Gıda Ambalajlarının Fiziksel Özellikleri

Özet:

Ambalaj, her geçen gün yaşam standartlarının arttırılmasındaki önemli rolü gereği gelişerek tam bir endüstriyel sektör haline gelmiştir. Bu konudaki gelişmeler başta gıda sanayi olmak üzere birçok sektörü etkilemektedir. Ambalaj sanayinin demirbaş hammaddesi olan plastik işlenerek çeşitli amaçlar için farklı özelliklerde üretilmiştir.

Laboratuar ortamında yapılan birinci deneyde farklı özellikteki üç plastik ambalaj materyalinin yakma sureti ile belirlenmeleri amaçlanmıştır. Kendiliğinden sönme, alevlenme kolaylığı, alev rengi, yanma kokusu ve  fiziksel durum baz alınarak yapılan deneyde PE, PP ve PET maddeleri tanımlanmıştır. Yapılan ikinci deneyde ise 25^oC’de %75’lik bağıl nemli ortama konmuş cips ambalajlarının su buharı geçirgenliği testi yapılmıştır. Ancak yapılan hatalar sonucunda  sağlıklı bir sonuç elde edilememiştir.

Giriş ve Literatür:

Ambalaj; gerek insan sağlığı ve ürünün kalite güvenliği, gerekse satış ve gıda israfının azaltılmasına yardımcı olmasıyla, genel olarak bugünün dünyasında, yaşam seviyesinin artırılmasında her geçen gün büyük bir rol üstlenmektedir. Endüstriyel bir gıdanın istenilen kalite ve özelliklerde üretilmesinin yanı sıra, bu özellikleri bozulmadan tüketiciye ulaştırılması istenir. Burada ambalaj içine konulan ürünleri dış etkenlerden koruyan, taşıma, depolama, dağıtım, tanıtım, reklam, pazarlama ve kullanıcıya kadar ürünlerin uygun şartlarda bulunmasını ve özelliklerini kaybetmemesini sağlayan bir sistemin adıdır. Bir gıda ürününün yada yeni gıda teknolojilerinin geliştirilmesinde en önemli faktörlerden birisi, tüketici kabulüdür. Gıda     teknolojisinde yer alan yenilikleri etkileyen faktörler genel olarak; Tüketici istek ve gereksinimleri, yasa, tüzük ve yönetmelikler, basın ve yayın organları ile tüketicinin eğitimi, ekonomi, bilimsel buluşlar olarak sıralanabilir. Tüketicinin gıda ile ilgili endişeleri ise elverişlilik, hijyen ve güvenilirliktir. Toplum sağlığının korunması ve ortalama insan yaşının artırılmasında diyet, anahtar faktör olarak bilinmektedir. Bu nedenle tüketici, diyetteki yeniliklere ve gıdaların zararlı nitelikte olmasına yol açan maddelere (yada prosese) karşı son derece duyarlıdır. Kısaca günümüz tüketicisinin gıda ambalajından beklentileri; kullanım kolaylığı, kalite, tazelik, emniyet, uygun fiyat, ürün özellikleri, çevre ve ürün ile uyumlu ambalajdır.

Gıda ambalaj sanayinde ürün için uygun ambalajın belirlenmesi ve üretiminde, hammaddenin fiziksel, kimyasal, geçirgenlik gibi özellikleri bilinmelidir. Endüstride kullanılan ambalaj hammaddeleri cam, metal, kağıt ve polimerlerdir. Bu materyaller içinde en çok rağbet gören grubu plastikler oluşturmaktadır.

Camlar inert, şeffaf, geri dönüşümlü ve sert olması, gazlara karşı geçirgen olmaması özellikleri sayesinde avantajlı materyallerdir. Genelde konserve, yağ, içecek ve reçel gibi ürünlerin paketlenmesinde kullanılırlar. Metaller gaz ve ışığa karşı geçirmezlik sağlarlar. Ucuz olmaları ve gıda maddesi için üstün fiziksel koruma sağlamaları avantajlarıdır. Ancak kutuların açılma ve kapatılma sorunları vardır. Konserve üretiminde yaygın olarak kullanılırlar.  Kağıt ise ucuz, geri dönüşümlü, bol ve yenilebilir özellikte olmasına rağmen gaz geçirgenliğinin fazla olması ve nemin dayanıklılığını azaltması sebebiyle kullanım alanları sınırlıdır.

