Euroopan unioni Vipuvoimaa EU:lta

Euroopan aluekehitysrahaston (EAKR) rahoittaman hankkeen kuvaus

1 Hanke

Hankekoodi: A70197

Hankkeen nimi: PAKKAAMO 2020 - LÄHI- JA LUOMURUOKAPAKKAAMISEN DEMONSTROINTI- JA PILOTOINTIYMPÄRISTÖ

Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen

Erityistavoite: 4.1. Tutkimus-, osaamis- ja innovaatiokeskittymien kehittäminen alueellisten vahvuuksien pohjalta

Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.2.2015 ja päättyy 28.2.2018

Toiminnan tila: Toiminta päättynyt

Vastuuviranomainen: Uudenmaan liitto

2 Hakijan perustiedot

Hakijan virallinen nimi: Lappeenrannan teknillinen yliopisto

Organisaatiotyyppi: Yliopisto

Y-tunnus: 0245904-2

Jakeluosoite: PL 20

Puhelinnumero: 050-919 2939

Postinumero: 53851

Postitoimipaikka: LAPPEENRANTA

WWW-osoite: http://www.lut.fi

Hankkeen yhteyshenkilön nimi: KAINUSALMI MIKA TAPIO

Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Kehittämispäällikkö

Yhteyshenkilön sähköpostisoite: mika.kainusalmi(at)lut.fi

Yhteyshenkilön puhelinnumero: 050-919 2939

Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely: Hakijoita on useampi kuin yksi (yhteishanke)

Osatoteuttajat

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy, 2647375-4
Åbo Akademi / Luonnontieteiden laitos / Fysikaalisen kemian laboratorio, 0246312-1

3 Suunnitelman mukainen tiivistelmä toteutuksesta

PAKKAAMO 2020 -hankkeen tavoitteena on luoda Etelä-Suomen alueelle kuitupohjaisten biomateriaalien, pakkausratkaisuiden ja pakkausvalmistusteknologioiden kehittämiseen erikoistunut lähi- ja luomuruokapakkaamisen tutkimus- ja osaamiskeskittymä. Hankkeen alueellisena tavoitteena on parantaa kartonkiteollisuuden, tutkimuslaitosten ja pakkausalalla toimivien yrityksien valmiuksia kehittää lähi- ja luomuruoan pakkaamiseen soveltuvia tulevaisuuden pakkausratkaisuja ja hajautettuun pakkausvalmistukseen tarvittavia koneita ja laitteita. Hankkeen taustatekijöihin kuuluvat suomalaisen kartonkiteollisuuden kilpailukyvyn säilyttäminen ja voimakkaasti kasvava lähi- ja luomuruokatrendi. Hankkeessa yhdistyy kotimaisen kartonkiteollisuuden ja maatalouden tuotteet, biomateriaalista valmistetut kartonkipakkaukset ja lähi- tai luomutuotetut elintarvikkeet, "yhdeksi kaupalliseksi tuotteeksi", ja syntyy kotimaista pakkausosaamista lähi- ja luomuruokapakkaajien hyödynnettäväksi.

Kehitystyön perustaksi selvitetään tulevaisuuden pakkaustrendit ja -vaatimukset sekä lähi- ja luomutuotteiden pakkaamisen parhaat käytännöt Euroopan alueella. Kartoituksessa selvitetään, mitä vaatimuksia tulevaisuuden elintarvikepakkausratkaisuille tullaan asettamaan ja mitä voimme oppia muualta lähi- ja luomuruoan pakkaamiseen, markkinointiin, jakeluun ja vientiin liittyen.

Hankkeessa toteutetaan uudenlainen pientuottajan pakkausyksikkö "PAKKAAMO 2020". Lähi- ja luomuruokapakkaajien erityistarpeet huomioiva laite mahdollistaa hajautetun pakkausvalmistuksen ja pakkaamisen lähellä tuottajaa. Lisäksi hankkeessa kehitetään uusiutuvia, nykyisiä biomateriaaleja edullisempia, biomateriaaleja vaihtoehdoiksi elintarvikepakkausten muovimateriaaleille. Lisäksi kehitetään tekniikoita, joilla voidaan esimerkiksi hidastaa bakteerien toimintaa, parantaa ruoan säilyvyyttä, turvallisuutta, tuotteiden varastointivakautta sekä personoitavuutta ja lisäarvoa.

