foodmetaFOOD METAENGINEERINGFOOD METAENGINEERING2949-6497All-Russian Dairy Research Institute10.37442/fme.2024.1.47foodmeta-47Research ArticleОригинальное эмпирическое исследованиеOriginal Empirical ResearchРазработка модифицированного упаковочного материала с антиоксидантной направленностью и исследование его санитарно-гигиенических показателейThe development of a modified packaging material with antioxidant properties and the study of its sanitary and hygienic characteristicshttps://orcid.org/0000-0002-6342-7218МяленкоДмитрий МихайловичMyalenkoDmitry Mikhailovich

Заведующий лабораторией технологий упаковки, старший научный сотрудник, кандидат технических наук

Head of the Laboratory for Packaging Technologies, Senior Researcher, and Candidate of Technical Sciences

d_myalenko@vnimi.orghttps://orcid.org/0000-0002-7348-6019ФедотоваОльга БорисовнаFedotovaOlga Borisovna

Ученый секретарь, доктор технических наук

Scientific Secretary, Doctor of Technical Sciences

o_fedotova@vnimi.orghttps://orcid.org/0000-0001-7259-4256АгарковАлександр АлександровичAgarkovAleksandr Aleksandrovich

младший научный сотрудник, кандидат технических наук

Junior Researcher, Candidate of Technical Sciences

a_agarkov@vnimi.orghttps://orcid.org/0009-0001-1513-7339СиротинСергей СергеевичSirotinSergey Sergeevich

аспирант 

graduate student

sss@ecoleandubna.ruВсероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленностиРоссияAll-Russian Dairy Research InstituteRussian Federation202407042024211122Copyright © Мяленко Д.М., Федотова О.Б., Агарков А.А., Сиротин С.С., 20242024Мяленко Д.М., Федотова О.Б., Агарков А.А., Сиротин С.С.Myalenko D.M., Fedotova O.B., Agarkov A.A., Sirotin S.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fme-journal.org/jour/article/view/47Введение

Введение: разработка и использование в качестве упаковочных материалов, наполненных модифицированных полиолефиновых пленок, является перспективным направлением развития и совершенствования современной упаковки для пищевой, в частности, молочной продукции. За счет целевой модификации, возможно создание, так называемой «активной упаковки», обладающей комплексом требуемых свойств. Актуальной является упаковка, в состав которой введены вещества, обладающие антимикробным и/или антиоксидантным действием, проявляющимся при ее контакте с упакованным продуктом.

Цель

Цель: Изучение влияния наполнения полиэтиленовой пленки карбонатом кальция и антиоксидантом-дигидрокверцетином на комплекс ее санитарно-гигиенических показателей

Материалы и методы

Материалы и методы: Объектами исследований были выбраны образцы разработанной пленки, наполненной карбонатом кальция (СаСО3) и дигидрокверцетином (ДКВ). Разработку и получение материала осуществляли на экспериментальном участке с использованием лабораторного экструдера модели SJ-28. Производство образцов пленки осуществляли с использованием предварительно подготовленного суперконцентрата. Санитарно-химические и органолептические исследования проводили в соответствии с требованиями ТРТС 005/2011 «О безопасности упаковки» и ГОСТ 34174-2017 и инструкции Минздрава МИ 880-71.

Результаты

Результаты: Использование методологии совмещения в расплаве полимерной основы, минерального и органических наполнителей, позволило получить модифицированный пленочный упаковочный материал. Предложен алгоритм технологии и отработаны режимы получения образцов при варьировании содержания вводимых веществ. Проведены органолептические и санитарно-химические исследования полученных образцов, подтвердившие их санитарно-гигиеническую безопасность при выбранных концентрациях наполнителей и режимах экструзии.

Выводы

Выводы: Полученные данные по получению наполненной модифицированной пленки показали технологическую адекватность выбранного способа, режимов и ее компонентного состава. Проведенные комплексные органолептические и санитарно-химические исследования показали отсутствие сверхнормативного запаха и отсутствие миграции низкомолекулярных веществ и продуктов окисления в модельные среды.

Introduction

Introduction: The development and use of modified polyolefin films as packaging materials is a promising direction for the improvement of modern food packaging, particularly dairy products. By targeted modification, it is possible to create an "active package" that has a set of desired properties. For example, the packaging can contain substances with antimicrobial or antioxidant effects that are activated when the packaged product comes into contact with them.

Purpose

Purpose: This study aims to investigate the effect of adding calcium carbonate to a polyethylene film and antioxidant dihydroquercetin on its sanitary and hygiene properties.

