Opakowalnictwo - nauka której przedmiotem zainteresowań i badań jest całokształt zagadnień dotyczących opakowań. Nauka ma charakter inetrdyscyplinarny.

Zajmuje się:

* materiałoznawstwem opakowań i ich wytwarzaniem

* sposobami i systemami pakowania

* badaniem i oceną jakości materiału opakowaniowego

* badaniem wzajemnego oddziaływania materiału opakowaniowego i pakowanych produktów

* optymalnym doborem opakowań do konkretnych produktów badaniem preferencji konsumenckich w zakresie opakowań

* analizą wpływu różnych rodzajów opakowań na środowisko naturalne

* gospodarką odpadami opakowaniami

* znakowaniem i kodowaniem opakowań

* analizą kosztów związanych z gospodarką opakowaniową.

Opakowanie (wg normy PN-0-79000) to wyrób zapewniający utrzymanie określonej jakości pakowanych produktów i przystosowanie ich do transportu i składowania oraz prezentacji, a także chroniący środowisko przed szkodliwym oddziaływaniem niektórych produktów.

Wg ustawy z dnia 11maja 2011 r o opakowaniach o odpadach opakowaniowych- Opakowaniami są wprowadzone do obrotu wyroby wykonane z jakichkolwiek materiałów przeznaczone do przechowywania, ochrony, przewozu, dostarczania lub prezentacji wszelkich produktów od surowców do towarów przetworzonych

Podział opakowań według zasadniczej funkcji jaką pełni opakowanie w stosunku do zawartości.

1) Zależnie od spełnianych funkcji opakowania dzieli się na:

* jednostkowe stanowi opakowanie określonej ilości produktu, przeznaczonej na ogół do sprzedaży detalicznej. Chroni ono produkt przed ubytkami ilościowymi, a częściowo i zmianami jakościowymi, nie zapewnia jednak samodzielnie dostatecznej ochrony zawartości przed narażeniami w czasie transportu i magazynowania.

* zbiorcze jest to opakowanie co najmniej dwóch opakowań jednostkowych, najczęściej stosowane razem z opakowaniem transportowym w czasie transportu i składowania.

* transportowe jest to opakowanie produktów luzem, w opakowaniach jednostkowych lub zbiorczych stosowane w czasie składowania i transportu. Opakowanie to zapewnia ochronę zawartości przed narażeniami mechanicznymi, klimatycznymi w czasie magazynowania i transportu.

2) podział opakowań według materiału zastosowanego do wykonania opakowania: papierowe i tekturowe, szklane, metalowe, z tworzyw sztucznych, drewniane i z tworzyw drzewnych, tkaninowe, ceramiczne, wielomateriałowe.

Opakowania mogą być produkowane z jednego lub różnych materiałów (wielomateriałowe). Wówczas jeśli jest to możliwe podziału dokonuje się według podstawowego tworzywa użytego do wykonania danego opakowania.

3) podział opakować według sposobu ich wykorzystania;

* jednorazowego użytku są to opakowania, które ze względu na konstrukcję, właściwości lub charakter pakowanego produktu nie są przeznaczone do powtórnego użytku. Mogą to być opakowania jednostkowe, np. ulegające zniszczeniu po skonsumowaniu towaru, nadające się do wykorzystania w gospodarstwie domowym, nie podlegające skupowi lub zbiórce po konsumpcji towaru.

* wielokrotnego użytku są to opakowania które ze względu na konstrukcję lub właściwości mogą być powtórnie lub wielokrotnie użytkowane. Są to zwykle opakowania jednostkowe kaucjonowane lub podlegające skupowi po opróżnieniu bądź opakowania transportowe, które można wykorzystać wielokrotnie w kolejnych cyklach obrotu towarowego.

4) podział opakowań według sposobu rozliczeń w obrocie towarowym

- sprzedawane czyli te które przechodzą na własność odbiorcy

- zwrotne które pozostają własnością dostawcy, służą mu do wielokrotnego użytku i w ściśle określonym terminie musza być zwrócone dostawcy towaru

- wypożyczone są to opakowania transportowe, w większości nietypowe, dostosowane do potrzeb dostawcy wyrobów, nadające się do wielokrotnego użytku.

5) podział opakowań według przemysłu użytkującego.

Do najbardziej typowych należą opakowania przeznaczone dla takich przemysłów jak:

- spożywczy, farmaceutyczny, kosmetyczny, RTV, tytoniowy, spirytusowy i in.

Uwzględniając oddziaływanie opakowań na środowisko naturalne można je podzielić na:

- biodegradowalne

- niebiodegradowalne

Zgodnie z normą PN-EN 13193

Biodegradacja - jest to nieodwracalny proces wywołany czynnikami biologicznymi, szczególnie działaniem enzymów prowadzących do znaczących zmian w strukturze chemicznej materiału, zwykle charakteryzujących się pogorszeniem niektórych właściwości (np. spójność, wytrzymałość mechaniczna, zmiana masy cząsteczkowej lub struktury).

Ponadto opakowania z punktu widzenia ochrony środowiska naturalnego można podzielić na:

- nadające się do wtórnego przerobu (recykling)

- nieprzetwarzalne.

Według normy PN-EN 13193

Recykling jest to proces ponownego przetwórstwa materiałów odpadowych, prowadzony w celu wytworzenia wyrobu o przeznaczeniu pierwotnym lub o innych przeznaczeniach, w tym recykling organiczny, z wyjątkiem odzysku energii.

Recykling organiczny - jest to obróbka tlenowa (kompostowanie) lub beztlenowa (biometanizacja) biodegradowalnych części odpadów opakowaniowych, przeprowadzona w kontrolowanych warunkach i z wykorzystaniem mikrooragnizmów, prowadząca do wytworzenia stabilnych pozostałości organicznych lub metanu, przy czym deponowanie na składowisku nie jest traktowane jako forma recyklingu organicznego.

Zgodnie z powyższą normą recykling inny niż organiczny to recykling materiałowy.

7) podział opakowań według sposobu formowania

- opakowania formowane bezpośrednio na produkcie

- opakowania formowane przed włożeniem do nich produktu

Opakowania formowane bezpośrednio na produkcie to opakowania których forma konstrukcyjna nie istnieje bez procesu pakowania produktu. Należy tu wymienić owinięcia bezpośrednie, a także opakowania rozciągliwe, termokurczliwe oraz np. skin pack.

Owiniecie jest bowiem opakowaniem z materiału giętkiego, uformowanego w procesie pakowania, zamkniętym przez klejenie, zgrzewanie lub zagięcie zakąłdek.

Podobnie opakowanie skin pack jest opakowaniem z folii termoplastycznej uformowanej na pakowanym produkcie, umieszczonym na podkładce i ściśle przylegającej do produktu o podkładki.

Opakowania formowane przed włożeniem do nich produktu o określonych formach konstrukcyjnych, które są formowane przed włożeniem produktu.

8) podział opakowań pod względem kontaktu z zawartością:

W opakowaniach bezpośrednich pakowany produkt styka się bezpośrednio z materiałem opakowaniowym. Dzieje się tak zawsze w wypadku opakowań produktów płynnych, mazistych oraz stałych niesztukowanych, także opakowań typu owinięć uformowanych na pakowanym produkcie.

W opakowaniach pośrednich produkt nie ma bezpośredniego kontaktu z materiałem opakowaniowym.

9) podział opakowań według położenia opakowań względem siebie w zestawie:

Opakowanie zewnętrzne jest opakowaniem zawierającym wewnątrz inne opakowanie.

Opakowanie wewnętrzne opakowanie umieszczone wewnątrz innego opakowania.

Opakowanie kombinowane składa się z jednego lub kilku opakowań wewnętrznych, umieszczonych luźno w opakowaniu zewnętrznym.

