CN111836762A - 袋中袋包装系统 - Google Patents

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CN111836762A CN201980018647.8A CN201980018647A CN111836762A CN 111836762 A CN111836762 A CN 111836762A CN 201980018647 A CN201980018647 A CN 201980018647A CN 111836762 A CN111836762 A CN 111836762A
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安德里亚·布尔巴瑞洛
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Abstract

本发明涉及袋中袋包装系统，其中内袋(2)由可生物降解的和/或可堆肥的包装材料制成。即使内袋(2)包封了诸如维生素A的可氧化化合物，也可以实现良好的储存稳定性和长保质期。内袋(2)优选是包含足够的维生素和矿物质用于有效抵抗微量营养素缺乏症的单次使用的小袋。

Description

袋中袋包装系统
技术领域
本发明涉及由单份小袋和棒状包装引起的乱抛垃圾。它还涉及诸如维生素A等可氧化产品的包装。
发明背景
包含维生素的组合物通常需要大量包装。对于包含维生素A的挤出物尤其如此。维生素A对氧气敏感。
可能会向微量营养素缺乏症的人们提供包含维生素和矿物质的挤出物。微量营养素缺乏症也被称为“隐性饥饿”。
通常，这样的挤出物的粒径为205μm至1000μm。因此，它们太小而不能包装在泡罩(blister)中。瓶子也不是一种选择。打开瓶子时，其内容物完全暴露在氧气中。这种瓶子的使用稳定性低。
当前，具有铝层的袋是可氧化产品的最喜欢的包装解决方案。市售的维生素粉末以包含铝层压材料的一次性小袋形式出售。
具有铝层的一次性小袋具有良好的储存稳定性，因此具有足够长的保存期限。但是，它们也具有明显的缺点。与较大包装相比，一次性小袋的价格更高，而且最重要的是，它们在不断增加世界上的垃圾山。由一次性产品(例如一次性咖啡容器)引发的废品问题正在被广泛讨论。
迫切需要以更可持续的生态方式来消除隐性饥饿。
在加拿大理查德·帕尔琴斯基(Richard J.Palczynski)编写的“STUDY ON SOLIDWASTE MANAGEMENT OPTIONS FOR AFRICA”(2002)中,prepared for the AfricanDevelopment Bank,Sustainable Development&Poverty Reduction Unit,Abidjan，讨论了通过堆肥进行废物管理。
US 2010/0272868公开了一种多室食品容器，以分离在储存期间可能彼此不利地相互作用的药物。
EP 0 442 659 B1公开了一种包装，该包装的内袋通过仅用手指施加外部压力而破裂。
EP 0 719 715 B1公开了一种双层包装，其内部容器的水蒸气渗透率为44g/m2。
发明内容
本发明要解决的问题是减少由包含至少一种可氧化产物的一次性袋子(也称为“小袋”)引起的乱抛垃圾的影响。要解决的一个更具体的问题是减少包装包含每日份可氧化维生素的挤出物时的浪费。
包含可氧化维生素的挤出物可用于抗击撒哈拉以南非洲地区的隐性饥饿。因此，本发明的另一个问题是在与隐性饥饿作斗争时，减少浪费以及撒哈拉以南非洲地区乱抛垃圾的影响。
本发明公开了两种协同相互作用的方法：
·减少产品的体积：较小的体积需要较少的包装；市售粉末通常包含大量的填料。
·使用可生物降解的或可堆肥的包装材料。
但是，这两种方法(单独或组合)的实现远非易事。
用可生物降解的或可堆肥的包装材料包装的维生素A产品的保质期不足。对于III、IVa或IVb气候区的储存稳定性尤其如此(请参阅用于稳定性研究的ICH稳定区的当前定义)。这是一个特别的挑战，因为在撒哈拉以南的国家对含维生素A的产品有大量需求：为了抵抗微量营养素的缺乏，每天向非洲的学童提供数百甚至数千个一次性袋子。迄今为止，在撒哈拉以南非洲地区生产具有足够保质期的可生物降解或可堆肥的一次性袋子是不可能的。
