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PET作为饮料包装材料的特性及应用

发布时间:2022年04月28日    点击:[0]人次

PET作为饮料包装材料的特性及应用

对食品生产企业而言,30多年来人们一直在探索能够取代玻璃瓶和马口铁罐的包装材料和容器,而塑料是目前可以利用的最佳材料。它具有重量轻的特点,可以降低运输费用。但不是每种塑料都适用于食品包装。

在上世纪 70年代前期,丙烯腈塑料容器率先在市场上出现。但后来美国食品和药物管理局(FDA)撤消了对这种容器材料在食品使用的认可,最主要的理由就是,这种包装材料中的某种化学物质会过多迁移到包装容器装的内容物中。聚氯乙烯(PVC)塑料容器也由于环境上的问题,很快成为不受欢迎的材料。

聚酯(PET)材料的出现使食品包装得到了快速发展。最早使用 PET 瓶包装清凉饮料的企业是美国可口可乐公司,他们用 1.5升的聚酯瓶取代 1 升的玻璃瓶,结果使零售额上升了 27%。之后,PET 容器包装的食品和饮料渐渐成为热门的“抢手货”。PET容器的重量轻和牢固结实吸引了顾客,受到了市场的欢迎。PET材料还有一大优点就是可以形成任何形状(适用性好),同时还可以加工制成符合人们嗜好的色泽,可以进行文字和图案印刷。

PET 的成长

上世纪 90 年代以来,在欧洲,容器用 PET 树脂的市场销售平均每年以 10%的速率增长。东欧国家普及使甩 PET塑料容器的时间更长,现在 PET 的消费增长率为 12%。欧盟(包括愿意加盟的欧洲国家)每年使用大约 160 万吨 PET树脂,目前全世界使用的 PET 容器数达 1500 亿多只。在最近数年间,之所以 PET 容器的使用量增长飞快,主要是碳酸饮料采用了PET 瓶做包装容器。时至今日,随着食品或饮料的数量和品种的不断增加,PET 的使用量也在不断增长。今后,PET材料将会向啤酒和乳制品渗透发展。发展 PET 适用范围的前提条件是,在商业上应用目前尚处于开发中的许多专项技术。

制造作业线的调整只需对玻璃瓶饮料生产作业线稍微加调整,就可以适应 PET瓶的使用。这对于无法进行高额资金投入的小型制造业者来说是十分有利的条件。同时,PET无破损和重量轻,以及输送的成本费用比玻璃瓶小,也是受到企业重视和欢迎的优点。配送而来的 PET立即可以进入低温灌装、无菌灌装、热间灌装等灌装流水作业线,然后贴上标签并密封。

无菌灌装

普通的 PET容器需要补充阻隔性材料或进行涂布处理后,才可进行产品的无菌充填。这是由于必须采用阻隔性的包装材料才能保证无菌灌装的效果——延长产品保存期。

低温无菌灌装的优点是无需进行热处理即可延长产品的保质期。但是,生产车间的地面和设备必须保证满足高水准的卫生要求。由于是低温杀菌,不必使用高温,因此灌装后食品的感观特性如色香味和营养价值不会受到影响。

涂料层(涂布处理)

普通的 PET 容器不能保证延长产品的货架期。法国的西丹尔(Sidel)公司是最早在 PET 容器上导入涂布层系统的企业。他们主张的阻隔性是将氧气控制在大气中含量的三十分之一,而二氧化碳控制在七分之一。涂料层的厚度为1μm,被称为 AC-TIS。

现在有数家公司采用了相同种类的涂布方法。例如,Tetra pak(利乐)公司的 Glaskin(涂敷方法的名称,下同)和Krones 公司的 BestPET(最佳 PET)采取涂布氧化硅的材料;而 PPG 制品公司是涂布环氧胺树脂材料,Rown Cork&Seal公司涂布的材料是聚偏二氯乙烯(PVDC)。适用的方法也因思想观念不同而不同。利用的技术也有真空法、大气压下的等离子体蒸镀法以及静电或无氧条件下的喷镀法之分。

根据适用方法和保护膜的不同要求可以选择内层涂布和外层涂布两种不同的选择。在容器内层表面的涂层优点是在操作过程中涂层不会遭受损伤,而且可以防止由PET溶出的物质乙醛转移到包装容器中的产品(液体)内,而且还能防止容器内的液体产品吸收包装材料带人的氧气。当然,涂布材料必须是“食品认可”的化学物质。否则,就必须采用外侧涂布的方法。

虽然外侧涂层与容器内部的填充物料不会接触,但其也有容易发生外部划伤而丧失保护功能的缺陷。因此,Krones 公司使用了特别耐损伤的丙烯基油漆涂料来取代氧化硅阻隔层。

多层技术

多层技术是不用涂料层方法的另一种改良 PET 阻隔性的方法。此种 PET容器是采取将例如乙烯氯乙烯醇(EVOH)之类的不透过气体的物质或包装材料夹入 PET层的方法,此种方法称为被动的阻隔性。此外,将除氧剂在材料复合时加入到复合材料中,这种方法称为主动的阻隔性。

低温灌装和热间灌装

内容物和灌装方法不同可以影响到对机械、技术和塑料容器的不同选择。而且,生产企业还需要在生产中的一次性投资费用如添置机械设备的费用与设备折旧费用和包装材料费用之间保持相对平衡。这对于选择生产工艺条件也起到决定性的作用。

低温无菌灌装法的机械设备的投资费用相对较低,因此就企业而言是最为相宜的生产处理方法。但是,该方法对经营管理和操作过程要求较高。首先,制品和包装材料必须预先进行杀菌处理,使之成为无菌状态,而且在灌装产品的过程中必须注意谨防二次污染,因此要求整个生产过程都得达到高水准的卫生条件。同时,采用低温无菌灌装法的产品所使用的PET 类型的价格是比较高的。

热间灌装也叫趁热灌装,不需要灌装高价格类型的塑料容器。生产过程也不必太严密。可是,该方法的流水生产线的初期投入资金即设备的购入价格远比上种方法高。

生产企业如果选择 95℃的较高温度进行热间灌装,有如下二种可能性:

第一是应考虑到普通 PET 不能耐受这一温度,转而采用更适合热间灌装的价格更高的 PET树脂或预先成型的预压料锭(Preform)。

第二采取二步法成型的容器。二步法的吹塑成形能够提高 PET的结晶化、阻隔性和耐热性。但是,这是一个需要巨大资本的加工设备。在第一阶段容器先成形为超过需要的大小,然后冷却后收缩成为较小的容器,最后形成最终的形状。

利用一步操作法生产的产品价格较低,但是容器不能耐受 85℃以上的高温。

今后的 PET在一些市场领域中,PET 材料失去了差别化的魅力。为了更加吸引消费者的注意,一些生产企业在用 PET包装软饮料和饮用水之后再加上纸盒作外包装。

从环保的角度说,现在生产的一些 PET 容器是属于不可回收再生的类型。日本的麒麟公司的研究人员目前正在研究开发可以生物分解的PET,但尚未上市。

总之,在全世界逐步追求资源再生利用的大趋势下,PET 材料一定会向更加环保的方向发展

来源:设计动量

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