Versie A

• Waarom wordt EVOH vaak gebruikt in multilaag toepassingen? Welke factoren beïnvloeden de barrière-eigenschappen? En hoe die (negatieve) invloeden reduceren? Zie reeks A vraag 2 van 2016-2017
• Oriëntatie van films: Welke technieken? Eigenschappen? (Zie ook Innovia) Zie versie 1 2014-2015 vraag 2
• Welke factoren beïnvloeden migratie? Zie versie 5 vraag 2 van 2014-2015

Versie B

• 4 manieren om permeabiliteit te verhogen en waar wordt het toegepast
• Voorwaarden antimicrobiële verpakking en 4 voorbeelden
• 3 sealing methoden uitleggen van ultrasone, conductance etc

Versie C

• Geef 2 manieren om een PP/EVOH/PP tray te vormen, voor en nadelen
• PIM: 3 restricties en uitleggen
• Aseptisch verpakken, techniek + belangrijke vereisten

Versie D

• Sustainability and functionality zijn belangrijk tegenwoordig in de verpakkingen. Noem voor elk 2 innovatieve technologieën die worden toegepast in de PET-bottles.
• Conductance sealing: sealing behaviour en belang van hot-tack uitleggen.
• Verschil tussen OML en SML uitleggen en welke 2 reductiefactoren kunnen worden toegepast.

Eerst krijg je 40 min om het examen voor te bereiden, dan wordt het in 20 min mondeling ondervraagd. Er zijn verschillende versies…

• Over oriëntatie bij plastics — Zie versie 1 2014-2015 vraag 2
• Over migratie: OML, SML, reductiefactoren — Zie reeks E 2016-2017 vraag 2
• Over printing: offset vs flexo, methode en kwaliteit vergelijken — Zie versie 4 2014-2015 vraag 3

REEKS A

Factoren die migratie beïnvloeden

Zie versie 5 2014-2015 vraag 2

4 challenges van bioplastics

Zie versie 4 2014-2015 vraag 1

Productie van hot fill bottles --> verschillende aspecten

Hot-fill PET-flessen zijn speciaal ontworpen om voedingsmiddelen te bevatten die bij hoge temperaturen worden gevuld, zoals vruchtensappen en isotone dranken. Deze flessen moeten bestand zijn tegen de thermische stress die ontstaat wanneer het hete product wordt ingevuld en vervolgens afkoelt.

PET (Polyethyleentereftalaat) is het hoofdmateriaal dat wordt gebruikt voor hot-fill PET-flessen. PET kan in verschillende moleculaire vormen voorkomen: amorf en kristallijn. Amorfe PET is helder en transparant, terwijl kristallijne PET een hogere temperatuurbestendigheid biedt, maar vaak minder transparant is vanwege de vorming van grotere sferulitische kristallen die licht reflecteren.

Hot-fill PET-flessen worden vervaardigd met een verhoogd kristallijnniveau, meestal rond de 28-32%, om bestand te zijn tegen temperaturen tot 96°C zonder significante krimp of vervorming. Deze kristallisatie vindt plaats door het materiaal te verhitten tijdens de productie, waardoor de moleculaire spanningen worden verlicht en kristalgroei wordt bevorderd.

Er zijn 2 soorten productieprocessen:

• Single-mold methode: Hierbij wordt de verwarmde preform in een mal geblazen die een temperatuur heeft van ongeveer 120°C - 130°C. De druk van perslucht houdt de gevormde fles gedurende ongeveer 3 seconden tegen de malwand, waardoor de kristallisatie verder kan plaatsvinden.
• Dual-mold methode: In dit geval wordt de preform eerst geblazen in een mal die iets groter is dan de uiteindelijke vorm van de fles. Vervolgens wordt deze eerste vorm opnieuw verwarmd in een oven om de moleculaire spanningen te verlichten en de kristallisatie te bevorderen voordat het opnieuw wordt geblazen in de definitieve vorm.

Het ontwerp van de halsafwerking van hot-fill PET-flessen is cruciaal omdat deze niet mag vervormen tijdens normaal gebruik. De halsafwerking wordt vaak specifiek behandeld om de kristallisatie te bevorderen, waardoor het hittebestendiger wordt. Dit kan resulteren in een opaak witte afwerking van de hals, terwijl de zijwand van de fles transparant blijft.

Na het vullen en afkoelen van de fles kan er binnenin een vacuüm ontstaan door het krimpen van de inhoud. Dit vacuüm kan de vorm van de fles licht vervormen, vooral bij lichtgewicht ontwerpen. Slimme ontwerpen van hot-fill flessen omvatten vaak "vacuümpanelen" of andere structuren die deze vervormingen uniform beheren voor een esthetisch aantrekkelijke presentatie.