Älyteknologiaan liittyvässä osuudessa kehitetään indikaattori- ja anturiratkaisuja elintarvikkeiden tuoreuden osoittamiseen, pilaantumistuotteiden ja pakkauksen ympäristön tilan seurantaan. Hankkeessa kehitetään älykkäitä sähköisiä painettavia komponentteja, jotka mahdollistavat anturien langattoman etäluennan ja pakkauksen kommunikoinnin esimerkiksi älypuhelimien tai kodinkoneiden kanssa.

Hankkeen toimenpiteiden tuloksena Lappeenrannan teknilliseen yliopistoon toteutetaan ainutlaatuinen pakkaustekniikan protopaja, jonka keskeisenä laitteena tulee toimimaan hankkeessa rakennettava pientuottajien pakkausyksikkö "PAKKAAMO 2020". "PAKKAAMO 2020" -pakkausyksikkö ja Pakkaustekniikan laboratorion sekä osatoteuttajien muu laitekanta ja asiantuntemus tulevat toimimaan ainutlaatuisena lähi- ja luomuruokapakkaamisen demonstraatio- ja pilotointiympäristönä. Hankkeessa yhdistyy uudella tavalla LUT:n ja sen yhteistyökumppaneiden poikkitieteellinen osaaminen uusien pakkausratkaisuiden kehittämisessä.

Hankkeen osatoteuttajista ja yhteistyökumppaneista koostuvan verkoston tarjoama pakkausalan osaaminen tulee vastaamaan elinkeinoelämän tuotekehitystarpeisiin. Lisäksi hanke vahvistaa EU:n alueella toteutettavan verkostoitumisen myötä LUT:n, VTT:n ja ÅAU:n pakkaustekniikan osaamisen tunnettuutta koko Euroopan alueella.

4 Hankkeen kohderyhmät

4.1 Varsinaiset kohderyhmät

PAKKAAMO 2020 -hankkeen varsinaisena kohderyhmänä ovat Lappeenrannan teknillisen yliopiston, Åbo Akademin ja VTT:n tutkimus- ja opetustoimintaympäristöt.

4.2 Välilliset kohderyhmät

PAKKAAMO 2020 -hankkeen välillisiä kohderyhmiä ovat Etelä-Suomen alueen:

- pakkausalan opetukseen ja tutkimukseen läheisesti liittyvät yksiköt(esim. Åbo Akademi ja VTT)

- pakkausmateriaalien, pakkauksien ja pakkauskoneiden valmistajat (esim. Borealis, Stora Enso, Metso Paper, Andritz, Joutsenpaino ja alueella toimivat pakkauskoneita tai niiden osia valmistavat konepajat)

- elintarvikkeiden vähittäispakkaajat ja ruokatalot

- lähi- ja luomuruokatuottajat

- pakkauksien loppukäyttäjät eli kuluttajat, kauppa ja jakeluketjut sekä kotimaassa että ulkomailla.

5 Projektin julkinen rahoitus, euroa

Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 683 758

Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 654 059

Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 869 675

Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 834 374

6 Maantieteellinen kohdealue

Maakunnat: Etelä-Karjala, Varsinais-Suomi, Uusimaa

Seutukunnat: Turun, Imatran, Helsingin, Lappeenrannan

Kunnat: Turku, Espoo, Lappeenranta, Imatra

Toteutuspaikan osoite, jos hanke toteutetaan yhdessä paikassa

Jakeluosoite:

Postinumero:

Postitoimipaikka:

7 Hakemusvaiheessa ilmoitettavat arviot hankekohtaisista seurantiedoista

7.1 Uusien työpaikkojen määrä (kysytään vain erityistavoitteisiin 1.1, 2.1 ja 3.1 kuuluvissa hankkeissa)

Suunniteltu: 3, joihin työllistyvät naiset 1

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0, joihin työllistyvät naiset 0

7.2 Uusien yritysten määrä (kysytään vain erityistavoitteeseen 1.1 kuuluvissa hankkeissa)

Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0, joista naisten perustamia 0

8 Horisontaaliset periaatteet

8.1 Sukupuolten tasa-arvo

Hankkeessa on tehty toimintaympäristön analyysi sukupuolinäkökulmasta: Ei
PAKKAAMO 2020 -hanke nähdään sukupuolineutraalina hankkeena, joten toimintaympäristön analyysiä ei ole tehty sukupuolinäkökulmasta.
Sukupuolinäkökulma on huomioitu hankkeen toiminnassa (valtavirtaistaminen): Kyllä
PAKKAAMO 2020 -hanke pyritään toteuttamaan sukupuolineutraalisti.
Hankkeen päätavoite on sukupuolten tasa-arvon edistäminen: Ei
PAKKAAMO 2020 -hankeen päätavoite on teknologian kehitys ja hankkeessa syntyneiden innovaatioiden kaupallistamispotentiaalin selvittäminen.

