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聚偏二氯乙烯薄膜在食品包装中的应用及趋势


【上海超承】食品机械专业产品,信赖保证 / 2017-02-17

聚偏二氯乙烯(PVDC)是一种淡黄色、粉末状的高阻隔性 工程塑料,广泛应用于食品领域。不仅具有高阻氧气、阻水汽、 保味、保香等优异的性能,还具有自熄性、耐油性、保味性以及 优异的防潮、防霉等性能,同时还具有优良的印刷、热封性、复 合性和透明特性。与一般的阻隔性塑料相比,PVDC是同时对氧 气和水汽都具有很高的阻隔性,在气味阻隔方面发挥了其无与 伦比的优越性。与此同时,PVDC的阻隔性不随环境湿度的增加 而变化,当环境湿度大于70%-80%时,PVDC的阻隔性远远好于 EVOH、B0PP和PA等阻隔性材料。

由于聚偏二氯乙烯(PVDC)均聚物是一种高结晶度的聚合 物,其热稳定性差,加工温度与分解温度过于接近,加工成型困 难,成本高。因此限制了PVDC的发展和广泛应用。中国科学院宁 波材料技术与工程研究所薛立新团队[1]通过化学共聚的方法引 入偏氯乙烯(VDC)和VC等单体可得到PVDC共聚物,破坏了VDC均 聚物的结构规整度,从而降低其结晶度,改善了PVDC的加工性 能,进一步实现工业化,广泛应用于包装工业与化工领域。马群 锋和他的团队[2]使用甲基锡/环氧大豆油/硬脂酸钙3种热稳定剂 之间的协同作用对PVDC的热稳定性进行改性,结果表明,当甲基 锡/硬脂酸钙复合热稳定剂的比例为1:3时,改性结果最佳。

PVDC塑料制品广泛用于食品包装,常用于PVDC层压复合和多 层共挤复合薄膜,PVDC薄膜作为复合薄膜的阻隔层。郑州宝蓝 包装技术有限公司开发了三层低温层压复合膜:B0PP(或PET)/PVDC/CPE、三层高温层压复合膜:B0PP(或PET)/PVDC/CPP、四层

抗穿刺型高温层压复合膜、PVDC拉伸膜、盖膜和其他功能型的 PVDC层压复合膜、PVDC五层共挤薄膜:PE/EVA/PVDC/EVA/PE、 PP/EVA/PVDC/EVA/PE等。考虑到经济性原则,国内有些企业通 过研发可以制备水性PVDC乳胶,应用PVDC乳胶涂布工艺将乳胶 涂覆在包装容器制品的表面,达到阻隔性的目的,进而降低加工 成本,实现效益最大化[3]。

一、PVDC在食品包装中的应用

引发食品变质的原因是多方面的,是由各种因素之间的协同效应引起的,如生物(病原微生物)、物理(辐射、射线)、化学 (化学变化、食品添加剂)等诸多因素引起的,而这些作用又常 常与环境中的气体浓度、水分含量、温度密切相关。当包装环境 中的气体浓度、水分含量、温度等因素达到一定值时,包装件内 装物中的病原微生物开始繁殖,侵蚀食品使其腐烂变质。高阻 隔性材料PVDC能够有效地控制包装环境中的气体浓度、水分含 量、微生物的繁殖等因素,降低食品的霉腐变质率,提高商品的 经济价值。目前PVDC在食品包装中主要应用于肉制品、乳制品、 糕点等领域。

(一)在肉制品包装中的应用

肉制品是极易发生霉腐变质的食品,在储存和运输中对防霉腐包装技术有很高的要求。目前肉类防霉腐包装技术主要有: 化学药剂、防霉腐包装技术、气调防霉腐包装技术、低温冷藏防霉腐包装技术、物理方法。在包装形式上有气调包装和真空包 装。无论是怎样的防霉腐包装技术还是包装形式,都要求包装 材料有很高的阻隔性,才能防止包装环境以外的空气和致病菌 的侵入。

1.低温肉制品

常见的低温肉质品有培根、热狗。经低温杀菌的肉制品,由 于加热温度低,杀菌不彻底,仍有少量微生物滞留在肉制品当中, 所以当冷藏时间较长,温度控制不好时,极易引起微生物的繁 殖,肉制品的变质速度大大增加,降低其货架期,在物流过程中 经济损失较大。所以,低温肉制品一般价格比较昂贵,高阻隔性 的包装材料可以有效地延长低温肉制品的保质期。而PVDC有非 常优异的阻隔性,PVDC在低温肉制品的最初应用是从涂布技术 的引进开始的。PVDC涂布的基材主要有BOPP、PET、NY、CPP以及 多层共挤PE等。由于涂布工艺已经成熟应用于材料的涂布领域, 且涂布基材来源广泛,经济性可观。我国江苏、浙江、杭州等许 多企业都引进PVDC涂膜生产线,PVDC涂膜技术在我国的应用已 经非常广泛且成熟。

2.高温肉制品

PVDC在高温肉制品中得到广泛应用的是火腿肠。因其杀菌 温度高、灭菌彻底、保质期一般较长、常温储藏、携带方便、食 用简单、风味独特等优点深受广大消费者的欢迎[5]。目前我国 河南双汇集团、山东金锣集团等都有自己的PVDC肠衣生产线,可 以自主研发、设计、生产。除此之外,PVDC还具有优异的印刷性 能,因此在肠衣薄膜的表面印刷加工过程当中可以将产品的相关 信息直接印刷上去,印刷效果不仅优良,而且印刷成本较低。

