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PVDC在食品包装中的应用

[  修改时间:2009-5-27 10:55:46  浏览次数:1755]
 
第一部分:PVDC的性能

一、PVDC的基本特性:

PVDC,学名为“聚偏二氯乙烯”。它是一种无毒无味、安全可靠的高阻隔性材料。除具有塑料的一般性能外,还具有耐油性、耐腐蚀性、保味性以及优异的防潮、防霉、可直接与食品进行接触等性能,同时还具有优良的印刷性能。

在世界上PVDC之所以被广泛用于食品包装,最主要原因是它具有很高的阻隔性,用它包装食品可以有效地解决产品变质问题,从而大大延长产品货架期。PVDC的高阻隔性是由其分子结构决定的,PVDC具有头尾相连的线性聚合链结构:···-CH2-CCl2-CH2-CCl2-···,由于其分子结构的对称性,且分子间凝集力强,氧分子、水分子很难在PVDC分子中移动。高结晶度和高密度决定了PVDC共聚物具有良好的隔氧性、隔气性和保味性。

二、PVDC与EVOH阻隔性的对比:

目前在高阻隔材料中,PVDC与EVOH均得到大家的关注,为了方便大家有针对性的选择,有必要对它们的阻隔性进行客观的分析。

EVOH是乙烯与乙烯醇的共聚物,在潮湿的环境下,会与H2O形成氢键,而被吸的水分对于EVOH本身起了增塑作用,使分子间作用力发生变化,从而使其阻氧性能下降很快,所以在选择EVOH时一定要考虑湿度对其阻氧性能的影响。而 PVDC由于其对称的分子结构和疏水基氯的存在,其阻氧性能不随湿度变化而变化。实验证明,在相对湿度为0-70%之间时,EVOH(38%)的阻氧性优于PVDC,当相对湿度大于70%时,EVOH阻氧性下降很快,不如PVDC,在80%的相对湿度下,PVDC的阻氧性好于EVOH3倍,在100%的相对湿度下,PVDC的阻氧性好于EVOH13倍。特别对于肉制品包装,外界的相对湿度为60-70%,肉制品内部的相对湿度为95-100%,包装材料层处的相对湿度一般都超过70%,所以在肉制品包装中PVDC远比EVOH优越。

中国国土面积很大,南北差异显著,所以我们在选择包装材料时一定要结合中国的国情。我们知道影响产品保存期的三个要素为:产品微生物的污染程度(初始生菌数)、储存温度及包装。下面我以低温产品包装材料的选择来对比说明温度与包装对产品保质期的影响。

低温产品因其杀菌温度低,与高温产品相比营养成分大部分得以保留,所以得到高收入阶层的厚爱,在西方发达国家得以普及。

中国低温产品的加工工艺、包装材料也毫无改变地全部从发达国家引进,但中国却没有西方发达国家已形成完善配套的冷链系统,所以低温产品在中国,由于受销售条件的限制,一直没有得到广泛的推广普及。质量问题频发已成为限制低温产品在中国市场上广泛推广流通的最大制约。

肉制品的保鲜保质通常采用低温与高阻隔包装两种方式,在低温的情况下,高阻隔包装只是起到预防的作用,在低温无法保证的情况下,高阻隔包装才真正发挥作用。目前国际上通用的低温产品包装大部分采用EVOH做阻隔层,在西方发达国家,冷链系统很健全,这种包装形式在低温下可以达到保质的目的。而在中国,终端销售无法满足低温产品流通所需的低温环境,这时就要充分发挥EVOH的高阻隔性,但EVOH最大的缺点就是其隔氧性能随湿度的增大急剧下降,中国生产的低温制品一般水份含量都比较大(RH>95%),在这种条件下, EVOH也不能提供应有的阻隔性。因而使用EVOH为阻隔层的包装材料无法满足中国特有的国情,由于包装材料选择错误影响到中国低温产品的推广。实践证明,阻隔层换用PVDC后就完全解决了这个问题。由此可见包装材料的选择对产品保质期的影响,同时也反映出PVDC与EVOH的阻隔性差异不单单是检测报告上的数据,更多是针对特定产品的实践应用效果。

客观的讲,如果包装的产品为干性小包装的食品,流通及销售的环境相对湿度较低,我们推荐你可以考虑使用EVOH,如果在这样的环境下对阻隔性要求不高,你也考虑使用PA。如果你需要较高的阻隔性、包装的产品水份含量很高或流通销售的环境相对湿度较高时,我们推荐你使用PVDC。

