Из чего изготавливаются пакеты для чипсов? Материалы, из которых сделана ваша любимая закуска

Откройте пакет с картофельными чипсами, и вы сразу же заметите одну особенность: его внутренняя поверхность блестит, словно металл. Сам пакет тонкий, лёгкий и хрустящий, но при этом он сохраняет свежесть чипсов в течение нескольких месяцев. Если вы когда-нибудь задумывались, что придаёт пакету с чипсами такие свойства, то вы не одиноки — “из чего сделаны пакеты с чипсами” — один из самых часто задаваемых вопросов о повседневной упаковке.

Если говорить кратко, то пакет для чипсов — это не один материал. Это тщательно спроектированная многослойная конструкция, состоящая из трёх или более слоёв, каждый из которых предназначен для выполнения определённой функции, которую ни один пластик не способен выполнить в одиночку. Ниже приводится послойный разбор материалов, из которых состоит современный пакет для чипсов, объяснение причин их выбора, а также прогноз дальнейших тенденций развития отрасли.

1. Многослойная тайна упаковки микросхем

1.1 Почему одного уровня недостаточно

Если бы вам пришлось разрабатывать упаковку для чипсов с нуля, вы бы быстро поняли, что ни один материал не соответствует всем требованиям. Упаковка должна одновременно выполнять как минимум шесть функций:

1. Блокировать кислород — под воздействием кислорода масла в чипсах прогоркают, и продукт приобретает неприятный привкус.
2. Защита от влаги — влажность делает хрустящие чипсы мягкими и способствует росту микроорганизмов.
3. Блокировать свет — Ультрафиолетовое излучение ускоряет процесс окисления, особенно в случае жареных закусок.
4. Обеспечить механическую прочность — пакет должен выдержать транспортировку, укладку на полки и то, что покупатели будут брать его в руки, не разрываясь и не прокалываясь.
5. Обеспечьте высокое качество печати — для фирменной графики, информации о пищевой ценности и штрих-кодов необходима гладкая поверхность, хорошо впитывающая краску.
6. Обеспечьте надежное термосварное соединение — пакет должен быть герметично запечатан на высокоскоростных производственных линиях со скоростью в сотни единиц в минуту.

Ни один полимер не обладает хорошими характеристиками по всем шести параметрам. Полипропилен имеет отличные влагобарьерные свойства и хорошо подходит для печати, но при этом обладает крайне низкой кислородной непроницаемостью. Полиэтилен прекрасно герметизирует, но почти беспрепятственно пропускает кислород. Алюминиевая фольга блокирует всё, но стоит дорого и при изгибе подвержена образованию микроотверстий. Решение, разработанное в ходе многолетних исследований в области упаковочной техники, заключается в ламинировании различных материалов, благодаря чему каждый из них вносит свой вклад, компенсируя слабые стороны остальных.

1.2 Стандартная схема слоев: от внешнего к внутреннему

Типичный пакет для картофельных чипсов состоит из трёх функциональных слоёв, скреплённых между собой клеями на полиуретановой основе:

Эти слои скреплены настолько прочно, что на ощупь они представляют собой единый лист — их невозможно разделить руками. В этом и заключается гениальность конструкции пакета для чипсов, и в то же время — проблема с точки зрения экологии.

2. Основные материалы: подробный анализ каждого слоя

2.1 Наружный слой — БОПП для печати и защиты

Самый внешний слой большинства пакетов для чипсов — это двухосно ориентированный полипропилен, или BOPP. Термин “двухосно ориентированная” означает, что в процессе производства полипропиленовая пленка растягивается в обоих направлениях — по длине и по ширине, — что приводит к выравниванию полимерных цепей и значительно повышает жесткость, прозрачность и прочность на разрыв.

BOPP выполняет две важнейшие функции. Во-первых, он обеспечивает поверхность печати. Графика на упаковках для чипсов наносится методом обратной печати на внутреннюю сторону слоя БОПП перед ламинированием, то есть краска оказывается зажатой между внешней пленкой и средним барьерным слоем. Это защищает рисунок от потертостей, царапин и выцветания во время транспортировки. Во-вторых, БОПП — это превосходный влагозащитный барьер. Коэффициент пропускания водяного пара (WVTR) в многослойной конструкции может составлять всего 2,0 г/м²/сутки, что не позволяет влаге из окружающей среды проникнуть к микросхемам внутри.

Некоторые производители используют ПЭТ (полиэтилентерефталат) в качестве внешнего слоя вместо БОПП, особенно когда требуется более высокая жесткость или термостойкость. Тем не менее, БОПП занимает доминирующее положение в сегменте снеков, поскольку обеспечивает оптимальный баланс между стоимостью, прозрачностью и защитой от влаги.

2.2 Средний слой — металлизированный барьерный слой

Средний слой — главная изюминка. Именно благодаря ему внутренняя поверхность пакета с чипсами выглядит как зеркало. Этот слой, как правило, VMPET: полиэтилентерефталат с вакуумным металлическим покрытием.

