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“活性微层”大幅延长包装食品保质期
作者:EDI    来源:雅式工业专网
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全球领先的挤出模头供应商EDI 公司设在美国威斯康星州奇普瓦瀑布巿的技术中心研究人员在层倍增工艺(LMT ) 的应用领域再进一步。根据这项初步研究成果,利用层倍增技术,有望大幅延长高温杀菌包装容器和热灌装包装容器、立式高温杀菌包装和真空贴体包装食品的保质期。

EDI技术副总裁Gary O. Oliver说:“我们问自己,既然这项技术可以将阻隔树脂核心层转化成多个微层,为什么不能也用于其他关键层材料呢?在证实层倍增工艺可大幅改进阻隔树脂的性能之后,我们着手研究层倍增工艺的应用价值。这些倍增层包含吸氧剂和除湿剂等活性材料。”

据介绍,目前正在根据这项工作的成果申请一项专利。这项专利工艺可使食品包装材料具备新的氧和水分控制功能,有望使阻隔性能超过标准测试方法的测试极限。

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对功能性材料层进行倍增操作。照片所示为加上外层或表层之前的微层结构。顶部和底部的褐色区域代表金属材质的流道。蓝色、黄色和橙色微层分别代表:包含除氧剂等活性成分的材料;粘性材料;阻隔性聚合物。

“活性微层”技术

这种新工艺称为“活性微层”技术,将活性包装与层倍增的概念结合在一起,在所形成的薄膜和片材结构中包含活性材料微层。其中的活性材料可吸收氧气,让其没有机会抵达阻隔层,或吸收水分以使其没有机会去侵蚀乙烯-聚乙烯醇共聚物(EVOH)等阻隔材料。

层倍增工艺的本质是使用专用工具,在将共挤成型结构中的一层或多层分割后进行重组,将一层转化为多个更薄的微层。在活性微层工艺中,层倍增工具不仅对阻隔树脂内芯进行倍增操作,也对其他包含活性材料的层进行倍增操作。

据Oliver介绍:“多个、甚至数十个阻隔层及活性层对包装内食物的保护作用加在一起,很有可能会超出氧及水分侵入量标准测试方法的设计测试极限。我们已生产出样品,在公司技术中心进行了一组新的测试,结果已送交一个外部实验室进行复核。”

“活性微层”工艺原理

与常规共挤工艺相比,层倍增工艺生产出的薄膜或片材在厚度不超过前者、聚合物使用量也不超过前者的情况下,结构上可形成多个、数十个、数百个甚至更多的微层,代替常规的3-11个标准厚度层。在常规共挤工艺中,复合共挤分配器将来自两台或多台挤出机的不同聚合物组合成多层的三明治结构体。层倍增工艺使用一种专用工具将从复合共挤分配器上出来的三明治结构体分割后进行重组,形成原多层结构的多倍复合体。

以下说明如何生产具有典型活性结构的1.25 毫米厚聚丙烯片材:

•四台挤出机挤出熔体,熔体材料分别为:1. 聚丙烯外层包覆材料,也称表层;2. 同样的聚丙烯表层材料,但加入了除氧剂等活性材料;3. 粘性或“连接”层材料;4. EVOH 等阻隔性聚合物。

•1号复合共挤分配器将流入的包含活性材料的表层材料以及粘接及阻隔性材料,形成五层的三明治结构:活性材料层/连接层/阻隔层/连接层/活性材料层。这种三明治结构将成为最终片材成品的内芯层。

•层倍增器:EDl 开发的这种专用工具将来自1号复合共挤分配器的五层三明治结构体,分隔后重组,形成该结构体的多个复制体——例如四个复制体,即形成由微层构成的20 层结构体。

•2 号复合共挤分配器:来自上游的20层微层结构体和聚丙烯外层包覆材料熔体,以微层结构体为核心层,将聚乙烯一分为二形成两个表层。

•挤出模头:在模头的流道内,来自2 号复合共挤分配器的三明治结构体被加工为规定宽度的片材。

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活性微层片材专用模头系统始于1号复合共挤分配器,作用是利用来自三台挤出机的阻隔材料、粘性材料和活性组分材料,形成三明治结构体。三明治结构体(最终形成片材成品的内芯层)进入“层倍增”器,对层结构进行多次复制。然后,复制形成的微层内芯层进入2号复合共挤分配器,在这 与来自第四台挤出机的两个包覆层或表层组合在一起。最后,使用一个模头(出口模唇朝向左上方者)将最终的结构体加工为规定宽度的片材。

初步测试表明食品保质期显着延长

EDI此前在层倍增工艺方面的工作证明,通过将单层的EVOH 等阻隔树脂转化为几个微层可实现以下效益:

•延长食品保质期。层倍增工艺可将氧传输率(OTR )降低60%至80%,大幅减少长期积累的氧侵入总量。

•改进成型性能。EVOH 是相对较脆的晶体材料,用多个微层取代一个厚层,可改进成型能力或柔性,使之更适合热成型、热缩包装和折边作业。这一点,对于深拉成型的包装容器可能最为有益。在深拉成型作业中,成型能力差的材料一直存在角落区变薄的问题。

对EDl 芯层进行了一系列的选择性倍增操作测试,主要是用于加工单份高温杀菌杯的片材,例如什锦水果和桃块的包装杯。EDl 使用商业制杯模具,对片材进行挤出加工,采用固相压力成型工艺,在片材内形成一个、四个、八个和十六个EVOH 层。

所有结构的片材厚度均为50 毫英寸,占厚度相当大部分的是聚丙烯贴体层(41%至43%)和贴体层与EVOH 核心层之间的连接层。阻隔树脂包括标准的通用EVOH 和一种“高温杀菌级”EVOH 。

使用三十天后,单层“高温杀菌级” EVOH 阻隔层的高温杀菌杯的氧气传输率是使用相同材料倍增阻隔层的高温杀菌杯的三至六倍。与此同时,前者的氧侵入总量也是后者的三至六倍。

Oliver说:“我们期待与客户合作,寻找活性微层工艺能够发挥最大效益的包装应用领域。这项新技术目前还处于开发初期,但是肯定能显着延长食品的保质期,对此我们有信心。”(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (7/15/2011)
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