三、PVDC包装食品的综合优势:

大家都很清楚,产品的口感与风味是由食品中的水份来保持的,为了保持包装产品的独特风味和新鲜口感,需要包装材料的高阻水性,PVDC完全可以胜任这一要求(PVDC的阻水性能优于EVOH);又因其气体透过率低,PVDC也提供了突出的防止香味遗失及保持香味完全的性能,因此,用PVDC包装食品,对食品的色、香、味都有优良的保护作用,可为消费者提供一个“所想即所得”的食品,也就是你希望提供消费者一个什么口味的产品,通过PVDC包装的保护,消费者就会得到一个什么口味的产品。

另外,PVDC还有很强的价格优势,随着PVDC树脂的国产化及规模化,其价位不足EVOH的一半,与铝箔相比应用成本也可降低20%。因此,用这种材料包装产品具有优异的性价比,随着PVDC应用领域的拓宽,在软包装中的应用将大有前途。

目前全球能源危机,原油价格居高不下,所有石化产品的价格一涨再涨,给下游的厂家与消费者造成不小的成本压力,而PVDC产品的价格却基本稳定。主要原因是:生产PVDC树脂需要的基础原材料为NaCL、石灰石、VCM,前两种原料在PVDC树脂中占很大比例,全球各地资源丰富。随着中国PVDC树脂的国产化及其规模的扩大,PVDC树脂的成本将基本稳定,这对疲于应对包装材料涨价的厂家来说也许是一个很好的选择。

四、PVDC的环保性:

1、在美国,PVDC制品被确定为无毒、安全的塑料材料,得到FDA认证,可用于食品包装。

2、在德国,PVDC包装被列入“绿色包装”,持有绿点标志;

3、在日本,证实焚烧PVDC对产生二恶英的量没有影响,目前日本市场上PVDC保鲜膜消费量居全球第一。

4、使用PVDC包装材料比使用普通的PE膜、纸、铝箔等材料要节省许多,从而实现包装材料的减量化,达到减少废物源的目的。

目前,全球许多大的跨国公司不断加大PVDC方面的投入,PVDC不环保的偏见在事实面前不攻自破。

第二部分PVDC的应用

基于PVDC的优良特性,其用途十分广泛,被大量用于肉食品、方便食品、奶制品、化妆品、药品及需防潮、防锈的五金制品、机械零件、军用品等各种需要有隔氧防腐、隔味保香、隔水防潮、隔油防透等阻隔要求高的产品包装。PVDC各品种的应用领域主要有:

一、PVDC肠衣膜

主要应用于包装火腿肠,耐高温杀菌,适合用在高频焊接的自动灌肠机上进行工业化大批量火腿肠的生产。PVDC此种功能主要在中国大量使用,年使用PVDC树脂达30000T以上,比如:双汇、金锣、雨润、美好、江泉等;在国外也有少量使用,比如:日本、韩国、越南等。为提高生产效率,现在国内许多客户创造性地使用大收缩肠衣膜来包装低温肉制品,已取得了很好的效果。

二、PVDC保鲜膜。

PVDC保鲜膜由于其优越的透明性、良好的表面光泽度及很好的自粘性,被广泛用于家庭和超市包装食品;PVDC保鲜膜不单可以满足于家庭冰箱中保存食品,而且也可用于微波加热,成为发达国家常用的包装材料之一。PVDC保鲜膜在日本家喻户晓,已发展成为成熟的日用消费品,每年用量达2.5万多吨;在中国因PVC保鲜膜所用的DEHA增塑剂有致癌作用,一些包装肉制品的生产单位也逐步改用PVDC或PE保鲜膜,目前双汇所用保鲜膜全部为PVDC保鲜膜。随着人民生活水平、生活质量的提高及生活节奏的加快,PVDC在调理肉的工业保鲜膜包装方面及家用高档保鲜膜方面将会出现大的增长。