Принцип работы следующий: тонкая ПЭТ-пленка (толщиной около 12 мкм) помещается в вакуумную камеру, где алюминиевая проволока нагревается до состояния испарения. Пары алюминия конденсируются на поверхности ПЭТ, образуя покрытие толщиной всего от 30 до 50 нанометров — примерно в 1 000 раз тоньше человеческого волоса. Несмотря на свою микроскопическую толщину, именно этот слой алюминия придает пакету для чипсов его замечательные барьерные свойства.

Качественный ламинат из металлизированного ПЭТ позволяет добиться скорость проникновения кислорода (OTR) ниже 1,0 см³/м²/сутки и WVTR ниже 3,5 г/м²/сутки. Высококачественные металлизированные пленки, используемые в упаковке снеков, позволяют снизить эти показатели ещё больше — до уровня ниже 0,1 единицы по обоим показателям — и по своим барьерным свойствам не уступают цельной алюминиевой фольге, при этом стоимость и вес материала составляют лишь небольшую часть от соответствующих показателей фольги.

Металлизированный слой также блокирует Ультрафиолетовое и видимое излучение, что имеет решающее значение, поскольку воздействие света ускоряет окисление масел для жарки. Без этого непрозрачного барьера чипсы приобрели бы посторонний привкус уже через несколько дней после упаковки.

Следует проводить различие между металлизированной пленкой и настоящей алюминиевой фольгой. Фольга (как правило, толщиной 7–9 мкм из чистого алюминия) обеспечивает практически идеальный барьер — фактически нулевую проницаемость газа — но при этом она тяжелее, дороже и подвержена растрескиванию при изгибе. Металлизированная пленка обеспечивает 99% барьерные свойства при гораздо более низкой стоимости и обладает лучшей механической прочностью, что и является причиной её доминирования на массовом рынке чипсов.

2.3 Внутренний слой — полиэтилен и герметизирующая прокладка, предназначенная для контакта с пищевыми продуктами

Самый внутренний слой, который непосредственно соприкасается с вашими чипсами, представляет собой термосвариваемый полиолефин. Чаще всего выбирают полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), толщина которых обычно составляет 40–60 мкм.

LDPE выбирают по трем причинам. Во-первых, это безопасен для контакта с пищевыми продуктами — ПЭДЛ является инертным, нетоксичным материалом и одобрен органами по регулированию безопасности пищевых продуктов во всем мире для прямого контакта с пищевыми продуктами. Во-вторых, он термосвариваемый — LDPE плавится при температуре примерно 105–115 °C, образуя прочное герметичное соединение при сжатии между нагретыми запечатывающими губками на упаковочной линии. Именно благодаря целостности этого шва азот, используемый в качестве газа для промывки, удерживается внутри, а кислород — снаружи. В-третьих, LDPE — это жиростойкий — он не разлагается и не разбухает при контакте с растительными маслами, которыми покрыта большая часть картофельных чипсов.

В некоторых пакетах для чипсов LDPE заменяют на CPP (литой полипропилен) в качестве герметизирующего слоя, особенно если внешний слой также изготовлен из БОПП. CPP обладает лучшей термостойкостью, чем ЛПЭ (температура запечатывания 125–140 °C), и более высокой прозрачностью. В некоторых пакетах премиум-класса используются иономерные смолы, такие как Surlyn®, материал компании DuPont, обеспечивающий герметичность даже при загрязнении — то есть он способен создавать прочное уплотнение, даже если в зону уплотнения попадают масло или стружка, что является распространенной проблемой на высокоскоростных линиях по производству снеков.

3. Почему так важен блестящий салон (и из чего он сделан)

Люди часто спрашивают: “Из чего сделаны пакеты для чипсов?”, заметив металлический блеск внутри — и именно этот блеск играет ключевую роль.

Именно алюминиевое покрытие на металлизированном слое ПЭТ придает упаковке зеркальный блеск, но его основная задача — защита от трёх факторов, приводящих к порче чипсов: кислорода, влаги и света. Если говорить о цифрах, то стандартный неметаллизированный ламинат ПЭТ/ПЭ пропускает примерно 109 см³/м²/сутки кислорода сквозь и вокруг 14 г/м²/сутки водяного пара. Если добавить металлизированное покрытие, эти цифры снижаются примерно на 99% — до уровня ниже 1,0 см³/м²/сутки для кислорода и ниже 3,5 г/м²/сутки для влаги.

Именно благодаря этому значительному улучшению срок хранения неоткрытой упаковки чипсов при комнатной температуре составляет 2–4 месяца. Без металлизированного слоя эти же чипсы стали бы несвежими менее чем за неделю.

Этот процесс — называемый физическим осаждением из паровой фазы (PVD) — также отличается поразительной экономией материала. Одного килограмма алюминиевой проволоки достаточно для нанесения металлического покрытия на пленку, из которой можно изготовить десятки тысяч пакетов для чипсов. Именно поэтому экологическая дискуссия вокруг пакетов для чипсов сосредоточена на возможности вторичной переработки, а не на потреблении сырья: содержание алюминия в одном пакете настолько мало, что его вклад в общий материальный след упаковки можно считать пренебрежимо малым.

