CN116867857A - 用于改善食品储存期限的包含经表面反应碳酸钙和氧清除剂的涂层 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于改善食品储存期限的套装,该套装包括片状元件组件和碱性组分。该片状元件组件包含含有经表面反应碳酸钙的颗粒状填料、粘结剂和氧清除剂。该氧清除剂是包含至少两个酚羟基的化合物,其可通过该碱性组分去质子化,从而活化该氧清除剂。本发明的另外方面涉及由本发明的套装形成的活化的片状元件、用于改善储存期限的套装的制造方法、用于制造片状元件组件的方法、用于活化片状元件组件的方法、包含活化的片状元件的供应装置、包含活化的片状元件的食品包装以及该套装或该活化的片状元件在食品包装中和用于延长食品储存期限的用途。
Description
技术领域
本发明涉及包含片状元件组件和碱性组分的用于改善食品储存期限的套装、由其形成的活化的片状元件、前述项的用途、制造用于改善储存期限的套装的方法以及制造片状元件组件的方法。
背景技术
食品包装中氧的存在会对各种氧敏感性食物的质量产生负面影响。例如,食品包装中氧的存在典型地与新鲜烘烤的产品如咖啡和坚果中以及调味料和调味食品中的风味损失有关。此外,氧会导致维生素如维生素A、C和E的降解以及浆果、酱汁和肉制品中红色着色剂的降解。它还促进潜在有害的需氧细菌的生长,促进干酪、其他乳制品和烘烤产品中霉菌的生长,加速水果和蔬菜的褐变,并导致脂肪和油的酸败。在水果或蔬菜汁如橙汁中,氧有助于维生素C的降解。因此,食品包装中氧的存在有害于食物的可食性、营养价值、质地、芳香和颜色,这降低了消费者的接受度和食品储存期限。食品工业还必须适应消费者对最低限度加工的食物的需求,这类食物含有很少或不含添加剂或防腐剂,但同时保持可接受的甚至增加的储存期限。它代表了一个额外的要求,即任何提供的用于增加储存期限的技术解决方案都不需要复杂的包装系统,即储存期限延长手段应当简单地集成到包装系统中。
本领域中已知几种用于减少食品包装中存在的氧量的方法,例如真空包装、改性气氛包装(MAP)、使用不透氧的食品包装或使用氧清除元件。在MAP的情况下,二氧化碳和氮气的混合物(典型地包含30-50%体积的CO2)被引入到食品包装中。然而,由于食品基质中截留的氧、通过包装材料的氧渗透或食品包装的密封不足,包装气氛中的残留氧浓度可能保持高达5%体积。氧清除剂和MAP的组合使用可以在食品包装中提供期望的低残留氧水平(优选小于0.5%体积或者甚至小于0.1%体积)。
氧清除元件在现有技术中是已知的,其为小袋、载体、塑料膜、标签或塑料托盘的形式。然而,小袋可能会意外破裂,从而使食物被所含的氧清除剂破坏,或者可能被视为“异物”,这导致食品包装不可接受。因此,小袋例如在欧洲国家是不常见的。另外可选地,可将氧清除剂整合到包装材料中。然而,传统的膜加工技术如铸塑、挤出或压制通常在高温(例如约200℃)下进行。在这些温度下,氧清除剂的稳定性可能会受到负面影响。此外,被整合到膜中的氧清除剂对于所含的氧来说可能是不太易到达的,这可能会损害其氧清除活性。
氧清除剂用载体是本领域已知的。例如,EP1550506 A1公开了一种基于活性炭和硅酸钙的氧清除剂用载体。EP3192850 A1和WO2017121675A1涉及用于氧清除化合物的碳酸钙基载体。
最常见地,氧清除剂是以容纳在小袋中的铁粉为基础的。然而,许多问题与此相关。含铁小袋由于意外摄入而会给消费者带来健康风险,不能用于液体产品,在微波炉中加热时可能会点燃,并且在包装线上被金属探测器检测到。此外,需要存在水来活化铁。因此,含铁氧清除剂的使用通常仅限于其气氛含有至少65%相对湿度(rH)的食品包装。对于较低湿度的应用来说,必须添加吸湿性氯化钠,然而,氯化钠最终会使食品变干,从而导致食品质量劣化。
作为另外可选方案,已经提出了基于钯的氧清除剂,然而,这种氧清除剂价格昂贵,并且会被尤其存在于肉制品中的硫成分去活化。此外,包装内H2的最大可接受量限制了此类清除剂的标签容量。基于亚硫酸盐的氧清除剂可能会导致气味和食品芳香的劣化,而基于铝的氧清除剂可易于被去活化。另外,可氧化的聚合物已被建议作为氧清除剂。
此外,天然化合物如多酚类、植物提取物、生育酚和抗坏血酸已被建议作为用于食品包装应用的氧清除剂。例如,Ahn等人(Journal of Applied Polymer Science 2016,44138,doi:10.1002/app.44138)描述了一种与由没食子酸(2,3,4-三羟基苯甲酸)和碳酸钾组成的氧清除体系共挤出的LDPE膜,其在95%rH下从环境空气中吸附氧。类似地,Pant等人(Materials2017,10,489,doi:10.3390/ma10050489)公开了包含含有没食子酸和碳酸钠的生物基聚乙烯层的热成型托盘,其在75%rH及以上从氧气/氮气混合物(20/80%体积)中吸附氧。类似地,EP2305375 A1涉及一种氧吸收性膜,其包含热塑性聚合物、没食子酸、过渡金属化合物和任选的碱金属碳酸盐。申请KR101935245 B1涉及一种包含聚乙烯、酚类化合物和钠盐的氧清除膜。文献JPH1015385 A涉及一种包含聚合物、没食子酸和碳酸钠的氧吸收性树脂。
然而,现有技术的基于多酚的氧清除元件仅限于高湿度应用。此外,本发明人令人惊讶地发现,现有技术的基于多酚的氧清除剂因二氧化碳的存在而被去活化,这使得它们不适合MAP应用。然而,MAP是一种非常常见的技术,例如在肉类包装应用中,其中为了减少食物的变色和微生物污染,特别需要低残留量的氧。
鉴于上述情况,需要食品安全的氧清除剂,其克服了上述缺点,并且特别是与低湿度食品包装和MAP相容。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种食品安全的氧清除剂,其有效地减少食品包装中的氧量,优选地还是在低相对湿度下和/或在二氧化碳的存在下。该氧清除剂应当易于处理并易于结合在食品包装中。
这些目的以及其他目的可通过本发明的套装、本发明的活化的片状元件、本发明的方法、本发明的供应装置、本发明的食品包装和本发明的用途来解决。
根据本发明的第一方面,提供了一种用于改善食品储存期限的套装(kit)。该套装包括
a)片状元件组件,该片状元件组件具有
a1)涂覆层,该涂覆层包含
i)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的颗粒状填料,
其中该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,
ii)基于该涂覆层的总干重计为5-25%重量的量的聚合物粘结剂,以及
iii)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的至少一种氧清除剂,
其中该至少一种氧清除剂是具有至少一个苯环的化合物,该苯环带有至少两个酚羟基和至少一个基团R,其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式排列在该至少一个苯环上,并且其中R选自氢原子、羟基、烷氧基、芳氧基、氨基、烷基、芳基和-Y-R1基团,优选地,其中R为-Y-R1基团,其中
-Y选自直接键、具有1-6个碳原子的线性或支化亚烷基和
-CH=CH-基团,优选地,Y是直接键,并且
-R1是烷氧基羰基、芳氧基羧基或基本上完全去质子化的羧基,以及
a2)基底层,以及
b)碱性组分,该碱性组分包含具有6或更低的pKb值的碱。
本发明人令人惊讶地发现,由于所含化合物的相互作用,本发明套装的片状元件的涂覆层提供了特定的多孔结构。该经表面反应碳酸钙具有高BET表面积和高孔隙率并且尤其能够容纳氧清除剂。该氧清除剂是一种多酚化合物,其一旦被活化则能够与氧反应。选择粘结剂的量以使该涂覆层在该基底层上具有足够的粘附性和均匀的分布,其中该经表面反应碳酸钙的孔保持是可及的(accessible)。选择该颗粒状填料、该粘结剂和该氧清除剂的相对量,以使得该涂覆层保持多孔结构。因此,旨在与水混合以形成含水碱性组分的该碱性组分可被添加到该片状元件中并沉积在其孔内,从而该片状元件的氧清除剂由于酚羟基的至少部分去质子化而被活化。随后,活化的片状元件可被置于食品包装中以清除氧。因此,该片状元件可在其活化之前被储存而不需要对湿气和/或氧气进行密封屏蔽,从而进一步简化了其使用。
另外,该涂覆层与食物物理分离并且不污染食物,这与装载有氧清除剂的多孔载体材料的粉末是相反的。所述装载的粉末往往分布在整个食品包装中。由于氧清除剂不必在挤出步骤中与聚合物混合物一起加工以将其结合到包装中,因此还避免了氧清除剂在高温下加工并且避免氧清除剂的一部分对氧保持是不可及的。
此外,本发明人发现,该涂覆层容纳来自该含水碱性组分的大量水的能力使得即使在低湿度水平下也能获得改善的氧清除活性。另外,已经令人惊讶地发现,活化的片状元件在二氧化碳存在下基本上保持其氧清除活性,并且可与MAP组合使用。
本发明的第二方面涉及由本发明的套装通过向该片状元件组件的涂覆层中添加该碱性组分而形成的活化的片状元件,其中该活化的片状元件包含该至少一种氧清除剂与该碱的反应产物,其中优选地
-该碱性组分的添加量使得该碱的添加量为至少0.01摩尔当量,优选至少0.02摩尔当量,更优选至少0.05摩尔当量,甚至更优选至少0.1摩尔当量,基于该氧清除剂的摩尔量计,和/或
-该碱性组分的添加量为10-70%重量,优选20-65%重量,更优选35-60%重量,基于该涂覆层的总重量计。
如上所述,该活化的片状元件还能够在低相对湿度下和/或在二氧化碳存在下有效地清除氧。此外,本发明人发现,相对于氧清除剂,以相对少的亚化学计量(即催化)的量添加碱就足够了。
本发明的第三方面涉及一种用于制造用于改善食品储存期限的套装的方法。该方法包括以下步骤:
a)提供颗粒状填料,该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,优选50-120m2/g,
b)提供至少一种氧清除剂,该至少一种氧清除剂是具有至少一个苯环的化合物,该苯环带有至少两个酚羟基和至少一个基团R,其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式位于该至少一个苯环上,并且其中R选自氢原子、羟基、烷氧基、芳氧基、氨基、烷基、芳基和-Y-R1基团,优选地,其中R为-Y-R1基团,其中