Hot-fill PET-flessen worden gebruikt voor hoogzure voedingsmiddelen zoals vruchtensappen, waarbij het hot-fill proces noodzakelijk is om de productkwaliteit te waarborgen. Naast hittebestendigheid bieden hot-fill PET-flessen goede barrière-eigenschappen tegen zuurstof en vocht, wat bijdraagt aan de langere houdbaarheid van de verpakte producten.

REEKS B

Als alternatief voor een PET-fles zijn drie alternatieven mogelijk: PLA, PEF en PHB. Geef van alle drie de bouwstenen, de end-of-life, de eigenschappen (barrières) en vergelijk ze ook met elkaar. Wat zijn de mogelijke voor- en nadelen van elk van de materialen? Hoe kunnen barrières verbeterd worden en welke is het meest praktisch haalbaar?

PLA (Polylactic Acid)

• Bouwstenen: PLA wordt geproduceerd uit koolhydraatrijke landbouwproducten zoals maïs en zetmeel. Het productieproces bestaat uit drie stappen. Eerst worden koolhydraten (bijvoorbeeld glucose) door melkzuurbacteriën microbiologisch gefermenteerd tot melkzuur. Vervolgens wordt het melkzuur omgezet in lactide. Ten slotte wordt lactide door ringopeningspolymerisatie omgezet in poly melkzuur (PLA).
• End-of-life: PLA is composteerbaar onder industriële omstandigheden, wat betekent dat het kan worden afgebroken in een composteerinstallatie.
• Eigenschappen (barrières): PLA is een thermoplastisch polymeer dat zowel amorfe als (semi)kristallijne vormen kan aannemen, afhankelijk van de polymerisatiegraad. Het heeft matige gasbarrière-eigenschappen en een zwakke waterbarrière.
• Voordelen: Biobased en composteerbaar; relatief goede optische eigenschappen en glans; lage brosheid vergeleken met andere bioplastics.
• Nadelen: Slechte waterbarrière, wat de toepassing in vochtige omgevingen beperkt; beperkte hittebestendigheid (Tg tussen 55°C en 65°C).
• Verbeteringen van barrières: De gasbarrière kan worden verbeterd door toevoeging van coatings (zoals SiOx), laminering met andere materialen of door modificaties zoals het creëren van stereocomplex PLA (sc-PLA of sb-PLA). PLA is momenteel een van de meest praktisch haalbare bioplastics vanwege zijn brede beschikbaarheid en toepassingsmogelijkheden in verpakkingen, ondanks zijn beperkte hittebestendigheid en waterbarrière.

PEF (Polyethyleenfuranoaat)

• Bouwstenen: PEF wordt gesynthetiseerd uit ethyleenglycol en 2,5-furandicarbonzuur (FDCA), beide afkomstig van hernieuwbare bronnen zoals suikerriet, maïs of hout.
• End-of-life: PEF kan worden gerecycled en heeft potentieel voor chemische recycling. Het kan ook worden gecomposteerd onder industriële omstandigheden.
• Eigenschappen (barrières): PEF biedt verbeterde barrière-eigenschappen ten opzichte van PET, met name tegen gassen zoals zuurstof en koolstofdioxide. Het heeft ook een betere waterbarrière dan PET.
• Voordelen: Verbeterde gas- en waterbarrière in vergelijking met PET; potentieel voor volledige biobased productie.
• Nadelen: Nog niet commercieel breed beschikbaar; hoge kosten vanwege de complexiteit van productieprocessen.
• Verbeteringen van barrières: De barrière-eigenschappen van PEF zijn inherent beter dan die van PET. Verder onderzoek en ontwikkeling zijn echter nodig om de commerciële productie op te schalen en de kosten te verlagen.

PHB (Polyhydroxybutyraat)

• Bouwstenen: PHB wordt geproduceerd door micro-organismen onder stressomstandigheden, waarbij ze koolstofbronnen zoals dextrose omzetten in PHB.
• End-of-life: PHB is biologisch afbreekbaar en kan worden gecomposteerd onder industriële omstandigheden. Het kan ook anaeroob worden verteerd.
• Eigenschappen (barrières): PHB heeft vergelijkbare barrière-eigenschappen met conventionele plastics zoals polypropyleen (PP) en biedt goede weerstand tegen gassen.
• Voordelen: Biobased en composteerbaar; goede thermische en mechanische eigenschappen.
• Nadelen: Hogere kosten in vergelijking met conventionele kunststoffen zoals PP; minder flexibiliteit in verwerking en toepassing.
• Verbeteringen van barrières: PHB kan worden gemodificeerd door copolymerisatie met andere hydroxyalkanoaten om de eigenschappen zoals barrièrewerking te verbeteren.