Op złożone składa się z jednego lub kilku opakowań wew. umieszczonych trwale w opakowaniu zew.

Opakowanie grupowe jest opakowanie zew. które zawiera kilka opakowań jednostkowych przeznaczonych do detalicznej sprzedaży.

FUNKCJE OPAKOWAŃ: a) ochronne b) logistyczne c) promocyjno - informacyjne d) ekologiczne e) ekonomiczne

A) OCHRONNA:

1. ochrona zapakowanych produktów:

przed: rozsypaniem, wylaniem, ubytkiem ilościowym, zmianą barwy, kształtu, konsystencji, smaku i zapachu i cech użytkowych, zanieczyszczeniem i przed uszkodzeniem mechanicznym.

Opakowanie może być źródłem zanieczyszczeń, np. metale, substancje pomocnicze (katalizatory, stabilizatory, zmiękczacze, przeciwutleniacze).. Niektóre z sub. działają toksycznie i powodują zmianę cech organoleptycznych produktu.

2. Ochrona środowiska przed szkodliwym oddziaływaniem produktów

- szczególne znaczenie w wypadku opakowań do materiałów niebezpiecznych (żrących, trujących, palnych, wybuchowych)

- przewozy materiałów niebezpiecznych stwarzają bowiem istotne zagrożenie dla środowiska (niebezpieczeństwo skażenia środowiska związane z awariami w transporcie)

- obcią żenia środowiska naturalnego powodowane są także następującymi podczas transportu ubytkami niewłaściwie zapakowanych lub przewożonych luzem produktów takich jak np.: wapno cement nawozy sztuczne

3. Ochrona użytkowania produktu

- polega na zabezpieczeniu przed oblaniem go substancjami żrącymi zatruciem zanieczyszczeniem odzieży lub mienia

Zasadnicza role odgrywa szczelność stosowanych opakowań oraz ich przystosowanie do napełnienia opróżnienia i oczyszczenia. Ważne jest przystosowanie konstrukcji opakowań transportowych do operacji przeładunkowych. Opakowania nie mające uchwytów np. worki podczas ręcznych przeładunków mogą być upuszczane co powoduje wysyp lub wylanie zawartości

Funkcja ochronna opakowań to podstawowe kryterium decydujące o efektach stosowania tych opakowań a także o wielkości strat towarowych w transporcie i bezpieczeństwie przewozów

B) LOGISTYCZNE

* relacje opakowań z innymi elementami w systemach związanych z jego przemieszczaniem w łańcuchu magazynowo-transportowym

* celem jest dostarczanie właściwych produktów, we właściwej ilości, na właściwe miejsce, we właściwym czasie, przy zachowaniu właściwej jakości i przy właściwych optymalnych kosztach (zasada 3R).

C) PROMOCYJNO- INFORMACYJNE

* aspekty że produkt jest atrakcyjny dla konsumenta. Na atrakcyjność wpływa: barwa, grafika, liternictwo, rodzaj materiału, forma konstrukcyjna opakowania. Opakowanie to nośnik informacji o produkcie i producencie i powinno zachęcać konsumenta do zakupu produktu. Opakowanie to element strategii marketingowej przedsiębiorstwa.

Funkcja marketingowa:

- zaspokaja potrzeby i preferencje konsumentów

- łatwy dostęp do produktu

- przekonać że produkt spełnia wymagania

- wymagania estetyczne, ekonomiczne i jakościowe

- nośnik informacji o produkcie

- nośnik identyfikacji wizualnej firmy

- przejmuje informacyjną rolę sprzedawcy

- zwracanie uwagi konsumentów

- oferuje możliwość łatwego dostrzegania, rozpoznawania i zapamiętywania

- oddziałuje na popyt.

D) EKOLOGICZNE

Opakowanie powinno:

- pochłaniać mało energii i surowców

- mało zanieczyszczać wodę i powietrze

- mała masa

- optymalne wykorzystanie przestrzeni w magazynowaniu i transporcie

- nie zaśmiecać otoczenia

- poprawa środowiska pracy związane z ich produkcją

- pozostawia jak najmniej odpadów

- nadaje się do wykorzystania pierwotnych do innych celów domowych lub gospodarczych

- przydatne do recyklingu materiałowego lub energetycznego albo podatne na zagęszczenie

- informacje i składzie surowcowym i możliwościach ponownego przetwórstwa za pomocą znaków ekologicznych.

E) EKONOMICZNE

Obejmuje relacje kosztów opakowania i produktu, a także kosztów w całym cyklu życia zapakowanego produktu, aż do zakończenia cyklu życia opakowania. Powinno być zdolne do spełnienia funkcji przy niskich kosztach.

Na koszty opakowania wpływają:

*materiały opakowaniowe, opakowania, materiały pomocnicze i wyposażenia opakowań, *magazynowanie materiałów i opakowań, *amortyzacji i eksploatacja maszyn pakujących oraz pomieszczeń w których się znajdują *robocizna i utylizacja.

Gospodarka opakowaniowa:

* całokształt działań technicznych, ekonomicznych, organizacyjnych, związanych z opakowaniem dóbr materialnych, prowadzonych w celu zapewnienia właściwej działalności gospodarczej dotyczącej produkcji, zużycia i poużytkowego zagospodarowania

* rozwój gospodarki opakowaniowej zależy od wielu czynników ekonomicznych, społecznych, ekologicznych i prawnych.

Czynniki kształtujące rozwój gospodarki opakowaniowej:

*postęp w gospodarce i rozwój rynku, * zmiany w warunkach życia ludności *wzrost świadomości i wymagań konsumentów *przepisy legislacyjne

Postęp w gospodarce charakterystyczne elementy:

- wzrost dochodu narodowego i produkcji przemysłowej

- zmieniająca się struktura asortymentu produkcji powoduje wzrost zapotrzebowania na nowe opakowania

- nowe technologie dotyczą utrwalania produktów rozwój

- rozwój kanałów dystrybucji i infrastruktury gdzie opakowanie jest elementem rozwoju rynku zbytu

- natężenie konkurencji na rynku (obniżenie strat związanych z opakowaniami)

- opakowania ważny element marketingowy i oddziałujący na popyt.

Rozwój gospodarki opakowaniowej wynika też z potrzeby dostosowania opakowań do zmian warunków życia ludności, tj.:

- zmiana modelu organizacji życia i wyżywienia rodziny

- wzrost liczby gospodarstw jedno lub dwuosobowych

- zwiększający się udział osób starszych w społeczeństwie

- stopniowy wzrost zamożności niektórych grup społecznych w krajach uprzemysłowionych

- zwiększający się udział żywności spożywanej poza domem, w ramach rożnych form żywienia zbiorowego

- wzrost spożycia produktów po miedzy posiłkami

- wzrost zapotrzebowania na żywność zdrową, wygodną w użyciu oraz bezpieczną.