3.冷却肉制品

冷却肉发展的关键是怎样延长肉制品在流通过程中的保鲜 期,提高冷却肉的流通周期。冷却肉包装用的PVDC薄膜,是以 PVDC为阻隔层的多层共挤薄膜,用VDC与VC通过化学共聚的方 法制成PVDC树脂,再经吹膜工艺制成PVDC薄膜,与其他耐磨材 料、热封材料等通过共挤出的工艺制成的。这种薄膜具有极高 的氧气阻隔性和水蒸气阻隔性,可以对冷却肉起到很好的保鲜 作用。

(二)在乳制品包装中的应用

乳制品营养丰富,主要含有蛋白质、脂肪、糖类等营养物 质,所以虽然经过灭菌工艺处理,但如果一旦受到环境中细菌、 病原微生物的侵染,则很容易发生变质。因此乳制品在储存和销 售中,要防止吸潮、氧化和细菌的繁殖。

1.奶酿

奶酿由于其营养成分丰富,常温环境中在氧气、水分等的作 用下霉菌极易繁殖生长,所以通常奶酿的包装材料首先要求阻隔 氧气、水蒸气,防止霉菌的繁殖和水分流失。很多情况下,单一材料不能满足奶酿流通、储存的需求,所以经常利用多种材料制备复合包装材料,应用最广泛的是将两种或两种以上的材料进 行复合,利用共挤、层压等方法得到具有综合性能的复合包装材 料,利用各种材料不同的优异性能,达到奶酿包装的要求。常用 于奶酿包装的复合材料组合为PA/PE、PET/PE、OPA/PE等。材料 中添加PVDC阻隔层时,可以有效地阻隔氧气、水蒸气。

2.奶粉

奶粉中含有丰富的蛋白质、脂肪、糖类、维生素等多种营养 物质。因其独特的风味、美味的口感和食用简单方便等优点被 广大消费者所肯定。由于奶粉中营养物质含量高,因此很容易发 生变质,奶粉变质的主要原因是奶粉吸收空气中的水蒸气而发 生吸潮现象,出现结块和颜色的变化。针对奶粉在储藏过程中吸 潮、氧化、霉变、香味流失等问题,应用PVDC为阻隔层所制备的 复合塑料包装袋,以达到阻水、阻氧、防潮和保香的目的。

(三)糕点

糕点主要是以面粉或米粉、糖、油脂、蛋、乳品等为主要原 料,配以各种辅料、馅料和调味料,初制成型,再经蒸、烤、炸等 方式加工制成。糕点品种多样,花式繁多约有3000多种,月饼、 蛋糕、酥饼等均属糕点。随着人们生活水平的提高和西方饮食 习惯的影响,鲜奶蛋糕、慕斯蛋糕、巧克力蛋糕、冰淇淋蛋糕等 深受年轻朋友的喜爱。聚偏二氯乙烯(PVDC)是用于面包、蛋黄 派、蛋糕、月饼等各式糕点的重要包装材料。

徐芳提到饼干在贮存过程中需要考虑物理因素、化学因 素、生物因素等在饼干存储过程中对饼干质量的影响。饼干在空 气湿度较大的环境中极易吸潮而影响口感,饼干中脂肪的含量 比较丰富,且很容易被氧化,使饼干出现哈喇味,影响食欲;饼 干属于干燥类食品,含水量低(约3%-5%),很多细菌增殖速度 低甚至不繁殖,仅少数霉菌可繁殖。一般认为饼干水分含量达 8%时,饼干的风味就开始变化,质感也下降,已经不受消费者的 欢迎。PVDC材料有很好的防潮、保香的性能,可以很好地解决饼 干在存储过程中由于吸潮而导致货架期短、香味遗失、风味差等 缺点。

二、展望

随着智能化越来越普及,包装要突破传统的功能模式。人们 通过创造思维,在包装加入新技术成分,运用机械、电气、电子、 生物、化学等学科交叉来实现包装智能化。对于PVDC包装材料 来说,其优异的高阻隔性可以通过人工智能的方式更加直观、 清楚地显示出来。商品的保质期、含水量、新鲜度等参数可以通 过互联网数字化实时监测,能够让消费者更加明了地买到安全 放心的产品。

为了能够延长食品货架期,提高商品的经济价值,可以考虑 在PVDC薄膜上添加安全无害的抗菌剂。例如,碱式次氯酸镁、壳 聚糖、纳米氧化锌等抗菌剂。添加抗菌剂可以有效地解决PVDC 包装中残留的空气和封口处阻隔性差的问题。但是,抗菌剂的加入会对成膜条件本来就严苛的 PVDC增加了更大的挑战,这也是今后我们研究的重点。

三、结语

随着人们生活水平的提高,食品安全受到越来越多的人关 注,人们对食品包装的安全、外观有了更高的要求。发展PVDC在 食品包装中的应用技术,提高其货架期是现在乃至今后需要关 注的问题。目前PVDC在食品包装中已经取得了很好的效果,但其 中PVDC的成型加工困难、工艺复杂、成本高等问题,还要继续研 究。文中所阐述PVDC在食品包装中的应用为学者今后进一步研 究此领域提供了理论基础,相信PVDC在食品包装领域应用越来 越广泛。


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