Створення нанофотонних систем для друкованих новітніх харчових паковань

Розроблено нанофотонні системи і поліграфічні технології для виготовлення новітніх харчових паковань, які збільшують термін зберігання харчових продуктів без необхідності додаткової обробки і повідомляють про поточний стан запакованого продукту, тобто його придатність до вживання, шляхом зміни оптичних властивостей друкованого зображення (кольору, інтенсивності люмінесценції).
Розроблено рецептури модельних нанофотонних композицій, які призначені для виготовлення новітніх друкованих паковань, та визначені технологічні вимоги до їх складу для друкування маркувань з нанофотонними елементами на функціональних пакованнях на основі нанокристалів ZnO з концентрацією 0,02 моль/л і полівініл-піролідону з молекулярною масою М = 360000 г/моль.
Досліджено фотофізичні властивості нанокомпозитів у присутності речовин, що утворюються в процесі зберігання харчових продуктів. Виявлено, що нано-ZnO зменшує інтенсивність люмінесценції при контакті з речовинами, які утворюються при псуванні білкових продуктів (аміни, етанол) і при зміні рН. Завдяки своїм антимікробним та УФ-бар’єрним властивостям, нано-ZnO може виконувати декілька функцій у пакованні. Також досліджені інші органічні барвники, зокрема родамін, які також можуть слугувати індикаторами свіжості харчових продуктів.
Розроблено методики друкування та закріплення друкованих зображень з нанофо-тонними елементами з використанням сучасних друкарських методів та з урахуванням дизайнерських аспектів маркування новітніх паковань з нанофотонними елементами.
Визначено вплив властивостей задруковуваного матеріалу (мікроструктури поверхні, пористості, білизни паперу, товщини полімерної плівки, шорсткості поверхні алюмінієвої фольги) на оптичні характеристики друкованих шарів. Встановлено, яким чином за допомогою зміни технологічних параметрів друкарського процесу (товщини нанесення шару, концентрації люмінесцентної складової в композиції, швидкості друкування) можна компенсувати неоптимальні значення показників задруковуваного матеріалу з метою отримання запроектованих оптичних характеристик друкованих шарів з нанофотонними елементами.
Досліджено процеси друкування нанофотонних елементів. Встановлено законо-мірності впливу технологічних параметрів друкарського процесу виготовлення маркувань з нанофотонними елементами на їхні оптичні характеристики (які характеризуються змінами інтенсивності і кольору люмінесценції під впливом технологічних параметрів), що дало можливість прогнозувати оптичні характеристики одержуваних друкованих функціональних паковань залежно від параметрів друкарського процесу.
Розроблено математичну модель впливу технологічних параметрів фіксування (температури і часу сушіння) друкованих відбитків з нанофотонними елементами на їхні оптичні характеристики (інтенсивність і колір люмінесценції) на основі рівняння регресії, що дало можливість прогнозувати оптичні характеристики одержуваних друкованих маркувань функціональних паковань залежно від параметрів фіксування. Визначено рекомендовані температуру (60°С) і час сушіння (4–15 с) для отримання найбільш можливої інтенсивності люмінесценції друкованих зображень з різною товщиною шару фарби на відбитку (2–100 мкм).
Розроблено математичну модель забезпечення оптичних характеристик друкованих відбитків з нанофотонними елементами, що враховує узгодження параметрів технологічного процесу маркування друкованих функціональних паковань (формних і друкарських процесів) з оптичними характеристиками одержуваних друкованих елементів функціональних паковань. Це дозволяє виготовляти друковані функціональні паковання із наперед заданими оптичними характеристиками.
Розроблено методику розрахунку технологічних параметрів друкування нанофотонних елементів новітніх паковань із заданими фотолюмінесцентними характеристиками, яка описується створеними алгоритмами розрахунку.
З метою автоматизації технологічних розрахунків розроблено програмне забезпечення із розрахунку технологічних параметрів друкування зображень із змінними оптичними характеристиками, на яке отримано свідоцтво про авторське право, яке дозволяє здійснити прогнозування оптичних характеристик друкованих маркувань з нанофотонними елементами за відомими технологічними параметрами, і визначити технологічні параметри для отримання друкованих маркувань розумних паковань із заданими оптичними характеристиками.