Struktura polimerów i jej wpływ na własności materiałów opakowaniowych

Tworzywo sztuczne- odnosi się do postaci handlowej, dogodnej do dalszego przetwórstwa, najczęściej wzbogaconej o modyfikatory ( pigmenty, przeciwutleniacze itp.). niekiedy handlowe tworzywo sztuczne mające własną nazwę jest mieszanką polimerów

Polimer- odnosi się jednoznacznie do materiału będącego zbiorem zdefiniowanych chemicznie mikrocząsteczek i jest stosowany przy omawianiu budowy związku, jej wpływie na własności oraz we wszelkiego rodzaju rozważaniach teoretycznych

Polimery są wytwarzane ze ściśle zdefiniowanych cząsteczek chemicznych, tj monomerów. W procesie syntezy polimeru monomery przez systematyczne łączenie się ze sobą formują wydłużoną makro-cząsteczkę, czyli łańcuch polimeru

Dwie podst metody polimeryzacji:

1. przez poliaddycję, wzrost łańcucha polimeru zachodzi przez tworzenie wiązań między atomami węgla (np. polietylen, polistyren) i nie powstają produkty uboczne

2. przez polikondensację, wzrost łańcucha polimeru następuje w wyniku wielokrotnych reakcji między grupami funkcyjnymi monomerów np. grupy kwasowej z alkoholową (poliestry) lub kwasowej z aminową (poliamidy)

* Do pakowania i żywności stosuje się tworzywa sztuczne termoplastyczne, które w temp. użytkowania są ciałami stałymi, natomiast w temp podwyższonych (80-250^oC w zależności od rodzaju) ulęgają uplastycznieniu i dają się dowolnie formować, proces ten jest odwracalny Procesy takie jak wtłaczanie i wytrysk za pomocą których przekształca się surowe tworzywa sztuczne w formy użytkowe, m.in. opakowania. Umożliwia także wykonanie zgrzewania, spajania na gorąco, efektywny sposób zamykania i łączenia opakowań foliowych

Inny sposób otrzymywania tworzyw sztucznych, polega na chemicznej modyfikacji naturalnych tworzyw wielkocząsteczkowych, głównie celulozy. Otrzymuje się nitrocelulozę lub folię z regenerowanej celulozy- celofan

Reakcję polimeryzacji można prowadzić

*z udziałem jednego rodzaju monomeru lub jednej pary monomerów - polikondensacji
- AAAAAAAAAAA-

* dwa kopolimery:, wyjściowych.

- AABAABAABAABAAB-

*rzadziej trzy rodzaje cząsteczek terpolimery:

- AABCAABCAABCAABC-

Rozróżnia się 3 rodzaje kopolimerów:

- statystyczne -gdy oba rodzaje monomerów tworzą naprzemiennie w ściśle określonych proporcjach (np. 80/20) łańcuch mikrocząsteczki, ale ich usytuowanie w skali mikro jest przypadkowe:

- AAAABAAABAAAAAABBAAA-

- blokowe - z naprzemiennie wstępującymi segmentami łańcucha obu rodzajów

- AAAABBBAAAABBBAAAA-

- szczepione- od łańcucha głównego, tworzonego przez jeden rodzaj merów odchodzi odgałęzienie boczne tworzone przez drugi mer

B

B

- AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA-

B

B

* Taka sama systematyka dotyczy terpolimerów. Możliwe i spotykane w praktyce jest występowanie terpolimerów kombinowanych- szczepiennie trzeciego meru na łańcuchu kopolimeru statystycznego. Kopolimery lub terpolimery szczepione wprowadzają nowe odgałęzienia bocznye głównego łańcucha polimeru. Występują nie tylko w kopolimeryzacji, lecz także sa wprowadzane do łańcucha głównego przypadkowo, np. przy polimeryzacji wolnorodnikowej polietylenu małej gęstości (PE-LD), lub celowo np. przy polimeryzacji koordynacyjnej polietylenu liniowego (PE-LLD)

* Obecność bocznych odgałęzień łańcucha makrocząsteczki ma wpływ własności polimeru np. krystaliczność, w konsekwencji także na własności materiału opakowaniowego

Krystaliczność i amorficzność polimerów

- łańcuchy polimeru, przechodząc od stanu plastycznego do stałego, mogą tworzyć różną strukturę nadcząsteczkową, bardziej lub mniej uporządkowaną. Przy równoległym ułożeniu makrocząsteczek i ich wzajemnym zbliżeniu zostaje stworzona stosunkowo regularna struktura krystaliczna

- innym mechanizmem który prowadzi do powstania form krystalicznych jest wielokrotne zginanie się łańcucha polimeru o 180^oC tak że tworzy on szereg równoległych odcinków ciasno położonych obok siebie. Niezależnie od mechanizmu pomiędzy symetrycznie i ciasno ułożonymi odcinkami łańcuchów zachodzą silnie oddziaływania chemiczne, a ułożenie atomów jest na tyle regularnie że polimeryczne formy krystaliczne są wykrywalne i mierzalne za pomocą promieni rentgenowskich tak jak inne kryształy

Gdy makrocząsteczki pozostają w stanie nie uporządkowanym, zbliżonym do tego, jaki występuje w stanie stopionym mamy do czynienia ze strukturą amorficzną

O tym czy dany polimer będzie miał strukturę krystaliczną, decyduje symetria budowy jego łańcucha, obecność lub brak bocznych rozgałęzień i charakter grup funkcyjnych. Istotne znaczenie ma tez szybkość przejścia od fazy stopionej do fazy zestalonej, czyli szybkość chłodzenia. Gdy jest ona duża, powstawanie w krótkim czasie wykształconych form krystalicznych jest utrudnione, będzie przeważała budowa amorficzna

W praktyce mamy do czynienia z polimerami które:

- zawsze będą amorficzne np. polioctan winylu i polistyren

- zawsze sa krystaliczne np. polibutylenotereflatan

- w zależności od warunków przetwórstwa i zastosowanych dodatków mogą mieć budowę krystaliczną lub amorficzną np. PE-LD lub PET

Charakterystyka tworzyw sztucznych:

* termoplastyczność (umożliwia formowanie opakowań o dowolnych kształtach)

*niska masa właściwa

* odporność na szeroki zakres temperatur

* doskonałe właściwości dielektryczne

* barierowość na przenikanie pary wodnej, gazów, zapachów i tłuszczów

*podatność na uszlachetnianie (laminowanie, drukowanie, metalizowanie)

* podatność do przetwórstwa na maszynach pakujących (łatwość cięcia i zgrzewania)

* możliwość produkcji w szerokiej gamie kolorów

* przezroczystość, umożliwiająca widoczność produktu

• Ograniczenia w zakresie stosowania opakowań z tworzyw sztucznych wynikają z możliwości migracji do produktu szkodliwych związków, możliwości interakcji z produktem, oraz zagrożenia dla środowiska, związanez trudnościami rozkładu tych opakowań.

• Do produkcji opakowań wykorzystuje się jako surowce podstawowe różne rodzaje polimerów, a ponadto w celu modyfikacji właściwości tworzywa lub ułatwienia procesu wytwarzania opakowania dodawane sa substancje pomocnicze. Polimery bowiem rzadko mają właściwości pozwalające na zastosowanie ich do produkcji opakowań w czystej postaci, bez jakichkolwiek modyfikacji

• Największe zużycie do produkcji opakowań ma sześć podstawowych polimerów: LD-PE, HD-PE, PP, PS, PVC, PET, które stanowią 85% ogółu tworzyw sztucznych przeznaczonych na cele opakowaniowe

SUROWCE DO PRODUKCJI OPAKOWAŃ Z TWORZYW SZTUCZNYCH

1. podstawowe (polimery)

• Polietylen (PE)

- Polietylen małej gęstości (LD-PE)

- Polietylen dużej gęstości (HD-PE)

• Polipropylen (PP)

• Polistyren (PS)

• Polichlorek winylu (PVC)

• Poliestry (PET)

• Poliamidy (PA)

• Regenerowana celuloza (RCF)

2. Pomocnicze

• przeciwutleniacze i stabilizatory cieplne

• plastyfikatory

• barwniki

• modyfikujące powierzchnię polimeru

- antyblokingowe

- poślizgowe

- przeciwmgielne

- antyelektrostatyczne

- powodujące przyczepność folii

POLIETYLEN (PE)

otrzymywany jest w postaci granulatu w drodze polimeryzacji etylenu, w zależności od warunków procesu można wyróżnić 2 odmiany różniące się masa cząsteczkową, gęstością oraz stopniem krystaliczności, a mianowicie:

- polietylen małej gęstości, zwany miękkim (LD-PE)

