KE 4/2016, s. 32: Pakkaaminen & Logistiikka: Opiskelijavoimin edistysaskelia pakkaustutkimuksessa

Helsingin yliopiston pakkaustutkimuksessa Viikissä kehitetään uusia pakkausmateriaaleja sekä tutkitaan pakkausten ja elintarvikkeen välisiä vuorovaikutuksia.

Materiaalitutkimuksessa keskitytään hallituksen biotalousstrategian mukaisesti erilaisten sivuvirtojen ja uusiutuvista luonnonvaroista peräisin olevien materiaalien käyttömahdollisuuksiin pakkaussovelluksissa.
Aerogeelejä, kevyitä, erittäin huokoisia ja kiinteitä vaahtoja, on perinteisesti muodostettu silikasta eli piioksidista. Dosentti Kirsi Mikkosen ryhmä kehittää uusia menetelmiä aerogeelien muodostukseen muun muassa puuteollisuuden runsaasta, mutta toistaiseksi hyödyntämättömästä jakeesta, hemiselluloosasta.
Ryhmän tavoitteena on myös hyödyntää näitä rakenteita elintarvikkeiden aktiiviseen pakkaamiseen. Aerogeelin huokoisuuden ja suuren pinta-alan ansiosta siitä voidaan vapauttaa säilyvyyttä lisäävää apuainetta. PackAge-projektin harjoitustyössä muotoiltiin tätä tarkoitusta varten kenno, jonka tehtävä on säilyttää avokadoja säädellen niiden kypsymistä. Pakkausten suunnitteluun tähtäävää PackAge-projektia vetää Aalto-yliopisto.
Sonja Kekäläinen tutkii maisterintutkielmassaan aktiivisen yhdisteen, heksanaalin vapautumista hemiselluloosa-aerogeelista.
PackAge-työssä oli mukana ohjaajan roolissa myös tohtorikoulutettava Abdul Ghafar, jonka väitöskirja-aihe käsittelee polysakkaridiaerogeeleja. Lisäksi tutkijatohtori Jose Martin Ramos Diaz työskentelee aerogeelitutkimuksen parissa.

Biopohjaisten materiaalien tiiviysominaisuudet selville
Pakkausteknologian laboratoriossa on menetelmiä pakkausmateriaalien läpäisevyysominaisuuksien mittaamiseen. Yhteistyökumppaneissa mielenkiintoa herättänyt laite on hapenläpäisevyyslaitteistoon liitetty olosuhdekaappi, joka mahdollistaa kokonaisten pakkausten hapenläpäisevyyden mittaamisen säädellyssä lämpötilassa ja kosteudessa, jopa pakastinolosuhteissa.
Materiaalien kehittäminen teollisuuden sivuvirroista ja uusiutuvista raaka-aineista on tärkeä tutkimuksen ja kehittämisen kohde. Biopohjaisten materiaalien tiiviysominaisuudet eroavat luonteeltaan synteettisten materiaalien ominaisuuksista.
Emmi Korjus kehittää maisterintutkielmassaan mittausmenetelmää uusiutuvista lähteistä valmistettujen kalvojen hiilidioksidinläpäisevyyden mittaamiseen ja vertailee bio- ja öljypohjaisten kalvojen läpäisevyyksiä. Hänen työnsä tavoitteena on tehostaa olemassa olevien laitteiden käyttöä, ja tulevaisuudessa jopa mahdollistaa muidenkin kaasujen läpäisevyyden mittaaminen niitä hyödyntäen.
Yhteistyössä Åbo Akademin kanssa tutkitaan uusien päällystysmenetelmien vaikutusta nanoselluloosapäällysteen tiiviysominaisuuksiin. Tulokset esiteltiin kesäkuussa kansainvälisessä nanoselluloosa-konferenssissa Grenoblessa, Ranskassa.

Vuorovaikutukset tutkimuksen keskiössä
Nanoselluloosa on hyvä hapenläpäisyn estäjä, kunhan huomioidaan sen herkkyys absorboida vettä korkeissa kosteuspitoisuuksissa, esimerkiksi käyttämällä sitä osana monikerrosrakenteita. Elintarvikkeen vuorovaikutukset pakkausmateriaalien kanssa on tärkeä erikoisosaamisalue Viikissä.
Tätä erikoisosaamista hyödynnettiin myös Heidi Räisäsen maisterintutkielmassa, joka oli yhteistyöprojekti Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy:n kanssa. VTT:n luoman nanoselluloosaa sisältävän monikerrosmateriaalin suojaominaisuudet ja toimivuus yhdessä elintarvikkeen kanssa varmennettiin muun muassa säilyvyyskokein.
Meneillään on myös useita muita yritysten kanssa tehtäviä yhteistyöprojekteja, joissa pyritään yhdistämään ymmärrys elintarvikematriisien ominaisuuksista materiaalien teknologiseen suorituskykyyn prosessi- ja pakkaamisvaiheissa.

