ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ

Transcript

1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Η συσκευασία επιτελεί κυρίως δύο βασικές λειτουργίες στο τρόφιµο: την προστασία του τροφίµου σε προκαθορισµένο βαθµό για τον αναµενόµενο χρόνο ζωής και την διαφήµιση αυτού στο σηµείο πώλησης. Η προστασία του τροφίµου είναι πρωταρχικής σηµασίας, αλλά η προσέλκυση του καταναλωτή και ή αναγνώριση της ταυτότητας του προϊόντος είναι επίσης ιδιαίτερα σηµαντικά για τις πωλήσεις και συχνά παίζουν καθοριστικό ρόλο στην επιλογή και το σχεδιασµό της συσκευασίας. Επί πλέον η συσκευασία εξυπηρετεί 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 και να είναι περισσότερο ασφαλής η µεταφορά και η αποθήκευσή τους. Για παράδειγµα υγρά τρόφιµα συσκευάζονται σε φιάλες, οι οποίες στη συνέχεια τοποθετούνται σε κιβώτια που µπορούν εύκολα να συγκεντρωθούν σε παλέτες και να διακινηθούν ή να στοιβαχθούν σε αποθήκες. Συχνά χρησιµοποιείται, για λόγους προώθησης στην αγορά και ενδιάµεση συσκευασία, π.χ. συσκευασία µικρού αριθµού µονάδων περιεκτών µε φύλλο πλαστικού και προσφορά του πακέτου σε ελκυστικότερη τιµή. 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. Τέλος ο περιέκτης πρέπει 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. Το κόστος των ίδιων των υλικών συσκευασίας, της µεταφοράς τους στη µονάδα συσκευσίας 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 απορριµάτων (χρησιµοποιηµένων υλικών συσκευασίας), κόστος διαχείρησης των απορριµάτων και πρόληψης της οικολογικής διαταραχής. 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, 316

2 διευκολύνει τη µεταφορά και µειώνει το εργατικό κόστος. Παράλληλα προστατεύοντας το τρόφιµο µέχρι την κατανάλωσή του, µειώνει τον όγκο των απορριµάτων που δηµιουργούν τα ίδια τα ακατάλληλα για κατανάλωση τρόφιµα. Ο ρόλος της συσκευασίας στην προστασία του τροφίµου και τη διατήρηση της ποιότητάς του είναι πρωταρχικής σηµασίας, όπως ήδη αναφέρθηκε και γι αυτό η συσκευασία θα εξετασθεί στη συνέχεια από αυτήν κυρίως τη σκοπιά Παράγοντες του περιβάλλοντος που επιδρούν στην υποβάθµισης της ποιότητας του τροφίµου κατά την αποθήκευση. Για να εξετασθεί ο ρόλος της συσκευασίας στην προστασία του τροφίµου πρέπει αρχικά να εξετασθούν οι παράγοντες που µπορούν να επιφέρουν υποβάθµιση της ποιότητας του τροφίµου. Η ποιότητα του τροφίµου που φθάνει στον καταναλωτή εξαρτάται από την κατάσταση της πρώτης ύλης, τη µέθοδο και τις συνθήκες επεξεργασίας και τις συνθήκες αποθήκευσης. Κατά την αποθήκευση η ποιότητα του τροφίµου υποβαθµίζεται, εκτός ορισµένων εξαιρέσεων όπως η ωρίµανση του κρασιού και της µπίρας. Ο ρυθµός και η έκταση αυτής της υποβάθµισης εξαρτάται από τις συνθήκες του περιβάλλοντος στο οποίο βρίσκεται το τρόφιµο. Το εσωτερικό περιβάλλον στο οποίο βρίσκεται το τρόφιµο µπορεί να διατηρηθεί σε συνθήκες πιο ευνοϊκές για τη διατήρηση του, από ότι το εξωτερικό περιβάλλον, χρησιµοποιώντας µία κατάλληλη προστατευτική φραγή που την αποτελεί το ίδιο το υλικό συσκευασίας. Οι κύριοι παράγοντες που επιδρούν στην ποιότητα του τροφίµου και µπορούν να ελεγχθούν µε τη συσκευασία είναι η µηχανική καταπόνηση, το φως, το οξυγόνο και τα άλλα αέρια του περιβάλλοντος, οι υδρατµοί, οι µικροοργανισµοί και διάφορες ουσίες από το περιβάλλον που µπορεί να το µολύνουν. Παράλληλα η συσκευασία µπορεί να επηρεάσει τη µεταφορά θερµότητας από και προς το τρόφιµο. Οι παράγοντες αυτοί, οι επιπτώσεις τους στο τρόφιµο και η σχετιζόµενη ιδιότητα της συσκευασίας δίνονται στον πίνακα 6.1. 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 317

