البلاستيك الحيوي لنشا الذرة في تغليف المواد الغذائية: أين يعمل وأين يفشل

البلاستيك الحيوي لنشا الذرة: ما الذي يصمد وما الذي يفشل

نشا الذرة ليس مادة عجيبة ولا خدعة تسويقية. إنها مادة خام ذات حدود قابلة للقياس، وهذه الحدود تحدد الصواني والأكواب وأغشية الأغطية التي يمكنها حملها بشكل واقعي.

املأ كوبًا بحجم 6 أونصة بالمرق عند درجة حرارة 85 درجة مئوية، وأغلقه واتركه تحت مصباح حراري لمدة عشرين دقيقة. كوب من مادة البولي بروبيلين بالكاد يلاحظ. قد يصبح الكوب البلاستيكي الحيوي لنشا الذرة بنفس سمك الجدار طريًا عند الحافة، ويتشوه إلى شكل بيضاوي ويفقد ختمه. قم بإجراء هذا الاختبار الفردي قبل أي محادثة حول مطالبات الاستدامة وستتعلم المزيد عن المادة أكثر مما ستخبرك به ورقة بيانات المختبر.

الاستنتاج أولاً: إن البلاستيك الحيوي لنشا الذرة هو مادة تعبئة حقيقية ومعتمدة للمعايير، ولكنها ليست بديلاً سهل الاستخدام عبر كتالوج المنتجات. إنه يؤدي أداءً جيدًا في التطبيقات ذات العمر الافتراضي القصير والمبرد والمنخفض الرطوبة والتطبيقات الجافة، ويكافح مع التعبئة الساخنة ومدة الصلاحية الطويلة في البيئة المحيطة والمحتويات عالية الدهون والخدمات اللوجستية الرطبة.

تأتي هذه المقالة من الجانب العملي للصناعة. نحن كذلك نينغبو لينهوا البلاستيك ، وهي شركة تصنيع عبوات ملامسة للأغذية تدير ص وPS وPET وTFPP وPLA على نفس المنوال، والسؤال الذي نهتم به ضيق: ما هي المنتجات التي يمكن أن تنتقل إلى المواد القائمة على النشا أو مادة PLA دون كسر الختم أو مدة الصلاحية أو ملف الامتثال؟

كيف يصبح نشا الذرة مادة تعبئة

هناك طريقان من نواة الذرة إلى العبوة النهائية، وينتهيان بمواد مختلفة تمامًا وبسعر مختلف جدًا.

الطريق الأول: النشا بالحرارة

يتم تسخين حبيبات النشا بالماء والملدنات مثل الجلسرين أو السوربيتول إلى ما يقرب من 60-70 درجة مئوية بينما يقوم القص بتكسير بنية الحبيبات. ما يخرج هو النشا الحراري: غير مكلف ومتجدد ومحب للماء بشدة. يشكل محتوى الأميلوز معظم سلوكه. يحتوي نشا الذرة القياسي على حوالي ربع الأميلوز، والذرة الشمعية لا تحتوي على أي شيء تقريبًا، والهجينة عالية الأميلوز أكثر من النصف. المزيد من الأميلوز يعني طبقة أقوى وأكثر صلابة وأكثر هشاشة أيضًا. نظرًا لأن النشا البلاستيك الحراري العادي يمتص الرطوبة من الهواء، فإن الصواني والأفلام التجارية عادةً ما تمزجها مع PBAT أو PLA أو PBS بحيث يمكن للجزء النهائي البقاء على قيد الحياة في سلسلة التبريد.

الطريق الثاني: النشا إلى حمض اللاكتيك إلى PLA

الطريق الصناعي إنزيمي وبيولوجي. يتم تحلل النشا إلى جلوكوز، ثم يتم تخميره إلى حمض اللاكتيك، ثم تحويله إلى لاكتيد ثم بلمرته إلى بوليلاكتيد. يقع هذا البوليمر خلف معظم الأكواب القابلة للتحلل، والأصداف، وأغشية الأغطية التي تباع في خدمات الطعام اليوم. يتمتع مركب PLA غير المتبلور العادي بتحول زجاجي يتراوح بين 55-60 درجة مئوية تقريبًا، وهو ما يفسر سبب ملاءمته للمشروبات المثلجة وعدم ارتياحه مع القهوة. تدفع الدرجات المتبلورة مقاومة الحرارة على المدى القصير إلى نطاق 90-120 درجة مئوية، بتكلفة أعلى للمواد ونافذة معالجة أضيق.

