Статья впервые опубликована в сети 18 ноября 2010 года, а также в №9, 2010 журнала «Пластикс» / Обновлена 24 февраля 2021 года
Материал объединяет два направления экструзионно-выдувной упаковки не освоенных в СНГ в заслуживающей того степени: барьерность и прозрачность. Одновременно оба этих свойства находят свою ценность в секторе пищевой упаковки. Ярким «представителем» этого упаковочного сектора является выдувная тара из полипропилена с барьерным слоем из сополимера этилена и винилового спирта.
1.1 Барьерный материал
О различных вариантах использования соэкструзии в выдуве и применении полученной многослойной тары мы говорили в предыдущих статьях. Сейчас хотелось бы остановиться на пищевой таре и преимуществах многослойных ёмкостей в этой отрасли.
Основным ограничителем срока годности для большинства продуктов питания, упаковываемых в бутылки и банки, является воздействие кислорода, т.е. окисление. Кислород, находящийся во внешней среде, вступает в реакцию с упакованным продуктом и приводит к его порче. В этой связи, задачей, ставящейся перед тарой, становится необходимость свести к минимуму проникновение кислорода внутрь упаковки. Из экструзионно-выдуваемых полимерных материалов наилучшую непроницаемость по кислороду демонстрирует сополимер этилена и винилового спирта, более известный под аббревиатурой EVOH. Бутылка или банка с барьерным слоем из EVOH по параметру защиты от кислорода становится сопоставимой со стеклянной или металлической ёмкостью.
Примечание: EVOH — относится к т.н. пассивным барьерным материалам. Он представляет собой своего рода стену, не пропускающую молекулы кислорода. Выделяют также активные барьерные материалы — эти добавки в полимеры не ограждают от кислорода, а вступают с ними в реакцию и таким образом поглощают его. Поэтому их также называют поглотителями кислорода. Подобные активные материалы редко применяются в экструзионно-выдувном формовании и больше распространены для ПЭТ-тары.
Ёмкость активного барьера ограничена — фиксированное количество материала в бутылке может впитать фиксированное количество кислорода. После превышения поглощающей способности барьерного материала бутылка превращается в стандартную. Учитывая это, количество и тип активного барьерного материала должны быть подобраны и внедрены в достаточной степени для обеспечения требуемого срока годности данного конкретного продукта.
Для продуктов особенно чувствительных к воздействию кислорода, например для пива, часто используется полимерная тара, имеющая и пассивный и активный барьер одновременно. Поглотитель, находящийся в контакте с содержимым бутылки, может впитать кислород, оставшийся внутри после герметизации упаковки и за счёт этого обеспечить дополнительное увеличение срока годности.
Традиционная структура барьерной пищевой ёмкости включает в себя не только слои полипропилена (внутри и снаружи), слой EVOH, но и слои из адгезивного (склеивающего) полимера, который нужен лишь для того, чтобы скрепить полиолефин и барьерный материал. Итого необходимо пять слоёв, хотя часто используют и шестой слой, куда помещают передробленный полипропилен.
Экструзионные головки, превращающие композицию из пяти/шести слоёв в целостный многослойный рукав, исключительно сложные с технологической точки зрения устройства. Как, впрочем, и система экструдеров машины, управление ими и в целом весь технологический процесс. Особенно, когда речь заходит о большом количестве ручьёв, ведь пищевая отрасль — это в первую очередь объёмы.
Современные разработки производителей полимерных материалов позволяют упростить процесс производства выдувной барьерной тары и сделать его гораздо доступнее. Специальные склеивающие вещества могут быть смешиваны с полипропиленом, что позволяет ему в достаточной степени скрепляться с EVOH напрямую, без дополнительных адгезивных слоёв. Добавки для придания полипропилену склеивающих свойств выпускаются и продаются отдельно, но существуют также марки ПП с уже внедрёнными в заводских условиях адгезивными способностями.
В результате такого развития химических технологий для получения пищевой барьерной бутылки или банки достаточно иметь 3-х слойную соэкструзионно-выдувную машину, а такое оборудование и ощутимо дешевле по инвестициям и проще в практической эксплуатации.
