Transcript

1 ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ 1 6 ο ΕΞΑΜΗΝΟ. ΔΙΔΑΣΚΩΝ Πέτρος Ταούκης, Καθηγητής ΕΜΠ, Γρ. 301, τηλ , taoukis@chemeng.ntua.gr ΕΔΙΠ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ Ε. Δερμεσονλούογλου, τηλ , efider@chemeng.ntua.gr B. Γιάννου, τηλ , vgiannou@chemeng.ntua.gr

2 2 ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Σχολή Χημικών Μηχανικών Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων 2

3 Βασικές λειτουργίες συσκευασίας στο τρόφιμο: Προστασία σε προκαθορισμένο βαθμό για τον αναμενόμενο χρόνο ζωής. Σήμανση και διαφήμιση Η προστασία του τροφίμου είναι πρωταρχικής σημασίας, όπως και η προσέλκυση του καταναλωτή και η αναγνώριση της ταυτότητας του προϊόντος για τις πωλήσεις, και παίζουν καθοριστικό ρόλο στην επιλογή και το σχεδιασμό της συσκευασίας. Η συσκευασία εξυπηρετεί και την διακίνηση και αποθήκευση των τροφίμων μέσω της τοποθέτησης της επιθυμητής ποσότητας σε ένα περιέκτη (άμεση συσκευασία) και της συγκέντρωσης περισσότερων μονάδων περιεκτών σε ένα σύνολο (εξωτερική συσκευασία), ώστε να διευκολύνεται η μεταφορά και η αποθήκευσή τους: υγρά τρόφιμα συσκευάζονται σε φιάλες, τοποθετούνται σε κιβώτια που μπορούν εύκολα να συγκεντρωθούν σε παλέτες. Συχνά χρησιμοποιείται, για λόγους προώθησης στην αγορά και ενδιάμεση συσκευασία, π.χ. συσκευασία μικρού αριθμού μονάδων περιεκτών με φύλλο πλαστικού. 3 3

4 4 Η συσκευασία μπορεί επίσης: να λειτουργήσει ως βοηθητικό μέσο μιας διεργασίας. Για παράδειγμα τα μεταλλικά δοχεία που χρησιμοποιούνται σε θερμικές κατεργασίες τροφίμων εξασφαλίζουν όχι μόνο την προστασία τους, αλλά, με τη σταθερότητα των διαστάσεων τους, διατηρούν το περιεχόμενο τρόφιμο σε ορισμένο σχήμα και θέση και επιτρέπουν τον υπολογισμό της διείσδυσης θερμότητας. να παρέχει ευκολία χρήσης στον καταναλωτή. Συχνά ο ίδιος ο περιέκτης χρησιμοποιείται ως σκεύος από το οποίο καταναλώνουμε το τρόφιμο, π.χ. φιάλες ή μεταλλικά κουτιά μπίρας και αναψυκτικών. Ο σωστός σχεδιασμός της συσκευασίας διευκολύνει τους χειρισμούς του καταναλωτή και τον προστατεύει από πιθανούς τραυματισμούς. 4

5 Το κόστος των ίδιων των υλικών συσκευασίας, της μεταφοράς τους στη μονάδα συσκευασίας των τροφίμων, των μηχανημάτων συσκευασίας κ.λ.π. αυξάνει την τελική τιμή του τροφίμου που φθάνει στον καταναλωτή. Επί πλέον δεν πρέπει να παραβλέπεται το κόστος που επιβαρύνει το κοινωνικό σύνολο: κόστος συγκέντρωσης των απορριμμάτων (χρησιμοποιημένων υλικών συσκευασίας), κόστος διαχείρισης των απορριμμάτων και πρόληψης της οικολογικής επιβάρυνσης. Παρ όλα αυτά η συσκευασία, αν χρησιμοποιηθεί σωστά, μπορεί να επιφέρει οικονομικό όφελος επειδή μειώνει τις απώλειες και τις φθορές των τροφίμων, παρεμποδίζει τη μόλυνση, διευκολύνει τη μεταφορά και μειώνει το εργατικό κόστος. Παράλληλα προστατεύοντας το τρόφιμο μέχρι την κατανάλωσή του, μειώνει τον όγκο των απορριμμάτων που δημιουργούν τα ίδια τα ακατάλληλα για κατανάλωση τρόφιμα. 5 5

6 Απώλεια-Σπατάλη τροφίμων: Τρέχουσες εκτιμήσεις 6

7 Απώλεια-Σπατάλη τροφίμων: Τρέχουσες εκτιμήσεις 7

8 ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΥΠΟΒΑΘΜΙΣΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ 8 C i = παράμετροι σύστασης (αντιδρώντα συστατικά, ανόργανοι καταλύτες, ένζυμα, παρεμποδιστές, ph, ενεργότητα νερού, μικροβιακή χλωρίδα) E j d = παράμετροι περιβάλλοντος (θερμοκρασία, σχετική υγρασία, ολική πίεση, μερική πίεση περιβαλλόντων αερίων, φως, μηχανικές καταπονήσεις) k: ρυθμός αντίδρασης Q F C,E k C, E dt i j i j ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ 8

9 Παράγοντες περιβάλλοντος που επιδρούν στην ποιότητα του τροφίμου κατά την αποθήκευση 9 Επιπτώσεις στο τρόφιμο Χημικές Μεταβολές (οξειδώσεις, καταστροφή βιταμινών κ.λ.π.) Φυσικές μεταβολές (πρόσληψη-απώλεια υγρασίας, κρυσταλλώσεις) Φυσιολογικές μεταβολές (αναπνοή) Μικροβιολογικές μεταβολές, επιμόλυνση από βιολογικούς παράγοντες Επιμόλυνση από χημικές ουσίες Περιβαλλοντικός παράγοντας Ο 2, CO 2, Ν 2 Υγρασία, Ενεργότητα νερού Φως Μικροοργανισμοί και έντομα από το περιβάλλον Επικίνδυνες ουσίες στο περιβάλλον ή στη συσκευασία Σχετιζόμενη ιδιότητα της συσκευασίας Διαπερατότητα από αέρια, ακεραιότητα συσκευασίας, Διαπερατότητα από υδρατμούς, ακεραιότητα συσκευασίας Διαπερατότητα από φως Πορώδες, ακεραιότητα συσκευασίας, διατρησιμότητα από έντομα Ύπαρξη ακατάλληλων προσθέτων ή συστατικών στη συσκευασία, Διαπερατότητα από χημικά Μηχανική φθορά Μηχανική καταπόνηση Μηχανικές ιδιότητες Θερμοκρασία Θερμική αγωγιμότητα, Πορώδες, Ικανότητα ανάκλασης 9

10 10 Μηχανική καταπόνηση Η μηχανική καταπόνηση προκαλεί μηχανικές φθορές στα τρόφιμα, οι οποίες τα καθιστούν πιο ευάλωτα στην προσβολή από μικροοργανισμούς. Η ικανότητα του υλικού συσκευασίας να προστατεύσει το τρόφιμο εξαρτάται από τις μηχανικές αντοχές αυτού (αντοχή σε κρούση, συμπίεση, διάτμηση κ.λ.π.). Επίσης οι μηχανικές αντοχές καθορίζουν και τη διατήρηση της ακεραιότητας της συσκευασίας απέναντι σε μηχανικές καταπονήσεις, που είναι απαραίτητη για να μην προσβληθεί το τρόφιμο από εξωτερικούς παράγοντες. Εκτός από τις αντοχές που αναφέρθηκαν, άλλες, όπως η αντοχή σε εφελκυσμό, είναι επίσης σημαντικές στην κατασκευή των δοχείων συσκευασίας. 10

11 Οξυγόνο και άλλα αέρια Το οξυγόνο συμμετέχει σε ορισμένες αντιδράσεις που υποβαθμίζουν την ποιότητα των τροφίμων, όπως η οξείδωση των λιπαρών, οξειδώσεις βιταμινών, οξειδώσεις χρωστικών κ.λ.π. Ο ρυθμός αυτών των δράσεων εξαρτάται από τη συγκέντρωση του οξυγόνου στο τρόφιμο, η οποία με τη σειρά της εξαρτάται από τη μερική πίεση του οξυγόνου στον αέρα που περιβάλλει το τρόφιμο. Άλλη δράση στην οποία συμμετέχει το οξυγόνο είναι η αναπνοή φρούτων και λαχανικών. Η επιβράδυνση της αναπνοής είναι επιθυμητή για την παράταση του χρόνου ζωής των προϊόντων και μπορεί να επιτευχθεί με μείωση της συγκέντρωσης του οξυγόνου. Πολύ χαμηλή συγκέντρωση όμως οδηγεί σε αναερόβια αναπνοή και γρήγορη αλλοίωση. Η χρήση υλικών συσκευασίας με διαφορετική διαπερατότητα σε οξυγόνο βοηθά στον έλεγχο όλων των δράσεων που αναφέρθηκαν. Εκτός του οξυγόνου μπορεί να ενδιαφέρει η διαπερατότητα της συσκευασίας σε διοξείδιο του άνθρακα και άζωτο, ιδιαίτερα στις συσκευασίες φρέσκων φρούτων και λαχανικών και στις συσκευασίες σε τροποποιημένη ατμόσφαιρα. Σε τρόφιμα πλούσια σε πτητικά αρωματικά συστατικά απαιτείται συσκευασία μη περατή από αυτά ώστε να διατηρηθεί το άρωμα του προϊόντος. Επίσης η συσκευασία πρέπει να προστατεύει το τρόφιμο από την πρόσληψη οσμών από το περιβάλλον

