EN
Știința materialelor: de ce PET oferă o performanță superioară în ceea ce privește bariera
Rigiditatea intrinsecă, claritatea și densitatea moleculară asigură integritatea structurală și o permeabilitate scăzută
Ratele de transmitere a umidității sunt, de asemenea, foarte scăzute în comparație cu alte materiale de ambalare, datorită combinației PET/EVOH și PET/PE. De exemplu, PET/EVOH și PET/PE au rate de transmitere a umidității sub 0,8 g/m²/zi. Această rată scăzută de transmitere contribuie la menținerea conținutului de umiditate al fructelor și legumelor ambalate și limitează dezvoltarea bacteriilor. În plus față de aceste rate scăzute de transmitere a umidității, alte proprietăți intrinseci și dorite ale PET, cum ar fi rezistența mecanică, proprietățile de barieră și transparența, îi permit utilizarea într-o mare varietate de aplicații. Un astfel de domeniu de utilizare ca barieră superficială este reprezentat de ambalajele din PET în formă de coquille (cochilie) și de cutiile din PET utilizate ca ambalaje. În ceea ce privește structura cristalină a PET, acesta prezintă niveluri scăzute atât ale ratei de transmitere a umidității, cât și ale ratei de transmitere a oxigenului în starea cristalină. Aceste rate de transmitere a oxigenului explică faptul că containerele din PET în formă de coquille nu necesită utilizarea altor tipuri de plastic pentru a menține integritatea produselor din interior. Eșantioanele de PET au valori OTR (rate de transmitere a oxigenului) de 0,5 cm³/m²/zi, adică de 10 ori mai mici decât valorile OTR ale polipropilenei de calitate rezidențială.
Performanța de barieră la oxigen și umiditate a PET față de rPET: Efectul conținutului reciclat
În afară de depășirea barierelor materialelor noi, rPET nu pare să realizeze același lucru în practică. Testele independente efectuate pe PET nou și pe rPET au evidențiat diferențe în ceea ce privește rata de permeabilitate la oxigen (OTR) și rata de permeabilitate la vapori de apă (MVTR), care au fost, în general, mai mici de 5%. Acest lucru se datorează faptului că rPET (obținut prin reciclare mecanică) nu degradează monomerul de poliester (tereftalat de etilen), care este responsabil, în primul rând, de aceste proprietăți de barieră. Aceasta este o informație importantă în contextul unor obstacole mai permeabile, cum ar fi coșurile pentru animale de companie din plastic tip „clamshell”. Și aici apare problema. Straturile succesive de reciclare pot crește paradoxal permeabilitatea materialelor la oxigen cu până la 12%, probabil și mai mult dacă temperatura de procesare este menținută peste 280 °C. Cele mai multe instalații actuale de reciclare încearcă să evite acest fenomen folosind designuri inovatoare de filtrare, care minimizează prezența acelor contaminanți problematici care au cauzat anterior deteriorarea proprietăților de barieră. rPET-ul de calitate alimentară utilizat astăzi are proprietățile de barieră la umiditate necesare, cu o valoare MVTR între 0,1 și 0,3 grame pe metru pătrat pe zi, chiar și în cazul rPET-ului care conține până la 30% material reciclat. Aceasta înseamnă că întreprinderile pot atinge obiectivele ecologice fără a compromite durata de valabilitate a produselor.
Funcția de barieră în acțiune: Controlul transmisiei oxigenului și a umidității
Rata de transmisie a oxigenului (OTR) de referință pentru coșulețele din PET și comparația cu alte materiale
Când vine vorba de ambalajele tip coquille, tereftalatul de propilenă (PET) are un avantaj competitiv datorită permeabilității la oxigen, care este de 5–10 cm³ pe metru pătrat pe zi. Aceasta reprezintă o îmbunătățire semnificativă comparativ cu majoritatea materialelor de ambalare. De exemplu, containerele standard din polipropilenă au rate de permeabilitate de 50–150 cm³/m²/zi, iar produsele din polistiren au o rată și mai mare de permeabilitate, de 200–400 cm³/m²/zi. Datorită acestei scăzute permeabilități la oxigen, deteriorarea alimentelor desiccate din ambalaj este redusă. Fructele, cum ar fi fructele de pădure, nu se înbrunățesc atât de repede, iar legumele, cum ar fi verdeturile cu frunze, nu-și pierd atât de mult conținutul nutrițional; de exemplu, pierderea de vitamina C este semnificativ mai mică în timp. Deci, ce anume face ca PET să ofere o astfel de îmbunătățire semnificativă? Răspunsul se găsește în structura sa cristalină. Această structură creează mici deschideri în barieră, astfel încât moleculele de oxigen întâmpină o rezistență mai mare în traversarea barierei. Rezultatul este un aliment mai aromat și mai nutritiv, care rămâne proaspăt pentru o perioadă mai lungă de timp. Acest lucru face din PET o alegere optimă pentru produsele alimentare mai puțin stabile, care necesită o protecție suplimentară.
