ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Συντήρηση και Συσκευασία Τροφίμων Αλληλεπίδραση υλικού συσκευασίας με το τρόφιμο. Συγκόλληση υλικών συσκευασίας. Διδάσκοντες:Λέκτορας Α. Μπαδέκα, Αναπλ. Καθ. Κ. Ρηγανάκος

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΚΑΙ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΥΛΙΚΟΥ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ – ΤΡΟΦΙΜΟΥ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΥΛΙΚΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ Τμήμα Χημείας, Παν/μιο Ιωαννίνων Αναστασία Μπαδέκα, PhD. Χημικός Λέκτορας Ιωάννινα, 2014

ΜΕΤΑΝΑΣΤΕΥΣΗ (ΜΕΤΑΦΟΡΑ) Η μετανάστευση είναι αποτέλεσμα της άμεσης επαφής ή αλληλεπίδρασης μεταξύ του τροφίμου και του υλικού συσκευασίας. Όμως είναι δυνατόν και συστατικά του τροφίμου να μεταφερθούν στο υλικό συσκευασίας. Αυτή η μεταφορά των συστατικών του υλικού στο τρόφιμο μπορεί να αλλοιώσει τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά του τροφίμου ή/και να το κάνει τοξικολογικά επικίνδυνο.

Ολική μεταφορά (overall or global migration) – το άθροισμα των μικρομοριακών και ευκίνητων ενώσεων του υλικού που ελευθερώνονται ανά μονάδα επιφανείας κάτω από ορισμένες συνθήκες ελέγχου. Ειδική μεταφορά (specific migration) – μεταφορά μίας και γνωστής ένωσης του υλικού.

ΕΝΩΣΕΙΣ ΠΟΥ ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΜΕΤΑΦΕΡΘΟΥΝ: Υπολείμματα πολυμερισμού. Κατάλοιπα διαλυτών. Χρωστικές. Μέταλλα. Πλαστικοποιητές. Αντιοξειδωτικά. Διάφορα πρόσθετα (σταθεροποιητές, αντιθαμβωτικά, αντιαφριστικά κ.α.). Δευτερεύοντα προϊόντα πολυμερισμού, αποικοδόμησης.

ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ που επηρεάζουν τη μετανάστευση Επίδραση φυσικοχημικών ιδιοτήτων πολυμερούς ΜΒ, Τg, κρυσταλλικότητα, διακλαδώσεις, πυκνότητα, χημική συγγένεια. Διαδικασία παρασκευής Πάχος, τρόπος παρασκευής, είδος επιφάνειας. Φύση τροφίμου Στερεό, υγρό, υδατικό, λιπαρό κ.α.

Φύση και συγκέντρωση των προσθέτων Συγκέντρωση, διάχυση, πολικότητα, συμβατότητα. Συνθήκες Χρόνος επαφής, θερμοκρασία, ακτινοβολία β και γ, μικροκύματα, ανάδευση κ.α. Νομοθεσία: καθορίζονται οι πειραματικές συνθήκες ελέγχου μεταφοράς, όρια κτλ GC, HPLC, GC/MS κ.α.

ΜΕΤΡΗΣΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Επαφή υλικού με προσομοιωτές τροφίμων Απεσταγμένο νερό 3% οξικό οξύ 8-12% αιθανόλη Ελαιόλαδο, μίγμα τριγλκεριδίων, οργανικοί διαλύτες (ισοοκτάνιο). 10 ημέρες στους 40οC 2 ημέρες στους 20οC

FLAVOR SCALPING Τα υλικά συσκευασίας, λόγω της φύσης τους, πιθανόν να προσροφήσουν συστατικά των τροφίμων με αποτέλεσμα να μεταβάλλουν τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά. Υποβάθμιση οσμής, γεύσης.

ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΥΛΙΚΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ

Θερμοπλαστικές (hot melt) Διαλυτές σε οργανικούς διαλύτες Υδατοδιαλυτές Θερμοπλαστικές (hot melt) Διαλυτές σε οργανικούς διαλύτες

Υδατοδιαλυτές (χαμηλό κόστος, υγιεινή, ασφάλεια στη χρήση, χαμηλή ενέργεια, υψηλή αντοχή). Φυσικές υδατοδιαλυτές (με βάση το άμυλο, πρωτεΐνες, latex). Συνθετικές υδατοδιαλυτές.