减少产品的体积也不容易：减少佐剂(例如胶体和填充剂)通常会对可氧化化合物的储存稳定性产生不利影响。
通过如权利要求中限定的产品解决了本发明的基本问题。所述产品包含外袋或由外袋组成，所述外袋具有密封在其中的多个内袋，其中所述内袋由生物可降解的和/或可堆肥的包装材料制成，并且其中所述内袋封闭至少一种可氧化化合物(“袋中袋包装系统”)。在一个优选的实施方式中，内袋包含高度浓缩的挤出物，即，具有减小的体积的挤出物。
本发明的袋中袋包装系统也提供了优异的储存稳定性，即使可降解的和/或可堆肥的内袋对水和氧气具有一定的渗透性。后者是可以接受的，因为大多数内袋在1天内就分发并消费了。
在典型情况下，非洲乡村学校的老师打开外袋，然后将内袋分发给他学校的孩子。然后，孩子们可以在家里或在学校当天消费内袋的内容物。在学校的消费通常在学校为孩子们提供免费午餐的地方进行。
学校会重复使用外袋或妥善处理外袋，但有些内袋可能会丢在土路上或其他地方。然而，由于内袋是由可生物降解的或可堆肥的包装材料制成的，因此这种乱抛垃圾不再是问题。微生物会使可生物降解的或可堆肥的袋子在合理的时间内消失。
发明详述
本发明涉及由可生物降解的和/或可堆肥的包装材料制成的袋子。
在本发明的上下文中，术语“袋子或袋”是指柔性容器，例如箔袋。所述箔可以是柔性层压材料。在顶部，本发明的袋子具有被密封的开口。可以使用不同种类的密封。在一个实施方式中，使用可重复使用的拉链锁。然而，在一个优选的实施方式中，袋子是可热封的袋子。
可以使用任何可商购的可生物降解的和/或可堆肥的包装材料。优选的可生物降解的和/或可堆肥的包装材料包括改性或未改性的聚乳酸(PLA)。特别优选的是涂有PLA的纸。还优选的是包含改性聚乳酸的淀粉基生物可降解膜。这种膜在CN107417982中公开了。
生物降解是生物化学诱导的过程。在本发明的上下文中，当至少80重量％、优选至少85重量％、最优选至少90重量％(基于包装材料的总重量)的包装材料可以在微生物的帮助下代谢为水、二氧化碳和生物质时，该包装材料是“可生物降解的”。
在本发明的上下文中，术语“可堆肥的”涉及满足欧洲标准EN13432“可通过堆肥和生物降解回收的包装的要求”(“Requirements for packaging recoverable throughcomposting and biodegradation”)的要求的包装材料。
不幸的是，当前可用的可生物降解的和可堆肥的包装材料对水和/或氧气具有一定的渗透性。因此，当用可生物降解的或可堆肥的包装材料包装时，可氧化化合物的保质期不足。
铝箔不透水和氧气，但既不可生物降解也不可堆肥。
在本发明的上下文中，术语“可氧化化合物”是指优选可食用的化合物，其在20℃和50％相对湿度下暴露于空气中24小时后时不再能够出售给消费者(由于其颜色、味道、质地和/或营养价值的氧化变化)。在本发明的一个优选实施方式中，术语“可氧化化合物”是指可食用化合物，例如可氧化维生素。在本发明的一个甚至更优选的实施方式中，术语“可氧化化合物”是指维生素A或维生素A的衍生物，例如维生素A酯。在本发明的一个最优选的实施方式中，术语“可氧化化合物”是指维生素A棕榈酸酯。
包装系统
可生物降解的和可堆肥的包装材料的缺点可通过提供如下产品来克服，该产品包含外袋或由外袋组成，该外袋具有密封在其中的多个(即至少两个)内袋，其中所述内袋由可生物降解的和/或可堆肥的包装材料制成，并且其中每个所述内袋具有密封在其中的至少一种可氧化化合物。
因此，本发明涉及一种“袋中袋包装系统”，其中，外袋包含至少两个内袋。所述内袋与外袋分离，使得一个或多个内袋可以在不使用刀或任何其他种类的仪器的情况下从打开的外袋中取出。
外袋包含多个内袋。密封在外袋中的内袋越多，包装解决方案就越可持续(参见实施例)。因此，在一个优选的实施方式中，根据本发明的外袋包含至少10个、优选地至少50个内袋，和/或空外袋的重量与空内袋的总重量之间的比率小于2:1，更优选为1:1至1:50。
在本发明的上下文中使用的“密封”是指外袋的包装材料结合在一起以形成封闭的容器，从而防止液态水通过密封件进入袋中，反之亦然。优选地，“密封”是指“气密”。“气密”是指使密封不透气的任何类型的密封，但不包括空气通过密封进入袋中的过程，反之亦然。
