Nhựa sinh học tinh bột ngô trong bao bì thực phẩm: Nó hoạt động ở đâu, thất bại ở đâu

Nhựa sinh học tinh bột ngô: Điều gì giữ được và điều gì thất bại

Tinh bột ngô không phải là một nguyên liệu kỳ diệu hay một thủ thuật tiếp thị. Nó là nguyên liệu có những giới hạn có thể đo lường được và những giới hạn đó quyết định loại khay, cốc và màng đậy nào mà nó có thể mang theo trên thực tế.

Đổ nước thịt vào cốc 6 oz ở nhiệt độ 85 ° C, đậy kín và để dưới đèn nhiệt trong 20 phút. Một cốc polypropylene hầu như không nhận thấy. Một chiếc cốc nhựa sinh học tinh bột ngô có cùng độ dày thành có thể bị mềm ở mép, biến dạng thành hình bầu dục và mất lớp kín. Chạy thử nghiệm duy nhất đó trước bất kỳ cuộc trò chuyện nào về tuyên bố về tính bền vững và bạn sẽ tìm hiểu thêm về tài liệu này hơn là bảng dữ liệu phòng thí nghiệm sẽ cho bạn biết.

Kết luận đầu tiên: nhựa sinh học tinh bột ngô là vật liệu đóng gói thực sự, được chứng nhận tiêu chuẩn, nhưng nó không phải là vật liệu thay thế có sẵn trong danh mục sản phẩm. Nó hoạt động tốt trong các ứng dụng có thời hạn sử dụng ngắn, ướp lạnh, độ ẩm thấp và khô, đồng thời gặp khó khăn với việc đổ đầy nóng, thời hạn sử dụng lâu trong môi trường xung quanh, hàm lượng chất béo cao và hậu cần ẩm ướt.

Bài viết này xuất phát từ khía cạnh thực tế của ngành. Chúng tôi là Nhựa Ninh Hoa , một nhà sản xuất bao bì tiếp xúc với thực phẩm chạy PP, PS, PET, TFPP và PLA trên cùng một dây chuyền, và câu hỏi mà chúng tôi quan tâm rất hẹp: sản phẩm nào có thể chuyển sang nguyên liệu làm từ tinh bột hoặc PLA mà không phá vỡ niêm phong, thời hạn sử dụng hoặc hồ sơ tuân thủ?

Tinh bột ngô trở thành vật liệu đóng gói như thế nào

Có hai con đường từ một hạt ngô đến một gói thành phẩm và chúng kết thúc bằng những chất liệu rất khác nhau với những mức giá rất khác nhau.

Con đường thứ nhất: tinh bột nhiệt dẻo

Các hạt tinh bột được đun nóng với nước và chất làm dẻo như glycerol hoặc sorbitol đến khoảng 60–70 °C trong khi lực cắt phá vỡ cấu trúc hạt. Những gì tạo ra là tinh bột nhựa nhiệt dẻo: rẻ tiền, có thể tái tạo và ưa nước mạnh. Hàm lượng amyloza định hình hầu hết hoạt động của nó. Tinh bột ngô tiêu chuẩn chứa khoảng một phần tư amyloza, ngô nếp gần như không có, và các loại ngô lai có hàm lượng amyloza cao hơn một nửa. Nhiều amyloza hơn có nghĩa là màng cứng hơn, cứng hơn và giòn hơn. Bởi vì tinh bột nhựa nhiệt dẻo đơn giản hấp thụ độ ẩm từ không khí nên các khay và màng thương mại thường trộn nó với PBAT, PLA hoặc PBS để thành phẩm có thể tồn tại trong dây chuyền lạnh.

Con đường thứ hai: tinh bột đến axit lactic đến PLA

Con đường công nghiệp là enzyme và sinh học. Tinh bột bị thủy phân thành glucose, lên men thành axit lactic, chuyển thành lactide và sau đó polyme hóa thành polylactide. Chất polyme đó nằm sau hầu hết các loại cốc, vỏ sò và màng bọc có thể phân hủy được bán cho ngành dịch vụ thực phẩm ngày nay. PLA vô định hình đơn giản có nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh khoảng 55–60 °C, điều này giải thích tại sao nó thích hợp với đồ uống có đá và không thoải mái với cà phê. Các lớp kết tinh đẩy khả năng chịu nhiệt ngắn hạn lên khoảng 90–120 °C, với chi phí vật liệu cao hơn và thời gian xử lý hẹp hơn.

Tinh bột rẻ, có thể tái tạo và ưa nước. Hai tài sản đầu tiên bán nó; cái thứ ba giới hạn hầu hết mọi ứng dụng thực phẩm mà nó đưa vào.

