Новые технологии усовершенствуют пластиковые бутылки

Комментариев: 2

Unipack.Ru публикует статью известного эксперта в области упаковки Антона Стимана (Anton Steeman), ведущего блога Best In Packaging, с его любезного разрешения.

В последние годы стеклянные бутылки и банки заменялись пластиком (главным образом ПЭТ, ПЭ или ПП), и подобная замена упаковки продолжится, хотя в настоящее время развернулись дебаты вокруг продажи детского питания в пластиковой таре вместо стеклянных баночек, поскольку она легче и вряд ли разобьется. Однако с пластиковыми контейнерами связан ряд проблем, которые волнуют потребителя. Следует сказать, что это не проблемы окружающей среды, так как компания, продающая фасованные потребительские товары, может остановить свой выбор на биопластике или rPET (переработанном ПЭТ). Это напоминает ситуацию с бисфенолом А в жестяных консервных банках (которые отрасль высмеивает): миграция компонентов минеральных масел в пищевые продукты, упакованные в картон, проницаемость пластиковых бутылок и банок для различных газов и риск проникновения в пищу вредных веществ, содержащихся в упаковке.

Мы знаем, что пластмассы обладают плохими газобарьерными свойствами, т.е. они пропускают воздух, который может проходить сквозь материал в обоих направлениях. «Именно поэтому вода, хранящаяся в ПЭТ-бутылках, теряет углекислый газ, а пищевые продукты портятся, например, изменяется их вкус и аромат. Не существует синтетического материала, который бы не пропускал ингредиенты того или иного рода», – говорит доктор технических наук, профессор Петер Аваковиц (Peter Awakowicz) из Института электромеханики и плазменных технологий факультета электротехники и информационных технологий Рурского университета в Бохуме (Германия).

В последние годы появились различные методы повышения непроницаемости и снижения риска влияния вредных веществ, содержащихся в пластмассовом упаковочном материале. Я отобрал два из недавно опубликованных результатов исследований. Первый принадлежат вышеупомянутому коллективу университета под руководством профессора Петера Аваковица, второй – это история бразильской компании, использующей микрочастицы серебра в пластиковых бутылках, чтобы вдвое увеличить срок хранения молока.

Метод плазменного покрытия

В Институте электромеханики и плазменных технологий факультета электротехники и информационных технологий Рурского университете в Бохуме (Германия) доктор технических наук, профессор Петер Аваковиц и его сотрудники разработали процесс покрытия поверхностей защитными слоями, которые делают синтетический материал менее проницаемым.

Покрытие увеличит непроницаемость пластиковой упаковки по сравнению с сегодняшним днем более чем в сто раз, что повлечёт увеличение срока хранения пищевых продуктов и защиту от веществ, которые проникают из синтетического материала. Благодаря данному покрытию объем этих веществ может сократиться до 1% от обычно проникающего объема.

Коллектив RUB исследует, каким образом объект любой заданной формы, выполненный из конкретного синтетического материала, можно покрыть наилучшим образом с применением плазмы. С этой целью исследователи используют плазмохимическое осаждение из паровой фазы, или PECVD. В ходе выполнения данного процесса выпаривается вещество гексаметилдисилоксан, которое затем смешивается с кислородом и рассеивается в плазме, вследствие чего диоксид кремния осаждается на синтетическом материале, а плазма дает энергию, необходимую для данного процесса.

Барьерный слой, который таким образом наносится на синтетический материал, имеет толщину всего лишь 50 нанометров. Более толстый слой мог бы оторваться и, кроме того, нарушить процесс вторичной переработки, поскольку слой диоксида кремния – это не что иное, как тончайшее стекло. Ничтожно малое количество, содержащееся в покровном слое, несущественно для переработки. Однако этот слой не наносится непосредственно на синтетический материал, процесс начинается с защитного слоя. Это связано с тем, что испытания показали: процесс обработки кислородной плазмой в целях покрытия поверхности диоксидом кремния оказывает негативное воздействие на синтетическую поверхность, в результате появляется так называемый слабый межфазный слой. «И каким бы по величине ни был барьерный слой, который вы наносите на этот поврежденный слой, он не будет держаться», – утверждает Петер Аваковиц.

