ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ

Παρουσίαση με θέμα: "ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ
Δρ. Αναστασία Μπαδέκα Τμήμα Χημείας Παν/μιο Ιωαννίνων

2 ΥΛΙΚΑ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ

3 ΜΕΤΑΛΛΙΚΗ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ Ατσάλι (χάλυβας), αλουμίνιο, κασσίτερος & χρώμιο
Ο χάλυβας με τον κασσίτερο και το χρώμιο χρησιμοποιούνται ως σύνθετα υλικά με τις μορφές του επικασσιτερωμένου χάλυβα και του ηλεκτρολυτικά επιστρωμένου με χρώμιο χάλυβα (electrolytic chrome-coated steel) Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται με τη μορφή καθαρών κραμάτων τα οποία περιέχουν μικρά και ελεγχόμενα επίπεδα μαγνησίου και μαγνησίας (οξείδιο του μαγνησίου).

4 Ατσάλι (χάλυβας), αλουμίνιο, κασσίτερος & χρώμιο
Επικασσιτερωμένος χάλυβας Αδιαπερατότητα Αντοχή περιέκτη Ικανότητα θερμικής επεξεργασίας Ανθίσταται στο κενό – πίεση Κίνδυνος διάβρωσης Αλουμίνιο Αδιαπερατότητα Ελαφρύ υλικό που μορφοποιείται εύκολα Αξονική αντοχή του περιέκτη Ανθίσταται στην πίεση

5 ΧΑΛΥΒΑΣ ΚΑΣΣΙΤΕΡΟΣ ΧΡΩΜΙΟ

6 Με τον όρο «επικασσιτερωμένος χάλυβας» χαρακτηρίζεται ο μαλακός χάλυβας με χαμηλό ποσοστό άνθρακα σε μία ποικιλία πάχους, από 0.15mm έως 0.5mm, με μία επίστρωση κασσιτέρου μεταξύ 2.8gsm και 17gsm (πάχος από 0.4μm έως 2.5μm) σε κάθε επιφάνεια (εσωτερική και εξωτερική) του υλικού. Ο παραδοσιακός τρόπος επίστρωσης του κασσιτέρου περιλαμβάνει εμβάπτιση ή πέρασμα του χάλυβα από ένα λουτρό καθαρού τηγμένου κασσίτερου και στη συνέχεια κατάλληλη επεξεργασία της επιφάνειας για την απομάκρυνση του οξειδίου. Από το 1930 χρησιμοποιείται η εναπόθεση του κασσίτερου με γαλβάνισμα. Μετά την επίστρωση του κασσιτέρου, η επιφάνεια περνιέται με ένα λάδι για να προστατευθεί η λεπτή στοιβάδα του κασσιτέρου.

7 Στρώμα κράματος κασσιτέρου/σιδήρου, συνήθως FeSn2, συνδεμένο στο χάλυβα, ελεύθερος κασσίτερος, μία στοιβάδα μίγματος οξειδίων που σχηματίστηκαν κατά την πορεία της επίστρωσης και μία στοιβάδα λαδιού (dioctyl sebacate, acetyltributyl citrate).

8 Η παρασκευή του ηλεκτρολυτικά επιστρωμένου με χρώμιο χάλυβα είναι παρόμοια με την ηλεκτρολυτική κασσιτέρωση. Γίνεται καθοδική εναπόθεση του χάλυβα με χρώμιο και οξείδιο του χρωμίου. Όπως φαίνεται και στο παρακάτω σχήμα αποτελείται από μία διπλή επίστρωση μεταλλικού χρωμίου και οξειδίου του χρωμίου (η επίστρωση μπορεί να γίνει είτε ταυτόχρονα, το χρώμιο και το οξείδιο εναποθέτονται μαζί, είτε σε δύο στάδια, όπου το χρώμιο εναποθέτεται και μετά υπόκειται σε οξείδωση).

