Developing the mechanical properties of bio-based films used in food packaging industry

Abstract

Canlı popülasyonun artmasıyla birlikte dünyamızda atık yönetimi günden günde daha önemli bir hale gelmektedir. Sürdürülebilirlik için ambalaj atığı yönetiminde de birçok yöntem gündeme gelmiştir. Bu popülaritesi artan yöntemlerden biri de biyobozunma ile atık bertaraf edilmesidir. Yapılan bu çalışmada da biyobazlı ve biyobozunur ambalaj üretimi üzerine çalışılmıştır. Markette en yaygın olan biyobazlı ve biyobozunur ambalaj filmi PLA granülünden üretilen filmlerdir. PLA filmi mekanik özellikleri bakımdan petrol bazlı granüllerden üretilen birçok filme göre daha rijit ve şekil verilmesi zordur. Bu da paketleme makinalarında ambalaj filmine form vererek torba haline getirilmesinde kopma ve şekil verilmesi verimliliği kaynaklı problemler çıkarmaktadır. Bu problemler üzerine odaklanılarak PLA filmin rijitliğini bir miktar azaltmak için alışveriş torbalarında kullanılan Mater-Bi granülü kullanılmıştır. Mater-Bi granülünden üretilen alışveriş torbaları petrol bazlı standart ambalaj filmlerine göre daha sünek bir yapıdadır. Mater-Bi granülü de PLA granülü gibi hem biyobazlı hem de biyobozunur yapıdadır. Hem PLA hem de Mater-Bi granülleri solvente çözülüp %100PLA, %80PLA-%20Mater-Bi, %70PLA-%30Mater-Bi, %60PLA-%40Mater-Bi ve %100 Mater-Bi olarak farklı oranlarda ambalaj filmi üretilmiştir. Bu oranlarda üretilen ambalaj filmindeki Mater-Bi oranının artışı ile ambalajın özelliklerindeki değişim incelenmiştir. Mekanik özellikler kapsamında kalınlık, birim ağırlık, verimlilik, çekme-gerdirme dayanımı, delinme direncine bakılmıştır. Form verilen filmlerin yapışma performansı da gıda güvenliği için önemli bir kriter olduğundan dolayı yapışma performansındaki değişim de test edilmiştir. Gıda güvenliği ve raf ömrü için kullanılan ambalaj filminin diğer bir amacı da pazarlamadır. Bu sebeple üretilen ambalaj filminin optik özelliklerindeki değişim de test sonuçlarında bulunmaktadır. PLA'nın transparan görünüşü ile Mater-Bi'nin sarımtırak görünüşü arası optik özellikte filmler üretilmiştir. Farklı oranlarda üretilen ambalaj filmlerinin analitik olarak inceleyerek FTIR analizleri yapılmıştır. Gıda güvenliği açısından regülasyonlara uygun olduğunu görmek için solvent kalıntısı tespit testi yapılmıştır. Formülasyonlar yapılan testlerin sonuçlarına göre değerlendirilmiştir.

Waste management becomes more important day by day because of increasing population of the world. Many methods have been considered as sustainability solutions. One of the popular methods for enhancing the sustainability is the disposal of the waste by biodegradable alternatives. PLA granule is the most common granule in packaging industry which is produced from biobased and biodegradable ingredients. In this study, biobased and biodegradable film production was evaluated. The PLA film is hard to form and more brittle than many films which are produced from petroleum based granules. This causes inefficiency in the food packaging and printing machine. Rigidity of PLA was reduced by using different raw materials used in shopping bags film. The shopping bags produced from Mater-Bi granules are more ductile than petroleum-based standard packaging materials. Mater-Bi granule is biobased and biodegradable like PLA granule. Both PLA and Mater-Bi granules were solved as 100% PLA, 80%PLA-20% Mater-Bi, 70%PLA-30%Mater-Bi, 60%PLA-40% Mater-Bi and 100% Mater-Bi films. Properties are changed with the difference of Mater-Bi percentage. Thickness, unit weight, efficiency, tensile strength and puncture resistance were tested for determining the mechanical properties. Another important criteria for food packaging is sealing performance, which is tested in order to ensure food safety. Marketing concerns are also important; so optical properties of the produced packaging films were tested. Films were produced between the yellowish appearance of Mater-Bi and the transparent appearance of PLA. FTIR analyzes were also conducted for analytical characterization Gas Chromatography test was performed in order to check that it is suitable for regulations in terms of food safety. The formulations were evaluated according to the test results.