-Y选自直接键、具有1-6个碳原子的线性或支化亚烷基和
-CH=CH-基团,优选地,Y是直接键,并且
-R1是烷氧基羰基、芳氧基羧基或基本上完全去质子化的羧基,
c)提供聚合物粘结剂,
d)提供包含一个或多个单个基底层的基底层或包含该基底层的食品包装,
e)以在此给出的顺序混合步骤b)的氧清除剂、步骤a)的颗粒状填料和步骤c)的聚合物粘结剂以获得涂覆组合物,
f)将步骤e)的涂覆组合物施加到步骤d)的基底层上以获得片状元件前体,
g)干燥步骤f)中获得的片状元件前体以获得片状元件组件,
h)提供碱性组分,该碱性组分包含具有6或更低的pKb值的碱,并且任选地
i)将步骤h)的碱性组分与水混合以获得包含该碱和水的含水碱性组分,其中优选地,
-该含水碱性组分的pH为至少8,更优选至少10,甚至更优选至少11,并且最优选至少12,和/或
-该含水碱性组分包含基于该含水碱性组分的总重量计为1%重量至75%重量、更优选5%重量至60%重量并且最优选10%重量至35%重量的量的该碱。
在本发明的第四方面中,提供了一种用于制造片状元件组件的方法。该方法包括以下步骤:
a)提供颗粒状填料,该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,优选50-120m2/g,
b)提供至少一种氧清除剂,该至少一种氧清除剂是具有至少一个苯环的化合物,该苯环带有至少两个酚羟基和至少一个基团R,其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式位于该至少一个苯环上,并且其中R为-Y-R1基团,其中
-Y选自直接键、具有1-6个碳原子的线性或支化亚烷基和
-CH=CH-基团,优选地,Y是直接键,并且
-R1是基本上完全去质子化的羧基,
c)提供聚合物粘结剂,
d)提供包含一个或多个单个基底层的基底层或包含该基底层的食品包装,
e)以在此给出的顺序混合步骤b)的氧清除剂、步骤a)的颗粒状填料和步骤c)的聚合物粘结剂以获得涂覆组合物,
f)将步骤e)的涂覆组合物施加到步骤d)的基底层上以获得片状元件前体,并且
g)干燥步骤f)中获得的片状元件前体以获得片状元件组件,
其中提供该至少一种氧清除剂的步骤b)包括以下子步骤:
b1)提供至少一种氧清除剂前体,其为具有至少一个苯环的化合物,该苯环带有至少两个酚羟基和至少一个基团R,其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式位于该至少一个苯环上,并且其中R为-Y-R1基团,其中
-Y选自直接键、具有1-6个碳原子的线性或支化亚烷基和
-CH=CH-基团,优选地,Y是直接键,并且
-R1是羧基,
b2)提供碱性化合物,和
b3)使步骤b1)的氧清除剂前体的羧基与步骤b2)的碱性化合物反应以获得氧清除剂。
本发明人发现,具有至少一个带有至少两个酚羟基和至少一个基团R的苯环的化合物可被用作本发明的氧清除剂。然而,已经令人惊讶地发现,如果这样的化合物包含羧基(-COOH),如天然存在的多酚的常见情况,则羧基与颗粒状填料的经表面反应碳酸钙反应,从而破坏其孔并降低如此获得的活化的片状元件的氧清除活性。本发明人令人惊讶地发现,如果在被结合到本发明的片状元件组件中之前通过与碱性化合物反应将这种羧基转化为基本上完全去质子化的羧基,则可以避免这种情况。
本发明的第五方面涉及一种用于活化本发明套装的本发明片状元件组件的方法。该方法包括以下步骤:
j)将该碱性组分与水混合以获得包含该碱和水的含水碱性组分,以及
k)将该含水碱性组分施加到该涂覆层的表面的至少一部分上,其中优选地,
-该碱性组分的添加或施加量使得该碱的添加量为至少0.01摩尔当量,优选至少0.02摩尔当量,更优选至少0.05摩尔当量,甚至更优选至少0.1摩尔当量,基于该氧清除剂的摩尔量计,和/或
-该碱性组分的添加量为10-70%重量,优选20-65%重量,更优选35-60%重量,基于该涂覆层的总重量计,和/或
-施加步骤k)通过喷墨打印、喷雾、涂覆和/或滴涂(dripping)来进行。
在本发明的第六方面中,提供一种包含活化的片状元件的供应装置,其中该供应装置保护该活化的片状元件免受氧的影响,并且优选地包括辊、堆垛(stack)、料匣(magazine)或包装,例如盒子。
本发明的片状元件可以以预活化的形式提供,其中其由本发明的供应装置保护免受氧的影响。
本发明的第七方面涉及一种包含本发明的活化的片状元件的食品包装,其中该涂覆层存在于该食品包装内。
本发明的第八方面涉及本发明的套装和/或本发明的活化的片状元件在食品包装中的用途。
本发明的第九方面涉及本发明的套装和/或本发明的活化的片状元件用于延长食品储存期限的用途。
本发明的有利实施方案在相应的从属权利要求中定义。
附图说明
图1显示包含涂覆重量为22g/m2的本发明没食子酸基涂覆层的活化的片状元件的氧清除率(OSR)。该片材用不同浓度的K2CO3、Na2CO3或NaOH制成的不同含水碱性溶液活化。OSR是指在测量时间期间(以天表示)每克没食子酸钙(CGA)清除的氧总量(以mL表示)。
图2显示用于涂覆片状元件的示例性连续实验室涂覆机(1=复卷,2=热空气干燥器,3=IR-干燥器,4=棒/刀片,5=开卷(用于棒/刀片),6=计量施胶压榨,7=开卷(用于计量施胶压榨)。
具体实施方式
应理解,出于本发明的目的,以下术语具有以下含义。
套装“适用于改善食品储存期限”是指该套装及其组件在被置于食品包装中时不会负面影响食品包装中所容纳的食物的可食性。因此,在本发明的片状元件中使用的任何化合物都是食品安全的化合物,即不会将任何或任何显著量的有毒或有害物质或致病微生物释放到食物中的化合物。
“食品储存期限的改善”被广义地理解为食品包装中食物的性能中的至少一种(优选质地、颜色、味道、营养价值和/或可食性)与不含本发明活化的片状元件的相同食品包装中的相同食物相比被保留更长的时间段。术语“改善”、“延长”或“增加”食品储存期限在本文中同义使用。
“致病微生物”被理解为至少一种细菌菌株和/或至少一种酵母菌株和/或至少一种霉菌菌株,它们可能存在于食物中,当被摄入时可能导致食源性疾病。
根据本发明的“经表面反应碳酸钙”是用二氧化碳和一种或多种H3O+离子供体处理的研磨天然碳酸钙(GNCC)或沉淀碳酸钙(PCC)的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应。在本发明的上下文中,H3O+离子供体是布朗斯台德酸和/或酸式盐。
如果没有另外明确指出,本文中的经表面反应碳酸钙的“粒子尺寸”被描述为体积基粒子尺寸分布dx(vol)或dx。在其中,值dx(vol)表示下述这样的直径:相对于该直径,x%体积的粒子具有小于dx(vol)的直径。这意味着例如d20(vol)值是指下述这样的粒子尺寸:其中所有粒子的20%体积小于该粒子尺寸。d50(vol)值因而是体积中值粒子尺寸,也被称为平均粒子尺寸,即所有粒子的50%体积小于该粒子尺寸,并且也被称为体积基顶切粒子尺寸的d98(vol)值是指下述这样的粒子尺寸:其中所有粒子的98%体积小于该粒子尺寸。
体积中值粒子尺寸d50使用Malvern Mastersizer 3000激光衍射系统评价。使用Malvern Mastersizer 3000激光衍射系统测量的d50或d98值指示出的直径值为:分别50%或98%体积的粒子具有小于这个值的直径。通过测量获得的原始数据使用米氏理论、以粒子折射率1.57以及吸收指数0.005进行分析。
如果粒子尺寸在本文中以重量基粒子尺寸给出,则例如d20(wt)值是指下述这样的粒子尺寸:其中所有粒子的20%重量小于该粒子尺寸。d50(wt)值因而是重量中值粒子尺寸,即所有粒子的50%重量小于该粒子尺寸,并且也被称为重量基顶切粒子尺寸的d98(wt)值是指下述这样的粒子尺寸:其中所有粒子的98%重量小于该粒子尺寸。
重量基中值粒子尺寸d50(wt)和顶切d98(wt)通过沉降法测量,所述沉降法是在重力场中的沉降行为的分析。使用美国Micromeritics Instrument Corporation的SedigraphTM 5120进行测量。方法及仪器为本领域技术人员所知且通常用于确定粒子尺寸分布。在0.1%重量Na4P2O7的水溶液中进行测量。使用高速搅拌器及超声处理分散样品。
“孔隙率”或“孔体积”当与颗粒状填料和经表面反应碳酸钙有关使用时是指粒子内侵入式比孔容。术语“孔隙率”或“孔体积”当与涂覆层有关使用时是指总侵入式比孔容,该总侵入式比孔容是总粒子内侵入式比孔容、总粒子间侵入式比孔容和总闭塞侵入式比孔容之和。在本发明的上下文中,术语“孔”被理解为描述在粒子之间和/或在粒子内所发现的空间,也即由粒子在它们在最近相邻接触下包在一起时所形成的空间(粒子间孔),例如在粉末或密实料或涂覆层中,和/或多孔粒子内的空隙空间(粒子内孔),所述空间在被液体饱和时在压力下允许液体通过和/或支持表面润湿液体的吸收。
在本文件的通篇中,用于定义经表面反应碳酸钙或其他材料的术语“比表面积”(以m2/g表示)是指根据ISO 9277:2010通过使用BET法(使用氮气作为吸附气体)确定的比表面积。
本发明含义中的“氧清除剂”被认为是一种能够与氧反应从而降低周围气氛中的氧含量的化学或生物化合物。“氧清除元件”被认为是一种组件,例如小袋、载体、塑料膜、标签或塑料托盘,其包含氧清除剂,该氧清除剂处于非活化和活化形式中的任一形式或二者。例如,本发明的片状元件组件和活化的片状元件代表氧清除元件。“氧清除活性”广义上是指氧清除剂或氧清除元件与氧反应的能力,这减少了其在周围大气中的量。
当在下文提及“片状元件”时,应理解,所述术语涵盖套装的片状元件组件和活化的片状元件二者。
“相对湿度”是指在食物和/或食品包装的储存温度(例如大约室温或5±1℃)下水蒸气的分压与水的平衡蒸气压的比率。
当在本说明书和权利要求书中使用术语“包括或包含(comprising)”时,其并不排除具有主要或次要功能重要性的其它未具体说明的要素。出于本发明的目的,术语“由……组成(consisting of)”被认为是术语“包括或包含(comprising of)”的优选实施方案。如果在下文中定义一个组集(group)包括至少一定数目的实施方案,则这也被理解为公开了一个组集,其优选仅由这些实施方案组成。
