包装工程中的功能性包装材料分析剖析.docx

包装工程中的功能性包装材料分析（上）摘要：包装材料在材料工业中占据非常重要的位置发达国家的包装 工业值已经占国内生产总值（GDP）的2%以上近年来，以阻隔 性，保鲜性，耐热性，可食性，分解性，纳米包装材料等为代表的 功能性包装材料的出现，更是推动包装行业的迅猛发展关键词：包装工程功能材料阻隔性包装材料保鲜性包装材料选择吸收 性包装材料耐热性包装材料可食性包装材料分解性包装材料纳米包装材 料包装材料在材料工业中占据非常重要的位置发达国家的包装工业值已经占 国内生产总值（GDP）的2%以上目前我国每年也要消大量的商品包装近 年来，随着人们生活水平的提高，特别是人们对环境的保护程度愈来愈受到重视， 因此对包装也有了更高的要求，绿色包装的呼声愈来愈高，于是，就推动了以包 装材料为方向的材料科学的迅猛发展，作为包装行业的基础产业，更是带动了包 装行业的腾飞包装材料按传统的材料分类方法，可以分为：纸质材料，合成高分子材料， 金属材料，玻璃与陶瓷材料，复合材料，纤维材料，木材，其他材料但是随着 材料科学的发展，特别是新材料的不断涌现，包装行业的材料出现了功能材料的 说法，按照功能包装材料的概念，功能性包装材料包括：可食性包装材料，分解 性包装材料，保鲜性包装材料，选择吸收性包装材料，阻隔性包装材料，耐热性 包装材料，无菌和抗菌性包装材料，导电性包装材料以及纳米性包装材料。

可食性包装材料随着高科技在食品包装领域的不断发展利用，各种能食用的包装材料相继问 世，这些可食性包装材料一般以人体能吸收消化的天然可食性物质如蛋白质，淀 粉，多糖植物纤维及其他天然物质为基础原料，通过不同分子间的相互作用，制 成具有多孔网络结构，不影响食品风味的包装薄膜可食性薄膜一起原料丰富， 可以使用，对人体无害，具有一定的强度，等特点，作为包装行业的一种功能材 料，近年来获得迅猛的发展，广发应用于食品，医药的包装作为包装薄膜，可食性包装薄膜有以下几个特点：阻水性，可延缓食品中水 及油以及其他成分的迁移核扩散；可选择的透气性和抗渗透能力，阻止食品中的 风味物质的挥发；有较好的物理和机械性能，具有较好的表面机械强度，便于加 工成型；可作为食品色，香，味，营养物质强化和抗氧化物质等添加剂的载体； 可以食用，对环境无污染......等优异特性目前，可食性包装包装材料从原料来看，主要是蛋白质，淀粉，甲壳素以及其他 的天然原料用蛋白质制作可食性包装材料，由动物蛋白和植物蛋白之分动物蛋白质取 材于动物的皮，骨，软骨组织等这类材料具有很好的强度性质，抗水性和透氧 性，适宜于肉类食品的包装例如，一种动物蛋白胶原料制备成的可食性包装薄 膜具有强度高，耐水性，和隔绝水蒸气的性能，解冻烹调事会自动融化，可使用， 用于包装油类食品，不会改变食品的风味。

由植物蛋白制成的可食性包装薄膜，具有很好的抗潮能力，并具有一定的抗 氧化性能适合含脂肪食品的包装，能保持水分，保证食品的原味不变目前主 要是大豆蛋白可食性包装薄膜，蛋白质，脂肪酸，淀粉可食性包装薄膜，耐水蛋 白质薄膜，玉米醇蛋白可食性包装薄膜，蛋白质涂层包装纸 等此外，还有一 些替代的可食性包装薄膜，例如牛奶蛋白，酪蛋白等用大豆提炼的蛋白质制造出类似塑料的物质作为可食性包装材料，来替代过 去以石油为原料合成的塑料这种制作技术是将大豆浸泡，墨随后分理出蛋白质， 将蛋白质容易烘干，除去其中的水分，然后用蛋白质粉和其他成分以及添加剂混 合，制成可食性包装薄膜或者涂层，用于包装食品，有优良的强度，弹性和防潮 性能玉米蛋白质包装薄膜主要用于快餐盒食品的包装涂层，该膜是纸和玉米蛋白 质的合成材料，在锅中煮沸也不改变其性质最新研制的一种具有抗菌功能的蛋 白质可食性薄膜是在玉米醇蛋白或者大豆蛋白单膜中添加溶菌酶或者维生素等 仰菌成分，可控制食品中病原菌的生长和由微生物引起的食品变质以玉米，小麦，土豆，都累，薯类等农作物作为基材的可食性包装材料中， 以玉米淀粉改性加工成的可食性包装薄膜最为典型根据其中加入的添加剂，酸 碱处理，酶处理或者氧化处理的方法不同，淀粉类食品可食性包装材料可分为豆 渣为原料的可食性包装纸和玉米淀粉，海藻酸钠或者聚糖符合包装薄膜等。

