Plastik ambalaj, geniş uygulama yelpazesi, duşuk maliyeti, migrasyon acısından nispeten yuksek guvenlik seviyesi ve paketlenmiş urunlere sağlayabileceği kolaylık nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Yaygın olarak kullanılmasının temel nedeni ise cam, metal ve hatta ahşap gibi daha pahalı ambalaj malzemelerinin yerini almak icindir. Plastikler genellikle “birincil ambalaj” olarak kullanılır, yani urunle doğrudan temas eder. Plastikler, orneğin şişeleri paketlemek veya bir strec film bicimindeki ambalajları taşımak icin ikincil ambalaj olarak da kullanılabilir. Kullanımına bakılmaksızın, fiziksel ozelliklerine gore iki ana plastik ambalaj grubu vardır:
• Elle veya dikey veya yatay makineler aracılığıyla otomatik olarak kullanılabilen tum sargıları, torbaları ve diğer ambalajları icerir.
• Sert olanher turlu tup, şişe, kap ve varil icerir. Bu tip paketleme, mekanik koruma veya ozel konumlandırma gerektiren sıvılar ve urunler icin uygundur. Sertliği elde etmek icin gereken daha yuksek kutle miktarı nedeniyle, aynı zamanda daha pahalıdır ve mumkun olduğunda esnek alternatiflerle değiştirilir.
Malzeme muhendisliği alanındaki son gelişmeler, plastiklerin orijinal ozelliklerini değiştirmek icin cok ceşitli dolgu maddelerinden yararlanmaktadır. Nano dolgu maddelerinin uretimindeki ilerlemeler de umut verici araştırma alanlarını gostermiştir. Bu işlevsel dolgu maddeleri, kucuk yuklerde bile ambalaj malzemelerinin performansını artıran benzersiz ozelliklerle sonuclanabilir.
Teoride, bulunabilen veya kucuk parcacıklara donuşturulebilen herhangi bir malzeme, genel olarak plastikler icin dolgu maddesi olarak kullanılabilir. Potansiyel kombinasyonlar sonsuzdur, ancak ticari amaclar icin, plastikler icin dolgu maddeleri kolaylıkla temin edilebilir, cozunmez ve kimyasal olarak inert olmalıdır; aşınmayı onlemek icin duşuk bir sertliğe sahiptir; ve toksik olmayan, yanıcı olmayan ve son olarak plastikleri bozabilecek metal safsızlıklarından arındırılmış olmalıdır.
Genel olarak plastiklerde kullanılan en yaygın dolgu maddeleri kalsiyum karbonat, aluminyum trihidrat, talk, kaolin, mika, volastonit, cam elyafı, aramid elyafı, karbon elyafı ve karbon siyahıdır. Ancak, dolgu maddelerinin coğunlukla muhendislik plastiklerinde kullanıldığını vurgulamak onemlidir. Dolgu maddelerinin kullanımı, orijinal malzeme ozelliklerini değiştirerek veya orijinal polimerde bulunmayan ozellikler ekleyerek plastikleri etkiler. Spesifik olarak bu amac icin cam elyafları, mika pulları, nano killer, karbon nanotupler/nano elyaflar, doğal elyaflar, odun unu, talk ve kaolin kullanımı nedeniyle ozellikler değiştirilebilir.
Nano dolgu maddeleri iceren plastik ambalajların, ozellikle su buharı, aromalar ve oksijene karşı yuksek bariyer ozelliklerinin zorunlu olduğu gıda ambalajları icin geliştirilmiş bir performansa sahip olduğu gosterilmiştir. Nano-killerden yuzey alanı en fazla 750 m olabilir icin 2 / g, daha yuklerde nanofillers kullanımı daha kucuk,% 2 (hacim olarak), bu nedenle geliştirme, polimer matrisi boyunca gazların difuzyonu icin zahmetli bir yol oluşturur onun gaz bariyeri. Bu ozellikle ilgi cekicidir, cunku nano doldurucular, genellikle geri donuşturulemeyen cok katmanlı birlikte cekilmiş ambalajlara bir alternatif olabilir. Plastik ambalajlara nano dolgu maddeleri (montmorillonit-MMT, kaolinit, karbon nanotupler ve daha yakın zamanda grafen nano tabakalar gibi) eklemenin bir başka avantajı, kucultmeye ve bunun sonucunda ekonomik ve cevresel faydalara izin veren geliştirilmiş mekanik ozelliklerdir.
Nano dolgu maddelerinin kullanımı ayrıca ambalajlamada biyopolimerlerin daha geniş kullanımını sağlayabilir. Bu malzeme grubu birkac on yıldır incelenmiştir, ancak genellikle ozellikleri petrol bazlı polimerlere kıyasla cok daha zayıftır. Nişasta gibi doğal kaynakları icerirler; seluloz; proteinler (kollajen, soya fasulyesi proteini, zein vb.); ve polilaktik asit (PLA). Bu “yeşil” malzemelerin duşuk performans ozellikleri, ticari olcekte kullanım olanaklarını genişleterek nano dolgu maddelerinin eklenmesiyle telafi edilebilir.