无论何处使用术语“包括或包含(including)”或者“具有(having)”,这些术语被认为等同于如上定义的“包括或包含(comprising)”。
在谈论单数名词时使用不定冠词或定冠词如“a”、“an”或“the”的情况下,这包括了该名词的复数,除非其他一些情况下另外具体指出。
诸如“可获得(obtainable)”或“可定义(definable)”及“获得(的)(obtained)”或“定义(的)(defined)”的术语可互换使用。这例如意味着,除非上下文另外明确指出,否则术语“获得(的)”并不意味着指示例如一种实施方案必须通过例如术语“获得(的)”之后的步骤序列来获得,虽然术语“获得(的)”或“定义(的)”总是包括此类限制性理解作为优选实施方案。
当在上文或下文涉及本发明套装的优选实施方案或技术细节时,应理解,这些优选实施方案或技术细节也涉及本发明的活化的片状元件、本发明的方法、本发明的供应装置、本发明的食品包装和本发明的用途(只要适用)。
经表面反应碳酸钙
本发明的套装、本发明的活化的片状元件、本发明的方法、本发明的供应装置、本发明的食品包装和本发明的用途涉及经表面反应碳酸钙(SRCC)的使用。
该经表面反应碳酸钙是天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳和一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应。
在本发明的上下文中,H3O+离子供体是布朗斯台德酸和/或酸式盐。
在本发明的一种优选的实施方案中,该经表面反应碳酸钙通过包括以下步骤的方法获得:(a)提供天然或沉淀碳酸钙的悬浮液,(b)向步骤a)的该悬浮液中添加至少一种在20℃下具有0或更小的pKa值或者在20℃下具有0-2.5的pKa值的酸,以及(c)在步骤(b)之前、期间或之后用二氧化碳处理步骤(a)的该悬浮液。根据另一实施方案,该经表面反应碳酸钙通过包括以下步骤的方法获得:(A)提供天然或沉淀碳酸钙,(B)提供至少一种水溶性酸,(C)提供气态CO2,(D)使步骤(A)的所述天然或沉淀碳酸钙与步骤(B)的该至少一种酸以及步骤(C)的CO2接触,其特征在于:(i)步骤B)的该至少一种酸在20℃下具有大于2.5且小于或等于7的pKa,所述pKa与其第一可用氢的电离相关,且在此第一可用氢失去时形成能够形成水溶性钙盐的相应阴离子,且(ii)在使该至少一种酸与天然或沉淀碳酸钙接触之后,另外提供至少一种水溶性盐,其在含氢盐情形下在20℃下具有大于7的pKa(所述pKa与该第一可用氢的电离相关),且其盐阴离子能够形成水不溶性钙盐。
“天然研磨碳酸钙(GCC)”优选选自含碳酸钙的矿物,所述含碳酸钙的矿物选自大理石、白垩、石灰石及其混合物。天然碳酸钙可进一步包含天然存在的组分如铝硅酸盐等。
通常,天然研磨碳酸钙的研磨可以是干或湿研磨步骤并且可例如在使得粉碎主要由使用辅助体冲击产生的条件下,用任何传统研磨装置进行,也即在以下的一种或多种中进行:球磨机、棒磨机、振动研磨机、轧碎机、离心冲击研磨机、立式珠磨机、磨碎机、销棒粉碎机、锤磨机、粉磨机、撕碎机、去块机、切割机(knife cutter)或本领域技术人员已知的其它此类设备。在含碳酸钙矿物材料包含湿研磨的含碳酸钙矿物材料的情况下,研磨步骤可在使得发生自体研磨的条件下和/或通过水平球磨和/或本领域技术人员已知的其它此类方法来进行。由此获得的经湿加工的研磨的含碳酸钙矿物材料可通过众所周知的方法,例如通过絮凝、过滤或强制蒸发(在干燥之前)来洗涤并脱水。后续干燥步骤(必要时)可在单一步骤(例如喷雾干燥)中进行,或者在至少两个步骤中进行。还常见地,这种矿物材料进行选矿步骤(例如浮选、漂白或磁性分离步骤)以去除杂质。
本发明含义中的“沉淀碳酸钙”(PCC)为合成的物质,通常通过在水性环境中在二氧化碳与氢氧化钙反应之后沉淀或通过将钙离子和碳酸根离子(例如,CaCl2及Na2CO3)从溶液中沉淀出来而获得。生产PCC的其它可能方式为石灰纯碱法,或者Solvay法,其中PCC为氨生产的副产物。沉淀碳酸钙以三种初级晶形存在:方解石、文石和球霰石,且对于这些晶形中的每一晶形而言存在许多不同的多晶型物(晶体惯态)。方解石具有三角结构,该三角结构具有典型的晶体惯态如偏三角面体的(S-PCC)、斜方六面体的(R-PCC)、六角形棱柱的、轴面的、胶体的(C-PCC)、立方的及棱柱的(P-PCC)。文石为正斜方晶结构,该正斜方晶结构具有成对六角形棱晶的典型晶体惯态,以及细长棱柱的、弯曲叶片状的、陡锥状、凿尖晶体、分叉树及珊瑚或蠕虫状的形式的多种分类。球霰石属于六方晶系。所获得的PCC浆料可机械脱水和干燥。
根据本发明的一种实施方案,该沉淀碳酸钙为优选包含文石、球霰石或方解石矿物晶形或其混合物的沉淀碳酸钙。
沉淀碳酸钙可以在用二氧化碳和至少一种H3O+离子供体处理之前通过与用于研磨如上所述的天然碳酸钙的相同方式进行研磨。
根据本发明的一种实施方案,天然或沉淀碳酸钙为粒子的形式,所述粒子具有重量中值粒子尺寸d50为0.05-10.0μm,优选0.2-5.0μm,更优选0.4-3.0μm,最优选0.6-1.2μm,尤其是0.7μm。根据本发明的另一种实施方案,天然或沉淀碳酸钙为粒子的形式,所述粒子具有顶切粒子尺寸d98为0.15-55μm,优选1-40μm,更优选2-25μm,最优选3-15μm,尤其是4μm。
该天然和/或沉淀碳酸钙可以干燥使用或悬浮在水中。优选地,相应的浆料具有范围为1%重量-90%重量、更优选3%重量-60%重量、甚至更优选5%重量-40%重量并且最优选10%重量-25%重量的天然或沉淀碳酸钙的含量,基于浆料的重量计。
用于制备经表面反应碳酸钙的该一种或多种H3O+离子供体可为在制备条件下产生H3O+离子的任何强酸、中强酸或弱酸或其混合物。根据本发明,该至少一种H3O+离子供体也可以是在制备条件下产生H3O+离子的酸式盐。
根据一种实施方案,该至少一种H3O+离子供体为具有在20℃下为0或更小的pKa值的强酸。
根据另一种实施方案,该至少一种H3O+离子供体为具有在20℃下为0-2.5的pKa值的中强酸。如果在20℃下的pKa为0或更小,则该酸优选选自硫酸,盐酸或者其混合物。如果在20℃下的pKa为0-2.5,则该H3O+离子供体优选选自H2SO3,H3PO4,草酸,或其混合物。该至少一种H3O+离子供体也可以是酸式盐,例如HSO4 -或H2PO4 -,其为通过相应阳离子如Li+、Na+或K+至少部分中和的,或者HPO4 2-,其为通过相应阳离子如Li+、Na+、K+、Mg2+或Ca2+至少部分中和的。该至少一种H3O+离子供体也可以是一种或多种酸和一种或多种酸式盐的混合物。
根据又另一种实施方案,该至少一种H3O+离子供体为弱酸,其具有在20℃下测量时为大于2.5且小于或等于7的pKa值(与第一可用氢的电离相关),并且具有能够形成水溶性钙盐的相应阴离子。之后,额外添加至少一种水溶性盐,其在含氢盐的情况下具有在20℃下测量时为大于7的pKa(与第一可用氢的电离相关)并且其盐阴离子能够形成水不溶性钙盐。根据一种优选实施方案,该弱酸具有在20℃下为2.5-5的pKa值,并且更优选地,该弱酸选自醋酸,甲酸,丙酸,以及其混合物。所述水溶性盐的示例性阳离子选自钾、钠、锂及其混合物。在一种更优选的实施方案中,所述阳离子为钠或钾。所述水溶性盐的示例性阴离子选自磷酸根、磷酸二氢根、磷酸单氢根、草酸根、硅酸根、其混合物及其水合物。在一种更优选的实施方案中,所述阴离子选自磷酸根、磷酸二氢根、磷酸单氢根、其混合物及其水合物。在一种最优选的实施方案中,所述阴离子选自磷酸二氢根、磷酸单氢根、其混合物及其水合物。可逐滴进行或在一个步骤中进行水溶性盐的添加。在逐滴添加的情况下,此添加优选在10分钟的时间周期内发生。更优选地在一个步骤中添加所述盐。
根据本发明的一种实施方案,该至少一种H3O+离子供体选自盐酸、硫酸、亚硫酸、磷酸、柠檬酸、草酸、醋酸、甲酸及其混合物。优选地,该至少一种H3O+离子供体选自盐酸、硫酸、亚硫酸、磷酸、草酸、H2PO4 -(其为通过相应阳离子如Li+、Na+或K+至少部分中和的),HPO4 2-(其为通过相应阳离子如Li+、Na+、K+、Mg2+或Ca2+至少部分中和的),及其混合物,更优选地,该至少一种酸选自盐酸、硫酸、亚硫酸、磷酸、草酸或其混合物,且最优选地,该至少一种H3O+离子供体为磷酸。
该一种或多种H3O+离子供体可作为浓缩溶液或更稀释的溶液被添加至该悬浮液中。优选地,该H3O+离子供体与该天然或沉淀碳酸钙的摩尔比为0.01至4,更优选0.02至2,甚至更优选0.05至1并且最优选0.1至0.58。
作为另外可选方案,也可在悬浮该天然或沉淀碳酸钙之前将该H3O+离子供体添加至水中。
在下一个步骤中,利用二氧化碳处理天然或沉淀碳酸钙。如果诸如硫酸或盐酸的强酸被用于天然或沉淀碳酸钙的H3O+离子供体处理,则二氧化碳自动形成。另外可选地或者额外地,二氧化碳可由外部来源供应。
H3O+离子供体处理和利用二氧化碳的处理可同时进行,当使用强酸或中强酸时情况就是如此。也可首先进行H3O+离子供体处理,例如利用在20℃下具有0至2.5范围内的pKa的中强酸来进行,其中二氧化碳原位形成,并且因此,二氧化碳处理将自动地与H3O+离子供体处理同时进行,接着进行利用由外部来源供应的二氧化碳的额外处理。
在一种优选实施方案中,H3O+离子供体处理步骤和/或二氧化碳处理步骤重复至少一次,更优选多次。根据一种实施方案,在至少约5分钟、优选至少约10分钟、典型地约10至约20分钟、更优选约30分钟、甚至更优选约45分钟并且有时约1小时或更长的时间周期内添加该至少一种H3O+离子供体。
在H3O+离子供体处理及二氧化碳处理之后,在20℃下测量的水性悬浮液的pH值自然地达到大于6.0、优选大于6.5、更优选大于7.0、甚至更优选大于7.5的值,由此将表面反应的天然或沉淀碳酸钙制备为具有大于6.0、优选大于6.5、更优选大于7.0、甚至更优选大于7.5的pH值的水性悬浮液。
