GM 444 GIDA AMBALAJLAMA İLKELERİ
MERSİN ÜNİVERSİTESİ GIDA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 2012
ALUMİNYUM AMBALAJ Gıda sanayinde kullanılacak aluminyumun saf olması, yani en az % 99.5 Al içermesi gerekir. Diğer elementlerin ise % 0.3 Si, % 0.4 Fe, % 0.05 Ti, % 0.05 Cu ve % 0.07 Zn nin üzerinde olmaması gerekir. 2
% 99.5 saflıktaki aluminyum: sıcak ve soğuk halde iken çekilip şekillendirilebilen, yüzeyine baskı yapılabilen, yüzeyine koruyucu lak uygulanabilen, toksik etkisi bulunmayan, kokusuz, tatsız bir malzemedir.
3
Aluminyum doğada BOKSİT FİLİZİ halinde bulunur. BOKSİT; aluminyum monohidrat (Al2O3.H2O) ve aluminyum trihidrat (Al2O3.3H2O) karışımından oluşmuştur. Genel olarak Al2O3.2H2O formülü ile gösterilir. Boksit filizinin içerdiği en önemli safsızlıklar; demir oksit (Fe2O3), titan oksit ve silisyum dioksittir (SiO2).
ALUMİNYUM ÜRETİMİ İki aşamada gerçekleştirilir: 1) Boksitten saf ALUMİN (Al2O3) üretimi, 2) Aluminin elektrolizi ile metalik aluminyum eldesi. ALUMİN ELDESİ: Yaş yöntem (Bayer yöntemi) Kuru yöntem
5
Elektroliz işlemi, sayıları değişen hücrelerde yapılır. Hücrelerin banyo bölümü 30-50 cm derinliğinde, 2-3 m genişliğinde ve 5-9 m uzunluğundadır. İç kısımları tuğla ile astarlanmıştır. Tuğlaların üzeri ise katot görevini gören demir plaka ve çubuklar yerleştirilerek, kok ve katran karışımı ile kapatılmıştır.
6
Külçe aluminyumdan sıcak haddeleme ile levha, bant ve folyo, soğuk haddeleme ile daha ince malzemeler elde edilir. Aluminyum bantlar: Kalınlık 0.35 mm Aluminyum ince bantlar: Kalınlık : 0.35– 0.02 mm Aluminyum folyolar: Kalınlık 0.02 mm7
ALÜMİNYUMUN ÖZELLİKLERİ Yoğunluğu 2,7 g/cm3 dür. Işık geçirmez. Gaz ve su buharı sızdırmaz. Isıl dayanımı yüksektir. Isı iletkenliği ve yansıtma yeteneği iyidir. Elastikiyet katsayısı düşüktür. Dolayısıyla kolay ve iyi şekillendirilebilir. İnert bir malzemedir. 8 Toksikolojik olarak zararsızdır.
ALÜMİNYUMUN ÖZELLİKLERİ Çok asitli ve korozif gıdalardan etkilenebilir. Geçirgenlik özellikleri gözenek yapısından ve gözenek çapından etkilenebilir. Folyo kalınlığı 5 m kalınlıktan itibaren 2 gözenek/cm2, 9 m kalınlıktan itibaren 0.23 gözenek/cm2 ve 15 m kalınlıktan itibaren 0.09 gözenek/cm2 belirlenmiştir.
9
NEDEN ALÜMİNYUM??? Hafiftir. Toksik
değildir. Yumuşaktır, mekanik işlenebilirliği ve şekil verilebilme özelliği iyidir. 20 m den kalın olanları yağ ve aroma maddeleri geçirmez. Genellikle atmosferik korozyona 10 dirençlidir.
NEDEN ALÜMİNYUM??? – Yeniden
işlenebilirler. – İyi baskı yapılabilir. – Isıyı yansıtma özelliği iyidir. Parlak yüzeyine düşen radyasyonun % 90 nını yansıtma özelliği gösterir. – Aluminyum kapak bantlar herhangi bir sorun oluşturmaksızın açılabilirler. 11
NEDEN ALÜMİNYUM??? Konserve
gıdalarda sülfid kararması
oluşmaz. Yüksek ve düşük sıcaklıklara karşı dayanıklıdır. Elektrikli ve gazlı fırınlarda erime noktası yaklaşık 660˚C olduğu için rahatlıkla kullanılabilirler. Gıdaların ambalajlı olarak dondurulmaları sırasında, ürünlerdeki ısının hızlı bir şekilde dışarı çıkmasına ve dondurulmuş ürünlerin ambalaj içinde 12 çözündürülmelerine veya tekrar pişirilmelerine olanak verirler.
