Plastik Makanan Premium: Pertahankan Segar & Segel Bau

Latar Belakang

Plastik pembungkus adalah bentuk kemasan makanan yang terdiri dari film tipis polimer fleksibel dan transparan yang menempel pada dirinya sendiri dan pada wadah makanan untuk membentuk segel erat. Plastik menjaga makanan tetap segar dengan melindunginya dari udara dan mencegah makanan kering menyerap kelembaban dan makanan basah kehilangan kelembaban. Ini juga menyegel bau untuk mencegahnya menyebar ke makanan lain yang disimpan di dekatnya.

Plastik adalah polimer buatan; yaitu, terdiri dari molekula raksasa yang dibentuk dengan menggabungkan ribuan molekul kecil yang sama menjadi rantai panjang. Molekul kecil ini dikenal sebagai monomer, dan proses penggabungannya dikenal sebagai polimerisasi. Polimer alami termasuk substansi yang familiar seperti sutra, getah, dan kapas.

Plastik pertama dibuat oleh kimiawan Inggris Alexander Parkes pada 1862, yang menghasilkan substansi yang disebutnya Parkesine dari kapas, asam nitrat, asam sulfat, minyak ratus, dan kapur barus. Dua tahun kemudian di Amerika Serikat John Wesley Hyatt memperbaiki produk ini dan menamainya seluloid. Seluloid sangat berhasil dan digunakan untuk membuat banyak produk yang berbeda, tetapi sangat mudah terbakar.

Polimer buatan sepenuhnya pertama (tidak seperti seluloid, yang adalah turunan dari polimer alami selulosa) adalah Bakelite, yang diproduksi dari fenol dan formaldehyd oleh kimiawan Belgia Leo Baekeland pada 1908. Banyak polimer lain dikembangkan selama abad ke-20, termasuk produk penting seperti getah buatan dan serat buatan seperti nylon.

Plastik pertama yang digunakan untuk pembungkus adalah selofan, turunan lain dari selulosa yang ditemukan oleh kimiawan Swiss Jacques Brandenberger pada 1911. Ia memiliki keuntungan transparan, dan digunakan untuk kemasan sejak 1924. Selofan adalah bentuk film plastik paling umum sampai 1963, ketika digantikan oleh polietilena.

Polietilena ditemukan secara tidak sengaja oleh peneliti di perusahaan Inggris Imperial Chemicals Industries pada 1933, ketika mereka mencampur benzen dan etilena pada suhu dan tekanan tinggi. Polietilena pertama kali digunakan terutama untuk bahan isolasi listrik. Ia pertama kali dibuat menjadi film pada 1945 oleh Perusahaan Visking di Amerika Serikat, dan popularitasnya terus berkembang sejak itu.

Klorida polivinil (PVC) diproduksi sebelum Perang Dunia II dan awalnya digunakan sebagai pengganti getah yang kualitasnya lebih rendah, tetapi film dari substansi ini tidak dibuat dalam jumlah besar sampai abad 1950. PVC digunakan saat ini dalam banyak produk berbeda seperti pipa, lantai, kabel listrik, sepatu, dan pakaian, serta plastik pembungkus.

Film klorida poliviniliden (PVDC) dikembangkan oleh Perusahaan Kimia Dow selama Perang Dunia II untuk penggunaan militer. Ia menawarkan tingkat perlindungan yang tinggi dari kelembaban dan resistensi terhadap minyak, lemak, dan kimia korosif, sehingga digunakan untuk kemasan peralatan sensitif seperti perangkat optik dan komponen mesin pesawat. Pada 1952 ia ditawarkan kepada publik di bawah nama dagang yang familiar Saran Wrap.

Bahan Baku

Sebagian besar plastik pembungkus rumah tangga terbuat dari polietilena, PVC, atau PVDC. Semua polimer ini berasal dari hidrokarbon sederhana seperti metana atau etilena, yang diproduksi dari gas alam atau petroleum. Polietilena dibuat langsung dari etilena. PVC dibuat dari klorida vinil, yang berasal dari etilena, atau dari asetilena, yang berasal dari metana. PVDC dibuat dari klorida vinil dan klorida viniliden, turunan dari 1,1,2-trikloroetana, yang sebaliknya berasal dari etilena atau asetilena.

Beberapa film plastik, termasuk selofan, berasal dari selulosa, yang diperoleh dari bubuk kayu atau dari linter, serat kecil yang menempel pada benih kapas setelah serat kapas yang lebih panjang telah dikeluarkan oleh mesin kapas. Setidaknya satu bentuk film plastik (Pliofilm, merek dagang Goodyear) berasal dari getah.