- polietylen dużej gęstości, zwany twardym (HD-PE)

Polietylen miękki otrzymywany jest metodą wysokociśnieniową i odznacza się:

- dobrą przezroczystością

- dużą elastycznością nawet w niskich temperaturach

- obojętnością fizjologiczną

- dużą odpornością na działanie kwasów i zasad

- małą przepuszczalnością pary wodnej

Wadami polietylenu miękkiego są:

- mała odporność na działanie tłuszczów

- przepuszczalność tlenu, substancji zapachowych

- przepuszczalność drobnoustrojów

- mała odporność na temp. powyżej 85^oC, nie stosowany na opakowania wymagające sterylizacji

Wykorzystywany jest do produkcji folii opakowaniowych, która łączona jest z innymi materiałami ) papierem, tekturą, folią Al). Aby uzyskać tworzywo kompleksowe o lepszych właściwościach barierowych

Polietylen twardy

*otrzymywany metodą niskociśnieniową i posiada lepsze właściwości mechaniczne i chem od LD-PE

* wadą jest mała przezroczystość i kruchość w niskich temp

*stosowany do wyrobu bębnów, skrzynek, baniek i hoboków

*właściwość PE można modyfikować przez kopolimeryzację. Najczęściej stosowane są takie kopolimery jak:

- etylen/ propylen

- etylen/ octan winylu (EVA)

- etylen/ alkohol winylowy (EVOH)

- jonomery

* znajdują one zastosowanie w produkcji folii, laminatów, powlekania innych materiałów oraz opakowań o wysokiej barierowości i znacznej wytrzymałości mechanicznej

Istota polimeryzacji PE-HD polega na aktywnym udziale katalizatora w przyłączaniu kolejnych merów do tworzonego łańcucha. Powstająca makrocząsteczka jest praktycznie zupełnie liniowa; rozgałęzienia są nieliczne i jeśli już to krótkie

POLIPROPYLEN (PP)

otrzymany w wyniku polimeryzacji propylenu, należy do najbardziej popularnych polimerów wykorzystywanych do celów opakowaniowych wykazujących największą dynamikę rozwoju

Cechy charakterystyczne PP:

- najniższy ciężar właściwy z wszystkich t.sz.

- brak smaku i zapachu

- duża wytrzymałość mechaniczna

- odporność na wysoką temp

- odporność na działanie roztworów silnych kwasów, zasad i soli, oraz olejów i tłuszczów

- obojętność fizjologiczna

- wysoka barierowość dla pary wodnej i wyraźnie wyższa barierowość dla tlenu

- łatwość przetwórstwa i podatność na drukowanie

* stosowany jest do produkcji różnych rodzajów opakowań metodą wytłaczania i wtrysku, ale przede wszystkim do wyrobu folii (zaliczanych do grupy najważniejszych tworzyw opakowaniowych). Folie PP mogą być produkowane jako tzw folie nieorientowane (PP) i jako folie orientowane (OPP), o lepszej wytrzymałości mechanicznej, otrzymywane w wyniku rozciągnięcia polimerów w dwóch poprzecznych kierunkach

POLISTYREN (PS)

*Otrzymywany wyniku polimeryzacji styrenu

* tworzywo twarde, kruche, podatne na zarysowania oraz przezroczyste, dające się łatwo barwić i przetwarzać metodą wtrysku na opakowania, takie jak: pudełka i butelki, oraz kształtować w folie do wyrobu tacek i kubków. Jest jedynym z najlżejszych tworzyw, charakteryzuje się odpornością na wodę, alkalia, słabe kwasy, alkohole alifatyczne i estry organiczne

*wadą jest nieodporność na wysokie temp powyżej 80^oC. Ze wzg na to że PS jest tworzywem kruchym, a także łatwo pekającym przy uderzeniu opracowano odmiany polistyrenu modyfikowanego o lepszych właściwościach

W Polsce produkowane są 3 gatunki PS modyfikowanego:

- polistyren S niskoudarowy

- polistyren K wysokoudarowy (mieszanina PS z kauczukiem)

- polistyren wysokoudarowy G (styren kauczukowy)

*Odmiennym gatunkiem PS jest polistyren piankowy, zwany styropianem stosowany jako materiał przeciwwstrząsowy. Jego drobna granulacja oraz zwarta struktura cząsteczkowa zapewniają bardzo dobrą izolację termiczną w szerokim zakresie temperatur. Styropian ponadto nie wpływa na smak i zapach przechowywanej żywności.

Styropian znalazł zastosowanie do produkcji tanich jednorazowych tacek i kubków oraz elementów wyposażenia opakowania, takich jak np. wkładki przeciwwstrząsowe. Ujemna cechą styropianu jest jego palność można to ograniczyć przez odpowiednie zabiegi technologiczne. Dla celów opakowaniowych stosowany jest wyłącznie styropian niepalny

POLICHLOREK WINYLU (PVC)

Otrzymywany w wyniku polimeryzacji chlorku winylu, w postaci białego proszku, bezbarwny i bez zapachu

* Zaletą PVC jest duża wytrzymałość mechaniczna, odporność na działanie wody i wielu substancji chemicznych (stężonych i rozcieńczonych kwasów, z wyjątkiem kwasu azotowego, zasad, węglowodorów alifatycznych), dobra szczelność oraz łatwość zgrzewania

* Stosowany do produkcji folii; w zależności od ilości użytego plastyfikatora mogą być miękkie (igielitowe) i twarde (winidurowe). Ich stosowanie do opakowania prod spoż jest ograniczone ze wzg. na właściwości rakotwórcze monomeru, niezbędnego przy produkcji tworzywa, oraz szkodliwość dla środowiska po wykorzystaniu lub w czasie spalania (wydzielany jest chlorek).

POLIESTRY

*Najczęściej stosowanym jest politereftalan etylenowy (PET), otrzymywany na drodze polikondensacji z kwasu tereftalowego i glikolu etylenowego

* Charakteryzuje się dużą wytrzymałością mechaniczną i odpornością chemiczną, małą przenikalnością gazów, promieni UV, pary wodnej, wody, zapachów i tłuszczów. Jest przezroczysty, obojętny fizjologicznie, odporny na ścieranie oraz wysokie i niskie temp.

* Wadą jego jest trudność zgrzewania

* Stosowany do produkcji folii opakowaniowych, ale najpopularniejszym opakowaniem z PET sa butelki formowane metodą rozdmuchu

POLIAMIDY (PA)

*Otrzymywane w wyniku polikondensacji kwasów dikarboksylowych z tiaminami lub kondensacji laktonów

*Są nietoksyczne, przezroczyste, bezzapachowe i odporne na tłuszcze. Charakteryzują się odpornością na niskie i wysokie temp (od 70^oC do 185^oC)

* znalazły zastosowanie w postaci folii oraz jako opakowania do produktów spożywczych, ponieważ nie zawierają żadnych dodatków pomocniczych

REGENEROWANA CELULOZA (RCF)

* Celulozę, będącą węglowodorem złożonym, uważa się za naturalny polimer. Nie jest to tworzywo termoplastyczne, a sam proces produkcji wyrobów z tego surowca przebiega bez stadium pośredniego, jakim jest granulat. Następuje bowiem oczyszczanie i rozdrobnienie surowca wyjściowego w postaci celulozy bukowej lub świerkowej

* Stosowana jest do produkcji folii celulozowej, tzw celofanu, zwanej w Polsce tomofanem. Tomofan otrzymywany jest z celulozy z dodatkiem gliceryny jako plastyfikatora

Substancje pomocnicze

Jakość opakowań zależy od właściwości polimeru i zastosowanych substancji pomocniczych które muszą spełniać szereg wymagań

*przede wszystkim zapewnić efekt modyfikujący bez pogorszenia innych właściwości polimeru