因此，本发明的一个优选实施方式涉及一种具有多个气密于其中的内袋的外袋，其中所述内袋由可生物降解的和/或可堆肥的包装材料制成，并且其中每个所述内袋具有至少一种气密于其中的可氧化化合物。
本发明的包装系统甚至在III、IVa和/或IVb气候区中也允许将可氧化化合物储存数月或数年。如果人们认为包装系统的很大一部分是可生物降解的和/或可堆肥的，这是令人惊讶的。
如果密封的外袋内的气氛(也称为顶空气氛)包含小于10体积％的氧气，优选小于5体积％的氧气，更优选小于1体积％的氧气，最优选小于0.1体积％的氧气，则可以进一步改善可氧化化合物的保质期。这称为气调包装(MAP)。为了检查氧气含量，可以使用
Figure BDA0002677182710000051
6.0 O2等便携式顶空气体分析仪(可从wittgas.com商购)。MAP可以通过包括以下步骤的方法来实现：
-将多个内袋填充到外袋中，并且可选地用诸如氮气的保护气体吹扫所述外袋；
-密封所述外袋。
在所述方法中，可以在将内袋填充到外袋之前和/或之后，用保护气体吹扫外袋。然而，优选地，在将内袋填充到外袋中之后，用保护气体吹扫外袋。在一个不太优选的实施方式中，保护气体被真空代替。
在一个优选的实施方式中，该方法包括以下步骤：
-用氮气等保护性气体吹扫内袋
-在每个所述内袋中填充至少一种可氧化化合物
-密封所述内袋以形成多个内袋
-用氮气等保护性气体吹扫外袋
-在所述外袋中填充多个内袋
-密封所述外袋。
图1示意性地示出了本发明的实施例。外袋(1)包含八个内袋(2)。每个内袋(2)包封两个挤出物(3)，每个所述挤出物包含至少一种可氧化化合物(图1中未显示)。外袋(1)包封内袋(2)和保护气体(5)，例如氮气。这也适用于多个内袋：每个内袋(2)包封挤出物(3)和保护气体(4)，例如氮气。内袋(2)由可生物降解的和/或可堆肥的包装材料制成。外袋(1)可以重复使用、回收或重新密封。
外袋
如果外袋由具有低氧气透过率(OTR)和/或低水蒸气透过率(WVTR)的包装材料制成，则本发明的包装系统的保质期特别长。在一个优选的实施方式中，所述包装材料具有低OTR和低WVTR二者。在最优选的实施方式中，外袋由具有“完全阻挡”状态的包装材料制成。
具有“完全阻挡”状态的包装材料完全不透水和氧气。这种材料的一个例子是铝箔(如果没有小孔)。因此，在使用“确定氧气透过率的全袋法”(“Whole bag method fordetermining oxygen transmission rate”)Moyls,A.L.,Transactions of the AmericanSociety of Agricultural Engineers,January 2004,47(1):159-164)时，任何性能与无针孔铝箔(被认为具有“完全阻挡”状态)一样好或更好的材料都可以被使用。
在本发明的一个实施方式中，本发明的外袋由如下包装材料制成，该包装材料在23℃和0％相对湿度(RH；干燥条件)下24小时的氧气透过率(OTR)小于1，优选小于0.5cm3/cm2，和/或在38℃和90％相对湿度下24小时的水蒸气透过率(WVTR)小于1，优选小于0.5g/m2。
透氧性测试优选根据ASTM D-3985，例如通过使用MOCON OX-TRAN 2/21设备进行。
水蒸气透过率测试优选地根据ASTM F1249，例如通过使用MOCON PERMATRANW 3/33进行。
使用后，可以丢弃外袋。然而，在本发明的一个优选实施方式中，外袋是可重复使用的、可回收的和/或可重新密封的。在一个最优选的实施方式中，外袋是可手动重新密封的，或者是通过使用便携式密封机可重新密封的。
内袋
本发明还涉及一种中间产品，即，由可生物降解的和/或可堆肥的包装材料制成的袋子，其中每个所述袋子包封至少一种可氧化化合物，例如维生素A或维生素A的酯。
成品(即本发明的袋中袋包装系统)包含多个这些袋子。因此，这些袋子也被称为“内袋”。
在本发明的一个优选实施方式中，每个所述内袋包封多个挤出物。在一个实施方式中，每个所述内袋包封超过200个挤出物，其中每个挤出物的粒径为205μm至1000μm(通过筛分测量)。
