Trendy rozwojowe w produkcji opakowań
Pierwsza informacja o opakowaniach pochodzi z 1035 roku, kiedy to perski podróżnik trafił na targowisko w Kairze i odnotował, że owoce oraz warzywa są pakowane w papier. Od tego czasu opakowania przeszły ogromną ewolucję. Kiedyś tylko chroniły towary przed uszkodzeniem oraz ułatwiały ich transport. Obecnie to ważny składnik każdego produktu. Czy domyślasz się, dlaczego?
co to jest szkło i jakie ma zastosowanie;
czym jest celuloza, jakie ma właściwości i co jest jej źródłem;
co to jest korozja.
opisywać trendy rozwojowe w technice opakowań towarów;
określać zalety i wady opakowań z różnych materiałów;
dzielić tworzywa sztuczne na polimeryzacyjne i polikondensacyjne.
1. Wpływ zmieniających się uwarunkowań w życiu gospodarczym na rozwój opakowań
Praktycznie każdy produkt dostępny na rynku ma charakterystyczne dla niego opakowanieopakowanie. Branża opakowań to dynamicznie rozwijający się sektor gospodarki, podlegający nieustannym zmienom.Wielkość produkcji ma w tym przypadku ścisły związek z rozwojem cywilizacyjnym państwa. Koniunkturą na rynku opakowań interesują się nie tylko producenci i użytkownicy, ale także ekonomiści, ekolodzy i artyści. Sprzedaż samoobsługowa, zakupy przez Internet, preferencje klienta, wymagania związane z ochroną środowiska i duża konkurencja na rynku powodują, że dzisiaj opakowanie jest nie tylko dodatkiem do produktu, lecz często samo jest produktem.
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Rodzaje opakowań ze względu na funkcje
2. Opakowania szklane
Najstarsze szklane opakowania – amfory i flakony odnalezione przez archeologów – mają ponad 3500 lat. Butelki były towarem luksusowym do czasu, aż człowiek nauczył się wytwarzać szklane przedmioty za pomocą piszczeli szklarskich. Jednak dopiero opanowanie sztuki odlewania szkła upowszechniło używanie opakowań z tego materiału. Wyprodukowane z surowców naturalnych: piasku, sody i wapienia – szkło jest najbardziej ekologicznym materiałem używanym do pakowania żywności, napojów oraz produktów przemysłu farmaceutycznego i kosmetycznego. Łatwość formowania i barwienia masy szklanej pozwala na tworzenie opakowań o bardzo wyszukanych kształtach i kolorach. Szklane opakowania nie wchodzą w reakcje z produktami, które są w nich przechowywane, ich przejrzystość pozwala konsumentowi ocenić jakość towaru, a ciemna barwa chroni niektóre produkty przed światłem. Ze względu na możliwość wielokrotnego użycia pojemników szklanych oraz łatwość recyklingu szkło jest materiałem przyjaznym dla środowiska, choć nie jest również pozbawione wad.
Dlaczego producenci żywności dla niemowląt korzystają głównie z opakowań szklanych?
Zwróć uwagę na zachowanie się szkła względem artykułów, które znajdują się w opakowaniach z tego materiału. Czy jest możliwość wniknięcia z zewnątrz jakiejś substancji do zamkniętego pojemnika?
3. Opakowania papierowe
Papier to genialny materiał wynaleziony w Chinach na początku naszej ery. Głównym surowcem do jego produkcji jest celuloza – najważniejszy składnik budulcowy roślin, a pod względem chemicznym – polisacharyd (wielocukier). Tworzą go reszty cząsteczek glukozy (), połączone ze sobą wiązaniami glikozydowymi w długie, nierozgałęzione łańcuchy.
Czynnikiem niszczącym wiązania glikozydowe są kwasy. Celuloza jest substancją stałą, białą, włóknistą, bez smaku i zapachu. Nie rozpuszcza się w wodzie ani w rozpuszczalnikach organicznych. Jest palna. Najwięcej celulozy zawierają włókna bawełny, lnu, konopi, juty – nawet ponad 90% – oraz drewno – ok. 45–50% (procenty masowe). Jakość papieru i jego trwałość zależą od surowców użytych do jego otrzymania oraz od technologii produkcji.