Mekanik guclendirme ve geliştirilmiş bariyer ozelliklerinin yanı sıra nanofiller, patojenik veya bozulmaya neden olan mikroorganizmaların gelişmesi nedeniyle bozulabilecek urunlerin raf omrunu uzatabilir. Sol-jel yontemiyle silikadan yapılmış nanodolgu maddelerinin kullanılmasının, meyvelerin hidrofobik ozelliklerinden dolayı raf omrunu iyileştirdiği bilinmektedir.
Yukarıda bahsedilen ozelliklerin yanı sıra, nanodolgu maddelerinin gıda ambalajındaki diğer faydalı işlevleri, ambalajın rolunun geleneksel amacların otesine gectiği aktif ambalaj alanında yeni teknolojileri keşfetme ve geliştirme olasılığıdır. Ana araştırma alanları grupları şu şekilde sıralanabilir.
• Oksijen supurme : Oksijen, oksidasyon veya aerobik bakteri gelişiminin sağlanması nedeniyle gıda bozulmasına neden olur. Uygun vakum altında bile, ambalaj malzemeleri O 2 ‘ nin nufuz etmesine izin verebilir .
• Nano-tabanlı sensorler: Taşıma ve depolama koşullarını (orn. sıcaklık değişimleri) dengelemek ve urunlerin potansiyel olarak daha kısa raf omru hakkında bilgi vermek icin.
• Gıda bozulmasından kaynaklanan gazların tespiti: Mikrobik gelişmeyi genellikle polimer nanokompozitler ile tespit edilebilen gaz uretimi takip eder.
• 2 gostergeleri: Yana aerobik mikroorganizmaların gelişimi, oksijen varlığında sırasında olur, bu gazın kontrol urunu curumesine değerlendirmek gereklidir.
• Nano olcekte enzim immobilizasyonu: İşleme sırasında potansiyel bozunması nedeniyle bazen enzimlerin doğrudan kullanımları kısıtlanır. Enzimlerin bir polimer matrisine gomulu nano-killer tarafından emilmesi, verimli salım kontrolu icin umut verici bir mekanizmadır.
• Bununla birlikte, nano olcekteki dolgu maddeleri, toksikolojileri ve insanlara ve cevreye potansiyel zararları konusunda dikkatli bir calışmadan sonra kullanılmalıdır. Gıda ile temas eden materyallerden, standartlaştırılmış simulantlar tarafından tam olarak cıkarılamayan veya mevcut analitik yontemlerle nicelleştirilemeyen ceşitli mekanizmalar yoluyla migrasyonun olabileceği bilinmektedir.
Kaynakca:
https://www.dpack.co.uk/blog/pros-cons-of-7-different-packaging-fillers
https://www.turkchem.net/mineral-fillers-used-in-plastics-and-applications.html
https://www.bpf.co.uk/plastipedia/additives/default.aspx
Yazar: Ozlem Guvenc Ağaoğlu
• Elle veya dikey veya yatay makineler aracılığıyla otomatik olarak kullanılabilen tum sargıları, torbaları ve diğer ambalajları icerir.
• Sert olanher turlu tup, şişe, kap ve varil icerir. Bu tip paketleme, mekanik koruma veya ozel konumlandırma gerektiren sıvılar ve urunler icin uygundur. Sertliği elde etmek icin gereken daha yuksek kutle miktarı nedeniyle, aynı zamanda daha pahalıdır ve mumkun olduğunda esnek alternatiflerle değiştirilir.
Malzeme muhendisliği alanındaki son gelişmeler, plastiklerin orijinal ozelliklerini değiştirmek icin cok ceşitli dolgu maddelerinden yararlanmaktadır. Nano dolgu maddelerinin uretimindeki ilerlemeler de umut verici araştırma alanlarını gostermiştir. Bu işlevsel dolgu maddeleri, kucuk yuklerde bile ambalaj malzemelerinin performansını artıran benzersiz ozelliklerle sonuclanabilir.
Teoride, bulunabilen veya kucuk parcacıklara donuşturulebilen herhangi bir malzeme, genel olarak plastikler icin dolgu maddesi olarak kullanılabilir. Potansiyel kombinasyonlar sonsuzdur, ancak ticari amaclar icin, plastikler icin dolgu maddeleri kolaylıkla temin edilebilir, cozunmez ve kimyasal olarak inert olmalıdır; aşınmayı onlemek icin duşuk bir sertliğe sahiptir; ve toksik olmayan, yanıcı olmayan ve son olarak plastikleri bozabilecek metal safsızlıklarından arındırılmış olmalıdır.
Genel olarak plastiklerde kullanılan en yaygın dolgu maddeleri kalsiyum karbonat, aluminyum trihidrat, talk, kaolin, mika, volastonit, cam elyafı, aramid elyafı, karbon elyafı ve karbon siyahıdır. Ancak, dolgu maddelerinin coğunlukla muhendislik plastiklerinde kullanıldığını vurgulamak onemlidir. Dolgu maddelerinin kullanımı, orijinal malzeme ozelliklerini değiştirerek veya orijinal polimerde bulunmayan ozellikler ekleyerek plastikleri etkiler. Spesifik olarak bu amac icin cam elyafları, mika pulları, nano killer, karbon nanotupler/nano elyaflar, doğal elyaflar, odun unu, talk ve kaolin kullanımı nedeniyle ozellikler değiştirilebilir.