OLUMSUZ NİTELİKLERİ 1) 20 m den daha ince ve çıplak (laksız, astarsız) folyolar gözenek içerir. Böyle gözenekleri açık olan folyolar, oksijene ve su buharına duyarlı gıdalar için uygun değildir. 2) Hava ile temas eden aluminyumun yüzeyinde oluşan aluminyum oksit tabakası yüzeyi atmosferik korozyona karşı korur. Ancak oksijenin yetersiz olduğu durumlarda bu koruyucu tabaka hızla kaybolur ve alttaki aluminyum gövdenin direnci sona 13 erer.
OLUMSUZ NİTELİKLERİ 3) Yumuşak oluşu, kutuda dayanıklı bir kenet oluşumu ve kutunun iç basınca dayanması açısından önemli bir olumsuzluktur. SAF ALUMİNYUMDAN YAPILAN BİR KUTUNUN İÇ BASINCA DAYANABİLMESİ İÇİN
KULLANILACAK LEVHA KALINLIĞININ, KALAYLI TENEKENİNKİNDEN 1/4 VEYA 1/3 DAHA FAZLA OLMASI GEREKMEKTEDİR.
14
GELIŞMIŞ AlCuMg AlMn
BAZı ALAŞıMLAR:
“DURALUMİN”
AlMg1
AlMgSi1
ALUMİNYUM ALAŞIM KULLANIMI, MALZEME TÜKETİMİNİ AĞIRLIK ÜZERİNDEN % 30 AZALTIR. 15
OLUMSUZ NİTELİKLERİ 4) Aluminyum folyoya ambalajlanmış gıdalar, mikrodalga fırınlarda ısıtılamazlar. 5) Aluminyum folyolar ısısal işlemlerle birbirlerine kaynaklanamazlar.
16
ALUMİNYUM ESASLI GIDA AMBALAJLARI
ALUMINYUM KUTU VE FIÇILAR:
Bira ve içecek kutusu, konserve et ve deniz ürünleri, dondurularak konserve edilmiş meyve suları, bazı alkollü içeceklerde kullanılır. Ayrıca aluminyumdan yapılan kapaklar, bira ve içecek konulan kutularda kullanılır. Hafif olmaları tercih nedenidir. 17
ALUMINYUM KUTU VE FIÇILAR:
Aluminyum kapaklar, genelde 220-280 m kalınlıkta ince bandlardan, yarı sert hafif kaplar 90-140 m arasındaki malzemelerden hazırlanırlar. Genellikle 220-490 m kalınlıktaki materyalden yararlanılır. Tüp şeklinde olanların duvar kalınlıkları 0.11-0.12 mm civarındadır. Ör: Lak 2.5-4 g/m2 / Al-ince bant 50140 m / termolak 6-12 g/m2 Lak / Al-ince bant / Primer / İki bileşenli 18 yapıştırıcı / PP veya OPP film
ALUMINYUM FOLYO VE BANTLAR:
Aluminyum folyo, genelde 7-20 m, aluminyum bandlar ise 21-350 m kalınlıkta imal edilir. Uygulamada tercih edilen kalınlık 7-12 m dir. Sigara paketleri ve şekerlemeler için 7 m, eritme peynirleri için 9-15 m, süt şişesi kapsülleri için 40-65 m, dondurulmuş hazır gıdaların konulduğu konulduğu beherler ve otel,restoran tipi küçük marmelat kapları için 80-150 m 19 arasında çalışılır.
ALUMINYUM FOLYO VE BANTLAR:
Genellikle 40 m dan ince aluminyum folyoların bir yüzü parlak, bir yüzü mattır. 40 m dan kalın olanların her iki yüzü parlaktır. Kalınlığı 20 m un altında olan folyolar, PE gibi bir filmle lamine edildiğinde su buharı ve gaz geçirgenliği azaltılabilmektedir.
20
METALİZE
FİLMLER
Plastik filmlerin üzerine, çeşitli işlemlerle aluminyum metalinin vakum altında püskürtülmesiyle oluşturulan ambalaj materyalleri, “metalize filmler” olarak tanımlanır. 21
METALİZE
FİLMLER
Metalizasyon işlemi, ambalaj malzemesinin gaz, nem, ışık geçirmene gibi koruyuculuk özelliklerini iyileştiren ve artıran bir işlemdir. Gıda endüstrisinde yaygın kullanılanlar: Metalize PP, metalize OPP, metalize PET, metalize selüloz (Cello-M) vb..
