“活性包裝”的概念來自于與通常由法律或習(xí)慣所選定的“惰性”包裝材料相反,特別指應(yīng)用在食品包裝上,并由目前歐洲法規(guī)認(rèn)可的具有“屏蔽”功能的包裝材料。或者說這種包裝制品可保持包裝內(nèi)容物的特性,使之不受環(huán)境因素的影響而有所改變,另外也包含著某種包裝制品可以突破歐洲有關(guān)法律法規(guī),具有改善包裝內(nèi)容物的特性等功能性包裝材料。
目前,在食品包裝行業(yè),活性包裝的定義主要是根據(jù)歐洲特別研究中心提出的可改善包裝物條件的體系(通過釋放物質(zhì)、排除或抑制),可延長(zhǎng)包裝物使用壽命;提高衛(wèi)生安全性;改善氣味和口感特性,同時(shí)保證其品質(zhì)不變。具體概述如下:
抑氧劑
雖然目前利用對(duì)氧具有高阻隔性的塑料以及應(yīng)用在包裝方面的技術(shù)已十分成熟,可zui大限度地減少氧氣含量(例如真空或改性氣體包裝),但對(duì)包裝物內(nèi)減少氧氣含量的要求還十分強(qiáng)烈。事實(shí)上,氧氣被食物吸收而使包裝內(nèi)的濃度有所稀釋。另外,高阻隔性塑料制品價(jià)格昂貴,并且通常難以加工。將中等阻隔性復(fù)合塑料應(yīng)用在包裝上,在多種應(yīng)用領(lǐng)域其抑制氧氣濃度的效果要比目前習(xí)慣使用的玻璃和金屬包裝要好得多。
另一個(gè)流行的開發(fā)項(xiàng)目是內(nèi)層涂有抑氧劑的啤酒瓶蓋。由于有了這種抑氧劑,可采用PET 瓶取代玻璃瓶灌裝啤酒,并保證在裝瓶后大約9個(gè)月時(shí)間內(nèi)啤酒的原始風(fēng)味和口感不變。實(shí)際上,在多年以前已經(jīng)開始使用“抑氧”包裝,也包括在包裝物內(nèi)減少由氣體引起的化學(xué)和生物特性變化的包裝體系,并且在不斷地改進(jìn)和發(fā)展?!盎钚园b”研究的方向是,在具有性的同時(shí)可轉(zhuǎn)化成巨大的商業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)的包裝體系,而目前流行的趨勢(shì)是把活性劑從真正的包裝材料中分離出來。
含抑氧劑的包裝體系經(jīng)過一個(gè)活化階段而起作用,應(yīng)用這種抑氧劑的復(fù)合薄膜就可廣泛地應(yīng)用于各種包裝場(chǎng)合,其活化作用需要有一定的因素激發(fā)。例如:CPChem 公司(前身是Chevron-Phillips)出品的OSP 系列抑氧劑,利用紫外線輻射激發(fā)而活化。所有上述抑氧劑都需制成具有以下典型結(jié)構(gòu)的復(fù)合薄膜,包括內(nèi)層至外層,如有一層高阻隔性的聚合物(如PA)、抑氧劑、一層低阻隔性聚合物(如PE 或EVA)。其中,抑氧劑可隔離空氣中的氧氣,并且通常不直接接觸到食品。
Cryovac 公司采用CPChem 公司的OSP 抑氧劑,生產(chǎn)出OS 1000薄膜。這種薄膜具有優(yōu)異的性能,被瑞士雀巢公司下屬的Nestle Buitoni公司選用,用于包裝各種面食品并投放到美國(guó)市場(chǎng)。這種包裝盒壁是熱成型EVOH 阻隔結(jié)構(gòu)層,盒子上部分采用擁有抑氧劑層的OS 1000型薄膜密封,如此可使食品包裝盒內(nèi)的氧氣含量降低至0.1%以下,可延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架壽命50%,因而榮獲了美國(guó)軟包裝協(xié)會(huì)頒發(fā)的“技術(shù)創(chuàng)新金質(zhì)獎(jiǎng)”(Gold Award for TechnicalInnovation)。