Pienimolekyylisten aineiden kulkeutuminen hallintaan
Aineiden kulkeutumista elintarvikkeen ja pakkausmateriaalien välillä on ymmärrettävä, jotta voidaan säilyttää elintarvikkeen korkea laatu, taata ruuan turvallisuus sekä kehittää tulevaisuuden turvallisia älypakkausratkaisuja. Esimerkiksi kierrätyskuidussa voi olla jäämiä painovärien mineraaliöljystä. Kehitettäessä uusia materiaaleja on myös tunnettava niiden valmistukseen tarvittavien lisäaineiden, kuten pehmittimien tai aktiivisten aineiden kulkeutuminen.
Kotimaisissa elintarvikepakkauksissa käytetään pääosin puhdasta kuitua, mutta kierrätysvaateiden kasvaessa on tärkeää kehittää biopohjaisia päällysteitä estämään haitallisten aineiden kulkeutumista elintarvikkeisiin. Helsingin yliopisto on tehnyt yhteistyötä tämän teeman ympärillä Lappeenrannan ja Tampereen teknisten yliopistojen kanssa. Yhteistyön tulokset julkaistiin kesällä tekniikan tohtori Hanna Koivulan koordinoimassa artikkelissa, jossa kuvattiin mineraaliöljyn kulkeutumista estäviä tärkkelyspohjaisia dispersiopäällysteitä.

Hanna Koivula
TkT, yliopistonlehtori
hanna.m.koivula(at)helsinki.fi

Kirsi Mikkonen
dosentti, yliopistonlehtori
kirsi.s.mikkonen(at)helsinki.fi

Elintarvike- ja ympäristötieteiden laitos
Helsingin yliopisto

*******************************************************************

Opiskelijoiden osaaminen näkyviin

Tänä vuonna Viikin elintarviketieteiden opiskelijat ovat olleet esillä monessa yhteydessä. Ensimmäisen vuosikurssin opiskelijat esittelivät pakkausteknologian peruskurssilla suunniteltujen elintarvikepakkausten prototyyppejä huhtikuun lopulla järjestetyssä, yleisölle avoimessa posterinäyttelyssä. Tilaisuuteen osallistui runsaslukuinen joukko edustajia myös elintarvikkeiden tuotekehityksen ja pakkaussuunnittelun parissa toimivista yrityksistä.
Molemminpuolisen verkottumisen aikana opiskelijat tutustuivat mahdollisiin tuleviin työnantajiin ja yhteistyökumppaneihin. Yritysten edustajat puolestaan kuulivat opiskelijoiden raikkaita ideoita pakkauskehityksestä.
Samaan aikaan Aalto-yliopistolla järjestettiin monialainen PackAge-projektikurssi, jossa suunniteltiin ja toteutettiin asiakkaiden antamia toimeksiantoja. Kaupallisten tuotteiden ohella kurssin tehtävänä oli kehittää tulevaisuuden pakkausratkaisu dosentti Kirsi Mikkosen tutkimusryhmän kehittämästä polysakkaridiaerogeelista, jonka hyviä ominaisuuksia ovat keveys ja huokoisuus. Neljä viikkiläistä elintarviketieteiden opiskelijaa osallistui kurssin monitieteisiin opiskelijaryhmiin, joista osa työskenteli elintarvikepakkausten parissa, mutta osalla oli muitakin aiheita.
Kurssille osallistunut Lauri Narinen kertoi oppineensa paljon ryhmänsä toimeksiannosta, jossa piti luoda yhtenäinen pakkausilme Genelecin kaiuttimille ja selvittää musiikkialan ammattilaisten mielipiteitä kaiutinpakkauksista.
Elintarviketieteilijän ensimmäiset tunnelmat kaiutinpakkausten suunnittelusta olivat hieman epäilevät, mutta epäilys haihtui kuitenkin nopeasti. Viikissä saadut opit auttoivat suuresti muun muassa tehtäessä pakkauksiin liittyvää kyselytutkimusta.

Muut teemajutut samasta lehdestä :