在一种特别优选的实施方案中,该经表面反应碳酸钙是天然研磨碳酸钙(GNCC)与二氧化碳和磷酸的反应产物,其中该二氧化碳通过磷酸处理原位形成。
关于经表面反应的天然碳酸钙的制备的进一步细节被公开在以下文献中:WO0039222 A1,WO2004083316 A1,WO2005121257 A2,WO2009074492A1,EP2264108A1,EP2264109A1和US20040020410A1,这些参考文献的内容在此被包括在本申请中。
类似地,获得经表面反应的沉淀碳酸钙。正如可从WO2009074492 A1详细获取的,经表面反应的沉淀碳酸钙通过如下方式获得:使沉淀碳酸钙与H3O+离子并且与溶解于水性介质中且能够形成水不溶性钙盐的阴离子在水性介质中接触,以形成经表面反应的沉淀碳酸钙的浆料,其中所述经表面反应的沉淀碳酸钙包含在沉淀碳酸钙的至少一部分的表面上形成的所述阴离子的不溶性的至少部分结晶的钙盐。
所述溶解的钙离子对应于相对于沉淀碳酸钙被H3O+离子溶解而天然生成的溶解钙离子来说过量的溶解的钙离子,其中所述H3O+离子仅以该阴离子的抗衡离子的形式提供,也即经由添加酸或非钙酸式盐的形式的阴离子,并且不存在任何另外的钙离子或钙离子生成来源。
所述过量的溶解的钙离子优选通过添加可溶中性或酸式钙盐而提供,或通过添加原位产生可溶中性或酸式钙盐的酸或中性或酸式非钙盐而提供。
所述H3O+离子可通过添加酸或所述阴离子的酸式盐而提供,或通过添加同时用于提供所有或部分的所述过量的溶解的钙离子的酸或酸式盐而提供。
在制备经表面反应的天然或沉淀碳酸钙的一种优选实施方案中,使天然或沉淀碳酸钙在至少一种选自以下的化合物的存在下与该一种或多种H3O+离子供体和/或二氧化碳反应:硅酸盐、二氧化硅、氢氧化铝、碱土铝酸盐如铝酸钠或铝酸钾、氧化镁或其混合物。优选地,该至少一种硅酸盐选自硅酸铝、硅酸钙或碱土金属硅酸盐。这些组分可在添加该一种或多种H3O+离子供体和/或二氧化碳之前添加至包含天然或沉淀碳酸钙的水性悬浮液中。
另外可选地,硅酸盐和/或二氧化硅和/或氢氧化铝和/或碱土铝酸盐和/或氧化镁组分可在天然或沉淀碳酸钙与该一种或多种H3O+离子供体及二氧化碳已经开始反应时添加至天然或沉淀碳酸钙的水性悬浮液中。关于在至少一种硅酸盐和/或二氧化硅和/或氢氧化铝和/或碱土铝酸盐组分存在下制备经表面反应的天然或沉淀碳酸钙的其它细节揭示于WO2004083316A1中,此参考文献的内容在此被包含在本申请中。
可使经表面反应碳酸钙保持悬浮液状态,任选地通过分散剂使其进一步稳定化。可使用本领域技术人员已知的传统分散剂。优选的分散剂包括聚丙烯酸和/或羧甲基纤维素。
另外可选地,可干燥上述水性悬浮液,由此获得呈粒料或粉末形式的固体(也即干燥或含有不呈流体形式的很少的水)经表面反应的天然或沉淀碳酸钙。
该经表面反应碳酸钙具有使用氮气和BET法测量的BET比表面积为20-200m2/g,优选50-120m2/g,更优选50-100m2/g。本发明含义中的BET比表面积被定义为粒子的表面积除以粒子的质量。如本文所用的比表面积使用氮气通过使用BET等温线(ISO 9277:2010)的吸附来测量,并以m2/g规定。
此外还优选地,该经表面反应碳酸钙具有0.1-75μm、优选0.5-50μm、更优选1-40μm、甚至更优选1.2-30μm并且最优选1.5-15μm的体积中值粒子尺寸d50(vol)。
此外可优选地,该经表面反应碳酸钙具有0.2-150μm、优选1-100μm、更优选2-80μm、甚至更优选2.4-60μm且最优选3-30μm的体积顶切粒子尺寸d98(vol)值。
值dx表示下述这样的直径:相对于该直径,x%的粒子具有小于dx的直径。这意味着d98值是指下述这样的粒子尺寸:其中所有粒子的98%小于该粒子尺寸。d98值也被称作“顶切(top cut)”。dx值可以用体积或重量百分数给出。d50(重量)值因而是重量中值粒子尺寸,也即所有颗粒的50%重量小于该粒子尺寸并且d50(体积)值是体积中值粒子尺寸,也即所有颗粒的50%体积小于该粒子尺寸。
使用Malvern Mastersizer 3000激光衍射系统评价体积中值粒径d50。使用Malvern Mastersizer 3000激光衍射系统测量的d50或d98值指示出的直径值为:分别50%或98%体积的粒子具有小于这个值的直径。通过测量获得的原始数据使用米氏理论、以粒子折射率1.57以及吸收指数0.005进行分析。
重量中值粒径通过沉降法测量,所述沉降法是在重力场中的沉降行为的分析。使用Micromeritics Instrument Corporation的SedigraphTM 5120进行测量。方法及仪器为本领域技术人员所知且通常用于确定填料和颜料的颗粒尺寸。在0.1%重量Na4P2O7的水溶液中进行测量。使用高速搅拌器及超声分散样品。
方法及仪器为本领域技术人员所知且通常用于确定填料和颜料的颗粒尺寸。
优选地,该经表面反应碳酸钙具有由汞孔隙率测定法测量结果确定的在0.1-2.5cm3/g、更优选0.2-2.2cm3/g、再更优选0.4-2.0cm3/g并且最优选0.6-1.8cm3/g范围内的粒子内侵入式比孔容。
使用Micromeritics Autopore V 9620汞孔率计,使用汞侵入孔隙率测定法(mercury intrusion porosimetry)测量结果测量比孔容,所述汞孔率计具有最大施加汞压为414MPa(60 000psi),等效于0.004μm(~4nm)的拉普拉斯喉径。在每个压力步骤使用的平衡时间是20秒。将样品材料密封在5cm3室的粉末透度计中用于分析。使用软件Pore-Comp(Gane,P.A.C.,Kettle,J.P.,Matthews,G.P.和Ridgway,C.J.,“Void Space Structure ofCompressible Polymer Spheres and Consolidated Calcium Carbonate Paper-CoatingFormulations”,Industrial and Engineering Chemistry Research,35(5),1996年,第1753-1764页),针对汞压缩、透度计膨胀和样品材料压缩来校正数据。
在累积侵入数据中见到的总孔体积可被分成两个区域,其中从214μm降至约1-4μm的侵入数据显示具有强烈贡献的任何附聚结构之间的样品的粗填充。在这些直径之下的是粒子自身的精细粒子间填充。如果它们也具有粒子内孔,则此区域显现双峰,并且通过获取由汞侵入比峰转折点更细(即比双峰拐点更细)的孔的比孔容,因而定义比粒子内孔体积。这三个区域的总和给出了粉末的总全部孔体积,但强烈地取决于原始样品压实/在分布的粗孔末端处的粉末的沉降。
通过获取累积侵入曲线的第一导数,揭示了基于等效拉普拉斯直径的孔尺寸分布,其必然包括孔屏蔽。微分曲线清楚地显示了粗附聚孔结构区域、粒子间孔区域和粒子内孔区域(如果存在的话)。已知粒子内孔直径范围,则可以从总孔体积中减去剩余粒子间和附聚体间孔体积,以给出在每单位质量孔体积(比孔容)方面的单独的内部孔的希望的孔体积。当然,相同的减法原理也适用于分离任何感兴趣的其它孔尺寸区域。
通过汞孔隙率测定法测量结果确定的该经表面反应碳酸钙的粒子内孔尺寸优选在0.004-1.6μm范围内,更优选在0.005-1.3μm的范围内,尤其优选0.006-1.15μm且最优选0.007-1.0μm。
在一种示例性的实施方案中,该经表面反应碳酸钙具有的BET比表面积为20-200m2/g,优选50-120m2/g,更优选50-100m2/g,并且体积中值粒子尺寸d50(vol)为0.1-75μm、优选0.5-50μm、更优选1-40μm、甚至更优选1.2-30μm并且最优选1.5-15μm。
在本发明的一种特别优选的实施方案中,该经表面反应碳酸钙是天然研磨碳酸钙与二氧化碳和一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且其中该一种或多种H3O+离子供体是磷酸。
因此,在本发明的一种示例性实施方案中,该经表面反应碳酸钙是天然研磨碳酸钙与二氧化碳和一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且其中该一种或多种H3O+离子供体是磷酸,并且其中该经表面反应碳酸钙具有的BET比表面积为20-200m2/g,优选50-120m2/g,更优选50-100m2/g,并且体积中值粒子尺寸d50(vol)为0.1-75μm、优选0.5-50μm、更优选1-40μm、甚至更优选1.2-30μm并且最优选1.5-15μm。
应理解,该经表面反应碳酸钙可以是一种类型的经表面反应碳酸钙或不同种类型的经表面反应碳酸钙的混合物。在本发明的一种实施方案中,该经表面反应碳酸钙包含一种类型的经表面反应碳酸钙,优选由一种类型的经表面反应碳酸钙组成。另外可选地,该经表面反应碳酸钙包含两种或更多种类型的经表面反应碳酸钙,优选由两种或更多种类型的经表面反应碳酸钙组成。例如,该经表面反应碳酸钙包含两种或三种类型的经表面反应碳酸钙,优选由两种或三种类型的经表面反应碳酸钙组成。优选地,该经表面反应碳酸钙包含一种类型的经表面反应碳酸钙,优选由一种类型的经表面反应碳酸钙组成。
应理解,如本文所述的经表面反应碳酸钙包含孔,当存在于本发明任何方面的本发明涂覆层中时,所述孔能够容纳合适的大量的氧清除剂。此外,该经表面反应碳酸钙的粒子内孔、粒子间孔和粗附聚物孔的一部分对含水碱性组合物来说保持是可及的,使得该片状元件可通过以足够的量施加所述含水碱性组合物而容易地进行活化。
颗粒状填料
本发明的套装、本发明的活化的片状元件、本发明的方法、本发明的供应装置、本发明的食品包装和本发明的用途利用了颗粒状填料。该颗粒状填料以基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量的量包含该经表面反应碳酸钙。该经表面反应碳酸钙如上文所定义。
在本发明的一种优选实施方案中,该颗粒状填料以基于该至少一种颗粒状填料的总量计为至少70%重量、优选至少90%重量的量包含该经表面反应碳酸钙,并且最优选地,该颗粒状填料由该经表面反应碳酸钙组成。