每个挤出物的组成可能相同。然而，在本发明的一个优选实施方式中，每个所述内袋包封不同种类的挤出物。一种挤出物可包含脂溶性维生素(例如维生素A)，而另一种挤出物可包含水溶性维生素。还要另一种挤出物可以包含矿物质。
在本发明的一个优选实施方式中，每个所述内袋包含至少三种、优选至少五种维生素和/或至少三种、优选至少五种矿物质的推荐每日摄入量(RDI)。使用这样的产品，可以非常有效地治疗隐性饥饿。
在本发明的上下文中，“推荐的每日摄入量(RDI)”是根据美国国家科学院医学研究所食品和营养委员会(Food and Nutrition Board of the Institute of Medicine,National Academy of Sciences)的饮食指南的婴儿、儿童或成人的RDI。所述指南会不时更新。在本发明的上下文中，意味着在2018年1月1日生效的版本。
本领域技术人员理解与推荐的每日摄入量(RDI)有一定偏差是可以接受的。因此，本发明还涉及多个袋子，其中每个袋子包含推荐每日摄入量(RDI)的至少80％，所述推荐每日摄入量为：
-至少三种、优选至少四种、最优选至少五种维生素，和
-至少三种、优选至少四种、最优选至少五种矿物，
其中所述推荐每日摄入量(RDI)是根据美国国家科学院医学研究所食品和营养委员会的饮食指南制定的婴儿、儿童或成人的RDI，该指南于2018年1月1日生效。
目前，在撒哈拉以南非洲用于抗击隐性饥饿的产品中含有维生素粉末。使用挤出物代替粉末的优点是体积减小。
含有推荐每日摄入量(RDI)的A、E、D3，核黄素、叶酸、C、烟酰胺、B12、硫胺素维生素、铁、铜、钙、锌和硒的常规粉末的体积最大为10cm3。
相反，含有推荐每日摄入量(RDI)的维生素A、E、D3、核黄素、叶酸、C、烟酰胺、B12、硫胺素维生素、铁、铜、钙、锌和硒的挤出物的体积少于1cm3，这种体积的减小使包装量减少了至少50％(参见实施例)。可以如WO 2017/060320中公开的那样制造这种挤出物。
因此，本发明还涉及多个袋子，其中每个所述袋子包封多个挤出物，并且其中2.7g的所述挤出物的体积小于10cm3，优选小于5cm3。目前市场上可买到的可比较产品包含约8克粉末。
协同作用
如果将小体积的挤出物包装在本发明的袋中袋包装系统中，则以最可持续的方式与隐性饥饿作斗争：产生的包装废料更少，所产生的是可生物降解的/可堆肥的或可重复利用的/可回收的。
实施例1(袋中袋包装系统)
通过标准测试方法ASTM D3985在23℃和0％RH(干燥条件)下评估了几个3D样品(即袋子)的氧气透过率(OTR)。将3D样品安装在3D样品专用的样品架上。经过24小时的调理步骤后，测量阶段以70mL/min的载气通量进行(低调理)。
评估的结果是，选择了氧气透过率(OTR)小于0.5cm3/cm2的外袋(供应商A.Hatzopoulos，S.A.希腊)。
在第二步骤中，将包含可氧化维生素A的组合物包装在各种可生物降解和/或可堆肥的袋子(可商购)中。实验表明，没有一种被测试的包装材料允许制造具有足够保质期的产品。在受控条件下储存6个月后，使用市售的可生物降解的和/或可堆肥的袋(无MAP)时，不到50％的维生素A的原始量是可回收的。使用气调包装(MAP；例如氮气)本身就提高了稳定性，但是没有达到足够的程度。
为了提高稳定性，将可氧化化合物包装在可生物降解的和/或可堆肥的袋中(最好是MAP)。然后将多个所述可生物降解的和/或可堆肥的袋子包装到氧气透过率(OTR)小于0.5cm3/cm2的外袋(优选还为MAP)中。
实施例2(内袋的优化)
已经测量了每日份市售的
Figure BDA0002677182710000092
(供应商：DSM Nutritional Products)的体积。
Figure BDA0002677182710000093
是一种常规的微量营养素粉末(即，不是挤出物)。
作为比较，已经测量了每日份改进版本的
Figure BDA0002677182710000095
的体积。所述每日份包含与每日份的可商购
Figure BDA0002677182710000094
相同量的微量营养素。可以如WO 2017/060320中公开的那样制造这种挤出物。
由于改良版的
Figure BDA0002677182710000096
由挤出物代替粉末制成，因此可以显著减少体积。所述体积减小允许减少包装量。下表中给出了详细信息：