用淀 粉作原料，添加其他一些可食性的物质加工成包装纸，用于包装快餐面，调味品 等，可以直接放入锅中烹调，而不需要将包装袋除去，得到环保和节约的双重功 效高阻隔性塑料包装材料高阻隔性塑料包装材料是随着食品工业的迅速发展而发展起来的，在包装工 业特别在食品包装行业获得了迅速发展和广泛应用它对食品起到了保质、保鲜、 保风味以及延长货架寿命的作用保存食品的技术多种多样，像真空包装、气体 置换包装、封入脱氧剂包装、食品干燥包装、无菌充填包装、蒸煮包装、液体热 充填包装等等在这些包装技术中许多都要使用到塑料包装材料，虽要求其具备 多种性能，但重要的一点是都须具备良好的阻隔性在包装行业，比较常见的高 阻隔性薄膜材料有如下几种：尼龙类包装材料尼龙类包装材料以前一直使用“尼龙6”但是“尼龙6”的气 密性不理想有一种从间二甲基胺和己二酸缩聚而成的尼龙（MKD6）的气密性 比“尼龙6”高10倍之多，同时还有良好的透明性和耐破裂性主要被用于高阻 隔性包装薄膜，用于阻隔性要求很高的食品软包装其食品卫生性也得到FDA 的许可它作为薄膜的最大特点是阻隔性不随湿度的上升而下降在欧洲，由于 环境保护问题突出，作为PVDC类薄膜的替代产品，MXD6尼龙的使用量是很 大的。

由MXD6尼龙和EVOH复合而成的具有双向延伸性的新型薄膜，作为一 种高阻隔性的尼龙类薄膜复合的方法有多层化复合，也有采用将MXD6尼龙 和EVOH共混拉伸的方法PVDC类材料（聚偏氯乙烯）聚偏氯乙烯（PVDC）树脂，作为复合材料 或单体材料及共挤薄膜片，是在包装行业使用最多的高阻隔性包装材料其中又 以PVDC涂覆薄膜使用量最多PVDC涂覆薄膜是使用聚丙烯（OPP ），聚对 苯二甲酸乙二醇酯（PET）等作为基材的但是由于纯PVDC软化温度高，且与 其分解温度接近，又与一般增塑剂相容性差，故加热成型困难而且难以直接应用， 实际使用的PVDC薄膜多为偏氯乙烯（VDC）和氯乙烯（VC）的共聚物，以及 和丙烯酸甲酯（MA）共聚制成的阻隔性比较好的薄膜EVOH类材料EVOH 一直是应用最多的高阻隔性材料这种材料的薄膜类 型除了非拉伸型外，还有双向拉伸型、铝蒸镀型、黏合剂涂覆型等双向拉伸型 中还有耐热型的用于无菌包装制品EBOH树脂与聚烯烃、尼龙等其他树脂共挤 制得的薄膜主要用于畜产品包装近年来，国际社会对绿色包装的呼声越来越高，但是作为高阻隔性的包装材 料被广泛应用的PVDC的废弃物在燃烧处理时会产生HCI而导致环境污染问 题，因此现有被其他包装材料替代的趋势。

比如，在其他基材的薄膜上镀覆SIOX （氧化硅）后制得的所谓镀覆薄膜受到了重视，除了氧化硅镀膜以外，还有氧化 铝蒸镀薄膜，其气密性能与同法获得的氧化硅镀膜相同同时由于多层复合、共 混、共聚、蒸镀技术发展极为迅速，高阻隔性包装材料如共聚物EVOH、聚偏氯 乙烯（PVDC）、聚胺（PA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的多层复合材料 及硅氧化合物蒸镀薄膜等得到进一步开发，其中尤以下列产品更为引人注目： MXD6聚酰胺包装材料、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、硅氧化物蒸镀薄膜等包装工程中的功能性包装材料分析（下）新型保鲜性包装材料这些年来，由于农业生产的专业化，以及人们对生活质量提高的要求，新鲜 果蔬的远距离运输越来越多，使得对能够使新鲜果蔬保存期和货架期延长的保鲜 性包装材料的需求越来越大新鲜水果和蔬菜的一个共同特点是采摘后仍继续呼 吸，而呼吸同时伴随新陈代谢、水分蒸发及乙烯生成，促使果蔬进一步成熟直至 衰亡同时，这种环境还使细菌很容易滋生，并迅速繁殖，导致果蔬很快腐烂 为了延长果蔬储存和货架寿命，国内外都加强了新型多功能保鲜性包装材料的研 究开发，其中大部分的保鲜技术就是通过微孔或改进薄膜配方结构、改良包装 袋内的气调环境（氛围）以及使用除氧剂与选择性透过薄膜组合的方法来达到保 鲜的目的，其中尤以下列产品会受到更大的关注。

