EN
Materialvetenskap: Varför PET erbjuder överlägsen spärrprestanda
Inherent styvhet, genomskinlighet och molekylär densitet möjliggör strukturell integritet och låg permeabilitet
Fukttömningshastigheterna är också mycket låga jämfört med andra förpackningsmaterial på grund av PET/EVOH och PET/PE. Till exempel har PET/EVOH och PET/PE fukttömningshastigheter på mindre än 0,8 g/m²/dag. Denna låga tömningshastighet hjälper till att bibehålla fuktinnehållet i de förpackade frukterna och grönsakerna samt begränsar bakterietillväxten. Förutom de låga fukttömningshastigheterna gör PET:s andra inbyggda och önskvärda materialegenskaper – såsom mekanisk hållfasthet, spärrfunktioner och genomskinlighet – att PET kan användas i ett brett spektrum av applikationer. Ett exempel på en sådan ytspärrapplikation är PET:s skalformade förpackningar (clam shell) och PET-kartonger som används för förpackning. När det gäller PET:s kristallina struktur har PET låga nivåer av fukttömningshastighet och syntömningshastighet i det kristallina tillståndet. Dessa syntömningshastigheter är anledningen till att PET:s skalformade behållare (clam shell) inte behöver kombineras med andra plasttyper för att bibehålla integriteten hos de produkter som förpackas. PET-prover har syntömningshastigheter (OTR) på 0,5 cc/m²/dag, vilket är tio gånger lägre än OTR för bostadskvalitets-PP.
Syre- och fuktspärrprestanda för PET jämfört med rPET: Effekten av återvunnet innehåll
Förutom att bryta igenom barriärerna för nya material verkar rPET inte göra detsamma i praktiken. Oberoende tester av ny PET och rPET visade skillnader i syrens genomtränglighet (OTR) och vattenångans genomtränglighet (MVTR) som i allmänhet var mindre än 5 %. Det beror på att rPET (via mekanisk återvinning) inte degraderar polyestern (etentereftalat), den monomer som från början är ansvarig för dessa barrieregenskaper. Detta är en viktig faktum med avseende på mer genomträngliga hinder, såsom kassettformade förpackningar för husdjur. Och det är just där knepet ligger. Flerskiktsåtervinning kan paradoxalt öka materialets genomtränglighet för syre med upp till 12 %, troligen ännu mer om processeringstemperaturen hålls över 280 °C. De flesta av dagens återvinningsanläggningar försöker undvika detta genom att använda nya och innovativa filtreringsdesigner för att minimera de besvärliga föroreningar som tidigare orsakat problem med barrieregenskaperna. Idag har livsmedelsgradsrPET fuktkontrollbarrieregenskaper som uppfyller kraven, med en MVTR på 0,1–0,3 gram per kvadratmeter per dag, även för rPET med upp till 30 % återvunnet innehåll. Det innebär att företag kan uppnå sina miljömål utan att kompromissa med produkters hållbarhet.
Spärrfunktion i praktiken: Kontroll av syre- och fuktöverföring
Referensvärde för syreöverföringshastighet (OTR) för PET-skålar och jämförelse med andra material
När det gäller skalformade förpackningar har polyetylentereftalat (PET) en konkurrensfördel med syrepermeabilitet på 5–10 cc per kvadratmeter per dag. Detta är en kraftig förbättring jämfört med de flesta förpackningsmaterial. Till exempel ligger permeabiliteten för standardpolypropylenbehållare på 50–150 cc/m²/dag, medan polystyrenprodukter har ännu högre permeabilitet, nämligen 200–400 cc/m²/dag. På grund av denna låga syrepermeabilitet sker mindre skada på torrmat i förpackningen. Bär som exempelvis hallon brunas inte lika snabbt, och grönsaker som bladgrönsaker förlorar inte lika mycket näringsinnehåll – till exempel förloras betydligt mindre vitamin C med tiden. Vad är det då med PET som ger en sådan betydande förbättring? Svaret ligger i dess kristallina struktur. Denna struktur skapar mikroskopiska öppningar i spärren, vilket gör det svårare för syremolekyler att tränga igenom spärren. Resultatet är mat som behåller smak och näringsvärde bättre och förblir färsk längre. Detta gör PET till ett optimalt val för mindre stabila livsmedelsprodukter som kräver större skydd.
Fuktdiffusionshastighet (MVTR) och dess roll för att hantera andning och kondensbildning hos frukt och grönsaker
MVTR-intervallen för PET ligger kring 1–2 g/m²/dag, och i detta fall bidrar det till att reglera luftfuktigheten i skålpåsar av typen clamshell. Frukter producerar vid andning 20–50 mg vattenånga per kg frukt per timme. Om luftfuktigheten inte regleras kommer produkten att försämras och uppleva oönskade förändringar. PET är utmärkt eftersom det är vattentåligt och minimerar uttorkning och viktförlust. Behållare med körsbärstomater och druvor blir exempelvis inte blöta och slappa.