12 12 Ενεργότητα νερού- Υγρασία Ο ρόλος του νερού στην ανάπτυξη ανεπιθύμητων δράσεων στα τρόφιμα εκφράζεται ποσοτικά με την ενεργότητα νερού. Επί πλέον η μεταβολή της ενεργότητας νερού μπορεί να επιφέρει ανεπιθύμητες μεταβολές της υφής (απώλεια τραγανότητας) κρυσταλλώσεις, συσσωματώσεις. Η υγρασία του τροφίμου εξαρτάται από την υγρασία του περιβάλλοντος αέρα, επομένως η διατήρηση σταθερής υγρασίας σε συσκευασμένο τρόφιμο προϋποθέτει τη χαμηλή διαπερατότητα από υδρατμούς του υλικού συσκευασίας. Σε ορισμένα προϊόντα, όπως στα φρέσκα φρούτα και λαχανικά που αναπνέουν, είναι επιθυμητή η απομάκρυνση των παραγόμενων υδρατμών από το περιβάλλον της συσκευασίας ώστε να μην υπάρχει τοπική συμπύκνωσή τους. Σε αυτές τις περιπτώσεις απαιτούνται υλικά συσκευασίας διαπερατά από τους υδρατμούς. 12

13 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΟΤΗΤΑΣ ΝΕΡΟΥ 13 Η περιεχόμενη υγρασία και η ενεργότητα του νερού στα τρόφιμα είναι οι αμέσως πιο σημαντικοί περιβαλλοντικοί παράγοντες μετά τη θερμοκρασία που επιδρούν στο ρυθμό των αντιδράσεων που καθορίζουν την ποιοτική υποβάθμιση του τροφίμου. Η ενεργότητα του νερού είναι ένα μέτρο της διαθεσιμότητας του νερού στα διάφορα τρόφιμα. Δηλαδή περιγράφει το πόσο ισχυρά συγκρατείται μέσα στο τρόφιμο και σε ποιό ποσοστό είναι διαθέσιμο να συμπεριφερθεί ως διαλύτης ή να λάβει μέρος σε χημικές δράσεις. Ως κρίσιμα όρια του aw λαμβάνονται εκείνα πάνω απο τα οποία παρατηρούνται ανεπιθύμητες μεταβολές στα τρόφιμα σε σχέση με την ασφάλεια και τη ποιότητα τους. Ο έλεγχος του a w αποτελεί βασικό παράγοντα για τη διατήρηση των ξηρών και μέσης υγρασίας τροφίμων (IMF). EΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΟΤΗΤΑΣ ΝΕΡΟΥ 13

14 14 EΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΟΤΗΤΑΣ ΝΕΡΟΥ FOOD STABILITY MAP EΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΟΤΗΤΑΣ ΝΕΡΟΥ 14

15 EΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΟΤΗΤΑΣ ΝΕΡΟΥ Αυξανομένης της τιμής aw πάνω απο την τιμή που αντιστοιχεί στο μονομοριακό στρώμα νερού έχουμε την εκθετική αύξηση του ρυθμού πολλών αντιδράσεων που επιδρούν στη διατηρησιμότητα των τροφίμων. Εμπειρικά στην περιοχή τιμών aw ( 0,2-0,9 ) έχουμε σε πολλές αντιδράσεις διπλασιασμό του ρυθμού αντίδρασης για κάθε αύξηση της ενεργότητας κατά 0,1. Οι περισσότερες αντιδράσεις παρουσιάζουν ελάχιστους ρυθμούς ακριβώς στο όριο του μονομοριακού στρώματος, ενώ ειδικά η οξείδωση των λιπαρών παρουσιάζει ελάχιστο ρυθμό στη περιοχή του μονομοριακού στρώματος και αυξανόμενους ρυθμούς τόσο πρίν όσο και μετά απο αυτό. Έχουν διατυπωθεί διάφορες προσεγγίσεις εξήγησης της επίδρασης της ενεργότητας νερού aw στη διατηρησιμότητα των τροφίμων. Η περιεχόμενη υγρασία και η ενεργότητα του νερού μπορούν να επιδράσουν στις κινητικές παραμέτρους των συναρτήσεων ποιότητας (k A, E A ), στις συγκεντρώσεις των αντιδρώντων σωμάτων και σε μερικές περιπτώσεις ακόμα και στη φαινόμενη τάξη αντίδρασης, m

16 16 Φως Το φως καταλύει και επιταχύνει διάφορες ανεπιθύμητες αντιδράσεις στα τρόφιμα. Για παράδειγμα την οξείδωση των λιπαρών που οδηγεί σε οξειδωτικό ταγγισμό, την οξείδωση του γάλακτος προς σχηματισμό δύσοσμων μερκαπτανών, τις αντιδράσεις αλλοίωσης διαφόρων χρωστικών ουσιών, τις αντιδράσεις ορισμένων βιταμινών (ριβοφλαβίνη, βιταμίνη C) που οδηγούν σε απώλεια της αξίας τους, κ.λ.π. Η καταλυτική επίδραση του φωτός είναι γενικά εντονότερη όσο χαμηλότερο το μήκος κύματος της ακτινοβολίας, δηλ. στην περιοχή του υπεριώδους και στα χαμηλότερα μήκη κύματος του ορατού φάσματος. Οι επί μέρους αντιδράσεις υποβάθμισης των τροφίμων, παρ όλα αυτά, μπορεί να εμφανίζουν βέλτιστο σε ορισμένο μήκος κύματος. Ειδικά η παρουσία φωτοευαισθητοποιητών, όπως ριβοφλαβίνης, β-καροτενίου, βιταμίνης Α, ή υπεροξειδίων μπορεί να αυξήσει σημαντικά το φάσμα της δραστικής ακτινοβολίας. Επίσης η κατεργασία του τροφίμου μπορεί να επηρεάσει την ευαισθησία σε διάφορα μήκη κύματος, π.χ. κρέας συντηρημένο με νιτρώδη χάνει το φυσικό του χρώμα γρήγορα με έκθεση σε ορατό ή υπεριώδες φώς, ενώ το νωπό κρέας μόνο στο υπεριώδες. 16

17 Εκτός του μήκους κύματος η ένταση της ακτινοβολίας και η διάρκεια της έκθεσης είναι σημαντικές. Η διείσδυση της ακτινοβολίας στο τρόφιμο εξαρτάται από το ίδιο το τρόφιμο και ακολουθεί την εκθετική σχέση (νόμος Beer-Lambert): I x I e o kx όπου I x ένταση του φωτός σε βάθος του τροφίμου (Cd) I o ένταση του φωτός στην επιφάνεια του τροφίμου (Cd) k χαρακτηριστική σταθερά απορρόφησης του τροφίμου σε ορισμένο μήκος κύματος (m -1 ) Μεγαλύτερη διείσδυση παρουσιάζει η ακτινοβολία μεγαλύτερου μήκους κύματος. Στα στερεά τρόφιμα η μικρή διείσδυση της ακτινοβολίας τα προστατεύει σε μεγάλο βαθμό από τις ανεπιθύμητες φωτοκαταλυόμενες αντιδράσεις. Αντίθετα στα υγρά τρόφιμα, ακόμη και εάν η διείσδυση είναι μικρή η διάχυση των αντιδρώντων συστατικών προς την επιφάνεια και των σχηματιζόμενων από τη φωτοκατάλυση ελεύθερων ριζών προς το εσωτερικό οδηγεί σε σημαντική υποβάθμιση. Η διαπερατότητα του υλικού συσκευασίας από το φως καθορίζει την ένταση του φωτός στην επιφάνεια του τροφίμου και επομένως μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο των φωτοκαταλυόμενων δράσεων

18 Τύποι και υλικά συσκευασίας τροφίμων Η προστασία που προσφέρεται στο τρόφιμο από τη συσκευασία εξαρτάται από τη φύση του υλικού συσκευασίας και από τον τύπο κατασκευής του περιέκτη. Οι συσκευασίες των τροφίμων διακρίνονται σε δύο βασικές κατηγορίες ανάλογα με την εξυπηρέτηση της πώλησης και διακίνησης του τροφίμου: Α. Συσκευασίες λιανικής πώλησης που έρχονται απ ευθείας σε επαφή με το τρόφιμο, αναγράφουν στοιχεία που προσδιορίζουν και διαφημίζουν το περιεχόμενο και προστατεύουν το τρόφιμο στα σημεία λιανικής πώλησης και στην αποθήκευση στο σπίτι. Β. Συσκευασίες που χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά και τη διανομή των τροφίμων και οι οποίες μπορεί να έρχονται σε άμεση επαφή με το τρόφιμο, περιέχοντας μεγάλες ποσότητες τροφίμου χύμα, π.χ. σάκοι, βαρέλια κ.λ.π. ή να περιέχουν μονάδες συσκευασμένων τροφίμων, π.χ. κιβώτια. 18 Από την άποψη προστασίας του τροφίμου ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι συσκευασίες της πρώτης κατηγορίας και εκείνες από τη δεύτερη κατηγορία που έρχονται σε άμεση επαφή με το τρόφιμο. Εκτός της απαίτησης προστασίας αυτές οι συσκευασίες πρέπει να είναι αδρανείς απέναντι του τροφίμου και να μη μολύνουν οι ίδιες το τρόφιμο. Η συσκευασία μπορεί να είναι ήδη προσχηματισμένη (π.χ. γυάλινα και μεταλλικά δοχεία) ή να σχηματίζεται στη γραμμή συσκευασίας πριν από το γέμισμα (π.χ. χαρτονένια κουτιά, πλαστικά σακίδια). 18

19 19 Μία άλλη ταξινόμηση των συσκευασιών αφορά στον τύπο του περιέκτη και συγκεκριμένα το εάν έχει ορισμένο σχήμα και την ικανότητά του να αλλάζει σχήμα όταν πιεστεί με τα χέρια: Α. Δύσκαμπτες (rigid) και ημίσκληρες (semi-rigid) συσκευασίες που έχουν ορισμένο σχήμα. Από αυτές οι ημίσκληρες μπορούν να παραμορφωθούν όταν πιεστούν με τα χέρια (χαρτονένια κουτιά, ορισμένα πλαστικά δοχεία) ενώ οι δύσκαμπτες διατηρούν το σχήμα τους (γυάλινα και μεταλλικά δοχεία). Β. Εύκαμπτες (flexible) που δεν έχουν ορισμένο σχήμα και κατασκευάζονται από φύλλο εύκαμπτου υλικού Και στις δύο κατηγορίες μπορεί να χρησιμοποιηθούν διάφορα υλικά όσον αφορά στη φύση του υλικού. 19