*muszą być dopuszczone do kontaktu z pakowanym produktem (w wypadku żywności muszą posiadać atest PZH),

*w procesach przetwórczych powinny być termicznie i mechanicznie stabilne

Przeciwutleniacze i stabilizatory cieplne

Większość tworzyw sztucznych jest wrażliwa na utlenianie w warunkach normalnego przetwórstwa. Sprzyja temu budowa, ale przede wszystkim warunki przetwórstwa, głównie temp i kontakt z tlenem. Procesy oksydacyjne prowadzą do pogorszenia właściwości mechanicznych, optycznych i organoleptycznych głównie poliolefin i tworzyw winylowych. Z tego względu przy ich przetwarzaniu stosowane sa przeciwutleniacze i stabilizatory cieplne, takie jak np. pochodne fenoli i fosforany

Substancje antyblokingowe modyfikujące powierzchnię polimeru W celu przeciwdziałania blokingowi (mocne przywieranie do siebie sąsiednich warstw folii w zwoju, torebce lub wytłaczanym rękawie, powoduje trudności przy przetwarzaniu folii na maszynach pakujących) stosuje się dodatki antyblokingowe. ich działanie polega na zredukowaniu gładkości powierzchni dzięki dodatkowi nierozpuszczalnych w polimerze substancji nieorganicznych, takich jak: krzemionka, talk lub węglan wapnia

Dodatki poślizgowe, które zmniejszają współczynnik tarcia powierzchni, dodawane celu ułatwienia przetwarzalności folii na maszynach pakujących oraz dla łatwego manipulowania opakowaniami

- substancje te charakteryzują się doskonałą mieszalnością ze stopionymi tworzywami, ale w stanie stałym są w nich nierozpuszczalne i migrują na powierzchnię, tworząc cienką warstewkę smarną redukującą współczynnik tarcia (np. amidy wyższych kwasów tłuszczowych)

Dodatki przeciw mgielne

Stosowane aby zapewnić widoczność wyrobów o dużej zawartości wody (np. wyroby mięsne w przezroczystych opakowaniach foliowych) Mają charakter hydrofilowy, co sprawia że w dużym stopniu wzrasta zwilżalność powierzchni folii przez wodę (np. estry gliceryny z wyższymi kwasami tłuszczowymi). Zbiór kropelek przekształca się w cienką warstewkę wody dzięki czemu zapakowany wyrób jest całkowicie widoczny

* Stosowane są także dodatki powodujące przyczepność w foliach przeznaczonych na owinięcia, które pozwalają na wzajemnie związanie ze sobą poszczególnych warstw i wytworzenie szczelnego i trwałego opakowania (np. estry sorbitolu i wyższych kwasów tłuszczowych)

POLIMERY są izolatorami elektrycznymi, maja niska stałą dielektyczną i dużą oporność powierzchniową, co sprawia, że stosunkowo łatwo generują w trakcie produkcji i procesów automatycznego pakowania ładunki elektryczności statycznej,

Związki te posiadają grupy hydrofobową i hydrofilową. Pierwsza związana zostaje z polimerem na jego powierzchni, natomiast druga ma zdolność absorpcji i wiązania na powierzchni cząsteczek wody, przez co wydatnie spada oporność powierzchniowa, a wzrasta możliwość rozproszenia ładunku (związki organiczne zawierające chlor lub estry gliceryny)

Niekorzystne zjawiska takie jak:

- szybkie brudzenie się opakowań foliowych i butelek na skutek przyciągania cząsteczek kurzu przez ładunki elektrostatyczne

- zakłócony ruch taśmy folii przy automatycznym pakowaniu

- trudności przy otwieraniu i rozdzielaniu torebek z tworzyw sztucznych można ograniczyć przez stosowanie dodatków antyelektrostatycznych, zwanych antystatykami

Plastyfikatory i barwniki

Do wytwarzania opakowań z t. sz. mogą być stosowane plastyfikatory, zwane zmiękczaczami, które sa dodawane do polimerów w celu ich uelastycznienia ( np. związki alkilowe, olej sojowy) oraz pigmenty, dające tworzywom praktycznie dowolne zabarwienie( np. biel tytanowa, specjalne gatunki sadzy)

Metody produkcji opakowań z tworzyw sztucznych

- odlewanie

- wtryskiwanie

- wytłaczanie

- kalandrowanie

- termoformowanie

- laminowanie

Klasyfikacja opakowań z tworzyw sztucznych i możliwości ich stosowania

- postaci folii opakowaniowych i laminatów z ich udziałem, opakowań jednostkowych i transportowych, jako elementy służące do uszlachetnienia innych materiałów opakowaniowych, a także elementy wyposażenia opakowania oraz zamknięcia

Folie opakowaniowe

* Folie z tworzyw sztucznych zaliczane sa do grupy najważniejszych tworzyw opakowaniowych ze względu na ich różnorodność, możliwość modyfikacji i szerokie zastosowanie pakowania produktów spożywczych i przemysłowych

podział w zależności od grubości;

- folie giętkie- zwane także miękkimi, maja grubość do 0,25 mm i stosowane do produkcji opakowań, które nie zachowują własnego kształtu i często przyjmują kształt zawartości np. torebki

- folie sztywne- zwane także twardymi, maja grubość powyżej 0,25 mm, stosowane są do produkcji opakowań na ogół techniką termoformowania, zwykle o pojemności do 0,5 dm³, które utrzymują swój kształt w czasie użytkowania, takich jak np. tacki i tuby

Zarówno folie giętkie jak i sztywne mogą być jednorodne lub wielomateriałowe i mogą występować w postaci jednej lub wielu warstw

Folia polietylenowa (PE)

Właściwości

*całkowita obojętność fizjologiczna, bezwonność, podatność do zagrzewania, mała przenikalność pary wodnej i wilgoci, duża odporność na działanie roztworów kwasów, zasad i soli, odporność na ujemną temp (do -70^oC), duża miękkość i elastyczność, duża odporność mechaniczna

*duża przepuszczalność gazów (tlenu i dwutlenku węgla), a zwłaszcza aromatów, nieodporność na działania silnych utleniaczy i stężonych kwasów, mała odporność na oleje i tłuszcze, duża miękkość i elastyczność

Zastosowanie

- pakowanie produktów spożywczych przy użyciu maszyn np. torebki do mleka

- w postaci laminatów do produkcji owinięć i opakowań np. pudełek z PE/tektura/ Al do mleka

- jako opakowania służące do gotowania w nich zawartości np. kaszy, ryżu

- torebki wewnętrzne w opakowaniach tekturowych, chroniące wyroby wrażliwe na wilgoć np. płatki kukurydziane

- folia rozciągliwa LDPH- zwana stretch, do owijania ładunków na paletach

- LDPE wraz z folią Al do produkcji tub laminowanych

- HDPE do produkcji butelek do płynnych produktów mleczarskich np. śmietanki

ZALETY opakowań sztucznych:

- duża wytrzymałość mechaniczna,

- odporność na związki chemiczne,

- odporność na działanie drobnoustrojów i owadów,

-przezroczystość,

- niski koszt produkcji,

-mała masa,

- odporność na działanie wody gazów temperatury.

WADY opakowań sztucznych:

- nieekologiczność

- trudno się rozkładają

- ze względu na ich sztywną konstrukcje zalegają na miejskich wysypiskach, zajmując wiele miejsca

Opakowania Metalowe to - puszki, beczki, wiadra, kanistry, konwie, pudełka, pojemniki, skrzynie, tuby, folie. Są często stosowane jako opakowania wielokrotnego użytku.