9 Είναι λιγότερο ανθεκτικό στη διάβρωση και πρέπει να λακαριστεί και από τις δύο πλευρές.
Αυτό το υλικό δεν μπορεί να συγκολληθεί με τα παραδοσιακά συγκολλητικά μολύβδου και κασσιτέρου και γι αυτό, οι συνδέσεις γίνονται με συγκόλληση εν θερμώ ή με τη χρήση οργανικών συγκολλητικών. Εάν γίνει συγκόλληση εν θερμώ, τότε η άκρη θα πρέπει να πλυθεί για να απομακρυνθεί η στοιβάδα του χρωμίου. Συνήθως χρησιμοποιούνται κορμοί από επικασσιτερωμένο χάλυβα και τα άκρα είναι από χάλυβα ελεύθερου από κασσίτερο.

10 ΑΛΟΥΜΙΝΙΟ

11 Στη φύση, το αλουμίνιο βρίσκεται ως οξείδιο του αργιλίου (Al2O3)
Επομένως, χρησιμοποιούνται κράματα για να βελτιωθεί η αντοχή κρούσης, τα χαρακτηριστικά μορφοποίησης και τα χαρακτηριστικά διάβρωσης. Εμπορικά το καθαρό αλουμίνιο χρησιμοποιείται για την παραγωγή φύλλου και εξωθημένων περιεκτών.

12 Ο χαλκός ελαττώνει την αντίσταση στη διάβρωση του αλουμινίου, πιο πολύ από ότι τα άλλα στοιχεία και έτσι οδηγεί σε μία γενική διάβρωση. Το μαγγάνιο αυξάνει ελαφρώς την αντίσταση στη διάβρωση. Το μαγνήσιο έχει καλή επίδραση και τα κράματα Al-Mg έχουν καλή αντίσταση στη διάβρωση. Ο κασσίτερος έχει μικρή επίδραση στην αντίσταση διάβρωσης, έχοντας μία τάση να ελαττώνει την αντίσταση των κραμάτων σε όξινα μέσα και αυξάνει την αντίσταση σε αλκαλικά μέσα.

13 Το πυρίτιο ελαττώνει ελαφρά την αντίσταση διάβρωσης και εξαρτάται από τον τύπο και την τοποθεσία της μικροδομής του κράματος. Το χρώμιο αυξάνει την αντίσταση στη διάβρωση στα συνήθη επίπεδα προσθήκης τους στα κράματα. Ο σίδηρος ελαττώνει την αντίσταση στη διάβρωση και είναι ο πιο συχνός λόγος για τη δημιουργία μαύρων στιγμάτων στα κράματα αλουμινίου. Το υψηλό επίπεδο του σιδήρου αυξάνει την αντίσταση στην έκρηξη, αλλά ελαττώνει την αντίσταση διάβρωσης. Το τιτάνιο έχει μικρή επίδραση στην αντίσταση διάβρωσης στα κράματα αλουμινίου.

14 ΧΑΡΤΙΝΗ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ

15 Χαρτί και χαρτόνι (πολτός ξύλου – κυτταρίνη, ημικυτταρίνη και λιγνίνη)
Το 97% του χαρτιού κατασκευάζονται από πολτό ξύλου και το 85% αυτού από έλατο και πεύκο (κωνοφόρα δένδρα). Τα κυτταρικά τοιχώματα των μαλακών ξύλων που χρησιμοποιούνται για τα περισσότερα προϊόντα περιέχουν 40-44% κυτταρίνη, 25-28% ημικυτταρίνη και 26-30% λιγνίνη. Τα σκληρά ξύλα περιέχουν 43-47% κυτταρίνη, 25-35% ημικυτταρίνη και 16-24% λιγνίνη έχουν πιο μακριές ίνες (2,5) και δίνουν χαρτί πιο φίνο, πιο μαλακό αλλά λιγότερο δυνατό.

