درباره بسته بندی پلاستیکی
بسته بندی اساسی ترین فرايندي است که طي آن مواد بسته بندي با ماده غذايي تماس پيدا مي‌کنند. البته به جز بسته بندي، برخي مواد ممکن است در شرايط مختلف نظير توليد، جا به جايي، نگه داري، آماده سازي و مصرف در معرض تماس با غذا قرار گيرند. غذاها و نوشيدني ها محيط هايي بسيار فعال‌اند و ممکن است با مواد در تماس به شدت، حتي به خوبي بسياري از محلول هاي مورد استفاده در آزمايشگاه وارد واکنش شوند.
از زمينه هاي مهم و مورد مطالعه درباره بسته بندی مواد غذايي، بررسي بر هم کنش هايي است که ممکن است بين محصول و ماده بسته بندي انجام گيرد. اين بر هم کنش ها مي تواند در سه بخش عمده: مهاجرت، جذب و تراوايي (نفوذ پذيري) طبقه بندي شود.
بر هم کنش‌هاي بسته بندي با محصول
بسته بندي هاي پلاستیکی زماني که در تماس مستقيم با محصول بسته بندی قرار مي گيرند، تغييرات و تبادل مواد بين پليمر، محصول و محيط اتفاق مي افتد. ميزان بر هم کنش به نوع ماده پلاستيکی وابسته است. براي هر نوع مولکول، هم ضريب و هم انحلال پذيری جزء نفوذ کننده در پليمر بر حسب ترکيب فاز پليمر و فاز تماسی متفاوت است.
همان طور که قبلاً اشاره شد، بر هم کنش هاي مواد بسته بندی را به سه دسته عمده مي توان طبقه بندی کرد: مهاجرت، جذب و نفوذ که هر يک از آن ها در ادامه توضيح داده می شوند.
عوامل موثر بر نفوذ، جذب و مهاجرت
به طور کلي، عوامل هایی که باعث اثرگذار بر فرايندهاي نفوذ، جذب و مهاجرت می‌شوند را مي توان به شکل زير طبقه بندی کرد:
1. متغيرهاي مربوط به ماده بسته بندی
2. متغيرهاي مربوط به عامل نفوذ کننده
3. عوامل محيطی و هندسی
متغيرهاي مربوط به ماده بسته بندی
همان گونه که انتظار مي رود، انحلال پذيری و قابليت انتشار مايعات و گازها در پليمرها به شدت وابسته به ساختار مولکولی، ترکيب شيميايی و ساختار پليمر است. خواص مرتبط با انحلال پذيری نفوذپذيری نيز رفتاري مشابه دارند. طبق نظريه انحلال پذيري اين اتظار مي رود که انحلال پذيری نفوذ کننده آلي در يک پليمر در ارتباط با تفاوت بين پارامتر انحلال پذيري هر دو پليمر و عامل نفوذ کننده باشد. انحلال پذيري خوب وقتي انتظار مي رود که تفاوت بين پارامتر انحلال پذيري هر دو عامل نزديک صفر باشد. البته بايد در نظر گرفته شود، موضوع پارامتر انحلال پذيري فقط در غياب بر هم کنش‌های قوی پليمر با ماده نفوذ کننده نظير پيوندهای هيدروژنی مفيد است.
متغيرهاي مربوط به عامل نفوذ کننده
از مهم ترين اين عوامل مي توان به قطبيت، ساختار، وزن مولکولي و غلظت عنصر نفوذ کننده اشاره کرد.
قطبيت
قطبيت عامل نفوذ کننده و فيلم پليمري عوامل مهمي در بر هم کنش هاي آن ها است. رفتار جذب گروه هاي مختلف ترکيبات عطر و طعمي وابسته به حد قطبي بودن آن هاست. قطبي بودن مواد پلاستيکي مختلف، متفاوت است. بنابراين، تمايل آن ها به جذب ممکن است با يک ديگر متفاوت باشد.
پلي اولفين ها به شدت آب گريزند و ممکن است براي محصولات بسته بندي داراي ترکيبات ناقطبي نظير: چربي ها، روغن ها، آروماها و غيره نامناسب باشند. به خاطر اين که آن ها مي توانند جذب شده و به وسيله ماده بسته بندي نگه داشته شوند.
ساختار و وزن مولکولی
اندازه عامل نفوذ کننده، عامل موثر ديگري در انتشار است. مولکول هاي کوچک تر در مقايسه با انواع بزرگتر سريع‌تر و در مقادير بيشتر جذب می شوند. مولکول هاي بسيار بزرگ سبب نرم شدن پليمر شده و سبب جذب بيشتر به داخل مواضع جذب جديد دردسترس مي شوند. به طور کلي، مجموعه اي از ترکيبات با کاربردهاي مشابه با افزايش تعداد اتم هاي کربن در زنجير مولکولي تا حد معيني افزايش مي يابد.
غلظت عامل نفوذ کننده
به طور مسلم هر چه غلظت اوليه عامل نفوذ کننده بيشتر باشد، فرايند انتشار و جذب با سرعت بيشتري انجام مي شود. هم چنين، درباره آزمايش هاي مهاجرت گزارش شده است، هر چه غلظت استيرن باقي مانده در پلي استيرن بعد از افزايش فرايند پليمر شدن بيشتر باشد، مهاجرت از آن در طول زمان به داخل محلول در تماس با بسته بندي انجام مي شود.
