FI110569B - Selluloosapohjainen pakkausmateriaali, jolla on lisääntynyt adsorptiokyky ja menetelmä sen valmistamiseksi - Google Patents

Description

1 110569

Selluloosapohjainen pakkausmateriaali, jolla on lisääntynyt adsorptiokyky ja menetelmä sen valmistamiseksi 5 Tämä keksintö koskee selluloosapohjaista pakkausmateriaalia, jolla on lisääntynyt adsorptiokyky ja menetelmää sen valmistamiseksi. Pakkausmateriaalia voidaan käyttää erityisesti säiliöinä nopeasti pilaantuville hedelmille ja vihanneksille (tuoreille).

10

Lukuisat menetelmät - kappaleiden (tuotteiden) jäähdytyksestä muovikalvojen, -kääreiden, yhdistettyjen pakkausmateriaalien, joilla on kaasujen ominaispermeabiliteetin erilaiset adsorptiokyvyt, käyttöön ovat tulleet tunnetuksi 15 nopeasti pilaantuvien tuoreiden hedelmien ja muiden vihannesten kypsymisen hidastamiseen ja tuoreuden, maun ja koostumuksen säilyttämiseen. Monissa tapauksissa säilytettävät hedelmät tai vihannekset käsitellään bakteereja tappavilla aineilla, mikroaaltosäteilytyksellä tai kemi-20 kaaleilla.

Johtuen hygieniavaatimuksista, mitkä tulevat jatkuvasti yhä ankarammiksi, on tarkoitus hidastaa tuotteiden kypsymistä yhdistämällä luonnosta peräisin olevia adsorboivia aineita 25 ( esim. aktiivihiili) tavanomaisiin pakkausmateriaaleihin, kuten pahvilaatikoihin ja samanaikaisesti jättää pois • nopeasti pilaantuvien ruokien, erityisesti hedelmien ja vihannesten pakkauksessa varastoitavan tuotteen käsittely.

30 Tiedetään, että hedelmien kypsymisen ja varastoinnin aikana ' vapaantuu erilaisia määriä kaasuja ja höyryjä, joilla on erilaiset koostumukset, joiden rikastuminen suljetussa ‘ ’ säiliössä kiihdyttää kypsymistä ja siksi siihen sisältyy ...* varastoitavien tuotteiden nopea vaurioituminen. Adsorboivat 35 aineet, joita käytetään varastointiyksikön tai säiliön .*··. sisälle suljettuna, esimerkiksi zeoliitit, aktiivihiili, vastaavasti silikageeli, kykenevät hidastamaan kypsymistä • ” tai tavaroiden vaurioitumista tietyssä määrin sitomalla 2 110569 osittain kaasut ja höyryt. Kuitenkaan käytettyjä adsorboivia aineita ei voida levittää pysyvästi tunnetun hedelmien pakkausmateriaalin pinnalle, mistä syystä niiden käyttö on kömpelöä ja työlästä.

5

On myös tullut tunnetuksi, että humushapon ja myös nitro-* humushapon sekakalium-, natrium-, magnesium- tai ammonium-suoloilla, jotka on valmistettu humushapon ja typpihapon reaktiolla, ja joita käytetään hoidossa ja kosmeettisessa 10 teollisuudessa, on myös jonkin verran aktiivisuutta estämään mädäntymistä ja käymistä ja täten niitä voidaan käyttää adsorboivina aineina levitettynä pakkausmateriaaleille hedelmien varastoinnissa. Humushapon ja erityisesti nitrohumushapon suoloja on käytetty muodossa, mikä on 15 täytetty huopaan, polyeteenivaahtoverkkoon tai paperipussiin tai levitetty niille ja tietyn asteinen tuoreuden säilyttävä vaikutus havaittiin hedelmien varastoinnin tapauksessa [C. A. 111, 76736 (1989); JP-patentti 64.

02,528].

20 Tämän keksinnön tarkoitus on aikaansaada selluloosapoh-jainen pakkausmateriaali, jolla on lisääntynyt adsorp-tiokyky, tuoreitten hedelmien, vihannesten ja vihertuot-teiden (kukkien ja sen kaltaisten) pakkaamiseen, joka 25 pakkausmateriaali hidastaa kypsymistä ja sallii tuotteiden : varastointi-iän pidentymisen säilyttäen niiden alkuperäisen • laadun.

