Kuinka PET-koteloitut pakkaukset säilyttävät ruoan tureshuuden

Materiaalitiede: Miksi PET tarjoaa paremman esteominaisuuden

Luonnollinen jäykkyys, läpinäkyvyys ja molekulaarinen tiukkuus mahdollistavat rakenteellisen eheyden ja alhaisen läpäisevyyden

Kosteuden läpäisyasteet ovat myös erittäin alhaiset verrattuna muihin pakkausmateriaaleihin PET/EVOH- ja PET/PE-rakenteiden vuoksi. Esimerkiksi PET/EVOH- ja PET/PE-rakenteilla on kosteuden läpäisyasteet, jotka ovat alle 0,8 g/m²/päivä. Tämä alhainen läpäisyaste auttaa säilyttämään pakattujen hedelmien ja vihannesten kosteusasteen sekä rajoittamaan bakteerien kasvua. Lisäksi PET:n muut luonnolliset ja toivottavat materiaaliominaisuudet, kuten mekaaninen lujuus, esteominaisuudet ja läpinäkyvyys, mahdollistavat PET:n käytön laajassa sovellusalueessa. Yksi tällainen pinnanesteominaisuutta hyödyntävä sovellus on PET:stä valmistettu simpukkamainen pakkaus ja PET-kartongit, joita käytetään pakkausmateriaalina. PET:n kiteisestä rakenteesta johtuen sen kosteuden ja hapen läpäisyasteet ovat kiteisessä tilassa alhaisia. Nämä hapen läpäisyasteet ovat syy siihen, miksi PET:stä valmistettuja simpukkamaisia säiliöitä ei tarvitse käyttää muiden muovien kanssa tuotteiden sisällä säilyttävän integriteetin varmistamiseksi. PET-näytteillä on hapen läpäisyaste (OTR) 0,5 cm³/m²/päivä, mikä on kymmenen kertaa pienempi kuin asuinrakennusten käyttöön tarkoitetun PP-muovin OTR.

PET:n ja rPET:n happi- ja kosteusesteisyysominaisuudet: Kierrätetyn materiaalin määrän vaikutus

Lisäksi uusien materiaalien esteiden rikkominen ei näytä tapahtuvan käytännössä myöskään rPET-materiaalilla. Riippumattomissa testeissä uuden PET:n ja rPET:n välillä havaittiin happiylityksen (OTR) ja kosteusylityksen (MVTR) suhteen eroja, jotka olivat yleensä alle 5 %. Tämä johtuu siitä, että rPET (mekaanisen kierrätyksen kautta tuotettu) ei heikennä polyestereihin (etyleeniterftalaatti) muodostuvaa monomeeria, joka alun perin vastaa näistä esteominaisuuksista. Tämä on tärkeä seikka, kun otetaan huomioon esimerkiksi lemmikin ruokakuppien kaltaiset helpommin läpäistävät esteet. Ja tässä piilee juuri ongelma. Kierrätyskerrosten lisääntyminen voi paradoksaalisesti lisätä materiaalin hapen läpäisevyyttä jopa 12 %:iin – todennäköisesti vielä enemmän, jos prosessointilämpötilaa pidetään yllä yli 280 °C:n. Nykyaikaisten kierrätyslaitosten suurin osa yrittää välttää tätä käyttämällä uusia ja innovatiivisia suodatinrakenteita, jotta haitallisimmat epäpuhtaudet, jotka aiemmin aiheuttivat ongelmia esteominaisuuksien kanssa, voidaan minimoida. Nykyaikaisella elintarvikeluokan rPET-materiaalilla on vaaditut kosteudenesto-ominaisuudet, joiden MVTR-arvo on 0,1–0,3 grammaa neliömetriä kohden päivässä, vaikka rPET-materiaalissa olisi jopa 30 % kierrätettyä raaka-ainetta. Tämä tarkoittaa, että yritykset voivat saavuttaa ympäristötavoitteensa kompromissitta tuotteiden säilyvyysajassa.

