CN101522036B - 抗微生物的食品包装 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于塑料的单层或多层的食品包装，其中，该层或该多层中的至少一层包含至少一种具有抗微生物活性的金属，而且其中至少部分具有抗微生物活性的金属以精细分布的金属的形式存在，而其余部分以盐的形式存在。

Description

抗微生物的食品包装
技术领域
本发明涉及一种基于塑料材料的单层或多层的食品包装，尤其涉及一种该层或该多层中的至少一层包含具有抗微生物活性的材料的食品包装。
背景技术
肉、香肠和奶酪等产品的保质期受限于包装内微生物的滋生，通过适当的手段来提高这些产品的保质期是一个永恒的目标。适当的手段包括在无菌条件下进行包装以及向将被包装的产品中加入防腐剂。
一种额外的或进一步的有效抑制微生物细菌的滋生和/或繁殖的可能性为用具有抗微生物活性的物质掺杂或涂覆包装材料。总的来说，在本说明书中，“抗微生物”或“具有抗微生物活性”描述的是抵御微生物的活性，尤其是抵御细菌、酵母、霉和真菌。其中，尤其重要的是抵御诸如大肠型细菌、沙门氏菌和葡萄状球菌(staphylococcae)等细菌的活性。
然而，掺杂和/或涂覆的可能性具有一些缺陷，因为必须假设所采用的抗微生物物质会从塑料材料释放到所包装的商品中，即使是微量的。因此，所采用的物质必须是对生物无害的或不致引起反感的。另一个缺陷是热塑性材料的处理发生在相对高的温度，这限制了被现场加入的具有抗微生物活性的有机物质的采用，因为他们在通常的处理温度下会发生不可逆转的改变。
这样，采用已知的具有这样的活性的金属离子的抗微生物活性有助于避免上述缺陷，尤其是银、锡、铜和锌离子的抗微生物活性。
已知金属离子使聚合物可以在其表面显示出抗微生物效应，尤其是Ag+，Sn2+，Cu+和Zn2+。然而，其先决条件为聚合物基体中的金属离子具有特定的迁移率，这个条件通常在基体材料对于水的摄取具有特定的容量时可以达到。这个通常被熟知的效应也在包装业中被采用。
DE 193 006 A1公开了一种具有抗微生物活性的塑料材料的特别用于香肠或香肠制品的食品包装的制作。根据该公开的方案，银、铜或锌离子在挤压之前最好以金属盐的形式加入到基本的熔融体，其中，塑料材料的食品包装是聚酰胺包装纸。
上述食品包装的特别缺陷为：具有抗微生物活性的金属离子必须以盐的形式引入到金属离子承载层中，唯一公开的是金属氧化物，即固体的形式。为了保证食品包装的足够的强度，需要所述包含金属离子的层具有比所采用的金属氧化物的粒径至少稍微大一些的厚度。同时，用于食品包装的制作的所谓母料即聚合物-金属盐-混合物的处理联系到沉淀和凝聚的问题。因此，现有技术中的某一缺陷为：通常处理的作为固体的具有抗微生物活性的金属盐具有相对大的微米(μm)范围内的粒径。
发明内容
因此，本发明的目的是至少提供一种能够方便和低成本制作的改进的食品包装，该食品包装具有足够的强度和耐用性，并尽可能地避免现有技术的问题。
本发明的另一个目的是提供一种制作这样的食品包装的方法。
本发明的以上目的通过具有如下特征的基于塑料材料的单层或多层的食品包装以及制作这样的食品包装的方法来实现：一种基于塑料材料的单层或多层食品包装，其中，该层或该多层中的至少一层包含至少一种具有抗微生物活性的金属，其中，至少部分所述具有抗微生物活性的金属以精细分布的不带电的金属的形式存在，而其余部分以盐的形式存在，其中，所述具有抗微生物活性的金属包括具有抗微生物活性的金属阳离子及其不带电的形式；所述精细分布的不带电的金属的形式通过在挤压过程中加入作为浓溶液的胶体形式的金属来获得；所述胶体形式的金属通过将相应的金属盐溶解在有机溶剂中，并加热到超过50℃的温度以及还原所述金属盐来获得。所述食品包装和制作所述食品包装的方法的优选实施例是本发明进一步要求保护的主题。