20 20 ΥΛΙΚΑ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ: Χαρτί για εύκαμπτη συσκευασία Χαρτόνι για δύσκαμπους περιέκτες Μεταλλικά δοχεία Μεταλλικά φύλλα για εύκαμπτη συσκευασία Γυάλινα δοχεία Πλαστικές μεμβράνες Πλαστικοί περιέκτες δύσκαμπτοι Ξύλινοι περιέκτες 20

21 Χαρτί-Χαρτόνι Το χαρτί ή χαρτόνι και τα υλικά συσκευασίας που έχουν ως βάση αυτά αποτελούν μεγάλο ποσοσοστό των υλικών συσκευασίας. Οι κύριες αιτίες είναι το χαμηλό κόστος, η διαθεσιμότητα, η εύκολη διαμόρφωση και η χαμηλή ρύπανση, λόγω αποικοδόμησης. Οι ιδιότητες του χαρτιού, ως υλικού συσκευασίας, μπορούν να μεταβληθούν πολύ ανάλογα με τη διεργασία παραγωγής, την προσθήκη ουσιών βελτίωσης στην κατασκευή του φύλλου, ή την επίστρωση των φύλλων με κηρούς, άσφαλτο, πλαστικά κ.λ.π. Το απλό χαρτί (χωρίς βελτιωτικά και επιστρώσεις) που χρησιμοποιείται για εύκαμπτη συσκευασία έχει γενικά μικρή μηχανική αντοχή και μεγάλη διαπερατότητα από υδρατμούς και αέρια. Οι πιο σημαντικοί τύποι αυτού του χαρτιού είναι: Χαρτί Kraft: παρουσιάζει βελτιωμένη μηχανική αντοχή. Λαδόχαρτο και περγαμηνό χαρτί: έχει μικρούς πόρους λόγω πυκνού πλέγματος ινών κυτταρίνης και επομένως μικρή διαπερατότητα από λιπαρά. Τσιγαρόχαρτο: μαλακό χαρτί με μεγάλους πόρους και μικρό βάρος ανά επιφάνεια που μπορεί να προστατεύσει από τριβές Χαρτί κρέπ: παρουσιάζει μεγάλη ικανότητα επιμήκυνσης και είναι κατάλληλο για περιτυλίξεις Χαρτί με πρόσθετες ουσίες μπορεί να παρουσιάσει πολύ βελτιωμένες ιδιότητες. Ένας σημαντικός τύπος αυτού του χαρτιού είναι το: Αδιαβροχοποιημένο χαρτί (wet-strength paper): παρασκευάζεται με προσθήκη ρητινών ουρίαςφορμαλδεϋδης ή μελαμίνης-φορμαλδεϋδης στο χαρτοπολτό, οπότε τα παραγόμενα προϊόντα συμπύκνωσης που δημιουργούνται κατά την ξήρανση του χαρτιού, είναι αδιάλυτα στο νερό και αυξάνουν πολύ την αντοχή του χαρτιού όταν απορροφήσει υγρασία

22 Τα επικαλυμμένα χαρτιά (coated papers) παρασκευάζονται με επικάλυψη του φύλλου με διάφορα υλικά μέσω διαβίβασής του σε λουτρό τηγμένου υλικού ή αιωρήματος του υλικού, ή μέσω εξώθησης του υλικού με εκβολέα. Οι κυριότεροι τύποι επικαλυμμένων χαρτιών είναι: Χαρτί με επικάλυψη κηρού: παρασκευάζεται με εμβάπτιση σε λουτρό τηγμένης παραφίνης και παρουσιάζει μειωμένη διαπερατότητα νερού και υδρατμών. Χαρτί με επικάλυψη ασφάλτου: Η επικάλυψη γίνεται στη μία πλευρά του φύλλου με ρολό ημιεμβαπτισμένο σε λουτρό ασφάλτου και δύο επικαλυμμένα φύλλα πιέζονται ανάμεσα σε περιστρεφόμενους κυλίνδρους, για τη δημιουργία ενός σύνθετου φύλλου με την επικάλυψη στο εσωτερικό. Το σύνθετο φύλλο έχει πολύ μειωμένη διαπερατότητα σε νερό και υδρατμούς και χρησιμοποιείται για την κατασκευή σάκων ιδιαίτερα για θαλάσσια μεταφορά. Χαρτί με επικάλυψη πολυαιθυλενίου (PE): Το PE είναι το ευρύτερα χρησιμοποιούμενο πλαστικό για την επικάλυψη χαρτιού. Η επικάλυψη γίνεται με μεμβράνη PE που σχηματίζεται από εκβολέα και τα δύο υλικά συμπιέζονται ανάμεσα σε κυλίνδρους. Το επικαλυμμένο φύλλο έχει πολύ μικρή διαπερατότηττα νερού και υδρατμών και σχετικά μικρή διαπερατότητα λιπαρών. Επίσης έχει την ικανότητα θερμοσυρραφής. Χαρτί με επικάλυψη πολυβινυλιδενοχλωριδίου (PVDC): Η επικάλυψη γίνεται απο λουτρό αιωρήματος PVDC. Το φύλλο παρουσιάζει ανάλογες ιδιότητες με εκείνο του PE

23 23 Το χαρτόνι διαφέρει από το χαρτί ως προς το βάρος ανά μονάδα επιφάνειας. Διεθνώς ως χαρτόνι χαρακτηρίζεται το προϊόν βάρους μεγαλύτερου των 250 g/m 2, ενώ το μικρότερου βάρους χαρακτηρίζεται ως χαρτί. Το πάχος του χαρτονιού είναι μεγαλύτερο από 0.30 mm. Υπάρχουν τρεις τύποι χαρτονιού που διαφέρουν ως προς την πρώτη ύλη κατασκευής: Chipboard: Χαρτόνι που παράγεται από ανακυκλωμένο χαρτί, έχει σκούρο χρώμα, μικρή μηχανική αντοχή και δεν χρησιμοποιείται για άμεση επαφή με το τρόφιμο. Duplex board: Χαρτόνι που παράγεται από μίγμα ημιλευκασμένου χημικού και μηχανικού πολτού ή πολτού από ανακύκλωση και επικαλύπτεται και από τις δύο πλευρές με χημικό πολτό. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ορισμένες περιπτώσεις σε επαφή με τα τρόφιμα. Solid white board: Χαρτόνι που παράγεται από λευκασμένο χημικό πολτό και χρησιμοποιείται σε άμεση επαφή με τα τρόφιμα. Για υγρά ή λιπαρά τρόφιμα και γενικά για προϊόντα που απαιτούν ειδική προστασία χρησιμοποιούνται χαρτόνια επικαλυμμένα με κηρούς, PE ή PVDC ή πολυστρωματικά φύλλα (laminates) με χαρτόνι, PE και φύλλο αλουμινίου. 23

24 24 Τα χαρτονένια κουτιά κατασκευάζονται από συμπαγές ημίσκληρο χαρτόνι ή πολυστρωματικό φύλλο. Τα χαρτοκιβώτια που χρησιμοποιούνται για χονδρική συσκευασία και για μεταφορά προϊόντων (π.χ. φρούτα) κατασκευάζονται από συμπαγές χαρτόνι ή από κυματοειδές χαρτόνι. Το κυματοειδές χαρτόνι αποτελείται εσωτερικά από ένα ή περισσότερα στρώματα κυματοειδούς χαρτιού και εξωτερικά από επίπεδα χαρτόνια. Η κυμάτωση συνεισφέρει στην απόσβεση των κρούσεων και οι μηχανικές αντοχές αυτών των χαρτονιών εξαρτώνται τόσο από τον τύπο της κυμάτωσης (πλάτος και αριθμός κυματώσεων ανά τρέχον μέτρο χαρτιού), όσο και από τον αριθμό και τις πυκνότητες των εσωτερικών και εξωτερικών στρωμάτων (τρίφυλλο, πεντάφυλλο, επτάφυλλο). 24

25 25 25

26 26 Γυαλί Τα γυάλινα δοχεία από τα σπουδαιότερα μέσα συσκευασίας. Από φυσική άποψη το γυαλί χαρακτηρίζεται ως ένα υπόψυκτο υγρό πολύ υψηλού ιξώδους. Από χημική άποψη είναι μίγμα ανόργανων οξειδίων ποικίλων αναλογιών. Το κύριο συστατικό είναι το SiO 2 (70-75%) ακολουθούμενο από τα Na 2 O και CaO (6-13%, το κάθε ένα). Άλλα οξείδια, Al 2 O 3, BaO, MgO, προστίθενται σε πολύ μικρότερες αναλογίες, Για τον χρωματισμό του γυαλιού προστίθενται διάφορα οξείδια μετάλλων, όπως χρωμίου και σιδήρου (πράσινες φιάλες), ή οξείδια σιδήρου, θείου και άνθρακας (φαιοκίτρινες φιάλες). 26