8.2 Kestävä kehitys

VälitönVälillinen
Ekologinen kestävyys
Luonnonvarojen käytön kestävyys 10 9
PAKKAAMO 2020 -hankkeen tavoitteena on korvata fossiilisista raaka-aineista valmistetut pakkausmuovit uusiutuvista materiaaleista valmistetuilla kartongeilla ja muilla biopohjaisilla materiaaleilla. Lisäksi hankkeen toimenpiteiden seurauksena pakkausjätteiden kierrätettävyys paranee ja kaatopaikkajätteen määrä vähenee. Tulevaisuudessa pakkausjätettä pystytään hyödyntämään tehokkaasti esimerkiksi uusiokartongin ja kuitukomposiittien valmistuksessa.
Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen 8 9
PAKKAAMO 2020 -hanke pienentää riippuvuutta fossiilisista polttoaineista. Hankkeessa kehitettävät pakkausratkaisut ja pakkausten valmistusjärjestelmä edistävät hajautetusti toteutettavaa lähi- ja luomuruokapakkaamista. Hajautettu tuotanto ja lyhyet toimitusketjut lisäävät tuotannon joustavuutta muuttuvissa ilmasto-olosuhteissa.
Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus 5 7
PAKKAAMO 2020 -hankkeessa kehitettävät ratkaisut vähentävät pakkausmuovijätteen aiheuttamaa ongelmia ympäristölle ja eliöstölle. Esimerkkeinä Itämeren kaloihin ja eliöstöön kertyvän muovijauheen määrän vähentäminen ja valtamerten jätepyörteiden kasvun hidastaminen. Hanke ja hankkeessa syntyvät ratkaisut pyrkivät varmistamaan luonnon monimuotoisuuden säilymisen. Pakkaamisessa käytettävät biopohjaiset raaka-aineet hankitaan sertifioiduista lähteistä.
Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) 9 9
PAKKAAMO 2020 -hankkeessa kehitettävien ratkaisuiden käyttö vähentää fossiilisten raaka-aineiden käyttöä. Biopohjaisen kartongin hiilijalanjälki on yli 50% pakkausmuoveja pienempi, mikä pienentää pakkaamisesta aiheutuvia hiilidioksidipäästöjä ja niiden vaikutuksia ilmastonmuutokseen. Lisäksi hanke edistää jätteiden kierrätystä ja uusiokäyttöä sekä vähentää kaatopaikoille toimitettavan jätteen määrää ja pienentää kaatopaikkojen negatiivisia ympäristövaikutuksia.
Natura 2000 -ohjelman kohteet 2 2
PAKKAAMO 2020 -hankkeesta ei aiheudu negatiivisia vaikutuksia Natura 2000 -alueisiin, koska hankkeessa käytettävät biopohjaiset raaka-aineet hankitaan sertifioiduista lähteistä.
Taloudellinen kestävyys
Materiaalit ja jätteet 10 10
PAKKAAMO 2020 -hanke edistää jätteiden kierrätystä ja uusiokäyttöä sekä vähentää kaatopaikoille toimitettavan jätteen määrää. Hanke vähentää elintarvikepakkaamisen riippuvuutta jatkuvasti kallistuvasta öljystä.
Uusiutuvien energialähteiden käyttö 5 8
PAKKAAMO 2020 -hankkeessa kehitettävät ratkaisut, esimerkiksi hankkeessa kehitettävä pientuottajan pakkausyksikkö "PAKKAAMO 2020", mahdollistavat hajautetun ja pienimuotoisen pakkaustuotannon, jossa voidaan käyttää paikallisia ja uusituvia energialähteitä. Esimerkiksi aurinko- ja tuulivoimaa sekä maatilojen biovoimaloita.
Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen 10 10
PAKKAAMO 2020 -hankkeen tarkoituksena on edistää kotimaisen lähi- ja luomuruoan tuotantoa, markkinointia, jakelua ja vientiä uusien kuitupohjaisten pakkausratkaisuiden avulla sekä kehittää kotimaista pakkausteknologiaosaamista kuitupohjaisiin biomateriaaleihin ja pakkausten valmistusteknologioihin liittyen. Hankkeessa tullaan yhdistämään kotimaisen kartonkiteollisuuden ja maatalouden tuotteet, biomateriaalista valmistetut kartonkipakkaukset ja lähi- tai luomutuotetut elintarvikkeet, "yhdeksi kaupalliseksi tuotteeksi", ja viemään kotimaista pakkausosaamista lähi- ja luomuruokapakkaajien hyödynnettäväksi myös kansainvälisesti. Hanke vastaa kotimaisten lähi- ja luomuruokatuottajien ja -pakkaajien tarpeeseen löytää uusia ympäristöystävällisiä pakkausratkaisuja korvaamaan pakatun tuotteen imagoa heikentävät muovista valmistetut pakkaukset.
Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen 10 9