Esteominaisuus toiminnassa: hapen ja kosteuden läpäisyn hallinta

Vetovoimainen happen läpäisyaste (OTR) PET-koteloille ja vertailu muihin materiaaleihin

Kun kyseessä on kahdenosainen pakkauksen muoto, polyeteenitereftalaatti (PET) on kilpailuetulyöntöä saavuttanut hapen läpäisyn suhteen: sen arvo on 5–10 cm³ neliömetriä kohti vuorokaudessa. Tämä on merkittävä parannus verrattuna useimpiin muihin pakkauksia varten käytettyihin materiaaleihin. Esimerkiksi tavallisten polypropyleenipakkauksien läpäisyaste on 50–150 cm³/m²/vrk ja polystyreenipakkauksien vielä korkeampi, 200–400 cm³/m²/vrk. Tämän alhaisen hapen läpäisyn ansiosta kuivattujen elintarvikkeiden vaurioituminen pakkauksessa on vähäisempää. Esimerkiksi marjat eivät tummu yhtä nopeasti ja lehtivihannekset eivät menetä yhtä paljon ravintoainepitoisuuttaan – esimerkiksi C-vitamiinin menetystä ei tapahdu yhtä merkittävästi ajan myötä. Mikä siis tekee PET-materiaalista niin merkittävän parannuksen? Vastaus löydettävissä sen kiteisestä rakenteesta. Tämä rakenne luo pieniä aukkoja esteessä, mikä vaikeuttaa happimolekyylien läpäisemistä esteen läpi. Tuloksena on maistuvampaa ja ravitsemallisemmin arvokkaampaa ruokaa, joka säilyy tuoreena pidempään. Tämä tekee PET:stä optimaalisen valinnan vähemmän stabiileille elintarvikkeille, jotka vaativat lisäsuojelua.

Kosteuden haihtumisnopeus (MVTR) ja sen rooli tuotteiden hengityksen ja kondenssaation hallinnassa

PET-muovin MVTR-arvot ovat noin 1–2 g/m²/päivä, ja tässä tapauksessa se auttaa hallitsemaan kantopakkauksen kosteutta. Hedelmät tuottavat hengityksen aikana 20–50 mg vesihöyryä kiloa hedelmää kohden tunnissa. Jos kosteus ei ole hallinnassa, tuotteet pilaantuvat ja niissä tapahtuu haluttomia muutoksia. PET on erinomainen, koska se on vedenkestävä ja auttaa vähentämään kutistumista ja painonpäätä. Esimerkiksi kirsikoiden ja rypäleiden sisältävät säilytysastiat eivät muodostu liian kosteiksi tai märkäksi.

PET-kantopakkauksien käyttö pidemmän käytännön säilyvyysajan saavuttamiseksi

Vahvistettu tapaustutkimus: USDA:n ja FDA:n tutkimus, jossa mansikoille saavutettiin +4–7 päivää pidempi säilyvyysaika

Tuoreen yhteistyössä tehdyn USDA:n ja FDA:n tutkimuksen mukaan mansikat, jotka on pakattu PET-koteloihin, säilyvät hyllyllä neljä–seitsemän päivää pidempään kuin perinteisessä pakkauksessa. Tutkijat huomasivat, että PET-kotelot toimivat kaksitasoisesti: niiden hapen läpäisyaste (OTR) on < 0,5 cc/m²/päivä, mikä vähentää hapettumista ja sitä seuraavia näyttäviä ruskeita täpliä. Samalla mikro kosteus höyrystymistä säädetään, mikä johtaa optimaalisen kosteus- ja kosteustason saavuttamiseen pakkaus sisällä. Tämä säätö johti noin 60 %:n vähentymiseen mikrobien kasvun nopeudessa ja siten tuotteen säilyvyysaikaa pidennettiin. Nämä löydökset edistävät merkittävästi valtavan elintarviketuhon ongelman lieventämistä. USDA:n maataloustutkimuspalvelun vuoden 2023 raportti osoitti, että tuoreet marjat – joiden arvo Yhdysvalloissa on 6,2 miljardia dollaria – menetetään vuosittain arviolta 30 %:a huonosti suunnitellun tai riittämättömän pakkauksen takia. Myyjät huomasivat myös, että PET-pakattujen mansikoiden vitamiini C -pitoisuus säilyi 15 %:a korkeampana 10 päivän säilytyksen jälkeen, mikä tarjoaa terveyshyötyjä. Tämä osoittaa, että pakkauksen kyky säilyttää ravintoarvo ei ole pelkästään numeerisia lukuja, vaan todellisia ravintoarvoja. Mansikoissa PET tekee enemmän vähemmällä.