النشا رخيص ومتجدد ومحب للماء. أول عقارين بيعه؛ والثالث يحد تقريبًا من كل تطبيق غذائي يدخله.

كيف تقارن الخيارات الرئيسية

يلخص الجدول أدناه القرار الجوهري الذي يستغرق عادةً ثلاث جولات تجريبية لتسويته. استخدمها كأداة فحص، وليس كمواصفات.

يظهر نمطان. تنتقل الحرارة والرطوبة معًا، لذا فإن نفس المزيج الذي يتم استخدامه في كوب الصلصة المبردة يمكن أن يفشل في خط التعبئة الساخنة أو في مستودع رطب. والمنتجات التي يتم تبديلها بسهولة هي المنتجات الصغيرة أو الجافة أو المبردة: أكواب الصلصة والتتبيلة، وصناديق الإنتاج، وصواني البضائع الجافة، وأغطية الأكواب الباردة.

الوجبات الجاهزة تقع في الطرف الآخر من المقياس. هناك، يجب تحديد الدرج والحاجز والختم كنظام واحد، وفي معظم المشاريع، يدخل العنصر الحيوي من خلال فيلم الغطاء بدلاً من جسم الدرج.

القابلية للتسميد هي مسألة تجميع

تطلب معايير EN 13432 في أوروبا، وASTM D6400 في الولايات المتحدة وISO 17088 عالميًا نفس الشيء تقريبًا لمواد التعبئة والتغليف: تفكك 90% على الأقل خلال اثني عشر أسبوعًا عند حوالي 58 درجة مئوية في بيئة التسميد الصناعية، وتحلل بيولوجي بنسبة 90% على الأقل خلال ستة أشهر، وعدم وجود تأثير سام على السماد النهائي، وحدود على المعادن الثقيلة والكربون العضوي. تعتبر خطط التسميد المنزلي منفصلة وأكثر صرامة من الناحية العملية، لأنها يجب أن تعمل في درجة الحرارة المحيطة، ومعظم مواد جيش التحرير الشعبى الصينى لا تجتازها.

الفجوة بين الشهادة والواقع هي التحصيل. إن صينية معتمدة قابلة للتحلل والتي تصل إلى مكب النفايات أو المحرقة تتصرف مثل أي نفايات أخرى، ولهذا السبب فإن مسار نهاية العمر ينتمي إلى بداية المشروع وليس في نهايته.

الامتثال والهجرة ومخاطر العرض

لا يعني الاعتماد على النباتات أن الغذاء آمن تلقائيًا. في الاتحاد الأوروبي، يجب أن يكون مزيج النشا أو مادة PLA المستخدمة للأغذية داخل اللائحة (الاتحاد الأوروبي) رقم 10/2011، وأن يفي بحد انتقال إجمالي قدره 10 مجم/سم² ويحتفظ ببيانات انتقال محددة لكل مادة مضافة في التركيبة. في الولايات المتحدة، يحتاج الراتينج إلى تصريح فعال من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) لملامسته للأغذية، وفي الصين الإطار ذو الصلة هو GB 4806.7. في المركبات ذات الأساس الحيوي، تأتي مخاطر الهجرة عادة من الملدنات والمواد المساعدة في المعالجة وليس من النشا نفسه.

تغيير المورد هو النصف الآخر من المخاطر. تتم إعادة صياغة مركبات النشا - مادة ملدنة مختلفة، ومصدر PBAT جديد، وحامل معدل - والمركب الذي اجتاز اختبار الترحيل في مارس قد لا يكون هو نفس المركب في سبتمبر. قم بتثبيت الدرجة في مواصفات الشراء، واطلب إعلان الالتزام برقم المراجعة وتاريخ انتهاء الصلاحية، وأعد الاختبار بعد أي تغيير في مصدر الراتنج.

تشغيل التغليف الحيوي على خط موجود

تعمل المادة الحيوية على تغيير إعدادات الماكينة، وليس فقط قادوس الراتنج. تحدد ست نقاط ما إذا كان التشغيل التجريبي سيصبح تشغيلًا للإنتاج.

