CN103264565B - 一种食品包装用三层共挤吸氧薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种食品包装用三层共挤吸氧薄膜及其制备方法，属于包装材料技术领域。上层采用未改性聚乙烯或聚丙烯树脂；下层为食品接触层，采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）改性的聚乙烯或聚丙烯树脂，芯层为吸氧树脂，采用含有天然橡胶和铁系催化剂亚铁盐的聚乙烯或聚丙烯树脂。将上述三层物质利用三层共挤吹膜或流延设备，一次挤出成型制备具有吸氧功能的原料薄膜。用于氧敏性食物的保鲜储存，提高食物的货架期和储存期，生产工艺简单，可利用现有设备生产。

Description

一种食品包装用三层共挤吸氧薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种食品包装用吸氧薄膜及其制备方法。更具体而言，本申请涉及一种三层共挤薄膜，其芯层中含有天然橡胶和铁系催化剂，该三层共挤薄膜与普通高阻隔薄膜干法复合后得到的软包装薄膜具备吸氧功能，用于熟食的包装，特别适合于氧敏型食物的保鲜储藏，属于包装材料技术领域。
背景技术
有许多食品对氧气十分敏感，例如当啤酒中氧气浓度达到0.6ppm时口感就大大降低，失去商品价值，其它对氧气敏感的食物还有果汁、果酱、奶酪等，它们都需要高阻隔性包装材料来包装；近年来国际上开发成功了系列具有氧气吸收功能的包装材料，但成本较高，这种具有主动氧清除功能的吸氧包装能够100%消除外界向包装内的渗透氧、包装内部的顶空氧、以及食物中的溶解氧，避免食物被氧化，维持食品品质，进而延长食品货架期和储存期。
随着我国经济的飞速发展和人民生活水平的提高，牛奶、果汁、果酱、熟肉制品、罐头、糕点等的消费会逐年增加。据统计，近年我国啤酒、牛奶、果汁（包括蔬菜汁）、罐头产量分别达到4890万吨、3700万吨、1762万吨和918万吨，以玻璃为主要的包装形式，部分使用聚丙烯或聚乙烯塑料包装，包装的技术含量低，食品的货架期短。因此吸氧功能包装材料在国内具有广阔的市场。
目前国际上开发出多种吸氧包装材料，例如铁粉、维生素C、聚酰胺等，与这些吸氧材料相比，天然橡胶具有成本低、吸氧容量大、透明，可以直接接触食品的特点。在常温下橡胶的吸氧速率较慢，因此需要加入一定量的催化剂来加快吸氧速率，本发明选用硫酸亚铁或氯化亚铁等铁盐作为催化剂，它们无毒，可以作为食品添加剂，对人体没有任何危害，因此本发明使用天然橡胶和亚铁盐作为吸氧体系制备的吸氧包装材料可以用于食品包装。
发明内容
本发明公开了一种食品包装用三层共挤吸氧薄膜及制备方法。
一种食品包装用三层共挤吸氧薄膜，其特征在于，上层采用未改性聚乙烯或聚丙烯树脂；下层为食品接触层，采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）改性的聚乙烯或聚丙烯树脂，芯层（中间层）为吸氧树脂，采用含有天然橡胶和铁系催化剂亚铁盐的聚乙烯或聚丙烯树脂。
其中中间层的铁系催化剂亚铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁，芯层中天然橡胶（干基）的用量占芯层总重量的5-20%，铁系催化剂为天然橡胶质量的0.1-2%，将天然橡胶、铁系催化剂、普通聚乙烯或聚丙烯熔融共混后得到吸氧树脂作为芯层，在一定湿度下亚铁盐会催化天然橡胶的氧化反应，消耗掉包装内部的顶空氧和食物中的溶解氧，从外界试图进入包装内部的渗透氧在扩散到该层后也被吸收掉，使被保鲜的食物处于一个绝对无氧的环境。