三、PVDC热收缩膜。

PVDC热收缩膜的结构一般为PE/EVA/PVDC/EVA/VLDPE (Surlyn),通过共挤的方式生产出来。PVDC收缩膜主要用于包装冷鲜肉,通过采用真空包装机实现对冷鲜肉的包装,利用其高收缩、高阻隔性的特点,所包装的冷鲜肉产品不仅有好的外观,同时可长久保持冷鲜肉的新鲜度。在欧美、澳洲等地,PVDC收缩膜被广泛用于包装新鲜牛肉产品,用其包装鲜牛肉已成为不可替代的方式,使鲜牛肉的保质期延长至最长2个月的时间。PVDC收缩膜在中国主要用于包装新鲜猪肉,新鲜度可达15天以上。

生鲜肉不同于肉制品,肉制品可以通过包装直接由终端消费者消费,从而可以培养消费者对品牌的忠诚度。而生鲜肉常常通过加工之后才能传递给消费者,这样终端消费者只知道生鲜肉是否有问题及加工者加工技术的好坏,对生鲜肉品质好(定性)及好多少(定量)没有印象,从而不利于培养终端消费者对生鲜肉品牌的认可度与忠诚度。通过使用PVDC收缩膜,将使生鲜肉有了自己的包装,从而有了自己的品牌,长远来看将是中国肉类企业推广品牌的一种有效手段。

四、PVDC共挤拉伸膜。

加拿大MACRO公司与美国陶氏化学携手,提出EVA包裹PVDC技术的概念后,PVDC多层共挤技术在世界上迅速推广开来,在中国不仅有进口的多层共挤生产线,而且自主研制的国产线也已逐步投向市场。在PVDC多层共挤膜中,现广泛使用MA-VDC共聚的PVDC,此类PVDC树脂阻隔性能要好于肠衣用PVDC树脂数十倍,从而大大提高共挤膜的阻隔性。这种新开发的包装技术也将使食品行业开发新产品、采用新工艺成为可能,可以预见PVDC多层共挤薄膜将发展为PVDC主导产品。

利用可拉伸的PVDC共挤膜,在自动拉伸包装机上拉伸成型,可自动包装中、低温肉制品,采用此包装可以有效防止产品出水变质,从而大大延长产品货架期,确保产品的正常市场流通。目前双汇低温产品大量采用该种包装,不仅大大延长产品保质期,降低了生产成本,同时有效地解决了产品腐败变质问题,维护了企业品牌形象和信誉。

另外,在美国等发达国家,常使用PVDC/LDPE共挤复合膜来包装新鲜牛奶,可在常温下保鲜3-6个月不变质,可解决广大边远产奶区夏季产奶高峰时大量鲜奶无法包装外运的问题。目前国内还没有其它廉价的包装材料能满足大量鲜奶包装的需求。这也是一个潜在的大市场。

五、PVDC涂覆膜。

PVDC涂覆膜在国外使用相当普遍,品种繁多。纸、玻璃纸、塑料薄膜片材(如 BOPP、BOPA、PET、LDPE、HDPE、PVC等)经PVDC涂覆后可大大提高其阻隔性能,既保持了被包装物的香味不会挥发逸出,又防止了外部水蒸汽、氧气的侵入,可延长储存期,在美国近一半的食品包装使用PVDC涂覆膜,主要用于包装奶酪和经处理的肉食、水果及蛋黄酱等。

在中国,PVDC涂覆膜的市场发展十分迅速,比如浙江富通,从1999年到2003年五年间,从数十吨发展到超千吨,目前江苏琼花也是异军突起,产量逐年上长。目前,PVDC涂覆膜主要用于干式食品的包装,比如包装饼干、茶叶、奶粉、巧克力等。

六、PVDC复合膜。

高温蒸煮包装的食品可在常温下长期放置而不发生腐败变质,可以冷食也可热食,深受亚洲人的欢迎。最早出现的常温下存放耐储存的肉制品是罐头,它使用马口铁,后来改为玻璃瓶,20世纪60年代,为解决宇航员上天食物的包装问题,美国人发明了铝塑复合膜,经日本人的推广,目前全世界常温下存放保质期较长的肉食品,如使用软包装,几乎全部采用铝塑复合膜。典型的结构为BOPP (BOPET)/高温胶/铝箔/高温胶/CPP。这种结构在实际应用中还存在以下不足:

1、为了延长肉食品的保质期,高温蒸煮的肉食品均采用抽真空贴体包装。铝箔复合材料在抽真空时,由于铝箔的柔软性不够,很难完全贴在内容物上,造成包装袋内空气抽不干净,影响食品保存,因此肉制品包装使用的铝箔厚度不能太厚,但如果太薄又很容易产生针孔,影响肉制品的保质期,再加上经过抽真空后会形成许多皱褶,铝箔经过皱褶易产生裂纹,造成阻隔性下降,所以其内装物的保质期并不是想象中的那样长。

