پوشش های مصنوعی سوسیس و کالباس

پوشش های مصنوعی سوسیس و کالباس

به اذعان بسیاری از متخصصین حوزه صنایع غذایی، سوسیس و کالباس قدیمی ترین غذای نیمه آماده مورد مصرف انسان هستند و همانند دیگر مواد غذایی، بسته بندی این کالاها از دیرباز مورد توجه بوده است و از زمان های دور از پوشش های طبیعی برای بسته بندی این گروه از مواد غذایی نیمه آماده استفاده می شده است. به عنوان اولین تجربه از پوشش های طبیعی، مانند پوست اعضای داخلی بدن حیوانات مانند روده گاو، به عنوان پوشش سوسیس و کالباس استفاده شده است و در ادامه از انواع کلاژن و سلولز به این منظور استفاده شد. اما در قرن بیستم پلیمرها، این گروه از مواد اولیه با استعداد، توانستند صنعت تولید پوشش سوسیس و کالباس را متحول کنند و در حقیقت خانواده پوشش های مصنوعی سوسیس و کالباس بوجود آمد.

پوشش های سوسیس و کالباس یا در اصطلاح Sausage Casing یا Sausage skin یا به صورت ساده Casing، بر اساس مواد اولیه مورد استفاده در تولید پوشش به پنج گروه اصلی زیر تقسیم می شوند:

  • پوشش های حیوانی ( پوست اعضای داخلی بدن حیوانات مانند روده گاو)
  • پوشش های بر پایه کلاژن ( از ژلاسیون غضروف و مغزن استخوان و … حاصل می شوند)
  • پوشش های بر پایه سلولز ( از کتان بدست می آیند)
  • پوشش های بر پایه الیاف ( از الیاف طبیعی سلولزی تولید می شوند)
  • پوشش های مصنوعی (این گروه از پوشش ها بر پایه پلاستیک ها تولید می شوند)

پوشش های مصنوعی سوسیس و کالباس

در سال های اخیر کاربرد پلاستیک ها در تولید پوشش های مصنوعی به دلایلی چون هزینه تمام شده پایین در مقایسه با دیگر پوشش ها، امکان ایجاد خواص نفوذ ناپذیری در برابر گازها و تنظیم این خواص و همچنین امکان تغییر خواص مکانیکی با توجه به الزامات بسته بندی، رو به گسترش بوده است. این پوشش ها بر پایه پلیمرهایی چون پلی آمیدها و پلی الفین ها و به کمک فرایند Double Bubble تولید می شوند و بر اساس الزامات بسته بندی در فرایندهای بعدی در دو جهت کشیده می شوند و این پوشش ها می توانند تک یا چند لایه باشند. در حقیقت بر اساس خواص مکانیکی و عبور پذیری در برابر گازها ساختارهای چند لایه پوشش های مصنوعی توسعه داده شده اند.

پوشش های مصنوعی سوسیس و کالباس

از جمله مهمترین الزامات پوشش های مصنوعی سوسیس و کالباس می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • خواص نفوذ ناپذیری در برابر گازها، مانند:
    • اکسیژن
    • بخار آب
    • طعم و بو
  • جلوگیری از رشد میکروب ها و آغاز فرایند تخریب غذایی
  • خواص مکانیکی:
    • مقاومت در برابر سوراخ شدگی
    • استحکام پارگی
  • قابلیت جمع شدگی (Shrink-ability)
  • قابلیت ریتورتینگ و تحمل دمای بالا (Retort-ability)
  • قابلیت چسبندگی به محصولات پروتئینی بدون ایجاد اثر یا جدا کردن سطح محصولات
  • قابلیت چاپ پذیری
  • مقاومت در برابر نفوذ نور و اشعه UV
  • عدم بر همکنش منفی با مواد غذایی و ایجاد محیط باکتریایی – تخریبی

هر چند پوشش های تک لایه در بسته بندی این محصولات کاربرد فراوانی دارند، اما به منظور برآورده نمودن الزامات ذکر شده در بالا پوشش های چند لایه در سال های اخیر مورد توجه صنایع بسته بندی این محصولات قرار گرفته است. در بخش های بعدی این مقاله با ویژگی های پوشش های مصنوعی چندلایه سوسیس و کالباس بیشتر آشنا خواهیم شد.