PAKKAAMO 2020 -hankkeen tavoitteena on, että hankkeessa toimivien tutkimusyksiköiden ja yritysten välinen yhteistyö kiihdyttää uusien pakkausalan innovaatioiden kaupallistamista vahvistaen samalla Etelä-Suomen alueellista vetovoimaa ja yrittäjyyttä. Pakkausalan tutkimuksen ja opetuksen näkökulmasta hankkeessa parannetaan laaja-alaisen ja kauaskantoisen pakkausalan tutkimus- ja opetustoiminnan edellytyksiä hankkeeseen osallistuvissa opetus- ja tutkimuslaitoksissa. Hankkeessa tehtävä tutkimus luo hyvän perustan uusien pakkausinnovaatioiden, esimerkiksi biomateriaali-, älyteknologia-ja valmistusteknisten ratkaisuiden, syntymiselle. Hankkeessa syntyvä osaaminen ja innovaatiot avaavat alueen yrityksille uusia mahdollisuuksia kehittää omaa yritystoimintaansa pakkaustekniikan alueella sekä kansallisesti että kansainvälisesti. Tavoitteiden puolesta hanke tulee nähdä alueellisena pakkausalan tutkimus- ja opetustoiminnan kehittäjänä sekä uusien liiketoimintamahdollisuuksien avaajana erityisesti alueen kartonkiteollisuuden, pakkausteollisuuden sekä koneita- ja laitteita valmistavissa yrityksissä. Hanke mahdollistaa alueen lähi- ja luomuruokaosaamisen tuotteistamisen ja uuden liiketoiminnan luomisen.
Liikkuminen ja logistiikka 9 8
PAKKAAMO 2020 -hankkeessa kehitettävät lähi- ja luomuruokapakkaamisen ratkaisut mahdollistavat hajautetun tuotannon, mikä lyhentää elintarviketuotannon toimitusketjuja ja vähentää tarpeetonta tyhjien pakkausten ja elintarvikkeiden kuljetusta.
Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus
Hyvinvoinnin edistäminen 9 9
Useiden tutkimuksien perusteella kuluttajat ovat kiinnostuneita lisäämään sekä luonnonmukaisesti että lähellä tuotettujen elintarvikkeiden käyttöä. Kuluttajien varallisuus ja halu tehdä turvallisia elintarvikevalintoja on lisääntynyt, ja samalla entistä urbaanimmat kuluttajat etsivät lähi- ja luomuruoan kautta uutta kulttuurillista yhteyttä maaseutuun. Myös poliittiselta taholta on edistetty luomu- ja lähiruoka-ajattelua tukemalla kestävää kehitystä, maaseudun mahdollisuuksia ja paikallisen tuotannon kehittämistä. Tästä on hyvänä esimerkkinä Suomen maabrändi-työryhmän esitys, jossa yhtenä tulevaisuuden selviytymiskeinona ehdotetaan Suomen nostamista maailman johtavaksi luomutuotantomaaksi. Luomutuotannon kehitys on ollut muualla Euroopassa nopeaa ja samansuuntaista kehitystä voidaan ennustaa myös suomalaiselle luomu- ja lähiruoalle. Kuluttajien kasvanut terveys- ja ympäristötietoisuus sekä EU-alueen poliittinen tahtotila vauhdittavat ekologisesti tuotettujen ja laadukkaiden lähi- ja luomuruokatuotteiden markkinan kasvua.
Tasa-arvon edistäminen 6 9
PAKKAAMO 2020 -hankkeessa toteutettava hajautetuun luomutuotantoon ja pieneräpakkaamiseen perustuva konsepti mahdollistaa maaseudun elinkeinorakenteen monipuolistumisen perinteisistä maatalousammateista monialaiseksi uusia tuotteita ja palveluita käsittäväksi liiketoiminnaksi. Uudet toimintamallit avaavat uusia tasa-arvoisia työllistymismahdollisuuksia.
Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus 5 5
PAKKAAMO 2020 -hanke edistää kotimaisen lähi- ja luomuruoan tuotantoa, markkinointia, jakelua ja vientiä uusien kuitupohjaisten pakkausratkaisuiden avulla sekä kehittää kotimaista pakkausteknologiaosaamista kuitupohjaisiin biomateriaaleihin ja pakkausten valmistusteknologioihin liittyen. Hankkeessa tullaan yhdistämään kotimaisen kartonkiteollisuuden ja maatalouden tuotteet, biomateriaalista valmistetut kartonkipakkaukset ja lähi- tai luomutuotetut elintarvikkeet, "yhdeksi kaupalliseksi tuotteeksi", jolloin voidaan tuoda laadukkaita ja eettisesti kestäviä elintarvikkeita erilaisten yhteiskuntaryhmien saataville.
Kulttuuriympäristö 6 8
PAKKAAMO 2020 -hanke edistää kotimaisen elintarviketuotannon ja maatalouden säilymistä ja uudistumista. Lähi- ja luomuruokatuotannon ja viennin kehittäminen avaavat mahdollisuuden maaseudun elinvoimaisuuden säilyttämiseen ja maaseudun kulttuuriperinnön vaalimiseen. Samalla voidaan vaikuttaa kulttuuriperintöön kuuluvien elintarvikkeiden säilymiseen markkinoilla.
Ympäristöosaaminen 10 10
PAKKAAMO 2020 -hankkeessa vahvistetaan pakkaamiseen liittyvää ympäristötietoutta ja kehitetään ympäristöystävällisempiä pakkauksia ja niiden valmistamiseen tarvittavia energia- ja raaka-ainetehokkaita valmistusjärjestelmiä. Lisäksi hankkeessa pyritään edistämään kierrätystä ja jätteiden hyötykäyttöä raaka-aineena polttamisen sijaan.