Materials and methods

Materials and methods: The objects of research were samples of developed film filled with calcium carbonate (CaCO3) and dihydroquercetin (DKV), which were selected. The development and production of the materials was carried out on an experimental site using an SJ-28 laboratory extruder. Samples of film were produced using a pre-prepared super concentrate. Sanitary, chemical, and organoleptic tests were performed in accordance with TRTS 005/2011 “On Packaging Safety” and GOST 34174-2017, as well as instructions from the Ministry of Health, MI 880-71.

Results

Results: Using the methodology of combining polymer bases, mineral and organic fillers in a melt, it was possible to produce a modified film packaging material. An algorithm for the technology was proposed and modes for obtaining samples with different contents of injected substances were worked out. Organoleptic and sanitary-chemical tests of the obtained samples confirmed their sanitary and hygiene safety at selected filler concentrations and extrusion conditions.

Conclusions

Conclusions: The data obtained on the production of filled modified films showed the technological suitability of the chosen method, mode, and component composition. Comprehensive organoleptic and chemical-sanitary tests have shown the absence of excessive odor and the lack of migration of low-molecular-weight substances and oxidation products in model media.

наполненныемодифицированныеупаковочные материалыполиэтиленкарбонат кальциядигидрокверцетинмиграциябезопасностьfilledmodifiedpackaging materialspolyethylenecalcium carbonatedihydroquercetinmigrationsafetyИсследования проведены в рамках государственного задания министерства науки и высшего образования Российской Федерации FNSS-2022-0005 «Развитие научных принципов глубокой переработки и обеспечения длительного хранения молочного сырья и продукции с применением малоотходных ресурсосберегающих технологий»The research was carried out within the framework of the state task of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, FNSS-2022-0005, "Development of scientific principles for deep processing and long-term storage of dairy raw materials and products using low-waste, resource-saving technologies."ReferencesArif, H., Yasir, M., Ali, F., Nazir, A., Ali, A., Al Huwayz, M., Alwadai, N., & Iqbal, M. (2023). Photocatalytic degradation of atrazine and abamectin using Chenopodium album leaves extract mediated copper oxide nanoparticles. Zeitschrift Für Physikalische Chemie, 237(6), 689–705. https://doi.org/10.1515/zpch-2023-0224Arif, H., Yasir, M., Ali, F., Nazir, A., Ali, A., Al Huwayz, M., Alwadai, N., & Iqbal, M. (2023). Photocatalytic degradation of atrazine and abamectin using Chenopodium album leaves extract mediated copper oxide nanoparticles. Zeitschrift Für Physikalische Chemie, 237(6), 689–705. https://doi.org/10.1515/zpch-2023-0224Bartczak, Z., Argon, A. ., Cohen, R. ., & Weinberg, M. (1999). Toughness mechanism in semi-crystalline polymer blends: II. High-density polyethylene toughened with calcium carbonate filler particles. Polymer, 40(9), 2347–2365. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(98)00444-3Bartczak, Z., Argon, A. ., Cohen, R. ., & Weinberg, M. (1999). Toughness mechanism in semi-crystalline polymer blends: II. High-density polyethylene toughened with calcium carbonate filler particles. Polymer, 40(9), 2347–2365. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(98)00444-3Bhunia, K., Sablani, S. S., Tang, J., & Rasco, B. (2013). Migration of Chemical Compounds from Packaging Polymers during Microwave, Conventional Heat Treatment, and Storage. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 12(5), 523–545. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12028Bhunia, K., Sablani, S. S., Tang, J., & Rasco, B. (2013). Migration of Chemical Compounds from Packaging Polymers during Microwave, Conventional Heat Treatment, and Storage. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 12(5), 523–545. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12028Boutillier, S., Casadella, V., & Laperche, B. (2021). Economy – Innovation Economics and the Dynamics of Interactions. In Innovation Economics, Engineering and Management Handbook 1 (pp. 1–23). Wiley. https://doi.org/10.1002/9781119832492.ch1Boutillier, S., Casadella, V., & Laperche, B. (2021). Economy – Innovation Economics and the Dynamics of Interactions. In Innovation Economics, Engineering and Management Handbook 1 (pp. 1–23). Wiley. https://doi.org/10.1002/9781119832492.ch1Dopico-Garcı́a, M. S., López-Vilariño, J. M., & González-Rodrı́guez, M. V. (2003). Determination of antioxidant migration levels from low-density polyethylene films into food simulants. Journal of Chromatography A, 1018(1), 53–62. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2003.08.025Dopico-Garcı́a, M. S., López-Vilariño, J. M., & González-Rodrı́guez, M. V. (2003). Determination of antioxidant migration levels from low-density polyethylene films into food simulants. Journal of Chromatography A, 1018(1), 53–62. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2003.08.025Fedotova, O. B., & Pryanichnikova, N. S. (2021). Research of the polyethylene packaging layer structure change in contact with a food product at exposure to ultraviolet radiation. Food Systems, 4(1), 56–61. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2021-4-1-56-61Fedotova, O. B., & Pryanichnikova, N. S. (2021). Research of the polyethylene packaging layer structure change in contact with a food product at exposure to ultraviolet radiation. Food Systems, 4(1), 56–61. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2021-4-1-56-61Galotto, M. J., & Guarda, A. (2004). Suitability of alternative fatty food simulants to study the effect of thermal and microwave heating on overall migration of plastic packaging. Packaging Technology and Science: An International Journal, 17(4), 219-223. (n.d.) doi 10.1002/pts.660.Galotto, M. J., & Guarda, A. (2004). Suitability of alternative fatty food simulants to study the effect of thermal and microwave heating on overall migration of plastic packaging. Packaging Technology and Science: An International Journal, 17(4), 219-223. (n.d.) doi 10.1002/pts.660.Hadal, R. S., & Misra, R. D. K. (2004). The influence of loading rate and concurrent microstructural evolution in micrometric talc- and wollastonite-reinforced high isotactic polypropylene composites. Materials Science and Engineering: A, 374(1–2), 374–389. https://doi.org/10.1016/J.MSEA.2004.03.035Hadal, R. S., & Misra, R. D. K. (2004). The influence of loading rate and concurrent microstructural evolution in micrometric talc- and wollastonite-reinforced high isotactic polypropylene composites. Materials Science and Engineering: A, 374(1–2), 374–389. https://doi.org/10.1016/J.MSEA.2004.03.035Hahladakis, J. N., Velis, C. A., Weber, R., Iacovidou, E., & Purnell, P. (2018). An overview of chemical additives present in plastics: Migration, release, fate and environmental impact during their use, disposal and recycling. Journal of Hazardous Materials, 344, 179–199. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.10.014Hahladakis, J. N., Velis, C. A., Weber, R., Iacovidou, E., & Purnell, P. (2018). An overview of chemical additives present in plastics: Migration, release, fate and environmental impact during their use, disposal and recycling. Journal of Hazardous Materials, 344, 179–199. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.10.014Hansen, E., Nilsson, N. H., Lithner, D., & Lassen, C. (2013). Hazardous substances in plastic materials. COWI in cooperation with Danish Technological Institute, 7-8. (n.d.).Hansen, E., Nilsson, N. H., Lithner, D., & Lassen, C. (2013). Hazardous substances in plastic materials. COWI in cooperation with Danish Technological Institute, 7-8. (n.d.).Illarionova, E. E., Turovskaya, S. N., & Radaeva, I. A. (2020). To the question of increasing of canned milk storage life. Actual Issues of the Dairy Industry, Intersectoral Technologies and Quality Management Systems, 225–230. https://doi.org/10.37442/978-5-6043854-1-8-2020-1-225-230Illarionova, E. E., Turovskaya, S. N., & Radaeva, I. A. (2020). To the question of increasing of canned milk storage life. Actual Issues of the Dairy Industry, Intersectoral Technologies and Quality Management Systems, 225–230. https://doi.org/10.37442/978-5-6043854-1-8-2020-1-225-230Kirsh, I., Frolova, Y., Bannikova, O., Beznaeva, O., Tveritnikova, I., Myalenko, D., Romanova, V., & Zagrebina, D. (2020). Research of the Influence of the Ultrasonic Treatment on the Melts of the Polymeric Compositions for the Creation of Packaging Materials with Antimicrobial Properties and Biodegrability. Polymers 