اختصاصی بسپار/ کاربردهای رزین اپوکسی در پوشش‌های بسته‌بندی مواد غذایی

بسپار/ایران پلیمر قوطی‌‌های مواد غذایی و نوشیدنی بایستی تا چندین سال طعم و ارزش غذایی مواد درون خود را حفظ کنند. در نتیجه در چنین زمان‌های نگهداری طولانی، فعل و انفعالات بین بسته‌بندی و غذا می‌‌بایست به حداقل برسد. لذا قوطی‌‌ها را معمولاً با یک لایه آلی جهت حفظ یکپارچگی قوطی در برابر تاثیرات مخرب مواد غذایی و جلوگیری از واکنش‌‌های شیمیایی بین فلز قوطی و غذا پوشش می‌‌دهند. جهت برآورده کردن الزامات فنی و قانونی، پوشش‌های قوطی باید در برابر فرآیندهای تولید و سترون‌سازی مقاومت نمایند (1، 3)، برای انواع غذاها و نوشیدنی‌ها قابل اجرا باشند (2)، از مهاجرت مواد شیمیایی به مواد غذایی در مقادیری که سلامت انسان را به خطر می‌‌اندازند، جلوگیری به عمل آورند (4)، حتی پس از تغییرشکل غیرعمدی به قوطی بچسبد (5)، در برابر انواع مواد غذایی تهاجمی مقاومت نموده و سبب محافظت از فلز قوطی‌‌ها شوند (6) و غذا را حفظ کرده و خواص حسی ((organoleptic،مثل طعم، بو، مزه،ظاهر) آن را طی چندین سال حفظ نمایند (7)، (شکل 1)

قوطی‌ مواد غذایی معمولا از سه ماده آلومینیم، فولاد قلع‌دار و فولاد با پوشش کروم الکترولیتی (ECCS) ساخته می‌شوند. بدنه قوطی‌‌ها به صورت قوطی‌‌های سه تکه و یا قوطی‌‌های دو تکه شکل می‌‌گیرند. مستقل از مواد و فرآیند تولید، لایه‌‌ی داخلی و خارجی قوطی‌‌ها با پوشش‌‌هایی به ضخامت 1 تا 10 میکرومتر پوشانده می‌‌شوند. به طور معمول، اعمال پوشش‌‌ها به دو صورت قابل انجام می‌‌باشد. در روش اول، قبل از تشکیل قوطی‌‌ها، پوشش‌‌ها روی دو طرف ورق‌‌های فلزی یا کلاف‌‌ها (کویل‌‌ها) از طریق غلتک اعمال می‌‌گردند. در روش دوم، پوشش‌‌ها روی قوطی‌‌های از پیش ساخته شده افشانده می‌‌شوند [1].
پوشش‌های اپوکسی
در دهه 1950، رزین‌‌های اپوکسی به عنوان رایج‌‌ترین پوشش قوطی‌‌های آلومینیمی و فولاد معرفی شدند. در سال 2013، سهم بازار آن‌‌ها حدودا 95 درصد برآورد شد. خصوصیاتی از قبیل پایداری، عملکرد محافظتی و ویژگی‌های فنی خوب، آن‌ها را به متداول‌‌ترین ماده پوششی تبدیل کرده است. اکثر پوشش‌‌های اپوکسی از واکنش بیس‌‌فنول‌‌آ و اپی‌‌کلروهیدرین تولید می‌‌شوند (شکل 2). به منظور تولید پوشش‌‌هایی بر پایه رزین اپوکسی جهت بسته‌‌بندی مواد غذایی، از گونه‌‌هایی با وزن مولکولی نسبتاً بالا استفاده مي گردد[1].

عموماً از رزین‌‌های اپوکسی نوع هفت با محدوده وزن معادل اپوکسی (2200- 1750 گرم بر اکی والان g/eq) و نوع نه با محدوده اپوکسی اکی‌‌والان‌‌های (2900-2500 گرم بر اکی والان g/eq) به دلیل انعطاف‌‌پذیری زیاد در صنایع پوشش‌‌دهی قوطی (can coating) استفاده می‌‌گردد. این دسته از رزین ها از وزن مولکولی بالاتری نسبت به سایر رزين ها برخوردار هستند. ویژگی‌‌های برخی از رزین‌‌های اپوکسی جهت صنایع پوشش‌‌دهی قوطی در جدول زیر آمده است (جدول 1) [2].