27 27 Τα κύρια πλεονεκτήματα των γυάλινων δοχείων συσκευασίας είναι: Αδιαπερατότητα: Το γυαλί αποτελεί εξαίρετο φραγμό στερεών, υγρών και αερίων και επομένως είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για τη συσκευασία αεριούχων ποτών, ενώ προσφέρει πολύ καλή προστασία σε όλα τα τρόφιμα. Αδράνεια: Το γυαλί δεν αντιδρά με τα συστατικά του τροφίμου και παραμένει χημικά σταθερό. Διαφάνεια: Η διαφάνεια του γυαλιού επιτρέπει την καλή ορατότητα του περιεχομένου και συντελεί στην ελκυστική εμφάνιση. Χρώμα: Το γυαλί μπορεί να χρωματισθεί για τον περιορισμό της διαπερατότητας της υπεριώδους κυρίως ακτινοβολίας, που επιταχύνει δράσεις υποβάθμισης ποιότητας σε ορισμένα τρόφιμα. Δυνατότητα κατασκευής περιεκτών διαφόρων σχημάτων: Με χρήση κατάλληλων τεχνικών το γυαλί μπορεί να διαμορφωθεί σε διάφορους περιέκτες. Γενικά διακρίνονται σε φιάλες (μεγάλο ύψος προς διάμετρο) και βάζα (ύψος παραπλήσιο της διαμέτρου). Το σχήμα του περιέκτη σχεδιάζεται με διάφορα κριτήρια, αλλά ένα βασικό είναι η ελκυστικότητα της εμφάνισης. 27

28 Δυνατότητα ανακύκλωσης και επαναπλήρωσης: Το γυάλινο δοχείο προσφέρει τη δυνατότητα καθαρισμού και επαναπλήρωσης. Η δυνατότητα αυτή μπορεί να αξιοποιηθεί οικονομικά σε προϊόντα ευρείας κατανάλωσης με εκτεταμένο δίκτυο διανομής και συγκέντρωσης των άδειων περιεκτών. Κλασσικό παράδειγμα αποτελούν οι φιάλες της μπίρας και οι φιάλες αναψυκτικών με μέσο όρο επαναπλήρωσης 20 και 35 φορές, αντίστοιχα. Για προϊόντα μικρότερης κατανάλωσης ή εκείνα που διατίθενται σε εκτεταμένες γεωγραφικές περιοχές χρησιμοποιούνται περιέκτες μιας χρήσης, οι οποίοι μπορούν να ανακυκλωθούν επιστρεφόμενοι στα εργοστάσια παραγωγής γυαλιού. Δυνατότητα θερμικής κατεργασίας: Τα τρόφιμα συσκευασμένα σε γυάλινα δοχεία μπορούν να υποστούν θερμική κατεργασία παστερίωσης ή αποστείρωσης. Για την αποφυγή προβλημάτων που μπορεί να δημιουργηθούν από υπερπίεση στο εσωτερικό των δοχείων πρέπει ο κενός χώρος κατά το κλείσιμο να είναι μεγαλύτερος του 6% του συνολικού όγκου (στους 55 C). 28 Εκτός των πλεονεκτημάτων που αναφέρθηκαν πρέπει να προστεθεί ότι οι καταναλωτές έχουν συνδέσει τη γυάλινη συσκευασία με την καλύτερη ποιότητα του προϊόντος. Έτσι υπάρχει μεγαλύτερη αποδοχή της γυάλινης συσκευασίας έναντι οποιασδήποτε άλλης σε προϊόντα υψηλής τιμής. 28

29 Τα κυριότερα μειονεκτήματα των γυάλινων δοχείων είναι: 29 Ευθραυστότητα: Τα γυάλινα δοχεία έχουν τη μέγιστη αντοχή αμέσως μετά την κατασκευή τους, αλλά η επαφή μεταξύ τους ή με άλλα αντικείμενα δημιουργεί μικροσκοπικές ρωγμές στην επιφάνεια που μειώνουν σημαντικά την αντοχή. Η θραύση των γυάλινων δοχείων οφείλεται σε κρούση, συμπίεση, εσωτερική πίεση ή απότομη μεταβολή της θερμοκρασίας (θερμικό σοκ). Η αντοχή σε κρούση συμπίεση και εσωτερική πίεση είναι μεγαλύτερη όσο πιο ομοιόμορφη είναι η κατανομή του γυαλιού στο δοχείο, λιγότερα τα ελαττώματα ή ασθενή σημεία στην κατασκευή και μικρότερες οι βλάβες λόγω επαφής με διάφορα αντικείμενα. Το πάχος του δοχείου αυξάνει την αντοχή σε εσωτερική πίεση αλλά μειώνει την αντοχή σε κρούση, όπως και την αντοχή σε απότομη μεταβολή της θερμοκρασίας. Τα κοινά γυαλιά δεν αντέχουν σε απότομες μεταβολές της θερμοκρασίας σε αντίθεση με τα γυαλιά pyrex που περιέχουν μεγάλη ποσότητα βορίου. Βελτίωση της αντοχής σε κρούση και περιορισμός των επιφανειακών βλαβών που συνεπάγεται βελτίωση και των άλλων αντοχών επιτυγχάνεται με επικάλυψη με διάφορα επιχρίσματα. Μεγάλο βάρος ανά επιφάνεια: Το βάρος της γυάλινης συσκευασίας αυξάνει σημαντικά το κόστος μεταφοράς των προϊόντων. Τα δοχεία με λεπτότερα τοιχώματα έχουν μικρότερες μηχανικές αντοχές, αν και τα τελευταία χρόνια οι τεχνολογικές βελτιώσεις στην κατασκευή τους έχουν επιτύχει την ομοιόμορφη κατανομή του γυαλιού και τη διατήρηση των μηχανικών αντοχών με σημαντική μείωση του βάρους. 29

30 30 Οι γυάλινοι περιέκτες μορφοποιούνται με πίεση σε καλούπια (βάζα) ή με εμφύσηση (φιάλες) και μεταφέρονται έτοιμοι στη βιομηχανία συσκευασίας. Τα πώματά τους κατασκευάζονται από λευκοσίδηρο ή κοινό σίδηρο, αλουμίνιο, φελλό ή πλαστικά. Διακρίνονται σε πώματα πιέσεως, τα οποία χρησιμοποιούνται όταν η πίεση στο εσωτερικό των φιαλών είναι μεγαλύτερη της ατμοσφαιρικής, πώματα κενού που χρησιμοποιούνται σε βάζα που σφραγίζονται υπό μειωμένη πίεση και συνήθως υφίστανται θερμική επεξεργασία, και κοινά πώματα. 30

31 31 31

32 Μέταλλα Μεταλλικά δοχεία Η συσκευασία τροφίμων σε μεταλλικά δοχεία άρχισε το 19ο αιώνα με την ανάπτυξη της κονσερβοποιίας και έκτοτε διαδόθηκε ευρύτατα. Αυτή η διάδοση οφείλεται στα σημαντικά πλεονεκτήματα των μεταλλικών δοχείων, όπως: μηχανική αντοχή που διευκολύνει τη διακίνηση δυνατότητα ερμητικού κλεισίματος που εξασφαλίζει την προστασία του τροφίμου αδιαπερατότητα από αέρια υγρασία και φως αντοχή σε ψηλές θερμοκρασίες που επιτρέπει την χρήση τους σε θερμικές κατεργασίες σχετικά χαμηλή τοξικότητα εύκολη μορφοποίηση και δυνατότητα κατασκευής διαφόρων σχημάτων καλή εμφάνιση λόγω της δυνατότητας βερνικώματος και διακόσμησης της επιφάνειας ευχέρια γεμίσματος και κλεισίματος με μηχανικά μέσα 32 σχετικά χαμηλό βάρος 32

33 ΥΛΙΚΑ Τα υλικά που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή των δοχείων είναι: ο επικασσιτερωμένος χάλυβας ή λευκοσίδηρος, ο επιχρωμιωμένος χάλυβας και το αλουμίνιο. Λευκοσίδηρος Ο λευκοσίδηρος είναι το ευρύτερα χρησιμοποιούμενο υλικό. Ο χάλυβας που χρησιμοποιείται για την κατασκευή των φύλλων έχει μικρή περιεκτικότητα σε άνθρακα και η σύνθεσή του έχει σημαντική επίδραση στην αντοχή σε διάβρωση και στις μηχανικές ιδιότητες του λευκοσιδήρου. Για την κατασκευή δοχείων κονσερβών χρησιμοποιούνται κυρίως τρεις τύποι χάλυβα: Ο τύπος L είναι υψηλής καθαρότητας και παρουσιάζει μεγάλη αντοχή σε διάβρωση γι αυτό χρησιμοποιείται για έντονα διαβρωτικά προϊόντα. Τα μέγιστα επιτρεπτά όρια συστατικών στον τύπο L είναι C: 0.13%, Mg: 0.60%, P: 0.15%, S: 0.05%, Si: 0.010% και Cu: 0.06%. Η αντίσταση σε διάβρωση εξαρτάται και από τον τύπο του τροφίμου. Για παράδειγμα σε αεριούχα ποτά η αναλογία Cu/S καθορίζει την αντίσταση σε διάβρωση. Ο τύπος MR είναι λιγότερο καθαρός και η αντοχή του στη διάβρωση είναι μέτρια γι αυτό χρησιμοποιείται σε λιγότερο διαβρωτικά τρόφιμα. Είναι ο ευρύτερα χρησιμοποιούμενος χάλυβας στην κονσερβοποιία. Ο τύπος MC είναι παρόμοιος με τον MR, αλλά έχει μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε φωσφόρο που του προσδίδει μεγαλύτερη μηχανική αντοχή και δυσκαμψία