1.2 Основной материал
Проанализируем основные причины популярности полипропилена за рубежом в качестве сырья для производства барьерной выдувной пищевой тары.
Во-первых, полипропилен имеет приемлемую цену. По этому, безусловно, важнейшему параметру ПП находится на одной ступеньке с полиэтиленом и ПЭТ, что позволяет бутылкам из него быть конкурентоспособными и доступными для всех рыночных сегментов от низкорентабельных массовых изделий до премиальных брэндов.
Во-вторых, полипропилен перерабатывается любыми технологиями формования изделий из пластмасс: экструзионно-выдувным методом, инжекционно-выдувным методом с продольной вытяжкой и без, в моноблоке или отдельным литьём преформ и выдувом. Возможность переработки экструзионно-выдувным формованием позволяет дизайнерам не ограничивать себя в геометрии бутылки. Становятся доступны любые горловины, любые изгибы, острые углы, вертикальная и горизонтальная ассиметрия, а главное — полноценные ручки. В этом преимущество ПП перед стандартным ПЭТ.
В-третьих, полипропилен стоек к высоким температурам. Заполненные бутылки и банки из полипропилена могут выдерживать длительное нахождение под температурой порядка 120–130 ºC, а также непродолжительное воздействие и более высокой температуры. Как следствие в полипропиленовую тару можно без каких-либо дополнительных модификаций осуществлять горячий розлив, а это типично для таких продуктов как кетчуп или соки. Кроме того, тара из ПП может подвергаться стерилизации, что открывает для неё дополнительные применения. В этом ещё одно преимущество ПП перед стандартным ПЭТ.
В-четвёртых, современный выдувной полипропилен прозрачен. Уже достаточно давно присутствующие на рынке марки рандом-сополимеров ПП обеспечивают необходимый уровень прозрачности, чтобы продукты сплошного цвета (кетчуп, майонез, соки и т.п.) передавали сквозь упаковку свой естественный цвет.
Прозрачность полипропилена называется контактной. Это означает, что вплотную расположенное к стенкам содержимое будет полностью просматриваться, но при этом пустая бутылка или бутылка, заполненная прозрачной жидкостью, может казаться мутной. Производителей же в первую (и возможно единственную) очередь волнует, как будет выглядеть их заполненный продукт на полке магазина, а не как будет смотреться пустая бутылка в мусорном баке.
Если же говорить о самых последних достижениях на ниве прозрачности выдувного полипропилена, то можно констатировать факт выравнивания прозрачности ПП и ПЭТ уже без оговорок на контактность. Простым подтверждением могут служить следующие фотографии выдувных изделий из полипропилена:
Улучшение прозрачности полипропилена достигается за счёт изменения его молекулярной структуры. Говоря упрощённо, размеры кристаллитов в структуре материала без осветлителей превышают по размеру длину волны видимого света, что приводит к небольшому помутнению стенок ПП-изделий. В результате процедуры осветления формируется другая кристаллическая структура, в которой число кристаллитов больше, но они меньше по размеру. Процесс инициируют специальные добавки.
Разрабатывают подобные средства различные специализированные компании. Вероятно, дальше всех в вопросах осветления полипропилена продвинулся транснациональный химический холдинг Milliken. Эта компания уже много лет представляет на рынке свои осветляющие добавки марки Millad. Последнии модификация этого осветляющего агента позволили достичь представленного выше уровня прозрачности. Milliken тесно сотрудничает с ведущими производителями полиолефинов, поэтому на рынке доступны готовые полипропилены, интегрированные с агентами Millad. Переработчик, таким образом, может получить готовый продукт из одних рук и на имеющемся стандартном экструзионно-выдувном оборудовании производить прозрачные ПП-ёмкости.
Впрочем, стоит принимать во внимание и реалии российского рынка полимерного сырья. А заключаются они в том, что из-за высоких таможенных пошлин, НДС и логистической составляющей любое сырьё европейского или азиатского производства автоматически получает отрицательную фору по цене. В конкуренции с тарой из отечественного ПЭ и ПЭТ это минус для продукции из осветлённого импортного полипропилена, особенно в сегменте бутылок и банок малой рентабельности. Если европейский переработчик может приобрести готовый осветлённый ПП фактически за те же деньги по сравнению с ПЭТ и чуть дороже ПЭ, то российскому переработчику приходится рассматривать и другие пути.
