2
[Введите текст]
СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В РАЗВИТИИ БИОДИГРАДИРУЕМЫХ УПАКОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Заватина Е.Г.
Научный руководитель: Глотова И.А.
Тенденции в упаковке
В розничной торговле растет доля магазинов самообслуживания. Такая форма торговли предполагает предварительную упаковку товаров. Теперь упаковка и все, что на ней изображено, выполняет функцию информирования покупателя о продукте. Рисунок на упаковке выполняет функцию бренда товара. Кроме того, упаковка становится одноразовой и благодаря этому более гигиеничной.
По мере увеличения спроса на упакованные товары растет потребность и в упаковочных материалах. Логистика и потребители нуждаются в стандартизации типов упаковки в международных масштабах.
Качество упаковки повышают также и в целях создания более привлекательного вида товаров. Входит в моду упаковка из прозрачного пластика, которая, наряду с высоким стандартом гигиены, позволяет покупателю видеть товар.
Для упаковочной промышленности основной задачей остается повышение производительности. Реализована интеграция операций дозирования и взвешивания в едином процессе упаковки, однако скорость работы упаковочных машин все еще недостаточна.
В марте 1958 года успешно прошла первая выставка interpack в Дюссельдорфе, на которой свои экспозиции представили 225 компаний из 9 стран. Число посетителей составило 32 544 из 42 стран мира.
Разновидности упаковочных материалов
Складная картонная коробка
Производство коробок из дерева и картона в Европе и США стало отдельным ремеслом еще в конце XVIII - начале XIX века. Картонные заготовки вырезались и складывались вручную. Готовые коробки, как правило, имели круглую или овальную форму, потому что этот гибкий материал легче было изогнуть, чем сложить и придать ему квадратную форму. Заказывали такие коробки - ювелиры, аптекари и производители конфет. Однако, коробки поставляемые заказчику в собранном виде, занимали на складах место, предназначенное для готовой продукции. Проблему со складированием готовой упаковки отчасти удалось решить, когда в 1850 году появилась первая складная коробка. Проект был не слишком удачен, так как продавцу приходилось самому делать коробку из заготовки, непосредственно в присутствии покупателя, сгибая картон вокруг деревянной формы.Первая по-настоящему удобная складная коробка была изобретена в 1879 году Робертом Гейром, владельцем бруклинской типографии, специализировавшейся на печати на пакетах
Великолепная «жестянка» и консервная банка
Первые «жестянки» - табакерки, сделанные из листовой латуни и меди, подарил миру XVI век. Эти изделия стали прототипом жестяных банок и коробок, ставших популярными в XVIII-XIX веках. Массовое производство упаковки из жести стартовало в середине XIX века в старой доброй Англии. Сначала это были серийные коробки для бисквита. Затем в «жестянках» стали продавать чай, печенье, леденцы и другие продукты питания. Жестяные коробки и банки так искусно декорировали, что они с успехом выполняли сразу две функции - упаковки и предмета кухонного интерьера. Постепенно украшение внутреннего пространства кухни нарядными «жестянками» стало традицией для многих стран, которая отчасти сохранилась и поныне.
В России производство металлических упаковочных коробок началось в 80-е годы XIX века. Первоначально коробки украшались бумажными этикетками, позднее рисунок и рекламную информацию стали печатать методом хромолитографии непосредственно на жести.
Наиболее известными российскими предприятиями, специализировавшимися на производстве «жестянок» были акционерное общество В.В. Бонакер, печатня «А. Жако и К», фабричное жестяное издательство торгового дома «Жестянка», «Хромолитография по жести фабричного торгового товарищества Н.С. Растеряев», «Фабрика металлических коробок Генерального общества французской ваксы в Москве».
В 1810 году англичанин Питер Дюранд предложил использовать жестяную банку для упаковки консервированных продуктов. Так появилась консервная банка.
Эра пластмасс
В 1907 году немецкий ученый Фредерик Киппинг открыл силикон, а его бельгийский коллега Лео Хендрик Бэкленд изобрел фенолоформальдегидную смолу - эти открытия, перевернули мир, положив начало эре пластмасс. Долгое время пластмассу использовали в качестве заменителя натуральных материалов при производстве разнообразных бытовых приборов и утвари. Пластмассы хорошо подходили для создания обтекаемых, изящных форм, которых требовал стиль модерн. Однако в упаковочном производстве возможности пластмассы до второй мировой войны не нашли должного применения, если не считать декоративных крышек, бесплатных приложений и окошек в складных картонных коробках.