所述食品包装的特别优点在于以下事实：具有抗微生物活性的至少一种金属以非常精细和规则分布的形式被包含在含有所述至少一种金属的层或薄片内，以及所述金属粒子具有在纳米(nm)范围内的非常小的直径。因此，包含所述至少一种金属的薄片或层可以保持非常小，而与那些现有技术相比，不会例如损失所述食品包装的强度和耐用性。
在本发明的优选实施例中，所述金属以具有微动力效应的胶体的形式存在。所采用的金属优先从由Ag、Cu、Sn、Zn及其混合物所构成的组中选择。
虽然本发明的食品包装可以具有单层结构，但是该食品包装优选具有多层结构，更优选地，所述多层食品包装具有三层、五层或七层结构。
在本发明的食品包装具有多层结构的情况下，当所述食品包装具有不对称结构时尤其有利，因为单个的层的特殊功能或效果，类似于氧气栅，与排列在其能够最好地发挥其效果的位置的层的顺序有关。更优选地，所述金属被包含在食品包装的面向产品的一层或多层中。这种排列能够有效地防止微生物细菌的侵入，而且至少延迟或限制微生物细菌在所包装食物上的繁殖或扩散。
依据本发明的食品包装为管状薄膜或平展薄膜或薄片。优选地形成管状的，尤其是无缝管状的。这样的无缝管状类的食品包装广为人知，通常用适当的环形喷嘴通过吹塑薄膜挤压工艺制成。它们对于包装香肠特别有用，但也可以用于包装肉、奶酪产品等。
通常优选地，相对于金属包含层，包含的所述具有抗微生物活性的金属的浓度为50-500ppm，优选为70-350ppm，更优选为100-200ppm。
通常，所述食品包装或其至少一层可以进一步包括稳定剂，该稳定剂优选从聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、硫酸十二酯钠及其混合物中选择。
基本上，依据本发明的食品包装能够用任何合适的聚合物制成。然而，在所述食品包装具有多层结构的情况下，优选地，所述食品包装的各层为基于聚烯烃、黏合剂、乙烯--乙烯醇共聚物(EVOH)、聚乙烯醇(PVA)和/或聚酰胺的层。依据本发明的食品包装，其特征尤其在于它的比较小的厚度。通常优选地，其具有10-150μm的总体厚度，更优选为20-80μm的厚度。
特别优选地，依据本发明的食品包装的金属包含层具有2-50μm的厚度，尤其是具有5-20μm的厚度。这个层厚度能够通过依据本发明的过程十分方便地得到，该过程将在下面做总体描述。
在另一个特别优选的实施例中，依据本发明的食品包装为平展薄片，该平展薄片可用作例如冷切香肠、肉或奶酪的中间层或隔离层。虽然通常不对称结构是可能的，但是优选地，所述平展薄片为对称结构，以使与食物接触的两个表面都由金属包含层形成。
依据本发明的食品包装通常根据熟知的挤压过程制成。所述挤压过程的一个优点是：所述金属在所述挤压过程中以作为浓溶液的胶体形式被加入。以这种方式，所述金属能够通过在挤压机中强烈混合而被非常容易和均匀地分散到所述食品包装的各层中，这是良好效率的先决条件。如下文中更详细的描述，相应的金属盐溶液被用作开始物质，其中，在胶体形式下，阳离子在溶液中被还原。这样可得到相对小的粒径，从而允许包含所述至少一种金属的层具有小的厚度。