Papier bezkwasowy, zwany archiwalnym, to papier najbardziej odporny na starzenie się. Wykonane z niego opakowania są stosowane do długoterminowego przechowywania, np. ważnych dokumentów. Papier taki produkuje się z surowców, których pH jest większe od 7 (najlepiej, jeśli mieści się ono w przedziale 8–9,5), co osiąga się, dodając składnik neutralizujący związki o odczynie kwasowym, np. węglan wapnia (), który zapewnia przechowywanym zbiorom skuteczną ochronę. W skład takiego papieru powinna wchodzić jak najmniejsza ilość substancji o właściwościach utleniających, ponieważ działają one na niego destrukcyjnie.
4. Opakowania drewniane
Opakowania drewniane są używane od dawna, głównie do sprzedaży płodów rolnych oraz przechowywania artykułów spożywczych. Do produkcji takich opakowań nie nadają się odmiany drewna pozyskiwanego z drzew, które wydzielają duże ilości żywicy. Ponadto gatunek drewna ma wpływ na rodzaj przechowywanych towarów, np. do kiszenia kapusty i ogórków stosuje się dębinę lub buczynę, do przechowywania octu – modrzew, do wina można używać beczek dębowych lub akacjowych, a w beczkach świerkowych przechowuje się solone śledzie. Opakowania z drewna coraz częściej pełnią funkcję ozdobną. Ponadto są stosowane jako opakowania zbiorcze i transportowe. Obecnie drewno zastępuje się innymi materiałami, ze względu na to, że opakowania z niego trudno utrzymać w czystości, wymagają częstej renowacji, są drogie, a ich produkcja wiąże się z koniecznością wycinania drzew.
Matrioszki to znane na całym świecie rosyjskie zabawki wykonane z drewna lipowego lub brzozowego, malowane ręcznie. Włożone jedna w drugą lalki różnią się wielkością. Pierwsza matrioszka powstała ok. 1890 roku i była prawdopodobnie wzorowana na japońskiej lalce przedstawiającej Fukurumę – bożka mądrości i patrona erudytów. To opakowanie w opakowaniu, a jednocześnie przykład tego, że jednocześnie może być ono towarem.
5. Opakowania metalowe
Opakowań metalowych używa się do przechowywania produktów spożywczych, które wymagają hermetycznego zamknięcia, np. konserw mięsnych i rybnych, konserwowanych warzywa i owoców. Poza żywnością w puszkach można kupić również inne artykuły, np. farby, lakiery, kosmetyki, środki ochrony roślin, skroplone gazy itd. Do produkcji opakowań metalowych wykorzystywanych do przechowywania żywności, stosuje się głównie blachę stalową ocynowaną i aluminium. Inne artykuły można składować w pojemnikach z blachy stalowej czarnej, stalowej ocynkowanej, chromowanej czy niklowanej. W związku z tym, że między metalem a produktem spożywczym może dojść do niepożądanych reakcji chemicznych, blachę pokrywa się cyną lub lakierem akrylowym. Obecnie rynek opakowań metalowych został zdominowany przez puszki z napojami, głównie gazowanymi.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DyzIAuJTh
W jaki sposób można odróżnić puszkę aluminiową od puszki stalowej?
Sprawdź denka obu opakowań. Jaki przyrząd do rozdzielania tych opakowań stosują punkty skupu puszek aluminiowych?
6. Opakowania z tkaniny
Tkaniny należą do najstarszych opakowań. Włókna bawełny, lnu, juty i konopi są zbudowane z celulozy – podobnie jak papier. Worki z włókien celulozowych mogą być stosowane do przechowywania i transportu zbóż, kawy, warzyw, owoców, nasion. Są one najlepszym rodzajem opakowań na towary sypkie, którym należy zapewnić dostęp powietrza. Choć mają małą masę, są biodegradowalne i można ich wielokrotne używać, to jednak coraz częściej zastępuje się je dużo tańszymi opakowaniami z włókien syntetycznych, głównie poliamidowych i poliestrowych, oraz opakowaniami z tworzyw sztucznych.
