ProPack

Хранителният концерн Kraft Foods отправи покана към опаковъчни спе­циалисти, учени и изобретатели за съвместно разработване на нова технология, която да защити шоко­ладовите изделия на компанията от разтопяване при по-високи темпера­тури. Този ход на Kraft може да изнена­да мнозина, тъй като подобна инова­ция със сигурност ще увеличи цената на опаковките за шоколадови изделия. Иновационната стратегия се прие­ма сравнително наскоро, след като компанията осъществи сериозни промени в опаковките на шоколади­те „Милка“, като замени вътрешно­то алуминиево фолио с ориентирана ламинирана опаковка от PP със сту­дено запечатване. Това доведе до на­маляване на опаковъчния материал с 60%.

Всеки любител на шоколада е на­ясно с проблема, който създава раз­топеният шоколад. Въпреки че в ми­налото много компании са разработ­вали нови опаковки за шоколад, никой досега не се е занимавал сериозно с този аспект при съхранението му.

След като Kraft Foods купиха ан­глийския производител на сладкарски изделия Cadbury, от компанията зая­виха, че сегашните методи за нама­ляване на топенето при температу­ри от 24 до 40°C могат да включат и опаковъчни решения като нови из­олационни материали, вещества, аку­мулиращи топлината, вещества с фазов преход, ултратънките филми, активни опаковки, реагиращи на то­плина и светлина, както и новите технологии, позволяващи абсорбира­не на топлината. Нещата обаче не спират дотук.

Нека да разгледаме с максимално отворено съзнание съществуващи­те технологии и проучвания, чиято комбинация в крайна сметка може да доведе до разработване на тъй жела­ната „охлаждаща опаковка“.

Самоохлаждане

В последните 10–15 години опаковъч­ната индустрия бе наводнена с тех­нологични провали в търсене на само­охлаждащи се опаковки за напитки за еднократна доза. Технологичните ме­тоди за подобна обработка се сведо­ха до два — ендотермични химични ре­акции (процеси, при които химичните реакции поглъщат енергия от околна­та среда под формата на топлина) и прилагането на термопомпи, кои­то използват механизма на изпарява­не на водата за отделяне на ненужна­та топлина. Впоследствие се оказа, че ендотермичните реакции обикно­вено са слаби, докато изпаряването на вода е доста по-мощно за постига­нето на желаното охлаждане.

Технологията на термопомпите вече е намерила успешно търговско приложение в Италия при марките кафе Caldo Caldo и Freddo Freddo, при които се използва ендотермична ре­акция между натриев тиосулфат пен­тахидрат и вода.

За съжаление обаче опаковката на шоколадово блокче не притежа­ва характеристиките на метална­та кутия за напитки. Тя не разпола га с пространство за поставяне на термопомпи. Подобно решение е все още далеч от реалността, макар че не бива да се пренебрегва като въз­можност.

Възможностите на нанотехно­логията

Нанотехнологията е метод за контролиране на материята на атом­но ниво с цел производство на уникал­ни или подобрени материали (за пове­че информация вижте статията На­нотехнологиите в опаковането на стр. 6–10). Нанотехнологията използ­ва миниатюрни частици с размери до една милиардна част от метъра, т.е. до един нанометър. За сравнение, чо­вешкият косъм е с дебелина 80 000 на­нометра. Нанотехнологията може да се приложи посредством използване­то на ултратънки композитни нано­покрития от алуминий или алуминиев оксид, които да защитават опакова­ните в тях шоколади от кислород, во­дни пари и вещества, които могат да развалят вкуса им. Други приложе­ния на нанотехнологията включват сензори, които откриват патогенни микроорганизми и токсини в храните и регистрират промените в околна­та среда. Например наночиповете в интелигентните мастила на опаков­ки за храни могат да вдигат трево­га, ако външната температура се по­виши над определени стойности.

През март тази година калифор­нийската компания Innovalight па­тентова високоефективни слънче­ви кристални клетки с добавено в тях силициево мастило. Учените смя­тат, че тази технология може да на­мери успешно търговско приложе­ние при опаковките. Междувремен­но изследователи от университета в Станфорд са разработили техни­ка, която може да превърне обикнове­ните хартиени опаковки в батерии с помощта на подобрени, рециклирани мастила, изработени от въглеродни нанотръби и сребърни наночастици.

Термохромни техники

Термохромната техника се основава на специални пигменти в мастилата, които променят цвета на опаковка­та/етикета при температурни про­мени. Технологията става известна, след като производителите на бира Grolsch разположиха отпечатания с термохромни мастила „метър за ох­лаждане“ върху бирените си кутии. Мастилото започва да променя цве­та си при 11°С, което се приема за оптималната температура за консу­мация на бира.

