EN
Materialna znanost: Zakaj PET ponuja izvirno nadpovprečno barierno učinkovitost
Naravna togost, prozornost in molekularna gostota omogočajo strukturno celovitost in nizko prepustnost
Hitrost prenosa vlage je tudi zelo nizka v primerjavi z drugimi embalažnimi materiali zaradi PET/EVOH in PET/PE. Na primer, hitrost prenosa vlage pri PET/EVOH in PET/PE znaša manj kot 0,8 g/m2/dan. Ta nizka hitrost prenosa pomaga ohranjati vsebnost vlage v embaliranih sadjah in zelenjavi ter omejuje rast bakterij. Poleg nizke hitrosti prenosa vlage imajo tudi druge lastne in želene materialne lastnosti PET-a, kot so mehanska trdnost, barierne lastnosti in prozornost, PET primernega za širok spekter uporab. Ena takšna površinska barierna uporaba je embalaža iz PET-a v obliki školjk ter PET-kartoni, ki se uporabljajo kot embalaža. Glede na kristalno strukturo PET-a ima PET v kristalnem stanju nizko hitrost prenosa vlage in nizko hitrost prenosa kisika. Prav te hitrosti prenosa kisika so razlog, da za ohranitev celovitosti izdelkov znotraj PET-embalažnih posod v obliki školjk ni potrebna dodatna plast drugih plastičnih materialov. Vzorci PET-a imajo OTR 0,5 cm3/m2/dan, kar je desetkrat manj kot OTR polipropilena za stanovanjsko rabo.
Zaščitne lastnosti PET in rPET pred kisikom in vlago: vpliv vsebine recikliranega materiala
Poleg preboja ovir novih materialov rPET praktično ne doseže enakega učinka. Neodvisno testiranje novega PET in rPET je pokazalo razlike v OTR in MVTR, ki so bile splošno manjše od 5 %. To je povezano z dejstvom, da rPET (prek mehanske recikliranja) ne degradira monomera poliestra (etilenglikol-tereftalata), ki je odgovoren za te barierne lastnosti že od samega začetka. To je pomembno dejstvo glede na bolj prepustne ovire, kot so npr. školjke za hišne ljubljenčke. In to je ključna težava. Večkratno recikliranje lahko paradoksalno poveča prepustnost materialov za kisik do 12 %, verjetno celo več, če se obdelovalna temperatura ohranja nad 280 °C. Večina današnjih reciklirnih naprav poskuša izogniti temu z uporabo novih in inovativnih načrtov filtracije, s katerimi zmanjšujejo tiste moteče onesnaževalce, ki so prej povzročali težave z barierne lastnosti. Današnji rPET za hrano ima lastnosti bariere proti vlaji, ki so zahtevane, z MVTR med 0,1 in 0,3 gramov na kvadratni meter na dan, celo pri rPET z vsebino recikliranega materiala do 30 %. To pomeni, da podjetja lahko dosežejo svoje ekološke cilje brez kompromisa glede roka trajnosti izdelkov.
Funkcija pregrade v akciji: nadzor prenosa kisika in vlage
Referenčna hitrost prenosa kisika (OTR) za PET ovojnice tipa clamshell in primerjava z drugimi materiali
Ko gre za embalažo tipa školjka, polietilen tereftalat (PET) ponuja konkurenčno prednost z oksidno prepustnostjo, ki znaša 5 do 10 cm³ na kvadratni meter na dan. To predstavlja drastično izboljšavo v primerjavi z večino drugih embalažnih materialov. Na primer, standardne posode iz polipropilena imajo prepustnost 50 do 150 cm³/m²/dan, medtem ko imajo izdelki iz polistirena še višjo prepustnost, in sicer 200 do 400 cm³/m²/dan. Zaradi te nizke prepustnosti za kisik se sušeni hrani v embalaži povzroči manj škode. Jagode, na primer, ne potemnijo tako hitro, listnato zelenjavo pa ne izgubi toliko hranil – na primer, skozi čas se znatno manj vitaminov C izgubi. Kaj pa je torej pri PET-u, kar omogoča tako pomembno izboljšavo? Odgovor najdemo v njegovi kristalni strukturi. Ta struktura ustvari mikroskopske odprtine v pregradi, zaradi česar kisikove molekule težje prodrejo skozi pregrado. Posledično ostane hrana bolj okusna in prehransko bogatejša ter dlje sveža. Zato je PET optimalna izbira za manj stabilne živilske izdelke, ki zahtevajo večjo zaščito.
Hitrost prehajanja vodne pare (MVTR) in njena vloga pri nadzoru dihanja sadja in zbrane kondenzacije
Obseg MVTR za PET je približno 1–2 g/m²/dan in v tem primeru pomaga nadzorovati vlažnost v embalaži tipa clamshell. Sadje med dihanjem proizvede 20–50 mg vodne pare na kilogram sadja na uro. Če vlažnost ni ustrezno nadzorovana, se sadje pokvari in izkazuje neželene spremembe. PET je odličen, ker je odporen proti vodi in zmanjšuje smrščevanje ter izgubo mase. Vsebniki s češnjami in grozdjem na primer ne postanejo mokri in mehki.
