Оценка смачивающих свойств пероксида водорода в контексте безопасного применения при асептическом розливе молока

Введение: В системах асептического розлива упаковочные материалы стерилизуются различными методами, чтобы уничтожить микроорганизмы. Одним из самых популярных методов стерилизации упаковочного материала является использование пероксида водорода. Для эффективной инактивации микроорганизмов и однородной обработки поверхности асептической упаковки параметр смачиваемости поверхности играет важную роль. Улучшение смачивающих свойств растворов пероксида водорода путем добавления поверхностно-активных веществ позволит повысить контакт стерилянта с обрабатываемой поверхностью лиофобного многослойного упаковочного материала, обеспечивая необходимую стерилизующую способность и обеззараживающее действие при асептическом розливе молока и молочных продуктов.

Цель: Изучение смачивающих свойств концентрированных растворов пероксида водорода по отношению к различным субстратам и возможности их коррекции поверхностно-активными веществами для обеспечения лучшей смачиваемости упаковки и безопасных режимов ее обеззараживания.

Материалы и методы: Объектами исследований являлись: дезинфицирующая субстанция и стерилянт – пероксид водорода, поверхностно-активные вещества, используемые в качестве технологических вспомогательных средств на предприятиях пищевой промышленности и комбинированные многослойные упаковочные материалы на основе бумаги, картона, алюминиевой фольги и полимерных материалов, используемые в процессах асептического розлива молока. Смачивающую способность оценивали по краевому углу смачивания в 3-х фазной системе: адгезив (пероксид водорода, вода, растворы ПАВ) – субстрат (упаковочный материал, стальная пластина, стекло) - воздух методом лежащей капли по методу Юнга-Лапласа; поверхностное натяжение оптическим методом висящей капли с помощью прибора DSA25S; поверхностное натяжения растворов от температуры в диапазоне 30-70 °С определяли методом наибольшего давления образования пузырьков. Наличие остаточных количеств смачивателя ПАВ-полисорбата на упаковочном материале, подвергнутом стерилизации проводили методом ВЭЖХ.

Результаты: Упаковочный материал Tetra Brik^®Aseptic обладает выраженными лиофобными свойствами. Введение в раствор пероксида водорода (~35 % о.в.) 0,1 % ПАВ-полисорбата позволила снизить краевой угол смачивания более чем на 50 %, с 93,75 º до 40,99 º, существенно снизить показатель поверхностного натяжения на (45–48 %).

Выводы: Улучшение смачивающих свойств растворов пероксида водорода позволит улучшить контакт стерилянта с обрабатываемой поверхностью лиофобного многослойного упаковочного материала за счет добавления поверхностно-активного вещества, обеспечивая необходимую стерилизующую способность и обеззараживающее действие при асептическом розливе молока и молочных продуктов. Режимы применения растворов пероксида водорода с введением 0,1 % НПАВ-полисорбата в условиях асептического розлива с позиций эффективности обеззараживания упаковочного материала и безопасности, связанной с удалением его остаточных количеств, позволяют рассматривать его как технологическое вспомогательное вещество.

1. Аристов А., Носова Е., & Солдатов А. (2016). Применение метода фотометрии лежащих капель для задач клинической лабораторной диагностики. Медицинская техника, 5, 19-22. http://earchive.tpu.ru/handle/11683/37409

2. Директор Л., Зайченко В., & Майков И. (2010). Усовершенствованный метод лежащей капли для определения поверхностного натяжения жидкостей. Теплофизика высоких температур, 48(2), 193-197. http://dx.doi.org/10.1134/S0018151X10020069

3. Маневич, Б. (2023). Актуальность удаления остаточных количеств кислородактивных дезинфицирующих средств с контактных поверхностей молочного оборудования. Пищевая промышленность, 2, 40-43. http://dx.doi.org/10.52653/PPI.2023.2.2.009

4. Маневич, Б., Кузина Ж., & Косьяненко Т. (2018). Безопасное использование высокоэффективных дезинфицирующих средств на пищевых предприятиях. XII Международная научно-практическая конференция "Безопасность и качество товаров" (с. 218-230). Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова.