3 η αντοχή σε εφελκυσµό, είναι επίσης σηµαντικές στην κατασκευή των δοχείων συσκευασίας. Πίνακας 6.1. Επιπτώσεις περιβαλλοντικών παραγόντων στο τρόφιµο και ιδιότητες της συσκευασίας σχετιζόµενες µε την προστασία από τον αντίστοιχο παράγοντα. Επιπτώσεις στο τρόφιµο Περιβαλλοντικός παράγοντας Σχετιζόµενη ιδιότητα της συσκευασίας Χηµικές Μεταβολές Ο 2, CO 2, Ν 2 ιαπερατότητα από αέρια (οξειδώσεις, καταστροφή βιταµινών κ.λ.π.) Φυσικές µεταβολές (πρόσληψη-απώλεια Υγρασία ιαπερατότητα από υδρατµούς υγρασίας, κρυσταλλώσεις) Φυσιολογικές µεταβολές Φως ιαπερατότητα από φως (αναπνοή) Μικροβιολογικές µεταβολές, επιµόλυνση από βιολογικούς παράγοντες Επιµόλυνση από χηµικές ουσίες Μικροοργανισµοί και έντοµα από το περιβάλλον Επικίνδυνες ουσίες στο περιβάλλον ή στη συσκευασία Πορώδες, ακεραιότητα συσκευασίας, διατρησιµότητα από έντοµα Ύπαρξη ακατάλληλων προσθέτων ή συστατικών στη συσκευασία, ιαπερατότητα από χηµικά Μηχανική φθορά Μηχανική καταπόνηση Μηχανικές ιδιότητες Θερµοκρασία Θερµική αγωγιµότητα, Πορώδες, Ικανότητα ανάκλασης 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 (παρ , ). 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. 318

4 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. Υδρατµοί Ο ρόλος του νερού στην ανάπτυξη ανεπιθύµητων δράσεων στα τρόφιµα αναπτύχθηκε στην παράγραφο 5.1. Επί πλέον η πρόσληψη υγρασίας µπορεί να επιφέρει ανεπιθύµητες µεταβολές της υφής (απώλεια τραγανότητας) και η απώλεια υγρασίας απώλεια βάρους, κρυσταλλώσεις, µεταβολές στην υφή και την εµφάνιση. 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. 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. 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): kx I = I e (6.1) x o όπου I x ένταση του φωτός σε βάθος x του τροφίµου (Cd) 319