Один из таких путей, компаундирование полипропилена с осветляющими добавками на месте. В этом случае переработчик может использовать недорогой отечественный гомополимер полипропилена как базу, а осветляющий агент как добавку. В результате при аккуратном соблюдении рецептуры и стабильности экструзионно-выдувного процесса из гомополимера можно получить ПП с неплохой контактной прозрачностью. На добавках для такого «индивидуального» применения специализируется компания ColorMatrix (ныне PolyOne).
Более интересной перспективой в развитии прозрачного ПП представляется активная деятельность самой компании Milliken на российском рынке. Российские производители ПП предлагают переработчикам литьевые марки с осветлителями Millad, а что касается отечественного выдувного полипропилена с прозрачностью вышеприведённых образцов (или хотя бы приближенной к ним), то такие марки за последние годы то появляются, то исчезают, то с ними возникают какие-то проблемы, то они решаются, вообщем на момент прочтения вами этой статьи нужно всегда актуализировать информацию.
Далее переключимся на конкретные секторы пищевой отрасли, где нам видится целесообразным применение выдувной тары на основе полипропилена с барьерным слоем из EVOH.
2.1 Соусы
Исходя из объёмов потребления, соус №1 в России — майонез, а соус №2 — кетчуп. Для розлива этих двух распространённых продуктов у нас сегодня используется самая разная тара: стеклянные бутылки и банки, полипропиленовые вёдра, пакеты дой-пак и в меньших масштабах также ПЭ-тара и ПЭТ-бутылки.
- Приемлемая цена, сопоставимая или более низкая по сравнению с ПЭТ-тарой
- Свобода дизайна и выбора горловины, более оригинальный и привлекающий внимание вид на полке по сравнению со стандартизированными пакетами и вёдрами
- Возможность горячего розлива, что является обязательным для стандартных линий розлива кетчупа; по сравнению с ПЭТ-тарой для горячего розлива, с которой необходимо предварительно проводить либо специальные процедуры кристаллизации преформ, либо усиливать стенки и горловину, либо добавлять в конструкцию бутылки «уродливые» рёбра жесткости, либо всё вышеперечисленное.
- Устойчивость на полке даже при малом количестве содержимого (по сравнению с пакетами)
- Удобное выдавливание (по сравнению со стеклянной тарой) и более приятное выдавливание по сравнению с ПЭТ-бутылками – полипропиленовые бутылки сдавливаются мягко, а не хрустят как ПЭТ.
Стеклянные ёмкости используются всё меньше, т.к. полимерная тара немного дешевле, намного легче и не бьётся, что удобно и для потребителей, и для производителей. Барьерная полипропиленовая тара, в свою очередь, может обеспечить следующие дополнительные преимущества в секторе соусов:
И главное преимущество барьерной тары, конечно, в длительных сроках хранения продукта. Вообще итоговый срок хранения зависит от множества факторов: от рецептуры продукта и консервантов, от условий розлива, но и, безусловно, от барьерных свойств тары. Если говорить о конкретных показателях, то на примере кетчупа в бутылках из ПП-EVOH-ПП достигаются сроки хранения до 15 месяцев… без консервантов.
2.2 Соки
На российском рынке соков, как и в секторе соусов, наблюдается достаточно унылая унификация упаковки. Большинство продукции разливается в картон компаний Tetra Pak и SIG. Небольшая часть соков продаётся в стеклянных бутылках, ещё меньшая в «бабушкиных» стеклянных банках.
Доля соков, разливаемых в полимерную тару, приходится на ПЭТ-бутылки объёмом обычно от 0,3 до 0,5 л, иногда до 1 л. Срок годности соков в такой упаковке не превышает 6 месяцев, а их дизайн ограничен стандартными формами, напоминающими бутылки от газированных напитков. Упаковка соков в ПЭТ-бутылки несколько затруднёна, потому что стандартные линии предназначены для горячего розлива, а это в случае с ПЭТ требует преодоления целого вороха ограничений (о чём мы говорили выше). Горячий розлив открывает дорогу бутылкам на основе полипропилена.
