Как спроектировать барьерный слой бумажных коробок для пищевых продуктов, чтобы обеспечить маслонепроницаемость, влагонепроницаемость и сохранение свежести для различных типов продуктов питания

Коробки из пищевой бумаги являются основной тенденцией в упаковке пищевых продуктов, и их основная конкурентоспособность заключается в барьерных технологиях. Барьерные слои должны быть адаптированы к физическим и химическим свойствам различных пищевых продуктов, чтобы обеспечить их безопасность, продлить срок хранения и сохранить вкус. Это требует сложной науки о материалах, процессов нанесения покрытий и специальных показателей испытаний (таких как значения MVTR, OTR и Кобба).

Проблема «масляного барьера» для продуктов с высоким содержанием жиров: тестирование миграции масла

Продукты с высоким содержанием жиров, такие как пицца, жареная курица, выпечка и мясные продукты, содержащие животный жир, представляют собой основную проблему для бумажных коробок: свойства маслобарьерности. Масла имеют высокую скорость миграции и могут быстро проникать в обычный картон, вызывая размягчение упаковки и вытекание пятен, что серьезно влияет на внешний вид и прочность конструкции.

1. Фторированные химические альтернативы (без ПФАС)

Традиционным решением является использование покрытий из ПФАС (перфторалкильных и полифторалкильных веществ), которые эффективно противостоят проникновению масла благодаря своим превосходным низкоэнергетическим поверхностным свойствам. Однако из-за ужесточения требований по охране окружающей среды и пищевой безопасности рынок смещается в сторону нефтебарьерных технологий, не содержащих ПФАС.

Полимерные покрытия на водной основе. Благодаря использованию специально модифицированных полимерных эмульсий на водной основе эти покрытия физически блокируют масло и жир, образуя плотную пленочную структуру с низкой пористостью. Эти покрытия совместимы с существующим оборудованием для флексографской или глубокой печати, что позволяет наносить высокоточные покрытия.

Покрытия на основе натурального воска: в качестве дисперсионной системы используйте модифицированный биовоск (например, соевый воск или пчелиный воск). Гидрофобность восков обеспечивает фундаментальные водо- и маслоотталкивающие свойства, особенно для применений с низким и средним содержанием масла. Они также обладают превосходной способностью к повторному использованию, что делает их пригодными для вторичной переработки.

Профессиональные показатели: Эффективность маслоблокирования в первую очередь оценивается с помощью Kit Test. Вкладыши для высококачественных картонных коробок для пищевых продуктов должны соответствовать уровням комплекта 8–12.

Требования к влагонепроницаемости для продуктов, содержащих влагу/высокую влажность: контроль значений WVTR и COBB

Для продуктов с высоким содержанием влаги, таких как замороженные продукты, свежие салаты, охлажденные молочные продукты и чашки для горячих напитков, требуются картонные коробки с превосходной устойчивостью к влаге и жидкости.

1. Традиционное полиэтиленовое покрытие и экологически чистые альтернативы

Полиэтиленовое (ПЭ) покрытие: в настоящее время это наиболее широко используемый влагозащитный слой. Это достигается за счет плотного приклеивания полиэтиленовой пленки к картону с помощью технологии экструзионного ламинирования. PE имеет чрезвычайно низкую скорость передачи водяного пара (MVTR), что эффективно предотвращает проникновение водяного пара, сохраняет структурную целостность картона и предотвращает разрушение коробки из-за поглощения влаги. Однако возможность вторичной переработки полиэтилена остается спорной.

Покрытие из PLA/PHA. Чтобы соответствовать тенденции к компостированию, в качестве альтернативы полиэтилену появились материалы на биологической основе, такие как полимолочная кислота (PLA) и полигидроксиалканоаты (PHA). Эти материалы биоразлагаемы при определенных условиях, обеспечивая при этом влагонепроницаемые свойства, аналогичные полиэтилену. Однако следует отметить, что PLA обычно требует условий промышленного компостирования.

Профессиональные показатели:

WVTR (скорость проникновения водяного пара): измеряет скорость, с которой водяной пар проникает через барьерный слой, обычно выражается в г/(м²/24 часа). Для упаковки замороженных продуктов требуется чрезвычайно низкий показатель WVTR, чтобы предотвратить ожог при заморозке.

COBB (скорость водопоглощения): это значение измеряет способность картона поглощать воду в течение определенного периода времени и является прямым показателем водостойкости его поверхности.

Стратегии создания кислородного барьера для продуктов питания, требующих длительной свежести: OTR и газовые барьеры

Для кофейных зерен, орехов, обезвоженных супов и некоторых готовых пищевых продуктов, склонных к окислению и потере вкуса, помимо базовой устойчивости к влаге и маслу решающее значение имеют свойства барьера для кислорода. Это напрямую связано с сохранением вкуса и полезных веществ.

1. Высокоэффективные барьерные полимеры и многослойные ламинаты

ЭВС/ПВДХ: Сополимер этилена и винилового спирта (ЭВС) и поливинилиденхлорид (ПВДХ) признаны в промышленности как высокоэффективные кислородонепроницаемые материалы. EVOH обладает превосходными кислородонепроницаемыми свойствами и является ключевым слоем во многих высококачественных композитных упаковках на бумажной основе, таких как Tetra Pak. Однако эти материалы часто требуют многослойной конструкции или ламинирования алюминиевой фольгой для решения проблем, связанных с повторной пульпой.

Покрытие ПВА/каолин: эта система покрытия сочетает в себе поливиниловый спирт (ПВА) с неорганическим минералом (таким как нанокаолин или микрофибриллированная целлюлоза (МФЦ)). ПВС демонстрирует превосходные барьерные свойства OTR (скорость пропускания кислорода) в сухих условиях и растворим в воде, что облегчает повторную ликвидацию. Однако на барьерные свойства ПВА влияет влажность, поэтому для обеспечения стабильных характеристик требуется дополнительный влагозащитный слой.

Профессиональные показатели:

OTR (скорость передачи кислорода): измеряет скорость, с которой кислород проникает через барьерный слой, обычно выражается в см3/(м²⋅24ч⋅атм). Чем ниже значение, тем выше эффективность кислородного барьера и дольше срок хранения.