34 Η επικασσιτέρωση των φύλλων του χάλυβα αυξάνει την αντοχή σε διάβρωση. Γίνεται ηλεκτρολυτικά και στις δύο επιφάνειες του φύλλου και το σχηματιζόμενο στρώμα έχει πάχος μm ( g/m 2 ). Η επικάλυψη στην εξωτερική επιφάνεια μπορεί να έχει το ίδιο πάχος ή να είναι λεπτότερη από την επικάλυψη στην εσωτερική επιφάνεια. Εκτός της επικασσιτέρωσης το φύλλο του λευκοσιδήρου προστατεύεται επί πλέον με δύο επιφανειακές κατεργασίες, την αδρανοποίηση και τη λίπανση. Η αδρανοποίηση σταθεροποιεί την επιφάνεια του κασσιτέρου μέσω του ελέγχου του σχηματισμού των φυσικών οξειδίων. Γίνεται με ηλεκτρολυτική απόθεση ενός λεπτότατου στρώματος χρωμικών ή φωσφορικών αλάτων. Η λίπανση γίνεται με πολύ μικρή ποσότητα λιπαντικού και προστατεύει το φύλλο από εκδορές, ενώ παράλληλα διευκολύνει τη μορφοποίηση. Η τομή του τελικού φύλλου δίνεται στο σχήμα Μία νεότερη εξέλιξη στα φύλλα του λευκοσιδήρου είναι η κατασκευή λεπτότερων φύλλων διπλής εξέλασης (DR, double reduced). Με την τεχνική αυτή το φύλλο έχει μεγαλύτερη μηχανική αντοχή και είναι πιο δύσκαμπτο, έτσι μπορεί να χρησιμοποιηθεί λεπτότερο φύλλο για την κατασκευή του δοχείου. Τα κοινά φύλλα λευκοσιδήρου έχουν πάχος mm, ενώ τα φύλλα διπλής εξέλασης mm. Τα φύλλα αυτά χρησιμοποιήθηκαν αρχικά σε αεριούχα ποτά αλλά σήμερα επεκτείνονται και σε άλλα κονσερβοποιημένα προϊόντα

35 35 Επιχρωμιωμένος χάλυβας (TFS) Ο επιχρωμιωμένος χάλυβας καλείται και χάλυβας ελεύθερος κασσιτέρου (tin free steel, TFS). Κατασκευάζεται όπως ακριβώς και ο λευκοσίδηρος, αλλά με ηλεκτρολυτική επικάλυψη με χρώμιο. Η αδρανοποίηση γίνεται με σχηματισμό λεπτότατου στρώματος οξειδίου του χρωμίου. Η τομή του δίνεται στο σχήμα Το κύριο πλεονέκτημα του TFS είναι η χαμηλότερη τιμή. Παρουσιάζει όμως μικρότερη αντίσταση σε διάβρωση από ότι ο λευκοσίδηρος, μεγαλύτερη δυσκολία στη διαμόρφωση δοχείων και αδυναμία κασσιτεροκόλλησης στις ραφές. Η στεγανότητα στη ραφή των δοχείων γίνεται με ηλεκτροκόλληση ή με οργανικές κόλλες. Λόγω της μικρής αντοχής σε διάβρωση τα δοχεία από TFS επικαλύπτονται πάντα με βερνίκι. Η επιφάνειά τους δέχεται καλύτερα τα βερνίκια και τα μελάνια εκτύπωσης και το υψηλότερο σημείο τήξης επιτρέπει τη στερεοποίηση των βερνικιών σε ψηλότερη θερμοκρασία και μικρότερο χρόνο απ ότι ο λευκοσίδηρος. 35

36 36 36

37 Αλουμίνιο Το αλουμίνιο είναι ελαφρύτερο, λιγότερο σκληρό και περισσότερο εύκαμπτο από τα άλλα δύο υλικά. Tο καθαρό αλουμίνιο είναι πολύ ευλύγιστο και μαλακό και είναι κατάλληλο για την παραγωγή λεπτών φύλλων. Για την παρασκευή δύσκαμπτων περιεκτών χρησιμοποιούνται κράματά του με διάφορα στοιχεία, κυρίως με μαγνήσιο και μαγγάνιο. Η προσθήκη αυτών των μετάλλων, ιδιαίτερα του μαγνησίου αυξάνει σημαντικά τη μηχανική αντοχή του υλικού αλλά μειώνει την αντίστασή του σε διάβρωση. Το αλουμίνιο εμφανίζει ικανοποιητική αντίσταση στην ατμοσφαιρική διάβρωση, λόγω του σχηματισμού επιφανειακού προστατευτικού στρώματος οξειδίου του αργιλίου. Άλλα πλεονεκτήματά του, εκτός του ότι είναι ελαφρύ, εύκαμπτο και επομένως εύκολα διαμορφώσιμο, είναι η μεγαλύτερη θερμική αγωγιμότητα από το λευκοσίδηρο και η αδράνειά του σε προϊόντα που περιέχουν θείο. Επίσης χαράσσεται εύκολα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κονσέρβες με εύκολο άνοιγμα. Τα κύρια μειονεκτήματά του είναι η ακριβή τιμή, η μικρότερη μηχανική αντοχή, η γρηγορότερη διάβρωση από υδαρή προϊόντα και η αντίδρασή του με ορισμένα προϊόντα στα οποία προκαλεί αποχρωματισμό. Για το λόγο αυτό τα δοχεία από αλουμίνιο προστατεύονται συνήθως με κατάλληλο βερνίκι. Χρησιμοποιούνται ευρύτατα στη συσκευασία μπίρας και αναψυκτικών (στην Ελλάδα αποτελούν το αποκλειστικό μεταλλικό κουτί συσκευασίας αυτών των προϊόντων) σε συσκευασία θαλασσινών και προϊόντων κρέατος. Επίσης ως πώματα εύκολου ανοίγματος σε δοχεία από λευκοσίδηρο. Τα δοχεία αυτά έχουν χρησιμοποιηθεί για συσκευασία μπίρας και χυμών φρούτων χωρίς να εμφανίζεται ηλεκτρολυτική δράση του άκρου από αλουμίνιο και του κορμού από λευκοσίδηρο. Αντίθετα έντονη ηλεκτρολυτική δράση και γρήγορη διάτρηση του δοχείου παρατηρείται στην περίπτωση συσκευασίας προϊόντων που περιέχουν χλωριούχο νάτριο. Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται και στην κατασκευή σωληναρίων που περιέχουν τρόφιμα

38 Κατασκευή μεταλλικών δοχείων Τα μεταλλικά δοχεία διακρίνονται σε δοχεία τριών τεμαχίων και δοχεία δύο τεμαχίων. Τα δοχεία τριών τεμαχίων αποτελούνται από ένα ορθογώνιο φύλλο το οποίο σχηματίζει το πλευρικό τοίχωμα που κλείνει με διπλή πλάγια ραφή, τον πυθμένα που στερεώνεται στο πλευρικό τοίχωμα με διπλή ραφή στο εργοστάσιο κατασκευής του δοχείου και το πώμα που στερεώνεται με τον ίδιο τρόπο στο κονσερβοποιείο (σχήμα 1). Η πλάγια ραφή συγκολλάται με κασσιτεροκόλληση με κράμα Pb, Sn, Bi (soldering), ή με ηλεκτροσυγκόλληση (welding). Η ηλεκτροσυγκόλληση είναι νεότερη τεχνική, δίνει ισχυρότερη ραφή και έχει τα πλεονεκτήματα της απουσίας μολύβδου που είναι ιδιαίτερα τοξικό στοιχείο, της οικονομίας μετάλλου, της καλύτερης εμφάνισης, της δυνατότητας επικάλυψης με βερνίκι και τυπώματος της ραφής. Η ηλεκτροσυγκόλληση γίνεται με διαβίβαση ηλεκτρικού ρεύματος σε δύο κυλινδρικά ηλεκτρόδια που προκαλεί σύντηξη των δύο άκρων του μεταλλικού φύλλου ενώ ταυτόχρονα αυτά πιέζονται από τα ηλεκτρόδια ώστε να συγκολληθούν. Η επικάλυψη των δύο άκρων του φύλλου μπορεί να περιορίζεται σε πλάτος από 2-3 mm μέχρι και 0.4 mm (σχήμα 2). Η ηλεκτροσυγκόλληση μπορεί να εφαρμοσθεί και σε δοχεία από TFS στα οποία δεν είναι δυνατή η κασσιτεροσυγκόλληση

39 39 39

40 40 40

41 Το δοχείο δύο τεμαχίων αποτελείται από ενιαίο κορμό και πυθμένα στον οποίο στερεώνεται το καπάκι μετά το γέμισμα του δοχείου στο κονσερβοποιείο. Το ενιαίο σώμα του δοχείου σχηματίζεται από ένα μεταλλικό δίσκο ακολουθώντας δύο τεχνικές. Στην τεχνική DRD (draw and redraw) σχηματίζεται αβαθές κύπελλο που διαμορφώνεται από διαδοχικές πρέσσες σε δοχείο με ίδιο πάχος τοιχώματος και πυθμένα που συμπίπτει με το πάχος του αρχικού μεταλλικού δίσκου (σχήμα 1). Στην τεχνική DWI (drawn and wall ironed) σχηματίζεται πάλι αβαθές κύπελλο του οποίου τα τοιχώματα σιδερώνονται περνώντας από διαδοχικά περιστρεφόμενα ράουλα μειούμενης διαμέτρου ώστε το τελικό τους πάχος είναι περίπου το 1/3 του αρχικού και το ύψος του δοχείου υπερδιπλάσιο της διαμέτρου (σχήμα 2). Τα δοχεία DWI είναι τα ψηλότερα δοχεία που χρησιμοποιούνται στη μπίρα και τα αναψυκτικά, ενώ τα DRD είναι σχετικά αβαθή και χρησιμοποιούνται σε διάφορα τρόφιμα. Η τεχνική DRD μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διαμόρφωση δοχείων από όλα τα υλικά, ενώ η τεχνική DWI μόνο από λευκοσίδηρο και αλουμίνιο. Το υλικό μπορεί να είναι ήδη λακαρισμένο στα DRD, αντίθετα η τεχνική DWI προκαλεί ρωγμές στο βερνίκι και επομένως η επικάλυψη πρέπει να γίνει μετά