• · · * « · · • * · · Tämän keksinnön mukaisesti aikaansaadaan selluloosapoh-30 jäinen pakkausmateriaali, jolla on lisääntynyt adsorp- • · · tiokyky, joka materiaali on käsitelty ainekseltaan tai pinnaltaan pysyvällä tavalla vesisuspensiolla, mikä [ ‘ sisältää fulvohapon ja humushapon tai niiden suolojen seosta. Selluloosapohjainen pakkausmateriaali on paperia, 35 pahvia, aaltopahvia tai muuta selluloosapohjaista lami-noitua tuotetta. Näiden valmistuksen aikana sidotaan » * suspensio, joka sisältää fulvohapon ja humushapon seosta, '· " selluloosakuituihin paperiteollisuuden teknologisessa 3 110569 vaiheessa tai selluloosakuituihin viimeistelyn aikana, kun kuidut ovat yhä aktiivisessa märässä tilassa. Fulvohapon ja humushapon seos sidotaan selluloosakuituihin sellaisenaan tai sekoitettuna muiden lisäaineiden (apuaineiden), joita 5 käytetään paperiteollisuudessa, kanssa ja lopputuote kuivataan sitä seuraavassa vaiheessa.

Keksinnön mukainen suspensio, joka sisältää fulvohapon ja humushapon seosta ja on sopiva sekoitettavaksi selluloosa-10 kuituihin, on puhdistettu kolloidiliuos, mikä on mieluummin otettu talteen ruskohiilestä, ligniitistä tai turpeesta dispergoimalla näitä raakamateriaaleja alkaliseen väliaineeseen ympäristön lämpötilassa, jolloin tulokseksi saatu kolloidiliuos sisältää olennaisesti partikkeleita, joiden 15 koko on olle 1 ym ja kuiva-ainepitoisuus 4-5 paino-% ja pH voimakkaasti alkalinen. Kuiva-aineanalyysi antaa seuraavat tulokset: C: 40-42 %; H: 3,61 -4,0 %; N: 0,73 -1,0 %; O: 42,0 - 44 %.

20 Johtuen humushapon ja fulvohapon rakenteellisesta analogiasta, voidaan fulvohappojen korkeampi osuus seoksessa päätellä alkuaineanalyysin tilastollisella jakaantumisella [F. J. Stevenson: "Humus Chemistry, Genesis, Composition, Reactions", Wiley, New York (1982)].

:..t 25

Keksinnön mukaiselle menetelmälle selluloosapohjaisten * pakkausmateriaalien, joilla on lisääntynyt adsorptiokyky, * 4 · » valmistamiseksi on tunnusomaista se, että lisätään annok-

KM

sittain paperin valmistuksen märkävaiheessa määrässä, joka * 30 on ainakin 0,5 paino-%, mieluummin 3-5 paino-%, fulvohapon » · · ja humushapon seosta, laskettuna valmistettavan paperin kuivamateriaalipitoisuutena, kolloidisen vesiliuoksen ' * muodossa kuitususpensioon tai kuiturainaan, joka on läsnä ...· viimeistelypuristimessa, sitten paperiraina käsitellään ja :Y: 35 kuivataan arkin tai (paperi)levyjen saamiseksi tunnetulla .·". tavalla.

: ” Vesisuspensio, jonka pH-arvo on alkalinen ja joka sisältää 4 110569 fulvohapon ja humushapon seosta, voidaan lisätä annoksittain yhteen täyteaineiden kanssa paperin valmistuksen märkävaiheessa viimeistelyssä samanaikaisesti lisäaineiden (apuaineiden), joita käytetään paperiteollisuudessa, 5 lisäyksen kanssa.

Lisäaineen lisäys vesikolloidiliuoksen, joka sisältää humushappoa ja fulvohappoa, muodossa suoritetaan kussakin tapauksessa ennen paperin kuivausvaihetta. Lisäys voidaan 10 suorittaa selluloosanvalmistusvaiheessa massatehtaassa, mistä saadaan paperiteollisuuden lähtöaineet, kuitenkin käsittely voidaan aikaansaada myös upottamalla paperiraina vesipitoiseen käsittelysuspensioon, esim. viimeistely-puristimessa, mitä seuraa kuivaus. Metallisuolat, erityi-15 sesti alumiinisuolat, joita paperin tekemisessä käytetään, tukevat suotuisasti humushappojen ja fulvohappojen tai vastaavasti niiden suolojen kiinnittymistä selluloosa-kuituihin.

20 Selluloosapohjaisten pakkausmateriaalien, joilla on lisääntynyt adsorptiokyky ja jotka on valmistettu keksinnön mukaisesti, tehokkuutta, mm. niiden kykyä sitoa kaasuja ja höyryjä, jotka ovat vapautuneet hedelmistä, on kokeiltu hedelmien varastointikokeilla. On havaittu, että selluloo-25 sapohjaisten pakkausmateriaalien kiinnittyvyyteen ei vai-kuta keksinnön mukainen käsittely, kun taas paperituotteen » · • vahvuus lisääntyy 20 %:lla.

