Buğulanmanın Nedenleri ve Önleme Stratejileri
Biyo-Bazlı Akfog Serisi ile Buğulanma Kontrolü
1. Giriş
Gıda ambalaj filmlerinde meydana gelen buğulanma, tüketicilerin memnuniyetsizlik yaşamasına, ambalaj içindeki ürünün bozulmasına ve nihayetinde ürünün satışına olumsuz etki etmesine neden olabilir. Bu sorunu gidermek için bir dizi çözüm bulunmaktadır.
Taze gıdaların üretimi ve hazırlığı büyük bir özen gerektirir, ancak ne yazık ki bu çabaların bir kısmı israf olabilir. Genel olarak endüstri uzmanları, dünya genelinde üretilen gıdanın yaklaşık %40-50'sinin tüketilmeden önce israf edildiğini belirtmektedir. Gıda ambalajı, gıdayı koruma gibi önemli bir görev yanında ambalaj tasarımıyla çekiciliği artırarak tercih edilme olasılığını yükseltir.
Esnek termoplastik film üreticileri genellikle gıda koruma ve etkili pazarlama ihtiyaçlarını karşılamada başarılı olmaktadır. Bu başarıya rağmen, buğulanmanın azaltılması konusunda bazı zorluklar yaşanabilir ve bu durum tüketicileri satın alma anında veya depolama aşamasında memnun etmeyebilir. Bu makalede, buğulanmanın nedenleri, buğu önleyici katkıların çalışma mekanizmaları ve aynı zamanda biyo-bazlı kaynaklar kullanılarak üretilen sürdürülebilir ürünler ele alınmaktadır.
Buğulanma Nedir ve Nasıl Önlenir?
Geleneksel anlamda, sis, havada süzülen minik su damlacıklarının bir sonucudur. Plastik filmlerdeki buğu oluşumu, dışarıda oluşan sis ile benzerdir; yalnızca plastik bir film üzerindeki buğu, hidrofobik bir yüzeyde, yani filmde oluşmaktadır. Ambalaj ve tarım filmlerinde buğu oluşma nedeni havada oluşana tamamen benzemektedir.
Buğulanma terimi, şeffaf plastik filmlerin yüzeyinde, genellikle kapalı bir ortamın içi ile dışı arasındaki sıcaklık farkından kaynaklanan arayüzde lokal soğuma meydana geldiği an küçük ayrık su damlacıklarının oluşumunu tanımlamaktadır. Su veya nemli hava kapalı bir sistemde hapsedildiğinde, iç yüzeylerde sıcaklık çiğ noktasının altına düştüğünde kondenzasyon damlacıkları (buğu) oluşmaktadır. Bu durum, taze gıda ambalajında ve sera ortamlarında büyük bir sorun teşkil etmektedir.
Gıda ambalajında buğu, genellikle buzdolapları ve soğutma dolaplarındaki taze ürünlerin etrafındaki ambalaj filmlerinde gözlemlenmektedir. Bu ortamlarda sıcaklık, bağıl nem yeterince yüksekse yoğuşmayı başlatabilecek kadar düşüktür. Gıda ambalaj filminde buğu oluşumu, paketlenmiş gıdanın estetik kalitesini önemli ölçüde azaltarak içeriği belirsiz hale getirmektedir. Estetik bir sorunun yanı sıra hijyenle ilgili de bir sorundur ve ürüne bağlı olarak kalite düşüşüne ve bozulmaya neden olabilmektedir. Yani buğulanma önleyici katkılar estetik açıdan olduğu kadar paketlenmiş gıda ürünlerinin raf ömrünü uzatmada da yardımcı unsurdur.
Tarım filmlerinde oluşan pusluluk ve buğulanma ise ışık iletiminde azalmaya ve dolayısıyla büyüme ve ürün veriminde düşüşe neden olmaktadır. Ayrıca, yanma ve sürekli su damlası nedeniyle bitkilere zarar verebilen 'mercek' etkisinden kaynaklanan sorunlar ortaya çıkabilmektedir. Tüm bu sebepler, buğulanma önleyici özelliklerine sahip plastik filmlerin geliştirilmesini önemli konulardan biri haline getirmektedir.