Nano dolgu maddeleri iceren plastik ambalajların, ozellikle su buharı, aromalar ve oksijene karşı yuksek bariyer ozelliklerinin zorunlu olduğu gıda ambalajları icin geliştirilmiş bir performansa sahip olduğu gosterilmiştir. Nano-killerden yuzey alanı en fazla 750 m olabilir icin 2 / g, daha yuklerde nanofillers kullanımı daha kucuk,% 2 (hacim olarak), bu nedenle geliştirme, polimer matrisi boyunca gazların difuzyonu icin zahmetli bir yol oluşturur onun gaz bariyeri. Bu ozellikle ilgi cekicidir, cunku nano doldurucular, genellikle geri donuşturulemeyen cok katmanlı birlikte cekilmiş ambalajlara bir alternatif olabilir. Plastik ambalajlara nano dolgu maddeleri (montmorillonit-MMT, kaolinit, karbon nanotupler ve daha yakın zamanda grafen nano tabakalar gibi) eklemenin bir başka avantajı, kucultmeye ve bunun sonucunda ekonomik ve cevresel faydalara izin veren geliştirilmiş mekanik ozelliklerdir.
Nano dolgu maddelerinin kullanımı ayrıca ambalajlamada biyopolimerlerin daha geniş kullanımını sağlayabilir. Bu malzeme grubu birkac on yıldır incelenmiştir, ancak genellikle ozellikleri petrol bazlı polimerlere kıyasla cok daha zayıftır. Nişasta gibi doğal kaynakları icerirler; seluloz; proteinler (kollajen, soya fasulyesi proteini, zein vb.); ve polilaktik asit (PLA). Bu “yeşil” malzemelerin duşuk performans ozellikleri, ticari olcekte kullanım olanaklarını genişleterek nano dolgu maddelerinin eklenmesiyle telafi edilebilir.
Mekanik guclendirme ve geliştirilmiş bariyer ozelliklerinin yanı sıra nanofiller, patojenik veya bozulmaya neden olan mikroorganizmaların gelişmesi nedeniyle bozulabilecek urunlerin raf omrunu uzatabilir. Sol-jel yontemiyle silikadan yapılmış nanodolgu maddelerinin kullanılmasının, meyvelerin hidrofobik ozelliklerinden dolayı raf omrunu iyileştirdiği bilinmektedir.
Yukarıda bahsedilen ozelliklerin yanı sıra, nanodolgu maddelerinin gıda ambalajındaki diğer faydalı işlevleri, ambalajın rolunun geleneksel amacların otesine gectiği aktif ambalaj alanında yeni teknolojileri keşfetme ve geliştirme olasılığıdır. Ana araştırma alanları grupları şu şekilde sıralanabilir.
• Oksijen supurme : Oksijen, oksidasyon veya aerobik bakteri gelişiminin sağlanması nedeniyle gıda bozulmasına neden olur. Uygun vakum altında bile, ambalaj malzemeleri O 2 ‘ nin nufuz etmesine izin verebilir .
• Nano-tabanlı sensorler: Taşıma ve depolama koşullarını (orn. sıcaklık değişimleri) dengelemek ve urunlerin potansiyel olarak daha kısa raf omru hakkında bilgi vermek icin.
• Gıda bozulmasından kaynaklanan gazların tespiti: Mikrobik gelişmeyi genellikle polimer nanokompozitler ile tespit edilebilen gaz uretimi takip eder.
• 2 gostergeleri: Yana aerobik mikroorganizmaların gelişimi, oksijen varlığında sırasında olur, bu gazın kontrol urunu curumesine değerlendirmek gereklidir.
• Nano olcekte enzim immobilizasyonu: İşleme sırasında potansiyel bozunması nedeniyle bazen enzimlerin doğrudan kullanımları kısıtlanır. Enzimlerin bir polimer matrisine gomulu nano-killer tarafından emilmesi, verimli salım kontrolu icin umut verici bir mekanizmadır.
• Bununla birlikte, nano olcekteki dolgu maddeleri, toksikolojileri ve insanlara ve cevreye potansiyel zararları konusunda dikkatli bir calışmadan sonra kullanılmalıdır. Gıda ile temas eden materyallerden, standartlaştırılmış simulantlar tarafından tam olarak cıkarılamayan veya mevcut analitik yontemlerle nicelleştirilemeyen ceşitli mekanizmalar yoluyla migrasyonun olabileceği bilinmektedir.
Kaynakca:
https://www.dpack.co.uk/blog/pros-cons-of-7-different-packaging-fillers
https://www.turkchem.net/mineral-fillers-used-in-plastics-and-applications.html
https://www.bpf.co.uk/plastipedia/additives/default.aspx
Yazar: Ozlem Guvenc Ağaoğlu