当执行依据本发明的过程时，例如沉淀问题以及像食品包装的有限的机械耐用性和包含所述至少一种金属的层的太大层厚度等归因于太大的粒径的问题，通过从相应的金属盐溶液开始而被大部分地、方便地和与本发明一致地避免。
为了这个目的，优选将相应的金属盐溶解在有机溶剂中，例如三甘醇或二甘醇中，优选溶解在三甘醇中，并加热到超过50℃的温度，优选到超过100℃-150℃的温度，从而发生可通过颜色变化来识别的还原。明显存在于溶液的胶状悬浮体中的具有小的粒子尺寸的胶态金属粒子以最佳分布形成对于本发明是非常重要的。另外由于其相当低的存储稳定性，这样还原的金属盐溶液更适宜直接进行进一步的处理。
然后，前述具有优选为1-3％重量的金属份数的胶状悬浮体通过排气模块被加入到适当的挤压机中。这保证了输送液体的大部分或全部能够蒸发，在用于形成所述金属包含层的聚合物中达到金属的均匀分布，并避免气泡的形成。依据本发明的过程的优选实施例，通过添加稳定剂避免了金属粒子潜在可能的凝聚。由于稳定剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对于与食物有关的应用不致引起反感，所以优选采用少量的月桂酯钠或它们的混合物。PVP是特别优选的。
理想地，在单螺旋桨挤压机或双螺旋桨挤压机中进行所述处理，从而获得金属在聚合物中的特别好的分布。
根据选为金属包含层的聚合物，金属悬浮体的加入通常在150-250℃的温度，优选在180-220℃的温度下进行。
不受特定理论的约束，假定由于存在于溶液中的金属离子被还原，同时，形成的金属原子核被胶态稳定，从而形成包括纳米范围内的最佳分布的金属或金属粒子的悬浮体，因此获得了依据本发明的有益效果和意外效果。
通过将该悬浮体加入到聚合物熔体以及伴随的所采用溶剂的蒸发，实现了金属粒子在聚合物层中最佳的分布。当随后所述金属包含层在外界条件下吸收水分时，具有抗微生物活性的金属离子随后在现有条件下在这样制成的食品包装中形成，然后金属离子由于所述金属包含层的水分含量而扩散来显示其抗微生物活性。
必须注意的是，本发明的有益效果主要归因于所述金属在所述聚合物层中的最佳分布。为了这个，不必要求所述金属以不带电状态存在。例如，本发明构思还可以通过结合来自没有还原它们的溶液的以最佳分布形式在聚合物层中的相应的金属盐来实现。因此，本发明架构中采用的术语“金属”包括具有抗微生物活性的金属阳离子以及它们不带电的形式。
具体实施方式
以上大体描述的本发明将在下面通过举例更加详细的说明，其中，本发明的实施例仅仅为了更好的理解本发明而不意味着对其进行限制。
实例1
首先，在回流下加热100ml二甘醇(DEG)并让其冷却到室温。将1g AgNO3溶解在其中。随后在水浴器中加热该溶液。到50℃以上时，初始的微黄色溶液转变为浅灰色，这被认为象征着凝聚的银粒子的形成。该溶液被浓缩和混合成聚合物粒子材料，并被注入到双螺旋桨挤压机中，然后通过混合挤压处理成多层管状薄膜的中间层。
实例2
首先，在回流下加热100ml三甘醇(TEG)一个小时。冷却到150℃后，在剧烈搅拌下，缓慢伴随地分别加入5ml 0.1摩尔的AgNO3溶液和0.2摩尔的聚乙烯吡咯烷酮(摩尔质量为20,000的PVP)溶液。以Ag的浓度为相对于接触产品的内层聚合物质量为50ppm的方式挤压管子的过程中，形成的悬浮体作为添加剂加入。该添加在温度为180-220℃范围内进行。
实例3