因此,该颗粒状填料可包含至多50%重量、优选至多30%重量、更优选至多10%重量的至少一种另外的颗粒状填料材料。优选地,该至少一种另外的颗粒状填料材料具有的重量中值粒子尺寸d50为0.1-75μm,优选0.5-50μm,更优选1-40μm,甚至更优选1.2-30μm,最优选1.5-15μm。
在本发明的另一种实施方案中,该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量的量的经表面反应碳酸钙,并且包含至少一种另外的颗粒状填料材料,选自白云石、研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙、氢氧化镁、滑石、石膏、二氧化钛、高岭土、硅酸盐、云母、硫酸钡、煅烧粘土、未煅烧(含水)粘土、膨润土及其混合物。优选地,该至少一种另外的颗粒状填料材料选自研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙及其混合物。在所述实施方案中,特别优选地,该颗粒状填料由该至少一种另外的颗粒状填料材料和该经表面反应碳酸钙组成。因此,该颗粒状填料优选由基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量、优选至少70%重量、更优选至少90%重量的量的该经表面反应碳酸钙和该至少一种另外的颗粒状填料材料组成,该至少一种另外的颗粒状填料材料选自研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙及其混合物。
根据本发明的一种实施方案,该研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙是重量中值粒子尺寸d50为0.05-10.0μm、优选0.2-5.0μm、更优选0.4-3.0μm、最优选0.6-1.2μm、特别是0.7μm的粒子的形式。根据本发明的另一种实施方案,该天然或沉淀碳酸钙是重量基顶切粒子尺寸d98为0.15-55μm、优选1-40μm、更优选2-25μm、最优选3-15μm、特别是4μm的粒子的形式。
聚合物粘结剂
本发明的套装、本发明的活化的片状元件、本发明的方法、本发明的供应装置、本发明的食品包装和本发明的用途利用了聚合物粘结剂。
任何合适的聚合物粘结剂可被用在本发明的涂覆层中,其中根据本发明的粘结剂应当优选是可溶胀的。本领域技术人员知道如何提供合适的可溶胀粘结剂,例如可溶胀胶乳。该粘结剂的选择应使该经表面反应碳酸钙的孔不被堵塞并保持对该氧清除剂和该含水碱性组分是可及的。
例如,该聚合物粘结剂可以是亲水性聚合物如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、明胶、纤维素醚、聚唑啉、聚乙烯基乙酰胺、部分水解的聚乙酸乙烯酯/乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚环氧烷、磺化或磷酸化的聚酯和聚苯乙烯、酪蛋白、玉米蛋白、白蛋白、甲壳质、壳聚糖、葡聚糖、果胶、胶原衍生物、胶棉(collodian)、琼脂-琼脂、竹芋、瓜尔胶、角叉菜胶、淀粉、黄蓍胶、黄原胶、藻酸盐或鼠李胶(rhamsan)以及其混合物。还可以使用其他粘结剂如疏水性材料,例如聚(苯乙烯-共-丁二烯)、聚氨酯胶乳、聚酯胶乳、聚(丙烯酸正丁酯)、聚(甲基丙烯酸正丁酯)、聚(丙烯酸2-乙基己酯)、丙烯酸正丁酯和丙烯酸乙酯的共聚物、乙酸乙烯酯和丙烯酸正丁酯的共聚物等及其混合物。合适的粘结剂的进一步实例是以下物质的均聚物或共聚物:丙烯酸和/或甲基丙烯酸,衣康酸,以及酸酯,例如丙烯酸乙酯,丙烯酸丁酯,苯乙烯,未取代或取代的氯乙烯,乙酸乙烯酯,乙烯,丁二烯,丙烯酰胺和丙烯腈,硅树脂,水可稀释的醇酸树脂,丙烯酸系/醇酸树脂组合,天然油如亚麻籽油,以及其混合物。
在本发明的一种优选实施方案中,该聚合物粘结剂是碱溶胀性粘结剂。出于本发明的目的,碱溶胀性粘结剂被理解为是一种聚合物粘结剂,其在提高pH值时显示出其布氏(Brookfield)粘度的显著增加。优选地,包含基于水溶液的总重量计为50%重量的碱溶胀性粘结剂并且pH为4的水溶液,如果该水溶液的pH值从4提高到10,当通过布氏DV IIIUltra粘度计在24℃±3℃下在100rpm下使用布氏RV-锭子组的合适锭子测量时,其粘度增加至少100%,优选至少250%,更优选至少500%,最优选至少750%。优选的碱溶胀性粘结剂是聚丙烯酸或其盐或其衍生物。
根据一种优选实施方案,该聚合物粘结剂选自聚丙烯酸、其盐、其衍生物、淀粉、蛋白质、聚乙烯醇、苯乙烯-丁二烯胶乳、苯乙烯-丙烯酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚烯烃、乙烯-丙烯酸酯、微纤化纤维素、微晶纤维素、纳米纤维素、纤维素、羧甲基纤维素、生物基胶乳、或其混合物,并且更优选地,该聚合物粘结剂选自聚丙烯酸、其盐、其衍生物、淀粉、蛋白质、苯乙烯-丁二烯胶乳、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯及其混合物,并且最优选地,该聚合物粘结剂为聚丙烯酸或其盐或其衍生物。
该聚合物粘结剂以基于涂覆层的总干重计为5-25%重量、优选10-20%重量且更优选12-18%重量的量被包含在本发明任一方面的涂覆层中。
添加该聚合物粘结剂以为了获得可均匀分布在基底层上并粘附到基底层上的涂覆层。所添加的聚合物粘结剂的量选择得高至足以允许该层具有足够的内聚力和粘附性,但也要低至足以不阻塞或堵塞该经表面反应碳酸钙的孔。为了进一步改善粘附性,可以在基底层和涂覆层之间提供底涂层,如将在下文所描述的。
此外,该粘结剂允许将本发明任一方面的涂覆层固定到基底层上,例如通过涂覆工艺来进行。因此,选择该粘结剂以使得该涂覆层在例如储存、装载含水碱性组分和/或使用片状元件或食品包装期间不脱层。
根据一种特别优选的实施方案,该聚合物粘结剂选自聚丙烯酸、其盐、其衍生物、淀粉、蛋白质、聚乙烯醇、苯乙烯-丁二烯胶乳、苯乙烯-丙烯酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚烯烃、乙烯-丙烯酸酯、微纤化纤维素、微晶纤维素、纳米纤维素、纤维素、羧甲基纤维素、生物基胶乳、或其混合物,并且更优选地,该聚合物粘结剂选自聚丙烯酸、其盐、其衍生物、淀粉、蛋白质、苯乙烯-丁二烯胶乳、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯及其混合物,并且最优选地,该聚合物粘结剂为聚丙烯酸或其盐或其衍生物;并且该聚合物粘结剂以基于涂覆层的总干重计为5-25%重量、优选10-20%重量且更优选12-18%重量的量被包含在本发明任一方面的涂覆层中。
氧清除剂
本发明的套装、本发明的活化的片状元件、本发明的方法、本发明的供应装置、本发明的食品包装和本发明的用途利用了氧清除剂。该氧清除剂是具有至少一个苯环的化合物,该苯环带有至少两个酚羟基和至少一个基团R,
其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式排列在该至少一个苯环上,并且
其中R选自氢原子、羟基、烷氧基、芳氧基、氨基、烷基、芳基和-Y-R1基团。其中
-Y选自直接键、具有1-6个碳原子的线性或支化亚烷基和-CH=CH-基团,优选地,Y是直接键,并且
-R1是烷氧基羰基、芳氧基羧基或基本上完全去质子化的羧基。特别优选地,R1是基本上完全去质子化的羧基。
在一种优选实施方案中,R是如上定义的-Y-R1基团。
“酚羟基”是指直接与芳环键合的羟基(-OH)。
出于本发明的目的,两个取代基以“邻位的方式”排列在苯环上是指所述两个取代基相对于彼此以1,2-的方式连接到苯环上。类似地,两个取代基以“对位的方式”排列在苯环上是指所述两个取代基以1,4-的方式连接到苯环上。酚羟基的相对位置确保了氧清除剂容易被氧化,因为可形成醌型体系。
-CH=CH-基团可处于顺式或反式排列或其混合物,并且优选处于反式排列。
本发明含义中的氨基是官能团-NH2,其中任选地,氢原子中的一个或二者被一个或两个彼此独立选择的有机基取代。
本发明含义中的烷基是指具有1-28个、优选8-26个、更优选14-22个且最优选16-20个碳原子的由碳和氢组成的线性或支化的饱和有机化合物。
本发明含义中的芳基是苯基,其任选地进一步被一个或多个有机基和/或一个或多个官能团取代。
本发明含义中的“有机基”是在碳原子处具有一个自由价的任何有机取代基,无论官能类型如何,例如CH3CH2-、ClCH2-、CH3C(=O)-、4-吡啶基甲基-(参见IUPAC Gold Book,https://doi.org/10.1351/goldbook.O04329)。
“官能团”是指除氢、卤化物或有机基以外的任何取代基,特别是羟基、氨基、硫醇基、有机基氧基、有机基硫醇基、膦酸酯基、膦基和磺酸基。
“烷氧基羰基”是指基团-C(=O)-O-R2,其中R2表示烷基,更优选甲基、乙基、丙基、丁基、2-乙基己基、辛基或十二烷基。
“芳氧基羰基”是指基团-C(=O)-O-R3,其中R3表示芳基,优选苯基。
“基本上完全去质子化的”羧基是指衍生自游离羧酸(-C(=O)-OH)的基团,其中氢原子已被抗衡离子基本上完全取代,例如由于与碱反应的原因。术语“基本上完全取代”或“基本上完全去质子化”是指羧基的氢原子的至少50摩尔%、优选至少80摩尔%、更优选至少90摩尔%、甚至更优选至少95摩尔%且最优选至少98摩尔%被所述抗衡离子取代。该基本上完全去质子化的羧基可被写为-C(=O)-O(H/M),其中M表示抗衡离子。
该抗衡离子是阳离子,优选选自铵、钠、锂、钾、铯、镁、钙及其混合物,更优选选自钠、钾、钙、镁及其混合物,并且最优选为钙阳离子。
出于本发明目的的铵离子是指选自NH4 +、伯铵离子、仲铵离子、叔铵离子和季铵离子的离子,优选NH4 +。
换言之,本发明的该至少一种氧清除剂是根据以下两个式(1)和(2)之一的化合物
其中
A1、A2、A3和A4彼此独立地选自氢、卤化物基团、有机基和官能团,和/或A1至A4的两个相邻残基连接以形成并环(annelated ring),条件是A1至A4中的至少之一是如上定义的R。
本发明含义中的卤化物基团是氟化物、氯化物、溴化物和碘化物。