42 42 42

43 43 43

44 44 Ανεξάρτητα της τεχνικής διαμόρφωσης τα δοχεία δύο τεμαχίων παρουσιάζουν ορισμένα πλεονεκτήματα: Έχουν μόνο μία διπλή ραφή επομένως είναι ευκολότερο να διασφαλισθεί η ακεραιότητα της συσκευασίας. Η επικάλυψη με βερνίκι και η προστασία από αυτό είναι πιο αποτελεσματική. Η ραφή προκαλεί μια ανώμαλη επιφάνεια που δεν επικαλύπτεται εύκολα. Γίνεται οικονομία υλικού, ιδιαίτερα σε σχέση με τη διπλή ραφή με κασσιτεροσυγκόλληση. Εφ όσον λείπει η ανωμαλία στην επιφάνεια που δημιουργεί η ραφή, η διακόσμηση και εκτύπωση του δοχείου είναι πιο εύκολη και δημιουργείται πολύ καλύτερο αισθητικό αποτέλεσμα. 44

45 Διάβρωση-Επικάλυψη μεταλλικών δοχείων 45 Με την πάροδο του χρόνου το εσωτερικό των δοχείων διαβρώνεται και διαλύεται μέταλλο στο τρόφιμο με τη μορφή άλατος ή επικάθεται ως υμένιο στα τοιχώματα του δοχείου σε μορφή οξειδίου ή υδροξειδίου που μπορεί να υποστεί περαιτέρω οξείδωση. Στα λευκοσιδηρά δοχεία διαλύεται συνήθως πρώτα ο κασσίτερος που αποτελεί την εξωτερική επίστρωση του φύλλου με ρυθμό που εξαρτάται από τη διαβρωτικότητα του τροφίμου, τον τύπο του λευκοσιδήρου και τη θερμοκρασία αποθήκευσης. Στην επιφάνεια του επικασσιτερωμένου φύλλου υπάρχουν πόροι και πιθανώς εκδορές που έχουν δημιουργηθεί κατά την κατασκευή των δοχείων. Έτσι υπάρχουν μικρές περιοχές εκτεθειμένου κράματος κασσιτέρου-σιδήρου ή και σιδήρου. Όταν λοιπόν ο λευκοσίδηρος έρθει σε επαφή με το προϊόν δημιουργείται γαλβανικό στοιχείο μεταξύ κασσιτέρου σιδήρου, με τον σίδηρο να είναι ανοδικός ως προς τον κασσίτερο και να οξειδώνεται και διαλύεται αυτός επειδή είναι ηλεκτροθετικότερος. Αυτό συμβαίνει κατά τη διάβρωση στην εξωτερική επιφάνεια του δοχείου και στο εσωτερικό του όταν είναι συσκευασμένα προϊόντα, όπως αλκοολούχα ποτά που δεν περιέχουν οξέα ή διαλύματα που δεν περιέχουν συστατικά με τα οποία να αντιδρά ο κασσίτερος. Η διάβρωση αυτή ονομάζεται διάβρωση με βελονισμό και καταλήγει σε τρύπημα του δοχείου και επιμόλυνση του προϊόντος (σχήμα 3 δ-στ). 45

46 46 46

47 Αντίθετα όταν το προϊόν περιέχει περιέχει οργανικά οξέα ή αμινοξέα, όπως συμβαίνει με τα περισσότερα τρόφιμα, με τα οποία ο κασσίτερος μπορεί να σχηματίσει σταθερά σύμπλοκα, συμβαίνει αναστροφή της πολικότητας και επομένως οξειδώνεται και διαλύεται κατά προτίμηση ο κασσίτερος, ενώ προστατεύεται ο σίδηρος. Αυτή είναι η πιο συνηθισμένη περίπτωση διάβρωσης στο εσωτερικό του δοχείου. Εάν η διάβρωση προχωρήσει πολύ εκτίθεται μεγάλη επιφάνεια σιδήρου, η προστασία από τον κασσίτερο δεν είναι πλέον επαρκής και αρχίζει να διαλύεται και σίδηρος. Οι αναγωγικές δράσεις που συμβαίνουν στα πρώτα στάδια της διάβρωσης είναι η αναγωγή νιτρικών, θείου κ.λ.π. Το οξυγόνο που πιθανώς είναι διαλυμένο στο τρόφιμο ή που υπάρχει στον κενό χώρο, στο άνω μέρος της κονσέρβας προκαλεί έντονη διάβρωση και τη δημιουργία συχνά μιας γραμμής στη διαχωριστική επιφάνεια τροφίμου/κενού χώρου όπου έχει αποκαλυφθεί ο χάλυβας. Εάν το συμπύκνωμα που σχηματίζεται στον κενό χώρο μετά τη θερμική επεξεργασία είναι ελαφρά όξινο μπορεί να σχηματισθεί και σκουριά. Τα προβλήματα αυτά μπορούν να αποφευχθούν με καλή απαέρωση πριν το κλείσιμο του δοχείου και απομάκρυνση του αέρα από τους ιστούς του τροφίμου με ζεμάτισμα. Η διάβρωση επιταχύνεται από το θείο που υπάρχει στα τρόφιμα (π.χ. σε θειούχα αμινοξέα). Το θείο αντιδρά γρήγορα με το σίδηρο προς σχηματισμό θειούχου σιδήρου που προκαλεί μαύρες κηλίδες στα τρόφιμα

48 48 Τα νιτρικά ιόντα που περιέχονται σε τρόφιμα (προερχόμενα από λίπανση) είναι έντονα οξειδωτικά σε ph<6 και προκαλούν διάλυση του στρώματος του κασσιτέρου πάρα πολύ γρήγορα. Αφού εξαντληθούν οι αποπολωτές η μόνη αντίδραση που συμβαίνει είναι η αναγωγή υδρογονοκατιόντων και η παραγωγή υδρογόνου. Εάν η μεταλλική κονσέρβα διογκωθεί από την πίεση του εκλυόμενου υδρογόνου το περιεχόμενο σε μεταλλοϊόντα έχει περάσει τα επιτρεπόμενα όρια και επί πλέον είναι αδύνατο να πωληθεί. Τα επιχρωμιωμένα δοχεία υφίστανται ευκολότερα διάβρωση από τα λευκοσιδηρά, ενώ τα αλουμινένια έχουν αντοχή σε διάβρωση η οποία όμως μειώνεται όταν χρησιμοποιούνται κράματα ιδιαίτερα με προσθήκη Mg για την αύξηση της μηχανικής αντοχής. 48

49 Για προστασία του τροφίμου από διάλυση των μετάλλων της κονσέρβας και αντίστροφα γίνεται επικάλυψη. Η επικάλυψη γίνεται σε όλα τα επιχρωμιωμένα και αλουμινένια δοχεία, ενώ δεν γίνεται πάντα στα λευκοσιδηρά. Εντούτοις και στα λευκοσιδηρά εφαρμόζεται επικάλυψη όταν υπάρχει κίνδυνος σχηματισμού μαύρων κηλίδων. Τα επικαλυπτικά που χρησιμοποιούνται ανήκουν στους ακόλουθους βασικούς τύπους: ολεορητίνες, φαινολικά, βινυλικά και εποξειδικές ρητίνες= σμάλτα (enamels) ή βερνίκια (lacquers). 49 Οι ολεορητίνες είναι τα πιο κοινά επικαλυπτικά. Ο τύπος R είναι ο κοινός τύπος, ενώ ο τύπος C περιέχει 15% ZnO που αντιδρά με τα σουλφίδια και προστατεύει από τις αμαυρώσεις. Τα φαινολικά επικαλυπτικά είναι λιγότερο διαπερατά και ανθεκτικότερα σε χημικά από τις ολεορητίνες και δεν μαλακώνουν από τα λίπη. Είναι όμως λιγότερο εύκαμπτα και δίνουν οσμή σε ορισμένα τρόφιμα. Χρησιμοποιούνται κυρίως για θαλασσινά, κρέας, ζωοτροφές και γενικά προϊόντα πλούσια σε λιπαρά Οι εποξειδικές ρητίνες εμφανίζουν αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, είναι εύκαμπτες και δεν προσδίδουν οσμή στα τρόφιμα. Τα βινυλικά είναι σκληρά και άοσμα, με ιδιαίτερα υψηλή αντοχή σε όξινα προϊόντα. Επειδή έχουν μικρή αντοχή σε ατμό δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνα τους ως επικαλυπτικά σε προϊόντα που υποβάλλονται σε θερμική κατεργασία ανώτερης θερμοκρασίας από τους 95 C και συνήθως επιστρώνονται σε άλλο επικαλυπτικό, όπως ολεορητίνες ή φαινολικά ή χρησιμοποιούνται για πρόσθετη επικάλυψη στη ραφή. Εκτός των παραπάνω τύπων χρησιμοποιούνται και τροποποιημένα επικαλυπτικά που προκύπτουν από συνδυασμούς των παραπάνω. 49

50 50 Η επικάλυψη γίνεται πριν τη διαμόρφωση του δοχείου στα δοχεία τριών τεμαχίων και στα δοχεία DRD, και μετά τη διαμόρφωση στα δοχεία DWI, επειδή το επικαλυπτικό σπάει κατά τη διαμόρφωση. Στη ραφή δημιουργείται ανώμαλη επιφάνεια και ασυνέχεια της επικάλυψης, από την οποία συχνά αρχίζει η διάβρωση του δοχείου. Έτσι συνήθως γίνεται πρόσθετη επικάλυψη για προστασία. Η διάβρωση στα λακαρισμένα κουτιά αρχίζει από πόρους και σκασίματα του επικαλυπτικού. Ο κασσίτερος διαλύεται αρχικά στους πόρους. Εάν συνεχίσει να διαλύεται ο κασσίτερος έναντι του σιδήρου παρατηρείται τοπική αποφλοίωση του επικαλυπτικού, γρήγορη τοπική απώλεια της προστατευτικής επιφάνειας του κασσιτέρου και προσβολή του σιδήρου ταχύτερη από ότι στα αλακάριστα δοχεία. Εάν διαλύεται ο σίδηρος έναντι του κασσιτέρου μπορεί και πάλι γρήγορα να παρατηρηθεί διάτρηση του δοχείου. Στο σχήμα φαίνονται οι δύο τύποι της διάβρωσης σε λακαρισμένα δοχεία. Τα προβλήματα διάβρωσης λύνονται με αύξηση του πάχους του επικαλυπτικού σε όξινα προϊόντα (μέχρι 12 μm) επιλογή κατάλληλου ανθεκτικού επικαλυπτικού και καλή επικάλυψη της ραφής (συχνά διπλή). 50