乙烯捕捉劑
對(duì)塑料工業(yè)而言,乙烯捕捉劑是非常有趣的觀點(diǎn)。乙烯是從石油中提煉實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的碳?xì)錃庀鄦误w,主要應(yīng)用于生產(chǎn)聚乙烯塑料。令人驚奇的是,乙烯同樣可以在植物的新陳代謝中產(chǎn)生,其作用就像催化劑一樣可促使水果成熟和變軟。尤其是乙烯積聚在包裝材料內(nèi),就會(huì)使得在商店里采用密封包裝出售的
新鮮水果和蔬菜很快腐爛、變質(zhì)。
其主要對(duì)策是利用放在包裝內(nèi)的一小袋乙烯捕捉劑先去除氧氣。這一步驟使用*十分有效,但*對(duì)人體有害,因而不能直接用于食品包裝。
其他用于去除乙烯單體十分有效的礦物質(zhì)還有沸石、方石英以及部分種類的碳酸鹽。這些礦物質(zhì)在薄膜的生產(chǎn)應(yīng)用中還可能起著關(guān)鍵作用。奧地利EIA Warenhandels公司利用沸石生產(chǎn)的Profresh品牌添加劑,可直接用于普通在第十屆中國(guó)加工、包裝及印刷科技展覽會(huì)(Propak China 2004)上,美國(guó)羅克韋爾自動(dòng)化公司的展位上人頭攢動(dòng),觀眾如潮,前來參觀食品、
飲料、醫(yī)藥及包裝加工設(shè)備的專業(yè)人士對(duì)該公司實(shí)現(xiàn)“包裝機(jī)械速度與精度結(jié)合”的自動(dòng)化解決方案、產(chǎn)品和技術(shù)的簡(jiǎn)捷實(shí)用性以及高性產(chǎn)生了極大的興趣。這也正是我國(guó)許多包裝設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)當(dāng)前所面臨的實(shí)際挑戰(zhàn)與競(jìng)爭(zhēng)機(jī)遇。為此,記者專門采訪了美國(guó)羅克韋爾自動(dòng)化公司OEM 項(xiàng)目總監(jiān)Doug Burns 。
Doug Burns告訴記者,總部位于美國(guó)威斯康星州密爾沃基市的羅克韋爾自動(dòng)化公司始終定位于市場(chǎng)的不斷增長(zhǎng)。該公司在80多個(gè)國(guó)家設(shè)有450多個(gè)銷售和支持機(jī)構(gòu),有雇員23000 名,其中有五分之一在現(xiàn)場(chǎng)直接為客戶服務(wù)。除了一個(gè)遍布的研發(fā)中心網(wǎng)絡(luò),該公司還與3500多家*的代理商、系統(tǒng)集成商和解決方案供應(yīng)商建立了伙伴合作關(guān)系。
羅克韋爾自動(dòng)化公司為用戶提供世界*的產(chǎn)品,匯集了的品牌,如艾倫·布拉德利——工業(yè)控制和系統(tǒng)解決方案的首要供應(yīng)商;瑞恩電氣——電機(jī)及控制方案的首要制造商;道奇——專門提供機(jī)械動(dòng)力傳輸設(shè)備的制造商;羅克韋爾軟件——開發(fā)和支持自動(dòng)化軟件的。該公司自動(dòng)化解決方案不僅符合ISO9000、歐洲CE標(biāo)志準(zhǔn)則,也滿足了中國(guó)的CCIB 標(biāo)準(zhǔn)和CCC 認(rèn)證,為客戶提供了從控制到zui終連接到負(fù)載的各種解決方案。
羅克韋爾自動(dòng)化公司從1988年進(jìn)入中國(guó),在廈門建立*個(gè)實(shí)體——艾倫·布拉德利廈門有限公司以來,在中聚乙烯薄膜的生產(chǎn),無需采用多層復(fù)合薄膜也可獲得良好保鮮效果,并且已獲得美國(guó)FDA和德國(guó)*頒發(fā)的食品認(rèn)證。然而到目前為止,上述所有型號(hào)的添加劑,都會(huì)對(duì)包裝制品的美觀帶來負(fù)面影響,原因是用其制造出的薄膜容易扭曲,同時(shí)呈半透明狀。
