Συσκευασία Τροφίμων Πλαστική Συσκευασία Εισαγωγή «Πλαστικά» γιατί πλάθονται σε οποιοδήποτε σχήμα Τα πολυμερή είναι οργανικές ενώσεις το μόριο των οποίων σχηματίζεται από την επανάληψη μιας ή περισσοτέρων δομικών μονάδων (μονομερή) που ενώνονται μεταξύ τους σε μια μακρομοριακή αλυσίδα με πολύ μεγάλο τελικό μοριακό βάρος. Η φύση του μονομερούς, ο τρόπος διάταξης και η αλληλεξάρτησή τους καθορίζει τις τελικές ιδιότητες του πολυμερούς πλαστικού. Herman Staudinger (Νόμπελ χημείας 1953) 1
Διατάξεις αλυσίδων πολυμερών στα πλαστικά Πλαστικά ως υλικά συσκευασίας Ευκολία μορφοποίησης (από λεπτές μεμβράνες έως δύσκαμπτα ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες) Χαμηλή πυκνότητα (0,9 1,4 g/cm 3 ) και βάρος με αποτέλεσμα μείωση έως 40% του κόστους μεταφοράς Ισχυρή θερμοσυγκόλληση Απουσία θραυσμάτων και αιχμηρών άκρων Επικάλυψη με μέταλλα Αδρανής συμπεριφορά έναντι των αρωματικών ουσιών Ανθεκτικότητα σε συνθήκες περιβάλλοντος Στεγανότητα στους υδρατμούς και το οξυγόνο Διαπερατότητα στο φώς και ικανότητα χρωματισμού Δυνατότητα εκτύπωσης Μηχανικές ιδιότητες Δυνατότητα συρρίκνωσης, τεντώματος και διόγκωσης Δυνατότητα πλήρους χρησιμοποίησης της πρώτης ύλης Εύρος θερμοκρασιών χρησιμοποίησης (-40 ~ + 300 ο C) 2
Πλαστικά και περιβάλλον Μη φιλικά προς το περιβάλλον λόγω της αντοχής τους στους περιβαλλοντικούς παράγοντες (μη αποικοδομήσιμα) Συνηθέστεροι τρόποι τελικής διαχείρισης είναι η ταφή και η καύση (47% Ιαπωνία, 30% Ευρώπη, 15% ΗΠΑ) Κατά την ατελή καύση παράγονται καρκινογόνα παραπροϊόντα (π.χ. διοξίνες) Η ανακύκλωση αποτελεί την βέλτιστη εναλλακτική λύση στην διαχείριση των πλαστικών (στην χώρα μας φθάνει το 3,4%) Μηχανική ανακύκλωση Χημική ανακύκλωση Ανακύκλωση με ανάκτηση Τα τελευταία χρόνια έχουμε αύξηση της παραγωγής διασπώμενων και βιοδιασπώμενων πλαστικών. Κώδικες ανακύκλωσης πλαστικών συσκευασιών: 1 PET ή PETE 2 HDPE 3 PVC 4 LDPE 5 PP 6 PS 7 Other ή PC (Polycarbonate, Bioplastics, Acrylics) Σε πολλές πλαστικές συσκευασίες εμφανίζεται το σύμβολο καταλληλότητας για τρόφιμα αλλά ακόμη και αυτά είτε προϋποθέτουν ειδική χρήση ή υπάρχουν αμφιβολίες! 3