并环被理解为是指由两个相邻残基形成的新环,其与式(1)或(2)中所示的苯环共享两个碳原子和一个键。优选地,两个相邻残基选自-CH=CH-CH=CH-、-C(=O)-O-CH2-CH2-、-C(=O)-O-CH=CH-、-C(=O)-CH2-CH(C6H5)-O-和-C(=O)-CH=C(C6H5)-O-。
优选地,本发明的该至少一种氧清除剂是根据式(1)或(2)的化合物,其中A1、A2、A3和A4彼此独立地选自氢、羟基、烷氧基和烷基,条件是A1至A4中的至少之一是如上定义的R。该烷基优选为甲基,并且该烷氧基优选为甲氧基。
在一种优选实施方案中,该至少一种氧清除剂选自带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的酚羟基的酚酸衍生物、带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的酚羟基的肉桂酸衍生物、及其混合物。
本发明含义中的“酚酸”是一种包含连接到芳环上的羧酸基团和至少一个酚羟基的芳香化合物。本发明含义中的“肉桂酸”包括3-苯基丙-2-烯酸支架。
因此,“带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的酚羟基的酚酸衍生物”是具有至少一个苯环的化合物,该苯环带有至少两个酚羟基和至少一个基团R,其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式排列在该至少一个苯环上,并且其中R是-Y-R1基团,其中Y是直接键,并且R1是烷氧基羰基、芳氧基羧基或基本上完全去质子化的羧基。
类似地,“带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的酚羟基的肉桂酸衍生物”是具有至少一个苯环的化合物,该苯环带有至少两个酚羟基和至少一个基团R,其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式排列在该至少一个苯环上,并且其中R是-Y-R1基团,其中Y是-CH=CH-基团,并且R1是烷氧基羰基、芳氧基羧基或基本上完全去质子化的羧基。
因此,在一种特别优选的实施方案中,该至少一种氧清除剂选自没食子酸(3,4,5-三羟基苯甲酸)衍生物、双没食子酸(3,4-二羟基-5-[(3,4,5-三羟基苯甲酰基)氧基]苯甲酸)衍生物、原儿茶酸(3,4-二羟基苯甲酸)衍生物、咖啡酸(3-(3,4-二羟基苯基)-2-丙烯酸)衍生物、5-羟基阿魏酸(3-(3,4-二羟基-5-甲氧基苯基)丙-2-烯酸)衍生物、龙胆酸(2,5-二羟基苯甲酸)衍生物、苔色酸(2,4-二羟基-6-甲基苯甲酸)衍生物、诃子次酸((2R)-2-[(3S)-3-羧基-5,6,7-三羟基-1-氧代-3,4-二氢异色烯-4-基]丁二酸)衍生物、间苯三酚羧酸(2,4,6-三羟基苯甲酸)衍生物、菊苣酸((2R,3R)-2,3-双{[(E)-3-(3,4-二羟基苯基)丙-2-烯酰基]氧基}丁二酸)衍生物、及其混合物。
在此上下文中的术语“酸衍生物”是指该至少一种氧清除剂包含上述酸的烷氧基羰基、芳氧基羧基或基本上完全去质子化的羧基,即该酸衍生物选自相应酸的烷基酯、芳基酯和基本上完全去质子化的酸。
更优选地,该至少一种氧清除剂是没食子酸衍生物,优选选自基本上完全去质子化的没食子酸、没食子酸乙酯、没食子酸丙酯、没食子酸辛酯和没食子酸十二烷基酯,并且最优选地是基本上完全去质子化的没食子酸。没食子酸衍生物被认为是食品安全的,并在欧盟以E编号E310至E313获得批准。
因此,在本发明的一种示例性实施方案中,该至少一种氧清除剂是包含选自以下的阳离子的基本上完全去质子化的没食子酸:铵、钠、锂、钾、铯、镁、钙及其混合物,优选选自钠、钾、钙、镁及其混合物,并且最优选钙阳离子。
基底层
本发明的套装、本发明的活化的片状元件、本发明的方法、本发明的供应装置、本发明的食品包装和本发明的用途利用了基底层。
本发明的涂覆层被固定在基底层上,例如通过下文所述的施加步骤来进行。根据本发明的涂覆层被固定,以使得该涂覆层在例如储存、装载含水碱性组分和/或使用片状元件期间不脱层。本领域技术人员知道如何使给定的基底层与本发明的涂覆层相容,例如通过选择如上所述的合适的聚合物粘结剂和/或通过提供如下所述的底涂层来实现。因此,本发明不限于任何特定的基底层。
该基底层包含一个或多个单个基底层,即,该基底层可具有单层或多层结构。如果该基底层包含两个或更多个单个基底层,则这些单个基底层可由相同或不同材料制成。对该基底层和/或单个基底层的厚度没有限制。例如,该基底层可具有的厚度为1μm-10mm,优选10μm-1mm,更优选20μm-0.5mm,例如50-150μm。例如,单个基底层可具有的厚度为1μm-10mm,优选10μm-1mm,更优选20μm-0.5mm,例如50-150μm。
在本发明的一种优选实施方案中,所选择的一个或多个单个基底层选自聚合物材料层。合适的聚合物材料是《联邦法规(Code of Federal Regulations)》(CFR)第21篇第177部下列出的那些。
优选地,该聚合物材料层由聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、聚乙烯-2,5-呋喃二羧酸酯、聚苯乙烯制成;纤维材料层,更优选由粘胶、乙酸纤维素、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯制成;纸层;纸板层;纺织品层;非织造物层;由生物基材料制成的层;木材层;竹层;金属箔层;铝层;印刷接受涂层;以及上述的混合物。该一个或多个单个基底层任选地已经经受电晕处理。
在本发明的一种特别优选的实施方案中,该一个或多个单个基底层是聚合物材料层。该聚合物材料层可以以片材或膜的形式提供。该聚合物材料层可由任何天然或合成来源的聚合物材料制成,并且优选由以下材料制成:聚乙烯(例如线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯或高密度聚乙烯)、聚丙烯、聚碳酸酯、聚偏二氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、双轴取向的聚丙烯、乙烯和丙烯的共聚物、聚苯乙烯、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、对苯二甲酸乙二醇酯和间苯二甲酸乙二醇酯的共聚物、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、聚乙烯-2,5-呋喃二羧酸酯)、双轴取向的聚酯(例如双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚氯乙烯、乙酸纤维素、赛璐玢或其混合物,并且更优选地,该聚合物材料层由聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、聚乙烯-2,5-呋喃二羧酸酯、聚苯乙烯或其混合物制成。
该聚合物材料层可通过本领域技术人员已知的任何方法生产,例如通过挤出工艺、共挤出工艺、铸塑工艺、压延工艺、溶液沉积工艺或切片(skiving)工艺来生产。包含两个或更多个单个聚合物材料层的基底层可通过层压工艺或挤出涂覆工艺生产。包含至少一个单个聚合物材料层和至少一个不同的单个基底层的基底层可通过涂覆工艺或层压工艺生产,或者,如果该至少一个不同的单个基底层由金属制成,则可通过气相沉积工艺来生产。
在本发明的另一种实施方案中,该一个或多个单个基底层是纤维材料层。该纤维材料层可以是织物层、纺织品层或布层,其由长丝、纱线、线或短纤维例如通过机织、针织、编织、钩编、打结或毡合而形成。例如,单个基底层可以是非织造物层。非织造织物的生产涉及成网步骤,例如干法成网、气流成网、湿法成网、纺丝成网、熔喷和亚微米纺丝;以及网幅粘结步骤,例如压延、气透粘结、针刺、水刺、缝编和化学粘结;以及任选的整理处理,例如凹凸轧花、拉伸、穿孔、卷曲或涂覆。
该纤维材料层可由任何天然或合成来源的聚合物材料如羊毛、亚麻、棉、大麻、剑麻、矿物纤维、粘胶、乙酸纤维素、聚乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸或其混合物制成,并且优选地,该纤维材料层由粘胶、乙酸纤维素、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸或其混合物制成。
在本发明的又另一实施方案中,该一个或多个单个基底层是纸层或纸板层。该纸层或纸板层包含纤维素纤维,例如由木浆形成,并且可进一步包含添加剂,例如在《联邦法规(Code of Federal Regulations)》(CFR)第21篇第176部下列出的那些。
在又一种实施方案中,该一个或多个单个基底层是由生物基材料制成的层。出于本发明的目的,术语“生物基”材料是根据欧洲标准EN 16575:2014定义的,并且涉及衍生自生物质的材料,即生物来源的材料,排除嵌入地质构造中的材料和/或化石材料。在生物基材料的制造中,生物质可经过了物理、化学或生物处理。因此,合适的层包括木材层、竹层、纸层、纸板层,以及由生物聚合物如聚乳酸、聚琥珀酸丁二醇酯或聚羟基丁酸酯制成的层。
在本发明的再另一种实施方案中,该一个或多个单个基底层是金属箔层,例如锡层或铝层。金属箔层可通过锤锻或轧制形成,或者可通过金属气相沉积而被沉积在不同的单个基底层上。
在本发明的一种实施方案中,该一个或多个单个基底层是印刷接受涂层(printreceptive coating layer)。该印刷接受涂层可包含无机颜料如碳酸钙或高岭土,并且包含粘结剂,例如如上所述的聚合物粘结剂。任选地,该印刷接受涂层可包含阳离子染料固定剂,例如水溶性金属盐,优选氯化钠、硫酸铝、氯化钙或氯化镁,或聚二甲基二烯丙基氯化铵。因此,该片状元件可印刷有图案、标识、文本或其他信息,例如通过胶印或喷墨打印来实现。优选地,该油墨接受涂层位于该片状元件上在该涂覆层的相对侧上。