Proses Manufaktur

Pemrosesan bahan baku

• 1 Kimia yang dibutuhkan untuk mensintesis polimer biasanya diperoleh dari petroleum. Minyak mentah dipanaskan dalam tungku hingga sekitar 752°F (400°C). Apa dari minyak pindah ke kolom fraksi, menara tinggi yang berisi serangkaian kamar. Kamar lebih hangat di bawah menara dan lebih dingin di atas. Berbagai substansi yang membentuk minyak mentah naik melalui kamar sebagai gas sampai mencapai suhu di mana mereka menjadi cair. Karena setiap substansi memiliki titik didih yang berbeda, mereka mencair di kamar yang berbeda dan dapat dipisahkan dan dikumpulkan.
• 2 Sebagian besar polimer dimulai dengan hidrokarbon sangat sederhana yang memiliki titik didih rendah. Substansi ini tidak mencair dalam kolom fraksi, tetapi alih-alih tetap dalam bentuk gas yang dapat dikeluarkan dari atas menara. Mereka juga dapat diperoleh dari gas alam, yang sebagian besar metana. Sumber lain untuk kimia ini adalah nafta, campuran hidrokarbon cair, yang diperoleh dari kolom fraksi, yang lebih berat dari bensin tetapi lebih ringan dari minyak berat. Nafta dipanaskan di bawah tekanan untuk merusak hidrokarbon cair menjadi molekul yang lebih kecil, proses yang dikenal sebagai penguraian. Katalis ditambahkan untuk memungkinkan penguraian berlangsung pada suhu dan tekanan yang lebih rendah dibandingkan tanpa katalis. Katalis dapat berupa tanah liat alami atau buatan (campuran alumina dan silica atau zeolit (mineral yang berisi aluminium, silikon, oksigen, dan unsur lain dalam kombinasi dengan air). Penguraian katalitik biasanya berlangsung pada suhu sekitar 932°F (500°C) di bawah tekanan sekitar 100 kilo-pascal. Nafta yang dipecah kemudian distilasi dengan cara yang mirip dengan kolom fraksi untuk memisahkan komponennya.

Polimerisasi

• 3 Polietilena dipolimerisasi dari etilena, yang diperoleh dari penguraian. Etilena dipanaskan dalam ruang tekanan hingga sekitar 338°F (170°C) pada tekanan sekitar 200.000 kilopascal dalam kehadiran sejumlah kecil oksigen. Oksigen merusak etilena menjadi radikal bebas, yang digabungkan satu sama lain untuk membentuk rantai polietilena. Sekitar satu persen gas nonreaktif seperti propana ditambahkan untuk mencegah rantai menjadi terlalu panjang.
• 4 PVC dipolimerisasi dari klorida vinil, yang dapat diperoleh dengan mencampur asetilena dengan asam klorida atau etilena dengan klorin. Etilena lebih umum digunakan karena diperoleh secara efisien dari penguraian nafta. Jika asetilena digunakan, harus disintesis terlebih dahulu dengan memanaskan metana hingga sekitar 2732°F (1500°C) atau melalui reaksi kimia lainnya. Klorida vinil dicampur dengan air dan diaduk untuk membentuk suspensi, mirip dengan minyak dan cuka dicampur untuk membentuk salad dressing. Agen pendamping berbagai macam seperti pati dan gelatin ditambahkan untuk mencegah campuran terpisah. Suhu suspensi dinaikkan ke sekitar 104°F (40°C) atau 122°F (50°C) dan inisiasi, biasanya peroksida organik, ditambahkan untuk memulai reaksi. Molekul klorida vinil bereaksi satu sama lain untuk membentuk rantai PVC. Campuran didinginkan dan partikel PVC dipisahkan dari air dalam sentrifugal dan dikeringkan dalam oven.
• 5 PVDC dipolimerisasi dari campuran sekitar 15% klorida vinil dan sekitar 85% klorida viniliden. Untuk menghasilkan klorida viniliden, pertama 1,1,2-trikloroetana dibuat dengan mencampur asetilena, asam klorida, dan klorin, atau dengan mencampur etilena dan klorin. 1,1,2-trikloroetana kemudian bereaksi dengan hidroksida kalsium atau hidroksida natrium untuk menghasilkan klorida viniliden. Polimerisasi PVDC berlangsung dengan cara yang mirip dengan PVC.
• 6 Polietilena secara alami fleksibel, tetapi PVC dan PVDC harus ditambahkan plastisir atau akan keras dan kaku. Ester organik dan anorganik berbagai macam dapat digunakan sebagai plastisir. Secara umum, plastisir cair dihembuskan perlahan ke dalam bubuk polimer kering dan dipanaskan ke sekitar 302°F (150°C) untuk membentuk campuran homogen.

Membuat plastik pembungkus

• 7 Plastik pembungkus dibuat dengan ekstrusi. Dalam proses ini, granule plastik dipanaskan hingga meleleh pada sekitar 212°F (100°C) untuk polietilena dan sekitar 392°F (200°C) untuk PVC dan PVDC. Cairan kemudian dipaksa melalui cetakan untuk membentuk tabung plastik panas yang dapat diregang. Pada interval teratur, udara terkompresi ditiup ke sisi tabung yang bergerak untuk membentuk gelembung besar. Ini meregang plastik hingga tipis yang diinginkan. Plastik tipis mendingin dengan cepat, dan gelembung runtuh antara roller logam untuk membentuk film. Film digulung di sekitar roller logam besar untuk membentuk gulungan yang dapat menampung beberapa kilometer plastik pembungkus. Film plastik pada gulungan ini kemudian digulung, dipotong ke panjang yang tepat (biasanya sekitar 49 kaki [15 m]) dan lebar (sekitar 1 kaki [0,33 m]), dan digulung kembali pada tabung karton kecil. (Penggulungan, penguluran, dan penggulungan kembali cenderung memberikan plastik pembungkus muatan statis negatif sedikit, yang membantu menempel.) Tabung karton plastik pembungkus ditempatkan dalam kotak kardus yang memiliki tepis bergigi di pembukaan sehingga konsumen dapat mencoret panjang yang diinginkan. Beberapa juga memiliki titik lengket pada kotak untuk menangkap tepi plastik pembungkus sehingga tidak menempel pada tabung. Kotak plastik pembungkus kemudian ditumpuk dalam karton dan dikirim ke pedagang eceran.