5 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. Μόλυνση µε µικροοργανισµούς ή µε διάφορες ουσίες από το περιβάλλον Η ποιότητα των τροφίµων υποβαθµίζεται σε όλες τις περιπτώσεις αν αυτά µολυνθούν από εξωτερικούς παράγοντες. Ιδιαίτερα η προσβολή από µικροοργανισµούς µπορεί να προκαλέσει τη γρήγορη αλλοίωση ή την ανάπτυξη παθογόνων µικροοργανισµών στο τρόφιµο. Η συσκευασία, εφόσον αποµονώνει το τρόφιµο από το περιβάλλον µπορεί να το προστατεύσει από τη µόλυνση. Η απαίτηση προστασίας εξαρτάται από το προϊόν. Στα προϊόντα που έχουν υποστεί κάποια κατεργασία µε στόχο την καταστροφή των µικροοργανισµών απαιτείται απόλυτη προστασία από επιµόλυνση. Η συσκευασία µπορεί επίσης να προστατεύσει τα τρόφιµα από τα έντοµα ή και από τα τρωκτικά. Αυτή η προστασία επιτυγχάνεται απόλυτα µόνο µε τα µεταλλικά και τα γυάλινα δοχεία 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, 320

6 περιέχοντας µεγάλες ποσότητες τροφίµου χύµα, π.χ. σάκοι, βαρέλια κ.λ.π. ή να περιέχουν µονάδες συσκευασµένων τροφίµων, π.χ. κιβώτια. 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). 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. ύσκαµπτες (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. Οι κυριότεροι τύποι υλικών συσκευασίας µε βάση τη φύση του υλικού είναι: Χαρτί για εύκαµπτη συσκευασία Χαρτόνι για δύσκαµπους περιέκτες Μεταλλικά δοχεία Μεταλλικά φύλλα για εύκαµπτη συσκευασία Γυάλινα δοχεία Πλαστικές µεµβράνες Πλαστικοί περιέκτες δύσκαµπτοι Ξύλινοι περιέκτες 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 321

7 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 ουρίας-φορµαλδεΰδης ή µελαµίνης-φορµαλδεΰδης 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. 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 πολυεθυλενίου (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. 322

8 Χαρτί µε επικάλυψη πολυβινυλιδενοχλωριδίου (PVdC): Η επικάλυψη γίνεται απο λουτρό αιωρήµατος PVdC. Το φύλλο παρουσιάζει ανάλογες ιδιότητες µε εκείνο του PE. Το χαρτόνι διαφέρει από το χαρτί ως προς το βάρος ανά µονάδα επιφάνειας. ιεθνώς 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. 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. Σχήµα 6.1. ιάφοροι τύποι κυµατοειδούς χαρτονιού (πραγµατικό µέγεθος) (Παπαδάκης, 1997) 323

9 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). Οι τύποι των κυµατοειδών χαρτονιών δίνονται στο σχήµα Γυαλί Τα γυάλινα δοχεία χρησιµοποιούνται από πολύ παλιά για τη συσκευασία των τροφίµων και αποτελούν και σήµερα ένα 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). 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. ιαφάνεια: 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. υνατότητα 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. υνατότητα 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 324

10 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. υνατότητα 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). 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. Τα κυριότερα µειονεκτήµατα των γυάλινων δοχείων είναι: 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. 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. ιακρίνονται σε πώµατα πιέσεως, τα οποία χρησιµοποιούνται όταν η πίεση 325

11 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. Τα πώµατα πιέσεως είναι τα µεταλλικά τύπου κορώνα, τα πώµατα αλουµινίου µε εγκοπές και τα βιδωτά πώµατα πλαστικά ή µεταλλικά. Τα πώµατα κενού φέρουν ελαστικό παρέµβυσµα και είναι βιδωτά µε προεξοχές, ή βιδώνουν στο εξωτερικό σπείρωµα του βάζου, ή είναι παραβιαζόµενα χωρίς τη δυνατότητα επανακλεισίµατος. Τα κοινά πώµατα είναι πώµατα από φελλό, πλαστικά ή µεταλλικά και µπορεί να είναι βιδωτά καθώς και να φέρουν ελαστικό παρέµβυσµα. ιάφορα είδη πωµάτων δίνονται στο σχήµα 6.2. Σχήµα 6.2. ιάφορα είδη πωµάτων. (Θωµόπουλος, 1986) Α: Σφράγιση περιεχοµένου υπό συνήθη πίεση 1.Κοινό πώµα από φελλό, 2. Βιδωτό ασφαλείας, 3. Απλό πώµα αλουµινίου, 4. Μεταλλικό βιδωτό Β. Σφράγιση περιεχοµένου υπό κενό 5. Βιδωτό C. Σφράγιση περιεχοµένου υπό πίεση 6. Πώµα τύπου κορώνα, 7. Πώµα αλουµινίου, 8. Βιδωτό 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 από µολύνσεις αδιαπερατότητα από αέρια υγρασία και φως 326