16 Μεγάλη ποικιλία τύπων χαρτιού
Ευκολία στην διακόσμηση Μεγάλη ποικιλία χαρτονιών και κουτιών Δευτερεύον υλικό σε όλα τα άλλα υλικά

17 ΓΥΑΛΙΝΗ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ

18 Το γυαλί ορίζεται ως ένα άμορφο, ανόργανο προϊόν τήξης το οποίο έχει ψυχθεί σε μία σκληρή κατάσταση χωρίς κρυσταλλοποίηση Διοξείδιου πυριτίου (άμμος, πυρόλιθος και χαλαζίας) 1723οC Κ2CO3, Na2CO3,  Tm & ιξώδες MgCO3, CaCO3  σταθεροποιητές Al2O3   σκληρότητα & αντοχή Pb  διαύγεια & στιλπνότητα B   έκπλυση Να

19 Αδιαπερατότητα Αδρανές υλικό Διαφάνεια (οπτική επαφή με το προϊόν) Αξονική αντοχή Ανθίσταται στο κενό – πίεση Θραύση – μειονέκτημα α) Αντοχή στην εσωτερική πίεση. β) Κάθετη αντοχή πλήρωσης. γ) Αντίσταση στην κρούση. δ) Αντοχή σε γδαρσίματα και αμυχές.

20 Χρωστικές που χρησιμοποιούνται στο γυαλί.

21 ΠΛΑΣΤΙΚΗ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ

22 Τα πολυμερή δημιουργούνται είτε με πολυμερισμό προσθήκης είτε με πολυμερισμό συμπύκνωσης. Ο πολυμερισμός προσθήκης πραγματοποιείται με συνένωση διαδοχικών μονομερών, κάτω από κατάλληλες συνθήκες θερμοκρασίας, πίεσης και με παρουσία ενός καταλύτη και ενός εκκινητή. Ευθύγραμμες ή διακλαδισμένες, όχι σταυροδεσμοί, ένα ή περισσότερα μονομερή, επαναμορφοποίηση. Κατά τον πολυμερισμό συμπύκνωσης, δύο ή περισσότερα μόρια αντιδρούν μεταξύ τους για την παραγωγή του πολυμερούς με σύγχρονη απελευθέρωση ενός μικρού συνήθως μορίου π.χ. Η2Ο. Διαφέρουν από τα μονομερή, πολλοί σταυροδεσμοί, όχι επαναμορφοποίηση.

23 Πολυολεφίνες α) Πολυαιθυλένιο H H H H H H       C  C  C  C  C  C        H H H H H H HDPE, LDPE, LLDPE LDPE κρυσταλλικότητα 50-60%, πυκνότητα 0.915g/cm3 και 0.940g/cm3. Eίναι σχετικά χημικά αδρανές, ολίγο διαπερατό στους υδρατμούς αλλά πολύ διαπερατό στο οξυγόνο, αέρια και οσμές.

24 HDPE - κρυσταλλικότητα 70-80% - πυκνότητα 0. 940g/cm3 και 0. 970g/cm3
HDPE - κρυσταλλικότητα 70-80% - πυκνότητα 0.940g/cm3 και 0.970g/cm3. Το HDPE συγκρινόμενο με το LDPE είναι πιο άκαμπτο, πιο σκληρό και λιγότερο διαφανές. Είναι πιο ανθεκτικό στα λίπη και έλαια και μαλακώνει σε υψηλότερη θερμοκρασία αλλά έχει μικρότερη αντοχή κρούσης. Έχει πολύ καλό φραγμό στους υδρατμούς και έχει καλύτερες ιδιότητες φραγμού στα αέρια σε σχέση με το LDPE. LLDPE, κρυσταλλικό, παρόμοια δομή με το HDPE, πυκνότητα g/cm3 (LDPE). Η γραμμικότητα στο μακρομόριο παρέχει αντοχή ενώ οι διακλαδώσεις σκληρότητα. Τα πλεονεκτήματα του LLDPE έναντι του LDPE είναι η βελτιωμένη αντοχή σε χημικά αντιδραστήρια, καλύτερη αντοχή στο όριο θραύσης και μεγαλύτερο % ποσοστό επιμήκυνσης στο όριο θραύσης. Έχει αντικαταστήσει σε πολλές εφαρμογές το LDPE και το HDPE.