Användning av PET-clamshells för längre verklig hållbarhet
Bekräftad fallstudie: USDA-FDA:s forskningsstudie med +4–7 dagars längre hållbarhet för jordgubbar
En nyligen genomförd gemensam studie från USDA och FDA visar att jordgubbar förpackade i PET-skålar kan ligga på hyllan fyra till sju dagar längre än med konventionell förpackning. Forskarna noterade den dubbla funktionen som PET-skålarna erbjuder. Med en syretransmissionshastighet (OTR) på < 0,5 cc/m²/dag minskades oxidationen och den samtidiga uppkomsten av oönskade bruna fläckar. Samtidigt regleras mikrofuktångans ångtransmission, vilket leder till att den optimala luftfuktigheten och fuktnivån bibehålls inuti förpackningen. Denna reglering ledde till en ungefärlig minskning med 60 % av mikrobiell tillväxt, vilket förlänger hållbarheten för varan. Dessa resultat bidrar väsentligt till att mildra problemet med omfattande matsvinn. Enligt USDA:s Agricultural Research Service 2023 går det årligen förlorat cirka 30 % av den fräscha bärskörden – ett jordbruksprodukt med ett värde på 6,2 miljarder USD i USA – på grund av otillräcklig eller dåligt utformad förpackning. Butiker noterade också att jordgubbar förpackade i PET behöll 15 % mer vitamin C efter tio dagars lagring, vilket ger en hälsomässig fördel. Detta visar att förpackningen bevarar näringsvärdet och att barriärfunktioner hos förpackningar inte bara är numeriska värden – utan verkliga näringsmässiga fördelar. När det gäller jordgubbar gör PET mer med mindre.
Designintegration: Ventilation, täthet och fuktighetsstyrning i PET-skalformade förpackningar
Bra tätningslås, ventilation och fuktighetskontroll måste ses och konstrueras som ett komplext, sammanhängande system snarare än som separata system vid utformning av PET-klaffpaket. De små hålen som vi laserfräsar på olika ställen fungerar som mikroventiler som tillåter precis rätt mängd luftcirkulation till etylenproducerande produkter, vilket minskar risken för kondensbildning. De snabbstängande locken som vi utvecklar styrs av en silikonsprutningsprocess som skapar slutförda låssystem som faktiskt 'klickar' igen för att bilda en tredubbel barriär mot inkommande smuts, utgående genererad gas och förtidig förlust av fuktighet. Den avgörande egenskapen hos PET-förpackningar för frukt och grönsaker är deras konstruerade vattenångopermeabilitet, vilket lika väl stabiliserar produktenas jämviktsfuktighetsinnehåll. Den är utformad för att uppnå den 'rätta' balansen mellan torrhet och fuktighet – för att undvika oönskad mögeltillväxt, överdriven fuktighet och slutrot. Kontrollerade mikroklimatförhållanden sänker andningshastigheten hos frukt och grönsaker. Förpackningen dröjer ut tidpunkten då mögelsporer börjar växa och bevarar den obehagliga, oattraktiva krympda strukturen hos jordgubbar. Det är ett perfekt exempel på förpackning som faktiskt förlänger hållbarheten.
Frågor som ofta ställs
Vad är PET och varför används det för förpackningar?
PET är en typ av plast som kallas polyetylenterftalat. Den är mycket tätpackad och har en märkbar halvkristallin struktur. Detta gör den till en utmärkt spärr mot gas och fukt. Därför är den utmärkt för förpackningsändamål, eftersom den håller produkterna fräscha och skyddar genomskinligheten.
Vilka spärregenskaper har återvunnet PET (rPET) jämfört med nytt PET?
För nytt PET har rPET jämförbara spärregenskaper, och eventuella brister ligger strikt i fukt- och syretransmissionshastigheterna för rPET, vilka i allmänhet är 5 % eller lägre. Vid återvinning minskar vanligtvis spärregenskaperna. Detta är mindre av ett problem med dagens återvinningsteknologier.
Hur hjälper PET-klämskal att hålla produkter fräscha längre?
PET-klafflådor har en låg transmissionshastighet för både syre och fukt. Detta hjälper till att reglera luftfuktigheten och saktar ner oxidationen, vilket gör att produkterna behåller sin färeshet längre. USDA-FDA genomförde en studie som kom fram till att jordgubbar som förpackats i PET-klafflådor behöll sin färeshet 4–7 dagar längre än jordgubbar som förpackats i standardförpackning.