Bio-based pouch material : feasibility for food packaging

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201611092975
Title: Bio-based pouch material : feasibility for food packaging
Author: Räisänen, Heidi
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Food and Environmental Sciences
Publisher: Helsingfors universitet
Date: 2016
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201611092975
http://hdl.handle.net/10138/169783
Thesis level: master's thesis
Discipline: Livsmedelsteknologi
Food Technology
Elintarviketeknologia
Abstract: Kestävä kehitys, ympäristön saastuminen ja raakaöljyn vaihteleva hinta aiheuttavat kiinnostusta kehittämään biopohjaisia pakkausmateriaaleja fossiilipohjaisten muovien tilalle. Elintarvikepakkauksen suojaominaisuuksiin voidaan vaikuttaa valitsemalla monikerrosmateriaali, joka sisältää ainakin yhden tiiviin kerroksen. Nanoselluloosakuiduista (CNF) valmistettu läpinäkyvä kalvo tarjoaa hyvän kaasutiiviyden ja vahvistaa materiaalin mekaanisia ominaisuuksia. Yhdessä hydrofobisten kalvojen (esim. HDPE, LDPE) kanssa materiaali saavuttaa myös hyvän kosteussuojan ja lämpösaumautuvuuden. Tutkimuksen tavoitteena oli hyödyntää nanoselluloosakuituja tiiviyttä tuovana kerroksena biopohjaisissa pakkauskalvoissa. Tutkimuksen kohteena olivat 1-kerroskalvo (bio-HDPE), 2-kerroskalvo (bio-HDPE/CNF) ja 3-kerroskalvo (bio-HDPE/CNF/bio-LDPE). Kalvoille suoritettiin läpäisevyysmittauksia (hapen-, vesihöyryn- ja arominläpäisevyys), tutkittiin saumautuvuutta ja vetolujuutta, maustealtistuksen ja säteilytyksen vaikutusta, sekä mahdollisuutta suojakaasupakkaamiseen (hasselpähkinän kanssa). Monikerroskalvot tarjosivat erittäin hyvän happitiiviyden kuivissa olosuhteissa, kun taas suora arominaltistus nosti kalvojen hapenläpäisevyyttä. Pussit, jotka valmistettiin 2-kerrosmateriaalista, soveltuivat parhaiten suojakaasupakkaamiseen, tosin 3-kerroskalvo olisi pystynyt samaan, mikäli kalvon laatu olisi ollut optimaalinen. Hasselpähkinän rasvahappojen hapettuminen hidastui monikerrosmateriaalista valmistetuissa pusseissa, jotka oli pakattu suojakaasuun. Tutkimus auttaa todentamaan biopohjaisten monikerrosmateriaalien käytettävyyttä elintarvikkeiden pakkaamisessa ja demonstroi nanoselluloosakuitujen käyttöä tiiviinä kerroksena monikerrosmateriaaleissa. Bio-HDPE/CNF/bio-LDPE-monikerroskalvo on potentiaalinen vaihtoehto käytettäväksi elintarviketeollisuuden sovelluksissa esim. joustopussina, mikäli valmistusprosessi on standardoitu johtaen homogeeniseen kalvolaatuun.Sustainable development and fluctuating petroleum prices encourage manufacturing packaging materials in a more natural and cost-effective way. Green economy utilizes renewable raw materials from the nature which can be used in larger scale applications such as packaging industry. Barrier properties can be enhanced by manufacturing multilayer structures with a coating made of organic materials such as cellulose nanofibrils (CNF). With CNF it is possible to provide barrier and mechanical improvement to packaging material at low added cost. Together with hydrophobic films (e.g., HDPE, LDPE) also the low water vapor permeability and heat sealing properties can be enhanced. The aim of this thesis was to utilize CNF as a barrier layer for bio-based flexible food packaging pouches. A study consisted of examining 1-layer bio-HDPE film, 2-layer bio-HDPE/CNF film and 3-layer HDPE/CNF/LDPE film and testing their permeability (for oxygen, water vapor and aroma), sealability, tensile strength, influence of irradiation and aroma compounds (clove), and suitability for modified atmosphere packaging, MAP (with hazelnuts). The 2- and 3-layer multilayer films provided very good oxygen barrier under dry conditions, although aroma exposure increased the oxygen permeability rates. Pouches made of the 2-layer film were the most feasible for MAP, even though the 3-layer film would also have been an alternative if the film quality had been optimal. The oxidation of fatty acids in hazelnuts could be slowed down by using multilayer structure including CNF barrier under modified atmospheric conditions. This study helps to verify the feasibility of the bio-based multilayer films as a new food packaging material, and demonstrates the use of CNF as a high-barrier layer in a laminate. Bio-HDPE/CNF/bio-LDPE multilayer has potential for utilizing it in flexible food packaging pouches if the manufacture process is standardized leading into homogeneous film quality.
Subject: cellulose nanofibrils
multilayer
bio-based
food packaging


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record