51 51 51

52 52 Πλαστικά Τα πλαστικά υλικά συσκευασίας είναι πολυμερή υλικά διαφόρου χημικής σύστασης, δομής και φυσικών ιδιοτήτων. Σε αυτά ταξινομούνται και τα φυσικά πολυμερή, όπως τα φύλλα αναγεννημένης κυτταρίνης (σελοφάν), τα πολυμερή με βάση το άμυλο, τις πρωτεΐνες κ.λ.π. Στη συσκευασία τροφίμων χρησιμοποιούνται δύσκαμπτοι πλαστικοί περιέκτες και εύκαμπτες πλαστικές μεμβράνες. Ορισμένα πολυμερή υλικά χρησιμοποιούνται και για τις δύο κατηγορίες περιεκτών, αλλά στις εύκαμπτες συσκευασίες χρησιμοποιούνται πολύ περισσότερα είδη από ότι στις δύσκαμπτες. 52

53 Δύσκαμπτοι περιέκτες Εύκαμπτοι περιέκτες ABS ακρυλινιτρίλιο-βουταδιένιο-στυρένιο ABS ακρυλινιτρίλιο-βουταδιένιο-στυρένιο Cellulose acetate οξεική κυτταρίνη ΕVA αιθυλένιο-οξεικός βινυλεστέρας HDPE πολυαιθυλένιο χαμηλής πυκνότητας EVAl αιθυλένιο-βινυλική αλκόλη LDPE πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας HDPE πολυαιθυλένιο χαμηλής πυκνότητας PETP πολυαιθυλενοτερεφθαλικός εστέρας LDPE πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας PP πολυπροπυλένιο MS σελοφάν επικαλυμένο με νιτροκυτταρίνη PS πολυστυρένιο MXDT σελοφάν επικαλυμένο με PVdC στη μία πλευρά PVC πολυβινυλοχλωρίδιο MXXT σελοφάν επικαλυμένο με PVdC στις δύο πλευρές Nylon πολυαμίδιο 53 OPP προσανατολισμένο πολυπροπυλένιο OPS προσανατολισμένο πολυστυρένιο PET πολυεστέρας PETP πολυαιθυλενοτερεφθαλικός εστέρας PP PS πολυπροπυλένιο πολυστυρένιο PVAl πολυβινυλική αλκόλη PVC πολυβινυλοχλωρίδιο PVdC πολυβινυλιδενοχλωρίδιο Saran PVC-PVdC 53

54 54 Πολυολεφίνες Ως υλικά συσκευασίας χρησιμοποιούνται το πολυαιθυλένιο (-CH2-CH2-)n και το πολυπροπυλένιο (-CH2-CHCH3-)n. To πολυαιθυλένιο είναι το ευρύτερα χρησιμοποιούμενο από όλα τα πλαστικά υλικά συσκευασίας για τα τρόφιμα. Διακρίνεται σε πολυαιθυλένιο χαμηλής πυκνότητας (LDPE) και πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE) ανάλογα με την ύπαρξη διακλαδώσεων μεταξύ των μακρομοριακών αλυσίδων. Και τα δύο υλικά χρησιμοποιούνται στην κατασκευή δύσκαπτων περιεκτών και σε μορφή μεμβράνης για εύκαμπτες συσκευασίες. Το πολυαιθυλένιο χαμηλής πυκνότητας είναι εύκαμπτο, έχει μεγάλη αντοχή σε κρούση, ενώ μαλακώνει σε θερμοκρασία >100 C. Η διαπερατότητά του σε υδρατμούς είναι μικρή, αλλά η διαπερατότητα σε αέρια μεγάλη. Είναι ανθεκτικό σε οξέα, βάσεις και διαλύματα αλάτων, απορροφά όμως πτητικά συστατικά από ορισμένα συσκευασμένα τρόφιμα και είναι ακατάλληλο για τη συσκευασία χυμών και παρόμοιων τροφίμων. 54

55 Το πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας έχει πέντε φορές μικρότερη διαπερατότητα σε υδρατμούς και αέρια από το LDPE, παρουσιάζει θερμική σταθερότητα μέχρι τους 120 C, αλλά έχει μικρότερη αντοχή σε κρούση. Οι λοιπές ιδιότητες του είναι παρόμοιες με το LDPE. Οι μεμβράνες πολυαιθυλενίου παρέχουν δυνατότητα θερμικής συγκόλλησης και συνδυάζονται άριστα με άλλα υλικά, όπως το χαρτί και το αλουμινόφυλλο για την παραγωγή σύνθετων πολυστρωματικών υλικών. Το πολυπροπυλένιο (PP) χρησιμοποιείται επίσης σε εύκαμτες και δύσκαμτες συσκευασίες. Παρουσιάζει στεγανότητα ενδιάμεση των LDPE και HDPE, πολύ χαμηλή διαπερατότητα από λίπη, θερμική σταθερότητα έως τους C, αλλά μικρότερη αντοχή σε κρούση. Η αντοχή του σε αντιδραστήρια είναι παρόμοια με των πολυαιθυλενίων. Βασικό πλεονέκτημά του είναι η καλή εμφάνιση που οφείλεται στη στιλπνότητα και τη διαύγεια καθώς και η αντοχή του στο τσάκισμα. Σε μορφή μεμβρανών χρησιμοποιείται συχνά μετά από διεργασία προσανατολισμού (OPP, oriented poly-propylene) για βελτίωση των αντοχών και της εμφάνισης και παρουσιάζει μέτρια δυνατότητα θερμοσυγκόλλησης

56 56 Πολυβινυλοπαράγωγα Τα πολυβινυλοπαράγωγα έχουν το γενικό τύπο (-CH2-CXY-)n όπου τα Χ και Y είναι είτε άτομα υδρογόνου είτε άλλοι υποκαταστάτες, όπως χλώριο, βενζολικός δακτύλιος, υδροξύλιο κ.λ.π. Οι ιδιότητες των πολυβινυλοπαραγώγων εξαρτώνται από τη φύση του υποκαταστάτη, τη διαμόρφωση των ομάδων στην αλυσίδα, το μοριακό βάρος του πολυμερούς, την κρυσταλλικότητα και τον προσανατολισμό. Επίσης οι ιδιότητες εξαρτώνται από την προσθήκη πλαστικοποιητή, οπότε αυξάνεται η διαπερατότητα και η διαλυτότητα του πλαστικού. Γενικά η ύπαρξη πολικών υποκαταστατών αυξάνει τη διαπερατότητα από υδρατμούς και πολικά μόρια. Η μηχανική αντοχή, η αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και σε προσβολή από χημικά και η στεγανότητα αυξάνονται με το βαθμό κρυσταλλικότητας. 56

57 Πολυβινυλοπαράγωγα Πολυστυρένιο (PS) (-CH2-CH- o -)n : Είναι διαυγές, σκληρό και εύθραυστο, με μικρή στεγανότητα σε υδρατμούς και μέση σε αέρια και θερμοκρασία ευπλαστότητας C. Η αντοχή του δύσκαμπτου διαυγούς υλικού μπορεί να βελτιωθεί με προσθήκη πολυβουταδιενίου, χάνεται όμως η διαύγειά του. Οι μεμβράνες πολυστυρενίου χρησιμοποιούνται σε απλή μορφή ή κατόπιν προσανατολισμού σε ορισμένη θερμοκρασία (ΟPS). Πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC) (-CH2-CHCl -)n: Είναι σκληρό και εύθραυστο υλικό, με την προσθήκη όμως πλαστικοποιητών γίνεται μαλακό και εύκαμπτο και μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή ημίσκληρων περιεκτών ή μεμβρανών. Το μη πλαστικοποιημένο υλικό παρουσιάζει εξαιρετική αντοχή στα λιπαρά. Η διαπερατότητα του στους υδρατμούς είναι μεγαλύτερη των πολυολεφινών, σε αέρια όμως πολύ μικρή. Οι λεπτές μεμβράνες έχουν μεγάλη διαύγεια και μεγάλη διαπερατότητα σε αέρια. Το PVC γίνεται εύπλαστο σε χαμηλή θερμοκρασία (82 C) και αρχίζει να αποικοδομείται σε λίγο ψηλότερη, ενώ προσβάλλεται και από το ηλιακό φως. Γι αυτό προστίθενται σταθεροποιητές. Οι πλαστικοποιητές και οι σταθεροποιητές είναι ουσίες τοξικές που μεταναστεύουν στα τρόφιμα και επομένως είναι απαραίτητος ο έλεγχος της καταλληλότητας της συσκευασίας για χρήση σε τρόφιμα

58 58 Πολυβινυλοπαράγωγα Πολυβινυλιδενοχλωρίδιο (PVdC) (-CH2-CCl2-)n: Χρησιμοποιείται σε μορφή μεμβρανών, σε συνδυασμό συνήθως με άλλα υλικά, λόγω της εξαιρετικής στεγανότητας που παρουσιάζει και της άριστης θερμοσυγκόλλησης. Είναι κατάλληλο, όπως και το PVC για συρρικνούμενο περιτύλιγμα. Συμπολυμερές βινυλοχλωριδίου-βινυλιδενοχλωριδίου, γνωστό ως Saran, χρησιμοποιείται για την κατασκευή μεμβανών με πολύ μικρή διαπερατότητα σε αέρια και υδρατμούς. Πολυβινυλική αλκοόλη (PVAl) (-CH2-CHOH-)n: Χρησιμοποιείται ως μεμβράνη. Το συμπολυμερές αιθυλενίου-βινυλικής αλκοόλης (EVAl) έχει πολύ μικρή διαπερατότητα σε αέρια αλλά μεγάλη ευαισθησία σε υδρατμούς. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιείται στο εσωτερικό σύνθετων πολυστρωματικών υλικών. Οξεικός πολυβινυλεστέρας (-CH2-CHOCOCH3-)n: Mορφοποιείται ως εύκαμπτη μεμβράνη. Επίσης με μορφή μεμβράνης χρησιμοποιείται και συμπολυμερές βινυλοχλωριδίου-οξεικού βινυλεστέρα. 58