该基底层可用本发明的涂覆层均匀地涂覆。因此,无论食品包装的材料如何,都能够实现该涂覆层与该基底层的最佳粘附。如此获得的片状元件组件可装载有含水碱性组分,并且例如松散地置于食品包装中。此外,该基底层允许该片状元件的“附加功能”,例如容纳额外的印刷信息,容纳用于将该片状元件可逆或不可逆地固定在食品包装内的粘合剂层,或者容纳变质指示标签。
涂覆层
本发明的套装、本发明的活化的片状元件、本发明的方法、本发明的供应装置、本发明的食品包装和本发明的用途利用了涂覆层。
该涂覆层包含基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的颗粒状填料、基于该涂覆层的总干重计为5-25%重量的量的聚合物粘结剂、以及基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的至少一种氧清除剂。该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量的量的经表面反应碳酸钙,其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g。
应理解,该颗粒状填料、该经表面反应碳酸钙、该至少一种氧清除剂和该聚合物粘结剂在上文中进行了描述。
在一种优选实施方案中,该涂覆层包含基于该涂覆层的总干重计为10-20%重量的量的聚合物粘结剂和/或基于该涂覆层的总干重计为30-60%重量的量的颗粒状填料和/或基于该涂覆层的总干重计为30-60%重量的量的氧清除剂。
此外,该涂覆层可包含另外的添加剂,例如流变改性剂、粘度增强剂、润湿剂、蜡、抗静电剂和/或消泡剂。合适的粘度改进剂包括增稠剂。
在本发明的一种实施方案中,该粘度改进剂选自淀粉、改性淀粉、麦芽糖糊精、葡聚糖、植物胶、果胶、蛋白质(例如胶原、蛋清、明胶、酪蛋白、白蛋白)、竹芋、玉米淀粉、kuzu淀粉、katakuri淀粉、马铃薯淀粉、西米、小麦粉、杏仁粉、树薯粉、konyak、爱玉冰、海藻素(alginines)(例如藻酸、藻酸钠、藻酸钾、藻酸铵、藻酸钙和丙二醇藻酸盐)、瓜尔胶、刺槐豆胶、燕麦胶、黄原胶、金合欢胶、卡拉亚胶、他拉胶、结冷胶、茄替胶、琼脂、阿拉伯胶、焙烤酵母聚糖、阿拉伯半乳聚糖、黄芪胶、纤维素、纤维素衍生物(例如羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、乙基甲基纤维素、微晶纤维素、乙基羟乙基纤维素、交联甲羧纤维素)、果胶、角叉菜胶、加工的麒麟菜属海藻、凝胶多糖、魔芋胶、肉桂胶、气相法二氧化硅、聚丙烯酸、糖化明胶凝胶、和/或其盐及其混合物。优选地,该粘度改进剂是被Scientific Committee on Food和/或EuropeanFood Safety Authority批准在食物中使用的化合物。
在本发明的一种优选实施方案中,该粘度改进剂选自瓜尔胶、淀粉、纤维素、羧甲基纤维素、刺槐豆胶、黄原胶、果胶、角叉菜胶、琼脂、其盐、其衍生物及其混合物。
该涂覆层可包含的该另外的添加剂的量为0.05-5.0%重量,优选0.1-2.0%重量,更优选0.2-1.0%重量,基于该涂覆层的总干重计。
在本发明的一种优选实施方案中,该涂覆层包含分散剂。
在本发明的一种实施方案中,该分散剂选自聚羧酸和/或其盐和/或衍生物的均聚物或共聚物,基于例如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸或衣康酸以及丙烯酰胺或其混合物。丙烯酸和/或其盐和/或衍生物的均聚物或共聚物是特别优选的。这样的产品的分子量Mw优选为1000-15000g/mol,特别优选1500-6000g/mol的分子量Mw。选择分散剂的分子量以使得它们不起粘结剂的作用,而是起分离化合物(parting compound)的作用。该聚合物和/或共聚物可用单价和/或多价阳离子中和,或者它们可具有游离酸基团。合适的单价阳离子包括例如钠、锂、钾或铵。合适的多价阳离子包括例如钙、镁、锶或铝。钠和镁的组合是特别优选的。
在本发明的另一种实施方案中,该分散剂选自淀粉、羧甲基纤维素、二醇、聚二醇类如聚乙二醇、环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷嵌段共聚物、聚磷酸钠和/或聚天冬氨酸以及它们的碱金属和/或碱土金属盐、柠檬酸钠和胺、烷醇胺如三乙醇胺和三异丙醇胺及其混合物。还可以单独或组合使用其他单体或聚合物添加剂,例如乙烯-丙烯酸共聚物。该共聚物中丙烯酸单体与乙烯单体的比率优选为1:4至1:50,特别优选1:4至1:10,特别是1:5。还可以使用基于有机金属化合物的分散剂。不过,也可以使用任何其他分散剂。
在本发明的一种优选实施方案中,该分散剂选自分子量为1000-15000g/mol的聚丙烯酸、其盐、其衍生物、淀粉、羧甲基纤维素或其混合物。更优选地,该分散剂是被碱金属离子如锂、钠、钾、铯及其混合物(优选钠)部分或完全中和且分子量为1500-6000g/mol的聚丙烯酸。
出于本发明的目的,术语“部分中和”是指聚丙烯酸的羧基的氢原子的至少10摩尔%、优选至少25摩尔%、更优选至少50摩尔%被碱金属离子取代。出于本发明的目的,术语“完全中和”是指聚丙烯酸的羧基的氢原子的至少90摩尔%、优选至少95摩尔%、更优选至少98摩尔%、最优选至少99摩尔%被碱金属离子取代。
最优选地,该分散剂是被钠离子部分或完全中和并且分子量为1500-6000g/mol的聚丙烯酸。
该涂覆层可包含的分散剂的量为0.1-10%重量,优选0.5-7%重量,更优选1.0-4%重量,基于该涂覆层的总干重计。
该分散剂可被包含在该涂覆层中,以改善包含经表面反应碳酸钙的颗粒状填料在整个该涂覆层中的均匀分散,并减少包含经表面反应碳酸钙的颗粒状填料的聚集体的量。同时,指定的量可在很大程度上帮助保持该经表面反应碳酸钙的孔对氧清除剂和含水碱性组分的可及性(accessibility)。在本发明的一种优选实施方案中,该分散剂选自分子量为1000-15000g/mol的聚丙烯酸、其盐、其衍生物、淀粉、羧甲基纤维素或其混合物,更优选地,该分散剂是被碱金属离子(优选锂、钠、钾及其混合物)部分或完全中和且分子量为1500-6000g/mol的聚丙烯酸,最优选地,该分散剂是被钠离子部分或完全中和且分子量为1500-6000g/mol的聚丙烯酸,并且该分散剂以0.1-10%重量、优选0.5-7%重量、更优选1.0-4%重量的量被包含在本发明任一方面的涂覆层中,基于该涂覆层的总干重计。
应理解,基于该涂覆层的总干重计,该颗粒状填料、该粘结剂、该至少一种氧清除剂、该任选的另外的添加剂和该任选的分散剂的量总计达100%重量。因此,在一种实施方案中,该涂覆层不包含另外的添加剂,并且基于该涂覆层的总干重计,该颗粒状填料、该粘结剂、该至少一种氧清除剂和该任选的分散剂的量总计达100%重量。
该涂覆层适于吸收氧气和吸收碱性组分。因此,优选地,该涂覆层具有高孔隙率以便容纳足够高量的碱性组分。出于本发明的目的,该涂覆层的孔隙率由通过汞侵入孔隙率测定法测量的总侵入式比孔容来表示。
因此,本发明的涂覆层具有通过汞侵入孔隙率测定法测量的总侵入式比孔容为0.1-2cm3/g。在一种优选实施方案中,通过汞侵入孔隙率测定法测量的总侵入式比孔容为0.1-1.0cm3/g,优选0.15-0.5cm3/g。
在一种优选实施方案中,该涂覆层具有
-通过汞侵入孔隙率测定法测量的总粒子内侵入式比孔容为0.05-1.0cm3/g,优选0.08-0.5cm3/g且更优选0.1-0.4cm3/g,
-通过汞侵入孔隙率测定法测量的总粒子间侵入式比孔容为0.05-0.5cm3/g,优选0.08-0.4cm3/g且更优选0.1-0.3cm3/g,
-通过汞侵入孔隙率测定法测量的总闭塞侵入式比孔容为0.05-0.4cm3/g,优选0.08-0.3cm3/g且更优选0.1-0.2cm3/g。
该总侵入式比孔容、该总粒子间侵入式比孔容和该总闭塞侵入式比孔容如C.J.Ridgway、P.A.C.Gane在“On bulk density measurement and coating porositycalculation for coated paper samples”(Nordic Pulp and Paper Research Journal2003,18,24-31)中所述确定。简言之,将样品涂覆到不可渗透的基底如铝箔或PET膜上,并使用Micromeritics Au-topore V汞孔率计在范围为208μm至0.004μm的等效拉普拉斯直径中进行表征。该比孔容是相对于该涂覆层(排除该不可渗透的基底)的重量给出的。
在累积侵入数据中见到的总孔体积可被分成两个区域,其中从214μm降至约10μm的侵入数据显示滚动方法并且涂覆层与箔之间的界面导致在大孔径范围上的一些初始孔体积分布。在这些直径之下的是涂覆层的细粒子间孔体积。如果这些粒子还具有粒子内孔,则此区域显现双峰,并且通过获取由汞侵入比峰转折点更细(即比双峰拐点更细)的孔的比孔容,因而定义比粒子内孔体积。这三个区域的总和给出了涂覆的样品的全部的总孔体积。
通过获取累积侵入曲线的第一导数,揭示了基于等效拉普拉斯直径的孔尺寸分布,其必然包括孔屏蔽。微分曲线清楚地显示了闭塞孔结构区域、粒子间孔区域和粒子内孔区域(如果存在的话)。已知粒子内孔直径范围,则可以从总孔体积中减去剩余粒子间和闭塞孔体积,以给出在每单位质量孔体积(比孔容)方面的单独的内部孔的希望的孔体积。当然,相同的减法原理也适用于分离任何感兴趣的其它孔尺寸区域。
本发明的涂覆层具有高流体接受性。在一种优选实施方案中,该涂覆层具有1-50%重量、更优选10-45%重量、最优选15-35%重量的流体接受性。因此,该涂覆层可以负载大量的含水碱性组分而不会使涂覆层脱层并且不会使含水碱性组分泄漏。
涂覆层的“流体接受性(fluid receptivity)”应被理解为该涂覆层在室温下在不泄漏流体或使涂覆层脱层的情况下可吸收的流体(例如水)的量。该流体接受性通过视觉确定。该流体接受性以%重量表示,并且是指单位重量涂覆层的流体重量。优选地,该流体是水或1M K2CO3水溶液。
该包含经表面反应碳酸钙的颗粒状填料存在于该涂覆层中,以提供该涂覆层的高孔隙率。据认为该颗粒状填料(特别是经表面反应碳酸钙)的粒子内孔、粒子间孔和粗附聚孔部分地填充有氧清除剂并且部分地保留在该涂覆层中,从而允许该含水碱性组分的高吸收。