2、从市场上看,铝塑复合膜包装食品因不透明而使消费者看不到内装物的色与形,不利于消费者购买,加上有些生产厂家利用铝塑复合膜不透明掩盖产品的缺陷,甚至弄虚作假,坑害消费者。因此,消费者不喜欢选择完全不透明的铝塑复合膜包装的产品。

3、铝塑复合膜不能用微波进行加热,再加上与塑料薄膜相比价格较贵,这些都影响其应用。

基于以上原因,食品加工业一直要求包装材料工业能够提供一种阻隔性与铝塑复合膜接近,但全透明、价格适中,又能耐高温蒸煮的包装材料来替代铝塑复合膜。

在目前工业应用的塑料中,只有PVDC塑料薄膜与铝箔相似,既具有高阻隔性又具有耐高温蒸煮性。但制成高温下不收缩、雾度低、成本低的基材膜的技术还不成熟。随着PVDC成膜技术的发展,现在双汇已成功开发出了可满足高温蒸煮袋要求的PVDC基材膜,用其复合成的高温蒸煮袋阻隔性与铝塑复合薄膜较接近,全透明,更加柔软,用于肉食品真空贴体包装,袋中空气被抽得很干净,更利于肉食品的保鲜。可微波加热,价格只相当于铝塑复合膜的80%,因此可在相当大的范围内替代铝塑复合膜。

目前,春都开发的以BOPP/PVDC/CPP为代表结构的复合膜及双汇开发的BOPA/PVDC/CPP结构的复合膜,被广泛用于肉制品包装,比如包装猪蹄、烧鸡、烤鸭、酒类、榨菜、调料等,均得到消费者的称赞。

第三部分PVDC的发展趋势

纵观我国的肉类食品发展历史无不与肉类食品包装技术发展息息相关,肉类产业的技术革新需要包装技术的支持;反之新的包装技术的出现也促进了肉类产业的发展。

我国肉制品与世界先进水平差距相当大,特别是肉制品的品种和质量,其中关键原因是肉类食品的包装技术的发展。针对食品包装水平仍然比较落后的现状,有关专家指出,推广使用PVDC材料不但可以提高包装产品的档次,同时可以减少因产品包装不当而造成的损失,从而增强市场竞争能力,树立企业的良好形象。由于PVDC独具的优势,半个世纪以来,虽各种塑料品种不断涌现,都未能动摇其独领风骚的地位。近几年,随着对PVDC研究的深入及其应用特性的挖掘,西方国家对PVDC树脂的用量开始逐年上升(欧洲市场的年增长率为2-3%)。可以预见,在今后的包装产业中,充分合理使用PVDC将会逐渐成为我国食品包装业的主流。

双汇集团作为中国最大肉类加工基地,目前的四大系列产品(高温、低温、速冻、冷鲜肉),除速冻食品外,高温制品采用了PVDC肠衣膜包装,低温、中式传统制品采用了PVDC的多层共挤或复合膜包装,冷鲜肉可用PVDC收缩膜来包装。双汇2000家专卖店建成后,将成为PVDC保鲜膜应用与推广的一个重要渠道。PVDC的优良性能与双汇肉制品包装的发展有机地结合起来,将在未来得到广泛的应用,现在双汇PVDC肠衣膜生产能力已达到20000T/年,伴随着与日本合资共同建设的PVDC树脂工程项目的投产,今后双汇将会有更多更适合中国国情的新型包装投放到市场上。我们所开发的PVDC复合膜及共挤膜在双汇集团已经得到大量推广使用,作为市场的先行者,我们将不遗余力地推广 PVDC在中国的全面应用。同时,我们也愿意毫无保留地将PVDC在肉制品方面的应用经验与各位感兴趣的同仁进行交流,共同将中国的高阻隔包装市场做大。

我们相信,随着中国经济的不断发展壮大,PVDC作为高性能的阻隔材料将迅速成长,成为主流高阻隔材料。在不久的将来,PVDC在软包装领域中将扮演着不可替代的角色,也必将成为主角,PVDC所独具的双高阻隔性和适宜于现代包装的全天候优势将突显出来,从而展示出勃勃的发展生机。
 
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