На войне пластмассовые упаковки получили большее распространение. Одним из самых ярких примеров стала производившаяся для американских солдат этилцеллюлозная фляга с завинчивающейся крышкой. В пластмассовые емкости упаковывалось оружие, медикаменты и продукты. Целлофановые обертки на американских сигаретных пачках и термоформованные блистер-упаковки для лекарств появились также во время второй мировой войны. После победы союзников пластмассовая упаковка постепенно стала входить в жизнь мирных граждан по обе стороны океана. упаковка материал биоразлагаемый пластмасса
Tetra Pak: от идеи к воплощению
«Еще ни разу в истории человечества математическая идея не находила столь удачного практического воплощения», - так отозвался о знаменитом тетраэдре Tetra Pak великий датский физик Нильс Бор. Действительно, история упаковки Tetra Pak началась с того, что шведу Рубену Раусингу пришла идея о создании принципиально новой экономичной и гигиеничной упаковки для молока и молочных продуктов. Но путь от идеи до воплощения оказался длиной в 24 года.
В 1929 году Рубен вместе со своим другом и единомышленником Эриком Окерлундом основал небольшое предприятие «Окерлунд и Раусинг». Предприятием не без успеха было создано несколько вариантов упаковки для муки, сахарного песка, других сыпучих продуктов. Однако с упаковкой для молока пришлось изрядно повозиться.Знаменитая упаковка в форме тетраэдра была изобретена в только 1944 году
Технологии и свойства биодиградируемых упаковочных материалов
Новизна предложенной технологии упаковочных материалов состоит во включении в синтетическую полимерную структуру гидрофильных компонентов натурального полимера, что позволяет получить материал, способный быстро деградировать при попадании в почву под действием микроорганизмов. Ключевые слова: биоразлагаемая упаковка, биопленка, микробная деградация. Современные технологии упаковки пищевых продуктов создали острую проблему ликвидации безвозвратных отходов синтетических упаковочных материалов из-за трудности утилизации после применения. В результате происходит накопление полимерных упаковок в окружающей среде, что ухудшает экологическую обстановку. Поэтому вопросы, связанные с переработкой отслуживших срок упаковок, необходимо решить в начале ее производства. Одним из таких путей является создание биодеградируемой упаковки [1]. Разработанное нами новое поколение биоразру-шаемых в почве упаковочных материалов позволяет решить эту проблему за счет имплантации в матрицу синтетических полимеров натуральных, родственных природе компонентов [2]. Предлагаемый к промышленному внедрению биодеградируемый в почве материал содержит ориентированный синтетический полимер высокого давления в сочетании с различными видами природных полимеров - модифицированного крахмала, каррагинана, пектина, зоостерина, хитозана - и бактерицидными СО2-экстрактами [3].
Присутствие природных полимеров - заместителей в полимерной синтетической цепи - способствует повышению биодеструкции упаковки после ее использования. При контакте с окружающей средой поверхность биополимера, не имеющая гидрофобных свойств, присущих первичному полимерному материалу, легко подвержена действию воды и микрофлоры. Как показали проведенные нами исследования, в почве при участии микроорганизмов с полимерами происходят взаимосвязанные процессы. Сначала под действием катализатора окисления - биологической добавки - полимерная молекула распадается на множество низкомолекулярных фрагментов. Затем низкомолекулярные фрагменты природных полимеров ассимилируются почвенными микроорганизмами, что
приводит к образованию диоксида углерода, воды и биомас- сы. Наиболее активными деструкторами биоразрушае-мых упаковочных пленок в условиях почв Краснодарского края являются бактерии, представленные родом Pseudomonas, актиномицеты рода Rhodococcus, а также микромицеты рода Penicillium.