9 Loppuraportin tiivistelmä

Pakkaamo 2020 -hankkeessa tutkittiin lähi- ja luomuruoka pakkausten trendejä, tulevaisuuden vaatimuksia ja pakkaamisen parhaita käytäntöjä Euroopassa tavoitteena tuottaa uutta tietoa pakkauskehitystyöhön. Pakkausten nykytilaa ja tulevaisuuden trendejä tutkittiin haastattelemalla Etelä-Suomessa toimivia lähi- ja luomuruokaketjun toimijoita. Tärkeimpien lähi- ja luomuruokapakkauksiin kohdistuvien vaatimusten todettiin liittyvän tuotteiden suojaamiseen ja parempaan erottumiseen muista tuotteista. Tulevaisuuden luomu- ja lähiruoan pakkausten tulisi olla myös ekologisempia, tarkemmin asiakkaan ja tuotteen tarpeiden mukaan mietittyjä ja paremmin linjassa luomuideologian kanssa ja siten tukevan tuotemerkkiä. Toimijat toivoivat ekologisempia pakkauksia, mutta eivät voi sitä kaikilta osin toteuttaa sopivien pakkausvaihtoehtojen puutteen vuoksi. Toimijat olivat avoimia myös pakkausten aktiivisille ja älykkäille ominaisuuksille.