Φυσικές υδατοδιαλυτές Με βάση το άμυλο (καλαμπόκι είτε ως έχει είτε μερική υδρόλυση με οξέα προς δεξτρίνες – υψηλότερο ιξώδες) Xαρτοκιβώτια, (επάλειψη, πίεση, θέρμανση – ζελατινοποίηση) Χάρτινες σακούλες, ετικέτες σε μέταλλο και γυαλί Πρόσθετα – αδιαβροχοποίηση, τροποποιημένο άμυλο κ.α. Πλεονεκτήματα: άριστη συνάφεια με το χαρτί, ευκολία χειρισμού, ευκολία απομάκρυνσης από το υπόστρωμα, χαμηλό κόστος, αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες. Μειονεκτήματα: αργός ρυθμός συγκόλλησης, χαμηλή συνάφεια προς τις πλαστικές μεμβράνες, χαμηλή αντοχή στην υγρασία.

Με βάση τις πρωτεΐνες Καζεΐνη Ετικέτες σε φιάλες αναψυκτικών, μπύρας Συστατικό συγκολλητικού για το λαμινάρισμα Alu σε χαρτί. Συνδυασμός με ελαστομερή (νεοπρένιο, στυρόλιο/βουταδιένιο) – συνάφεια και αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες. Με βάση το φυσικό ελαστικό (latex) Herea brasiliensis – εκχύλιση Λαμινάρισμα του ΡΕ στο χαρτί (πολυστρωματικές σακούλες). «Αυτοκόλλησης» – φακέλους αλληλογραφίας, χαρτομάντηλα κ.α.

Συνθετικές υδατοδιαλυτές Σταθερά γαλακτώματα πολυοξικού βινυλεστέρα στο νερό. Πολυβινυλική αλκοόλη, πλαστικοποιητές, αδρανή υλικά, διαλύτες, αντιαφριστικά κ.α. Λευκή κόλλα (αραιό γαλακτώδες υγρό έως παχύρευστη πάστα) Χαρτί σε γυαλί, πλαστικά, μέταλλα. Αδιάβροχες ή όχι. Γρήγορη συγκόλληση, ασθενή οσμή, γεύση και χρώμα, χαμηλή τοξικότητα, αντοχή στο χρόνο, οικονομικές και καλή συμπεριφορά σε υψηλές και χαμηλές θερκοκρασίες. Συμπολυμερισμός με αιθυλένιο ή ακρυλικούς εστέρες – συνάφεια με τα πλαστικά, αντικατάσταση της πολυουρεθάνης στο λαμινάρισμα.

Θερμοπλαστικές συγκολλητικές (hot melts) Θερμοπλαστικά πολυμερή. Στερεά σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, ρευστά με θέρμανση και στερεά με ακόλουθη ψύξη. Βασική πολυμερική ρητίνη για αντοχή, Παραφίνη για το έλεγχο του ιξώδους, Ρητίνες συνάφειας και Διάφορα πρόσθετα (πλαστικοποιητές, αντιοξειδωτικά, αδρανή υλικά κ.α. Δεν περιέχουν φορέα/διαλύτη αλλά η θερμότητα είναι ο «διαλύτης».

Βασική ύλη το συμπολυμερές αιθυλενίου και οξικού βινυλεστέρα (συνάφεια, αντοχή και σταθερότητα σε εύρος θερμοκρασιών). Πολυαιθυλένιο χαμηλού Μ.Β. + φυσικό ελαστικό ή πολυτερπένια (αύξηση της συνάφειας). Εφαρμογή στη συγκόλληση χαρτοκιβωτίων, σακουλών κ.α. Άμορφο πολυπροπυλένιο (παραπροϊόν του ισοτακτικού ΡΡ), περιορισμένη η χρήση για συγκόλληση χαρτιού για αδιάβροχο προϊόν. Θερμοπλαστικά ελαστομερή (συστάδες στυρολίου και βουταδιενίου ή ισοπρενίου). Εφαρμογή στις ετικέτες και ταινίες με τη βοήθεια «πίεσης» πάνω στον περιέκτη.

