【头条】可入微波的高阻隔耐蒸煮包装膜的研制及应用探讨
文摘
2024-09-14 08:08
广东
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文： 陈旭
本文已刊于《包装前沿》2017年11月号，第六期
耐蒸煮包装是近两年来发展较快的包装类别之一。耐高温蒸煮食品包装袋, 俗称软罐头,其最为显著的特点是在常温下长期放置而不发生腐败变质；使用也很方便,既能冷食又可热煮。目前蒸煮袋主要用于包装罐头食品、熟食等，在日本、西欧也用于包装饮料、果汁、土豆泥、谷物食品等。通常市场上常见的蒸煮袋包装都是采用121℃高温进行灭菌处理，能很好地保存及保护内容物，普遍保质期都在6个月以内。我国随着人们生活水平的提高，对食品包装的安全性要求越来越高。如何有效延长包装内容物的保质期，最大限度地保持内容物的风味和口感成为一个亟待解决的问题。目前，国外软包装厂商为了延长包装内容物的保质期，主要通过两方面结合来实现：1、通过对蒸煮温度提高，在135℃的蒸气中对内容物进行更加全面彻底的灭菌处理。2、提高包装膜的阻隔性能。提高阻隔性不仅可以防止内容物香味损失，保证产品香味及鲜味的完整性，同时，优异的氧气和水蒸气阻隔性能可有效避免产品发生氧化变质等质量问题。而随着生活节奏的加快，能快速加热的微波炉进入了千家万户，可入微波的高阻隔高温蒸煮包装市场得到了快速的发展。更方便更快捷的包装方式必然要求包装材料具备更多的功能。可以进入微波炉直接加热，是此类高阻隔高温蒸煮材料应当具备的功能，也是一个必然的发展趋势。传统用于包装起阻隔作用的材料多为PVDC、EVOH、铝箔、镀铝膜四大类。作为高阻隔性能包装材料被广泛应用的PVDC，其废弃物在燃烧处理时会造成环境污染；EVOH阻隔性能受环境影响大，当湿度>60%时，阻隔性能明显下降；铝箔不透明、资源消耗大、易折皱、阻隔微波透过；镀铝膜不易回收、不透明、微波透过性差，且在高温蒸煮时易发生铝层脱落现象。基于以上原因，食品加工业对包装材料提出了更高的要求：能够提供一种不仅具有优异的阻隔性能、可耐135℃蒸煮，并且透明度好、可入微波炉加热的包装材料。该项目产品是一种可广泛应用于各类熟食、豆制品、肉制品等领域的包装耐蒸煮的食品包装材料，包装好后可以进行微波加热。因此在实际包装运输存储和使用过程中，应当满足以下要求：（1）阻隔性能好。包装要能很好地满足内容物的保质需求，保持内容物的品质和风味。（2）可耐受135℃蒸汽加热杀菌处理，处理后保持外观平整，包装膜边不发生卷曲等现象。（3）有较好的热封强度和热粘效果，保证高温灭菌处理后不破包不泄露。（4）有良好的夹杂物热封性，热封面被油污灰尘污染仍有良好的热封强度。（5）具有良好的微波透过性，可以直接放入微波炉加热。因此，本项目根据可入微波高阻隔耐蒸煮包装膜的要求，研究解决以下几项关键技术：（1）开发独特的复合结构，使其适应高温蒸煮抽真空类包装的需求； （2）合理的原料选型，确保产品高温蒸煮后的包装效果； (4) 创新内层薄膜配方，使其具备耐蒸煮、高透明、良好的热封效果和优良的设备适应性。该产品采用PET（ALOX）/BOPA/CPP的材质结构。外层：采用PET（ALOX）。该膜具有优良的透明阻隔、微波透过及耐蒸煮性能，能与多种柔性包装材料复合，加工适性好，不会对环境造成污染。这种耐高温、透明、微波透过性能良好，并具有保鲜保香作用，类似玻璃容器的高阻隔材料，是包装材料的重点发展方向，可广泛应用于食品、饮料、肉制品、调味品、乳品、电子零件、精密仪器配件、微波制品、医药等多个领域的包装。镀氧化铝薄膜在功能上可以替代现有的PVDC、EVOH、铝箔、镀铝膜、镀氧化硅膜等阻隔材料，并成功避免以上各类材料的不足，是一种具有多项优良性能的新型包装材料。中间层：BOPA尼龙为聚酰胺，具有优良的强韧性、抗张强度、伸长率和耐磨性。选用尼龙是由于其具有较好的物理机械性能，在复合后能增强产品的耐压、耐冲击和耐跌落等性能，可以很好地保护内容物，保障产品的环境适应性，且成本适中。与外层PET（ALOX）结合，可以进一步提高复合膜的阻隔性能及环境适应性能。内层：可耐135℃高温蒸煮的内层CPP热封薄膜。独特的CPP薄膜配方，使其具有良好的热粘性能、耐蒸煮性能、有良好的异物夹杂热封性能。