Må vi gemme en cookie?

Vi bruger cookies for at forbedre din oplevelse af vores hjemmeside, målrette indhold samt statistik. Læs mere om cookies

Implementering af genanvendelig og bionedbrydelig anti-mikrobiel emballage

Alexander  Bardenshtein

Jeg er din kontaktperson

Skriv til mig

Indtast venligst et validt navn
Eller dit telefonnummer
Sender besked
Tak for din besked
Vi beklager

På grund af en teknisk fejl kan din henvendelse desværre ikke modtages i øjeblikket. Du er velkommen til at skrive en mail til Send e-mail eller ringe til +45 72 20 22 38.

Billedet viser støbte papirbakker der er ved at tørre på Minipapirfabrikken

Implementering af genanvendelig og bionedbrydelig anti-mikrobiel emballage

Fødevareemballage har løbende behov for innovation inden for materialer, der forsøger at imødekomme samfundsmæssige udfordringer med forbedret fødevaresikkerhed og -kvalitet, reduktion af madspild, bekvemmelighed, bæredygtighed, genanvendelighed, stabilitet osv. Dette kan ikke opnås med emballageløsninger, der kun er designet til at være passive barrierer, der forsinker de skadelige effekter af omgivelserne på fødevareproduktet. Den passende løsning er en global kommerciel anvendelse af aktiv emballage, især antimikrobiel emballage, der spiller en dynamisk rolle i forlængelsen af holdbarheden af fødevarer. Den aktive emballage skal også overholde kravene i den cirkulære økonomi og EUs plaststrategi, dvs. være genanvendelig og/eller biologisk nedbrydelig for at mindske emballageaffald.

Talrige antimikrobielle emballage-løsninger er blevet udviklet, testet og endda kommercialiseret i løbet af det sidste årti. De bruger for det meste flydende antimikrobielle stoffer (fx flydende planteekstrakter også kaldet æteriske olier), som enten er imprægneret i konventionelle plast-emballagefilm ved anvendelse af høj temperatur og tryk eller anbragt inde i plastemballagen i små breve, der indeholder et plastgranulat imprægneret med funktionelle stoffer. For eksempel anvendes superkritisk kuldioxid (scCO2) ofte til at imprægnere LDPE-, PP- eller PLA-film med antimikrobielle midler som æteriske olier udvundet fra timian, oregano, kanel osv. Imprægnering resulterer imidlertid i tab af mekanisk styrke og barriereegenskaber af plastfilmene. Dette forsøges mindsket ved at iblande andre materialer, for eksempel nano-ler eller naturlige fibre (fx cellulose), men umuliggør deres genanvendelighed som ren plast.

Forbrugere accepterer ikke i vid udstrækning løsningen med tilsatte små breve i fødevareemballage, og denne løsning øger også betydeligt omkostningerne ved emballering.

Der er altså ikke etableret nogen fremstillingsproces til industriel implementering af genanvendelig og bionedbrydelig antimikrobiel emballage. Derfor har vi i Plast og Emballage været i gang med at finde en industrielt realistisk implementering af antimikrobiel emballage i rammen af resultatkontrakten F2: "Fødevarekvalitet og convenience – value for money", medfinanceret af Styrel-sen for Institutioner og Uddannelsesstøtte under Uddannelses- og Forskningsministeriet i 2019.

Valg af emballagemateriale

Det var fra begyndelsen af dette projekt tydeligt, at papirbaseret emballage ville være det naturlige valg,idet kun papiremballage er både biobaseret, ubetinget bionedbrydeligt og genanvendes næsten overalt i verden. Vi formstøber papiremballage ved hjælp af vores Minipapirfabrik som beskrevet i Medlemsinformation nr. 5, 2019, side 15-20 og vist i Figur 1.Papirbakker kan støbes i forskellige kvaliteter, kompositioner, størrelser og forme, se Figur 2. Artiklen beskrev også, hvordan disse bakker danner basis for implementeringen af barriereemballage ved hjælp af plasma-coating. De deponerede plasmabelægninger i vores anlæg er 20-100 nanometer tynde porøse lag, der kemisk minder om silikone, se Figur 3.

Billedet viser færdigstøbte papirbakker på tørreformen i Minimapirfabrikken hos Plast og Emballage  Billedet viser støbte papirbakker stablet i rækker ved siden af, og bagved hinanden på et stålbord  Billedet viser en siliconelignende plasmacoating ved hjælp af elektronmikroskopi
figur 1                               figur 2                               figur 3

Aktivt antimikrobielt stof

Som aktivt antimikrobielt stof valgte vi timianolie, som indeholder det aktive stof thymol. Thymol og dets isomer carvacrol udtrækkes fra almindelig timian (se Figur 4) og har en behagelig aromatisk duft og stærke antiseptiske egenskaber. Til ekstraktion af thymol fra timianolie bruges superkritisk CO2 som vist i Figur 5. Til forsøgene bruges naturlig æterisk timianolie, som er et kommercielt produkt tilgængeligt i helsekostbutikker, Figur 6. Som vist i Figur 5 kan processer med superkritisk CO2 ikke kun bruges til at ekstrahere stoffer, men også til at imprægnere æteriske olier i diverse emballagematerialer.

Billedet viser en almindelig timianbusk - også kaldet Thymus Vulgaris, som er en lavtvoksende urteagtig plante  Billedet viser forskellen på ekstraktion og imprægnering med flydende stoffer ved hjælp af superkrtisk CO2.  Billedet viser en flaske med æterisk timianolie
figur 4                               figur 5                                                                     figur 6

scCO2-imprægnering

Som nævnt i Medlemsinformation nr. 5, 2019, side 3-4, har vi hos Plast og Emballage et superkritisk CO2-anlæg, som vi bruger til begge formål, Figur 7. De plasma-coatede bakker har en meget høj absorberingsevne. Vi bruger porøsiteten af både bakkerne og belægningerne til at bibringe dem antimikrobielle egenskaber ved scCO2-imprægnering med thymol, Figur 8. På denne måde konverterer vi støbte papirbakker til antimikrobiel emballage ved at bruge plasma-coating og scCO2-processering.

Billedet viser anlæg til ekstrahering efter imprægnering med superkrtisk CO2 som står hos Plast og Emballage  Billedet viser plasmacoatede papirbakker, der er placeret i imprægneringstanken
figur 7                               figur 8

Den fremtidige plan er at teste disse emballager mht. deres antimikrobielle egenskaber på ompakkede fødevarer, fx leverpostej eller sylte, sammen med vores kollegaer fra Center for Fødevaresikkerhed. Idéen er at sammenligne holdbarhed af ompakkede produkter i samme udformning af emballage med og uden tilføjelsen af et antimikrobielt stof. Disse eksperimenter er planlagt til første kvartal 2020, og vi vil opdatere vores medlemmer, så snart der er resultater.

Vores fælles aktiviteter på området støttes også af Styrelsen for Institutioner og Uddannelsesstøtte under Uddannelses- og Forskningsministe-riet i rammen af resultatkontrakten F2: "Fødevarekvalitet og convenience – value for money".

 

Online nyhedsmagasin

Vil du modtage nyheder og artikler om plast og emballage i din indbakke? Tilmeld dig vores online nyhedsmagasin her.