59 59 Πολυεστέρες Οι πολυεστέρες (PET) έχουν το γενικό τύπο HO(-CO-R-CO-O-R -O-)nH. Ο πολυεστέρας που χρησιμοποιείται συνήθως στη συσκευασία τροφίμων είναι ο πολυαιθυλενοτερεφθαλικός (PETP). Έχει άριστη διαφάνεια, καλές μηχανικές αντοχές, ελάχιστη διαπερατότητα υδρατμών και αερίων, αντοχή σε οξέα, βάσεις, λιπαρά και διαλύτες και σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι φιάλες από PETP αντέχουν σε πίεση μέχρι 4 atm και δεν μαλακώνουν μέχρι τους 250 C. Οι μεμβράνες διατηρούν επίσης τις ιδιότητές τους σε υψηλές θερμοκρασίες και μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη συσκευασία τροφίμων που πρέπει να θερμανθούν συσκευασμένα πριν την κατανάλωση. Τα πλεονεκτήματα του PETP οδηγούν σε συνεχή διεύρυνση της χρήσης τους παρ όλο το μεγάλο κόστος. Στις εύκαμπτες συσκευασίες εκτός του PETP χρησιμοποιείται και ο πολυβουτυλενο-τερεφθαλικός εστέρας (PBTP). 59

60 Πολυακρυλικά 60 Οι κύριοι εκπρόσωποι αυτής της κατηγορίας είναι ο πολυμεθακρυλικός εστέρας (-CH2- CCH3COOCH3-)n, το πολυακρυλονιτρίλιο (-CH2-CHCΝ-)n και το συμπολυμερές ακρυλονιτριλίου-μεθακρυλικού εστέρα (Barex). Έχουν καλές μηχανικές και χημικές ιδιότητες και πολύ μικρή διαπερατότητα σε αέρια. Ο πολυμεθακρυλικός εστέρας είναι πολύ ακριβό υλικό και γι αυτό χρησιμοποιείται ελάχιστα στη συσκευασία τροφίμων. Το πολυακριλονιτρίλιο έχει απαγορευθεί για χρήση στα τρόφιμα λόγω μετανάστευσης του μονομερούς ακρυλονιτριλίου. Το συμπολυμερές Barex αναπτύχθηκε αρχικά για την κατασκευή φιαλών συσκευασίας αεριούχων αναψυκτικών, αλλά έχει και αυτού απαγορευθεί η χρήση στις ΗΠΑ. Ένα άλλο συμπολυμερές με εξ ίσου καλές ιδιότητες, είναι το συμπολυμερές ακρυλινιτριλίου-βουταδιενίου-στυρενίου (ABS) το οποίο χρησιμοποιείται στην κατασκευή ημίσκληρων περιεκτών και του οποίου η χρήση επιτρέπεται στις ΗΠΑ με την προϋπόθεση ότι η μεταφερόμενη ποσότητα ακρυλονιτριλίου στο τρόφιμο δεν υπερβαίνει τα 50 ppb. Παρόμοιες απαγορεύσεις δεν ισχύουν στην ΕΕ. Ανάλογες ιδιότητες και χρήσεις έχει και το συμπολυμερές στυρενίου-ακρυλονιτριλίου (SAN). 60

61 61 Τα πολυαμίδια που χρησιμοποιούνται στη συσκευασία τροφίμων είναι τα: nylon 6 (-ΝΗ-(CH2)5-CO-)n nylon 6.6 (-ΝΗ-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO-)n nylon 11 (-ΝΗ-(CH2)10-CO-)n Χρησιμοποιούνται σε μορφή μεμβρανών και έχουν μικρή διαπερατότητα σε αέρια, καλές μηχανικές αντοχές και αντοχή σε λιπαρά, αλλά η ιδιαίτερα σημαντική ιδιότητά τους είναι η αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία (μέχρι 250 C) που επιτρέπει τη χρήση τους σε συσκευασία τροφίμων που πρόκειται να ψηθούν συσκευασμένα. Τα πολυαμίδια είναι ευαίσθητα στην υγρασία και διαπερατά από υδρατμούς γι αυτό χρησιμοποιούνται κυρίως σε πολυστρωματικά υλικά με πολυαιθυλένιο. 61

62 Αναγεννημένη κυτταρίνη (σελοφάν) Η αναγεννημένη κυτταρίνη ανοίκει στα φυσικά πολυμερή. Είναι λεπτή διαφανής μεμβράνη, με μικρή διαπερατότητα σε αέρια, αλλά μεγάλη ευαισθησία και διαπερατότητα σε υδρατμούς, καθώς και αδυναμία θερμοσυγκόλλησης. Τα μειονεκτήματα αυτά μπορούν να υπερνικηθούν με διάφορες επικαλύψεις. Σελοφάν επικαλυμμένο με νιτροκυτταρίνη (MS) έχει μικρή διαπερατότητα σε υδρατμούς και επικαλυμμένο με PVdC (MXDT, MXXT) ακόμα μικρότερη, ενώ παράλληλα επιδέχονται θερμοσυγκόλληση. Άλλα επικαλυπτικά που χρησιμοποιούνται είναι το Saran και το LDPE. Μη επικαλυμμένες μεμβάνες χρησιμοποιούνται σε προϊόντα που είναι απαραίτητη η διέλευση υγρασίας για να αποφευχθεί η ανάπτυξη μυκήτων, ενώ επικαλυμμένες μεμβράνες για υγροσκοπικά προϊόντα. Οξεική κυτταρίνη Παρουσιάζει εξαιρετική διαφάνεια και εμφάνιση και χρησιμοποιείται σε δύσκαμπτους περιέκτες ή σε εύκαμπτες συσκευασίες σαν απλή μεμβράνη ή σε πολυστρωματικά υλικά. Είναι ευαίσθητη στην υγρασία και δεν θερμοσυγκολλάται. Έχει μέση διαπερατότητα σε αέρια και υδρατμούς και γι αυτό χρησιμοποιείται σε προϊόντα που αναπνέουν, όπως φρούτα

63 63 Μορφοποίηση και κατεργασίες πλαστικών υλικών συσκευασίας Οι δύσκαμπτοι πλαστικοί περιέκτες μορφοποιούνται με έγχυση σε καλούπι (διαφόρων μορφών δοχεία) ή με εμφύσηση σε συνδυσμό με έγχυση ή εξώθηση (φιάλες). Η διαδικασία της εκτατικής εμφύσησης που βρίσκει μεγάλη εφαρμογή στην παραγωγή φιαλών από PET φαίνεται στο σχήμα Αντί για απλή εξώθηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί συνεξώθηση δύο ή περισσότερων υλικών οπότε η παραγόμενη φιάλη εμφανίζει το συνδυασμό των ιδιοτήτων αυτών. Κεσεδάκια, δίσκοι και ρηχοί περιέκτες σχηματίζονται επίσης με θερμομορφοποίηση. Μορφοποίηση με συμπίεση χρησιμοποιείται στην κατασκευή πωμάτων από θερμοσκληρόμενα υλικά. 63

64 64 64

65 65 Οι μεμβράνες για τις εύκαμπτες συσκευασίες παράγονται με εξώθηση μέσω λεπτής σχισμής ή συμπίεση ανάμεσα σε περιστρεφόμενους κυλίνδρους. Στο σχήμα 5.11 παρουσιάζονται τα βασικά στοιχεία ενός εκβολέα για την παραγωγή επίπεδης μεμβράνης, ενώ στο σχήμα 5.12 η παραγωγή μεμβράνης σε σχήμα κυλίνδρου για κατασκευή εύκαμπτων σακιδίων. Συχνά για την παρασκευή μεμβρανών προστίθεται στην πρώτη ύλη πλαστικοποιητής. Τα μόρια του πλαστικοποιητή διεισδύουν μεταξύ των αλυσίδων του πολυμερούς και αυξάνουν τις αποστάσεις μεταξύ τους κάνοντας τις μεμβράνες πιο μαλακές και εύκαμπτες. Επίσης μπορούν να προστεθούν σταθεροποιητές, αντιοξειδωτικά, λιπαντικά κ.ά. όπως και στους δύσκαμπτους περιέκτες. 65

66 66 Μετά τη μορφοποίση των φύλλων του πλαστικού μπορούν να γίνουν ορισμένες κατεργασίες, όπως η κατεργασία του προσανατολισμού (orientation) που επιτυγχάνει αύξηση της μηχανικής αντοχής, της διαφάνειας και της σκληρότητας και μείωση της διαπερατότητας των μεμβρανών κατά 10-50%. Η μεγαλύτερη ποσότητα του προσανατολισμένου πολυμερούς που παράγεται είναι το προσανατολισμένο πολυπροπυλένιο (OPP), ενώ επίσης γίνεται προσανατολισμός σε μεμβράνες PE, PET, nylon και Saran. Μια άλλη κατεργασία είναι η επιμετάλλωση της μεμβράνης με αλουμίνιο. Η επικάλυψη γίνεται σε υψηλό κενό και επιτυγχάνεται μείωση της διαπερατότητας αερίων και υδρατμών. Οι μεμβράνες με βάση την κυτταρίνη και το PP είναι τα κύρια υλικά στα οποία γίνεται επιμετάλλωση. Επιμεταλλωμένες μεμβράνες χρησιμοποιούνται στη συσκευασία snacks και γενικώς προϊόντων που έχουν ανάγκη υψηλής προστασίας από οξείδωση, προσρόφηση υγρασίας και απώλεια αρωματικών. 66