По существу параметры плазмы определяют, насколько непроницаемым, твердым и эластичным будет барьерный слой. Разные синтетические материалы, такие как ПЭТ, полипропилены или поликарбонаты, требуют разных параметров плазмы, не менее важна форма предмета.

Серебро в пластиковых бутылках для удвоения срока хранения молока

Сельскохозяйственной компании Agrindus из Сан-Карлуса (штат Сан-Паулу, Бразилия) удалось увеличить срок хранения свежего пастеризованного молока типа A с 7 до 15 дней.

В Бразилии самым потребляемым видом молока является молоко с длительным сроком хранения (Tetra Pak, SIG), которое подвергается процессу стерилизации при ультравысоких температурах (130 - 150°C в течение 2 - 4 секунд), чтобы существенно снизить количество спор бактерий в молоке и получить возможность продажи продукта в течение шести месяцев в условиях хранения при комнатной температуре.

Но очень популярное свежее молоко, которое называется «Tipo A», проходит процесс пастеризации при умеренной температуре на ферме и требует охлаждения. Удвоив срок хранения молока такого типа, фермер может получить преимущества с точки зрения логистики, хранения на складе, качества и сохранности продукта.

Такого удлинения срока хранения удалось добиться путем включения серебряных микрочастиц с бактерицидными, антимикробными и самостерилизующимися свойствами в жесткие пластиковые бутылки, используемые для упаковки молока, производимого компанией.

Нанотехнология включает в себя технологические разработки в нанометровом диапазоне. Имея междисциплинарный характер, она входит в раздел нанонауки, которая имеет отношение к химии, физике, биологии, вычислительной технике, инженерии и окружающей среде.

Подчиняясь законам квантовой физики, мир наночастиц заставляет материал показывать совершенно отличное от обычного поведение в макроскопическом масштабе.

Известные как «умные материалы», при нанотехнологической обработке они демонстрируют совершенно новые свойства или – в сочетании с исходными объектами – имеют множественные или адаптивные функции и, в частности, позволяют объединять органические и неорганические материалы.

Технология, разработанная Nanox, нанотехнологической компанией, также расположенной в Сан-Карлусе, смешивает микрочастицы в виде порошка в полиэтиленовой матрице, используемой для литьевого или выдувного формования пластиковых бутылок. Микрочастицы инертны, т.е. отсутствует риск их отделения от бутылки и контакта с молоком.

Примечание: Поскольку в настоящее время ни в США, ни в Бразилии нет ясных по содержанию законов о применении частиц в нанодиапазоне (миллиардная доля метра) для продуктов, контактирующих с пищей, компания внедряет нанотехнолгические процессы, результатом которых становятся серебряные частицы в микрометровом диапазоне.

Метод заключается в нанесении серебряных частиц в нанометровом диапазоне на поверхность керамических частиц (двуокись кремния). В результате сцепления с серебряными наночастицами образуется композит с керамической матрицей (состоящий из двух различных материалов) в микрометровом диапазоне и обладающий бактерицидными свойствами.

Компания утверждает, что сочетание серебряных частиц с керамической матрицей дает синергический эффект, поскольку серебро обладает бактерицидными свойствами, а двуокись кремния – нет, но он усиливает это действие и помогает контролировать высвобождение серебряных частиц для уничтожения бактерий.

Помимо компании Agrindus, материал также проходит испытания в двух других молочных фермах, которые поставляют свежее молоко в пластиковых бутылках в Сан-Паулу и Минас-Жерайс, и компаниях в Южном регионе Бразилии, продающих свежее молоко в гибкой пластиковой упаковке (упаковке типа «подушка»). Для гибкой упаковки материал добавляется вовнутрь пакета без применения каких-либо добавок для пищевого продукта. Для такой упаковки материал способен увеличить срок хранения с 4 до 10 дней.

Nanox планирует продвигать продукт на рынках Европы и Соединенных Штатов, где потребляется гораздо больше свежего молока, чем в Бразилии.

Таковы две интересные разработки, увеличивающие срок хранения пищевых продуктов в пластиковых бутылках.