Hvordan designe barrierelaget til matpapirbokser for å sikre oljebestandige, fuktsikre og ferskholdende egenskaper for ulike mattyper

Matpapirbokser er en vanlig trend innen matemballasje, og deres kjernekonkurranseevne ligger i barriereteknologi. Barrierelag må tilpasses de fysiske og kjemiske egenskapene til ulike matvarer for å sikre mattrygghet, forlenge holdbarheten og opprettholde smaken. Dette krever sofistikert materialvitenskap, belegningsprosesser og spesialiserte testmålinger (som MVTR-, OTR- og Cobb-verdier).

"Oljebarrieren"-utfordringen for mat med høyt fettinnhold: oljemigrasjonstesting

Mat med høyt fettinnhold, som pizza, stekt kylling, bakverk og kjøttprodukter som inneholder animalsk fett, utgjør en primær utfordring for papiresker: oljebarriereegenskaper. Oljer har høy migrasjonshastighet og kan raskt trenge inn i vanlig papp, noe som fører til at emballasjen mykner og flekker lekker ut, noe som alvorlig påvirker utseende og strukturell styrke.

1. Fluorerte kjemiske alternativer (PFAS-frie)

Den tradisjonelle løsningen er å bruke PFAS-belegg (perfluoralkyl og polyfluoralkylsubstanser), som effektivt motstår oljepenetrering på grunn av deres utmerkede lavenergioverflateegenskaper. Men på grunn av stadig strengere miljø- og mattrygghetsforskrifter, skifter markedet mot PFAS-fri oljebarriereteknologi.

Vannbaserte polymerbelegg: Ved å bruke spesialmodifiserte vannbaserte polymeremulsjoner blokkerer disse beleggene fysisk olje og fett ved å danne en tett filmstruktur med lav porøsitet. Disse beleggene er kompatible med eksisterende fleksografisk eller dyptrykksutstyr, noe som muliggjør høypresisjonsbelegging.

Naturlig voksbaserte belegg: Bruk modifisert biovoks (som soyavoks eller bivoks) som dispersjonssystem. Hydrofobiteten til voks gir grunnleggende vann- og oljeavstøtende egenskaper, spesielt for bruksområder med lavt til middels oljeinnhold. De viser også utmerket gjenvinningsevne, noe som gjør dem resirkulerbare.

Profesjonelle indikatorer: Oljeblokkerende ytelse vurderes først og fremst ved hjelp av kittesten. Innlegg for matkartonger av høy kvalitet må oppnå settnivåer 8-12.

Fuktighetssikrende krav for fuktighetsholdige/høyfuktige matvarer: WVTR og COBB Value Control

Fuktighetsholdig/høyfuktighetsmat, som frossenmat, ferske salater, nedkjølte meieriprodukter og kopper med varm drikke, krever kartonger med utmerket motstand mot fuktighet og væske.

1. Tradisjonell PE-belegg og miljøvennlige alternativer

Polyetylen (PE) belegg: Dette er for tiden det mest brukte fuktsperrelaget. Det oppnås ved å feste PE-filmen tett til pappen gjennom ekstruderingslamineringsteknologi. PE har en ekstremt lav MVTR (vanndampoverføringshastighet), som effektivt forhindrer vanndamppenetrering, opprettholder pappens strukturelle integritet og forhindrer at boksen kollapser på grunn av fuktighetsabsorpsjon. Imidlertid er resirkulerbarheten til PE fortsatt kontroversiell.

PLA/PHA-belegg: For å møte den komposterbare trenden har biobaserte materialer som polymelkesyre (PLA) og polyhydroksyalkanoater (PHA) dukket opp som PE-alternativer. Disse materialene er biologisk nedbrytbare under visse forhold, samtidig som de tilbyr lignende fuktighetsbarriereegenskaper som PE. Det skal imidlertid bemerkes at PLA generelt krever industrielle komposteringsforhold.

Profesjonelle beregninger:

WVTR (Water Vapor Transmission Rate): Dette måler hastigheten med hvilken vanndamp trenger inn i barrierelaget, typisk uttrykt i g/(m²/24h). Frossen matemballasje krever en ekstremt lav WVTR for å forhindre fryseforbrenning.

COBB (Water Absorption Rate): Denne verdien måler kartongens evne til å absorbere vann over en spesifisert tidsperiode og er en direkte indikator på overflatevannmotstanden.

Oksygenbarrierestrategier for matvarer som krever langvarig friskhet: OTR og gassbarrierer

For kaffebønner, nøtter, dehydrerte supper og visse tilberedte matvarer som er utsatt for oksidasjon og smakstap, er oksygenbarriereegenskaper avgjørende, i tillegg til grunnleggende fuktighets- og oljeresistens. Dette er direkte relatert til bevaring av smak og næringsstoffer.

1. Høyytelses barrierepolymerer og flerlagslamineringer

EVOH/PVDC: Etylen-vinylalkohol-kopolymer (EVOH) og polyvinylidenklorid (PVDC) er anerkjent i industrien som høyytelses oksygenbarrierematerialer. EVOH tilbyr utmerkede oksygenbarriereegenskaper og er et nøkkelsjikt i mange avanserte papirbaserte komposittemballasjer, som Tetra Pak. Imidlertid krever disse materialene ofte flerlagskonstruksjon eller laminering med aluminiumsfolie for å løse gjenvinningsutfordringer.

PVA/Kaolin-belegg: Dette beleggsystemet kombinerer polyvinylalkohol (PVA) med et uorganisk mineral (som nano-grad kaolin eller mikrofibrillert cellulose (MFC)). PVA viser utmerkede OTR-barriereegenskaper (oksygenoverføringshastighet) under tørre forhold og er vannløselig, noe som letter gjenoppløsningen. Imidlertid påvirkes PVAs barriereegenskaper av fuktighet, noe som krever et ekstra fuktsperrelag for å sikre stabil ytelse.

Profesjonelle beregninger:

OTR (Oxygen Transmission Rate): Dette måler hastigheten som oksygen trenger inn i barrierelaget, typisk uttrykt i cc/(m²⋅24h⋅atm). Jo lavere verdi, jo bedre oksygenbarriereytelse og lengre holdbarhet.