Cách so sánh các tùy chọn chính

Bảng dưới đây tóm tắt một quyết định quan trọng thường phải mất ba lần chạy thử để giải quyết. Hãy sử dụng nó như một công cụ sàng lọc chứ không phải như một thông số kỹ thuật.

Hai mô hình xuất hiện. Nhiệt và độ ẩm di chuyển cùng nhau, do đó, cùng một hỗn hợp hoạt động trong cốc nước sốt ướp lạnh có thể bị hỏng trên dây chuyền đổ đầy nóng hoặc trong nhà kho ẩm ướt. Và các sản phẩm dễ chuyển đổi nhất là loại nhỏ, khô hoặc ướp lạnh: cốc đựng nước sốt và nước sốt, hộp nông sản, khay đựng đồ khô và nắp cốc lạnh.

Bữa ăn đã sẵn sàng nằm ở đầu đối diện của thang đo. Ở đó, khay, tấm chắn và con dấu phải được chỉ định là một hệ thống và trong hầu hết các dự án, thành phần gốc sinh học đi vào qua màng đậy chứ không phải qua thân khay.

Khả năng phân hủy là một câu hỏi về bộ sưu tập

EN 13432 ở Châu Âu, ASTM D6400 ở Hoa Kỳ và ISO 17088 quốc tế yêu cầu gần như giống nhau về vật liệu đóng gói: phân hủy ít nhất 90% trong vòng 12 tuần ở khoảng 58°C trong môi trường ủ phân công nghiệp, phân hủy sinh học ít nhất 90% trong vòng sáu tháng, không có tác dụng độc hại đối với phân trộn thành phẩm và hạn chế về kim loại nặng và cacbon hữu cơ. Trong thực tế, các kế hoạch ủ phân tại nhà là riêng biệt và chặt chẽ hơn vì chúng phải hoạt động ở nhiệt độ môi trường xung quanh và hầu hết các sản phẩm PLA đều không vượt qua được chúng.

Khoảng cách giữa chứng nhận và thực tế là việc thu thập. Một khay có thể phân hủy đã được chứng nhận khi đưa đến bãi chôn lấp hoặc lò đốt rác sẽ hoạt động giống như bất kỳ loại rác thải nào khác, đó là lý do tại sao lộ trình cuối vòng đời nên diễn ra khi bắt đầu dự án chứ không phải khi kết thúc dự án.

Rủi ro tuân thủ, di chuyển và cung ứng

Dựa trên thực vật không tự động có nghĩa là an toàn thực phẩm. Tại Liên minh Châu Âu, hỗn hợp tinh bột hoặc sản phẩm PLA dùng cho thực phẩm phải tuân theo Quy định (EU) số 10/2011, đáp ứng giới hạn thôi nhiễm tổng thể là 10 mg/dm2 và có dữ liệu thôi nhiễm cụ thể cho mọi chất phụ gia trong công thức. Tại Hoa Kỳ, nhựa cần có giấy phép tiếp xúc thực phẩm hiệu quả của FDA và ở Trung Quốc, khuôn khổ liên quan là GB 4806.7. Trong các hợp chất dựa trên sinh học, rủi ro di chuyển thường đến từ chất làm dẻo và chất hỗ trợ chế biến hơn là từ chính tinh bột.

Thay đổi nhà cung cấp là nửa còn lại của rủi ro. Các hợp chất tinh bột được điều chế lại - một chất làm dẻo khác, nguồn PBAT mới, chất mang được điều chỉnh - và hợp chất đã vượt qua bài kiểm tra di chuyển của bạn vào tháng 3 có thể không giống với hợp chất đó vào tháng 9. Ghim cấp độ trong thông số kỹ thuật mua hàng, yêu cầu tuyên bố tuân thủ số sửa đổi và ngày hết hạn, đồng thời kiểm tra lại sau bất kỳ thay đổi nào về nguồn nhựa.

Chạy bao bì dựa trên sinh học trên dây chuyền hiện có

Vật liệu dựa trên sinh học thay đổi cài đặt máy chứ không chỉ phễu nhựa. Sáu điểm quyết định liệu quá trình chạy thử có trở thành quá trình sản xuất hay không.

