Cum să proiectați stratul de barieră al cutiilor de hârtie alimentară pentru a asigura proprietăți rezistente la ulei, umiditate și păstrare în stare proaspătă pentru diferite tipuri de alimente

Cutii din hârtie alimentară sunt o tendință principală în ambalarea alimentelor, iar competitivitatea lor de bază constă în tehnologia de barieră. Straturile de barieră trebuie personalizate în funcție de proprietățile fizice și chimice ale diferitelor alimente pentru a asigura siguranța alimentelor, pentru a prelungi perioada de valabilitate și pentru a menține gustul. Acest lucru necesită știință sofisticată a materialelor, procese de acoperire și metrici de testare specializate (cum ar fi valorile MVTR, OTR și Cobb).

Provocarea „Bariera de ulei” pentru alimentele bogate în grăsimi: testarea migrației uleiului

Alimentele bogate în grăsimi, cum ar fi pizza, puiul prăjit, produsele de patiserie și produsele din carne care conțin grăsimi animale, reprezintă o provocare principală pentru cutiile de hârtie: proprietățile de barieră a uleiului. Uleiurile au o rată mare de migrare și pot pătrunde rapid cartonul obișnuit, determinând înmuierea ambalajului și scurgerea petelor, afectând grav aspectul și rezistența structurală.

1. Alternative chimice fluorurate (fără PFAS)

Soluția tradițională este folosirea de acoperiri PFAS (substanțe perfluoroalchilice și polifluoroalchilice), care rezistă eficient la pătrunderea uleiului datorită proprietăților lor excelente de suprafață cu energie scăzută. Cu toate acestea, din cauza reglementărilor de mediu și de siguranță alimentară din ce în ce mai stricte, piața se îndreaptă către tehnologiile de barieră de ulei fără PFAS.

Acoperiri polimerice pe bază de apă: Folosind emulsii polimerice pe bază de apă modificate special, aceste acoperiri blochează fizic uleiul și grăsimea formând o structură de film densă, cu porozitate scăzută. Aceste acoperiri sunt compatibile cu echipamentele existente de imprimare flexografică sau gravura, permițând acoperirea de înaltă precizie.

Acoperiri pe bază de ceară naturală: Utilizați bioceară modificată (cum ar fi ceara de soia sau ceara de albine) ca sistem de dispersie. Hidrofobia ceară oferă o rezistență fundamentală la apă și ulei, în special pentru aplicații cu conținut scăzut până la mediu de ulei. De asemenea, prezintă o excelentă repulpabilitate, făcându-le reciclabile.

Indicatori profesionali: Performanța de blocare a uleiului este evaluată în primul rând folosind Testul Kitului. Căptușelile pentru cutiile alimentare de înaltă calitate trebuie să atingă nivelurile de kit 8-12.

Cerințe de rezistență la umiditate pentru alimente care conțin umiditate/cu umiditate ridicată: controlul valorii WVTR și COBB

Alimentele care conțin umiditate/umiditate ridicată, cum ar fi alimentele congelate, salatele proaspete, produsele lactate refrigerate și paharele pentru băuturi calde, necesită cutii de carton cu rezistență excelentă la umiditate și lichide.

1. Acoperire PE tradițională și alternative ecologice

Acoperire din polietilenă (PE): Acesta este în prezent cel mai utilizat strat de barieră la umezeală. Se realizează prin lipirea strânsă a filmului PE de carton prin tehnologia de laminare prin extrudare. PE are o MVTR (rata de transmisie a vaporilor de apă) extrem de scăzută, prevenind efectiv pătrunderea vaporilor de apă, menținând integritatea structurală a cartonului și împiedicând prăbușirea cutiei din cauza absorbției de umiditate. Cu toate acestea, reciclabilitatea PE rămâne controversată.

Acoperire cu PLA/PHA: Pentru a îndeplini tendința de compostare, materialele pe bază de bio, cum ar fi acidul polilactic (PLA) și polihidroxialcanoații (PHA) au apărut ca alternative PE. Aceste materiale sunt biodegradabile în anumite condiții, oferind în același timp proprietăți de barieră la umiditate similare cu PE. Cu toate acestea, trebuie menționat că PLA necesită în general condiții de compostare industrială.

Valori profesionale:

WVTR (Water Vapor Transmission Rate): Aceasta măsoară viteza cu care vaporii de apă pătrund în stratul de barieră, exprimată de obicei în g/(m²/24h). Ambalarea alimentelor congelate necesită un WVTR extrem de scăzut pentru a preveni arderea congelatorului.

COBB (Rata de absorbție a apei): Această valoare măsoară capacitatea cartonului de a absorbi apă într-o anumită perioadă de timp și este un indicator direct al rezistenței sale la apa de suprafață.

Strategii de bariere de oxigen pentru alimentele care necesită prospețime pe termen lung: OTR și bariere de gaz

Pentru boabele de cafea, nuci, supe deshidratate și anumite alimente preparate susceptibile la oxidare și pierderea aromei, proprietățile de barieră la oxigen sunt cruciale, pe lângă rezistența de bază la umiditate și ulei. Acest lucru este direct legat de păstrarea aromei și a nutrienților.

1. Polimeri de barieră de înaltă performanță și laminate multistrat

EVOH/PVDC: Copolimerul etilen-alcool vinilic (EVOH) și clorura de poliviniliden (PVDC) sunt recunoscute în industrie ca materiale de înaltă performanță de barieră la oxigen. EVOH oferă proprietăți excelente de barieră la oxigen și este un strat cheie în multe ambalaje compozite de ultimă generație pe bază de hârtie, cum ar fi Tetra Pak. Cu toate acestea, aceste materiale necesită adesea construcție multistrat sau laminare cu folie de aluminiu pentru a aborda provocările de repulpabilitate.

Acoperire PVA/Caolin: Acest sistem de acoperire combină alcoolul polivinilic (PVA) cu un mineral anorganic (cum ar fi caolinul de calitate nano sau celuloza microfibrilată (MFC)). PVA prezintă proprietăți excelente de barieră OTR (viteza de transmisie a oxigenului) în condiții uscate și este solubil în apă, ceea ce facilitează repulpabilitatea. Cu toate acestea, proprietățile de barieră ale PVA sunt afectate de umiditate, necesitând un strat suplimentar de barieră pentru a asigura o performanță stabilă.

Valori profesionale:

OTR (Rata de transmitere a oxigenului): Aceasta măsoară viteza cu care oxigenul pătrunde în stratul de barieră, exprimată de obicei în cc/(m²⋅24h⋅atm). Cu cât valoarea este mai mică, cu atât performanța barierei de oxigen este mai bună și durata de valabilitate este mai lungă.