食物中的水分通过极性内膜扩散到三层共挤吸氧薄膜的芯层，提供芯层适宜的湿度。为了保证三层共挤吸氧薄膜的下层（食品接触层）具有适宜的水分透过性能，我们将普通聚乙烯或聚丙烯树脂与极性EVA树脂熔融共混，得到EVA改性树脂作为共挤吸氧薄膜下层的原料，其中EVA树脂占下层总质量的40-60%。
上述所述一种食品包装用三层共挤吸氧薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）下层食品接触层改性树脂的制备
机械混合EVA和聚乙烯或聚丙烯树脂，然后在双螺杆挤出机上熔融共混，制备成EVA改性聚乙烯或聚丙烯薄膜。
（2）芯层吸氧树脂的制备
将天然橡胶、铁系催化剂与聚丙烯或聚乙烯树脂机械共混后，在双螺杆挤出机上熔融共混，制备成吸氧树脂。
（3）三层共挤吸氧薄膜制备
利用三层共挤吹膜或流延设备，以未改性聚乙烯和聚丙烯树脂为上层原料，芯层吸氧树脂为芯层原料，食品接触层改性树脂为下层原料，一次挤出成型制备具有吸氧功能的原料薄膜。
三层共挤吸氧薄膜作为一种原料膜与市售高阻隔薄膜复合后得到复合软包装材料，具有阻氧和吸氧功能，使被包装的食品处于绝对无氧的储存环境，延长食品的货架期。常用的高阻隔原料膜包括KBOPP（表层涂覆聚偏二氯乙烯的双向拉伸聚丙烯薄膜）、VMCPP（真空镀铝流延聚丙烯薄膜）、VMPET（真空镀铝聚酯薄膜）、镀SiOx薄膜/PET、镀Al2O3/PET薄膜等，它们位于三层共挤吸氧薄膜的上层，阻隔掉大部分氧气，微量的渗透氧在扩散到吸氧层后会被吸收掉。
本发明所述具有吸氧功能的原料膜采用常规的三层共挤工艺生产，原料成本低，对人体无任何危害。
本发明的技术特点：
本发明以天然橡胶、亚铁盐作为吸氧成分，以聚乙烯、聚丙烯、EVA作为主要原料树脂，它们作为食品添加剂，或可以直接接触食品，不会对被包装食物带来污染。制备的三层共挤吸氧薄膜符合欧盟1935/2004/EC食品接触材料指令、符合美国FDA食品接触材料的相关法规以及我国GB9685-2008食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准。
本发明所述吸氧薄膜采用三层共挤方式一次挤出成型，芯层为吸氧层，吸收掉外界渗透氧、包装内部顶空氧和食物中溶解氧；下层为湿度控制层兼氧气扩散层，提供芯层适宜的湿度环境以启动吸氧反应；上层可以是未改性的聚乙烯或聚丙烯树脂。
本发明所述的芯层中含有5-20wt%天然橡胶和占橡胶0.1%-2%的亚铁盐（硫酸亚铁或氯化亚铁）；与其它含双键的橡胶相比，天然橡胶具有无毒、无异味、吸氧容量大、可接触食品的特点；吸氧体系中的催化剂选用可作为食品添加剂的亚铁盐，例如硫酸亚铁、氯化亚铁，对人体没有任何危害，即使有少量迁移到食物中，还可以起到补充人体微量元素的作用。
本发明所述的吸氧功能只有在适宜的相对湿度下才启动，在常温环境下芯层不启动吸氧功能，以利于活性的保持；一旦灌装液态食品后，水分会通过食品接触层扩散到芯层，在适宜的湿度下芯层的吸氧功能立即启动。
本发明所述的食品接触层，采用EVA改性的聚乙烯和聚丙烯树脂，具有适宜的水蒸气透过率和氧气透过率，当灌装液态食品后，水分会通过食品接触层扩散到芯层，芯层启动吸氧功能，除此之外食品接触层还对氧气具有很高的透过性以便清除顶空氧和溶解氧。
本发明所述三层共挤吸氧薄膜实际上是一种原料薄膜，可以与其它高阻隔原料膜复合，得到具有高阻氧、吸氧功能的复合软包装材料，用于氧敏性食物的保鲜储存，提高食物的货架期和储存期。
本发明所述吸氧薄膜采用三层共挤工艺一次完成，生产工艺简单，可利用现有设备生产。
具体实施方式
通过以下具体的实施例及应用实例对本发明作进一步说明。以下的具体描述是为了便于理解本发明，并不用来限制本发明的保护范围。