Plastikler ise yukarıdaki tüm grupların yerini alan yeni bir materyal olarak gıda sanayinde kullanılmaya başlanmıştır. Endüstride ambalaj malzemesi olarak kullanılan başlıca plastikler; polietilen(PE), polipropilen(PP), polivinilklorür(PVC), vinilidenklorür (VDC), politetrafloroetilen(PTFE), polistiren(PS), polietilentetrafitalat(PET), pliamid (PET) ve polimetilpenten(PMP)’dir. Bu materyaller tek başlarına kullanıldıkları gibi gıda maddesinin özelliklerine bağlı olarak karışım halinde de kullanılabilirler. Tablo1’de bazı ambalaj materyallerinin özellikleri belirtilmiştir.

Tablo1: Bazı plastik materyallerin özellikleri

Materyal	Avantajlar	Dezavantajlar	Kullanım alanları
PE	Nem bariyeri sağlar, esnek ve sağlamdır, kırılmaz	Aroma ve lezzet gibi bazı gıda bileşenlerini absorblar, kalın bölgelerde bulanıklık oluşturur	Paketleme (meyve-sebze, fırıncılık ürünleri), film oluşturma, şişeleme (süt)
PP	Sağlam ve kırılmazdır, berrak transparandır, bükülebilir	Sıcaklık artışı dayanıklılığı arttırır , kalın bölgelerde bulanıklık oluşturur	Şişeleme, film oluşturma, torbalar, ekmek saklama, dokuma çuvalları
PET	Gaz bariyeri sağlar, şişe şekline sokulabilir, berrak transparandır	Üflenerek şekillendirilemez	Şişeleme, baharat paketleme, steril torba
PVC	Sağlam ve kırılmazdır, berrak transparandır, , şişe şekline sokulabilir	Sıcak dolum özelliği sınırlıdır, zaman içersinde buharlaşır, kansorejen etkisi vardır	Şişeleme, paketleme
PAM	Kuru iken gaz, tat, aroma bariyeri sağlar, diğer polimerlerle alaşım yapabilir	Özellikleri nem içeriğine göre değişir	Paketleme, pişirme poşetleri

Materyal:

Yapılan deneyde;

·        3 adet farklı plastik ambalaj materyalleri

·        Çakmak

·        Orijinal ambalajında cips

·        Kağıt ambalaj içine koyulmuş cips

·        Hassas terazi

·        Etüv

·        2 adet kapaklı cam kavanoz

kullanılmıştır.

Metot:

·        Verilen plastik ambalaj malzemeleri yakılarak, tablo4’deki özellikler kontrol edilmiş ve malzemeler tanımlanmıştır.

·        Orijinal ve kağıt ambalaj içerisindeki cipsler tartıldıktan sonra 25⁰C’de %75 bağıl nemli ortama(kavanozlara) konmuştur.

·        Cuma ve Pazartesi günleri cips ağırlıkları dikkatlice tartılmış ve değerler kaydedilmiştir.

·        Süreye karşı toplam ağırlık grafiği çizilmiştir.

·        Geçirgenlik hesaplanmıştır.

Sonuçlar:

Yakma deneyi sonucunda tablo2’deki sonuçlar gözlenmiş ve verilen numunelerin ne oldukları tablo4 ‘den yararlanılarak doğru olarak belirlenmiştir.

Tablo2:  Yakma deneyi sonuçları

Örnek no	Kendiliğinden    sönme	Alevlenme kolaylığı	Alev rengi	Yanma kokusu	Fizksel durum	Tahmin
1	Sönmedi	Kolay	sarı	Mum gibi	Erime, damlama	PE
2	Sönmedi	Orta	Üst sarı, alt mavi	Mum gibi	Erime, damlama	PP
3	Sönmedi	Zor	Sarı, duman siyah	Normal plastik	Yumuşama, erime, damlama	PET

Su buharı geçirgenlik testi sonucun da tablo3’deki değerler bulunmuş ve aşağıdaki grafikler çizilmiştir. Bu testin hesaplamaları ekler kısmında detayı ile açıklanmıştır.