На рынке также совершенно очевиден дефицит упаковки семейного класса, т.е. 2 или даже 3 литра. Об этом мы уже говорили в статье об экструзионном сополиэфире ПЭТ. Любой потребитель может подтвердить, что держать картонный пакет объёмом 2 литра или тем более 3-х литровую банку очень неудобно. Несмотря на это, российские производители продолжают «мучить» своих покупателей, вместо того чтобы обратить внимание на барьерные полипропиленовые бутылки с ручкой. А ведь такая тара:
- Сразу привлечёт внимание на прилавке
- Обеспечит удобство потребителю
- Передаст цвет содержимого за счёт прозрачности
- Обеспечит срок хранения в 1 год
2.3 Консервированные продукты
Достаточно неожиданная категория продуктов питания для упаковывания в полимерную тару. Тем не менее, она набирает обороты в Европе, потому как барьерные полипропиленовые банки показали себя отличной альтернативой традиционным стеклянным.
ПП-тара выдерживает и высокотемпературную обработку паром перед розливом, и стерилизацию в автоклаве. Это позволяет использовать такие полимерные банки для фасовки маринованных огурцов, томатов и других консервированных овощей и фруктов. Причём существующие линии розлива/фасовки, имеющиеся у производителей, не потребуют принципиальных модификаций, что облегчит потенциальным производителям многослойных ПП-банок вход на рынок.
Благодаря слою EVOH сроки хранения продукции будут сопоставимы с классическим стеклом, ну а преимущества ПП-банок и в этом применении очевидны:
- ПП-банки не бьются, что выгодно производителям и удобно потребителям
- ПП-банки намного легче, что опять же выгодно производителям и удобно потребителям
- Крышки на ПП-банках закручиваются и откручиваются чётко и без усилий
В Европе лидером в продвижении и внедрении многослойных ПП-банок на рынок консервированных продуктов можно считать компанию RPC Group, транснационального выдувного «упаковщика». Именно банки от RPC уже успешно внедрили такие крупные европейские производители консервированных продуктов как Global Green (Индия / Европа), Ernst Nowka (Германия), Van der Kroon Food (Нидерланды), GrupoAngelCamacho (Испания), Venus (Греция) и другие.
***
Трудно спорить с тем, что прозрачная тара из ПП с барьерным слоем из EVOH обладает солидным наборов аргументов в свою пользу, они позволяют ей бросить вызов практически всем другим упаковочным средствам сразу. В зависимости от конкретной отрасли и специфики ПП-тара может быть альтернативой и ПЭТ, и ПЭ, и картону, и стеклу и гибкой упаковке.
Причины того, что барьерная ПП-тара ещё не захватила российские прилавки, различны. Во-первых, это банальная малая информированность и потенциальных производителей тары, и её потребителей. Не секрет, что многие автоматически считают ПЭТ единственным доступным по цене прозрачным выдувным полимером. Во-вторых, это старые стереотипы производителей о том, что любой конечный потребитель будет по умолчанию с недоверием относиться к продукции в пластиковой таре и предпочитать ей неудобную, тяжёлую и бьющуюся стеклянную банку. В-третьих, традиционная консервативность и где-то лень производителей. Большинство руководителей предпочтут не рисковать и выпустить продукцию в такой же упаковке, как и у конкурентов (например, в дой-паке). Фактически, таким образом, они стремятся не выделяться на прилавке, хотя один из основных принципов маркетинга говорит о необходимости в обратном.
Решать первый вопрос — наша прямая обязанность. На второй уже ответили потребители из Европы и США, да и российские покупатели с удовольствием и весьма массово потребляют самые различные продукты питания в полимерной таре, которая когда-то также была только стеклянной. Ну а к необходимости дифференцирования своих торговых марок за счёт в т.ч. и типа упаковки, производители придут обязательно вместе с дальнейшим развитием маркетингового мышления.