Migrasyona Dayalı Buğulanma Önleyici Katkılar ve Çalışma Mekanizması
Buğulanma önleyici katkı maddeleri arasında gliserol esterleri, poligliserol esterleri, polioksietilen esterleri, sorbitan esterleri ve alkol etoksilatları bulunmaktadır [1].
Bu buğulanma önleyici katkı maddeleri, genellikle üretim sırasında plastik filmin yüzeyinde hidrofilik bir tabaka oluşturmak için eklenmektedir. Polimer matrisi ile uyumsuz oldukları için plastik filmin yüzeyine doğru göç ederek filmin yüzey enerjisini arttırmakta ve ıslanabilme özelliklerini iyileştirmektedir. Böylelikle su damlacıklarının film yüzeyinde yoğunlaşması engellenmekte ve şeffaf bir tabaka halinde filmin yüzeyine yayılmaktadır [2, 3].
1. Faz: Katkı polimer matrisinde homojen bir şekilde yayılır.
2. Faz: Katkı maddesi film yüzeyine doğru göç eder ve film yüzeyini hidrofilik bir hale getirir.
3. Faz: Buğulanma meydana geldiğinde, katkı maddesinin bir kısmı suda çözünerek yüzey gerilimini düşürür.
4. Faz: Su damlacıkları film yüzeyinde yayılıp birleşerek ince bir katman oluşturur ve buğulanma kaybolur.
Filmin artan yüzey enerjisi, su damlalarının daha düşük bir temas açısı oluşturmasına imkân tanımaktadır; bu da yan yana bulunan su damlalarının birleşmesini kolaylaştırarak film yüzeyinde ince, sürekli bir su tabakası oluşturmaktadır.
Bu durum, sabit su tabakası korunarak film üzerinden yiyeceğe düşecek kadar büyük tek bir damlanın oluşmasını engeller ve özellikle paketin içindeki kapalı hava kütlesinde, şeffaflığa yaklaşan bir görünüm oluşturur.
Buğu önleyici katkıların kullanım oranı;
- Kullanılan polimere
- Buğulanma önleyici etki için gereken süreye
- Film kalınlığına
- Toplam katkı formülasyonuna bağlı olarak değişmekle birlikte, genel olarak son üründe %1-3 oranında kullanılmaları yeterlidir [4].
Akfog Serisi
AKFOG buğulanma önleyici katkı maddeleri serisi, Akkim Kimya San. ve Tic. A.Ş. tarafından geliştirilen ve üretilen buğulanma önleyici katkılardır. Bu katkılar plastik film yüzeylerinde su damlacıklarının oluşumunu engelleyerek buğulanmaya karşı bir koruma sağlar. Bu sayede paketlenmiş ürünlerin görünürlüğü ve çekiciliği artar. Bu katkı maddelerinin öne çıkan özelliği, gıda ile doğrudan temas etme onayına sahip olmasıdır. Bunun yanı sıra biyo-bazlı ham maddeler kullanılarak üretilen sürdürülebilir ürünlerdir.
Tablo 1’de buğulanma önleyici katkı malzemelerine ait biyo-bazlılık oranları gösterilmiştir.
Buğulanma önleyici katkı maddelerinin seçimini etkileyen birkaç faktör bulunmaktadır. İlk olarak, istenilen buğulanma önleyici özellikleri, amaçlanan uygulamaya bağlıdır. Taze gıda ambalajı için buğulanma önleyici katkısının filmin yüzeyine hızlı göç etmesi arzu edilir ve uzun vadeli bir buğulanma önleyici etki için gereklilik yoktur [5]. Öte yandan, katkının yavaş göç etme oranı ve uzun süreli buğulanma önleyici etkisi, sera filmi uygulamalarında kritik öneme sahiptir.
Uygulama Aşaması
Akkim Kimya Ar-Ge Merkezi Plastik Uygulama Laboratuvarı’nda “AKFOG” buğulanma önleyici katkı maddelerinin streç filmlerde buğulanma performansına etkilerini değerlendirmek amacıyla çalışmalar gerçekleştirilmiştir. PVC karışımları, mikserde toz halinde hazırlanmış ve ardından ekstrüder ve blown film sistemleri kullanılarak streç filmlerin üretimi sağlanmıştır. Benzer şekilde, buğulanma önleyici katkılı ve katkısız olmak üzere hazırlanan polipropilen (PP) ve polietilen (PE) temelli filmler de blown film sistemi ile hazırlanmıştır.