Πλεονεκτήματα: εύκολη, γρήγορη συγκόλληση (1-4 s), συνάφεια με γκάμα υλικών, απουσία διαλύτη, γρήγορος καθαρισμός των μηχανών, οικονομία στη διακίνηση, μεγάλη απόδοση, ασφάλεια από άποψη υγιεινής, φιλικά προς το περιβάλλον. Μειονεκτήματα: απώλεια της αντοχής τους σε υψηλές θερμοκρασίες (>70ο C) (όχι σε εφαρμογές “hot fill” και “bake and serve”), εξειδικευμένο προσωπικό, κίνδυνος εγκαυμάτων.

Συγκολλητικές με βάση οργανικούς διαλύτες Περιορισμένες εφαρμογές εκεί που δεν μπορούν να εφαρμοστούν οι δύο προηγούμενες κατηγορίες. Ρητίνες ελαστικού στον κατάλληλο διαλύτη. Συγκολλητικές ταινίες και ετικέτες τύπου “pressure sensitive”. Πολυουρεθάνη – συγκόλληση πλαστικών μεμβρανών. Σακούλες, θύλακες, περιτυλίγματα, “boil in bag”. Άριστη συνάφεια, αντοχή, ευκαμψία, διαύγεια, αντοχή σε θερμότητα. Αντικατάσταση με υδατοδιαλυτά ακρυλικά πολυμερή που έχουν ενισχυθεί με σταυροδεσμούς.

ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΘΕΡΜΟΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗΣ (ΘΕΡΜΟΣΦΡΑΓΙΣΗ)

Θερμοσυγκόλληση με θερμοσιαγόνες (bar sealing) Η πιο διαδεδομένη τεχνική. Η μία επιφάνεια είναι επιστρωμένη με σιλικόνη. Θέρμανση μίας ή και των δύο σιαγόνων. Σφράγιση κυπέλλων δίσκων, φαρμακευτικών δίσκων κτλ. Ομοιόμορφη πίεση σε όλη την περίμετρο της επιφάνειας σφράγισης του περιέκτη.

Θερμοσυγκόλληση ιμάντος (Band sealing) Το στόμιο της σακούλας που πρόκειται να σφραγιστεί εισάγεται μεταξύ κινούμενων ιμάντων που πιέζονται μεταξύ τους από θερμαινόμενες σιαγόνες. Θερμοσυγκόλληση με χρήση ηλεκτρικού ρεύματος (impulse sealing) Παρόμοια διάταξη με αυτή των σιαγόνων. Οι σιαγόνες είναι καλυμένες με σιλικόνη. Μία ταινία Nicrome πάνω σε κάθε σιαγόνα και κάλυψη με ηλεκτρικά μονωμένο υλικό. Ηλεκτρικό ρεύμα διαβιβάζεται για μικρό χρόνο. Οι σιαγόνες ανοίγονται μετά τη ψύξη του συστήματος. (καλή αντοχή η συγκόλληση). Απαιτείται συντήρηση.

Θερμοσυγκόλληση με υπερήχους (ultrasonic sealing) Μηχανικά με τριβή σε υψηλές συχνότητες. Προσανατολισμένα υλικά, η θερμότητα αρκεί για την τήξη των πλαστικών στη μεσεπιφάνεια και όχι για την τήξη της μάζας των πλαστικών, και έτσι στην αποικοδόμηση του πλαστικού. Πλαστικά μεγάλου πάχους, φύλλα αλουμινίου. Θερμοσυγκόλληση επαγωγής (induction sealing) Εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο, θέρμανση ενός μετάλλου που έχει τοποθετηθεί μεταξύ δύο υλικών.

Συγκόλληση με ακτινοβόληση (radiant sealing) Για συγκόλληση υλικών όπως ο πολυεστέρας , Tyrek nonwoven πολυολεφίνη κ.α. Για προσανατολισμένα υλικά όπως το ΡΡ, ΡΕ, ΡΕΤ.

Τέλος Ενότητας

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Σημειώματα

Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ. http://ecourse.uoi.gr/course/view.php?id=1326.

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκοντες:Λέκτορας Α. Μπαδέκα, Αναπλ. Καθ. Κ. Ρηγανάκος. «Συντήρηση και Συσκευασία Τροφίμων. Αλληλεπίδραση υλικού συσκευασίας με το τρόφιμο. Συγκόλληση υλικών συσκευασίας». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα 2014. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: http://ecourse.uoi.gr/course/view.php?id=1326.

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1] https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/.