Введение к работе
Актуальность работы. В последнее время все острее становится проблема необходимости повышения срока хранения пищевых продуктов, особенно скоропортящихся, при их неизменном качестве, и защиты их от внешних воздействий. Подобными неблагоприятными факторами окружающей среды могут быть влага, кислород воздуха, температура, свет, различные микроорганизмы – бактерии и грибов, механические воздействия при транспортировке и хранении и т.п. Широко применяемая сегодня практика введения консервантов различной природы в пищевые продукты, позволяющих продлевать их срок хранения за счет влияния на их химический состав, не всегда оправдана, поскольку использование этих веществ может быть опасным для здоровья человека.
Таким образом, несмотря на имеющиеся положительные результаты в этом направлении, остается ряд нерешенных вопросов, касающихся, в первую очередь, исключения из цикла производства продуктов питания консервантов.
Во всем мире все более возрастает интерес к упаковке, и, прежде всего, к ее способности защищать пищевые продукты от внешних воздействий. К сожалению, в большинстве случаев упаковка не в состоянии полностью изолировать продукт от внешней среды. Поэтому все большее распространение получают так называемые активные упаковки, способные воздействовать на упакованный продукт, регулировать химический и биологический состав среды внутри упаковочного пространства, оказывать влияние на метаболизм пищевого продукта при хранении, тем самым продлевая срок его годности. Подобные упаковки занимают все более прочные позиции на рынке, и научные исследования в этой сфере являются весьма актуальными и востребованными.
Учитывая представления о микробиологической природе порчи пищевых продуктов, а также сведения о том, что электрические поля могут подавлять развитие микроорганизмов, было высказано предположение, что полимерная упаковка, созданная на основе электретов - материалов, обладающих постоянным электрическим полем, может способствовать увеличению срока хранения различных пищевых продуктов. Поэтому разработка полимерных электретных материалов для упаковки пищевых продуктов является актуальной задачей.
Целью работы явилась разработка электретных материалов для создания активной упаковки пищевых продуктов.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
- изучить проявление электретного эффекта в упаковочных полимерных композиционных материалах на основе полиэтилена и полистирола и проследить влияние дисперсных наполнителей различной природы на электретные характеристики исследуемых материалов;
- исследовать влияние условий хранения полимерных короноэлектретов на стабильность заряда;
- оценить влияние температуры и степени деформирования на электретные характеристики материалов на основе полимеров с различными наполнителями;
- оценить величину суммарной миграции компонентов электретных упаковочных материалов в пищевые продукты;
- смоделировать поведение ряда пищевых продуктов в активной упаковке через исследование их микробиологического состава.
Научная новизна работы. В работе изучены особенности проявления электретного эффекта в полимерных композиционных короноэлектретах на основе полиэтилена и полистирола с дисперсными наполнителями различной природы. Они заключаются в образовании в композиционных материалах высокоэнергетических ловушек захвата инжектированных носителей заряда, разрушающихся только при температурах выше температур плавления полимеров. Впервые обнаружен эффект сохранения электретных свойств полимерных композиционных материалов после одновременного воздействия повышенных температур и деформации, т.е. при переработке их в изделия различного назначения. Показано, что наличие электретного состояния в пленочных полимерных материалах улучшает их миграционную стойкость.
Практическая ценность работы. По результатам работы предложен новый упаковочный материал для ряда пищевых продуктов, продлевающий срок их хранения без ухудшения пищевых и вкусовых характеристик. Эффективность применения активной электретной полимерной упаковки подтверждена протоколом Испытательного центра ГУ «Республиканская ветеринарная лаборатория» РТ.
Апробация работы. Результаты работы доложены на Межрегиональных конференциях молодых ученых «Пищевые технологии» (Казань, 2003 - 2006 гг.), второй Всероссийской научно-технической конференции «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» (Москва, 2004 г.), III и V Молодежных научно-технических конференциях «Будущее технической науки» (Н. Новгород, 2004, 2006 г.), Международной конференции «Композит-2004» (Саратов, 2004 г.), Международной научно-технической и методической конференции «Современные проблемы технической химии» (Казань, 2004 г.), Международной конференции «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка ВМС» (Казань, 2005 г.), Всероссийском смотре-конкурсе «Эврика-2005» (Новочеркасск, 2005), ІІ Санкт-Петербургской конференции молодых ученых «Современные проблемы науки о полимерах» (Санкт-Петербург, 2006 г.), научных сессиях Казанского государственного технологического университета (Казань, 2004 – 2006 гг.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 8 статей в центральных журналах, 6 статей в сборниках научных трудов и материалах конференций, 29 тезисов докладов на научных конференциях и сессиях.
Благодарность. Соискатель благодарит канд. техн. наук, доц. Галиханова М.Ф. за активное участие в планировании, выполнении и обсуждении работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и выводов. Работа изложена на 166 страницах, содержит 51 рисунок, 15 таблиц и список литературы из 226 ссылок.