在100ml三甘醇(TEG)中，在150℃下溶解10g PVP。该PVP通常具有6,000-20,000范围内的摩尔质量。随后，在搅拌和加热以及表面活性剂硫酸十二酯钠(1-5g)存在的情况下，在另一100ml TEG中溶解1-5g AgNO3。该表面活性剂能够充分稳定形成的部分银原子核并抑制它们进一步生长。其余部分银粒子生长为粗粒子，在0.5-24小时，优选为1-5小时后添加PVP-TEG/PVP溶液后，该粗粒子也通过封装得以稳定。
形成的双峰粒度分布显示了由于较小粒子部分导致的短时效应。相比之下，由于一种储藏室效应，粗部分导致了更长时间的细菌抑制。
在以Ag的浓度共计为相对于接触产品的内层聚合物质量为50-500ppm，优选为100-200ppm的方式挤压管子的过程中，这样形成的悬浮体被加入到聚合物。该添加在180-220℃温度范围内通过排气模块进行。
实例4
在依据实例3制成的三个薄膜上评定了依据本发明的食品包装的抗微生物活性。评定结果在下表中具体描述。

Claims (18)

1.一种基于塑料材料的单层或多层食品包装，其中，该层或该多层中的至少一层包含至少一种具有抗微生物活性的金属，其特征在于，至少部分所述具有抗微生物活性的金属以精细分布的不带电的金属的形式存在，而其余部分以盐的形式存在，其中，所述具有抗微生物活性的金属包括具有抗微生物活性的金属阳离子及其不带电的形式；所述精细分布的不带电的金属的形式通过在挤压过程中加入作为浓溶液的胶体形式的金属来获得；所述胶体形式的金属通过将相应的金属盐溶解在有机溶剂中，并加热到超过50℃的温度以及还原所述金属盐来获得。
2.如权利要求1所述的食品包装，其特征在于，所述以盐的形式和/或以不带电的金属的形式存在的具有抗微生物活性的金属以具有微动力效应的胶体形式存在。
3.如权利要求1或2所述的食品包装，其特征在于，所述具有抗微生物活性的金属选自由Ag、Cu、Sn、Zn及其混合物组成的组。
4.如权利要求1所述的食品包装，其特征在于，该食品包装具有多层结构。
5.如权利要求4所述的食品包装，其特征在于，该食品包装为三层、五层或七层结构。
6.如权利要求1所述的食品包装，其特征在于，该食品包装具有不对称结构。
7.如权利要求1所述的食品包装，其特征在于，所述具有抗微生物活性的金属包含在面向产品和/或面向远离产品的一层或多层中。
8.如权利要求1所述的食品包装，其特征在于，该食品包装为管状薄膜或平展薄片。
9.如权利要求8所述的食品包装，其特征在于，该食品包装为无缝管状薄膜。
10.如权利要求1或7所述的食品包装，其特征在于，所述具有抗微生物活性的金属在金属包含层中包含的重量份数为50-500ppm。
11.如权利要求10所述的食品包装，其特征在于，所述具有抗微生物活性的金属在金属包含层中包含的重量份数为100-200ppm。
12.如权利要求1所述的食品包装，其特征在于，所述食品包装或其至少一层进一步包括稳定剂。
13.如权利要求12所述的食品包装，其特征在于，所述稳定剂选自聚乙烯吡咯烷酮、硫酸十二酯钠及其混合物。
14.如权利要求中1所述的食品包装，其特征在于，所述食品包装的层是基于聚烯烃、黏合剂、乙烯-乙烯醇共聚物、聚乙烯醇和/或聚酰胺的层。
15.如权利要求1所述的食品包装，其特征在于，所述食品包装具有10-150μm的总厚度。
16.如权利要求1所述的食品包装，其特征在于，所述食品包装具有20-80μm的总厚度。
17.如权利要求10所述的食品包装，其特征在于，所述金属包含层具有2-50μm的厚度。
18.如权利要求17所述的食品包装，其特征在于，所述金属包含层具有5-20μm的厚度。
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