Zalety - duża wytrzymałość mechaniczna i odpowiednia twardość (ułatwia transport)

- łatwość obróbki i odporność na korozję

- można na nie łatwo nakładać rysunki napisy powlekać lakierem

- trwałość konstrukcji i stabilność wymiarowa

- łatwość formowania na maszynach pakujących

- dobre właściwości barierowe, ochronne przed światłem, wilgocią i obcymi zapachami

- możliwość łączenia z innymi materiałami w postaci laminatów

- dostępność surowca

- podatność na recykling

Wady

- duże przewodnictwo cieplne

- podatność na korozję

- możliwość migrowania do produktu spożywczego jonów metali Cu, Sn, Pb, Zn

- korozja przyczynia się do rozkładu witamin, degradacji autocyjanów oraz zmian cech organoleptycznych.

Materiały do produkcji opakowań metalowych:

* blachy metalowe

- stalowa czarna, stalowa ocynowana, aluminiowa, ocynkowana, glinowana, chromowana, niklowana

*folie metalowe: aluminiowe, cynowe.

Blacha stalowa czarna:

- wyrób rozwalcowany ze stali węglowej konstrukcyjnej, nie mający powłoki ochronnej z innego metalu.

- właściwości blachy zależą od procesu jej produkcji oraz składu chemicznego stali

- stal powinna być odtleniona, odgazowana, pozbawiona pęcherzy, odpowiednio plastyczna,

-blachy te wyrabia się ze stali walcowanej na zimno

- domieszki niemetaliczne wpływają na właściwości metaliczne stali, np. węgiel zwiększa twardość blachy, a fosfor i mangan jej sztywność.

Do produkcji opakowań stosuje się blachy o niskiej zawartości węgla (max. 0.07%), o grubości do 4,5 mm.

- blacha czarna szybko ulega procesowi korozji i dlatego jej powierzchnię pokrywa się innymi metalami lub lakierami

- wyrabia się z niej opakowania artykułów przemysłowych nie konserwowanych produktów spożywczych o krótkim okresie przechowywania.

Blacha stalowa ocynowana, tzw. biała:

- wyrabiana jest z blachy czarnej przez obustronne powlekanie cyną rafinowaną o czystości 99,9%, w której zanieczyszczenie ołowiem nie może przekraczać 0,04%.

Powlekanie może być przeprowadzane:

* metodą elektrolityczną umożliwiającą dokładne regulowanie grubości powłoki cynowej (większość puszek metalowych)

* metodą ogniową uzyskuje się szczelną grubą, ale nierówną powłokę cynową (puszki przeznaczone do produktów silnie agresywnych)

- blacha biała ma zastosowanie do produkcji puszek konserwowych przede wszystkim, ma takie właściwości cyny jak: nietoksyczność, łatwość lutowania elementów puszki oraz skuteczna ochrona żelaza przed korozją

- ponieważ powłoki cynowe są bardzo cienkie opakowania takie zwykle zabezpieczane są lakierowaniem w celu zapobiegania reakcjom cyny i żelaza, np. piwo mętnieje przy zetknięciu z cyną.

Blacha aluminiowa:

- wyrób w postaci taśmy lub arkuszy uzyskany przez walcowanie czystego aluminium lub odpowiedniego stopu aluminiowego (powszechne stopy: Mg-Al. Lub Mg-Mn-Al.)

dodatek Mg lub Mn w łącznej ilości 1% wpływa na zwiększenie twardości aluminium, jego lepszą tłoczność oraz odporność na korozję

- stosowane do wyrobu opakowań tłoczonych głównie puszek i pudełek, łatwe do otwierania, lecz mniej wytrzymałe mechanicznie.

Blacha ocynkowana:

- otrzymywana jest przez powlekanie cynkiem niskowęglowej blachy czarnej

- z blachy ocynkowanej produkowane są głównie opakowania do niespożywczych produktów.

Blacha glinowana, chromowana lub niklowana:

- otrzymywane są z blachy czarnej przez zanurzenie w gorących kąpielach metali, rozpylanie lub galwanizację.

- blachy chromowane nie nadają się do sterylizacji.

Folie metalowe:

- uzyskiwane w wyniku rozwalcowania blach

- do pakowania zastosować folię cynową, ale przede wszystkim aluminiową.

Folia cynowa:

-rzadko do produktów spożywczych z powodu wysokiej ceny.

Folia aluminiowa:

- cienko walcowany arkusz z czystego lub stepowego aluminium o grubości 0,004-0,09 mm. Powstaje w wyniku dolnego walcowania blachy aluminiowej. Występuje w postaci nieuszlachetnionej lub uszlachetnionej. Stanowi najważniejszy produkt wytwarzany z aluminium na świecie.

- folia nieuszlachetniona otrzymywana jest bezpośrednio z walcarki, rzadziej stosowana głównie do produktów opakowaniowych do wyrobów cukierniczych.

- folia uszlachetniona folia poddana operacjom uszlachetniania, tj. lakierowanie, laminowanie, powlekanie, wygniatanie, szczotkowanie.

- zabiegi te zwiększają wytrzymałość mechaniczną, zmniejszają przenikliwość pary wodnej i tlenu, polepszają wygląd zewnętrzny i umożliwiają łączenie jej przez zgrzewanie

- stosowana do produkcji laminatów i opakowań typu owinięć i tacek

- na szeroką skalę stosuje się też metalizowane materiały opakowaniowe głównie folie z tworzyw sztucznych i papiery, które wymagają ponad 300 razy mniejszego zużycia aluminium niż w wypadku stosowania folii Al.

Metalizowane materiały opakowaniowe:

- metalizacja - proces nakładania powłoki, który polega na osadzeniu na powierzchni folii lub papieru cienkiej warstwy aluminium, uprzednio przeprowadzonego w stan pary

- proces odbywa się w metalizatorze

- metalizowanie zachodzi w komorze do której załadowuje się zwój folii lub papieru

- metalizowanie materiałów stosowane do produkcji laminatów, w które pakowane są produkty spożywcze sypkie, ciekłe i maziste.

W celu zabezpieczenia opakowań metalowych przed korozją stosowane są lakiery ochronne. Cel ochrona:

-zewnętrznej powierzchni opakowań przed działaniem warunków klimatycznych

- wewnętrznej powierzchni opakowań przed korozyjnym działaniem zawartości

- niektórych produktów znajdujących się w opakowaniu przed zmianą barwy lub innymi objawami spowodowanymi działaniem cyny.

Lakiery powinny charakteryzować się: dobra przyczepność do podłoża, twardością, elastycznością, zdolnością do tworzenia powłok tłoczonych, nietoksycznością, odpornością na działanie zawartości opakowań oraz wytrzymałością na podwyższone temperatury występujące w procesie peklowania. Powłoka lakierowana nie może zmieniać cech organoleptycznych pakowanych produktów.

LAKIERY:

- winylowe - dobre właściwości mechaniczne (twardość, elastyczność) oraz bezwonnością, puszki do piwa.

- fenolowy - mało elastyczny, odporny na działanie związków siarkowych, do puszek na konserwy mięsne, rybne i przetworów warzywnych

- epoksydowy - najczęściej stosowane, dobre właściwości mechaniczne, elastyczności dobra adhezja do metalu. Lakiery nanoszone są na blachę za pomocą walców lub natrysku, a powłoka lakierowana powinna być odpowiednio wypalona, bez zacieków, pęcherzy, zanieczyszczeń mechanicznych, równomiernie rozprowadzona.

RODZAJE OPAKOWAŃ:

I) Wymagania na jakość gotowych opakowań

Wymagania stawiane materiałom przeznaczonym na wykorzystanie opakowania zależą od wielu czynników, najważniejsze to:

- właściwości fizyczne i chemiczne pakowanego produktu

- przewidywana forma konstrukcyjna opakowania

- czas i warunki przechowywania

- sposób użytkowania opakowania

- warunki magazynowania i transportu

- forma sprzedaży

- przydatność do przetwórstwa w określonych systemach pakowania

- cechy estetyczne, możliwość zadrukowania

- cena i dostępność tworzywa.

