Applicatio PVP in Emballagio Ciborum et in Coatingibus – Materiae Novae ad Impedimentum et Securitatem Augendam

Requisitum principale emballagii ciborum est ut impediat oxygenium, umorem et microorganismos, vitamque utilis ciborum prolongans. Tamen materiae emballagii tradicionales (ut plastica et papyrus) ad problemata sunt pronae, ut proprietates barrierae insufficiens et migratio substantiarum chemicarum. Polyvinylpyrrolidone (PVP), propter proprietates suas pelliculam formandi, antibacteriales et compatibilitatem cum substratis, uti potest ut emballagii ciborum stratum aut materia auxiliaris ad emballagii praestationem augendam simul atque risus migrationis chemicarum minuendos. Ad plures campos pertinet, ut emballagium papiraceum, emballagium plasticum et strata edibilia.

一 、Functio principalis PVP in emballagio ciborum

Praecipua impedimenta quae in conditione ciborum occurrunt sunt «defectus barrierae» et «pericula salutis», et mechanismus PVP praecipue includit:

1. Augmentatio barrierae: PVP densam structuram pelliculae formare potest quae superficiem substrati conditionis operit, penetrationem oxydii et umoris minuens, et oxidationem ciborum et absorptionem umoris retardans;

2. Effectus antibacterialis: Moleculae PVP ad membrana cellularia microbiorum adhaerere possunt, structuram membranarum cellularium perturbare, crescitus bacteriorum (ut Escherichia coli et Staphylococcus aureus) et fungorum (ut Aspergillus et Penicillium) inhibere, et contaminationem microbianam intra conditionem minuere;

3. Minuere periculum migrationis: PVP cum plasticatoribus et stabilizatoribus in materialibus conditionis coniungi potest, ut eorum migratio in cibos impediatur et securitas conditionis augeri possit.

Studium in periodico "Packaging Engineering" ostendit quod emballagium ex charta sine recubrimento PVP habet rationem transmissionis oxydii (OTR) 300 cm³/(m² · 24 h · 0,1 MPa), dum emballagium ex charta recubertum recubrimento PVP 0,5 % habet OTR reductam ad 120 cm³/(m² · 24 h · 0,1 MPa) et incrementum proprietatum obstaculi 60 %; simul emballagium recubertum PVP habet rationem antibacterianam superiorem 90 % adversus Escherichia coli, per quod periculum contaminationis microbialis notabiliter minuitur.

iI 、Scenaria applicationis PVP pro diversis generibus emballagiorum ciborum

1. Emballagium ciborum ex charta (ut sacculi pro pane, scatulae pro cibo festino)

Emballagium ex charta parvum habet pretium, sed proprietates barrierae infirmas, quae facile cibum humectare et oxidadum facere possunt. Adhibendo, PVP in solutionem obducendam convertendum est: PVP K90 (altius moleculare pondus, fortis facultas pelliculam formandi) et glycerolum (plasticator, ratio 10:1) in aethanolo solvuntur ut solutio obducenda 5–8% pararetur, quae per machinam obducendam uniformiter in superficiem substrati chartacei applicatur et siccatur ut pellicula transparens formetur. Sacculus pro pane obductus PVP minuit rationem transmissionis aquae (WVTR) ab 40 g/(m² · 24 h) ad 15 g/(m² · 24 h), et vitam usque ad consumendum panis a tribus diebus ad septem dies producit; praeterea obductio PVP migrationem agentium albicantium fluorescentium in charta prohibet, quod tutelam emballagii meliorat.

2. Emballagium plasticum pro cibis (ut PET butyra, pellicula PE)

Emballagium plasticum ad pericula salutis subiectum est propter migrationem plasticatorum (velut phthalatorum) et insufficientes proprietates barrierae ad oxygenium. Durante processu plasticorum, additur 0,5%–1,0% PVP K80 (altum moleculare pondus, bona cum plasticis compatibilitas) ut additivum: PVP cum plasticatoribus coniungi potest, ut eorum migrationem in cibos impediat (quantitas migrans minuitur ab 0,5 mg/kg ad minus quam 0,1 mg/kg); simul PVP structuram microphaseae separationis intra plasticum format, viam permeationis oxygenii minuens. Rata permeationis oxygenii in butylis PET ultra 35% diminuitur, ita ut idoneum sit ad emballagium ciborum, uti sucus fructuum et oleum edibile, quae proprietates barrierae altas postulant.

3. Edibiles ciborum tecturae (velut tecturae ad conservandum fructus, involucra ad confecta)

Coating comestibilia directe ad superficiem cibi applicari possunt, utrumque tuto et functionale esse servantes. Misce PVP K30 (aqua-solubile, tutum et non toxicum) cum chitosano (agente antibacteriano) et glycerolo (plasticizante) in ratione 5:3:2, ut solutio comestibilis pro coating paratur, quae in superficiem fructuum, uti mala et pyra, aspergi potest. Pellicula a PVP formata evaporationem aquae et contactum cum oxygenio minuit, per quam fractio amissae ponderis fructuum a 10% ad 3% reducitur, et duratio conservandi 15–20 diebus augetur; simul chitosanum et PVP synergice bacteriis resistunt, crescitus fungorum inhibent, et periculum putredinis minuunt. Pro confectis, PVP ut materiale pro coating adhiberi potest, ut glutinum insectilem traditum substituat, ita ut superficies confectorum lucida, inodora, et magis facile degradabilis fiat, quod postulationibus protectionis ambientis satisfacit.

tres 、Processus applicationis et verificatio securitatis

Applicatio PVP in emballagio ciborum postulat adaptationem processus secundum substratum: emballagium ex charta utitur processo "coating drying" (temperatura siccationis 60–80 ℃ut decompositionem PVP vitentur); emballagium plasticum utitur processo "blending extrusion" (temperatura extrusionis 180–200 ℃, ut mixtura uniformis PVP et plasticae efficiatur); recubrimentum edibile utitur processo "spray natural drying" (ut damnum qualitatis ciborum propter altam temperaturam vitetur).

Quod ad tutelam attinet, PVP, ut materiale ad vascula cibaria conficienda, certificatum est a Administratione Alimentaria et Pharmacologica Civitatum Foederatarum (US FDA) ut materiale in contactu cum cibis (FCN), cuius quantitas migrationis est ≤ 0,05 mg/kg, secundum Regulamentum Europaeum n. 10/2011. Praeterea PVP bonam habet biodegradabilitatem et lente se resolvit in ambientibus naturalibus, sine pollutione ambientis. Comparatum ad traditionales materias obducendi vasculorum, ut polyvinylalcohol et polyvinylidene chloridum, PVP maiorem habet tutelam et meliorem compatibilitatem, atque iam factum est materiale auxiliare praecipuum ad vascula cibaria summi gradus et ad vascula viridia, quod industriam vasculorum cibariorum ad "tutelam, efficaciam et protectionem ambientis" promovet.