25 β) Πολυπρολυπένιο (ΡΡ).
H H H H H H        C  C  C  C  C  C  CH3 H CH3 H CH3 H Όταν η θέση των μεθυλομάδων είναι τυχαία όσον αφορά τον οριζόντιο άξονα του μακρομορίου το πολυμερές είναι άμορφο με πυκνότητα 0.85g/cm3. Όταν οι μεθυλομάδες είναι όλες από την ίδια πλευρά του οριζόντιου άξονα του μακρομαρίου τότε παράγεται ένα πολυμερές με υψηλή κρυσταλλικότητα (50%) και πυκνότητα 0.905g/cm3.

26 Υποκατεστημένες ολεφίνες
α) Πολυστυρόλιο H H H H │ │ │ │ — C — C— C — C — H H 1.05g/cm3, διαυγές, εύθραυστο, συμπολυμερίζεται με βουταδιένιο ή/και ακρυλονιτρίλιο, οπότε αντίστοιχα προκύπτουν τα ABS και SAN. Το PS παρέχει μέτριο φραγμό στα αέρια αλλά φτωχό στους υδρατμούς

27 β) Πολυβινυλική αλκοόλη
H H H H │ │ │ │ — C — C— C — C — ΟΗ H ΟΗ H Αιθυλένιο + οξικό οξύ & πυρόλυση βινυλικός εστέρας του οξικού οξέος  Πολυμερισμός - πολυβινυλικός εστέρας του οξικού οξέος (PVA). Η πολυβινυλική αλκοόλη (PVOH) παράγεται από την αλκοόλυση του PVA. Άμορφο (κρυστάλλωση), διάλυση στο νερό, τήξη οC (μέθοδος αλκοόλυσής). Φτωχός φραγμός στους υδρατμούς αλλά εξαίρετες στο οξυγόνο και τα λίπη.

28 γ) Πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC)
H H H H │ │ │ │ — C — C— C — C — Cl H Cl H Το υλικό που παράγεται είναι σκληρό, εύθραυστο, διαυγές, με εξαίρετη αντίσταση στην υγρασία, με χαμηλή διαπερατότητα αερίων, μέτρια διαπερατότητα στους υδρατμούς, καλή αντίσταση στα λίπη και έλαια και αντοχή στα οξέα και βάσεις. Πλαστικοποιητές!!

29 δ) Πολυβινυλιδενοχλωρίδιο (PVdC)
Cl H Cl H │ │ │ │ — C — C— C — C — Το υλικό που παράγεται είναι σκληρό με υψηλό βαθμό κρυσταλλικότητας. Εάν συμπολυμεριστεί με άλλα μονομερή όπως το βινυλοχλωρίδιο (VC), μεθυλακρυλικό εστέρα, μεθυλακρυλικό μεθυλεστέρα και ακρυλονιτρίλιο, παράγονται θερμοπλαστικές ρητίνες (π.χ. P[VdC-VC])με εξαίρετες ιδιότητες φραγμού και ανθεκτικότητας.

30 Το πλέον χρησιμοποιούμενο συμπολυμερές στα τρόφιμα είναι το συμπολυμερές βινυλιδενοχλωριδίου σε ποσοστό 85% με βινυλοχλωρίδιο (15%), το οποίο είναι γνωστό με το εμπορικό όνομα Saran. (ATBC) Έχει εξαιρετικά χαμηλή διαπερατότητα σε αέρια, οσμές, υγρασία, αντοχή σε πλατιά ποικιλία μέσων. Ανθίσταται στη θερμή γόμωση και αποστείρωση. Το συμπολυμερές μπορεί να χρησιμοποιηθεί στους πολυστρωματικούς περιέκτες που παρασκευάζονται είτε με συνεξώθηση είτε με λαμινάρισμα. Συνδυάζεται με χαρτί, πλαστικό κ.α.