تور های پلی آمیدی

ویژگی های پلی آمید گرید الیاف

امروزه طیف گسترده ای از کالاها با استفاده از گریدهای مختلف پلی آمید تولید می شوند. یکی از مهمترین گروه های کالاهای تولیدی با استفاده از پلی آمیدها، الیاف پلی آمیدی هستند. ابتدا الیاف مختلف پلی آمید تولید می شوند و سپس این الیاف به کالای نهایی تبدیل می شوند. الیاف پلی آمید در تولید البسه و پوشاک، تور و نت ها، برس های خانگی و صنعتی، لوازم جراحی – پزشکی، کالاهای ورزشی مانند راکت تنیس، ماشین آلات صنعتی – کشاورزی مانند ماشین چمن زن، صنایع تایر سازی و … به کار می روند. استحکام مکانیکی فوق العاده، پایداری و دوام منجر، به استفاده گسترده از الیاف پلی آمید شده است. گریدهای PA6, PA66, PA6/66 در تولید الیاف مختلف استفاده می شوند. یکی از مهمترین کاربردهای الیاف پلی آمید، استفاده از آن ها در تولید تورهای ماهیگیری است.

تور های پلی آمیدی

برای تولید یک تور ماهیگیری، ابتدا الیاف مناسب به روش اکستروژن تولید می شود. در مرحله بعدی شبکه تور بافته شده و رنگرزی انجام می شود. نهایتا فرایند کشش روی الیاف تنیده شده اجرا می شود و تور نهایی آماده می شود. امروزه حدود 20 نوع تور ماهیگیری مختلف برای صید در شرایط مختلف و با تجهیزات گوناگون توسعه داده شده است. هر چند پلی اتیلن نیز در تولید برخی از تورهای ماهیگیری به کار می رود، اما عمده تورها با استفاده از گرید PA6 تولید می شوند. علاوه بر استحکام مکانیکی فوق العاده PA، مقاومت در برابر سایش ویژگی مهم دیگری است که منجر به استفاده گسترده از PA در تولید تورها شده است. همچنین به منظور عملکرد بهتر تور و سایش کمتر امروزه گریدهای Lubricated PA توسعه داده شده اند. باید توجه داشت به دلیل مقاومت کم پلی آمید در برابر حرارت و نور خورشید بایستی در این کاربری از گریدهای مقاوم در برابر نور و حرارت استفاده کرد.

برای تولید تورهای مورد استفاده در صید با قایق، Trawl Fishing، از گرید PA6 استفاده می شود. همانطور که پیشتر ذکر شد، با استفاده از انواع Lubricated تورهای با کیفیت تری تولید می شود. اما در مورد تورهای مورد استفاده در صید به روش رشته طناب طویل (Long-Line fishing)، به دلیل نیاز به الیاف با انعطافپذیری بالا از پلی آمیدهای کوپلیمر مانند گرید PA6/66 استفاده می شود. گرید PA 6/66 در مقایسه با PA6 انعطافپذیری بیشتر و دمای ذوب کمتری دارد. دمای ذوب کمتر منجر به فرایند پذیری بهتر گرید PA 6/66 در مرحله اکستروژن الیاف و همچنین در مرحله کشش الیاف در تولید تور می شود.

پلی آمید گرید الیاف

پلی آمید در بسته بندی سوسیس و کالباس

گرید های کاربردی پلی آمید در صنعت بسته بندی

بسته بندی سوسیس و کالباس

دو هدف اصلی استفاده از گریدهای مختلف پلی آمیدها در صنایع بسته بندی مواد غذایی، کاهش عبورپذیری در برابر اکسیژن، عطر، بو و افزایش خواص مکانیکی مانند مقاومت در برابر سوراخ شدگی است. دیگر خواص منحصر به فرد پلی آمید بسته بندی عبارتند از:

  • قابلیت ترموفورمینگ با عمق زیاد
  • عبور پذیری عالی نور
  • مقاومت به نفوذ روغن

از بین تمامی گریدهای تجاری شده پلی آمید، گرید های PA6 و PA6/6.6 بیشترین کاربرد را در صنایع بسته بندی و تولید فیلم ها دارند. علاوه بر این دو گرید، گونه های ویژه و با کاربری خاص مانند PA6/12 و PA6/6.6/12، که به ترتیب کوپلیمرهای دو و سه منومره هستند، در صنایع بسته بندی به مصرف میرسند. PA6 با درصد بلورینگی بالا به خنک کاری سریع پس از تولید نیاز دارد و گرید PA 6/6.6 با خنک سازی در شرایط عادی شفافیت فوق العاده ای را نتیجه می دهد و مقاومت بینظیری در برابر سوراخ شدن همراه با انعطافپذیری بالا دارد. دمای ذوب این گرید حدود 30 درجه سانتیگراد از مقدار مربوط به گرید PA6 کمتر است و این ویژگی هزینه های تولید را کاهش داده و فرایند تولید را ساده تر و قابل کنترل تر می کند. گرید PA6/6.6 مدول کششی کمتری در برابر گرید PA6 دارد، اما از طرف دیگر انعطافپذیری و ازدیاد طول بالاتری دارد و این تنوع گرید امکان تنظیم خواص مکانیکی را برای طراحان بسته بندی مهیا می کند. جدول زیر مهمترین خواص این دو گرید پر طرفدار پلی آمید در صنعت بسته بندی را نشان می دهد:

نام گرید دمای ذوب (°C) عبور پذیری اکسیژن

(ml.50µm/m2.day)

T  = 23ºC, RH = 0%

مدول کششی (MPa) استحکام مکانیکی (MPa) کرنش در پارگی (%) انرژی لازم برای پارگی (mJ)
PA6 220 20 700 100 400 18
PA 6/6.6 191 26 500 105 470 25

 

کاربرد پلی آمید در بسته بندی پروتئین ها

گرید مناسب PA با توجه به الزامات عبورپذیری گاز و خواص مکانیکی مورد نیاز بسته بندی در ساختارهای چندلایه ترکیبی با پلی الفین و EVOH قرار می گیرد. فیلم تولیدی می تواند به کمک فرایندهای دمش فیلم و ریخته گری (Blown and Cast Film Production) تولید شود و در مرحله بعد به کمک دستگاه های تولید نهاده های بسته بندی به یکی از شکل های زیر تبدیل می شود:

  • کیسه های بسته بندی (Pouches)
  • پوشش های سوسیس و کالباس (Sausage Casing)
  • فیلم های شرینک مواد غذایی (Shrinkbags)
  • ظروف ترموفرم (Thermoforming)
  • فیلم های درپوش (Lidding Films)
  • بسته بندی ریتورت (Retort Packaging)
  • بطری ها (Bottles)
  • بسته بندی مایعات BIB  (Bag in Box)
کابرد پلی آمیدها در بسته بندی

کاربرد پلی آمیدها در صنایع بسته بندی و تحول این صنعت

نایلون نام تجاری خانواده پلی آمیدهای شرکت دوپونت است. قدرت نفوذ این برند در بین صنعتگران به حدی زیاد بوده است که در طول مدت 80 ساله تولید این پلیمر، بسیاری از کاربران پلی آمید را به اسم نایلون می شناسند. اولین پلی آمید تجاری در شرکت دوپونت تولید شد و از نوع PA66 بود. امروزه گونه های بسیار متفاوتی از پلی آمیدها در صنایع مختلف استفاده  می شوند. از جمله کاربرد پلی آمیدها می توان به صنایع خودروسازی، بسته بندی، لوازم خانگی و در تولید سایر قطعات بادوام مانند گریدهای PA6, PA66, PA610, PA11, PA12, PA612, PA6/66, … اشاره نمود.

کابرد پلی آمیدها در بسته بندی

به صورت خلاصه تقاوت ساختاری پلی آمیدها به منومرهای مورد استفاده در پلیمریزاسیون آن ها بر میگردد. خواص یک پلی آمید به گروه های آمید و اسید مورد استفاده در ساختار آن بستگی دارد. پلی آمیدهای گونه A مانند PA66, PA12, … از کوپلیمریزاسیون دی آمین و دی اسید و گونه های B مانند PA6 از پلیمریزاسیون آمینواسیدها حاصل می شوند. اعداد مورد استفاده در نامگذاری پلی آمیدها نشان دهنده تعداد کربن موجود در منومرهای مورد استفاده است. برای مثال PA6 از پلیمریزاسیون یک منومر آمینواسیدی با 6 کربن که در حقیقت کاپرولاکتوم است، ایجاد می شود. یا PA66 از کوپلیمریزاسیون یک دی آمین 6 کربنه و یک دی اسید 6 کربنه، به ترتیب هگزن دی آمین و آدیپیک اسید، تولید می شود. سایر گریدهای پلی آمیدی را به همین ترتیب می توان تحلیل نمود.