Luomuruokapakkaamisen käytäntöjä tutkittiin Iso-Britanniassa, Italiassa, Ranskassa, Saksassa, Suomessa ja Tanskassa. Luomutunnuksella merkittyjen liha-, kala-, marja-, sieni- ja kananmuna¬pakkausten pakkaustyyppiä, -materiaalia, pakkauksen värisävyä ja kuvien tyyliä sekä tekstielementin ja tuotteen nimen tyyliä sekä luomusta kertovien tunnusten käyttöä tarkasteltiin supermarketeissa. Selvin ero maiden välillä liittyi kansallisten luomutunnusten käyttöön. Yleisesti ottaen luomuruuan pakkaukset eivät eronneet muista saman tuoteryhmän tuotteiden pakkauksista, mutta uusia, muista poikkeavia pakkauksiakin havaittiin. Esimerkiksi kuitupohjainen monikerrosmateriaali lihapakkauksissa ja ohuista puulastuista valmistettu pakkaus edustivat tuoreita pakkausratkaisuja. Yleisin pakkausmateriaali oli muovi, jota käytettiin erityisesti liha- ja sienipakkauksissa, seuraavaksi yleisin oli kananmunien kuituvaloskenno, kolmanneksi yleisin oli lasi (hillot). Luomuruokatuotteiden visuaalinen ilme oli usein vaatimaton, varsinkin luomulihan ja -sienten osalta. Eniten vaihtelua havaittiin luomumunien pakkauksissa. Usein pakkaus viesti samaan aikaan luomusta ja tuotteen kotimaisuudesta, jota viestittiin usein kansallisilla lipuilla, tai tuotannosta lähialueella.

Tärkeimmiksi kehityskohteiksi nousivat pakkausten ympäristöystävällisyys, pakkausjätteen määrän vähentäminen, tehokkaammat pakkaukset, paremmat mekaaniset- ja materiaaliominaisuudet, parempi funktionaalisuus ja pakkausten parempi visuaalinen näkyvyys. Lisäksi esille nousi kustannuksiin ja tiedon saatiin liittyviä kysymyksiä. Työssä etsittiin ratkaisuja pakkausten ja pakkaamisen tehokkuuden parantamiseksi uusien raaka-aineiden, uusien prosessointilaitteiden ja -teknologioiden, pakkaamisen tehokkuutta lisäävien pakkausratkaisujen ja pakkaussuunnittelun kautta. Erityisesti etsittiin ratkaisuja, jotka edistävät pakkausten erottuvuutta, ympäristömyönteisyyttä ja pakkaamisen tehokkuutta siten, että valmistus, materiaalit, käyttö ja hävittäminen tukisivat paremmin sekä luomu- että lähituotantoajattelua. Maatalouden sivuvirtojen käyttö pakkausten raaka-aineena tukisi luomuajattelua, mutta esteeksi nousevat tilalla tapahtuvan tuotannon aikaansaamiseksi tarvittavat laiteinvestoinnit ja prosessoinnissa tarvittavien pienen mittakaavan laitteiden puute. Pakkaussuunnittelussa lähtökohtana oli ekologinen pakkausmateriaali, käytettävyys, pakkausviestintä ja design. Uusilla innovatiivisilla pakkausratkaisuilla voidaan vaikuttaa myös ruokahävikin määrään, esim. tulevaisuuden vauvanruokapakkaus, josta voidaan valita juuri sopiva määrä ruokaa.

Hankkeessa kehitettiin biopolymeeripohjaisia dispersiopäällysteitä ja pakkauksia erityisesti marjapakkaussovelluksiin. Päällysteet kehitettiin hengittäviksi kosteusongelmien vähentämiseksi, minkä puolestaan on raportoitu ehkäisevän mikrobitoimintaa. Barriääriominaisuuksien lisäksi tutkittiin kehitettyjen päällysteiden soveltuvuutta digipainatukseen. Lisäksi tutkittiin pakkausmateriaalin pinnan funktionalisoimista ohuilla lisäpäällystekerroksilla antimikrobisten ominaisuuksien saavuttamiseksi.
Hydroksipropyloituun tärkkelykseen pohjautuvat biopäällysteet räätälöitiin soveltuvammiksi barriääri- ja painatussovelluksiin kaoliinin avulla. Materiaalin jatkojalostuskelpoisuutta, kuten 3D-muovautuvuutta, lisättiin pienellä määrällä synteettistä sideainetta, joka ehkäisee päällystekerroksen rikkoutumista mekaanisten voimien vaikutuksesta. Painojälki todettiin stabiiliksi erilaisissa lämpötilaolosuhteissa sekä kuivahankauskokeissa, mutta vedenkestävyyden osalta jatkokehitystarve on ilmeinen. Pinnan antimikrobinen funktionalisointi orgaanisilla hapoilla tai orgaanisten happojen ja kitosaanin yhdistelmillä toteutettiin levittämällä dispersiopäällysteen päälle ohut lisäpäällystekerros. Mikrobikokeiden perusteella orgaaniset hapot torjuvat bakteerikasvua kohtalaisen hyvin, mutta lisäpäällysteet saattavat aiheuttaa värivirheitä pakkausmateriaaliin. Hankkeen aikana kehitetyllä pakkausyksiköllä tehdyt puristusmuovauskokeet vahvistivat kehitettyjen pakkausmateriaalien olevan konvertoitavissa esimerkiksi vuoiksi, joskin päällysteen suuri biopolymeeriosuus voi aiheuttaa pakkausmateriaalin tarttumista muovaustyökaluihin. Tarttumisongelmaa pystyttiin kuitenkin hallitsemaan onnistuneesti kasvattamalla kaoliinin osuutta päällystekerroksessa.