7. Opakowania z tworzyw sztucznych
Tworzywa sztuczneTworzywa sztuczne, tzw. tworzywa polimerowe, to związki wielkocząsteczkowe. Materiały te otrzymuje się w reakcji polimeryzacjireakcji polimeryzacji, która polega na łączeniu się wielu cząsteczek związków nienasyconych (monomerów) w jedną dużą cząsteczkę (polimer), w wyniku pękania wiązań wielokrotnych, np.:
Polietylen, szczególnie o dużej gęstości, jest używany do produkcji opakowań produktów żywnościowych, nadaje się do ponownego użycia i zalicza się do najbezpieczniejszych tworzyw opakowaniowych.
Inną metodą produkcji tworzyw sztucznych jest reakcja polikondensacjireakcja polikondensacji, czyli proces, który zachodzi na skutek łączenia się wielu monomerów w makrocząsteczkę z jednoczesnym wydzieleniem się prostego związku chemicznego, np. wody. Tworzywem, które otrzymuje się w ten sposób, jest m.in. PET:
PET to tworzywo odporne na działanie kwasów i części rozpuszczalników organicznych. Charakteryzuje się dużą wytrzymałością mechaniczną. Na rynku opakowań można spotkać głównie wykonane z niego butelki do napojów i tłuszczów roślinnych. Nowoczesne opakowania, np. do stosowania w kuchenkach mikrofalowych, wykonuje się ze sztywnej folii PET i pokryte cienką krystaliczną warstwą tego materiału, nadającą mu dużą wytrzymałość na wysokie temperatury oraz doskonałą przezroczystość.
Pamiętaj o zachowaniu szczególnej ostrożności podczas wykonywania tego doświadczenia.
Porównanie wybranych właściwości fizycznych i chemicznych polietylenu i poli(tereftalanu etylenu).
PE i PET to tworzywa, które wykazują pewne podobieństwa i różnice we właściwościach fizycznych i chemicznych.
2 zlewki z zimną wodą,
2 probówki z acetonem,
2 probówki z tetrachloroetanem,
2 probówki ze stężonym roztworem ,
2 probówki ze stężonym roztworem ,
próbka z PE,
próbka PET,
metalowe szczypce,
palnik,
szkiełko zegarkowe.
Sprawdź gęstość PE i PET względem wody poprzez umieszczenie badanych próbek w zlewkach z wodą.
Zaobserwuj zachowanie się próbek w: acetonie, tetrachlorometanie oraz stężonych roztworach i .
Za pomocą metalowych szczypiec umieść każdą z próbek w płomieniu palnika, a pod próbką umieść szkiełko zegarkowe. Sprawdź, czy próbki palą się również po wyjęciu z płomienia palnika.
Polietylen jest tworzywem o gęstości mniejszej od gęstości wody, odpornym na działanie stężonych kwasów i wodorotlenków oraz w większości rozpuszczalników organicznych. Pali się żółtym płomieniem, topi się i spływa palącymi się kroplami, czemu towarzyszy zapach parafiny. Poli(tereftalan etylenu) ma gęstość większą od wody. W odróżnieniu od PE rozpuszcza się w stężonych roztworach: i Spala się kopcącym płomieniem, nie kapie, a zapach, który towarzyszy temu procesowi, jest aromatyczny. Płomień szybko gaśnie po wyjęciu próbki PET z palnika.
