1.4 Способы защиты материалов и изделий от биоповреждений м/о

1.4.1 Использование защитных покрытий

Эффективным средством против микробиологических повреждений являются специальные защитные покрытия.

Так, к грибостойким покрытиям относятся 25%-ный акрилатный лак АГС-4 (ТУ 40.01.72), хлоркаучуковая тиксотропная эмаль КЧТС-2 (ВТУ НИИ АБ-72), пентафталевая эмаль ПФ-115 (ГОСТ 6465-63), фторопластовые покрытия, герметики типа ВИКСИНТ, ЭЗК-6, К-30-100, К-1, резина МБС, эпоксидные ЛКП и др.

Грибостойкость лакокрасочных покрытий можно повысить введением фунгицидных добавок на стадии их приготовления перед применением. Так, в грунт ВА-01ГИСИ вводят катапин в количестве 0,5 % (по массе) и препарат БАМ в количестве 1,0% (по массе).

Латексы АГП-10 и АГП-40 хорошо совмещаются с промышленными поливинилацетатными и полиакрилатными водными дисперсиями и водно-дисперсионными красками на их основе и в количествах от 1 до 2 % (по массе) обеспечивают их защиту от повреждений микроорганизмами.

Препарат АГП-100 вводят в лакокрасочные и пленкообразующие материалы на основе органических растворителей (растворы, эмали, органодисперсии) в качестве биоцидной добавки. Он хорошо совмещается с хлорвиниловыми, перхлорвиниловыми, алкидно-стирольными, меламино-алкидными, алкидными, пентафталевыми, мочевинными, эпоксидными, масляными лаками, эмалями, олифами. Минимальная концентрация биоцида, обеспечивающая защиту основного материала, не превышает 1%. Возможно введение АГП-100 в некоторые герметики, смазочные масла и др.

Для ряда бактерий питательной средой являются дизельное топливо, бензин, моторное масло, в особенности при высоком содержании серы, органические соединения, находящиеся в воде системы охлаждения. Для борьбы с бактериями в таких случаях могут применяться хлор, хлорамин, перхлорат натрия, перманганат калия, а также органические соединения: дихлорбензол, формальдегид, алкилтриметил аммонийхлорид.

Аналогичное воздействие оказывают сальварсан и пенициллин. Поэтому перед остановкой двигателя на длительное хранение рекомендуется добавлять эти вещества в масло, топливо, охлаждающую воду.

Для защиты пластмасс от поражения в их состав добавляют антисептические и иногда ароматические вещества [14].

1.4.2 Полимерные материалы с антимикробными свойствами

Очевидно, что биообрастания значительно сокращают срок службы материалов и изделий за счет биокоррозии, обусловленной фермента­тивными системами микроорганизмов. Решить проблему биообрастаний и предот­вратить биокоррозию часто удается путем вве­дения в состав материалов биоцидных веществ или при использовании защитных покрытий с антимикробными свойствами. Расширение спектра биостойких материалов и сфер их ис­пользования диктует необходимость адекват­ной оценки антимикробной активности. Однако на сегодняшний день не существует простого и надежного метода для определения способно­сти изделий и материалов противостоять мик­робной колонизации и деструкции.

Для изучения антимикробных свойств материалов используется ряд методов, среди которых можно выделить следующие:

1 Суспензионный метод, дающий возможность различить материалы с биоцидными добавками по степени выраженности их антимикробных свойств. Однако данный метод имеет существенный недостаток: в нем оцени­ваются антимикробные свойства только тех ве­ществ, которые выщелачиваются из образца в рас­твор. Таким образом, материалы, прочно удержи­вающие биоциды, могут показать в этом методе низкую антимикробную активность, несмотря на то что их поверхность может оставаться защи­щенной от колонизации микроорганизмами.

2 Адсорбционный метод, позволивший выявить закономерность снижения концентрации свободно суспендированных бактерий при увеличении длительности адсорбции клеток на волокне.

3 Модифицированный метод, позволяющий изучать способность к размножению клеток, адсорбированных на красителе.

Представленные методы дают возможность количественно оценивать степень антимикробной активности материалов, прочно удерживающих биоцидные добавки, а также изделий сложного профиля и с разным характером поверхности [15].

В настоящее время в целях защиты продукции от биоповреждений упаковочные материалы изготавливают, как правило, на основе полиолефинов: полиэтилена низкой плотности (ПЭНП), полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), полипропилена (ПП), сополимеров этилена с винилацетатом (СЭВА), полиамидов (ПА), соэкструдатов на их основе, или с использованием других компонентов.

