EN
Наука про матеріали: чому PET забезпечує вищі бар’єрні характеристики
Внутрішня жорсткість, прозорість та молекулярна щільність забезпечують структурну цілісність і низьку проникність
Швидкість передачі вологи також дуже низька порівняно з іншими упаковочними матеріалами через використання PET\/EVOH та PET\/PE. Наприклад, швидкість передачі вологи для PET\/EVOH та PET\/PE становить менше 0,8 г\/м²\/добу. Ця низька швидкість передачі сприяє збереженню вмісту вологи в упакованих фруктах і овочах, а також обмежує ріст бактерій. Крім низької швидкості передачі вологи, інші властивості PET — його власні та бажані матеріальні характеристики, зокрема механічна міцність, бар’єрні властивості та прозорість — дозволяють застосовувати цей матеріал у широкому спектрі сфер. Одним із таких застосувань у якості поверхневого бар’єру є упаковка з PET у формі «молюска» та картонні коробки з PET, що використовуються для упаковки. Щодо кристалічної структури PET, у кристалічному стані він має низькі показники швидкості передачі вологи та кисню. Саме ці показники швидкості передачі кисню є причиною того, що контейнери з PET у формі «молюска» не потребують додаткового поєднання з іншими пластиками для збереження цілісності продуктів усередині. Зразки PET мають показник OTR (швидкості передачі кисню) 0,5 см³\/м²\/добу, що в 10 разів менше, ніж OTR поліпропілену побутового класу.
Ефективність бар’єрних властивостей ПЕТ та рПЕТ щодо кисню та вологи: вплив вмісту вторинної сировини
Крім подолання бар'єрів, пов’язаних із новими матеріалами, rPET практично не демонструє аналогічного ефекту. Незалежні випробування нового PET та rPET показали різницю у коефіцієнтах проникності кисню (OTR) та пари води (MVTR), яка, як правило, становила менше 5 %. Це пояснюється тим, що rPET (отриманий механічним способом переробки) не призводить до деградації мономера поліестеру — етилен-терефталату, — який саме й забезпечує ці бар’єрні властивості. Цей факт має важливе значення стосовно більш проникних перешкод, наприклад, пластикових коробок для домашніх тварин типу «кламшелл». І саме тут полягає пастка. Багаторазова переробка може парадоксально збільшити проникність матеріалів для кисню аж на 12 %, а ймовірно — ще більше, якщо температура переробки підтримується вище 280 °C. Більшість сучасних підприємств з переробки намагаються уникнути цього за допомогою нових та інноваційних конструкцій фільтрів, щоб мінімізувати наявність тих небажаних домішок, які раніше порушували бар’єрні властивості. Сучасний rPET харчового класу має властивості бар’єру проти вологи, необхідні для харчових застосувань: MVTR становить 0,1–0,3 грама на квадратний метр на добу, навіть у rPET із вмістом вторинної сировини до 30 %. Це означає, що компанії можуть досягти екологічних цілей, не жертвуючи терміном придатності своїх продуктів.
Функція бар’єру в дії: контроль проникнення кисню та вологи
Базовий показник швидкості проникнення кисню (OTR) для PET-упаковок типу «ракушка» та порівняння з іншими матеріалами
Щодо упаковки типу «ракушка», поліетилен-терефталат (PET) має конкурентну перевагу завдяки низькій проникності кисню — всього 5–10 см³ на квадратний метр на добу. Це значне покращення порівняно з більшістю інших упаковальних матеріалів. Наприклад, стандартні контейнери з поліпропілену мають показники проникності кисню в діапазоні 50–150 см³/м²/добу, а продукти з полістиролу — ще вищий показник: 200–400 см³/м²/добу. Завдяки такій низькій проникності кисню упакований сухий харчовий продукт пошкоджується менше. Так, ягоди, наприклад, не темніють так швидко, а листові овочі зберігають більшу частину своїх поживних речовин — зокрема, втрати вітаміну С протягом часу будуть значно меншими. Отже, що саме надає PET такої помітної переваги? Відповідь полягає в його кристалічній структурі. Ця структура формує мікропори в бар’єрі, через які молекулам кисню складніше проникнути крізь нього. У результаті харчові продукти зберігають смак і харчову цінність довше, залишаючись свіжими протягом тривалішого періоду. Саме тому PET є оптимальним вибором для менш стабільних харчових продуктів, які потребують додаткового захисту.
Швидкість передачі пари води (MVTR) та її роль у контролі дихання продуктів і конденсації
Діапазон показників MVTR для ПЕТ становить приблизно 1–2 г/м²/добу, і в цьому випадку він сприяє регулюванню вологи всередині пакування типу «кламшелл». Під час дихання фрукти виділяють 20–50 мг пари води на кілограм фруктів за годину. Якщо рівень вологості не контролювати, продукти псуються й зазнають небажаних змін. ПЕТ чудово підходить для цих цілей, оскільки він стійкий до води й допомагає мінімізувати зморщування та втрату маси. Наприклад, контейнери з вишневими помідорами та виноградом не стають м’якими й розм’якшеними.
