Створення нанофотонних систем для друкованих новітніх харчових паковань

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorМорозов, А. С.uk
dc.contributor.advisorMorozov, Andriy S.en
dc.contributor.advisorМорозов, А. С.ru
dc.contributor.departmentКафедра технології поліграфічного виробництваuk
dc.contributor.facultyВидавничо-поліграфічний інститутuk
dc.contributor.researchgrantorНаціональний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»uk
dc.date.accessioned2018-02-02T13:34:20Z
dc.date.available2018-02-02T13:34:20Z
dc.date.issued2016
dc.description.abstractenNanophotonic systems and printing technologies are developed to manufacture smart food packaging, which enhance shelf life of foods without the need for additional processing, and indicate the current state of a packaged product, i.e. its suitability for consuption, by changing the optical properties of a printed image (color, luminescence intensity). Recipes are developed of model nanophotonic compositions intended for the manufacture of smart printed packaging, and the technological requirements are determined for their composition for printing labels with nanophotonic elements on functional packages basised on ZnO nanocrystals with a concentration of 0.02 mol/Ll and polyvinyl pyrrolidone with a molecular weight M = 360000 g/mol. Photophysical properties of the nanocomposites are investigated in the presence of substances that emerge in the process of storage of food products. It is determined that nano-ZnO reduces the luminescence intensity in contact with substances that emerge in spoilage process of protein foods (amines, ethanol) and the pH change. Due to its antimicrobial and UV barrier properties, nano-ZnO can perform several functions in packaging. Other organic dyes are also investigated, in particular rhodamine, which can also serve as indicators of food freshness. Methods are developed of printing and the fixing of printed images with nanophotonic elements using modern printing techniques, and taking into account the design aspects of marking smart packaging with nanophotonic elements. It is determined the influence of the properties a printed material (the surface microstructure, porosity, whiteness of paper, the thickness of the polymer film, the surface roughness of aluminum foil) on the optical characteristics of the printed layers. It is determined how changing technological parameters of the printing process (thickness of coating, concentration of the luminescent component in the composition, printing speed) can compensate for non-optimal values of a substrate with the aim of obtaining predetermined optical characteristics of printed layers with nanophotoniс elements. The processes of printing nanophotonic elements is investigated. The regularities are determined of the influence of technological parameters of the printing process of production of markings with nanophotoniс elements on their optical properties (which are characterized by changes in the luminescence intensity and color under the influence of technological parameters), which allows to predict optical characteristics of the resulting printed functional packages depending on the parameters of the printing process. The mathematical model is developed of the influence of technological parameters of drying (temperature and time of drying) of the printed impressoins with nanophotonic elements on their optical characteristics (luminescence intensity and color) based on the regression equation, which provided the possibility to predict optical characteristics of the obtained markings of functional packaging, depending on the drying parameters. There is determined the recommended temperature (60°C) and drying time (4-15 sec) to obtain the most possible luminescence intensity of the printed images with different ink layer thickness on the printed impression (2-100 µm). The mathematical model is developed to ensure the optical characteristics of printed impressions with nanophotonic elements, taking into account the parameters of the technological process of marking printed functional packages (prepress and printing processes) with optical characteristics of the resulting printed elements of functional packages. This allows producing printed functional smart packaging with predetermined optical characteristics. The method is developed for calculation of technological parameters of printing of nanophotonic elements for smart packaging with predetermined photoluminescent characteristics, which is described by the created algorithms. With the purpose of automation of technological calculations the software is developed for calculation of technological parameters of printing images with variable optical characteristics, a certificate of copyright for which is obtained; it allows prediction of the optical characteristics of printed markings with nanophotonic elements by the known technological parameters, and determination of the process parameters of obtaining markings for smart packaging with the predetermined optical characteristics.en
dc.description.abstractruРазработаны 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.ru
dc.description.abstractukРозроблено 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.uk
dc.format.page9 с.uk
dc.identifier.govdoc0115U000361с
dc.identifier.other2873
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/21723
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectфункціональні новітні пакованняuk
dc.subjectрозумні пакованняuk
dc.subjectхарчові пакованняuk
dc.subjectнанофотонні системиuk
dc.subjectфотофізичні властивостіuk
dc.subjectінтенсивність люмінесценціїuk
dc.subjectнанокристали ZnOuk
dc.subjectполівінілпіролідонuk
dc.subjectмаркуванняuk
dc.subjectоптичні характеристикиuk
dc.subjectпараметри друкарського процесуuk
dc.subjectфіксування друкованих відбитківuk
dc.subjectтовщина шару фарбиuk
dc.titleСтворення нанофотонних систем для друкованих новітніх харчових пакованьuk
dc.title.alternativeThe creation of nanophotonic systems for printed smart food packaginguk
dc.title.alternativeСоздание нанофотонных систем для печатной новейшей пищевой упаковкиuk
dc.typeTechnical Reportuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
2016_2873.pdf
Розмір:
639.53 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
7.74 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Анотовані описи звітів про НДР (ТПВ)
Анотовані описи завершених науково-дослідних робіт КПІ ім. Ігоря Сікорського