Биоразлагаемая упаковка спасет мир от загрязнения
Все знают, что мы живем в эпоху пластиков. В современном производстве упаковки пластики, т.е. полимеры, применяются повсеместно: для упаковки пищевых продуктов, лекарств, электроники, опасных жидкостей… Такое широкое применение пластика в производстве упаковки объясняется его качествами:
• универсальностью применения (позволяет создать бесконечное количество цветов и форм, что очень важно при создании дизайна);
• возможностью получения полимерных материалов с широким набором необходимых физических свойств;
• дешевизной сырья;
• легкостью;
• малой энергоемкостью производства (по сравнению с производством стекла, металла, бумаги).
Уже есть такие отрасли, например, производство упаковки для лекарств и пищевых продуктов, где без применения пластиков уже не обойтись. Тем не менее, во всем мире все больше и больше обостряется беспокойство по поводу экологичности пластиков и обоснованности такого широкого их применения. Как известно, они изготавливаются из нефти, а ее количество на планете ограничено - при растущих уровнях ее потребления, запасов хватит меньше чем на 100 лет. И, главное, традиционные пластики, в основном сделанные из обычных полимеров, практически не разлагаются в естественных условиях (см. Приложение после статьи). Точнее, в процессе фотоокисления - под воздействием света и кислорода, полимеры разлагаются, но на это уйдет не одна сотня лет. Существуют различные способы переработки некоторых полимеров, но далеко не все из них можно переработать полностью, к тому же не везде системы утилизации отходов позволяют применять такие технологии. Тем не менее, несмотря на эти недостатки, отказаться от применения пластиков в современных условиях нельзя.
Выход из этой ситуации лежит в использовании биоразлагаемых материалов.
Получение биоразлагаемых материалов для производства упаковки и их разновидности
Биопластики могут быть получены двумя способами: из материалов органического происхождения, например, целлюлозы (из древесины и хлопка), каучука, зерна, молока, и с использованием биотехнологий - так получают вулканизат, фибру, целлулоид и др.
Самые распостраненные биополимеры: целлюлоза, микробные полиэфиры, полигидроаконаты, поливиниловый спирт, поликапролактон, полилактозная кислота, полиэтилен, полиуретаны.
Также важны следующие факторы: способы разложения, способы контроля за разложением и инициации его начала, способы оценки способности биоразложения, и способы практической реализации.
Упаковка из кукурузы
Большие перспективы - у материалов, сделанных из кукурузы. Около 2/3 зерна состоит из целлюлозы, образующейся при фотосинтезе. Пластики из кукурузы разлагаются полностью. Несмотря на то, что для полного внедрения технологии требуется провести еще ряд исследований, уже сейчас в упаковочной индустрии существует множество продуктов из этих материалов: в Европе распространены продуктовые и бытовые пакеты из подобных пластиков, бутылки из подобных материалов используются в Европе и Канаде. Количество инноваций в этой области постоянно растет. Например, недавно была представлена пленка "Greensack". Изготовленная из зерна кукурузы, она полностью разлагается в почве, превращаясь в удобрение. Итальянская компания Convex Plastics взяла эту технологию на вооружение и представила материал "New Greensack ", получаемый в основном из кукурузного крахмала. Этот материал полностью разлагается точно так же, как и все продукты органического происхождения и не токсичен даже при сжигании. "Greensack" применяю для обертки для журналов, пищевой упаковки в индустрии fast food, молочных упаковок и обычных пакетов-сумок. Благодаря тому, что он представлен в нескольких вариациях, его можно использовать для пайки, склейки, ламинирования картона и бумаги; на нем также выполняется высококачественная флексопечать.
Упаковка из молока
Ученый одного из ведущих государственных научно-исследовательских центров в США открыл метод извлечения материала для создания съедобной пищевой упаковки из молочного протеина - казеина, - который конвертируется в водонепроницаемое покрытие.
Это покрытие может кардинально изменить традиционные способы упаковки, которые используются при работе с определенными продуктами - молоком, сыром, йогуртом и т.д.
Предыдущие попытки создать подобное пленочное покрытие были неудачны, поскольку казеиновые производные не выдерживали контакта с водой. Однако Пегги Томасула, химический инженер US Agricultural Research Service (ARS), открыла метод экстракции казеина с помощью двуокиси углерода высокого давления. Этот способ позволяет воспользоваться природной способностью протеина формировать водонепроницаемые пленки.