• تجفيف. يتحلل PLA في وجود الرطوبة. قم بتجفيفه إلى ما يقرب من 250 جزء في المليون أو أقل قبل البثق أو التشكيل الحراري، عادة من أربع إلى ست ساعات عند 60-80 درجة مئوية في مجفف مجفف.
• ختم. تغلق طبقات الختم الحيوية عند درجة حرارة 90-120 درجة مئوية تقريبًا، مقابل 130-160 درجة مئوية للأنظمة المعتمدة على PE، لذلك تتحرك نافذة الختم بأكملها نحو الأسفل ولن يتبعها فيلم غطاء قياسي.
• التشكيل الحراري. تكون النافذة بين التليين والترهل أضيق من PP، وتحتاج الدرجات المتبلورة إلى قوالب أكثر سخونة وأوقات دورة أطول.
• الصلابة والوزن. تبلغ كثافة PLA حوالي 1.24 جم/سم3 مقابل حوالي 0.90 لـ PP، لذا فإن جزءًا من الحجم المتساوي يزن أكثر وقد تتطلب نفس الصلابة جدارًا أكثر سمكًا. قارن التكلفة لكل وحدة جاهزة، وليس التكلفة لكل كيلوغرام.
• مناخ التخزين. الأجزاء التي تحتوي على النشا تمتص الرطوبة. أبقِها أقل من 50% تقريبًا من الرطوبة النسبية، بعيدًا عن أشعة الشمس المباشرة وبعيدًا عن المعدات الساخنة.
• الغبار والثابت. يمكن لمركبات النشا أن تنفض المزيد من الغبار وتحمل الكهرباء الساكنة بسرعات خطية عالية، لذا تحقق من التغذية والنقل والنقل الهوائي.

الختم هو المكان الذي يفشل فيه معظم الطيارين الأوائل، لأنه يتم التعامل مع الدرج والفيلم كعمليتين شراء منفصلتين. إنهم نظام واحد: طبقة الختم يجب أن تغلق عند درجة حرارة يمكن لجسم الدرج أن يتحملها، ويجب أن يتم الترابط من خلال السلسلة الباردة.

حدد الزوجين معًا، واختبرهما على الجهاز الفعلي، وقم بتسجيل معلمات الختم في مواصفات العبوة حتى يتمكن التحول التالي من إعادة إنتاجها.

طيار يجيب على السؤال الحقيقي

تكون التجربة المفيدة قصيرة ومحددة وغير جذابة إلى حد ما بالنسبة للمادة.

1. اختر المنتج الأسوأ، وليس الأكثر جاذبية: الصلصة التي تحتوي على أعلى نسبة دهون، وأطول فترة صلاحية معلنة.
2. إصلاح المناخ، على سبيل المثال تخزين سريع عند درجة حرارة 30 درجة مئوية ورطوبة نسبية 75% كبديل لسلسلة التوريد المبردة أو الاستوائية.
3. اختبر قوة الختم واختراق الصبغة عند اليوم صفر ومنتصف العمر ونهاية العمر، وليس مرة واحدة في البداية.
4. اختبار السقوط والاهتزاز على منصة التحميل المعبأة، وليس وحدة واحدة على مقاعد البدلاء.
5. افتح العبوات في النهاية وتحقق من المظهر والتكثيف وسلامة الختم.
6. قم بتأكيد وجهة النفايات كتابيًا مع بائع التجزئة أو المدينة أو متعهد تقديم الطعام المتعاقد معه.
7. قارن تكلفة الوحدة النهائية، بما في ذلك المواد الإضافية والأفلام ووقت الدورة الأبطأ.

البلاستيك الحيوي لنشا الذرة هو أداة ضيقة. لن يحمل خط تعبئة ساخن، أو مدة صلاحية تبلغ عامين، أو عميلًا لا يجمع النفايات العضوية، ولن يغير أي قدر من التسويق تلك الفيزياء. لا يزال من الممكن أن يستغرق الأمر شريحة ذات معنى من مجموعة تغليف المواد الغذائية - الوجبات الجاهزة المبردة، وأكواب الأجزاء الباردة، وصناديق الإنتاج، وصواني البضائع الجافة - بشرط اختيار المادة والشكل والفيلم ومسار النفايات معًا.

السؤال المفيد ليس أبدًا ما إذا كان البلاستيك الحيوي لنشا الذرة جيدًا أم لا. يتعلق الأمر بما إذا كان هذا المنتج، في هذا المناخ، على هذا الخط، مع طريق النفايات هذا، يؤدي أداءً أفضل من الراتنج الذي تستخدمه بالفعل. أجب عن ذلك بطيار، والمطالبة على الملصق تعتني بنفسها. وهذا هو نفس المنطق وراء منطقنا التزام خالٍ من الكربون : قم بالقياس أولاً ثم الالتزام.