Plastik ambalaj, geniş uygulama yelpazesi, düşük maliyeti, migrasyon açısından nispeten yüksek güvenlik seviyesi ve paketlenmiş ürünlere sağlayabileceği kolaylık nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Yaygın olarak kullanılmasının temel nedeni ise cam, metal ve hatta ahşap gibi daha pahalı ambalaj malzemelerinin yerini almak içindir. Plastikler genellikle “birincil ambalaj” olarak kullanılır, yani ürünle doğrudan temas eder. Plastikler, örneğin şişeleri paketlemek veya bir streç film biçimindeki ambalajları taşımak için ikincil ambalaj olarak da kullanılabilir. Kullanımına bakılmaksızın, fiziksel özelliklerine göre iki ana plastik ambalaj grubu vardır:
• Elle veya dikey veya yatay makineler aracılığıyla otomatik olarak kullanılabilen tüm sargıları, torbaları ve diğer ambalajları içerir.
• Sert olanher türlü tüp, şişe, kap ve varil içerir. Bu tip paketleme, mekanik koruma veya özel konumlandırma gerektiren sıvılar ve ürünler için uygundur. Sertliği elde etmek için gereken daha yüksek kütle miktarı nedeniyle, aynı zamanda daha pahalıdır ve mümkün olduğunda esnek alternatiflerle değiştirilir.
Malzeme mühendisliği alanındaki son gelişmeler, plastiklerin orijinal özelliklerini değiştirmek için çok çeşitli dolgu maddelerinden yararlanmaktadır. Nano dolgu maddelerinin üretimindeki ilerlemeler de umut verici araştırma alanlarını göstermiştir. Bu işlevsel dolgu maddeleri, küçük yüklerde bile ambalaj malzemelerinin performansını artıran benzersiz özelliklerle sonuçlanabilir.
Teoride, bulunabilen veya küçük parçacıklara dönüştürülebilen herhangi bir malzeme, genel olarak plastikler için dolgu maddesi olarak kullanılabilir. Potansiyel kombinasyonlar sonsuzdur, ancak ticari amaçlar için, plastikler için dolgu maddeleri kolaylıkla temin edilebilir, çözünmez ve kimyasal olarak inert olmalıdır; aşınmayı önlemek için düşük 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, alüminyum trihidrat, talk, kaolin, mika, volastonit, cam elyafı, aramid elyafı, karbon elyafı ve karbon siyahıdır. Ancak, dolgu maddelerinin çoğunlukla mühendislik plastiklerinde kullanıldığını vurgulamak önemlidir. Dolgu maddelerinin kullanımı, orijinal malzeme özelliklerini değiştirerek veya orijinal polimerde bulunmayan özellikler ekleyerek plastikleri etkiler. Spesifik olarak bu amaç için cam elyafları, mika pulları, nano killer, karbon nanotüpler/nano elyaflar, doğal elyaflar, odun unu, talk ve kaolin kullanımı nedeniyle özellikler değiştirilebilir.
Nano dolgu maddeleri içeren plastik ambalajların, özellikle su buharı, aromalar ve oksijene karşı yüksek bariyer özelliklerinin zorunlu olduğu gıda ambalajları için geliştirilmiş bir performansa sahip olduğu gösterilmiştir. Nano-killerden yüzey alanı en fazla 750 m olabilir için 2 / g, daha yüklerde nanofillers kullanımı daha küçük,% 2 (hacim olarak), bu nedenle geliştirme, polimer matrisi boyunca gazların difüzyonu için zahmetli bir yol oluşturur onun gaz bariyeri. Bu özellikle ilgi çekicidir, çünkü nano doldurucular, genellikle geri dönüştürülemeyen çok katmanlı birlikte çekilmiş ambalajlara bir alternatif olabilir. Plastik ambalajlara nano dolgu maddeleri (montmorillonit-MMT, kaolinit, karbon nanotüpler ve daha yakın zamanda grafen nano tabakalar gibi) eklemenin bir başka avantajı, küçültmeye ve bunun sonucunda ekonomik ve çevresel faydalara izin veren geliştirilmiş mekanik özelliklerdir.
Nano dolgu maddelerinin kullanımı ayrıca ambalajlamada biyopolimerlerin daha geniş kullanımını sağlayabilir. Bu malzeme grubu birkaç on yıldır incelenmiştir, ancak genellikle özellikleri petrol bazlı polimerlere kıyasla çok daha zayıftır. Nişasta gibi doğal kaynakları içerirler; selüloz; proteinler (kollajen, soya fasulyesi proteini, zein vb.); ve polilaktik asit (PLA). Bu “yeşil” malzemelerin düşük performans özellikleri, ticari ölçekte kullanım olanaklarını genişleterek nano dolgu maddelerinin eklenmesiyle telafi edilebilir.
Mekanik güçlendirme ve geliştirilmiş bariyer özelliklerinin yanı sıra nanofiller, patojenik veya bozulmaya neden olan mikroorganizmaların gelişmesi nedeniyle bozulabilecek ürünlerin raf ömrünü uzatabilir. Sol-jel yöntemiyle silikadan yapılmış nanodolgu maddelerinin kullanılmasının, meyvelerin hidrofobik özelliklerinden dolayı raf ömrünü iyileştirdiği bilinmektedir.
Yukarıda bahsedilen özelliklerin yanı sıra, nanodolgu maddelerinin gıda ambalajındaki diğer faydalı işlevleri, ambalajın rolünün geleneksel amaçların ötesine geçtiği aktif ambalaj alanında yeni teknolojileri keşfetme ve geliştirme olasılığıdır. Ana araştırma alanları grupları şu şekilde sıralanabilir.
• Oksijen süpürme : Oksijen, oksidasyon veya aerobik bakteri gelişiminin sağlanması nedeniyle gıda bozulmasına neden olur. Uygun vakum altında bile, ambalaj malzemeleri O 2 ‘ nin nüfuz etmesine izin verebilir .
• Nano-tabanlı sensörler: Taşıma ve depolama koşullarını (örn. sıcaklık değişimleri) dengelemek ve ürünlerin potansiyel olarak daha kısa raf ömrü hakkında bilgi vermek için.
• Gıda bozulmasından kaynaklanan gazların tespiti: Mikrobik gelişmeyi genellikle polimer nanokompozitler ile tespit edilebilen gaz üretimi takip eder.
• 2 göstergeleri: Yana aerobik mikroorganizmaların gelişimi, oksijen varlığında sırasında olur, bu gazın kontrol ürünü çürümesine değerlendirmek gereklidir.
• Nano ölçekte enzim immobilizasyonu: İşleme sırasında potansiyel bozunması nedeniyle bazen enzimlerin doğrudan kullanımları kısıtlanır. Enzimlerin bir polimer matrisine gömülü nano-killer tarafından emilmesi, verimli salım kontrolü için umut verici bir mekanizmadır.
• Bununla birlikte, nano ölçekteki dolgu maddeleri, toksikolojileri ve insanlara ve çevreye potansiyel zararları konusunda dikkatli bir çalışmadan sonra kullanılmalıdır. Gıda ile temas eden materyallerden, standartlaştırılmış simülantlar tarafından tam olarak çıkarılamayan veya mevcut analitik yöntemlerle nicelleştirilemeyen çeşitli mekanizmalar yoluyla migrasyonun olabileceği bilinmektedir.
Kaynakça:
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: Özlem Güvenç Ağaoğlu