Toplam Migrasyon Testleri
Buğulanma önleyici katkı maddeleri, polimer matris içinde kullanıldığında, zamanla film yüzeyine göç ederek yüzey gerilimini düzenlemekte, böylece su damlacıklarının oluşmasını engellemektedir. Ancak, film yüzeyinin su ile temasına ve aşınmasına bağlı olarak zaman içinde etkinliklerini kaybedebilmektedirler.
Plastik ambalaj malzemelerinde göç hızını etkileyen faktörler, farklı parametrelere bağlı olarak değişebilir, ancak başlıca etkenler şunlardır;
- Temas süresi
- Sıcaklık
- Migrantların konsantrasyonu
- Plastik malzemenin kalınlığı
- Plastik ve migrantların yapısal özellikleri
Plastik malzemeden gıdaya geçen maddelerin miktarını belirlemek için toplam migrasyon testleri yapılmaktadır. Toplam migrasyon testleri, ambalajdan gıdaya geçen tüm maddelerin (monomerler, katkı maddeleri vb.) toplam miktarını belirlemekte ve bu testler genellikle gıdaya temas eden plastik esaslı malzemelere uygulanmaktadır.
Sonuç
Dünya genelinde gıda israfı ciddi bir sorundur. Buğulanma önleyici katkılar gıda ambalajında sadece koruma sağlamakla kalmayıp, aynı zamanda çekicilik ve tercih edilme olasılığını da arttırmaktadır. Esnek termoplastik film üreticileri genellikle gıda koruma ve pazarlama ihtiyaçlarını başarıyla karşılamakta ancak buğulanma konusunda bazı zorluklar yaşanabilmektedir.
Akkim Kimya tarafından geliştirilen Akfog serisi buğulanma önleyici katkılar sayesinde PVC başta olmak üzere PE, PP filmlerde yüzey hidrofilitesi ayarlanarak buğulanmanın etkili bir şekilde önüne geçilmektedir. Akkim Kimya'nın katkıları, biyo-bazlılık oranları yüksek, gıda ile temasa uygun ve sürdürülebilir ambalaj çözümleri sunarak buğulanmanın kontrol edilmesine önemli bir katkı sağlamaktadır.
Ambalaj endüstrisinde biyo-bazlılık oranları yüksek ve sürdürülebilir katkıların kullanılmasının, gıda ambalajlarında buğulanmanın etkili bir şekilde kontrol edilmesine yönelik umut verici bir yaklaşım olduğunu göstermektedir.
Referanslar
[1]AAdditives to Improve Buğulanma önleyici Performance, NatureWorks LLC, 2011, 4 p. Available (accessed on 13.6.2016).
[2]AZWEIFE, H., MAIER, R.D., SCHILLER, S., Plastic Additives Handbook, 6th Edition, Carl Hanser Verlag, Munich, Germany, 2009.
[3]AWAGNER, P., Anti fog additives give clear advantage, Plastic Additives and Compounding, 3(11):18-21, 2001.
[4]AMasterbatches keep food packaging clear, Plastic Additives and Compounding, 1(4):11, 1999. [5]AJ. Markarian, Additives in food packaging, Plastics, Additives and Compounding, Vol. 4, No. 4, 2002, pp. 16-21. Available:http://dx.doi.org/10.1016/ S1464- 391X(02)80066-6.
Akkim Kimya Ar-Ge Merkezi
Dr. Tuğhan Akbaşak
Ar-Ge Müdürü – Plastik Katkıları, Ev & Kişisel Bakım, Proje ve İnovasyon
Gülşah Demir Ar-Ge Uzman Yardımcısı - Plastik Katkıları, Ev & Kişisel Bakım
Sezgi Erdoğan Ar-Ge Kıdemli Uzman - Plastik Katkıları, Ev & Kişisel Bakım
