Создание нанофотонных систем для печатной новейшей пищевой упаковки

Разработаны нанофотонные системы и полиграфические технологии для изготовления новейших пищевых упаковок, которые увеличивают срок хранения пищевых продуктов без необходимости дополнительной обработки и сообщают о текущем состоянии упакованного продукта, то есть о его пригодности к употреблению, путем изменения оптических свойств печатного изображения (цвета, интенсивности люминесценции).
Разработаны рецептуры модельных нанофотонных композиций, которые предназначены для изготовления новейших печатных упаковок, и определены технологические требования к их составу для нанесения маркировок с нанофотонними элементами на функциональную упаковку на основе нанокристаллов ZnO с концентрацией 0,02 моль/л и поливинилпирролидона с молекулярной массой М = 360000 г/моль.
Исследованы фотофизические свойства нанокомпозитов в присутствии веществ, образующихся в процессе хранения пищевых продуктов. Выявлено, что нано-ZnO уменьшает интенсивность люминесценции при контакте с веществами, которые образуются при порче белковых продуктов (амины, этанол) и при изменении рН. Благодаря своим антимикробным и УФ-барьерным свойствам, нано-ZnO может выполнять несколько функций в упаковке. Также исследованы другие органические красители, в частности родамин, которые также могут служить индикаторами свежести пищевых продуктов.
Разработаны методы печати и закрепления печатных изображений с нанофо-тонными элементами с использованием современных методов печати и с учетом дизайнерских аспектов маркировки новейших упаковок с нанофотонними элементами.
Определено влияние свойств запечатываемого материала (микроструктуры поверхности, пористости, белизны бумаги, толщины полимерной пленки, шероховатости поверхности алюминиевой фольги) на оптические характеристики печатных слоев. Установлено, каким образом с помощью изменения технологических параметров печатного процесса (толщины нанесения слоя, концентрации люминесцентной составляющей в композиции, скорости печати) можно компенсировать неоптимальные значения показателей запечатываемого материала с целью получения запроектированных оптических характеристик печатных слоев с нанофотонными элементами.
Исследованы процессы нанесения нанофотонных элементов. Установлены законо-мерности влияния технологических параметров печатного процесса изготовления маркировок с нанофотонными элементами на их оптические характеристики (которые характеризуются изменениями интенсивности и цвета люминесценции под воздействием технологических параметров), что дало возможность прогнозировать оптические характеристики получаемых печатных функциональных упаковок в зависимости от параметров печатного процесса.
Разработана математическая модель влияния технологических параметров сушки (температуры и времени сушки) печатных оттисков с нанофотонними элементами на их оптические характеристики (интенсивность и цвет люминесценции) на основе уравнения регрессии, что дало возможность прогнозировать оптические характеристики получаемых печатных маркировок функциональных упаковок в зависимости от параметров сушки. Определено рекомендуемые температура (60°С) и время сушки (4–15 с) для получения наиболее возможной интенсивности люминесценции печатных изображений с разной толщиной слоя краски на оттиске (2–100 мкм).
Разработана математическая модель обеспечения оптических характеристик печатных оттисков с нанофотонними элементами, которая связывает параметры технологического процесса маркировки печатных функциональных упаковок (формных и печатных процессов) с оптическими характеристиками получаемых печатных элементов функциональных упаковок. Это позволяет изготавливать печатные функциональные упаковки с наперед заданными оптическими характеристиками.
Разработана методика расчета технологических параметров печати нанофотонных элементов новейших упаковок с заданными фотолюминесцентными характеристиками, которая описывается созданными алгоритмами расчета.
С целью автоматизации технологических расчетов разработано программное обеспечение по расчету технологических параметров печати изображений с переменными оптическими характеристиками, на которое получено свидетельство об авторском праве, которое позволяет прогнозировать оптические характеристики печатных маркировок с нанофотонными элементами по известным технологическим параметрам, и определить технологические параметры для получения печатных маркировок умных упаковок с заданными оптическими характеристиками.