نوع منومرها، ساختار شیمیایی و در نتیجه خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی پلیمر نهایی را تعیین میکند و بر اساس خواص نهایی، هریک از پلی آمیدها در یک کاربری استفاده می شوند.از دیگر موارد مهم کاربرد پلی آمید، استفاده از آن در صنایع بسته بندی است. پلی آمید با داشتن استحکام مکانیکی بسیار بالا در مقایسه با پلی الفین های مورد مصرف در صنایع بسته بندی، دمای تغییر شکل حرارتی بالا، انعطافپذیری و چقرمگی بالا، عبورپذیری بسیار ناچیز در برابر اکسیژن، مواد شیمیایی، بو و عطر، شفافیت و خاصیت ترموفرمینگ صنایع بسته بندی را متحول کرده است.

پلی آمیدها در صنایع بسته بندی

از طرفی پلی الفین ها نیز در کاربردهای بسته بندی آزادی عمل بسیاری را پیش روی مهندسین قرار می دهند. از جمله مهمترین چالش هایی که با استفاده از پلی الفین ها می توان آن را برطرف کرد، تنظیم قیمت و جلوگیری از نفوذ بخار آب به درون بسته بندی است. باتوجه به همین نکته ساختارهای چند لایه، متشکل از پلی آمید و پلی الفین ها جایگاه ویژه ای در صنایع بسته بندی پیدا کرده اند. باتوجه به طبیعت قطبی پلی آمید و ماهیت غیر قطبی پلی الفین ها امکان قرارگیری آن ها در یک سیستم چندلایه به تنهایی امکان پذیر نیست. از همین رو Tie layer ها به صنایع بسته بندی ورود پیدا کرده اند. ترکیب PA/ Tie layer/ PO سرآغاز ایجاد ساختارهای مهندسی پوشش های چندلایه در صنایع بسته بندی است که در بخش های بعدی بیشتر با آن آشنا خواهیم شد.

PA/ Tie layer/ PO

پلی آمید در صنعت خودرو

جایگزینی با فلزات، پتانسیل بالفعل پلی آمید ها

پلی آمید در صنعت خودرو

کاهش 7-5 درصدی مصرف سوخت با کاهش 10 درصد وزن هر خودرو و کاهش تولید کربن دی اکسید به مقدار 20 کیلوگرم با کاهش یک کیلوگرم از وزن یک خودرو، همین دو جمله انگیزه کافی برای کاهش وزن خودروها و استفاده از مواد اولیه سبک تر مانند پلی آمید ها را به هر طراحی القا می کند.

استفاده از پلیمرها با دانسیته حدودی یک هشتم فلزات، پتانسیل بالقوه بالایی را برای جایگزین کردن قطعات فلزی خودرو ایجاد می کند. در طول 50 سال گذشته سرانه استفاده از پلیمرها در تولید قطعات خودرو بیش از ده برابر شده است. در حال حاضر به صورت متوسط 10 درصد وزن هر خودرو از پلیمرها تشکیل شده است.

بهترین کاندید برای جایگزینی فلزات در قطعات در معرض حرارت و نیازمند به استحکام مکانیکی بالا در کاربرهای خودرویی، خانواده پلی آمید ها هستند. امروزه در قطعات زیر کاپوت خودرو به صورت گسترده از گریدهای مختلف پلی آمید ۶ و پلی آمید ۶۶ استفاده می شود. قطعاتی همچون کانالهای هوا، کاور موتور، قاب تسمه تایم، درپوش رادیاتور و محفظه روغن از جمله این قطعات هستند.

پلی آمید در صنعت خودرودر قطعات بیرونی خودرو پلی آمیدها در ساخت دستگیره های درب، قطعات کیسه هوا، قاب و دستگیره صندلی به کار می روند.

در حال حاضر در هر خودرو به صورت متوسط 11 کیلوگرم قطعات پلی آمیدی مصرف می شود. پیش بینی می شود با پیشرفت کامپاندهای پلی آمیدی و جایگزینی بیشتر با فلزات و حتی پلیمرهای گران قیمتی مانند PPS این مقدار به حدود 14 کیلوگرم نیز برسد.