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Chemik ustawia 2 zlewki z wodą. Do pierwszej wrzuca kawałki opakowania z polietylenu, a do drugiej fragmenty butelki typu PET. Następnie chemik na stole ustawia statyw z 8 probówkami. Najazd kamery na probówki z podpisami: aceton (na probówce 1 i 2), tetrachlorometan (na probówce 3 i 4), H2SO4(st.) (na probówce 5 i 6) oraz NaOH(st.) (na probówce 7 i 8). Chemik do 1 probówki wrzuca kawałek PE, a do 2 kawałek PET. Cały czas widoczna jest nazwa aceton - na obu probówkach. Po wrzuceniu obu próbek do probówek z acetonem opadają one na dno probówek i nic się nie dzieje. Chemik do 3 probówki wrzuca kawałek PE, a do 4 kawałek PET. Cały czas widoczna jest nazwa tetrachlorometan - na obu probówkach. Po wrzuceniu obu próbek do probówek z tetrachlorometanem pływają one na powierzchni cieczy i nic się nie dzieje. Chemik do probówki nr 5 wrzuca kawałek PE, a do probówki nr 6 kawałek PET. Cały czas widoczna jest informacja H2SO4(st.) na obu probówkach. Próbki pływają na powierzchni cieczy, przy czym w probówce szóstej kawałek tworzywa PET wyraźnie się zmniejsza i po chwili zanika. Chemik do 7 probówki wrzuca kawałek PE, a do 8 kawałek PET. Cały czas widoczna jest informacja NaOH - na obu probówkach. Próbki pływają na powierzchni cieczy, przy czym w probówce nr 7 nic się nie dzieje, a w probówce nr 8 kawałek zanika. Pokazuje się ekran, który tłumaczy: PET w odróżnieniu od PE rozpuszcza się w stężonych kwasach i zasadach. Następnie chemik na stole laboratoryjnym kładzie palnik spirytusowy, który zapala używając zapalarki, a przy palniku umieszcza szkiełko zegarkowe. Za pomocą metalowych szczypców do płomienia wprowadza próbkę z PE. Próbka zapala się, płomień zabarwiony jest na żółto. Na szkiełko zegarkowe spływają palące się krople. Chemik za pomocą dłoni kieruje opary znad palącej się próbki w kierunku własnego nosa. Dalej chemik w szczypcach umieszcza kawałek butelki typu PET i wprowadza do płomienia palnika. Poli(tereftalan etylenu) spala się kopcącym płomieniem, nie kapie, a po wyjęciu próbki PET z płomienia, ogień szybko gaśnie.
8. Inne typy opakowań
Obecnie zarówno producenci, jak i konsumenci stawiają opakowaniom coraz wyższe wymagania. Stąd też rynek zaskakuje ciekawymi rozwiązaniami, ułatwiającymi nam życie. Postęp dotyczy głównie opakowań żywności, które są zaprzeczeniem dotychczasowych rozwiązań, tzn. eliminowania oddziaływań między żywnością a pojemnikiem.
Opakowania aktywne charakteryzują się tym, że wraz z produktem i jego otoczeniem tworzą układ elementów wzajemnie na siebie oddziałujących. Prowadzi to, w przypadku żywności, do wydłużenia terminu przydatności do spożycia. Opakowania inteligentne pozwalają na kontrolę stanu bezpieczeństwa produktu w czasie przechowywania i przekaz tej informacji konsumentowi.
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Opakowania aktywne i inteligentne
Opakowania wielowarstwowe to pojemniki wieloskładnikowe, które powstają przez połączenie dwóch lub większej liczby różnych materiałów. Najczęściej łączy się papier (zapewnia on odpowiednią sztywność i wzmacnia strukturę opakowania) z metalem (aluminium chroni produkt przed działaniem światła i tlenu) oraz tworzywem sztucznym (PE zapewnia szczelność oraz chroni opakowanie i jego zawartość przed wilgocią). Przykładem takiego opakowania są kartony do mleka, soków owocowych, warzywnych, sosów, zup itp.
Wymagania związane z ochroną środowiska oraz wysoki koszt recyklingu dużej liczby odpadów opakowaniowych skłoniły producentów do produkcji opakowań biodegradowalnych, czyli takich, które ulegają rozkładowi pod wpływem mikroorganizmów. Modyfikację tradycyjnych tworzyw sztucznych prowadzi się najczęściej za pomocą skrobi lub celulozy. Opakowania te mogą być kompostowane razem z odpadami organicznymi.
Podsumowanie
Opakowanie to ważny składnik produktu. Powinno zapewnić odpowiednią ochronę, umożliwić przechowywanie towarów, ich transport, sprzedaż oraz jakość konsumpcyjną.
Materiały, z których produkowane są opakowania, dobiera się, uwzględniając głównie: możliwość oddziaływania z produktem, odporność na warunki zewnętrzne, koszty materiału i produkcji opakowania oraz wpływ na środowisko naturalne.
Ze względu na rodzaj materiału, z którego są wykonane, opakowania można podzielić na: szklane, metalowe, celulozowe, z tworzyw sztucznych.
Przykładami tworzyw polimeryzacyjnych są: polietylen, polipropylen, polistyren, poli(chlorek winylu), poli(metakrylan metylu).