 Tablo3: Su buharı geçirgenlik deneyi sonuçları

Tartım Günü	Orijinal Ambalaj ağırlığı(gr)	Kağıt Ambalaj ağırlığı(gr)
Perşembe	18.90	26.02
Cuma	19.84	29.59
Pazartesi	19.38	29.96

Şekil1: Orijinal ambalajda su geçirgenliği grafiği

Şekil2: Kağıt ambalajda su geçirgenliği grafiği

Orijinal ambalajda su geçirgenliği

Orijinal ambalaj alanı: 408 cm²

WVT=(19.38-18.90)/(4*24)*0.0408=0.1225 g/hm²

Geçirgenlik sabiti=0.1225/23.7*(.75-.03)=0.00718 g/h.m².mmHg

Kağıt ambalajda su geçirgenliği

Kağıt ambalaj alanı: 420 cm²

WVT=(29.96-26.02)/(4*24)*0.042=0.977 g/hm²

Geçirgenlik sabiti=0.977/23.7*(.75-.03)=0.0573 g/h.m².mmHg

Tartışma:

Su buharı geçirgenliği deneyi sonuçları ve grafikleri incelendiğinde bazı dengesizliklerin olduğu göze çarpmaktadır. Orijinal ambalajın ağırlığının günden güne artması gerekirken pazartesi günkü sonucun Cuma güne oranla daha düşük çıktığı gözlenmiştir. Bunun sebebi tartım sırasında yapılan hatalardır. Tartım yapılmadan önce ambalajın dış yüzeyinde biriken su damlacıklarının Cuma günü silinmemiş olması bu dengesizliği doğurmuştur. Ayrıca yine Cuma günkü tartım sırasında kağıt ambalajın su içine düşürülmesi sonucu ambalaj ağırlığı kağıdın suyu emmesi sebebiyle oldukça yüksek çıkmıştır. Başlangıçta yapılan bu hata Pazartesi günkü tartımın sonucunu da negatif olarak etkilemiştir.

Yapılan bu basit hatalar sonucunda deneyden istenilen verim alınamamış ve yanlış değerlere ulaşılmıştır.

Yakma deneyinde ise bazı numunelerin özellikleri literatür özellikleri ile birebir eşleştirilememiş olunmasına rağmen materyaller doğru bir şekilde tahmin yoluyla belirlenmiştir.

Kaynaklar:

1.      Demir, M.1998. Unlu Mamüller Ambalaj Kültürüne Doğru Adım Adım İlerliyor. Unlu Mamüller Dünyası 1:62-63

2.      Rooney, M.L. 1995. Overwiew of Active Food Packaging. Ch.1 in Active Food Packaging, M.L. Rooney(ed.), p.1-4. Blackie Academic and Professional, Glaskow.

3.      Holdsworth, S.D. 1992. Aseptic Processing and Packaging of Food Products, 1^st ed. Elsevier Science Publishing Co. Inc., New York, NY.

4.      Stewart, G.F. and Amerine, M.A. 1973. Food Science and Technology, 2^nd ed. Academic Press, Inc., New York, NY.

5.      Ooraikul, B. 1991. Technological Considerations in Modified Atmosphere Packaging. Ch. 3 in Modified Atmosphere Packaging of Food, B. Ooraikul and M.e. Stiles (ed.), P. 26-30. Ellis Horwood, Ltd., West Sussex,UK

Ek:1

Tablo4: Plastik ambalajların tanımlanmasında kullanılan bazı özellikler

Malzeme Adı	Kendiliğinden Sönme	Alevlenme Kolaylığı	Alev Rengi	Yanma Kokusu	Fiziksel Durumu
PE	Sönmez	Orta	sarı, altı mavi	yanan mum	erime, damlama
PP	Sönmez	Orta	sarı, altı mavi, beyaz duman	yanan mum	erime, damlama
PEF	Sönmez	Zor	sarı, turuncu, siyah duman	tatlı aromatik	erime, damlama, yumuşama
PVC	Söner	Zor	sarı, turuncu, kenarı yeşil	alerid, klor	yumuşama, siyahlaşma
PAM	Söner	çok zor	sarı, turuncu	yanık sebze	erime, damlama

Ek:2

Geçirgenlik hesabı formülleri ve anlamları:

WVT=G/tA

Geçirgenlik sabiti = WVT/Dp=WVT/S(R₁-R₂)

WVT:Su buharı geçirgenliği

G: Ağırlık değişimi (d)

t: Süre (saat)

A: Ambalajın yüzey alanı (m²)

Dp: Buhar basıncı farkı (mmHg)

S: Test sıcaklığındaki doygun buhar basıncı (mmHg)à 23.7mmHg

R₁: Su buharı geçişinin olduğu kaynağın bağıl nemi à %75

R₂: Su buharı geçişinin olduğu yerin bağıl nemi à %3

…