22
METALİZE
FİLMLER
Basım işlemine uygundur, Koruyuculuk özellikleri oldukça iyidir, Albenisi yüksektir. 23
ALUMİNYUM KAPLARDA KOROZYON OLASILIĞI
ALUMINYUM belirli ölçüde korozyona duyarlıdır. Hava ile temas ettiğinde yüzeyinde ince bir aluminyum oksit tabakası oluşur, bu tabaka malzemeyi atmosferik korozyona karşı korur. Bu tabakanın zarar görmemesi gerekir. Ancak oksijenin az olduğu ve bulunmadığı durumlarda bu koruyucu tabaka hızla kaybolur ve alttaki aluminyum gövdenin direnci sona erer.
24
ALUMİNYUMU ETKİLEYEN ÇOK ASİTLİ (PH 4.5) MEYVE SULARI: GREYFURT LİMON PORTAKAL KIRMIZI FRENK ÜZÜMÜ
ANANAS ÜZÜM ARMUT
25
8.5 çok kuvvetli alkali çözeltilere karşı dayanıksızdır. Asetik asit, sitrik asit, derin dondurulmuş gıdalardaki tuzlu bileşenler -18˚C de korozyona neden olur. Pasta, kek pişirilen laksız alüminyum kaplarda, kükürtlenmiş kuru üzümün değdiği yerlerde korozyon benekleri ortaya çıkmaktadır. pH
26
KUVVETLİ ASİDİK (PH 4.5) ÜRÜNLER ÇOK TUZLANMIŞ ÜRÜNLER BAHARATLI SOSLAR
Oksit tabakasını olumsuz etkilenmesi için; korrozif etkili bileşenin kaplama materyali ile etkileşmesi, Yüzeyde makro gözeneklerin bulunması gerekir.
27
ALUMİNYUMU TAHRİP EDEN SEBZELER: YEŞİL FASÜLYE KUŞKONMAZ ISPANAK
Karbondioksitli içecekler için eğer kullanılacaksa laklı kutular tercih edilmeli ve oksijen girişi olmayacak şekilde dolum yapılmalıdır. 28
ALUMİNYUM FOLYOLARIN LAKLANMALARI VE KAPLANMALARI
ALUMINYUM malzemenin olumsuz niteliklerini özellikle korozyona olan eğilimini olabildiğince azaltmak ve gıda ambalajlanmasında kullanım olanaklarını arttırabilmek için kaplama, astarlama gibi işlemler uygulanır. 29
ALUMİNYUM FOLYOLARIN LAKLANMASI NİTROSELÜLOZ
LAK PVC LAK (~ 1-2 g/m2) VİNİL KOPOLİMER (en çok 20 g/m2) PVDC esaslı sulu dispersiyonlar EPOKSİFENOL VİNİL REÇİNE LAKLAR (bira, kola vb) 30
ALUMİNYUM FOLYOLARIN LAMİNASYONU KAĞIT
KARTON
SELOFAN
LDPE PET
OPP PA
PVDC
Bu malzemelere ışık, gaz, su buharı geçirmezlik özelliği ve mekanik direnç kazandırılabilmektedir.
Termoplastikler Al-folyoya ısıl yapışabilme özelliği kazandırmakta ve folyodaki gözeneklerin yol açtığı gaz ve su buharı 31 geçirgenliği azaltılabilmektedir.
Al-folyonun koruyuculuk özelliği çok iyidir. Gerektiği gibi kapatılamadığı durumlarda bu işlevini kaybeder. Suda çözünen ve uçucu madde içeren yapıştırıcılar iyi sonuç vermemektedir. Termoplastik reçineler, termoplastik film ve sıcak eriyik halindeki kaplamalar kullanılarak yapılan sıcak yapıştırma (heat sealing) yöntemi önerilmektedir.