4. Не только материалы: азот и герметизация

Материалы — это лишь половина дела. После наполнения пакета с чипсами производители промывают свободное пространство над содержимым азот (N₂) перед герметизацией. Азот является инертным газом — он не вступает в реакцию с маслами, содержащимися в чипсах, не способствует окислению и не влияет на вкус. Поскольку азот составляет около 78% воздуха, которым мы дышим, он доступен в изобилии, дешев и безопасен для пищевых продуктов.

Азот выполняет две функции. Во-первых, он вытесняет кислород, предотвращая окисление внутри герметичного пакета. Во-вторых, небольшое положительное давление, создаваемое азотной подушкой защищает микросхемы от механического повреждения во время транспортировки и укладки в штабеля. Именно поэтому пакеты с чипсами на ощупь кажутся слегка вздутыми, пока они не вскрыты — вы нажимаете на «азотную подушку».

Именно сочетание материалов с высокими барьерными свойствами и заполнения азотом делает современную упаковку для снеков столь эффективной. Многослойная пленка предотвращает попадание кислорода и влаги извне; заполнение азотом удаляет кислород изнутри; а термосварной шов из LDPE герметично закрывает упаковку. В результате получается упаковка, которая может месяцами стоять на полке, сохраняя хрусткость и вкус свежеприготовленных чипсов.

5. Проблема переработки отходов (и что меняется)

5.1 Почему пакеты из нескольких материалов нельзя перерабатывать обычным способом

Если пакеты для чипсов изготавливаются из полипропилена, ПЭТ, алюминия и полиэтилена, то логично задаться следующим вопросом: Можно ли эти материалы сортировать и переработать?

На данный момент практический ответ — нет, по крайней мере, в рамках стандартной системы сбора отходов для переработки. Слои скреплены сшитыми полиуретановыми клеями, которые не растворяются в воде и не поддаются экономически целесообразному разделению в промышленных масштабах. На предприятие по переработке отходов мешок для чипсов поступает как единое целое; не существует механического процесса, который позволял бы аккуратно разделить его на БОПП, металлизированный ПЭТ и ПВД. Даже если бы слои удалось отделить, металлизированное покрытие загрязняет поток ПЭТ, предназначенный для переработки, а смешанные полимерные фракции практически не имеют рыночной стоимости.

Именно поэтому почти все пакеты из-под чипсов в конечном итоге попадают на свалки или в мусоросжигательные печи. Специализированные программы, такие как TerraCycle, действительно принимают многослойные упаковки от снеков, но это программы, работающие по почте, которые охватывают лишь ничтожную долю от общего объема.

5.2 Будущее: альтернативы из одного материала и на биологической основе

Упаковочная отрасль активно разрабатывает решения, и наиболее перспективным направлением является дизайн из одного материала.

Идея проста: вместо того чтобы ламинировать между собой различные типы полимеров, в мешке для чипсов, изготовленном из одного материала, используется несколько слоев одно и то же семейство полимеров — как правило, состоящая исключительно из полипропилена (PP) или полиэтилена (PE) — причем каждый слой предназначен для выполнения своей функции. Наружный слой из PP обеспечивает возможность печати и жесткость; средний слой из PP с ультратонким покрытием из оксида алюминия (AlOx) или оксида кремния (SiOx) служит газобарьером; а внутренний слой из PP обеспечивает термосварку. Поскольку все слои относятся к одному и тому же семейству полимеров, вся упаковка может поступать в существующие потоки переработки PP или PE без разделения.

Это не просто лабораторная концепция. Компания Mars уже внедрила технологию упаковки в пленку из моно-ПП на линиях по производству батончиков «Snickers» в Китае. Крупнейшие производители плёнок в настоящее время предлагают высокобарьерные плёнки MDO-PE (полиэтилен с ориентацией по продольному направлению) и BOPP, показатели OTR и WVTR которых приближаются к показателям традиционных металлизированных ламинатов. Регламент ЕС об упаковке и отходах упаковки (PPWR) предписывает, что к 2030 году вся упаковка должна подлежать вторичной переработке, а крупные ритейлеры, включая Tesco и Carrefour, подталкивают поставщиков к переходу на мономатериальные форматы.

Также появляются альтернативы на биологической основе и компостируемые материалы. Пленки из полимолочной кислоты (PLA) или полигидроксиалканоатов (PHA) способны биологически разлагаться в условиях промышленного компостирования, хотя в настоящее время они сталкиваются с проблемами, связанными с чувствительностью к влаге и высокой стоимостью. На данный момент мономатериал ПП остается наиболее коммерчески жизнеспособным решением для массового производства экологичной упаковки для снеков.

Для брендов, производящих снеки, и производителей продуктов питания, занимающихся оценкой своей стратегии в области упаковки, переход на мономатериальные и высокобарьерные перерабатываемые пленки уже не является вопросом будущего — это активный процесс, происходящий во всей отрасли. Производители гибкой упаковки на заказ уже предлагают мономатериальные пакеты с полной индивидуализацией печати, специальными барьерными свойствами и низкими минимальными объемами заказа для брендов, тестирующих новые экологичные форматы.