Rata de transmitere a vaporului de umiditate (MVTR) și rolul său în gestionarea respirației produselor agricole și a condensării
Gama MVTR pentru PET este de aproximativ 1–2 g/m²/zi, iar, în acest caz, contribuie la gestionarea umidității din ambalajele tip coquille. Fructele, în timpul respirației, produc 20–50 mg de vapor de apă pe kilogram de fruct pe oră. Dacă nivelurile de umiditate nu sunt gestionate corespunzător, produsele agricole se vor strica și vor suferi modificări nedorite. PET este excelent deoarece este rezistent la apă și ajută la minimizarea înguștării și a pierderii de greutate. De exemplu, containerele cu roșii cherry și struguri nu vor deveni băștinoase și moi.
Utilizarea ambalajelor tip coquille din PET pentru o durată mai lungă de conservare în condiții reale
Studiu de caz confirmat: Studiu de cercetare comun USDA-FDA cu o durată de conservare extinsă cu +4–7 zile pentru căpșuni
Un studiu colaborativ recent realizat de USDA și FDA relevă faptul că fragii ambalati în coșulețe din PET pot rămâne pe raft cu patru până la șapte zile mai mult decât cei ambalați în mod convențional. Cercetătorii au observat funcția dublă oferită de coșulețele din `PET`. Cu o rată de permeabilitate la oxigen (OTR) de < 0,5 cc/m²/zi, rata oxidării, precum și apariția concomitentă a petelor maronii neestetice, a fost redusă. În același timp, transmisia vaporilor de umiditate microscopici este controlată, ceea ce duce la menținerea unui nivel optim de umiditate și umiditate în interiorul ambalajului. Acest control a condus la o reducere aproximativă de 60% a ratei de creștere microbială, prelungind durata de valabilitate a produselor agricole. Aceste descoperiri contribuie în mod semnificativ la atenuarea problemei imense a deșeurilor alimentare. Serviciul de Cercetare Agricolă al USDA (2023) a constatat că fructele de pădure proaspete, o cultură în valoare de 6,2 miliarde USD în SUA, au o pierdere anuală estimată de 30% datorită ambalajelor inadecvate sau prost concepute. De asemenea, comercianții au remarcat faptul că fragii ambalați în PET au păstrat cu 15% mai multă vitamina C după 10 zile de depozitare, oferind un beneficiu pentru sănătate. Aceasta demonstrează că ambalajul păstrează valoarea nutrițională și evidențiază faptul că barierele ambalajelor nu sunt doar cifre abstracte, ci reprezintă valoare nutrițională reală. În cazul fragilor, PET face mai mult cu mai puțin.
Integrare de design: Ventilație, integritatea etanșeității și gestionarea umidității în ambalajele din PET de tip clamshell
Etanșeitățile bune, ventilarea și controlul umidității trebuie privite și proiectate ca un sistem complex și fără discontinuități, nu ca sisteme separate, în cazul ambalajelor tip „clam shell” din PET. Găurile mici pe care le taiem cu laser în diverse locuri funcționează ca ventile microscopice, permițând trecerea unei cantități exacte de aer pentru a reduce probabilitatea formării condensului în produsele care emit etilenă. Sistemul de închidere prin clic („snap closures”) pe care îl proiectăm este realizat printr-un proces de prelucrare cu matrițe din silicon, care creează sisteme de închidere care se închid efectiv cu un clic, formând o barieră triplă împotriva pătrunderii prafului contaminant, a ieșirii gazelor generate și a pierderii premature de umiditate. Caracteristica definitorie a ambalajelor din PET destinate produselor agricole este rata lor proiectată de permeabilitate la vapori de apă, care stabilizează în mod egal conținutul de umiditate la echilibru al produsului. Acestea sunt concepute pentru a menține condiția „perfectă” între uscat și umed, evitând astfel dezvoltarea mucegaiului, excesul de umiditate și apariția putrezelii finale. Condițiile climatice microcontrolate reduc viteza de respirație a produselor agricole. Ambalajul întârzie momentul în care sporele de mucegai încep să se dezvolte și păstrează textura neplăcută, strivită și neatractivă a fragilor. Este un exemplu perfect de ambalaj care prelungește efectiv durata de valabilitate.
Întrebări frecvente
Ce este PET și de ce este folosit pentru ambalare?
PET este un tip de plastic numit polietilen tereftalat. Este foarte dens și are o structură semicristalină vizibilă. Aceasta îl face un barieră excelentă împotriva gazelor și a umidității. Astfel, este excelent pentru scopuri de ambalare, deoarece menține produsele proaspete și protejează claritatea acestora.
Care sunt proprietățile de barieră ale PET reciclat (rPET) comparativ cu PET nou?
Pentru PET-ul nou, rPET-ul oferă o protecție barieră comparabilă, iar eventualele deficiențe se referă strict la ratele de permeabilitate la umiditate și oxigen ale rPET-ului, care sunt, în general, de 5% sau mai puțin. În urma reciclării, protecția barieră este de obicei redusă. Acest lucru reprezintă o problemă mai puțin semnificativă în tehnologiile actuale de reciclare.
Cum ajută coșurile din PET produsele să rămână proaspete mai mult timp?
Cozile din PET au o rată scăzută de permeabilitate atât pentru oxigen, cât și pentru umiditate. Aceasta ajută la controlul umidității și încetinește rata oxidării, ceea ce contribuie la menținerea produselor proaspete pe o perioadă mai lungă. USDA-FDA a efectuat un studiu care a concluzionat că fragii ambalati în cozile din PET au rămas proaspeți cu 4–7 zile mai mult decât fragii ambalati în ambalaje standard.