Використання пакування ПЕТ типу «кламшелл» для подовження реального терміну придатності
Підтверджений кейс: дослідження USDA-FDA з продовженням терміну придатності полуниці на +4–7 днів
Нещодавнє спільне дослідження Міністерства сільського господарства США (USDA) та Управління з контролю за харчовими продуктами та ліками США (FDA) показало, що полуниця, упакована в PET-коробки типу «кламшел», може зберігатися на полиці на чотири–сім днів довше порівняно з традиційною упаковкою. Дослідники відзначили подвійну функцію PET-коробок типу «кламшел». Завдяки показнику проникності кисню (OTR) менше 0,5 см³/м²/добу зменшувався ступінь окиснення й, як наслідок, утворення непривабливих коричневих плям. Одночасно контролювалася мікро-паропроникність, що забезпечувало оптимальний рівень вологості та вміст вологи всередині упаковки. Цей контроль призвів до приблизного зниження швидкості росту мікроорганізмів на 60 %, що продовжило термін придатності продукту. Ці висновки значно сприяють вирішенню проблеми масового викидання їжі. За даними Служби сільськогосподарських досліджень USDA (2023 р.), свіжі ягоди — це культура, обсяг ринку якої в США становить 6,2 млрд дол. США, і щорічні втрати від неадекватної або погано спроектованої упаковки оцінюються в 30 %. Ритейлери також відзначили, що полуниця, упакована в PET, зберігає на 15 % більше вітаміну C після 10 днів зберігання, що має переваги для здоров’я. Це демонструє, що упаковка зберігає харчову цінність, а також підтверджує, що бар’єрні властивості упаковки — це не лише цифрові показники, а й реальна харчова цінність. У разі полуниці PET забезпечує більше результатів за менших витрат.
Інтеграція дизайну: вентиляція, герметичність ущільнення та контроль вологості в PET-упаковці типу «кламшел»
Якісні ущільнення, вентиляція та контроль вологості слід розглядати й проектувати як складну, безперервну систему, а не як окремі системи під час розробки PET-упаковки типу «кламшелл». Маленькі отвори, які ми вирізаємо лазером у різних місцях, виступають як мікроповітрювачі, що забезпечують саме ту кількість повітря, необхідну для циркуляції навколо продуктів, що виділяють етилен, щоб зменшити ймовірність утворення конденсату. Защіпки, які ми проектуємо, виготовляються за допомогою силиконового інструментального процесу, що забезпечує створення систем защіпок, які буквально «клацають» при закритті, формуючи потрійний бар’єр проти проникнення забруднюючого пилу, виходу газів, що виділяються, та втрати вологи до терміну її природного випаровування. Головною характеристикою PET-упаковки для овочів і фруктів є її спроектована швидкість проникнення пари води (MVTR), що однаково стабілізує рівноважний вміст вологи в продукті. Вона розрахована на підтримання «ідеального» співвідношення сухості й вологості, запобігаючи росту плісняви, надлишковій волозі та кінцевому гниллю. Контрольовані мікрокліматичні умови уповільнюють швидкість дихання продуктів. Упаковка затримує початок росту спор плісняви й зберігає від неприємного, непривабливого зморщення та втрати текстури полуниць. Це ідеальний приклад упаковки, яка справді подовжує термін придатності.
Часто задані питання
Що таке ПЕТ і чому його використовують для упаковки?
ПЕТ — це різновид пластику, який називається поліетилен-терефталат. Він дуже щільний і має помітну напівкристалічну структуру. Це робить його чудовим бар’єром проти газів і вологи. Отже, він ідеально підходить для упаковки, оскільки зберігає свіжість продуктів і захищає їхню видимість.
Які бар’єрні властивості вторинного ПЕТ (rPET) порівняно з новим ПЕТ?
У порівнянні з новим ПЕТ, rPET забезпечує приблизно такий самий рівень бар’єрного захисту; будь-які недоліки пов’язані виключно з показниками проникнення вологи та кисню через rPET, які, як правило, не перевищують 5 %. Під час переробки бар’єрний захист, як правило, знижується. Однак у сучасних технологіях переробки це менш актуальна проблема.
Як упаковка з ПЕТ у формі «молюска» допомагає довше зберігати свіжість продуктів?
Коробки з ПЕТ-пластмаси мають низький коефіцієнт проникності як для кисню, так і для вологи. Це сприяє контролю вологості та уповільнює процес окиснення, завдяки чому продукти довше залишаються свіжими. Дослідження, проведене USDA-FDA, показало, що полуниця, упакована в коробки з ПЕТ-пластмаси, залишалася свіжою на 4–7 днів довше, ніж полуниця в стандартній упаковці.