عوامل محيطي و مهندسی
از جمله عوامل محيطي مي توان به اثر دما، رطوبت نسبي و ماتريس غذا اشاره کرد.
اثر دما
دما مهم ترين عامل محيطي است که بر فرايند انتقال اثر مي گذارد. نفوذ گازها و مايعات در پليمرها طبق معادله آرنيوس با افزايش دما افزايش مي يابد.
دلايل اصلي جذب ترکيبات عطر و طعم در دماي بالا موارد زير هستند:
1- افزايش تحرک مولکولهاي عطر و طعم.
2- تغير در پيکربندي پليمر نظير بادکردگي يا کاهش درصد بلورينگي.
3- تغيير در انحلال پذيري ترکيبات فرار موجود در فاز آبي.
اثر رطوبت نسبی
براي برخي پلاستيک‌ها رويارويي با رطوبت اثر قوي روي ويژگي هاي مرزي آن ها دارد. وجود بخار آب اغلب انتشار گازها و بخارها را با يک ميل طبيعي به آب افزايش مي دهد. آب به داخل پلاستيک انتشار مي يابد و مانند نرم کننده عمل مي کند.
به طور کلي، اثر نرم کنندگي آب روي فيلم هاي آب دوست نظير اتيلن وينيل الکل و بيشتر پلي آميدها، نفوذپذيري را با افزايش انتشار ناشي از تحرک بيشتر ايجاد شده و به وسيله شبکه پليمري افزايش مي دهد.
آب جذب شده بر نفوذ پذيري پلي اولفين ها و تعداد کمي از پليمرها نظير PET و نايلون بي شکل اثر نميگذارد و با افزايش رطوبت نفوذپذيري اکسيژن را به طور جزئي کاهش مي دهد. از آن جا که رطوبت در بسياري از موارد در بسته بندي اجتناب ناپذير است، از اين اثر نمي توان چشم پوشي کرد. مقدار رطوبت در محيط اغلب بالاي 50% رطوبت نسبي است و در داخل بسته بندي مواد غذايي اين مقدار مي تواند نزديک 100% نيز باشد.
اثر شبکه يا ماتريس غذا: بر هم کنش ترکيبات پليمر و اجزاي غذا يکي از عوامل مهم اثرگذار بر ميزان جذب ترکيبات پليمر است. در اين راستا اثر بتالاکتا- گلوبولين، کازئين، پکتين، کربوکسی متيل سلولوز (CMC) و دي ساکاريدها در غلظت هاي متفاوت بر مقدار جذب ترکيبات عطر و طعم (ليمونن، دکانال و لينالول) بررسي شده است.
مهاجرت
مهاجرت عبارت از انتقال ترکيبات از سطح ظروف بسته بندي به درون محصول بسته بندي شده است. اين پديده به واسطه واکنش هاي فيزيکي يا شيميايي است که بين بسته بندي و مواد غذايي درون آن انجام مي گيرد. از اين رو، مهاجرت يک پديده يک طرفه نيست و با فرايند جذب کاملاً قابل مقايسه است و وجوه اشتراک زيادي دارد.
به ترکيبی که در اثر تماس با بر هم کنش ها منتقل مي شود، ترکيب مهاجرت کننده مي گويند. بنابراين، فرايند مزبور از نظر تغييرات نامطلوب چشايي ماده بسته بندي شده و هم چنين سلامت مصرف کننده بسيار حائز اهميت است.
ترکیباتی که امکان مهاجرت دارند
براي پلاستيک هاي بسته بندي، ترکيباتي که امکان مهاجرت دارند، شامل بقاياي فرايند پليمر شدن مانند مونومرها، اوليگومرها، حلال ها، ناخالصي هاي همراه ماده پليمري به کار رفته در بسته بندي (عناصر فلزي در حد بسيار کم)، اين عناصر و ناخالصي هاي مواد اوليه مصرفي وارد شده به پليمر از راه فرايند توليد و کليه ترکيبات مشتق شده از پليمر و افزودني هاي مصرفي در فرايند توليد براي بهبود محصول است. بنابراين، بسته بندي هاي پلاستيکی که امروزه کاربرد آن ها افزايش يافته است، به علت دارا بودن مواد افزودني فراوان نظير نرم کننده ها، روان کننده ها و ضد اکسنده ه جزو مستعدترين نوع بسته بندي در زمينه مهاجرت هستند.
اين بسته بندي ها در دو گروه کيسه هاي پلاستيکی و بطري هاي پلاستيکی طبقه بندي مي شوند. مجموعه فرايندهايي که اين بسته بندي ها طي دوره فراوري متحمل مي شوند، نظير فرايند هاي گرمادهي، آرايش يافتگي، تبلور، قالب گيري و امثال آن که در ساختار نهايي ماده بسته بندي نقش دارند. از عوامل اثرگذار بر فرايندهاي مهاجرت و جذب هستند.
واژه مهاجرت شامل دو پديده انتشار و تقسيم است. اين پديده در هر زمان براي تعيين نوع افزودني ها مهم هستند.