Poli(tereftalan etylenu) to przykład tworzywa polikondensacyjnego.
Zmieniające się uwarunkowania życia gospodarczego prowadzą do poszukiwania nowych materiałów i technologii stosowanych w produkcji opakowań.
Szklaną butelkę o pojemności 0,5 litra napełniono 10‑procentowym roztworem kwasu octowego o gęstości 1,05 g/cmIndeks górny 33. Oblicz, ile gramów tego kwasu zawiera roztwór (ocet) znajdujący się w tej butelce?
Wypisz zalety i wady torebek śniadaniowych wykonanych z różnych rodzajów materiału – z papieru i z PE‑LD. Po którą chętniej sięgniesz, pakując kanapki?
Słowniczek
element produktu chroniący go przed działaniem czynników zewnętrznych, umożliwiający i ułatwiający jego transport, magazynowanie, sprzedaż, zawierający określone informacje i znaki kodowe
znaki graficzne, które pełnią ważną funkcję w komunikacji dzięki zastąpieniu słowa pisanego elementem graficznym
substancje wielkocząsteczkowe składające się z wielu powtarzających się jednostek zwanych merami; mer to najmniejszy, powtarzający się fragment łańcucha polimerowego
proces łączenia się wielu cząsteczek związków nienasyconych (tzw. monomerów) w dużą cząsteczkę (tzw. polimer), kosztem pękania wiązań wielokrotnych
proces, który polega na łączeniu się wielu monomerów w makrocząsteczkę z jednoczesnym wydzieleniem się prostego związku chemicznego, np. wody
materiały, których głównym składnikiem są makrocząsteczki; są wytwarzane z surowców naturalnych przez ich częściową modyfikację
Zadania
Dokończ zdanie. Do przechowywania produktów spożywczych najlepiej wybrać opakowania wykonane…
- ze szkła.
- z metalu.
- z tkaniny.
- z papieru.
- z PVC.
- z drewna.
- z PET.
Uzupełnij puste pola, wybierając brakujące elementy z listy w taki sposób, aby powstały poprawne zdania, opisujące zalety opakowań z różnych materiałów.
papieru, metalu, mechanicznych, papierowe, tkaniny, celulozy, tkaniny, chemicznych, chemicznych, tworzyw sztucznych, biologicznych, biologicznych, tworzyw sztucznych, drewniane, metalowe, papieru
Zaletą opakowań ze szkła i z .................................... jest niepalność. Są one również odporne na działanie czynników ..................................... Szkło i tworzywa sztuczne wykazują ponadto dużą odporność na działanie czynników ..................................... Przezroczystość to kolejny element, na który zwraca uwagę klient. Jest to cecha opakowań ze szkła oraz z ..................................... Do pojemników wielokrotnego użycia można zaliczyć opakowania ze szkła i z .................................... , a także niektóre opakowania .................................... , np. beczki, skrzynie, łubianki.
Które zdania są prawdziwe, a które – fałszywe?
| Prawda | Fałsz | |
| Opakowania z tkanin są najlepszym rodzajem opakowań na towary sypkie, którym należy zapewnić dostęp powietrza. | □ | □ |
| Opakowania szklane nie są odporne na działanie czynników chemicznych. | □ | □ |
| Zaletą opakowań z drewna jest duże przewodnictwo cieplne i elektryczne. | □ | □ |
| Opakowania z metalu są szczelne. | □ | □ |
| Opakowania z papieru łatwo chłoną wilgoć. | □ | □ |
Które zdania są prawdziwe, a które – fałszywe?
| Prawda | Fałsz | |
| PE ma gęstość mniejszą od PET. | □ | □ |
| PE zapala się szybko, płomień zabarwia się na żółto, tworzywo jednocześnie topi się, odrywają się płonące krople i wydziela się zapach parafiny. | □ | □ |
| PET pali się niekopcącym płomieniem, wydzielając aromatyczny zapach. | □ | □ |
| PE spala się kopcącym płomieniem, a spalając PET, nie obserwuje się tego zjawiska. | □ | □ |
| Porównując rozpuszczalność PE i PET w takich rozpuszczalnikach jak: stężone roztwory i , nie obserwuje się różnic. | □ | □ |