* * · ·

Keksinnön mukaista menetelmää kuvataan seuraavissa esimer- i a |·;·§ 30 keissä.

* a a

Esimerkki 1 a "

Valmistettiin suspensio, joka oli sopiva selluloosapohjai-35 sen paperimateriaalin käsittelemiseksi ja jonka kuiva-.···. ainepitoisuus oli 4-5 %, dispergoimalla raakamateriaalia, joka sisälsi fulvohappoa ja humushappoa, alkaliseen i a : “ väliaineeseen ympäristön lämpötilassa. Partikkelikoko- a a a 5 110569 jakaantuman mukaisesti sisälsi tummanruskean värinen kolloidiliuos, jonka pH oli 11-12, partikkeleita, joiden koko oli alle 1 pm, 65 % ja välillä 1 pm - 1,2 pm määrässä 23-25 %. Dispergoitujen partikkeleiden zetapotentiaalin 5 havaittiin olevan -20 mV. Suspensio ei laskeutunut varastoinnin aikana, kolloidiset partikkelit voitiin sedimen-toida vain käyttämällä 15000 x g:tä.

Alkuaineanalyysin arvot laskettuna vapaalle hapolle ja 10 viitaten kiintoaineisiin ovat seuraavat: C: 40,50 % H: 3,61 % O: 42,1 % N: 0,75 % 15

Alkuaineanalyysin arvot, joita on annettu kirjallisuudessa, ovat seuraavat:

Fulvohappo Humushappo C: 40-50 % 50-60 % 20 H: 4-6 % 4-6 % O: 44-50 % 30-35 % N: 1-3 % 2-6 % Käytetyn suspension hapenkulutus mitattiin epäsuoralla 25 menetelmällä. Lisättiin jodiliuosta suspensioon, mikä pelkistyi seuraavan reaktion mukaisesti: I2 —> 2 I' ja » · j hapetuksessa kulumaton jodi titrattiin loppupisteeseen • » « · käyttäen 0,1 N natriumtiosulfaattiliuosta.

( 1 * « · » * » *,,! 30 0, 1 N natriumtiosulfaattiliuoksen kulutus (annettuna ml:na) 1 * * » » · * merkitsi liuoksen hapettuvuutta ja on koostumukselle ominainen: » 1 • » 35 I * I · • » » «•1*1 6 110569 Käytetty suspensio 0,1 N natriumtiosulfaatti-(ml) liuoksen kulutus (ml) 1 8,4 5 2 7,8 3 7,1 5 6,2

Esimerkki 2 10

Jauhettiin 100 g selluloosapohjaista kuitumateriaalia (kuiva-ainepitoisuus) sisältäen 30 paino-% valkaisematonta kuusissulfaattiselluloosaa ja 70 paino-% jätepaperia 5 paino-%:na suspensiona 24 SR°:een ja sitten lisättiin 2 g 15 Dynakoll HV-vahvistettua hartsia 4 paino-% liuoksena. Sen jälkeen lisättiin annoksittain 100 g gelatoitua tärkkelystä, jonka kuiva-ainepitoisuus oli 1 paino-%, seoksen pH-arvo säädettiin 4,5:ksi lisäämällä 12 Baume-asteen alumii-nisulfaattiliuosta ja sitten 100 g fulvohapon ja humushapon 20 pH: n 11,0 seosta, jonka kuiva-ainepitoisuus oli 5 paino-%, disintegraattoriin jatkuvasti sekoittaen. Sen jälkeen valmistettiin arkkeja laboratorion arkinmuodostuslaitteessa.

Toistettiin tämä esimerkki käyttäen 50, 25 ja vastaavasti 25 12,5 g:aa suspensiota, joka sisälsi fulvohapon ja humus- hapon seosta.

Esimerkki 3 * | · · ♦ # · 30 Esimerkin 1 mukaista vesisuspensiota, joka sisälsi fulvo- ·’ ’ hapon ja humushapon seosta, lisättiin annoksittain määrässä (annos) 0,8 1 suspensiota 1 kg:aa kohti kuituja paperikui- ’ : tususpensioon, jota käytettiin päällystekerroksena aalto- pahvilaatikoiden valmistuksessa. Toisessa kokeessa lisät- 35 tiin suspensio, joka sisälsi humushapon ja fulvohapon ,···, seosta annoksittain viimeistelypuristimeen tärkkelyksen • · sijasta määrässä 3-5 paino-% laskettuna kuiva-ainepitoi- : ’** suudelle.

