Embalažni materiali

Pri izboru materialov in oblikovanju embalaže za prehrambene proizvode moramo pretehtati in uskladiti številne vidike, kot so varnost živil in čistoča, vpliv embalažnih materialov na živila, ohranjanje svežine in okusa, rok trajanja izdelka, ceno embalažnega materiala, tehnologijo, ki je na voljo za oblikovanje embalaže in pakiranje izdelkov, zahteve distribucije, zahteve trženja in potrebe kupcev, ravnanje z odpadki itd.

Današnji proizvodi so jutrišnji odpadki, vendar bodo jutrišnji odpadki surovine prihodnosti. Prednost pri izboru embalažnih materialov morajo zato imeti materiali, ki jih je mogoče ponovno uporabiti ali reciklirati, ki so biološko razgradljivi in/ali jih je mogoče kompostirati.

Najpogostejši embalažni materiali in prizadevanje za njihovo izboljšanje

1. Steklo: ima več dobrih lastnosti in je odporno proti obremenitvam, povišanim temperaturam in kemikalijam. Zeleno ali rjavo obarvano steklo varuje vsebino pred svetlobno degradacijo in degradacijo zaradi UV-sevanja. Steklo izredno dobro zadržuje prehod tekočin in plinov. Proizvodnja steklene embalaže se po učinku na okolje lahko primerja s proizvodnjo enakovrednih plastičnih izdelkov, vendar je končna masa steklenice vsaj petkrat večja kot masa primerljive plastenke. Energijsko učinkovitost proizvodnje stekla je mogoče povečati z zmanjšanjem trenja med proizvodnjo. Za maziva se pri tem navadno uporabljajo olja in masti. Pri proizvodnji stekla so razvili poseben premaz na vodni osnovi, ki je na otip suh, vsebuje pa dodatke v obliki mikrokroglic, ki so vidne le pod mikroskopom. Zaradi trenja mikrokroglice na stekleni površini razpadejo in sprostijo mazivo, ki tvori zaščitno plast med stičnima ploskvama in zmanjšuje trenje. Steklo ponuja veliko možnosti ponovne rabe in visoke deleže snovne predelave oziroma reciklaže.

2. Kovine: med kovinskimi embalažnimi materiali prevladujeta aluminij in nerjavno jeklo; njune prednosti so visoka odpornost, zaščita proizvodov in trajnost. Uporabljata se predvsem za izdelavo sodov, pločevink in konzerv. V živilski industriji prevladujejo tanke kovinske plošče, prevlečene s plastiko ali papirjem, da ustrezajo zahtevam materialov, ki prihajajo v stik z živili. Plast aluminija in plastike je mogoče ločiti z uporabo povišanega tlaka in vakuumskimi postopki, kar omogoča njuno reciklažo. Odpadna kovinska embalaža ima visok delež snovne predelave.

3. Papir in karton: sta iz naravnih materialov. Slaba lastnost papirja je, da je občutljiv na vlago in ne more zadrževati tekočin in plinov. Zato papir kombinirajo s plastmi iz kovine in/ali polimerov, da ustvarijo zaporo in izboljšajo njegov končni videz. Ta kombinacija pa oteži in podraži reciklažo. Nova inovativna obdelava površine papirja ustvarja neprepustno plast, ki ima boljše lastnosti kot tradicionalna plast iz polietilena in manj neugodnih vplivov na okolje. Nova plast je sestavljena iz polietilena nizke gostote – LDPE – in premaza na karbonatni osnovi (CaCO₃), debelega od nekaj mikronov do milimetra. Taka embalaža je lažja, njena proizvodnja pa snovno in energijsko učinkovitejša.

4. Plastika: čeprav je okoli 50 % vseh proizvodov v Evropi embaliranih v plastiki, je njen delež v celotni masi embalaže le 20-odstoten. Najpogosteje se uporablja polietilen za izdelavo tankih in fleksibilnih folij, polipropilen za embalažo in zapore, polietilen tereftalat za plastenke in kozarce ter polistiren za pene. Ker je surovina za plastiko pridobljena iz neobnovljivih virov in je njen razkroj, če jo odvržemo v okolje, dolgotrajen, je zanj precejšnje breme. V zadnjem času pa poteka čedalje hitrejši razvoj polimerov iz obnovljivih virov, ki jih je mogoče reciklirati ali pa so biološko razgradljivi. Med najopaznejšimi tovrstnimi materiali so polimeri iz polimlečne kisline (PLA) in polihidroksialkanoatov (PHA).