Sensori- ja indikaattorikehityksen päätavoitteina oli demonstroida kaasuanturi, jota voidaan käyttää ruuan pilaantumisen seurantaan ja osoittaa mahdollisuus integroida tämä anturijärjestelmä suoraan pakkaukseen hankkeessa kehitettävässä pakkausyksikössä. Kehitystyö aloitettiin selvitystyöllä elintarvikkeiden pilaantumiseen liittyvistä pilaantumiskaasuista. Selvityksessä käytiin läpi sekä kala-, kana- että lihatuotteiden pilaantumista. Kaikille liharyhmille yhteinen pilaantumistuote oli vetysulfidi (H2S) sekä erilaiset amiinit (esim. ammoniakki, dimetyyliamiini ja trimetyyliamiini). Seuraavaksi alettiin kehittää yllämainituille pilaantumiskaasuille herkkiä anturimateriaaleja. Kriteereinä näiden materiaalien valinnalle olivat yhteensopivuus sekä prosessointimenetelmien (päällystys- ja/tai painomenetelmät) että LUT:n kehittämien pakkausmateriaalien kanssa. Tutkimuksen kohteiksi valikoituivat polyaniliini (PANI), kupariasetaatti (CuAc) ja kuparisulfidi (CuS) sekä näiden sekoitukset (komposiittirakenteet). Näistä materiaaleista valmistettiin sekä sähköisen (resistanssi) että optisen (värinmuutos) vasteen antavia sensoreita. Komposiittirakenteet antoivat nopeamman ja stabiilimman sensorivasteen kuin pelkkä PANI-pohjainen sensori. Myös kosteus- ja lämpötila-indikaattoreita kehitettiin pakkauksen ominaisuuksien seuraamiseksi. Indikaattorit perustuvat inkjet-printattuihin kupariasetaattikalvoihin joiden altistaminen rikkivetykaasulle johtaa CuS:n muodostumiseen. CuS:n reaktio amiinien kanssa johti värimuutoksen, joka toimi optisen indikaattorin perustana. Värinmuutos analysoitiin edelleen tekemällä RGB-analyysi eli jakamalla väri eri komponentteihin (Red-Green-Blue). Noin projektin puolivälissä tehtiin valinta sensorimateriaalien välillä; polyaniliinista (PANI) luovuttiin ja jatko-kehitys keskitettiin paremman vasteen antaneiden CuS-pohjaisten sensorien kehittämiseen. Kupariasetaatti-painomateriaalin formulaatio optimoitiin vertailemalla eri liuotinkombinaatioita; vesi/etyleeniglykoli/isopropanoli (sekoitussuhteet 7:2:1 (A) ja 6,5:1,5:2 (B)) ja vesi/butoksietanoli. Ensinmainittu sekoitussuhteella B antoi optimaalisen printtituloksen, parhaan stabiilisuuden ja pienimmän standardipoikkeaman (vaihteluväli). Värinmuutokseen perustuvaa optista indikaattoria testattiin LUT:n kehittämillä substraateilla altistamalla sensori metyyliamiinille konsentraatioalueella 0-200 ppm. Värinmuutos analysoitiin RGB-analyysillä. Kummatkin yllämainitut formulaatiot osoittautuivat valo-lämpöherkiksi systeemeiksi, joiden lämpötilaa voitiin muuttaa säteilyttämällä eri aallonpituuksilla (800 nm, 940 nm, 1064 nm). Biologisten testien mahdollistamiseksi tehtiin myös sytotoksisuusmittauksia. Mittaukset osoittivat, että sensorit eivät ole sytotoksisia, mikä mahdollistaa sensorien jatkokehityksen monenlaisiin sovelluksiin nanolääkealalla. Sensorien herkkyyttä ja selektiivisyyttä ammoniakille pystyttiin parantamaan funktionalisoimalla kuparisulfidikalvo polyakrylihapon natriumsuolalla.