Наноматериалы могут улучшить свойства материалов, контактирующих с пищевыми продуктами. Подобные инновации представляют особый интерес для упаковки пищевых продуктов из пластиковых материалов. Целью их использования является улучшение хранения продуктов и, следовательно, обеспечение как свежести, так и качества. Еще одной целью является улучшение технических свойств материалов, чтобы сделать их более прочными, устойчивыми к истиранию и более простыми в обработке. Материалы, контактирующие с пищевыми продуктами, подпадают под действие ряда правил ЕС по защите потребителей. Наноматериалы требуют разрешения Европейского агентства по безопасности пищевых продуктов (EFSA), отвечающего за оценку их безопасности. Для наноматериалов, разрешенных для использования в ЕС, спецификации и ограничения изложены для того, чтобы предотвратить воздействие на них потребителей или как можно ниже, чтобы исключить любую опасность для здоровья. По окончании срока службы продукта работники предприятий по переработке отходов могут подвергаться воздействию более высоких уровней ультрадисперсных частиц, а также могут непреднамеренно выбрасываться твердые частицы.Что касается защиты окружающей среды, в настоящее время мало что известно о специфическом поведении наноматериалов и композитов в процессе переработки отходов.
Наноматериалы для ТСМ из пластмасс
Любая пища, которая не употребляется сразу после изготовления, требует упаковки. Упаковка предназначена прежде всего для защиты продуктов от грязи, кислорода, света или ультрафиолетовых лучей, микроорганизмов и влаги, а также должна быть безопасной в использовании и дешевой в производстве. Кроме того, он должен быть легким, способным выдерживать обработку, наполнение, хранение и транспортировку и не представлять проблем при утилизации или переработке отходов.Многие пластиковые материалы, известные как полимеры, отвечают этим требованиям. Материалами, наиболее часто используемыми для FCM, являются полиолефины. Однако есть и проблемы с пластиковыми материалами: газы могут проникать сквозь них, и они имеют низкую устойчивость к высоким температурам и механическим нагрузкам. По этой причине дополнительные материалы, известные как добавки или наполнители, добавляются в полимеры для улучшения их свойств. Наноматериалы, используемые в качестве функциональных наполнителей, играют здесь все более важную роль.
Черный карбон
Технический углерод состоит из наноразмерных частиц углерода, которые образуют более крупные агрегаты и агломераты. Вещество продается в порошкообразной форме и использовалось в течение десятилетий для целого ряда применений, включая автомобильные шины, косметику, в качестве черного пигмента, а также для защиты от ультрафиолетовых лучей для ТСМ, изготовленных из пластмасс. Оценка сажи, проведенная EFSA в 2005 году, пришла к выводу, что само вещество не мигрирует из пластиковых материалов в пищу, но вполне возможно, что загрязняющие вещества с ароматическими углеводородами могут мигрировать в пищу, такую как растительное масло. По этой причине были установлены технические условия для ограничения такой миграции (ограничения для экстрагируемых толуолом и УФ-абсорбции экстракта циклогексана).
Наночастицы нитрида титана
Наночастицы нитрида титана используются в качестве добавки для ТСМ, изготовленных из ПЭТ (например, бутылок), для улучшения термических свойств пластического материала. Вещество было оценено EFSA в 2008 году, чтобы установить, можно ли его использовать в бутылках из ПЭТ. Заявка на расширение его использования для включения фольги из ПЭТ была рассмотрена в 2012 году. Наночастицы нитрида титана имеют размер приблизительно 20 нм в качестве первичных частиц. Когда они включены в ПЭТ, образуются агломераты диаметром приблизительно 100-500 нм. Нитрид титана химически инертен и не растворяется ни в одном из пищевых симуляторов, которые были протестированы. Оценка EFSA не обнаружила миграции титана. Поэтому EFSA считает это вещество безопасным при использовании в количестве до 20 мг на кг полиэтилентерефталата.
Монтмориллонитовая глина (наноглина)
Наноразмерный монтмориллонит представляет собой натрий-алюминиевый силикат и также известен как наноглина, поскольку эти слоистые силикаты имеют по меньшей мере один наноразмерный размер. Тромбоциты имеют толщину от 1 до нескольких нанометров и имеют длину от нескольких сотен до тысяч нанометров. Монтмориллонит является основным компонентом бентонита (60-80%).В литературе указывается, что наноглина в настоящее время является наноматериалом в наиболее частом международном коммерческом использовании с долей рынка около 70%. Газовый барьер действует, например, для продления срока годности и улучшения стабильности аромата пищи.Однако для равномерного включения слоистых силикатов, таких как монтмориллонит, в матрицу пластического материала тромбоциты должны быть сначала отделены друг от друга и модифицированы их поверхности, так как в противном случае они могли бы агломерировать сразу во время обработки. Эта модификация поверхности обычно осуществляется с помощью четвертичных аммониевых соединений, которые превращают гидрофильную силикатную поверхность в гидрофобную (органофильную) поверхность. Испытания с использованием просвечивающего электронного микроскопа (TEM) обнаружили случаи отделения глиняных пластинок. Однако миграция тромбоцитов в нанометровом масштабе не ожидается, поскольку присутствующие тромбоциты имеют длину и ширину в несколько сотен нанометров, они расположены параллельно поверхности барьерного слоя и полностью встроены в полимерную матрицу. Также была исследована миграция алюминия в 95% этанол при температуре 40 С в течение 10 дней, при которой не было обнаружено значительно более высокой концентрации, чем в контрольном образце. Испытания также не выявили миграции соединения аммония в пищевую среду для испытаний. В полиолефинах для длительного хранения сухих продуктов в комнате температура или ниже.