جدول 1: ویژگی برخی از رزین‌‌های اپوکسی برای پوشش‌‌دهی قوطی از Kukdo Epoxy Resins & Hardeners

معمولاً رزین‌‌های با وزن مولکولی زیاد به طور گسترده برای پوشش قوطی‌های نوشیدنی، قوطی‌‌های غذاهای دریایی، قوطی‌‌های آب‌‌میوه، محفظه بطری‌‌های شیشه‌ای، درپوش‌‌های تشتک (crown caps)، پوشش‌ بطری‌های افشانه هواسل (aerosol)/عطر و پوشش عمومی جهت بسته‌‌بندی مواد غذایی خشک مانند ظروف کوکی و … به کار می‌‌روند (شکل 3) [3].

انواع متفاوتی از مخلوط‌های پوشش‌های اپوکسی توسعه یافتند. که از مهم‌ترین آن‌‌ها می‌‌توان به پوشش‌‌های اپوکسی فنولیک اشاره نمود. پوشش‌های اپوکسی قوطی بر پایه بیس‌‌فنول‌‌آ هنگامی که از طریق حذف حلال، اکسایش یا بسپارش گرمایی و یا واکنش‌های شبکه‌‌ای شدن پخت می‌گردند، یک شبکه سه‌بعدی جهت ایجاد خواص نهایی پوشش تشکیل می‌دهند. عوامل پخت رایج مورد استفاده در پوشش‌‌های قوطی، رزین فنل فرمالدئید و انواع مختلف رزین آمینو هستند. در برخی از کاربردها جهت غلبه بر چسبندگی کم فلز، ایمن‌‌سازی بالا و ایجاد لایه ممانعت‌‌کننده مقاوم در برابر مهاجرت مواد غذایی، ممکن است به چندین لایه پوشش نیاز باشد. این پوشش‌‌ها قوی و منعطف بوده و معمولاً چسبندگی بسیار خوبی از خود نشان می‌‌دهند. پوشش‌‌های اپوکسی در قوطی‌‌ها، مزایای دیگری از جمله پایداری بالا، قابلیت فراورش خوب و هزینه کم تولید را ارایه می‌‌دهند [4].
این پوشش‌‌ها همچنین حاوی مواد افزودنی مختلفی از جمله عوامل افزایش‌‌دهنده لغزندگی سطح، عوامل افزایش‌‌دهنده مقاومت در برابر سایش و خراش پوشش‌‌های قوطی، روان‌‌کننده‌‌ها، مواد ضدکف، چسب‌‌ها، پاک‌‌کننده‌‌های اسید هیدروکلریک و رنگدانه‌‌ها می‌‌باشند [4].
بسته‌‌بندی مواد غذایی
رزین‌‌های اپوکسی از دهه 1950 در بسته‌‌بندی مواد غذایی مورد استفاده قرار گرفتند و یک لایه محافظ برای جدا کردن غذا و نوشیدنی از فلز مورد استفاده در ساخت قوطی‌‌ها ایجاد کردند. اگر از لایه محافظتی اپوکسی استفاده نشود، فلز خورده شده و باعث نفوذ باکتری‌‌ها به قوطی‌‌ها می‌‌گردد که این امر می‌‌تواند منجر به آسیب رساندن به ایمنی محتویات قوطی‌‌‌‌ها، تازگی و ارزش غذایی محتویات آن‌‌ها گردد. قوطی‌‌های پوشش داده شده با اپوکسی ماندگاری بیشتری دارند، بنابراین مصرف‌‌کنندگان می‌‌توانند مواد غذایی را برای مدت زمان طولانی‌‌تری ذخیره نمایند. رزین‌‌های اپوکسی هم‌‌چنین امکان صادرات غذاهای فصلی محلی را در تمام طول سال فراهم کرده و در عین حال منجر به حفظ طعم، بافت و رنگ غذا نیز می‌‌شوند[4].

پرستو یعقوبی، شرکت پتروشیمی خوزستان

(ادامه دارد …)

متن کامل این گفت و گو را در شماره 255 دوماهنامه پوشرنگ از گروه مجلات بسپار که در نیمه دی ماه 1402 منتشر شده است، می خوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است.