31 Συμπολυμερή του αιθυλενίου
α) Αιθυλένιο – Βινυλεστέρας του οξικού οξέος (EVA) (CH2 = CH2) + (CH2=CH-O-CO-CH3) Οξικός βινυλεστέρας σε επίπεδο 3-12% - παρόμοια ευκαμπτότητα με το πλαστικοποιημένο PVC. Το βασικό πλεονέκτημά του σε σχέση με το πλαστικο-ποιημένο PVC είναι η απουσία του πλαστικοποιητή. Το πλεονέκτημά τους σε σχέση με το LDPE είναι: (α) έχει χαμηλότερη θερμοκρασία θερμοσυγκόλλησης, (β) έχει καλύτερο φραγμό και (γ) έχει εξαίρετη αντοχή.

32 β) Αιθυλενοβυνιλική αλκοόλη (EVOH)
(CH2 = CH2) + (CH2=CH-OH) Αποτελεί άριστο φραγμό στα αέρια και τις οσμηρές ενώσεις. Το κυριότερο μειονέκτημά του είναι ότι ο φραγμός του στο οξυγόνου ελαττώνεται σημαντικά σε υψηλά επίπεδα υγρασίας.

33 γ) Ιονομερή CH3  [(CH2CH2)n  CH2  C ] C═O O-M+ Σε σύγκριση με το LDPE, έχουν πολύ καλή αντίσταση στα λίπη και έλαια, καλύτερη διαφάνεια, θερμοσυγκολλώνται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες αλλά στις άλλες ιδιότητες δεν παρουσιάζουν διαφορές.

34 Πολυεστέρες (ΡΕΤ) (Διμεθυλ τερεφθαλικός εστέρας με αιθυλενογλυκόλη  πολυαιθυλένο τερεφθαλικός εστέρας) Παρασκευάζονται με πολυμερισμό συμπύκνωσης διαλκο-ολών με αρωματικά διβασικά οξέα. Έχει πολύ καλές μηχανικές ιδιότητες, πολύ καλή χημική αντίσταση, μικρό βάρος, εξαίρετη διαφάνεια, πολύ χαμηλή διαπερατότητα στα αέρια και σταθερότητα σε μεγάλο εύρος θερμοκρασιών (-60ο έως 220οC).

35 Πολυανθρακικοί εστέρες (PC)
Πολυεστέρες του ασταθούς ανθρακικού οξέος (φωσγένιο (COCl2) με bisphenol A) Ανθίστανται στις υψηλές θερμοκρασίες (μπορούν να αποστειρωθούν), έχουν πολύ καλές μηχανικές ιδιότητες και διαφάνεια και διατηρούν τις ιδιότητές τους στις υψηλές θερμοκρασίες. Ανθίστανται στα οξέα, αλλά επηρεάζεται από αλκάλια και τις βάσεις όπως οι αμίνες. Δεν παρέχουν φραγμό στα αέρια και τους υδρατμούς.

36 Πολυαμίδια (PA) [NH (CH2)n  C] ║ O Συμπύκνωση διβασικών οξέων και διαμινών. Υπάρχουν πολλά διαφορετικά πολυαμίδια που χρησιμοποιούνται στη συσκευασία τροφίμων αλλά, εξαιτίας του κόστους τους, χρησιμοποιούνται, κυρίως, σε μορφή μεμβράνης και όχι ως περιέκτες. Είναι υλικά με καλές μηχανικές ιδιότητες, με υψηλό βαθμό κρυσταλλικότητας, έχουν υψηλά σημεία τήξης και μαλακώματος και χαμηλή διαπερατότητα στα αέρια. Έχουν αντοχή στους οργανικούς διαλύτες, έχουν στιλπνότητα και άριστα αποτελέσματα κατά την εκτύπωση.