12 αντοχή σε ψηλές θερµοκρασίες που επιτρέπει την χρήση τους σε θερµικές κατεργασίες των τροφίµων 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 και σχετικά χαµηλό βάρος. 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 µε µεγάλη διαφορά από τα άλλα δύο. 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. 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 327

13 µικρή ποσότητα λιπαντικού και προστατεύει το φύλλο από εκδορές, ενώ παράλληλα διευκολύνει τη µορφοποίηση. Η τοµή του τελικού φύλλου δίνεται στο σχήµα 6.3 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. 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 6.3. 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. Σχήµα 6.3 Τοµή φύλλων λευκοσιδήρου και επιχρωµιωµένου χάλυβα (TFS). (Malin, 1980) 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 328

14 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. Κατασκευή µεταλλικών δοχείων Τα µεταλλικά δοχεία διακρίνονται σε δοχεία τριών τεµαχίων και δοχεία δύο τεµαχίων. Τα δοχείο τριών τεµαχίων αποτελείται 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 6.4). 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 329

15 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 6.5). Η ηλεκτροσυγκόλληση µπορεί να εφαρµοσθεί και σε δοχεία από TFS στα οποία δεν είναι δυνατή η κασσιτεροσυγκόλληση. Σχήµα 6.4. Κύρια στάδια της κατασκευής λευκοσιδηρού δοχείου µε κασσιτεροσυγκόλληση. (Robertson, 1993) Σχήµα 6.5. ιαστάσεις κασσιτεροκολληµένης και ηλεκτροσυγκολληµένης πλάγιας ραφής. (Καρακασίδης, 1989) Μία νεότερη τεχνική, που όµως έχει περιορισµένη εφαρµογή είναι η συγκόλληση µε laser (laser welding). Τα πλεονεκτήµατα της τεχνικής είναι η µείωση του πλάτους της επικάλυψης σε mm και η ικανότητα χρήσης και σε TFS ενώ το κύριο µειονέκτηµα είναι η χαµηλή ταχύτητα συγκόλλησης. Μία άλλη τεχνική που 330

16 αναπτύχθηκε για δοχεία από TFS είναι η συγκόλληση µε χρήση θερµοπλαστικής κονίας πολυαµιδίου. 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 τενική 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 6.6). 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 6.7). 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. 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. Σχήµα 6.6. ιαδοχικά στάδια κατασκευής δοχείων DRD. 1: Αρχικός δίσκος, 2: Τραβηγµένο κύπελλο, 3 και 4: Ξανατραβηγµένα κύπελλα, 5: Τελικό δοχείο. (Malin, 1980) 331

17 Σχήµα 6.7. ιαδοχικά στάδια κατασκευής δοχείων DWI. 1: Αρχικός δίσκος, 2 και 3: Τραβηγµένα και ξανατραβηγµένα κύπελλα, 4, 5 και 6: Πρώτο, δεύτερο και τρίτο στάδιο σιδερώµατος των τοιχωµάτων και σχηµατισµού του πυθµένα, 7: Τελειωµένο δοχείο. (Malin,1980) 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. ιάβρωση-επικάλυψη µεταλλικών δοχείων 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. 332