Vergelijking en conclusie

PLA biedt uitstekende optische eigenschappen en is geschikt voor toepassingen waar biologische afbreekbaarheid essentieel is, maar heeft beperkte hittebestendigheid en waterbarrière. PEF heeft superieure barrière-eigenschappen en potentieel voor volledige biobased productie, maar wordt geconfronteerd met uitdagingen op het gebied van kosteneffectiviteit en schaalvergroting in productie. PHB biedt goede mechanische eigenschappen en biologische afbreekbaarheid, vergelijkbaar met conventionele plastics, maar heeft hogere kosten en beperkingen in verwerking.

Op dit moment is PLA de meest praktisch haalbare optie vanwege zijn brede beschikbaarheid, acceptabele barrière-eigenschappen en relatief goede verwerkingsopties. Voor toepassingen die betere barrière-eigenschappen vereisen, zou PEF potentieel bieden, mits de productiekosten kunnen worden verlaagd en de productie opgeschaald kan worden. De keuze tussen deze materialen hangt af van specifieke vereisten zoals biologische afbreekbaarheid, barrière-eigenschappen, kosten en beschikbaarheid van productietechnologieën.

Aan welke voorwaarden moet voldaan zijn om een intelligente verpakking te kunnen gebruiken? Geef ook een voordeel indien relevant. Bijvraag op het mondeling: bespreek de wetgeving van actieve en intelligente verpakkingen.

Zie reeks B 2015-2016 vraag 1

Geef 4 types van hersluitbare verpakking. Welke voordelen heeft dit?

De types hersluitbare verpakkingen:

• Burst peel peelable seal system: Bij deze methode bevindt de kleefstof voor hersluitbaarheid zich in het gebied dat ontgrendeld wordt na het openen van de verpakking. Eenmaal geopend, kan de verpakking weer gesloten worden door de kleefstof opnieuw te laten hechten.
• Reclosable lid: Deze aanpak omvat het gebruik van een hersluitbaar deksel dat op een lade of bakje klikt. Vaak wordt dit gecombineerd met een flexibele folie die gemodificeerde atmosfeerverpakking mogelijk maakt, zoals bij voedseltrays waar eerst gassen worden geïnjecteerd voordat het deksel wordt aangebracht.
• Zipper closure method: Zipper-sluitingen maken gebruik van fijne zelfpassende haken en/of lussen op strips die aan de binnenkant van zakjes zijn afgedicht. Dit maakt herhaaldelijk openen en sluiten van de verpakking mogelijk door de rits te openen en weer te sluiten.
• Label-based reclosable features: In dit geval wordt een label aan de buitenkant van de folie bevestigd met een kleefstof. Aan de binnenkant van de folie bevindt zich een inkeping die wordt geopend wanneer het label wordt getrokken, waardoor de verpakking wordt geopend. Een tweede kleefstof op de zijkant van het label biedt de hersluitbare eigenschap.
• Double seal techniques: Dubbele zegeltechnieken worden vaak gebruikt bij combinaties van lade- en dekselfolies. Tijdens het thermoformen van de lades wordt een inkeping aangebracht op drie randen van de lade, waardoor het zegelgebied wordt verdeeld in twee subgebieden. Het buitenste gebied wordt onderdeel van de dekselfolie bij het openen van de verpakking, terwijl het binnenste gebied een component van de lade blijft. De dekselfolie kan op de lade klikken om de hersluitbaarheid te bieden.

Hersluitbare verpakkingen voorkomen vroegtijdige bederf van producten door vochtverlies (bijvoorbeeld vleesproducten) of vochtabsorptie (bijvoorbeeld koekjes), waardoor de versheid en kwaliteit van voedsel langer behouden blijven. Het vermogen om een verpakking te openen en opnieuw te sluiten maakt het gebruiksvriendelijk en handig voor consumenten, wat de gebruikservaring verbetert. Consumenten kunnen producten gemakkelijker portioneren en opslaan zonder ze in aparte containers te hoeven overgieten, wat helpt om voedselverspilling te verminderen. Hersluitbare verpakkingen helpen bij het beschermen van voedsel tegen externe verontreinigingen, zoals stof of insecten, tussen gebruik door. Voor producten zoals snacks of granen zorgt een goed gesloten verpakking ervoor dat het product er fris en aantrekkelijk uitziet, wat kan bijdragen aan de aantrekkelijkheid voor consumenten.