5. Маневич, Б., Кузина Ж., & Косьяненко Т. (2020). Значение шероховатости контактной поверхности при производстве функциональных продуктов на молочной основе оборудования. Молочная промышленность, 11, 54-56. http://dx.doi.org/10.31515/1019-8946-2020-11-54-56

6. Маневич, Б., Кузина Ж., & Косьяненко Т. (2018). Эффективная и безопасная дезинфекция - гарантия качества молочной продукции. Контроль качества продукции, 5, 58-61.

7. Мяленко, Д. (2020). Влияние термического, радиационно-химического и фотометрического воздействия на деструкцию и «старение» полимерных материалов. Актуальные вопросы молочной промышленности, межотраслевые технологии и системы управления качеством, 1(1), 406-411. http://dx.doi.org/10.37442/978-5-6043854-1-8-2020-1-406-411

8. Федотова, О., Мяленко, Д. (2006). Способы обеззараживания упаковочных материалов и тары при асептическом розливе молочной продукции. Сборник материалов научных чтений с международным участием, посвященных 100-летию со дня рождения профессора П. Ф. Дьяченко (с. 147-150). Московский государственный университет печати (МГУП).

9. Федотова, О. (2008). Упаковка для молока и молочных продуктов. Качество и безопасность. Россельхозакадемии.

10. Фильчакова, С. (2008). Микробиологическая чистота упаковки для молочных продуктов. Молочная промышленность, 7, 44.

11. Хамидуллина, Н., Дешевая, Е., Устинов, С., Захаренко, Д., & Сычев, В. (2020). Основные принципы, требования и методы обеззараживания. Российский сегмент международной космической экспедиции ЭкзоМарс-2022 (с. 57-163). Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина (Химки).

12. Abidullah, K., Guohui, X., Chuangang, Y., Amin, K., & Chunmao, H. (2019). Time-dependent bactericidal efficacy of hydrogen peroxide against methicillin-resistant Staphylococcus aureus and Acinetobacter baumannii in second degree burn wound. Biomedical Journal of Scientific & Technical Research, 15(4), 11447-11452.

13. http://dx.doi.org/10.26717/BJSTR.2019.15.002720

14. Chavan, R., Ansari I., & Bhatt S. (2016). Packaging: Aseptic Filling. Encyclopedia of Food and Health, 22, 191-198. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-384947-2.00512-2

15. Chiozzi, V., Agriopoulou, S., & Varzakas, T. (2022). Advances, applications, and comparison of thermal (pasteurization, sterilization, and aseptic packaging) against non-thermal (ultrasounds, UV radiation, ozonation, high hydrostatic pressure) technologies in food processing. Applied Sciences, 12(4), 2202. https://doi.org/10.3390/app12042202

16. Deeth, H. (2017). Optimum thermal processing for extended shelf-life (ESL) milk. Foods, 6(11), 102. https://doi.org/10.3390/foods6110102

17. González‐Aguilar, G., Ayala‐Zavala, J., Chaidez‐Quiroz, C., Heredia, J., & Campo, N. (2012). Peroxyacetic acid. Decontamination of fresh and minimally processed produce, 215-223. 1(12) https://doi.org/10.1002/9781118229187.ch12

18. Hedrick, T. (1973). Aseptic packaging in paperboard container. Food Technol, 27(9), 64.

19. Jildeh, Z., Kirchner, P., Oberlaender, J., Vahidpour, F., Wagner, P., & Schöning, M. (2020). Development of a package-sterilization process for aseptic filling machines: A numerical approach and validation for surface treatment with hydrogen peroxide. Sensors and Actuators A: Physical, 303, 111691.

20. https://doi.org/10.1016/j.sna.2019.111691

21. Khadre, M. A., & Yousef, A. E. (2001). Decontamination of a multilaminated aseptic food packaging material and stainless steel by ozone. Journal of Food Safety, 21(1), 1-13. https://doi.org/10.1111/j.1745-4565.2001.tb00304.x

22. Nadruz, V., Beard, L. A., Delph‐Miller, K. M., Larson, R. L., Bai, J., & Chengappa, M. M. (2023). Efficacy of high‐level disinfection of endoscopes contaminated with Streptococcus equi subspecies equi with 2 different disinfectants. Journal of Veterinary Internal Medicine, 37(4), 1561-1567. https://doi.org/10.1111/jvim.16740

23. Toledo, R.T. (1986). Post processing changesin aseptically packed beverages. Agricultural and Food Chemistry, 34(3), 405–408. https://doi.org/10.1021/jf00069a005