Spośród wymienionych czynników ważne sa właściwości pakowanego produktu. Znajomość tworzyw pozwala przewidzieć ich wzajemne oddziaływanie.

Ze względu doboru materiału opakowalniczego produkty można podzielić na 4 podstawowe grupy:

- produkty wrażliwe na wilgoć

- produkty wrażliwe na tlen i promieniowanie elektromagnetyczne

- produkty łatwo chłonące i wydzielające zapachy

- produkty wrażliwe na uszkodzenia mechaniczne.

Właściwości produktów i opakowań nie są stałe i podlegają zmianom związanym ze środowiskiem.

Kryptoklimat- klimat który tworzy opakowanie dla zapakowanego produktu.

USTAWY: z dn. 6 września 2001r.,

11 stycznia 2011r. substancje i preparaty chemiczne

30 marca 2001r. o kosmetykach

6 września 2001r. prawo farmaceutyczne.

II) kryteria klasyfikacji opakowań

Podziały opakowań:

- zasadniczej funkcji, jaką pełni opakowanie w stosunku do zawartości

- materiału zastosowanego do wykonania opakowania

- sposobu wykorzystania

- sposobu rozliczeń w obrocie towarowym

- przemysłu użytkującego

- aspektu ekologicznego

- według sposobu formowania

- kontaktu z zawartością

- położenie opakowania względem siebie w zestawie.

Systemy pakowania w mieszaninie gazów.

Charakterystyka pakowania próżniowego -polega na usunięciu powietrza z opakowania, które następnie jest szczelnie zamykane, zwykle przez zgrzewanie. Podstawowym warunkiem jest zastosowanie materiału opakowaniowego o wysokiej barierowości w stosunku do gazów, umożliwiającej utrzymanie próżni w okresie przydatności do spożycia zabezpieczonego produktu. Usuniecie znacznej ilości powietrza z opakowania można traktować jako modyfikację atmosfery wokół zapakowanego produktu. Tlen zawarty w powietrzu atmosferycznym przyśpiesza utlenianie przechowywanej żywności i wzrost mikroorganizmów, pary wodnej.

Pakowanie próżniowe:

-opóźnia oksydację tłuszczów i tlenowy rozwój mikroorganizmów

-hamuje działanie enzymów

-opóźnia utratę wody przez produkt w skutek oddychania lub różnicy ciśnień

Do podstawowych zastosowań pakowania próżniowego należy:

-pakowanie kawy ziarnistej i mielonej oraz orzeszków ziemnych,

-pakowanie przetworów mięsnych i serów wędzonych,

-pakowanie wędlin plasterkowanych, w szczególności szynki, bekonu, boczku, a także plasterkowanego łososia (efektownym i funkcjonalnym rozwiązaniem w tym wypadku jest wykorzystanie torebki z różniącymi się warstwami, w tym warstwą metalizowaną)

-pakowanie kilkukilogramowych bloków szynki pasteryzowanej; zaletą tego rodzaju opakowań w stosunku do puszek z blachy białej, które zastępują, jest zabezpieczenie przed wyciekiem galarety, co poprawia smakowitość oraz chroni przed ubytkiem wagowym,

-pakowanie dużych elementów mięsa wołowego w torby z laminatu PA/PE; pakowane próżniowo mięso, np. w porcjach 10kg. W temp. 273K (0^oC), może być przechowywane nawet w okresach 2-miesięcznych; pakowanie próżniowe w tym wypadku opóźnia dojrzewanie mięsa i chroni przed wysychaniem

System próżniowy nie może być wykorzystywany do pakowania produktów kruchych, podatnych na zgniatanie. W wypadku najdrobniejszego nawet przebicia opakowania nastąpi natychmiastowe wypełnienie powietrzem, a produkt będzie pozbawiony zabezpieczenia.

Klasyczne laminaty stosowane w postaci torebek do pakowania próżniowego to:

-laminat celofanu z polietylenem,

-laminat PET/PE

-folie PET i PA w postaci rękawów, w których usuwanie powietrza może być dokonywane przez obkurczenie termiczne na pakowanym wyrobie

-laminaty PE/PA, pojawienie się tych laminatów przydatnych do wgłębnego formowania zapoczątkowało wdrożenie procesu, w którym pakowanie próżniowe połączone zostało z uprzednim termoformowaniem kształtu o wymiarach, w tym głębokości, wynikających z wymiarów pakowanego produktu

Konieczność zapewnienia świeżości produktu w przedłużonym okresie przyczyniła się do rozwoju pakowania w mieszaninie gazów, określanego jako pakowanie w modyfikowanej (MAP) oraz kontrolowanej atmosferze (CAP). MAP i CAP są jedynymi z metod nie termicznego przedłużania trwałości żywności, które polegają na zastąpieniu powietrza w opakowaniu przez mieszaninę gazów o składzie odpowiednio dobranym w zależności od rodzaju pakowanego produktu. Odpowiednio dobrany skład gazów hamuje procesy degradacyjne zachodzące w produkcie. Dzięki temu możliwe jest zachowanie naturalnych cech produktu związanych i utożsamianych z jego świeżością.

MAP oznacza zastąpienie powietrza w opakowaniu przez różne mieszaniny gazów, w których proporcje poszczególnych składników są stałe w momencie wprowadzenia, ale żadne kolejne sterowanie tymi proporcjami nie jest możliwe po zapakowaniu produktu. Dlatego skład mieszaniny gazów może ulegać zmianom w czasie przechowywania wskutek przenikania przez ścianki opakowania i zamknięcia do i z opakowania bądź też w rezultacie procesów zachodzących w samym produkcie, takich jak np. wydzielanie CO₂ z owoców, czy też rozpuszczanie tego gazu w świeżym mięsie.

Jednak z upływem czasu, wskutek oddychania opakowanego produktu i w wyniku wymiany składników określonej mieszaniny gazów z atmosferą otoczenia jej skład może się powoli zmieniać, a wewnątrz opakowania ustala się równowagowa atmosfera modyfikowana (EMA). Warunek nieodzowny w wypadku systemu MAP stanowi użycie materiału opakowaniowego o wysokiej barierowości w stosunku do ?????

CAP pakowanie w kontrolowanej atmosferze - oznacza taki sposób pakowania, w którym istnieje możliwość kontrolowania i sterowania składem mieszaniny gazów w czasie przechowywania produktu. Dlatego też CAP ma raczej zastosowanie w przypadku większych pojemników przy magazynowaniu produktów, głównie owoców i warzyw. Utrzymanie stałego, odpowiednio dobranego składu mieszaniny gazów w sposób istotny przedłuża okres przechowywania, zapewniając dobrą jakość, np. świeżych owoców i warzyw umieszczonych w większych ażurowych opakowaniach umożliwiających względnie swobodny dostęp mieszaniny gazów do produktu.

Systemy MAP i CAP są oparte na 3 parametrach;

1.określeniu wewnątrz opakowania podstawowego gazu dostosowanego do produktu,

2.wysokobarierowych materiałach opakowaniowych w stosunku do gazów i pary wodnej,

3.utrzymywaniu kontrolowanej temperatury

Podstawowymi gazami stosowanymi w systemie MAP i CAP są dwutlenek węgla, tlen i azot. Poza tym składnikami mieszaniny gazów mogą być także m.in.: tlenek węgla, dwutlenek siarki, etanol i argon.