Θερμοπλαστικά & Θερμοστατικά πολυμερή Τα πλαστικά με βάση την συμπεριφορά τους στην θέρμανση διακρίνονται σε θερμοπλαστικά και θερμοστατικά ή θερμοσκληραινόμενα. Τα θερμοπλαστικά τήκονται (μαλακώνουν) κάθε φορά που θερμαίνονται. Αποτελούνται από γραμμικά πολυμερή. Πολυστυρόλιο ή πολυστυρένιο (PS) Πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC) Πολυαιθυλένιο (PE) Πολυπροπυλένιο (PP) Τα θερμοστατικά πολυμερή μαλακώνουν με την πρώτη θέρμανση αλλά διατηρούν το σχήμα τους και δεν ξαναδιαμορφώνονται (διασταυρωμένα πολυμερή). Σκληρό καουτσούκ (Charles Goodyear, 1839) Πολυμερή ουρίας Πολυουρεθάνες Πολυεστέρες Ρητίνες Παραγωγή πλαστικών Προέλευση: Συνθετικά πολυμερή (παράγωγα πετρελαίου) Φυσικά πολυμερή (κυτταρίνη, άμυλο, πρωτεΐνες, καουτσούκ) Παραγωγή: Πολυμερισμός προσθήκης Πολυμερισμός συμπύκνωσης Χρήση προσθέτων (πληρωτικά, πλαστικοποιητές, σταθεροποιητές, αντιστατικά, χρωστικές, κ.α.) 4
Μηχανικές ιδιότητες πλαστικών Αντοχή στον εφελκυσμό Όριο ελαστικότητας Μέγιστη επιμήκυνση Συντελεστής ελαστικότητας Αντοχή στην συμπίεση Οπτικές ιδιότητες Διαπερατότητα Διαφανή Αδιαφανή Ημιδιαφανή Στιλπνότητα Διαύγεια Θαμπάδα 5
Συνηθέστερα πλαστικά: Πολυαιθυλένιο (PE) (56% των πλαστικών που χρησιμοποιούνται διεθνώς) PE χαμηλής πυκνότητας Χαμηλή πυκνότητα (0,91-0,94 g/cm 3 ) Χαμηλή αντοχή στην θερμοκρασία (< 95 ο C) Επιρρεπές σε περιβαλλοντική καταπόνηση Ακίνδυνο για τα τρόφιμα PE υψηλής πυκνότητας Υψηλή πυκνότητα (0,95-0,96 g/cm 3 ) Σκληρό και δύσκαμπτο Χαμηλή διαπερατότητα σε υδρατμούς και αέρια Ανθεκτικό σε υψηλές θερμοκρασίες Γραμμικό PE χαμηλής πυκνότητας Παράγεται όπως το LDPE αλλά με ενσωμάτωση αλκενίων οπότε και έχει τις ιδιότητες τόσο του LDPE όσο και του HDPE Συμπολυμερή του αιθυλενίου 6
Συνηθέστερα πλαστικά: Πολυπροπυλένιο (PP) Πολυμερές του προπυλενίου Ατακτικό πολυμερές (άτακτη τοποθέτηση μεθυλομάδων στο πολυμερές) Ισοτακτικό ή προσανατολισμένο πολυμερές (τοποθέτηση μεθυλομάδων στη μια πλευρά της αλυσίδας) Διαυγές με πυκνότητα 0,90 g/cm 3 Ανθεκτικό σε θερμοκρασίες έως 140 ο C Χρησιμοποιείται σε μεμβράνες και σε διαμορφωμένα πλαστικά. 7
Συνηθέστερα πλαστικά: Πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC) Πολυμερισμένο βινυλοχλωρίδιο Μη πλαστικοποιημένο PVC (UPVC) Σκληρό, δύσκαμπτο, διαυγές, στεγανό, χαμηλή διαπερατότητα σε οξυγόνο, ανθεκτικό σε λίπη και έλαια. Πλαστικοποιημένο PVC Εύκαμπτη μεμβράνη με ανθεκτικότητα σε φ/χ παράγοντες Μειονεκτήματα στην παραγωγή και διαχείριση Υψηλή πυκνότητα (1,4 g/cm 3 ) Το βινυλοχλωρίδιο είναι καρκινογόνο Αντιδράσεις από οικολογικές οργανώσεις Συνηθέστερα πλαστικά: Πολυτετραφθoροαιθυλένιο (PTFE) Γνωστό ως teflon και fluon Εξαιρετική αντοχή σε φ/χ παράγοντες και στην θερμοκρασία (+300 ο C) Χρησιμοποιείται στην επικάλυψη μαγειρικών σκευών. 8