32
KULLANIM ALANLARI Bira fıçıları, su ve süt şişesi kapsülleri, çeşitli amaçlarla kullanılan kutu ve beher kapakları, et, balık ve hazır yemek konserve kutuları, tüpler, marmelat ve benzeri ekmeğe sürülebilir gıdalar için kaplar, aseptik doldurulmuş koyulaştırılmış süt ve krema porsiyon kapları, tereyağı ve margarinler için sargılık ambalaj malzemeleri, patates tozu, öğütülmüş kahve gibi oksijene duyarlı ürünler için poşetler, sterilize edilebilir torbalar, hazır gıda 33 ambalajları…
KULLANIM ALANLARI Kutu ve bardak tipi ambalajlarda kapak olarak kullanılacak malzeme örneği: PET (12 m)/iki bileşenli yapıştırıcı/Alband (30 m)/ısıl yapışabilir lak (10-20 g/m2) Alüminyum pahalı bir malzeme olduğu için gıda ambalaj üretiminde laminat malzemelerden yararlanılır. Ör: LDPE / Al / LDPE 34 LDPE / KAĞIT / Al / LDPE
UHT sütlerin ambalajlanmasında: Dıştan içe: LDPE (20-25 m) / Baskı boyası / Dubleks karton (240-280 g/m2) / LDPE (15-30 m) / Al-folyo (7-9 m)/ / LDPE (50-80 m) Yoğurt, eritme peyniri gibi süt ürünleri ile reçel, marmelat, margarin ve benzeri gıdaların ambalajlanmasında PVC ve PS kaplara kapak olarak kullanılan Al-folyoların her iki yüzüne de termolak tipi laklar uygulanır.
35
Aluminyumun çeşitli plastiklerle çok katlı kullanımı, korozyon stabilitesinin artmasını sağlar. Ör: Meyve suyu için PET / Al / PET / LDPE Süt ve mamulleri için; “AlMgSi” ve “AlMn” alaşımları kullanılarak süt güğümleri üretilir. Tereyağı ve margarin ambalajlaması amacıyla kullanılan laminasyonlardan en yaygını: Al-folyo/parşömen kağıdı
Folyo kalınlığı en az 9 m, parşömen kağıdı 36 2 gramajı 40 g/m , gözenek sayısı en çok 5 adet/dm2 olmalı
Süt tozu ve kurutulmuş süt mamüllerinin ambalajlanmasında: Selofan / Al-folyo / “LDPE” veya “Al-folyo (12 m) kaplı kraft kağıdı (40 g/m2)” / LDPE (30 m) Öğütülmüş kahvelerin ambalajlanmasında: PET (12 m) / Al-folyo (12 m) / LDPE (70 m) 37
Çikolata, gofret, bonbon, yumuşak şekerler, helva gibi ürünlerin ambalajlanmasında kullanılacak Al-folyolar, sülfat kağıdı ve gıdaya uygun lakla kaplanır. Hazır çorba ve puding gibi ürünlerde “Lamine kağıt (50 g/m2) / Al-folyo (7 m) / LDPE (25 g/m2)” torba ve poşetler kullanılır. 38
Dondurulmuş ve soğutulmuş hamurlar, bazı özel ekmek ve makarna tipleri, kek, mısır gevreği ve kavrulmuş kuruyemiş gibi gıdaların ambalajlanmasında kullanılır. Kek ambalajlanmasında Al-folyo glasin (transparan parşömen) ile astarlanır. Makarna ambalaj materyali: Al-folyo/LDPE veya kağıt/LDPE/Al-folyo/LDPE Kavrulmuş kuruyemiş ambalajı: PET / Al-folyo / LDPE 39
Et ve balık ambalajlanmasında kullanılan aluminyum metal kutularda, bu tür kükürtlü bileşiklerden kaynaklanan herhangi bir sorunla karşılaşılmamaktadır. Az tuzlu ve pH değeri 5.7-7.6 arasında olan ürünler, korumasız aluminyumla ambalajlanabilir. Ancak belirli oranda tuz, asitler ve trimetilaminoksit korozif etki yapmaktadır. Konserve et ambalaj materyali: PP (70 g/m2) / PET (18 g/m2) / Al (23 g/m2) / PET (18 g/m2) Sosis ambalajı: PE (50 m) / Al-folyo (20 m)/ PET (15 m)
40
Meyve suyu içecekleri ve tatlı şıra kısa süreli korumasız (24 saatten az) aluminyumda kalabilir, uzun süre kalacaksa korumalı olmalıdır. Meyve sularında “Hypa-pak” tipi kutular kullanılır. Kutu gövdesi kombine materyalden, kapakları sentetik materyalle kaplı Al-folyodan hazırlanmaktadır. Korozyon stabilitesini iyileştirmek için PET/Al/PET/LDPE kombine halde kullanılır. 41