Figure BDA0002677182710000091
1)表面体积比取决于包装的形状(立方体、球形、圆锥形等)。较低的表面体积比意味着包装效率更高：只需较少的包装材料即可容纳这些东西。
因此，测得的体积减少了6倍，包装减少了83％。
实施例3(袋中袋包装系统的优化)
本发明的袋中袋包装系统的内袋由可生物降解的包装材料制成，而外袋的包装材料通常包含铝层以达到“完全阻挡”状态。乱扔可生物降解的包装材料比乱扔铝所造成的损害要小。铝不会随着时间而降解。
因此，为了获得可持续的包装系统，空外袋的重量与空内袋的总重量之间的比率应尽可能小。
为了提高可持续性，已考虑以下优化：
Figure BDA0002677182710000101
实施例3表明，当将更多的内袋(可生物降解)放入外袋(不可生物降解)时，可以减少有害的乱抛垃圾。
为此，内袋必须很小。当待包装的组合物需要较小的体积时，可以实现较小的袋子。通过制造挤出物而不是粉末，可以实现较小的体积(参见实施例2)。

Claims (14)

1.一种外袋，其具有多个密封在其中的内袋，其中所述内袋由可生物降解的和/或可堆肥的包装材料制成，并且其中每个所述内袋具有密封在其中的至少一种可氧化化合物。
2.根据权利要求1所述的外袋，其中，所述外袋由在23℃和50％相对湿度下24小时的氧气透过率(OTR)小于1cm3/cm2的包装材料制成，和/或外袋由在38℃和90％相对湿度下24小时的水蒸气透过率(WVTR)小于1g/m2的包装材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的外袋，其中，所述外袋包含至少10个、优选地至少50个内袋，和/或其中，空外袋的重量与空内袋的总重量之间的比率小于2:1，优选为1:1至1:50。
4.根据前述权利要求中任一项所述的外袋，其中，所述外袋中的空气包含小于10体积％、优选地小于5体积％的氧气，和/或其中，每个所述内袋包含小于10体积％的氧气，优选小于5体积％的氧气。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的外袋，其中，所述外袋是可重复使用的、可回收的和/或可再密封的，优选地通过使用便携式密封机。
6.多个袋，其中每个所述袋由可生物降解的和/或可堆肥的包装材料制成，并且其中每个所述袋具有密封在其中的多个挤出物，所述挤出物包含至少一种可氧化化合物，例如维生素A或维生素A的酯。
7.根据权利要求6所述的多个袋，其中2.7g的所述挤出物的体积小于10cm3，优选小于5cm3。
8.根据权利要求6或7所述的多个袋，其中每个袋子包含至少80％的如下组分的推荐每日摄入量(RDI)：
-至少三种、优选至少四种、最优选至少五种维生素，和
-至少三种、优选至少四种、最优选至少五种矿物，
其中所述推荐每日摄入量(RDI)是根据美国国家科学院医学研究所食品和营养委员会的饮食指南制定的婴儿、儿童或成人的RDI，该指南于2018年1月1日生效。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的外袋，其中，所述内袋是根据权利要求6至8中任一项所述的袋。
10.可生物降解的和/或可堆肥的包装材料在制造多个袋中的用途，其中所述多个袋密封在外袋中。
11.根据权利要求10的用途，其中所述可生物降解的和/或可堆肥的包装材料包括改性或未改性的聚乳酸(PLA)，例如涂有PLA的纸。
12.根据权利要求10或11所述的用途，其中，所述多个袋是根据权利要求6至8中任一项所述的袋。
13.包装至少一种可氧化化合物的方法，所述方法包括以下步骤：
-将多个内袋填充到外袋中，并且任选地用保护气体吹扫所述外袋；
-密封所述外袋
其中所述内袋由可生物降解的和/或可堆肥的包装材料制成，并且其中每个所述内袋具有密封在其中的至少一种可氧化化合物。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述外袋是根据权利要求1至5中任一项所述的外袋，和/或其中，所述多个内袋是根据权利要求6至8中任一项所述的袋。
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