Συνηθέστερα πλαστικά: Πολυεστέρες Πολυμερή συμπύκνωσης (πολυμερισμός μιας ένωσης η οποία προέρχεται από την αντίδραση δύο διαφορετικών μορίων με ταυτόχρονη αποβολή ενός μικρότερου μορίου) Γνωστότερη ένωση ο πολυτερεφθαλικός αιθυλεστέρας (PET) Ιδανικές μηχανικές ιδιότητες, αδρανές και με αντοχή σε θερμοκρασίες από -75 ~ 135 ο C Είδη πλαστικών: μεμβράνες Απλές μεμβράνες. Κατασκευάζονται με εξώθηση. Φιλμ (< 0,1 mm) Φύλλο (> 0,1 mm) Προσανατολισμένες μεμβράνες Μεμβράνες περιτύλιξης Επικαλυμμένες μεμβράνες Μεταλλιζέ μεμβράνες Πολύφυλλες ή πολυστρωματικές μεμβράνες Μεμβράνες συνεξώθησης Εδώδιμες μεμβράνες 9
Είδη πλαστικών: Εύκαμπτα Εύκαμπτα υλικά συσκευασίας : εύκαμπτα και ελαστικά και όχι σκληρά και συμπαγή Είδη περιτύλιξης Σάκοι και σακίδια Σακίδια μαγειρικής Σακίδια αποστείρωσης Συρρικνωμένη συσκευασία Επιδερμική συσκευασία Είδη πλαστικών: Δύσκαμπτοι περιέκτες Θερμομορφοποίηση Έγχυση σε καλούπια και μορφοποίηση με έμβολο σε υψηλή πίεση Μορφοποίηση σε προσχηματισμένα καλούπια με την χρήση αέρα υπο πίεση. 10
Διαπερατότητα πλαστικών Ελεύθερη ροή (μέσω μικροσκοπικών πόρων στο υλικό) Ενεργός διάχυση (διάλυση στην μια πλευρά του πλαστικού ή της μεμβράνης, διάχυση στο εσωτερικό της και εξάτμιση στην άλλη πλευρά) 11
Μετανάστευση ουσιών Μετανάστευση μονομερών, ολιγομερών ή πολυμερών υλικού Μετανάστευση προσθέτων (πλαστικοποιητές κλπ) Μετανάστευση ουσιών που σχηματίζονται κατά την επεξεργασία Μετανάστευση συγκολλητικών ουσιών Μηχανισμοί μετανάστευσης Διάχυση (από περιοχές με υψηλή συγκέντρωση) Έκπλυση (σε επαφή πλαστικών με υγρά) Παράγοντες που επηρεάζουν την μετανάστευση Χρόνος επαφής Επιφάνεια επαφής Θερμοκρασία Συγκέντρωση ουσίας στο πλαστικό Μοριακό βάρος ουσίας (αυξημένη σε ουσίες με ΜΒ < 300) Μοριακή δομή ουσίας (αυξημένη στα γραμμικά μόρια) Φύση τροφίμου Δομή πλαστικού 12
Εδώδιμες μεμβράνες και επικαλύψεις Λεπτά φύλλα από φυσικά πολυμερή που μπορούν να καταναλωθούν μαζί με το τρόφιμο. Δεν αντικαθιστούν την ανάγκη συσκευασίας του τροφίμου με μη εδώδιμα υλικά συσκευασίας. Παράγονται από πολυσακχαρίτες, πηκτίνες, άμυλο, παράγωγα κυτταρίνης, λιπίδια και πρωτεΐνες (σίτου, καλαμποκιού, σόγιας) Πλεονεκτήματα: Επιβράδυνση της αφυδάτωσης Περιορίζουν την μεταφορά οξυγόνου και CO 2 Προστατεύει το τρόφιμο από την έκθεση σε άλλες ουσίες Βελτιώνουν τις μηχανικές ιδιότητες του τροφίμου Δυνατότητα ενσωμάτωσης πρόσθετων ουσιών στο τρόφιμο Φιλικές για το περιβάλλον 13