Grease resistant and water-resistant coating solutions for paper-based food packaging materials

Paper-based materials are increasing their importance in the packaging industry. Paper possesses great properties such as recyclability and ease of usage, moreover, can be coupled with biomolecules, plastics, and bioplastics to realize more versatile packaging solutions. New paper-based packaging solutions have been designed to improve the grease and water resistances of the base material. Typically, the best strategy consists in coupling paper or cardboard with another material as a coating or film. In this work different materials, namely Chitosan, and Sodium Alginate, Poly(L)Lactic Acid (PLLA), and Zein, have been used to improve the barrier properties of paper. Chitosan and Sodium Alginate were selected to enhance the grease resistance, PLLA to prevent water penetration, and Zein as biopolymer to achieve both oil and water resistances. After the preparation, the selected solutions have been deposited by mean of rod coating technique on paper samples. The prepared specimens were then characterized by standard tests to evaluate their performances in terms of grease resistance, water resistance, and barrier against oxygen and water vapor. Results show that these solutions respond properly against oil penetration and water penetration. Solutions developed in this work have the aim of being fully recyclable and push the market through sustainability. New trends in the food industry make clear that the development of this kind of materials can helps in preventing food and materials waste.

I materiali a base carta stanno aumentando la loro importanza nell'industria degli imballaggi. La carta ha grandi proprietà come riciclabilità e facilità d'uso e può essere accoppiata con biomolecole, plastiche e bioplastiche per essere più efficiente. Nuove soluzioni di imballaggio a base di carta sono state progettate per migliorare la resistenza al grasso e all'acqua del materiale di base. In genere, la migliore strategia consiste nell'accoppiare carta o cartone con un altro materiale come rivestimento o film. In questo lavoro diversi materiali, vale a dire chitosano e alginato di sodio, acido poli(L)lattico (PLLA) e zeina, sono stati utilizzati per migliorare le proprietà barriera della carta. Il chitosano e l'alginato di sodio sono stati selezionati per migliorare la resistenza al grasso, PLLA per prevenire la penetrazione dell'acqua e Zein come biopolimero per ottenere resistenze sia all'olio che all'acqua. Dopo la preparazione, le soluzioni selezionate sono state depositate mediante tecnica di rod coating su campioni di carta. I campioni preparati sono stati poi caratterizzati da test standard per valutarne le prestazioni in termini di resistenza al grasso, resistenza all'acqua e barriera all'ossigeno e al vapore acqueo. I risultati mostrano che queste soluzioni rispondono correttamente contro la penetrazione dell'olio e la penetrazione dell'acqua. Le soluzioni sviluppate in questo lavoro hanno l'obiettivo di essere completamente riciclabili e spingere il mercato attraverso la sostenibilità. Le nuove tendenze nell'industria alimentare chiariscono che lo sviluppo di questo tipo di materiali può aiutare a prevenire lo spreco di cibo e materiali.