В промышленности используют пленки из сополимеров винилиденхлорида, а также металлизированные материалы. Комбинируя различные полимерные слои, получают материалы с требуемыми паро-, газо-, влагопроницаемостью, хорошей формуемостью, прозрачностью, высокой прочностью на разрыв, термосвариваемостью, способностью хорошо герметизироваться. Такие пленки имеют как один, так и два, три и более слоев, что придает им дополнительные свойства жесткости, газонепроницаемости, способности к вакуум упаковке. При этом слой, непосредственно контактирующий с продуктом, выполняют преимущественно из полиолефинов для обеспечения необходимых технических и гигиенических характеристик. Кроме полимерной составляющей в композицию этого слоя входят также специальные добавки (противостарители, скользящие агенты и т.д.).

Весь этот ассортимент упаковочных материалов предназначен для сохранения первоначального качества продуктов, сокращения их потерь при транспортировке и хранении, для обеспечения гигиенической безопасности продукции, а также для эффективной защиты от биоповреждений.

В настоящее время перечисленные полимерные пленочные материалы используются в виде пакетов (вакуумных и вакуумных термоусадочных) для упаковывания, хранения и реализации. Они могут также применяться в качестве покровного компонента в комбинированных пакетах с нижним слоем из металлизированных картона, бумаги и т.д.

Перспективно использование этих материалов для порционной упаковки сухих пряностей, смесей специй, функциональных добавок, сухих кормов для животных и т.д.

В настоящее время внедрена промышленная технология изготовления таких продуктов, как ветчина и окороки, в пленочных пакетах; во многих странах выпускаются консервы в термоформируемой таре из одно- и многослойных соэкструзионных термостойких материалов на основе ПА и сополимера этилена с поливиниловым спиртом.

Происходят серьезные изменения и в области использования упаковочных материалов – из инертного защитного барьера между пищевым продуктом и окружающей средой упаковка превращается по существу в технологический фактор производства.

Расширение функций упаковки достигается путем придания традиционным материалам дополнительных признаков, например, селективной проницаемости к парам воды и газам, антимикробной активности по отношению к нежелательной микрофлоре, противоокислительного действия по отношению к жировым компонентам продуктов.

Активные полимерные материалы получают путем введения модификаторов (активных добавок) на стадии синтеза традиционно используемых полимеров или в композиции на стадии переработки их в изделия. Активные добавки могут также наноситься на поверхность изделия в виде дополнительных специальных слоев (покрытий). В зависимости от целевого назначения материала в качестве таких добавок используются консерванты, антиокислители, адсорбенты влаги и экотоксикантов, витаминные комплексы, коптильные или биологически активные препараты и т.д.

Проблема создания упаковочных полимерных материалов, обладающих антимикробной активностью, стала весьма актуальной. Это связано с резко ухудшившейся в последние годы экологической ситуацией и с существенным увеличением вследствие этого нежелательной микробной нагрузки в воздухе рабочих зон предприятий. На поверхности незащищенного продукта всегда имеется микрофлора, продуцирующая развитие болезнетворных микроорганизмов с поверхности в объем продукта. Вот почему так важно защитить продукцию соответствующей упаковкой на стадии ее производства сразу же после изготовления . Однако и внутри упаковки на обсемененных продуктах могут развиваться микроорганизмы, например, внутри вакуумных упаковок – анаэробные, при неполном вакууме – также и аэробные, а кроме того, и некоторые виды плесеней. Очень важно придать слою, контактирующему с продуктом, антисептические свойства.

В мировой практике широко применяется стерилизация поверхности пленок непосредственно перед их использованием (фасовкой продукции ) различными физическими методами или химическими агентами, например, ультразвуком, обработкой перегретым воздухом или перекисью водорода. Однако эти методы обеспечивают только обеззараживание исходного материала и не гарантируют антимикробную защиту упаковки при локальном нарушении ее целостности (проколе).

Устранение этого недостатка и одновременное улучшение комплекса защитного действия новых активных упаковочных материалов может быть достигнуто путем введения антимикробных компонентов непосредственно в полимерный слой материала на стадии его получения.

Разработанные новые однослойные и многослойные пленочные упаковочные материалы отличаются противоплесневой, антидрожжевой и антигрибковой активностью при общей санитарно-гигиенической доброкачественности. Эффект длительно сохраняющегося антимикробного действия пленок был достигнут путем введения в упаковочный материал специальных добавок – композиций оптимальной рецептуры на основе натриевой соли дегидрацетовой кислоты, антиоксидантов, пищевых кислот.

Высокая антимикробная активность и длительно сохраняющееся антисептическое действие материалов связаны с реализацией синергетического эффекта действия сбалансированной по составу антимикробной композиции. Пленочные материалы с антимикробными свойствами могут быть получены в виде однослойных и многослойных упаковочных материалов соэкструзией, кашированием, ламинированием.

При этом антисептическими свойствами может обладать либо один из слоев, непосредственно прилегающих к продукту, либо все слои в зависимости от целевого использования нового материала [16].