Suunnittelun integrointi: ilmanvaihto, tiukkuuden säilyttäminen ja kosteusmääritys PET-koteloissa

Hyvät tiivistykset, ilmanvaihto ja kosteuskontrolli on tarkasteltava ja suunniteltava yhtenäisenä, saumattomana järjestelmänä eikä erillisinä järjestelminä, kun suunnitellaan PET-koteloita. Pienet reiät, jotka leikkaamme laserkuvulla eri kohdista, toimivat mikroilmanvaihtoina, jotka mahdollistavat juuri oikean määrän ilman kiertämisen etyleenituottavien tuotteiden ympärillä, mikä vähentää kondenssiveden muodostumisen todennäköisyyttä. Suunnittelemamme napit sulkeutuvat silikonityökalointimenetelmällä, joka luo sulkujärjestelmiä, jotka sulkeutuvat kuin napauttamalla muodostaen kolminkertaisen esteen saastuneen likan pääsylle sisään, tuotetun kaasun poistumiselle ulos sekä liiallisen kosteuden varhaiselle haihtumiselle. PET-pakkausten määrittävä ominaisuus vihannekspakkauksessa on niiden suunniteltu kosteuden haihtumisnopeus (MVTR), joka tasapainottaa tuotteen tasapainokosteuspitoisuutta. Pakkaus on suunniteltu säilyttämään ”juuri oikea” kosteus–kuivuus-suhteellisuus, joka estää epämukavan homeen kasvun, liiallisen kosteuden ja lopullisen pilaantumisen. Hallitut mikroilmasto-olosuhteet hidastavat vihanneksen hengitystä. Pakkaus viivästää homeen itiöiden kasvun alkua ja säilyttää tuoreen, houkuttelevan ja kypsän mansikan muodon ja tekstuurin, estäen sen ikävän, kutistuneen ja epämuovisen ulkonäön. Tämä on täydellinen esimerkki pakkauksesta, joka todella pidentää tuotteen säilyvyysaikaa.

UKK

Mikä on PET ja miksi sitä käytetään pakkauksiin?

PET on polyeteenitereftalaattia kutsuttu muovilaji. Se on erinomaisen tiukkaa ja sillä on huomattava puolikristallinen rakenne. Tämä tekee siitä erinomaisen esteen kaasulle ja kosteudelle. Siksi se soveltuu erinomaisesti pakkauksiin, koska se säilyttää tuotteet tureshina ja suojaa näkyvyyttä.

Mitkä ovat kierrätetyn PET:n (rPET) esteominaisuudet verrattuna uuteen PET:iin?

Uuden PET:n suhteen rPET:n esteominaisuudet ovat vertailukelpoisia, ja mahdolliset puutteet liittyvät ainoastaan rPET:n kosteus- ja happiylittymissuoritteisiin, jotka ovat yleensä 5 % tai vähemmän. Kierrätyksen yhteydessä esteominaisuudet heikentyvät yleensä. Tämä ei ole nykyisissä kierrätysteknologioissa yhtä suuri ongelma.

Kuinka PET-koteloavaimet auttavat tuotteiden säilymisen pidemmittä aikaa?

PET-muoviset kantakoteloitukset ovat alhaisen läpäisyasteen omaavia sekä hapelle että kosteudelle. Tämä auttaa säätämään kosteutta ja hidastaa hapettumisprosessia, mikä pitää tuotteet tureshina pidempään. Yhdysvaltojen maatalousministeriön (USDA) ja elintarvikkeiden ja lääkkeiden hallinnon (FDA) tekemä tutkimus osoitti, että PET-muovisiin kantakoteloituksiin pakattujen mansikkoiden viipymisaika tureshina oli 4–7 päivää pidempi kuin standardipakkaukseen pakattujen mansikkoiden.