• Sấy khô. PLA thủy phân khi có độ ẩm. Làm khô nó đến khoảng 250 ppm hoặc thấp hơn trước khi ép đùn hoặc ép nóng, thường từ 4 đến 6 giờ ở 60–80 °C trong máy sấy hút ẩm.
• Niêm phong. Các lớp bịt kín gốc sinh học đóng lại ở nhiệt độ khoảng 90–120 °C, so với 130–160 °C đối với các hệ thống gốc PE, do đó toàn bộ cửa sổ bịt kín dịch chuyển xuống dưới và màng che tiêu chuẩn sẽ không tuân theo nó.
• Nhiệt luyện. Khoảng cách giữa độ mềm và độ võng hẹp hơn so với PP và các loại kết tinh cần khuôn nóng hơn và thời gian chu kỳ dài hơn.
• Độ cứng và trọng lượng. PLA có mật độ gần 1,24 g/cm³ so với khoảng 0,90 của PP, do đó một phần có thể tích bằng nhau nặng hơn và cùng độ cứng có thể yêu cầu thành dày hơn. So sánh chi phí trên mỗi đơn vị thành phẩm, không phải chi phí trên mỗi kg.
• Khí hậu lưu trữ. Những bộ phận chứa tinh bột sẽ hút ẩm. Giữ chúng ở độ ẩm tương đối dưới khoảng 50%, tránh ánh nắng trực tiếp và tránh xa các thiết bị nóng.
• Bụi và tĩnh điện. Các hợp chất tinh bột có thể bám bụi nhiều hơn và mang tĩnh điện ở tốc độ dây chuyền cao, vì vậy hãy kiểm tra việc cấp liệu, vận chuyển và vận chuyển bằng khí nén.

Niêm phong là nơi mà hầu hết các lần thử nghiệm đầu tiên đều thất bại, vì khay và phim được coi là hai sản phẩm mua riêng biệt. Chúng là một hệ thống: lớp bịt kín phải đóng lại ở nhiệt độ mà thân khay có thể tồn tại và liên kết phải được giữ xuyên suốt dây chuyền lạnh.

Chỉ định các cặp với nhau, kiểm tra chúng trên máy thực tế và ghi lại các thông số niêm phong trong thông số kỹ thuật của gói để ca tiếp theo có thể tái tạo chúng.

Một phi công trả lời câu hỏi thực sự

Một thử nghiệm hữu ích phải ngắn gọn, cụ thể và hơi không tâng bốc tài liệu.

1. Chọn sản phẩm xấu nhất, không phải sản phẩm ăn ảnh nhất: nước sốt có hàm lượng chất béo cao nhất, thời hạn sử dụng được công bố lâu nhất.
2. Khắc phục khí hậu, ví dụ như một cửa hàng tăng tốc ở nhiệt độ 30°C và độ ẩm tương đối 75% để thay thế cho chuỗi cung ứng lạnh hoặc nhiệt đới.
3. Kiểm tra độ bền của seal và khả năng thẩm thấu của thuốc nhuộm vào ngày đầu tiên, giữa tuổi thọ và cuối tuổi thọ chứ không phải một lần vào lúc bắt đầu.
4. Kiểm tra độ rơi và độ rung của pallet được đóng gói chứ không phải một đơn vị nào trên băng ghế.
5. Mở gói ở cuối và kiểm tra hình thức bên ngoài, độ ngưng tụ và tính nguyên vẹn của con dấu.
6. Xác nhận điểm đến rác thải bằng văn bản với nhà bán lẻ, thành phố hoặc nhà cung cấp thực phẩm theo hợp đồng.
7. So sánh chi phí trên mỗi đơn vị hoàn thiện, bao gồm vật liệu bổ sung, phim và thời gian chu kỳ chậm hơn.

Nhựa sinh học tinh bột ngô là một công cụ hẹp. Nó sẽ không có dây chuyền đổ đầy nóng, thời hạn sử dụng trong môi trường hai năm hoặc khách hàng không được thu gom chất thải hữu cơ và không có hoạt động tiếp thị nào làm thay đổi những điều kiện vật lý đó. Nó vẫn có thể chiếm một phần quan trọng trong danh mục bao bì thực phẩm - bữa ăn làm sẵn ướp lạnh, cốc đựng thức ăn nguội, hộp nông sản, khay đựng đồ khô - miễn là vật liệu, định dạng, màng và quy trình thải bỏ được chọn cùng nhau.

Câu hỏi hữu ích không bao giờ là nhựa sinh học tinh bột ngô có tốt hay không. Vấn đề là liệu sản phẩm này, trong điều kiện khí hậu này, trên dây chuyền này, với tuyến đường thải này, có hoạt động tốt hơn loại nhựa bạn đang sử dụng hay không. Hãy trả lời điều đó bằng một phi công và yêu cầu trên nhãn sẽ tự giải quyết. Đó là logic tương tự đằng sau logic của chúng ta cam kết không carbon : đo lường trước, sau đó cam kết.