Ултратънки нанослоеве

Разработен през 1970 г. от учени от финландския Техническия изследова­телски център VTT, реакторът за атомно нанасяне на слоеве (съкра­тено ADL — Atomic Layer Deposition) е надеждно и удобно средство за ком­позирането на химическия състав на ултратънки слоеве. Уредът може да създаде филм с дебелина от един атомен слой. Основните изходни ве­щества на покритието от алумини­ев оксид обикновено са триметил алуминий и вода. С помощта на ALD покритията в опаковъчния материал могат да бъдат интегрирани различ­ни функции като бариерни свойства срещу всичко, което би навредило на опакования продукт, включително бактерии и плесени.

Печатна електроника

Технологията на печатната елек­троника днес разкрива своя завла­дяващ въображението потенциал. Идеята, приложена тук на практи­ка, е енергията за охлаждането да бъде доставяна от отпечатани вър­ху опаковката батерии или от слън­чеви клетки. Освен за анимирани изо­бражения или рекламни послания върху опаковката, тази технология може да се окаже ключът към овладяване на процесите на ефективно охлаждане.

Един от пионерите в областта е американската компания за разра­ботка на соларни елементи Konarka, чиято фотоволтаична технология може да усвои по-голяма част от слън­чевия спектър в сравнение с обикно­вените слънчеви клетки. Фотореак­тивните материали могат да бъдат отпечатани или насложени върху гъв­кави субстрати в процес, подобен на офсетовия печат, при това на мно­го ниски цени. Изработени от полуп­роводникови полимери и наноматери­али, фотоволтаичните системи би­ват поставени между отпечатани електроди. Те от своя страна са фик­сирани между опаковъчните пласто­ве. Целта е да абсорбират фотони, които да предизвикат освобождава­нето на електрони, чието движение да породи нужното напрежение. Де­белината на тези клетки е едва от 50 до 250 микрона.

Вещества с фазов преход

Вещества с фазов преход променят агрегатното си състояние от теч­но в твърдо и обратно при пред­варително зададена температура. Компанията Entropy Solutions Inc. е разработила системата за опакова­не Greenbox, която защитава някои чувствителни към температури про­дукти като лекарствата. В случая е използвана комбинация от материа­ли с фазов преход (т.нар. E-опаковки) и термопанели, които предлагат из­ключително съпротивление при пре­носа на топлина. В същото време използваните нанотехнологии допъл­нително забавят топлинния транс­фер.

Изолиращи филми

За продукти, които директно се кон­сумират топли или студени, е раз­работен нов гъвкав изолационен материал. Филмът е направен от двуосно ориентиран полипропилен (BOPP). Създаден e от Innovia Films и се предлага под търговското наиме­нование Rayotherm. Освен че ще за­пазват температурата на храните непроменена, произведените от фил­ма опаковки ще предпазват ръцете на потребителите от екстремални­те температури на някои продукти като сладолед, топли напитки и супи.

Филмът на Innovia може да се из­ползва за направата на залепващи, вградени и термоформовани етике­ти. Според производителите, фил­мът е съвместим с повечето ма­шини за запечатване, печат, преге и щанцоване.

От всичко казано дотук получа­ваме усещането, че разработвана­та охладителна технология е нещо голямо и тромаво, предназначено по-скоро за транспортни контейнери, а не за индивидуални опаковки на шоко­лади. Фактът обаче, че тя вече съ­ществува, налага да œ обърнем нуж­ното внимание.

В обобщение

Ние знаем, че за процесите на охлаж­дане и затопляне е необходима енер­гия. В обобщение можем да опишем накратко процеса на охлаждане така: Термохромните мастила върху опа­ковките позволяват да установим момента, в който продуктът (в слу­чая шоколадите на Kraft) вече има нуж­да от охлаждане. Щом тези темпера­тури са достигнати, автоматично се задейства процесът на достав­ка на енергия посредством фотовол­таични соларни клетки, нанопокри­тия или ALD покрития. По този начин се сдобиваме с енергията, нужна ни за охлаждане на продукта. Заключи­телният етап още не е разработен. Може би тук трябва да се използва някакъв вид ендотермична реакция или ултратънък слой от материал с фазов преход, посредством който да се получи охлаждане до необходими­те стойности.

Може би всичко това ви звучи твърде сложно? Но кой е казал, че съ­ществува просто решение. Звучи ви скъпо? Съмнявам се, че ще бъде скъ­по. Веднъж разработена и включена в производствените линии на Kraft, технологията ще се радва на такова високо търсене в световен мащаб, че ще бъде напълно реалистично но­вите опаковки да бъдат произвежда­ни на икономически изгодни цени.