Рыбная тема
Измерение стойкости на прокол упаковочных материалов в лаборатории и «в поле»
Материал предоставлен
Мирченко Григорием и Притуловским Алексеем
Наиболее распространённым способом упаковки переработанной рыбной продукции является вакуумная упаковка с использованием камерных вакууматоров и термоформеров. Это, в том числе, касается упаковки вяленой продукции, суповых наборов для ухи, различных видов разделки — ломтиков, стейков, тушек, косичек, филе-пласта в солёном, подкопчённом и замороженном виде
Многие из указанных видов продукции содержат острые, колющие элементы — косточки, плавники, жаберные крышки, шипы, острые углы, грани и т. п., что провоцирует повышенный развакуум упаковки.
При этом даже незначительное нарушение целостности вакуумной упаковки ведёт к свободному попаданию патогенной микрофлоры внутрь пакета, вызывает приток кислорода воздуха, что даёт мощный толчок росту аэробов, плесени и дрожжей, резко усиливает окисление жиров и гидратацию белков продукта и приводит к утрате безопасности продукции, снижению органолептики и качества.
Развакуумированная упаковка чётко идентифицируется покупателем, как некачественная и неприемлемая для
покупки.
Для решения проблемы сохранения герметичности упаковки применяется соответствующая обработка упаковываемой продукции: срезание наиболее острых частей, отбивание, более качественная сортировка и разделка, но это трудоёмкие дополнительные операции, которые не всегда реально выполнить и которые сопряжены с дополнительными затратами ресурсов. Поэтому «последним рубежом» противодействия развакууму и нарушению целостности упаковки становится применение антипрокольных материалов, которые при правильном подборе резко снижают процент развакуума.

На рынке вакуумной и барьерной упаковки существует не так много коммерчески
доступных материалов, которые сочетают и барьерность по газам, в т.ч. кислороду и
антипрокольные свойства
Достаточно часто встречается применение материалов типа РЕТ/РЕ с увеличенным слоем РЕТ до 23, 30 и даже 35 мкм. Увеличение толщины РЕТ действительно повышает антипрокольные свойства упаковки, но при этом значительно возрастает жёсткость плёнки. Низкая эластичность приводит к образованию резких складок вокруг вакуумируемого продукта и в зоне запайки шва, особенно при упаковке объёмных продуктов. Швы упаковки становятся твёрдыми и работают как острая кромка, прорезая углами и гранями внешнюю упаковку в системах «дабл-пак», пакеты клиентов и даже руки при неосторожном обращении с упаковкой. При этом стойкость пакета на прокол не достигает оптимальных значений, барьерность также оставляет желать лучшего.

Вторым вариантом является использование соэкструзионных эластичных материалов типа РА/РР с небольшой степенью ориентации (вытяжки). Наиболее ярким, известным примером является термоформуемый материал Crystal Pak (Польша), который представляет собой комбинацию слоёв РА и РР с содержанием РА порядка 20 % по толщине. Сочетание антипрокольных свойств, повышенной эластичности и термоформуемости даёт оптимальный баланс, в частности, в сегменте термоформуемых плёнок. В качестве альтернативы может выступать термоформуемая плёнка типа РА/РЕ с высоким, порядка 40 % по толщине, содержанием РА — в частности, плёнка Aquaform D7.
Безусловным лидером по антипрокольным свойствам являются ориентированные полиамидные плёнки — причём с большим отрывом по показателю стойкости на прокол от других типов материалов. Такие плёнки производятся путём клеевого или соэкструзионного соединения ОРА и РЕ с максимальной продольной и поперечной вытяжкой (ориентацией). При этом материалы остаются достаточно эластичными и обеспечивают именно оптимальный баланс двух качеств. Ориентация также существенно — на 40 % — улучшает барьерность плёнок на основе ОРА по сравнению с неориентированными вариантами РА той же толщины.

Пиковая нагрузка на графике и является максимальным показателем усилия перед проколом. Для фиксации образца используются зажимы различной конфигурации.
Важность показателя стойкости (прочности) на прокол требует объективного, инструментального контроля данного параметра. Такие измерения широко распространены — в частности, в стандарте DIN EN 14477 описывается методика определения прочности при прокалывании упаковочных плёнок. Для прокола используется тестовый наконечник диаметром 0,8 мм. Метод носит название «Parker Pen Test».