* 7 110569 Pääteltiin, että lisättynä viimeistelypuristimeen, olennainen osa lisäaineesta kiinnittyy paperin pinnalle, kun taas kun se lisätään kuitususpensioon, havaittiin että lisäaine 5 jakaantui melkein tasaisesti paperin poikkileikkaukselle.

Esimerkki 4

Keksinnön mukaisesti käsitellyn selluloosapohjaisen pak-10 kausmateriaalin teho testattiin hedelmillä, jotka oli pakattu aaltopahvilaatikoihin, jotka oli valmistettu päällystyspaperilla, joka oli saatu esimerkin 3 mukaisesti. Koska varastoinnin aikana odotettiin kaasun vapautumista, teho varmentui itsestään suljetussa säiliössä. Paperipääl-15 lysteen tulee olla kosketuksissa hedelmien ilmakehän kanssa varastoinnin aikana. Tulisi panna merkille, että ilmavaras-toidun pakkausmateriaalin adsorptiotehossa ei tapahtunut mitään alenemaa 6 kuukauden jälkeenkään. Siksi voidaan odottaa, että erityinen käsitellyn paperin estävä vaikutus 20 on pysyvä.

Pakkausmateriaaliin tuotu lisäaine ei vaikuttanut haitallisesti sen funktionaalisiin ominaisuuksiin, viimeistelyyn, vahvuuspiirteisiin (ominaispiirteisiin) ja kiinnittyvyy-25 teen.

• · # : Keksinnön mukaisella lisäaineella käsitellyn paperin • · · · pelkistävä vaikutus (teho) verrattuna käsittelemättömään paperiin tutkittiin määrittämällä sen värinpoistovaikutus 30 metyleenisinisellä (unkarilaisen standardin MSZ No. 6230-57 • mukaan). Käytettiin metyleenisinisen liuosta pitoisuudessa 8 pg/ml, adsorptiomaksimin ollessa 645 pm.

Kontrolli ja vastaavasti käsitelty paperi, 1 g kutakin, 35 asetettiin tilavuudeltaan 100 ml:n pulloon, ne ravisteltiin .···, yhteen 50 ml:n kanssa metyleenisinisen vesiliuosta, annet- [·' tiin seisoa 15, 30 tai vastaavasti 60 sekuntia ja poistami- : ·* sen jälkeen liuos tutkittiin spektrofotometrisesti.

• | s 110569

Metyleenisinisen adsorbanssin, s.o. AG45 pm havaittiin olevan 0,90 ennen mittausta.

15 30 60 5 sekunnin jälkeen Käsittelemätön paperi 0,66 0,52 0,49 Käsitelty paperi 0,47 0,33 0,31 10 Värinpoistotutkimuksen mukaisesti esiintyi merkittävä ero käsitellyn ja käsittelemättömän näytteen välillä poistamisen jälkeen, mikä kesti hyvin lyhyen aikaa.

Valmistettiin laatikoita, joiden mitat olivat 225 x 165 x 15 110 mm pahvista, jota oli käsitelty keksinnön mukaisesti ja vastaavasti kontrollipahvista. Samat painot raakoja persikoita, banaaneja, kypsiä mansikoita ja vastaavasti sieniä pakattiin laatikoihin ja sitten niitä varastoitiin 20°C:ssa 0-14 päivää.

20

Hedelmien suljetun varaston ilmakehässä olevien metanolin, etanolin, etyyliasetaatin ja butyyliasetaatin pitoisuudet testattiin käyttäen Packard 5880 A-tyyppistä kaasukromatografia. Hedelmien ulkonäköä ja muutoksia havainnoitiin . ·:* 25 silmämääräisesti.

MM

• · · • < · • · : .·. Tulokset: • · · • I I · I I · h"! Mansikat (0,7 kg mansikoita kussakin laatikossa) olivat * · · 30 kiiltävän punaisia käsitellyssä laatikossa viidentenä II· '·' ’ päivänä, kun taas kontrollit olivat samean punaisia, kuih tuneita ja niissä oli monia homeisia.

• I

'" Persikat (0,75 kg puolikypsiä hedelmiä kussakin pakkauk- .v. 35 sessa): hedelmät, joita varastoitiin 10 päivää käsitellyssä h! laatikossa, olivat yhä vihertävänvärisiä ja kypsymisproses- * · T si oli huomattavasti estynyt kontrolliin verrattuna.