5. Les: najpogostejša lesena embalaža so palete in zabojčki. Za leseno embalažo sta značilni daljša življenjska doba in možnost večkratne uporabe. Novi obdelovalni postopki omogočajo izdelavo lahkih lamelnih plošč iz borovcev, ki s svojo edinstveno zgradbo zagotavlja manjšo težo, stabilnost ter toplotno in zvočno izolacijo. Razviti so tudi že novi materiali iz ostankov po obdelavi lesa, t. i. kompoziti lesa in polimerov. Poliolefinski osnovi (PE, PP ...) so dodani različni deleži (do 70 %) lesne moke in prahu. Kompoziti so videti kot les, mogoče pa jih je obdelovati kot polimerne materiale. Ti materiali imajo boljše mehanske lastnosti, so vodoodporni in neprepustni.

Embalaža prihodnosti

Razvoj novih tehnoloških postopkov omogoča zasnovo lastnosti materialov, ki ustrezajo želenim lastnostim proizvodov.

Na trgu so že polimeri na osnovi PE, ki jih je mogoče zaradi novih postopkov naknadne obdelave upogibati neskončnokrat, ne da bi zaznali na njih znake deformacije. Tovrstni material se tali pri 130 °C. Na trgu je dostopen v obliki kovinskega traku različne debeline (od 0,4 mm do 1 mm) in širine (od 2,5 mm do 10 mm). Večplastne folije iz tega materiala je mogoče prepogibati v vseh smereh, ustrezajo pa tudi zahtevam stika materiala z živili.

Največji preskok na področju embalaže ponujata pametna in aktivna embalaža. Pametna embalaža poleg siceršnjih funkcij embalaže sporoča, ali so v embaliranem izdelku nastale kemijsko-fizikalne spremembe, na primer sprememba temperature.

Aktivna embalaža je embalaža, ki kemično ali biološko reagira z embalirano vsebino in tako podaljša njeno uporabnost. Aktivne snovi, dodane embalaži v obliki mikrodelcev, se zaradi trenja sprostijo in posrkajo neželene vonjave ali pa sprostijo v embalirano vsebino protimikrobna in higienska sredstva, vitamine, dišave, arome itd.

Aktivne snovi, dodane v nanovelikosti, je mogoče sprostiti tudi ob spremembi pH, temperature, sevanja itd.

Nadaljnji razvoj na področju nanodelcev se usmerja v zaščito prehrambenih izdelkov, kozmetike in medicinskih izdelkov pred vplivi toplote, vlage in drugih zunanjih vplivov.

V PE in PP že vbrizgavajo anorganske nanodelce, ki embalirani izdelek ščitijo pred UV-sevanjem. Za to uporabljajo delce kovinskih oksidov, ki merijo od 50 do 100 nm, navadno izvirajo iz oksidov cinka ali titana.

V primerjavi s tradicionalnimi anorganskimi aditivi zagotavljajo anorganski nanodelci poleg UV-zaščite večjo robustnost in boljšo prozornost embalaže in preprečujejo nastajanje neželenih vonjav in izgubo vitaminov.

Nekaj novih, zanimivih embalažnih materialov, ki so že v uporabi

Biološko razgradljiva pena

Naravna pena iz polimlečne kisline (PLA) je biološko razgradljiva in jo je mogoče kompostirati. Surovina za peno je dobavljiva v obliki belih zrn. Peno lahko proizvajamo na podobnih napravah kot polistiren. Tudi oblikovanje embalaže iz PLA poteka podobno kot oblikovanje embalaže iz polistirena, saj imata podobne lastnosti. Gostota materiala je od 25 kg/m³ do 50 kg/m³. Odpadek je mogoče kompostirati v industrijskih napravah za kompostiranje, ki poteka ob ustrezni vlagi in s navzočnosti bakterij pri temperaturi, višji od 70 °C.

Biološko razgradljiva termoplastika

Surovine za izdelavo tovrstne plastike so iz obnovljivih virov iz kmetijstva. Je biološko razgradljiva in se največkrat uporablja za embalažo in pladnje. Ti so na videz, otip in po uporabnosti enaki siceršnjim plastičnim pladnjem, vendar so izdelani iz obnovljivih virov in jih je mogoče, ko pridejo v stik z vodo, popolnoma kompostirati.