Uporaba PET embalaže tipa clamshell za daljšo dejansko roko trajanja
Potrjen primer: raziskovalna študija USDA-FDA z daljšo roko trajanja za jagode za +4–7 dni
Nedavna skupna študija USDA in FDA kaže, da se jagode v PET škatlah tipa 'clamshell' ohranjajo na policah štiri do sedem dni dlje kot pri običajnem embalažnem materialu. Raziskovalci so opazili dvojno funkcijo PET škatel tipa 'clamshell'. S stopnjo prehajanja kisika (OTR) manj kot 0,5 cm³/m²/dan se je zmanjšala oksidacija in s tem tudi pojav neprivlačnih rjavih madežev. Hkrati se nadzoruje tudi prehajanje mikrovlage, kar zagotavlja optimalno vlažnost in vlago znotraj embalaže. Ta nadzor je povzročil približno 60-odstotno zmanjšanje hitrosti rasti mikroorganizmov in s tem podaljšal rok uporabnosti sadja. Ti rezultati pomembno prispevajo k zmanjševanju ogromnega problema izgub hrane. Po podatkih USDA Agricultural Research Service iz leta 2023 se sveža jagoda, ki predstavlja pridelavo v vrednosti 6,2 milijarde dolarjev v ZDA, vsako leto izgubi približno 30 % zaradi neustrezne ali slabo zasnovane embalaže. Trgovci so prav tako opazili, da jagode v PET embalaži ohranjajo za 15 % več vitamina C po 10 dneh shranjevanja, kar predstavlja zdravstveno korist. To dokazuje, da embalaža ohranja prehransko vrednost, in kaže, da so pregradne lastnosti embalaže ne le številke – temveč resnična prehranska vrednost. V primeru jagod PET doseže več z manj.
Integracija oblikovanja: prezračevanje, tesnost zapiranja in upravljanje vlažnosti v PET embalaži tipa školjka
Dobre tesnilne rešitve, prezračevanje in nadzor vlažnosti je treba pri oblikovanju PET embalažnih ovojnic z dvema pokrovoma obravnavati in načrtovati kot zapleten, neprekinjen sistem namesto kot ločene sisteme. Majhne luknje, ki jih z laserjem izrežemo na različnih mestih, delujejo kot mikroventilatorji, ki omogočajo ravno pravo količino zraka za cirkulacijo okoli proizvodov, ki sproščajo etilen, kar zmanjšuje verjetnost nastanka kondenzacije. Zaklepniki, ki jih oblikujemo, temeljijo na silikonskem orodju, ki ustvarja zaklepne sisteme, ki se resnično »zaklenejo« z značilnim klikom in tako tvorijo trojni zapor proti vstopu onesnažujoče prašine, izstopu sproščenih plinov ter izgubi vlage pred časom. Opredeljujoča lastnost PET embalaže za sadje in zelenjavo je njena načrtovana hitrost prehajanja vodne pare, ki enako stabilizira ravnovesno vsebnost vlage v izdelku. Oblikovana je tako, da doseže »pravilno« ravnovesje med suho in mokro, preprečuje rast plesni, nadzoruje vsebnost vlage ter preprečuje končno gnilobo. Nadzorovani mikroklimatski pogoji upočasnijo dihalno stopnjo sadja in zelenjave. Embalaža zamika začetek rasti plesni in ohranja neprivlačno, zvito in skrčeno teksturo jagod. To je popoln primer embalaže, ki dejansko podaljša rok uporabnosti.
Pogosta vprašanja
Kaj je PET in zakaj se uporablja za embalažo?
PET je vrsta plastične snovi, imenovane polietilen tereftalat. Zelo je gost in ima opazno polikristalno strukturo. To ga naredi odlično pregrado proti plinom in vlaji. Zato je odličen za embalažne namene, saj ohranja izdelke sveže in ščiti njihovo vidnost.
Kakšne so pregradne lastnosti recikliranega PET-a (rPET) v primerjavi z novim PET-om?
Pri novem PET-u ima rPET primerljivo pregradno zaščito, pomanjkljivosti pa se omejujejo izključno na stopnji prehajanja vlage in kisika skozi rPET, ki so splošno 5 % ali manj. Pri recikliranju se pregradna zaščita običajno zmanjša. V današnjih tehnologijah recikliranja to predstavlja manjši problem.
Kako PET-ovo školjko podaljšajo trajnostnost izdelkov?
PET školjke imajo nizko stopnjo prenosa kisika in vlage. To pomaga nadzorovati vlažnost in upočasni hitrost oksidacije, kar omogoča, da se izdelki dlje ohranjajo sveži. USDA-FDA je izvedla študijo, ki je ugotovila, da so jagode, pakirane v PET školjkah, ostale sveže za 4 do 7 dni dlje kot jagode, pakirane v standardni embalaži.