2020, Vol. 12, Page 275, 12(2), 275. https://doi.org/10.3390/POLYM12020275Kirsh, I., Frolova, Y., Bannikova, O., Beznaeva, O., Tveritnikova, I., Myalenko, D., Romanova, V., & Zagrebina, D. (2020). Research of the Influence of the Ultrasonic Treatment on the Melts of the Polymeric Compositions for the Creation of Packaging Materials with Antimicrobial Properties and Biodegrability. Polymers 2020, Vol. 12, Page 275, 12(2), 275. https://doi.org/10.3390/POLYM12020275Maurer, F. H. J., Kosfeld, R., & Uhlenbroich, T. (1985). Interfacial interaction in kaolin-filled polyethylene composites. Colloid & Polymer Science, 263(8), 624–630. https://doi.org/10.1007/BF01419886Maurer, F. H. J., Kosfeld, R., & Uhlenbroich, T. (1985). Interfacial interaction in kaolin-filled polyethylene composites. Colloid & Polymer Science, 263(8), 624–630. https://doi.org/10.1007/BF01419886Nowaczyk, G., Głowinkowski, S., & Jurga, S. (2004). Rheological and NMR studies of polyethylene/calcium carbonate composites. Solid State Nuclear Magnetic Resonance, 25(1–3), 194–199. https://doi.org/10.1016/J.SSNMR.2003.07.003Nowaczyk, G., Głowinkowski, S., & Jurga, S. (2004). Rheological and NMR studies of polyethylene/calcium carbonate composites. Solid State Nuclear Magnetic Resonance, 25(1–3), 194–199. https://doi.org/10.1016/J.SSNMR.2003.07.003Rothon, R. N. (1999). Mineral fillers in thermoplastics: Filler manufacture and characterisation. Advances in Polymer Science, 139, 68–107. https://doi.org/10.1007/3-540-69220-7_2/COVERRothon, R. N. (1999). Mineral fillers in thermoplastics: Filler manufacture and characterisation. Advances in Polymer Science, 139, 68–107. https://doi.org/10.1007/3-540-69220-7_2/COVERThio, Y. S., Argon, A. S., Cohen, R. E., & Weinberg, M. (2002a). Toughening of isotactic polypropylene with CaCO3 particles. Polymer, 43(13), 3661–3674. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(02)00193-3Thio, Y. S., Argon, A. S., Cohen, R. E., & Weinberg, M. (2002a). Toughening of isotactic polypropylene with CaCO3 particles. Polymer, 43(13), 3661–3674. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(02)00193-3Thio, Y. S., Argon, A. S., Cohen, R. E., & Weinberg, M. (2002b). Toughening of isotactic polypropylene with CaCO 3 particles. Polymer, 43(13), 3661–3674. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(02)00193-3Thio, Y. S., Argon, A. S., Cohen, R. E., & Weinberg, M. (2002b). Toughening of isotactic polypropylene with CaCO 3 particles. Polymer, 43(13), 3661–3674. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(02)00193-3Tiemprateeb, S., Hemachandra, K., & Suwanprateeb, J. (2000). A comparison of degree of properties enhancement produced by thermal annealing between polyethylene and calcium carbonate–polyethylene composites. Polymer Testing, 19(3), 329–339. https://doi.org/10.1016/S0142-9418(98)00099-3Tiemprateeb, S., Hemachandra, K., & Suwanprateeb, J. (2000). A comparison of degree of properties enhancement produced by thermal annealing between polyethylene and calcium carbonate–polyethylene composites. Polymer Testing, 19(3), 329–339. https://doi.org/10.1016/S0142-9418(98)00099-3Zobkova, Z. S., Fursova, T. P., & Zenina, D. V. (2018). Protein ingredients selection, enriching and modifying the oxidum drinks structure. Aktualnye Voprosy Industrii Napitkov, 64–69. https://doi.org/10.21323/978-5-6041190-3-7-2018-2-64-69Zobkova, Z. S., Fursova, T. P., & Zenina, D. V. (2018). Protein ingredients selection, enriching and modifying the oxidum drinks structure. Aktualnye Voprosy Industrii Napitkov, 64–69. https://doi.org/10.21323/978-5-6041190-3-7-2018-2-64-69Зобкова.З.С. (2006). Пороки молока и молочных продуктов. причины возникновения и меры предотвращения. Москва. 2006. P. 99Зобкова.З.С. (2006). Пороки молока и молочных продуктов. причины возникновения и меры предотвращения. Москва. 2006. P. 99Мяленко, Д. М., Федотова О.Б. (2022). Surface morphology of polyethylene film samples filled with titanium dioxide. Food Processing Industry, 3, 56–59. https://doi.org/10.52653/PPI.2022.3.3.013Мяленко, Д. М., Федотова О.Б. (2022). Surface morphology of polyethylene film samples filled with titanium dioxide. Food Processing Industry, 3, 56–59. https://doi.org/10.52653/PPI.2022.3.3.013Тимошков, П.