Kontrol Kualitas

Berbagai tes standar ada untuk memastikan plastik pembungkus efektif. Yang paling penting adalah tes permeabilitas, resistensi dampak, dan kekuatan robek.

Permeabilitas uap air diukur dengan mengisi piring dengan klorida kalsium, substansi yang sangat menyerap air. Piring ditutup dengan sampel plastik pembungkus dan ditimbang. Piring kemudian ditempatkan dalam kamar dengan suhu dan kelembaban yang dikontrol. Setelah waktu yang diukur, piring ditimbang lagi. Peningkatan bobot menunjukkan berapa banyak uap air yang telah melewati plastik. Tes ini juga dapat dilakukan dengan mengisi piring dengan air daripada klorida kalsium dan mengukur penurunan bobot untuk melihat berapa banyak uap air yang telah melarikan diri. Tes ini dilakukan pada 73°F (23°C) dengan kelembaban relatif 50%, pada 90°F (32°C) dengan kelembaban relatif 50%, dan pada 100°F (38°C) dengan kelembaban relatif 90%.

Permeabilitas gas diukur dengan menempatkan sampel plastik pembungkus antara dua kamar. Kamar atas memiliki tekanan 100 kilopascal, dan kamar bawah memiliki vakum yang terhubung ke tabung yang berisi merkuri cecair. Saat udara di kamar atas melewati plastik pembungkus, ia meningkatkan tekanan di kamar bawah dan memaksa tingkat merkuri turun. Perubahan tingkat mengungkapkan berapa banyak udara yang telah menembus plastik.

Resistensi dampak diukur dengan menjatuhkan bobot dengan ukuran yang meningkat pada sampel uji hingga setengah dari mereka pecah, titik di mana bobot dicatat. Ini juga dapat diukur dengan mengisi kantong yang terbuat dari plastik pembungkus yang sedang diuji dengan pasir dan menjatuhkannya pada permukaan keras dari ketinggian yang meningkat hingga pecah. Ketinggian di mana ini terjadi kemudian dicatat. Resistensi dampak juga diukur dengan menembak bola baja kecil yang didorong oleh udara tertekan melalui lembar plastik pembungkus dan mengukur seberapa banyak plastik memperlambatnya.

Kekuatan robek terdiri dari kekuatan robek awal (gaya yang diperlukan untuk memulai robek) dan kekuatan robek propagasi (gaya yang diperlukan untuk melanjutkan robek). Untuk mengukur kekuatan robek awal, sampel yang berbentuk V dangkal ditarik antara dua rahang hingga mulai robek. Bentuk tidak biasa ini dipilih untuk memberikan sudut 90 derajat yang memberikan titik awal yang terkontrol untuk robek. Kekuatan robek propagasi diukur dengan menarik sampel yang berisi celah yang telah dipotong.

Secara umum, PVDC lebih kuat dan lebih sedikit permeabel daripada polietilena, yang lebih sedikit permeabel daripada PVC.

Khawatir Lingkungan

Karena plastik pembungkus sulit, jika tidak mustahil, untuk didaur ulang dan jarang digunakan kembali, ia berkontribusi pada limbah. Salah satu grup konsumen, mempertimbangkan faktor seperti energi dan bahan baku yang dibutuhkan untuk manufaktur, limbah yang dilepaskan selama manufaktur dan pembuangan, kemampuan untuk didaur ulang, dan jumlah typis yang digunakan, telah menilai plastik pembungkus sebagai "Baik." Secara perbandingan, wadah plastik yang dapat digunakan kembali dinilai sebagai "Sangat Baik," kantong plastik sebagai "Sangat Baik," foil aluminium dan kantong freezer sebagai "Baik," dan kertas freezer sebagai "Buruk." Khawatir lain adalah kemungkinan paparan terhadap plastisir tertentu dalam plastik pembungkus dapat berbahaya. Kimia ini terserap dari plastik pembungkus ke dalam makanan panas dan lemak. Meskipun tidak pernah terbukti menyebabkan bahaya pada manusia, plastisir telah terbukti menyebabkan kanker saat diberikan dalam jumlah besar pada hewan laboratorium. Pembungkus PVC dapat terdiri dari hingga satu pertiga plastisir, pembungkus PVDC terdiri dari sekitar 10% plastisir, dan pembungkus polietilena biasanya tidak mengandung plastisir.