37 Ακρυλονιτρίλια και τα αντίστοιχα συμπολυμερή
Πολυακρυλονιτρίλιο (ΡΑΝ) CH2=CH-CN Παρέχει πολύ καλό φραγμό στα αέρια και πολύ καλή αντίσταση σε μία μεγάλη ποικιλία μέσων. Εξαιτίας της ανικανότητάς του να τακεί συμπολυμερίζεται με άλλα μονομερή για να χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές συσκευασίας. Στυρόλιο/ακρυλονιτρίλιο (SAN) Το συμπολυμερές SAN σε αναλογία 70:30 στυρολίου/ακρυλο-νιτριλίου έχει καλύτερη χημική αντίσταση και καλύτερες μηχανικές ιδιότητες από το πολυμερές πολυστυρολίου. Παρέχει φτωχό φραγμό στα αέρια εξαιτίας της χαμηλής συγκέντρωσης του ακρυλονιτριλίου και μπορεί να αντικαταστήσει το PS όταν απαιτείται χημική αντίσταση. Ακρυλονιτρίλιο/Βουταδιένιο/Στυρόλιο (ABS) Τα μίγματα ABS είναι σκληρά θερμοπλαστικά με μεγάλη αντοχή, αντίσταση τριβής και καλές θερμικές, χημικές και ηλεκτρικές ιδιότητες. Το ABS δεν χρησιμοποιείται για συσκευασία λόγω της αδιαφάνειας, της έλλειψης φραγμού και του υψηλού κόστους σε σύγκριση με άλλα υλικά. Χρησιμοποιείται μόνο για κάδους και δίσκους.

38 Αναγεννημένη κυτταρίνη
Σελλοφάν (κυτταρίνη + NaOH) Είναι η αναγεννημένη κυτταρίνη (C6H11O5)x της οποίας το βασικό μόριο είναι η γλυκόζη. Είναι διαφανής, ανθεκτική στη θέρμανση, έχει καλό φραγμό στα αέρια και στις λιπαρές ύλες και έχει χαμηλό κόστος. Μειονέκτημά της είναι ότι δεν παρέχει προστασία έναντι της υγρασίας και δεν θερμοσυγκολλάται. Αυτά τα μειονεκτήματα παρακάμπτονται με επιστρώσεις της επιφάνειάς της (και από τις δύο πλευρές) με άλλα υλικά που έχουν τις ιδιότητες στις οποίες υστερεί το σελλοφάν.

39 Οξική κυτταρίνη Κυτταρίνη + οξικός ανυδρίτης Είναι σκληρό και άκαμπτο υλικό, πολύ καλή διαφάνεια, γυαλίζει και έχει μεγάλη αντοχή όταν είναι ξηρό. Προσροφά υγρασία και έτσι δεν είναι σταθερή στις αλλαγές της σχετικής υγρασίας. Χρησιμοποιείται για συσκευασία φρέσκων φρούτων και λαχανικών. Μαλακώνει με τη θερμοκρασία όμως δεν μπορεί να θερμοσυγκοληθεί. Συνήθως χρησιμοποιείται με μορφή ημιεύκαμπτων περιεκτών.

40 Πρόσθετα πολυμερικών υλικών
Αντιοξειδωτικά Αντιστατικά (antistatic agents) Αντικολλητικά (antiblocking agents) Αντιθαμβωτικά μέσα Αντιμικροβιακά Σταθεροποιητές θέρμανσης (heat stabilizers) Λιπαντικά (lubricants) Πλαστικοποιητές (plasticizers) Χρωστικές, λαμπρυντικά και λευκαντικά (brightness και whiteners), διογκωτικά (blowing agents), αφριστικά (foaming agents), μέσα διολίσθησης, σταθεροποιητές UV

41 Σκληρά πλαστικά Ποικιλία ιδιοτήτων Μικρό βάρος Επιλογή σχήματος περιέκτη Εσωτερική παραγωγή Εύκαμπτα πλαστικά Ποικιλία ιδιοτήτων Πολύ μικρό βάρος Μέγεθος-σχήμα κατάλληλα σχεδιασμένο