Visies op de toekomst
Actief en Intelligent verpakken (A&I) is al jaren in onderzoek en de mogelijkheden om het toe te passen zijn legio. Iedere maand verschijnen er veel nieuwe onderzoeksresultaten over interactiemogelijkheden tussen verpakking en product. De artikelen komen vanuit vele bronnen, zoals moleculair onderzoek, polymerentechnologie, levensmiddelentechnologie, chemie. Op de markt wordt het echter mondjesmaat ingezet. Een paar voorbeelden van onderzoeken die de laatste tijd gepubliceerd zijn.
Dong Sun Lee van de School of Biodivergence uit Zuid-Korea heeft met medeauteurs uit China en Thailand onderzoek gedaan naar het kunnen controleren van het koolzuurgehalte (koolstofdioxide) in verpakkingen. Koolzuur heeft een belangrijke conserverende werking en het niveau speelt een grote rol bij de houdbaarheid van veel producten die in een gasomgeving verpakt zijn (modified atmosphere packaging, MAP). De onderzoekers hebben gekeken naar producten die koolzuur produceren en de invloed ervan op de houdbaarheid. Bij flexibele verpakking kan door het perforeren van de folie het niveau van kooldioxide en zuurstof gecontroleerd worden. Met rigide verpakkingen of met onder vacuüm verpakte producten is het lastiger om perforaties aan te brengen. Daarom hebben ze gekeken naar mogelijkheden om het verpakkingsmateriaal actief te maken. Uit de wetenschappelijke en octrooiliteratuur bekende oplossingen hebben ze op rij gezet en voor alle oplossingen hebben ze gekeken voor welke producten deze toegepast zouden kunnen worden. Geroosterde koffie geeft bijvoorbeeld veel koolzuur af en dat kan gebonden worden met calcium-, natrium- en kaliumhydroxide (resp. Ca(OH)2, NaOH en KOH) dat toegevoegd wordt aan een verpakkingsmateriaal. Actieve koolstof kan worden gebruikt voor frisdranken, omdat het eerst kooldioxide absorbeert en later weer afgeeft als het niveau in de fles gedaald is nadat de fles is geopend. Voor producten zoals verse zalm kunnen kooldioxide emitters gebruikt worden, zoals NaHCO3 en citroenzuur, om het koolzuur niveau constant te houden om microbiologisch bederf te voorkomen. Dit zijn maar enkele voorbeelden van de grote hoeveelheid oplossingen die de onderzoekers voorbij laten komen. Ze concluderen dat er een veld aan mogelijkheden ligt voor rigide verpakkingen om producten beter te conserveren.
Om CO2 te verpakken en op de zeebodem te leggen, hebben onderzoekers bedacht om het te verpakken in glazen, ronde verpakkingen. De verpakkingen lijken op een borosilicaatglas (zie foto), waarbij de vorm oogt op een iets afgeplatte bol met een sluiting van glas en een gasket van rubber, bij elkaar gehouden door een metalen schijf.
Zuurstofgevoelige producten
Onderzoekers van de Federale Universiteit van Lavras in Brazilië hebben onderzoek gedaan met microdeeltjes van lignine (lignine micro particles, LMP) die ze toegevoegd hebben aan wei proteïne films (whey protein isolate, WPI). Verschillende concentraties zijn uitgeprobeerd en, zoals bij veel onderzoek naar het verpakken van vlees, worden foto’s getoond van borden met vlees die aan de buitenlucht worden blootgesteld. De kleur van het vlees is een indicatie voor de mate van oxidatiereacties. Het onderzoek laat zien dat WIP films met LMP een gunstige werking hebben op de kwaliteit van verpakt vlees. De werking vlakt niet af. Dit biedt perspectief voor verpakken van zuurstofgevoelige producten voor langere tijd.
A&I in de keten
Met gemak kan dit hele blad gevuld worden met beschrijvingen van toepassingen en mogelijkheden van A&I Packaging die worden of zijn gepubliceerd. In een onderzoek uitgevoerd door Yildirim van Universiteit Basel van enkele jaren geleden is de verpakkingsketen opgedeeld in fases vanuit het perspectief van A&I Packaging. In iedere fase zijn de barrières geschetst die overwonnen moeten worden. Dit begint bij de opslag van de actieve stoffen, de verwerking in een polymeer bij hoge temperatuur, de stappen daarna, zoals bedrukken, thermovormen, de opslag van de verpakkingen, het afvullen, sealen, et cetera. In feite is dit overzicht de verklaring voor het feit dat A&I nog maar mondjesmaat wordt toegepast; er moeten veel barrières overwonnen worden voor toepassing. Tegelijkertijd is het overzicht een richtlijn die gebruikt kan worden om alle stappen te overwinnen om beter functionerende verpakkingen te maken.
Futuristisch ontwerp
De Politecnico di Milano heb ik in de jaren tachtig gedurende mijn studie bezocht tijdens een excursie. De universiteit stond bekend om de revolutionaire aanpak en ontwerpen die futuristisch en inspirerend waren. Studenten leken veel vrijheid te hebben en de ruimtes kwamen over als een academie. Een benadering die tegenwoordig op meer universiteiten te vinden is, bijvoorbeeld het Designlab van Universiteit Twente. Onderzoekers van de Politecnico met als eerste auteur Cheng Fu hebben in een futuristisch onderzoek een glazen verpakking ontworpen voor het verpakken van vloeibare kooldioxide om dit na afvullen te storten op de bodem van de zee; carbon capture and storage. In een schematische weergave laten ze een glasfabriek zien die aan de kust staat, flessen blaast, die daarna worden afgevuld met vloeibare koolzuur, gesloten en vervolgens via een helling in stappen naar de bodem van de zee rollen. Realisatie vroeg veel engineering capaciteit. Het vulproces in een kamer met druk, het materiaal van de sluiting, de valsnelheid van de container als deze op een andere container stuit op de zeebodem, de druk als ze op elkaar liggen op 2000 m diepte; alles is berekend met de eindige elementen methode.
De uitkomst is een glazen verpakking van borosilicaatglas, waarvan de vorm lijkt op een iets afgeplatte bol met een sluiting van glas en een gasket van rubber, bij elkaar gehouden door een metalen schijf. De wanddikte kent drie zones. De druk van het water werkt gunstig voor de spanningen in het glas ten gevolge van de inwendige druk, die wordt grotendeels gecompenseerd. De impact van containers als ze op elkaar vallen, wordt door de waterdruk sterk gedempt. Alle waarden die ze hebben kunnen berekenen vallen binnen de veiligheidsgrenzen, waarmee ze aangeven dat het concept realiseerbaar is.
VM Nieuwsbrief
-
Blijf op de hoogte met het laatste nieuws uit de verpakkende industrie
-
Alles over de branche
-
Van duurzaamheid tot techniek