицами среды, могут избежать УФ-воздействия. Обеззараживание внутренней поверхности тары и упаковки может осуществляться с использованием коротковолнового ультрафиолетового излучения высокой интенсивности или высокоинтенсивного импульсного УФ-излучения сплошного спектра. Диапазон допустимых доз УФ-излучения, с одной стороны, должен обеспечивать эффективное обеззараживание поверхности, а с другой — не оказывать негативного воздействия на физико-механические и санитарно-гигиенические показатели упаковочных материалов. На эффективность обеззараживания сильно влияют неровности поверхности. Микроорганизмы, находящиеся в «порах» поверхности, скорее всего, уцелеют под воздействием отраженного от стенок пор излучения. Поэтому обеззараживание может быть действенным только в том случае, если облучается вся поверхность целиком. Стерилизация тары УФ-излучением осуществляется с эффективностью не менее 99,97 %, что сравнимо с эффектом обеззараживания широко применяемой в данных целях перекиси водорода. Как известно, традиционно применяемое в фасовочной технике УФ-излучение в диапазоне 205–315 нм обладает бактерицидной активностью, причем максимальное значение относительной спектральной бактерицидной эффективности приходится на длину волны 254 нм. Однако ртутные лампы обладают узким спектром и не в состоянии действовать во всем бактерицидном диапазоне длин волн. В ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии ведутся работы по изучению воздействия импульсного ультрафиолетового излучения на физико-механические, физико-химические, микробиологические и санитарно-гигиенические показатели упаковочных материалов, применяемых для молока и молочных продуктов. Цель исследований — определение диапазона допустимых доз УФ-излучения, которые, с одной стороны, обеспечивали бы эффективное обеззараживание поверхностей упаковочных полимерных материалов различной природы, а с другой — не оказывали бы на них негативного воздействия. При проведении НИР использована импульсная ксеноновая лампа, полный спектр которой состоит из видимого ультрафиолетового инфракрасного излучения. Преимущества импульсной лампы по сравнению с бактерицидной лампой постоянного горения заключаются в том, что она охватывает полный спектр УФ-излучения. Ширина спектра исследования составляла от 18 до 64 мДж/см2 в УФ-диапазоне. Помимо УФ в полный спектр электромагнитного излучения входят видимое (540–1525 мДж/см2) и инфракрасное (47–57 мДж/см2) излучение. В скобках приведены диапазон значений поверхностных доз облучения. При исследовании влияния УФ-излучения на физико-механические характеристики образцов упаковочных материалов из полиэтилена и полипропилена (полимеров класса полиолефинов) было установлено, что в интервале доз облучения от 18 до 42 мДж/см2 происходят изменения их физико-механических характеристик, в частности, разрушающего напряжения при разрыве. Относительное удлинение при разрыве исследуемых образцов при дозах 18–42 мДж/см2 имеет незначительные изменения. Это свидетельствует о некоторых структурных изменениях в полимерах упаковочных материалах, но недостаточно существенных, что подтверждается всесторонними санитарно-гигиенические исследованиями. Для оценки эффективности обеззараживания проводилось принудительное обсеменение поверхности образцов микроорганизмами (E. coli 675) в концентрации 106 . В реальных условиях такого высокого уровня бактериальной обсемененности упаковки не встречается никогда. Исследования показали, что при использовании импульсного УФ-облучения, генерируемого импульсной ксеноновой лампой:

• Инфракрасный и видимый свет (даже при больших поверхностных дозах) не оказывают существенного воздействия на E.coli 675.
• Излучение полного спектра импульсной ксеноновой лампы (10–7800 нм) оказывает летальное действие на E. coli 675 при относительно невысоких дозах (при величине поверхностной дозы до 82 мДж/см2 гибель клеток происходит на 5 порядков), что можно объяснить присутствием в спектре излучения УФ-света с длиной волны 260–265 нм (коротковолновые ультрафиолетовые волны, обладающие наибольшей бактерицидной эффективностью.
• Характер изменения физико-механических характеристик объектов исследования зависит не только от поверхностной дозы облучения, но и от природы облучаемого полимерного материала и меняется несущественно.
• Санитарно-гигиенические показатели исследованных образцов находятся в пределах установленных норм.

Обеззараживание с использованием импульсного УФ-облучения в выбранном рекомендуемом диапазоне поверхностных доз обеспечивает высокий бактерицидный эффект и стабильность микробиологических показателей исследованных упаковочных материалов при хранении расфасованной в них молочной продукции.