1原材料
商品的KOPP薄膜；LD100AC型LDPE树脂；F280型聚丙烯树脂；18-0.3型EVA树脂；食品级硫酸亚铁；食品级氯化亚铁。
1下层(食品接触层)改性树脂的制备
三层共挤吸氧薄膜的下层(食品接触层)树脂组成如表1所示；机械混合EVA和聚乙烯（或聚丙烯）树脂，然后于145-180℃（聚乙烯）在双螺杆挤出机上熔融共混，制备成改性聚乙烯或聚丙烯薄膜。对于聚丙烯树脂的加工温度在170-210℃。EVA树脂的用量占下层树脂总质量的40-60%。
2吸氧层（芯层）树脂的制备
将5-20份的天然橡胶（干基）、占天然橡胶质量0.1%-2%的硫酸亚铁（FeSO4）或氯化亚铁（FeCl2）与聚丙烯或聚乙烯树脂机械共混后，于145-180℃（聚乙烯）在双螺杆挤出机上熔融共混，制备成吸氧树脂。对于聚丙烯树脂的加工温度在170-210℃。
3三层共挤吸氧薄膜制备及性能测试
利用三层共挤吹膜或流延设备，以未改性聚乙烯和聚丙烯树脂为上层原料，天然橡胶（NR）-铁系催化剂改性聚烯烃（聚乙烯或聚丙烯）为芯层原料，EVA改性聚烯烃为下层原料，一次挤出成型制备具有吸氧功能的原料薄膜。
将薄膜裁成50×50mm，置于含有10毫升水的100毫升三口瓶中，密封，每隔一段时间测试三口瓶内顶空氧气浓度。
表1吸氧包装的制备及性能
从实施例1-6（表1）可以看出，利用本发明所述方法制备的三层共挤吸氧薄膜具有很好的吸氧性能，通过调节下层树脂中EVA含量、芯层中天然橡胶添加量、亚铁盐催化剂与橡胶的比例，得到具有适宜氧气吸收速率和吸氧容量的原料薄膜。
本领域的技术人员应该明了，上述优选实施例只是对本发明的具体说明，并不构成对本发明的限制。对本发明的技术方案进行各种变动和等效替换，而不背离本发明技术方案的原理和范围，均应涵盖在本发明权利要求的范围之中。

Claims (3)

1.一种食品包装用三层共挤吸氧薄膜，其特征在于，上层采用未改性聚乙烯或聚丙烯树脂；下层为食品接触层，采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)改性的聚乙烯或聚丙烯树脂，芯层为吸氧树脂，采用含有天然橡胶和铁系催化剂亚铁盐的聚乙烯或聚丙烯树脂；铁系催化剂亚铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁；芯层中天然橡胶干基的用量占芯层总重量的5-20％，铁系催化剂为天然橡胶质量的0.1-2％；
下层食品接触层中EVA树脂占下层总质量的40-60％。
2.制备权利要求1所述的一种食品包装用三层共挤吸氧薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)下层食品接触层改性树脂的制备
机械混合EVA和聚乙烯或聚丙烯树脂，然后在双螺杆挤出机上熔融共混，制备成EVA改性聚乙烯或聚丙烯树脂；
(2)芯层吸氧树脂的制备
将天然橡胶、铁系催化剂与聚丙烯或聚乙烯树脂机械共混后，在双螺杆挤出机上熔融共混，制备成吸氧树脂；
(3)三层共挤吸氧薄膜制备
利用三层共挤吹膜或流延设备，以未改性聚乙烯或聚丙烯树脂为上层原料，芯层吸氧树脂为芯层原料，食品接触层改性树脂为下层原料，一次挤出成型制备具有吸氧功能的原料薄膜。
3.将权利要求1所述的食品包装用三层共挤吸氧薄膜作为一种原料膜与高阻隔薄膜复合后得到的复合软包装材料，其中高阻隔薄膜包括KBOPP、VMCPP、VMPET、镀SiOx薄膜/PET或镀Al2O3/PET薄膜，它们位于三层共挤吸氧薄膜的上层。
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