Na trgu so na voljo v različnih barvah in specifikacijah za industrijsko rabo, primerni pa so za pakiranje suhe hrane, kot so piškoti in slaščice. Cena je konkurenčna pladnjem iz siceršnje plastike in ni odvisna od gibanja tržnih cen petrokemičnih izdelkov.

Polimerni materiali iz koruznega škroba

Izdelani so iz koruznega škroba in termoplastičnih biološko razgradljivih polimerov, ki jih je mogoče kompostirati in reciklirati. Njihova uporaba v embalažni industriji je močno razvejana, saj jih lahko kombiniramo s papirjem, bombažem in drugimi naravnimi materiali.

Imajo antistatične lastnosti. Posebej primerni so za embalažo farmacevtskih proizvodov, laboratorijske opreme in proizvode široke porabe.

Posode iz tega materiala, oblikovane pri povišanih temperaturah, so primerne za lončke za rastline in za embalažo kozmetičnih proizvodov. V živilski industriji se uporabljajo za proizvodnjo krožnikov, jedilnega pribora, skodelic, slamic in pokrovčkov.

Zaporni trakovi

Lastnosti polimernih trakov z učinkovitim, vendar odstranljivim sistemom zapiranja izvirajo iz posebno oblikovane površine, ki je sestavljena iz šesterokotnih gumbkov. Struktura, ki spominja na mikroskopske stisnjene gobice, omogoča lepljenje traku na druge tkane ali netkane materiale. Trak, ki ga je mogoče zlahka odstraniti, omogoča večkratno odpiranje in zapiranje in nadomešča gumbe, sponke ali lepila.

Trakovi, izdelani iz PP ali PA, se ločijo od drugih primerljivih trakov po svoji debelini (0,35 mm), manjši masi (le 130 g/m²) in veliki fleksibilnosti. Trakovi iz PP so uporabni v temperaturnem območju med – 30 °C in + 90 °C. Trakovi iz PA lahko prenesejo temperaturo do 130 °C.

Naravne pene iz recikliranega papirja in škroba

Naravna pena iz recikliranega papirja in škroba je obdelana s paro brez dodanih ligandov ali topil. Po lastnostih je popolnoma primerljiva s penami iz sintetičnih polimerov. Naravno peno je mogoče 100-odstotno reciklirati in tudi kompostirati in je pred reciklažo, kadar se uporablja v kombinaciji s kartonom za pakiranje proizvodov široke porabe, ni treba ločiti od kartonske embalaže.

Folije za pakiranje živil, ki jih je mogoče kompostirati

Folija je izdelana iz obnovljivih virov, kot je celuloza, in jo je mogoče kompostirati. Na voljo je v debelini od 20 do 50 mikronov in je lahko prozorna, bela, obarvana ali ima celo kovinski videz. Zaradi plasti, ki omogoča toplotno zaporo na obeh straneh, ima izredne hermetične lastnosti in preprečuje prehod plinov in kontaminantov. Kemično je dobro odporna tudi na olje in maščobe.

Folija s kovinskim videzom ima še boljše zaporne lastnosti, saj preprečuje prehod plinov, vonjav in vlage.

Uporabne so za pakiranje prigrizkov, kosmičev, piškotov, kruha in zelenjave.

Folijo je mogoče potiskati z običajnimi barvili, ki se uporabljajo v embalažni industriji, pa tudi z naravnimi barvili. Njeno površino pa je mogoče obdelati tako, da postane antistatična.

Folijo je, da ne izgubi svojih lastnosti, priporočljivo hraniti pri temperaturi od 17 do 23 °C in relativni vlagi med 35 in 55 %.

Vlakna in tkanine iz koruze

Naravna vlakna in tkanine so izdelane iz 100-odstotne polimlečne kisline (PLA), ki jo pridobivamo iz koruze. Imajo lastnosti naravnih in sintetičnih vlaken hkrati. So zelo trdna, elastična in odporna proti vlagi kot sintetična vlakna, mehka in udobna pa so kot naravna vlakna. V primerjavi z naravnimi vlakni imajo nižjo specifično težo in so bolj vzdržljiva.

Pri gorenju vlakna PLA sproščajo manj toplote kot PET-vlakna, zato nastaja pri tem tudi manj dima kot pri sintetičnih polimerih. PLA je posebej odporen na delovanje UV-žarkov, ima pa tudi nizek lomni količnik svetlobe, zaradi česar je barva vlaken po barvanju intenzivnejša. Vlakna so odporna tudi na madeže.