18 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 6.8 δ-στ). 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 (σχήµα 6.8 α-γ). Οι αναγωγικές δράσεις που συµβαίνουν στα πρώτα στάδια της διάβρωσης είναι η αναγωγή οξυγόνου, 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, ενώ σε εκτεταµένη διάλυση υπάρχει Σχήµα 6.8. ιάβρωση λευκοσιδηρών δοχείων. (α)-(γ): διαλύεται κατά προτίµηση ο κασσίτερος, (δ)-(στ): διαλύεται κατά προτίµηση ο σίδηρος. (Καρακασίδης, 1989) κίνδυνος διάτρησης του δοχείου. Επίσης το διοξείδιο του θείου που προστίθεται στα τρόφιµα ως συντηρητικό ή ως µέσο αποχρωµατισµού µπορεί να αναχθεί από τον 333

19 κασσίτερο προς ιόντα θείου ή θείο µε ταυτόχρονη οξείδωση-διάλυση του κασσιτέρου και σχηµατισµό µαύρων κηλίδων. 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 υρδογόνου. 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. 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. Όλα αυτά αποδίδονται από τη βιοµηχανία µε το γενικό όρο σµάλτα (enamels) ή βερνίκια (lacquers). 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. 334

20 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 6.9 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). Σχήµα 6.9. ιάβρωση λακαρισµένων δοχείων. Α: ιάλυση κασσιτέρου, τοπική αποφλοίωση, Β: ιάλυση σιδήρου, διάτρηση δοχείου. (Καρακασίδης,1989) Μεταλλικά φύλλα Τα µεταλλικά φύλλα που χρησιµοποιούνται στη συσκευασία τροφίµων είναι κυρίως φύλλα αλουµινίου. Στην κατασκευή τους χρησιµοποιείται αλουµίνιο καθαρότητας >99.4% και το πάχος τους κυµαίνεται µεταξύ 4.3 και 152 µm. Σε πάχος µεγαλύτερο από 25 µm είναι αδιαπέραστο από υδρατµούς, αέρια, φως χηµικούς και βιολογικούς ρυπαντές, ενώ σε µικρότερα πάχη εµφανίζει ορισµένη διαπερατότητα λόγω πόρων του φύλλου. Άλλα πλεονεκτήµατα του αλουµινόφυλλου, σε σύγκριση µε άλλα εύκαµπτα υλικά συσκευασίας είναι ότι δεν προσβάλλεται από το φως, από λίπη και έλαια και από έντοµα και µικροοργανισµούς, δεν απορροφά οσµές, δεν καίγεται και δεν είναι τοξικό. Τα λεπτά φύλλα αλουµινίου χρησιµοποιούνται παραδοσιακά στην περιτύλιξη σοκολάτας, διαφόρων γλυκών, τσίχλας και τεµαχίων κατεργασµένου τυριού. Τα φύλλα µεγαλύτερου πάχους (50 µm) χρησιµοποιούνται στην κατασκευή πωµάτων για φιάλες. Ηµίσκληροι περιέκτες κατασκευάζονται από φύλλο πάχους