功能性保鲜薄膜日本一家公司推出了一种强密封性包装袋，它是用一种叫 做“奇克伦”的塑料制成的，具有极好的防氧化作用，用它来包装新大米，保鲜效 果特别好，可长久保持大米的色、香、味不变，而且袋内产生的二氧化碳还有防 虫、防霉的作用日本另外一家造纸公司生产一种水果保鲜包装箱，它是在瓦楞 纸箱的瓦楞纸衬纸上，加一层聚乙烯膜，然后再涂上一层含有微量水果消毒剂的 防水蜡涂层，以防止水果水分蒸发并抑制呼吸达到保鲜目的用这种包装箱包装 水果，可使水果在一个月内保持新鲜美国一家公司推出了一种新型的果蔬保鲜塑料袋，它可延长水果、蔬菜的保 鲜期，减少果蔬因熟化程度过快而造成的损失这种包装袋用天然活性陶土和聚 乙烯混合而成，犹如一个极细微的过滤筛，果蔬在熟化过程中产生的气体和水分 可以透过包装袋，袋内不容易滋生真菌，从而可使果蔬的保鲜延长1倍以上 另外有一家美国公司研制出一种保鲜时间可长达3年的塑料保鲜袋这种保鲜 袋是在普通塑料袋内侧附上一层塑料薄膜，薄膜中含有吸氧剂，它能吸收在食品 包装过程中进入的氧气，这就使导致食品腐烂的微生物因缺氧而无法生存选择吸收性包装材料生鲜食品包装很重视气体的透过性，并以此选择不同的塑料材料。

随着食品 工业的发展以及材料科学的进步，作为食品包装材料不仅要求高阻气性，而且进 一步要求发展选择透过性的功能，即根据包装内容物的要求，仅仅允许需要的（或 不需要的）气体分子通过，建立一个适宜的气调环境这类选择透过性包装材料 在国外已进入实用化阶段，主要有添加溶解气体物质的薄膜，添加多孔沸石或氧 化硅等粉末的薄膜，用Y射线照射使薄膜性质发生变化以及利用扩散系数对含水 率的依存性、引入含有羟基基团和酰胺基基团的薄膜等此外还可以在薄膜中加 入一些抗菌剂和防腐剂，来抑制细菌和霉菌的生长繁殖例如：美国一家公司发 明了一种在包装箱里减少氧含量、增加氮含量，以使果蔬保鲜的新方法该方法 在运输中使用具有气调性能的新型包装箱，这种包装有一层特制的薄膜，薄膜能 够吸收氧分子，而让氮气通过这样在空气通过薄膜进入包装箱后，箱内的氮气 含量可高达98%以上，从而使果蔬的呼吸作用减慢，达到较长时间保鲜目的另外一种叫做硅窗气调保鲜袋，这种气调保鲜袋是在塑料薄膜袋上装上合适 面积的硅橡胶薄膜硅橡胶薄膜对氧气、二氧化碳和氮气有选择性的渗透，这种 硅窗气调保鲜袋在水果储藏取得了良好的效果应用它在一定的储藏条件下，确 定好适宜的硅窗面积，封闭一定时间后，即可将包装内的氧气和二氧化碳的浓度 自动调节在自动需要的水平。

一般储藏1000千克苹果，设硅窗面积0 .6平方 米，可使氧气和二氧化碳维持在适宜水平，呼吸作用产生的过多二氧化碳可通过 硅窗排出，袋内氧气不足时，可由硅窗透入硅窗气调技术，关键是选用硅窗膜， 确定硅窗面积和适合的储藏量及储藏的温度分解性包装材料现在全世界每年的塑料产量已经达到1*10T，塑料制品约5*108T安提 计算，其用量在20世纪80年代已经超过了金属材料塑料具有原料多，已于 生产，性能优异，成本低廉，重量轻，便于成型，不腐蚀，容易着色等优异特性， 被广泛应用于包装的各个领域，使金属，木材，天然纤维，天然橡胶的优秀替代 品塑料的产量和用量不断的增加，随之而来的问题也不断增加，主要是废弃塑 料的不断增加通常说的废弃塑料主要有三个方面：一种是聚乙烯，主要用来做 手提袋，农用薄膜等；另一种是聚丙烯，；一般用作包装的打包带等；还有一种 是聚苯乙烯，用作包装的泡沫减震材料，快餐饭盒，包装填充物等这三类成分 占了废弃塑料的70%--80%近一半的新塑料制品在两年后就会变成废。