Н., & Коган, Д. И. (2013). Современные технологии производства полимерных композиционных материалов нового поколения. Труды ВИАМ, №4. С 1- 21 https://cyberleninka.ru/article/n/sovremennye-tehnologii-proizvodstva-polimernyh-kompozitsionnyh-materialov-novogo-pokoleniyaТимошков, П.Н., & Коган, Д. И. (2013). Современные технологии производства полимерных композиционных материалов нового поколения. Труды ВИАМ, №4. С 1- 21 https://cyberleninka.ru/article/n/sovremennye-tehnologii-proizvodstva-polimernyh-kompozitsionnyh-materialov-novogo-pokoleniyaХатко, З.Н. & Аршинова, А. А. (2016). Полимерные композиции для пленок пищевого назначения (обзор). Новые Технологии, №1. С 1 - 6 https://cyberleninka.ru/article/n/polimernye-kompozitsii-dlya-plenok-pischevogo-naznacheniya-obzorХатко, З.Н. & Аршинова, А. А. (2016). Полимерные композиции для пленок пищевого назначения (обзор). Новые Технологии, №1. С 1 - 6 https://cyberleninka.ru/article/n/polimernye-kompozitsii-dlya-plenok-pischevogo-naznacheniya-obzorПряничникова Н.С. (2020a). Защитные покрытия для пищевых продуктов. Современные Достижения Биотехнологии. Техника, Технологии и Упаковка Для Реализации Инновационных Проектов На Предприятиях Пищевой и Биотехнологической Промышленности Материалы VII Международной Научно-Практической Конференции. Пятигорск, 2020, 86–89. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44488632Пряничникова Н.С. (2020a). Защитные покрытия для пищевых продуктов. Современные Достижения Биотехнологии. Техника, Технологии и Упаковка Для Реализации Инновационных Проектов На Предприятиях Пищевой и Биотехнологической Промышленности Материалы VII Международной Научно-Практической Конференции. Пятигорск, 2020, 86–89. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44488632Пряничникова Н.С. (2020b). Съедобная упаковка: транспорт для функциональных и биоактивных соединений. Молочная Река, 4 (80), 32–34. https://elibrary.ru/item.asp?id=44597968Пряничникова Н.С. (2020b). Съедобная упаковка: транспорт для функциональных и биоактивных соединений. Молочная Река, 4 (80), 32–34. https://elibrary.ru/item.asp?id=44597968Розалёнок, Т.А. & Сидорин.Ю.Ю (2014). Исследование и разработка антимикробной композиции для пищевых упаковок. Техника и Технология Пищевых Производств, 2 (33). https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-i-razrabotka-antimikrobnoy-kompozitsii-dlya-pischevyh-upakovokРозалёнок, Т.А. & Сидорин.Ю.Ю (2014). Исследование и разработка антимикробной композиции для пищевых упаковок. Техника и Технология Пищевых Производств, 2 (33). https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-i-razrabotka-antimikrobnoy-kompozitsii-dlya-pischevyh-upakovokФедотова.О.Б., Мяленко Д.М., & Шалаева А.В. (2010). “активная упаковка” из полимерных материалов. Пищевая Промышленность, 1. 22 - 23. https://cyberleninka.ru/article/n/aktivnaya-upakovka-iz-polimernyh-materialovФедотова.О.Б., Мяленко Д.М., & Шалаева А.В. (2010). “активная упаковка” из полимерных материалов. Пищевая Промышленность, 1. 22 - 23. https://cyberleninka.ru/article/n/aktivnaya-upakovka-iz-polimernyh-materialovФедотова, О. Б. (2008). Упаковка для молока и молочных продуктов. Качество и безопасность. Издательство Россельхозакадемии, 98.Федотова, О. Б. (2008). Упаковка для молока и молочных продуктов. Качество и безопасность. Издательство Россельхозакадемии, 98.Фильчакова С.А. (2008). Микробиологическая чистота упаковки для молочных продуктов. Молочная Промышленность, 7, 44–46. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=13794014Фильчакова С.А. (2008). Микробиологическая чистота упаковки для молочных продуктов. Молочная Промышленность, 7, 44–46. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=13794014Чеботарь, А.М., Бомина, О.В. Перегудов, М.Г., Снежко, А.Г., Кузнецова, Л.С., Кулаева, Г.В., Борисова, З.С., Донцова, Э.П. (1999). Пленки с антимикробными свойствами. Сыроделие, 3, 16–18.Чеботарь, А.М., Бомина, О.В. Перегудов, М.Г., Снежко, А.Г., Кузнецова, Л.С., Кулаева, Г.В., Борисова, З.С., Донцова, Э.П. (1999). Пленки с антимикробными свойствами. Сыроделие, 3, 16–18.Юрова Е.А. (2019). Оценка качества и хранимоспособности молочных продуктов функциональной направленности. Milk Branch Magazine, 10, 6–11. https://doi.org/10.33465/2222-5455-2019-10-6-10Юрова Е.А. (2019). Оценка качества и хранимоспособности молочных продуктов функциональной направленности. Milk Branch Magazine, 10, 6–11. https://doi.org/10.33465/2222-5455-2019-10-6-10

The authors declare that there are no conflicts of interest present.