包裝內(nèi)需要消除的其他物質(zhì),如經(jīng)過存放一段時(shí)間后,從油脂中散發(fā)出的惡臭氣味。在化學(xué)上稱之為醛類物質(zhì),其中代表性的是己醛。清除醛類物質(zhì)并不能使食物避免進(jìn)一步氧化。無論如何,這是一項(xiàng)延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命而切實(shí)可行的技術(shù)。因?yàn)槭澄锔挥跔I(yíng)養(yǎng)的成分在嚴(yán)重腐爛變質(zhì)之前,這類化學(xué)物質(zhì)發(fā)出的味道就很容易被人嗅到。
美國(guó)于1994年就批準(zhǔn)了消醛薄膜權(quán)的申請(qǐng)保護(hù),目前杜邦公司/DuPont正在進(jìn)行消醛薄膜的商業(yè)化開發(fā)工作。其中使用的助劑就是乙烯捕捉劑。但是其化學(xué)作用機(jī)理仍不清楚,有幾家意大利大學(xué)的科研人員正在為此進(jìn)行專項(xiàng)研究。今天,人們普遍認(rèn)識(shí)到如何消除薄膜包裝內(nèi)其他的難聞氣味(尤其是存放鮮魚時(shí)發(fā)出的胺類氣體)以及
新鮮蔬菜呼吸過程中所產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w,但到目前為止還沒有商業(yè)化開發(fā)應(yīng)用的報(bào)道。
抗菌劑
食品變質(zhì)主要是微生物在作怪,在食品內(nèi)添加殺菌劑可起到很好的作用。事實(shí)證明,在塑料中添加抗菌劑也取得了良好效果,特別是用在潮濕環(huán)境中的PVC 制品上。這種塑料要求有抑制微生物的功能,因而在生產(chǎn)配方中含有大量的生物降解型增塑劑,以使塑料表面易于流動(dòng)成型并殺滅細(xì)菌。
開發(fā)使用抗菌劑殺菌的本意在于對(duì)革蘭氏染色呈陽性的細(xì)菌進(jìn)行滅殺。目前,Nisine是普遍流行采用的部分食品殺菌劑,部分有機(jī)酸(如山梨酸、丙酸、苯甲酸衍生物)也已證實(shí)可用作食品防腐劑。
除濕與抗腐功能
通常在電子和通訊器械包裝制品內(nèi)裝有硅膠(或其他除濕物質(zhì))的小包裝袋被認(rèn)為是一種早期的活性包裝形式。由于這些不是塑料包裝材料,在這里不再討論。另一個(gè)活性包裝的例子是,無論是薄膜或紙,都屬于防腐包裝材料。有時(shí)用作電子和機(jī)械部件的保護(hù)外層,甚至作為整個(gè)機(jī)械設(shè)備的防撞擊保護(hù)套。其中所起的作用是通過特殊的揮發(fā)性物質(zhì),稱作為VCI (Volatile Corrosion Inhibitors)。VCI 通常摻入到包裝材料內(nèi),這樣獲得了防腐紙或者可釋放出VCI 的塑料薄膜。VCI 從包裝層表面緩慢滲移,并充滿包裝層內(nèi)部空間,如此給金屬部件以保護(hù)作用??筛鶕?jù)氣候條件、保持時(shí)間長(zhǎng)短以及所需保護(hù)的金屬種類,選擇不同的VCI 配方。美國(guó)已開發(fā)出一種薄膜,用于保護(hù)銀質(zhì)或其他貴重金屬部件,據(jù)稱其中包含有一種未解密的物質(zhì),可以抑制氣體對(duì)金屬的腐蝕,從而避免金屬表面產(chǎn)生發(fā)黑現(xiàn)象。然而,由于VCI 薄膜的作用原理不同,根據(jù)電——化學(xué)作用致使金屬表面鈍化,這比僅在包裝層內(nèi)吸收氧氣或其他氣體的效果要好。