• · 9 110569

Banaanit (0,8 kg raakoja, vihreänvärisiä hedelmiä kussakin laatikossa): kontrolli oli kellertävä kolmantena varastoin-tipäivänä ja täysin kypsän keltaisia 7. päivänä ja 9. päivänä, kun taas hedelmät jäivät vihertäviksi ja tulivat 5 hieman kellertäviksi toiselta puoleltaan käsitellyssä laatikossa.

Sienet (0,25 kg pieniä viljeltyjä helttasieniä (Agaricus bisporus) asetettuna kuhunkin pakkausmateriaaliin): sienet 10 kontrollilaatikossa tulivat ruskehtaviksi, sienien lakit (pileus) olivat voimakkaasti auenneita ja suurimmat tulivat homeisiksi 7. varastointipäivään mennessä. Lakit olivat tuskin ollenkaan tai ei ollenkaan auenneita, eikä ruskeaa väriä havaittu käsitellyssä laatikossa.

15

Sienten varastointikokeessa aineissa tapahtuvaa proteiinien hydrolyysiä seurattiin mittaamalla painon alenemaa ja proteiinimolekyylien intensiteettiä. Sieniproteiinien jakaantuma määritettiin geelielektroforeesilla SDS-(nat-20 riumdekyylisulfaatti)-polyakryyliamidilla.

Useissa pakkausmateriaaleissa varastoitujen hedelmien hengitysvoimakkuus oli vaihteleva. Tästä syystä säiliön ilmakehän kaasukoostumus ei ollut yhtäläinen, mutta omi-: :* 25 nainen varastoiduille hedelmälajeille.

• · · ' Kypsymisen kontrolloinnissa ovat entsyymisynteesiin * · · • 4 · · liittyvät biokemialliset muutokset olennaisia. Keksinnön 1!”^ mukaisesti käsitellyt pakkausmateriaalit ilmeisesti estävät 4 · 30 entsyymisynteesin ja samalla kypsymisprosessin.

Claims (6)

110569 10

1. Selluloosapohjainen pakkausmateriaali, kuten paperi, 5 pahvi, arkki, aaltopahvi tai muu selluloosapohjainen lami-noitu tuote, jolla on lisääntynyt adsorptiokyky, tunnettu siitä, että se on käsitelty ainekseltaan tai pinnaltaan vesipitoisella kolloidiliuoksella, jonka kuiva-ainepitoisuus on 4-5 paino-% ja jonka pH on voimakkaasti alkalinen ja joka 10 sisältää fulvohapon ja humushapon tai vastaavasti niiden suolojen seosta, siten että kolloidiliuos sitoutuu pysyvästi selluloosakuituihin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pakkausmateriaali, tunnettu 15 siitä, että se on käsitelty paperinvalmistuksen märkäteknolo- gisessa vaiheessa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pakkausmateriaali, tunnettu siitä että käsittelyyn käytetään puhdistettua kolloidiliuos- 20 ta, jossa on fulvohapon ja humushapon seosta, joka liuos on saatu pilkkomalla fulvohappoa ja humushappoa sisältämää raakamateriaalia dispergoimalla se alkaliseen väliaineeseen ympäristön lämpötilassa, partikkeleiden ollessa olennaisesti kooltaan pienempiä kuin lpm ja kuiva-aineen alkuaineanalyysin . ··· 25 ollessa seuraava: C: 40-42 %, H: 3,6-4,0 %, N: 0,75-1,0 %, O: 42,0-44,0 %. • · • « » t « » ”V 4. Menetelmä lisääntyneen adsorptiokyvyn omaavan selluloosa- V.". pohjaisen pakkausmateriaalin valmistamiseksi, tunnettu siitä, 30 että lisätään annoksittain fulvohapon ja humushapon seoksen '·’ ' kolloidiliuosta määrässä, joka on ainakin 0,5 paino-%, edul lisesti 3-5 paino-% laskettuna valmistettavan paperin kuiva-: ainepitoisuutena, kuitususpensioon tai kuiturainaan, jota käsitellään viimeistelypuristimessa paperin valmistuksen 35 märkävaiheessa, jonka jälkeen paperimassa kuivataan ja käsi-,···, tellään arkiksi tai pahviksi sinänsä tunnetulla tavalla. : ’·· 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsittely kuitususpensiossa suoritetaan samanaikaisesti 11 11U569 paperiteollisuudessa käytettävien lisäaineiden (apuaineiden) lisäyksen kanssa.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 5 että suoritetaan käsittely ennen paperin kuivausvaihetta lisäämällä lisäaine annoksittain paperiteollisuuden lähtöaineisiin.

10 Patentkrav