Dwutlenek węgla ma właściwości bakteriostatyczne i fungistyczne, ale także charakteryzuje się dużą rozpuszczalnością w wodzie i tłuszczach zawartych w niektórych produktach spożywczych, co może prowadzić do deformacji i zmniejszenia objętości opakowania tzw. zastosowanie azotu jako gazu wypełniającego. CO₂ wykorzystuje się zwykle w stężeniach powyżej 20% (w nielicznych wypadkach w mniejszych stężeniach) Obecność CO₂ w żywności o większej zawartości wody, obniża pH produktu w wyniku powstania kwasu węglowego. Istnieje zagrożenie pojawienia się kwaśnego smaku w powierzchniowej warstwie produktu. Dlatego wyższe stężenia CO₂ stosowane jest do produktów nie zawierających powierzchniowej warstwy wodnej. Do wad CO₂ zalicza się wzrost wycieku np. w wypadku pakowania świeżej ryby.W porównaniu z innymi gazami stosowanymi jako składniki mieszaniny, CO₂ odznacza się ponadto największą zdolnością przenikania przez materiały opakowaniowe.

Azot w systemie MAP pełni funkcję obojętnego wypełnienia oraz zabezpieczenia przed „zapadnięciem się” opakowania, powodowanym rozpuszczalnością CO₂ w pakowanym produkcie. Azot nie działa inhibitująco na rozwój mikroorganizmów i nie ma bezpośredniego wpływu na trwałość zapakowanego produktu. Wykorzystuje się N₂ do omywania produktu w opakowaniu, przed wypełnieniem mieszaniną gazów i zamknięciem, zapewnia maksymalnie możliwe usuniecie resztek tlenu, przeciwdziałając tym samym rozwojowi bakterii tlenowych, a także zabezpieczając przed utlenianiem tłuszczów. Zabieg „omywania” azotem stosuje się m.in. w wypadku orzeszków ziemnych oraz chipsów. Przy wyższych zawartościach w opakowaniu N₂ łatwiejsze jest utrzymanie stałego stężenia mieszaniny gazów. Z punktu widzenia ekonomicznego N2 jest tańszy w porównaniu z innymi stosowanymi gazami.

Tlen; przy pakowaniu wielu produktów unika się obecności tlenu w opakowaniu, odpowiedzialnego za procesy utleniania i jełczenia tłuszczów oraz psucia się produktów w wyniku wzrostu bakterii aerobowych. Utlenianie, prowadzące m.in. do zmian zapachu charakterystycznego dla procesu jełczenia, może mieć miejsce nawet wówczas, gdy zawartość kwasów tłuszczowych w produkcie wynosi ok., 0,1%. Przy zawartości O2 w opakowaniu poniżej 2% pojawienie się zapachu powodowanego jełczeniem tłuszczów jest wydatnie opóźnione.

Wskazane jest obecność tlenu w opakowaniu gdyż np. uczestniczy w enzymatycznym utlenianiu świeżego mięsa. Utrzymanie jasnoczerwonej barwy wołowego mięsa, kojarzonej z jego świeżością a wynikającej z utleniania mioglobiny do barwy purpurowoczerwonej, wymaga zawartości tlenu w opakowaniu dochodzącej nawet do 80%. Wchodzący w reakcje metabolizmu tlen jest stopniowo zużywany, jego ilość w opakowaniu maleje, a wzrasta zawartość CO2 rozpuszczającego się w produkcie

Tlenek węgla: toksyczny, bezbarwny, bez zapachu i smaku , jest inhibitorem już w stężeniu 1% dla wielu bakterii, drożdzy i pleśni, opóźnia brązowienie owoców i warzyw.

Dwutleneksiarki: używany jest do powstrzymania wzrostu pleśni i bakterii w owocach miękkich i suszonych, a także do kontroli rozwoju mikroflory w sokach, winach, marynatach i niektórych sosach. Jest także aktywny w roztworach wodnych, gdzie powstrzymuje rozwój bakterii.

Etanol; ma działanie przeciwgrzybiczne i przeciwbakteryjne. Może także zmienić strukturę i barwę produktu oraz wzmacniać zapach owoców. Ma zastosowanie w opakowaniach aktywnych np. Eticap.

Argon; gaz szlachetny, obojętny, bez chemicznej aktywności, powstrzymuje rozwój bakterii, łatwo wydziela się z powietrza, trudno przenika przez opakowanie. Jest stosunkowo rzadko stosowany.

Korzyści związane z pakowaniem w modyfikowanej i kontrolowanej atmosferze to przede wszystkim:

-wzrost bezpieczeństwa zdrowotnego produktu poprzez ograniczenie rozwoju mikroorganizmów

-zachowanie wartości żywieniowej poprzez zapobieganie utlenianiu tłuszczów, związków biologicznie aktywnych i witamin

-zahamowanie rozwoju niepożądanych procesów fizykochemicznych

-wydatne przedłużenie okresu trwałości produktu

W odróżnieniu od konwencjonalnego systemu, w którym sterylizacji poddawany jest produkt w opakowaniu, w wypadku aseptycznego pakowania oddzielnie sterylizowany jest produkt, którym napełnia się uprzednio wysterylizowane opakowanie, a następnie zamyka zachowując aseptyczne warunki.

Podstawą pakowania aseptycznego jest zatem sterylność

Jednak pełna sterylność w nieograniczonej objętości produktu nie jest możliwa. Dlatego też wprowadzono zarówno w odniesieniu do produktu jak i materiału opakowaniowego lub opakowania pojęcie sterylności przemysłowej, Określanej jako stan charakteryzujący się nieobecnością:

*mikroorganizmów chorobotwórczych

*substancji toksycznych

*mikroorganizmów zdolnych do rozmnażania w warunkach magazynowania i dystrybucji

Pełna sterylność jest niemożliwa!

Charakteryzuje się:

*sterylizacja produktu odbywa się w wyniku termicznego utrwalania, często w procesie wielostopniowym, obejmującym podgrzewanie, przeprowadzenie produktu w określonym krótkim czasie przez sekcję wysoko temperaturową

*nieporównywalnie krótszy czas oddziaływania wysokiej temperatury w stosunku do konwencjonalnej sterylizacji termicznej, umożliwia to zachowanie wartości odżywczych, smakowych, naturalnej struktury i barwy produktu

*osiągnięcie wysokiego poziomu odkażenia

*zamykanie opakowań w sterylnej strefie maszyn napełniająco-pakującej z zastosowaniem np. nadciśnienia sterylnego powietrza

*osiągnięcie długich okresów przydatności produktów do spożycia

*możliwość uzyskania dodatkowej ochrony produktu

W systemie aseptycznego pakowania oddzielnie sterylizowany jest produkt, materiał opakowaniowy

Utrwalanie termiczne jest to najczęsciej stosowana metoda sterylizacji produktu.

W dokonywaniu wyboru odpowiednich warunków termicznych utrwalania zasadnicze znaczenia ma wartość pH produktu.

Do produktów aseptycznie pakowanych zalicza się:

mleko i napoje na mleku bazujących, Sosy niskokwasowe, zupy

W pakowaniu aseptycznym mogą być stosowane takie materiały jak:szkło, blacha, tworzywo sztuczne

Częściej stosowane z giętkich tworzyw sztucznych i laminatów

Pudełka do napojów pakowane są w pudełka z laminatów

*dla wyrobów poddanych pasteryzacji przechowywane są w warunkach chłodniczych

stosuje się opakowania 4 warstwowe (1-LDPE, 2-tektura, 3-LDPE, 4-LDPE) w tym opakowaniach 80% - tektura

*dla produktów długiegoprzechowywania (UHT) stosuje się 6 warstw (1-LOPE, 2-tektura, 3-LOPE, 4-A1, 5-LOPE, 6-LOPE) w tym 75% tektura, 20% LOPE, 5% A1

Materiały opakowaniowe do aseptycznego pakowania powinny charakteryzować się takimi cechami jak:

-wysoka barierowość dla tlenu, pary wodnej, wielu substancji zapachowych oraz światła.

---