Похожий метод описывается в стандарте ASTM F1306, но с использованием наконечника диаметром 1,6 мм. В обоих случаях применяется испытательная машина, обеспечивающая медленное опускание тестовой иглы с одновременным замером сопротивления нагрузке. Такая техника позволяет снимать показатели и визуализировать их.
В нашей стране существует ГОСТ СССР 12.4.118-82 для определения стойкости на прокол упаковочных материалов и искусственных кож, в котором в качестве тестовой применяется медицинская игла диаметром 2,6 мм для взятия проб крови. Оборудование и методика измерения идентичны стандартам ASTM и DIN.
Однако возникают вопросы по соответствию данной методики современным реалиям в части выбора тестового инструмента. Изучение конструкции современных медицинских игл для забора крови даёт информацию о существовании различных форм наконечника, которые, очевидно, обеспечивают разное усилие прокола и/или прорезания материала. Кроме того, современные иглы имеют лазерную заточку, которая обеспечивает максимально безболезненный и лёгкий прокол.

Существует мнение, что при использовании такой иглы мы, по сути, измеряем усилие «протискивания» тела иглы сквозь материал, так как сам прокол происходит практически моментально.
Ко всем вышеупомянутым методикам возникает один вопрос
Если рассмотреть реальные колющие элементы рыбы — особенно шипы, косточки и острия жаберных крышек, — то можно увидеть, что они значительно острее, чем иглы диаметром 0,8 мм, а тем более 1,6 мм, применяемые в стандартных методиках. Поэтому чем тоньше тестовый инструмент, тем ближе он к реальному размеру колющих элементов.

В связи с этим имеет смысл рассмотреть возможность применения тестовых наконечников с меньшей площадью, по крайней мере для «факультативных» измерений упаковочных материалов, используемых для упаковки продукции с острыми косточками. Вместе с тем методики со стандартными наконечниками достаточно близко моделируют прокол и продавливание упаковки углами и гранями рыбной продукции, например замороженных филе-кубиков.

Измерение прочности материала на прокол в лабораторных условиях — это, по логике вещей, обязательный параметр как для производителей вакуумных и барьерных материалов, так и для клиентов, использующих вакуумную упаковку рыбной продукции, а также упаковку в модифицированной газовой среде (МГА). Применение данного показателя позволяет объективно сравнивать различные материалы, выявлять отклонения в поставленных партиях от фоновых значений, упрощать валидацию новых поставщиков и материалов, отсекая заведомо неподходящие варианты.

Тем не менее данный параметр практически не представлен в технических спецификациях и паспортах качества поставщиков и производителей пакетов. Причины, по-видимому, заключаются как в недостаточном понимании важности измерения данного показателя, отсутствии соответствующего оборудования и методик измерения, так и в банальном нежелании раскрывать реальные характеристики производимой или поставляемой упаковки.
Однако есть ещё одна возможность, как доступно и достаточно точно, близко к официальным методикам, измерить данный показатель
Для этого необходимо приобрести цифровой динамометр с максимальным измеряемым усилием 20 Н: этого вполне достаточно. Широкий ассортимент такого оборудования представлен на маркетплейсах, где также можно приобрести тестовые иглы диаметром 0,2 и 0,4 мм. Иглы диаметром 0,8 мм использовать на практике затруднительно, поскольку ими с трудом удаётся проколоть, например, материал ОРА/РЕ, а сама игла может деформироваться.

Для качественного позиционирования образца плёнки рекомендуется использовать два кольцевых ферритовых магнита с отверстием диаметром 30–35 мм. Один из них следует закрепить на подходящей оправке, например, на полипропиленовом патрубке, применяемом при монтаже сантехнических систем. Иглу необходимо любым удобным способом зафиксировать в головке динамометра, включить режим измерения пикового (максимального) значения и, медленно выполняя прокол с внутренней стороны (со стороны продукта) в соответствии с методикой ASTM–DIN, провести 5–7 повторений, после чего зафиксировать значение усилия прокола в ньютонах
По своему содержанию данный метод идентичен лабораторным методикам, однако выгодно отличается стоимостью оборудования — порядка 5000 рублей — и диаметром иглы, более точно соответствующим размерам реальных колющих элементов продукта.
Made on
Tilda