经高温蒸煮后，包装袋能保证不泄露、不变形、不卷曲、不分层。有良好的物理机械性能，可提升包装的挺度；适应高速包装设备的正常运行。氧化铝蒸镀技术是在传统镀铝工艺的基础上，使用射频等离子处理系统对蒸镀基材（即PET薄膜）进行表面清洁和功能化，再利用微波等离子处理系统将氧气和铝蒸气电离形成氧离子和铝离子。经过电离的氧离子和铝离子在蒸发区上部充分反应形成氧化铝均匀沉积在薄膜表面，形成一层致密的透明ALOx蒸镀层。1）微波等离子技术的应用。采用微波技术在蒸发区蒸发舟上方通过激发工艺气体形成微波等离子体区，电离工艺气体O2和铝分子，形成铝离子和氧离子，使氧离子和铝离子能够充分反应，在PET薄膜表面沉积氧化铝蒸镀层；2）大面积射频等离子在线处理技术的应用。采用大面积射频等离子在线处理系统，利用该系统激发氩气，产生氩等离子体，在线去除PET薄膜表面的有机物污染和弱界面层（这些污染可能在薄膜的二次加工或薄膜处理过程中发生，而弱界面层则是以熔融相聚集在薄膜表面），清除下来的污染物由真空系统排出。在薄膜表面产生极性键，引起薄膜表面的耦合，提高氧化铝与PET表面的粘合力，并增加附着力，形成阻隔层，提高耐热性。通过去除PET薄膜表面的吸收气体，取得较好的阻隔性能。合理的原料选型，以确保产品高温蒸煮后的包装效果。包装膜在包装的过程中和包装后蒸煮，都需要耐受较高的温度。为了保证良好的包装，原材料的选型相当重要。选用的薄膜PET（ALOX）、BOPA、RCPP都是可耐受较高温度蒸煮的薄膜。同时在油墨选型、胶粘剂选型上，都有严格要求。为了保证产品在蒸煮后不发生油墨转移、图案变形等现象，必须选用耐高温蒸煮类型的油墨。当生产蒸煮袋包装，需要经过135℃以上的高温杀菌时，必须使用聚氨酯油墨，而且要加入适量的硬化剂，搅拌均匀后，方可印刷。在复合强度方面，普通的胶粘剂在蒸煮过后，很容易发生分层现象，将导致包装失效、外观变形等质量问题。所以，我们选用了耐蒸煮型胶粘剂。该产品具有高固含量，低黏度，初黏力高，蒸煮前后剥离强度高，具有较高食品卫生安全性和质量稳定性等特点。聚氨酯胶黏剂和其他聚合物一样，高温时容易发生氧化反应，可根据吸氧速度来评价其高温时被氧化的难易程度。因此，在设计耐高温蒸煮聚氨酯胶黏剂时，应选择能够对碳氧键水解进行屏蔽的材料和吸氧速度慢的材料。本项目内层所用的RCPP薄膜是使用三层共挤工艺生产的耐蒸煮流延聚丙烯薄膜，考虑薄膜的应用要求，设计配方思路及原理如下：1）RCPP薄膜需要在高温下长时间蒸煮，需要使用耐热性好的PP树脂，均聚PP耐温性虽好，但在蒸煮过程中易发脆，导致薄膜的抗冲击性能下降，故RCPP薄膜三层均使用具有良好耐热性和抗冲击性能的嵌段共聚PP树脂；2）中间层混入SEBS弹性体对嵌段共聚PP进行进一步的抗冲改性，提高RCPP薄膜的柔韧性和抗冲性；3）嵌段共聚PP分子链中特有的软硬段结构在赋予其优异的抗冲性能外，还提供其良好的热封性能，保证了蒸煮袋较高的封口强度；4）选择适当牌号的嵌段共聚PP在流延加工过程中特有的表面粗化效果，在不添加任何滑爽剂、开口剂下，具有适宜的开口性能。该产品采用PET（ALOX）/BOPA/CPP的材质结构，具有以下特点：1、阻隔性能高，能很好地保证内容物的品质，延长货架周期。
3、可直接进行微波加热，又能简单地开封食用，使用更加安全方便；5、热封性. 密封性良好，抗冲击性好，物理机械性能优异。该项目产品可广泛应用于各类熟食、豆制品、肉制品等领域的包装。经国内多家知名食品生产企业使用反馈，该产品对设备适应性强，包装效率高，保护效果优良，经济适用，设计更加人性化、合理化，此类包装将会拥有极其广泛的发展前景。较快的生活节奏是当今世界发展的必然趋势，提高效率、方便快捷也是软包装发展的重要方向。因此可入微波高阻隔耐蒸煮包装膜的研究和生产将持续围绕这个主题开展。可入微波高阻隔耐蒸煮包装膜在中国才刚刚兴起，它以安全高效、成本低、能耗少、阻隔性能好正得到越来越多的认可。基于此，这种可入微波高阻隔耐蒸煮包装膜将会成为软包装行业里的一颗新星，在越来越多的重包装领域获得应用。
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