21 100 µm και χρησιµοποιούνται σε κατεψυγµένα τρόφιµα, είδη αρτοποιίας, έτοιµα και ηµιέτοιµα γεύµατα. Τα τελευταία χρόνια τα φύλλα αλουµινίου χρησιµοποιούνται πολύ στην κατασκευή πολυστρωµατικών φύλλων (laminates) από χαρτί/αλουµίνιο, πλαστικό/αλουµίνιο ή χαρτί/αλουµίνιο/πλαστικό, τα οποία αξιοποιούν τις εξαιρετικές ιδιότητες φραγής του αλουµινόφυλλου και τις µηχανικές αντοχές των άλλων υλικών Ξύλο Η χρήση του ξύλου για την κατασκευή κιβωτίων ήταν πολύ διαδεδοµένη παλαιότερα, λόγω της χαµηλής τιµής του υλικού. Σήµερα, λόγω του υψηλού κόστους και της προσφοράς φθηνών υποκαταστάτων, η χρήση του ξύλου έχει περιορισθεί πάρα πολύ. Τα ξύλινα σκελετοκιβώτια (καφάσια) για τη συσκευασία νωπών οπωροκηπευτικών έχουν αντικατασταθεί σε µεγάλο βαθµό από πλαστικά ή χαρτοτελλάρα. Ξύλο χρησιµοποιείται κυρίως για κατασκευή βαρελιών κρασιού, µπίρας, ή φέτας και για κατασκευή κιβωτίων για ξηρά φρούτα 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. Στον Πίνακα 6.2 παρουσιάζονται τα κυριότερα υλικά που χρησιµοποιούνται στις εύκαµπτες και δύσκαµπτες συσκευασίες και οι συνήθεις συντµήσεις τους, οι οποίες χρησιµοποιούνται και στο κείµενο. Με βάση τη χηµική σύσταση µπορούµε να διακρίνουµε τις παρακάτω κατηγορίες πλαστικών: Πολυολεφίνες Ως υλικά συσκευασίας χρησιµοποιούνται το πολυαιθυλένιο (-CH 2 -CH 2 -) n και το πολυπροπυλένιο (-CH 2 -CHCH 3 -) n. To πολυαιθυλένιο είναι το ευρύτερα χρησιµοποιούµενο από όλα τα πλαστικά υλικά συσκευασίας για τα τρόφιµα. ιακρίνεται 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 336

22 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. Πίνακας 6.2. Πολυµερή υλικά που χρησιµοποιούνται σε δύσκαµπτους και εύκαµπτους περιέκτες ύσκαµπτοι 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 OPP προσανατολισµένο πολυπροπυλένιο OPS προσανατολισµένο πολυστυρένιο PET πολυεστέρας PETP πολυαιθυλενοτερεφθαλικός εστέρας PP πολυπροπυλένιο PS πολυστυρένιο PVAl πολυβινυλική αλκόλη PVC πολυβινυλοχλωρίδιο PVdC πολυβινυλιδενοχλωρίδιο Saran PVC-PVdC SAN στυρένιο-ακρυλονιτρίλιο 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 337

23 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. Πολυβινυλοπαράγωγα Τα πολυβινυλοπαράγωγα έχουν το γενικό τύπο (-CH 2 -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. Τα πολυβινυλοπαράγωγα που χρησιµοποιούνται στη συσκευασία τροφίµων είναι: Πολυστυρένιο (PS) (-CH 2 -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) (-CH 2 -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. Πολυβινυλιδενοχλωρίδιο (PVdC) (-CH 2 -CCl 2 -) n : Χρησιµοποιείται σε µορφή µεµβρανών, σε συνδυασµό συνήθως µε άλλα υλικά, λόγω της εξαιρετικής 338

24 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) (-CH 2 -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 (-CH 2 -CHOCOCH 3 -) n : Mορφοποιείται ως εύκαµπτη µεµβράνη. Επίσης µε µορφή µεµβράνης χρησιµοποιείται και συµπολυµερές βινυλοχλωριδίου-οξεικού βινυλεστέρα. Πολυεστέρες Οι πολυεστέρες (PET) έχουν το γενικό τύπο HO(-CO-R-CO-O-R -O-) n H. Ο πολυεστέρας που χρησιµοποιείται συνήθως στη συσκευασία τροφίµων είναι ο πολυαιθυλενο-τερεφθαλικός (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). Πολυακρυλικά Οι κύριοι εκπρόσωποι αυτής της κατηγορίας είναι ο πολυµεθακρυλικός εστέρας (-CH 2 -CCH 3 COOCH 3 -) n, το πολυακρυλονιτρίλιο (-CH 2 -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 που είναι καρκινογόνο. Το συµπολυµερές Barex αναπτύχθηκε αρχικά για την κατασκευή φιαλών συσκευασίας αεριούχων αναψυκτικών, αλλά έχει και αυτού απαγορευθεί η χρήση στις ΗΠΑ. 339