添加该聚合物粘结剂是为了获得能够均匀分布在基底层上并粘附到基底层上的涂覆层。所添加的聚合物粘结剂的量选择得高至足以允许该层具有足够的内聚力和粘附性,但也要低至足以不阻塞或堵塞该经表面反应碳酸钙的孔。在一种优选实施方案中,该涂覆层包含基于该涂覆层的总干重计为10%重量至20%重量、更优选12-18%重量的量的聚合物粘结剂。
用于改善食品储存期限的套装
根据本发明的第一方面,提供了一种用于改善食品储存期限的套装,该套装包括片状元件组件和碱性组分。
片状元件组件
该片状元件包括涂覆层和基底层。该基底层和该涂覆层在上文中进行了描述。
该涂覆层被沉积在该基底层上,其中该基底层如上所述。本发明不限于任何特定的基底层。本领域技术人员将调节该涂覆层的组成以允许该涂覆层与所选择的基底层的有效粘附。取决于所使用的基底层,该片状元件可以是柔性的(即它可以弯曲而没有涂覆层的脱层)或者是刚性的。该基底层允许获得均匀分布的涂覆层。因此,无论食品包装的材料如何,都可以实现该涂覆层与该基底层的最佳粘附。此外,该基底层允许该片状元件的“附加功能”。
优选地,该涂覆层以1-200g/m2、优选2-150g/m2、更优选10-120g/m2、最优选25-100g/m2的量存在于该基底层上。该涂覆层可通过下文所述的工艺(优选通过辊涂步骤)施加到该基底层上。
在本发明的另一种实施方案中,该片状元件还包括一个或多个粘合层,该粘合层位于该基底层上在该涂覆层的相对侧上和/或在单个基底层之间,其中该粘合层优选选自粘合剂、密封剂、橡胶涂层、压敏层和前述的混合物。如果存在该粘合层,则该粘合层用于将该片状元件临时地或永久地固定在食品包装的内表面上,或者用于将该片状元件临时地固定在片状元件供应装置上,如下文所述。然而,在没有粘合层的情况下,该片状元件可松散地简单放置在食品包装中。如果该粘合层存在于单个基底层之间,则该粘合层允许实现单个基底层的改善的粘附,从而改善该片状元件的寿命和耐久性。
用于该粘合层的合适材料是本领域技术人员已知的,并且包括在《联邦法规(Codeof Federal Regulations)》(CFR)第21篇第175.105节下列出的那些。具体实例包括聚乙烯亚胺、聚氨酯、聚丙烯酸酯和淀粉。用于压敏层的合适材料包括在CFR第21篇第175.125节下列出的那些。
在本发明的另一种实施方案中,该片状元件还包括位于该基底层和该涂覆层之间的一个或多个底涂层。该底涂层可选自本领域技术人员已知的任何合适的材料,并且优选选自聚氨酯、乙烯-乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、硝化纤维、丙烯酸酯、乙烯-丙烯酸酯、聚丙烯腈(丙烯酸系)及其混合物。更优选地,该底涂层由包含丙烯酸酯、乙烯-丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚氨酯和/或硝化纤维素的水性分散体形成。任选地,该底涂层还包含聚硅酸。如果该底涂层存在于该基底层和该涂覆层之间,则该底涂层允许改善单个基底层和/或该基底层和该涂覆层之间的粘附性,从而改善该片状元件的寿命和耐久性。
在本发明的一种优选实施方案中,该片状元件还包括一个或多个透氧覆盖层,以永久覆盖该涂覆层。本发明含义中的术语“透氧”覆盖层是指例如由于微孔存在的原因而允许氧通过的覆盖层。
该透氧覆盖层允许氧气基本上不受阻碍地从食物的气氛中渗透到该涂覆层,但防止该涂覆层与食物彼此直接接触。因此优选地,该透气覆盖层选自透气膜层、纤维材料层和非织造织物层。该透气膜层可以由诸如聚乙烯、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯的材料制成。合适的透气膜层包括WO 2016/023937A1中公开的那些。用作透气覆盖层的合适的纤维材料层和非织造织物层包括上文在基底层的上下文中描述的那些。
在一种优选实施方案中,该透氧覆盖层同时防止湿气或水蒸气通过,使得已经以含水碱性组分的形式加入的水不会从该涂覆层中蒸发。由此,活化的片状元件的氧清除活性在低湿度环境(例如低于50%rH)下可得到进一步改善。示例性的透氧但不透湿气的涂层是LDPE膜。这种层典型地从该片状元件组件中去除以用于施加该含水碱性组分,或者被添加到活化的片状元件(即在施加该含水碱性组分之后)。
在本发明的另一种实施方案中,该片状元件还包括一个或多个保护层以临时密封该涂覆层和/或该粘合层,其中该保护层优选选自聚乙烯、聚丙烯和/或涂覆纸。该保护层保护该涂覆层免受环境影响,例如免于被污物或油脂污染,直到该片状元件组件被使用,即被该碱性组分活化并被置于食品包装中。如果该片状元件已经装载有碱性组分,则该保护层是不透氧层,其防止在预期用途之前与氧过早反应。因此,一个要求是该保护层可在不损坏涂覆层的情况下从该涂覆层去除。优选地,该保护层由任何聚合物材料如聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯或涂覆纸制成。如果该片状元件中存在透气覆盖层,则将该保护层置于该透气覆盖层上。
该片状元件可具有根据应用的具体需要(例如食品包装的尺寸和/或包装内食物的类型和量)调节的尺寸。该片状元件可例如是成角度的或圆形的贴片或片的形式。该片状元件的涂覆面积或尺寸可以为3-200cm2,优选4-150cm2,更优选5-100cm2。根据一种实施方案的片状元件可具有3-8或5-10cm2的涂覆面积或尺寸。
在本发明的一种实施方案中,两个或更多个如上所述的片状元件被组合以形成堆叠的片状元件。应理解,两个或更多个片状元件可以是相同或不同的片状元件。该两个或更多个片状元件被组合以使得每个单个片状元件的涂覆层不被阻挡或仅被轻微阻挡。术语“轻微阻挡”是指该片状元件的涂覆区域的至多25%、优选至多15%、更优选至多10%被阻挡或密封。因此优选地,两个或更多个片状元件通过使用间断粘合层组合,例如通过使用胶点来实现,所述胶点优选置于两个或更多个片状元件之间以使得片状元件的涂覆层的面积的至多25%、优选至多15%、更优选至多10%被阻挡或密封。因此,堆叠的片状元件的尺寸可小于总的活性氧清除面积。
在本发明的另一种实施方案中,一个或多个如上所述的片状元件与另一个功能涂层组合。该一个或多个片状元件与该功能涂层组合以使得每个单个片状元件的涂覆层和每个功能涂层不被阻挡或仅被轻微阻挡,例如通过使用如上所定义的间断粘合层来实现。该功能涂层可选自湿气控制层、腐蚀抑制层、金属螯合层、抗微生物活性层、温度监测层、射频识别(RFID)层、安全印刷层和金属化膜层,例如用于微波包装。
该片状元件组件可使用如下所述的工艺制造。
碱性组分
本发明的套装进一步包括碱性组分。该碱性组分包含具有6或更低的pKb值的碱。
pKb表示碱强度的量度,并且对应于向碱的阴离子添加质子,从而产生碱的相应酸。pKb值可计算如下:pKb=14-pKa。这两个值都可以从标准教材和/或表格中收集。
应理解,该套装的碱性组分可由该碱组成,或者可包含另外的组分,例如溶剂,优选水。包含碱和水的碱性组分在本文中被称为“含水碱性组分”。在本发明的一种优选实施方案中,该碱性组分是包含碱和水的含水碱性组分。
该碱通过使至少两个酚羟基至少部分去质子化来活化该至少一种氧清除剂。因此,该碱必须足够强以至少部分去质子化这样的酚羟基。不希望受限于理论,据认为所得到的强给电子性的酚盐基团增加了该至少一种氧清除剂的芳环处的电子密度,从而使其能够与氧反应。该至少一种活化的氧清除剂可与氧发生各种反应,导致形成几种副产物,例如二聚体、开环化合物和醌,以及过氧化氢。所述反应是由水的存在介导或促成的。因此,一个要求是在活化之前将碱溶解或悬浮于水中。
因此,如果本发明套装的碱性组分不包含水,则在使用时将该碱性组分溶解或悬浮在水中以形成含水碱性组分。有利的是仅在使用时将该碱性组分溶解或悬浮在水中,因为这样可以将储存和运输成本降至最低,并且因为在使用之前有利于碱性组分的处理。
在一种优选实施方案中,该碱具有5或更低的pKb值,更优选4或更低的pKb值。最优选地,所述碱具有的pKb在4至0的范围内。
该碱可选自氢氧化物碱、碳酸盐碱、氨碱及其混合物,并且优选选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯及其混合物,最优选选自氢氧化钠、碳酸钾和碳酸钠。
出于本发明的目的,氢氧化物碱(pKb=0)被认为是碱性金属氢氧化物,特别是碱金属氢氧化物和碱土金属氢氧化物。碳酸盐碱(pKb=3.6)被认为是金属碳酸盐,特别是碱金属碳酸盐和碱土金属碳酸盐。氨碱应理解为包含氮原子的碱,优选氢氧化铵(或氨,pKb=4.75)、伯胺、仲胺或叔胺。
在本发明的一种实施方案中,该碱性组分是含水碱性组分。在本发明的另一种实施方案中,在使用之前将碱性组分溶解或悬浮在水中以形成含水碱性组分。
优选地,该含水碱性组分的pH为至少8,更优选至少10,甚至更优选至少11,并且最优选至少12。
在另一种优选实施方案中,该含水碱性组分包含的碱的量为1%重量至75%重量,更优选5%重量至60%重量,最优选10%重量至35%重量,基于该含水碱性组分的总重量计。
在本发明的一种优选实施方案中,用于改善储存期限的套装包括
a)片状元件组件,该片状元件组件具有
a1)涂覆层,该涂覆层包含
i)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的颗粒状填料,
其中该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,
ii)基于该涂覆层的总干重计为5-25%重量的量的聚合物粘结剂,以及
iii)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的至少一种氧清除剂,
其中该至少一种氧清除剂选自带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的酚羟基的酚酸衍生物、带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的酚羟基的肉桂酸衍生物、及其混合物,
其中该酸衍生物选自相应酸的烷基酯、芳基酯和基本上完全去质子化的酸,以及
a2)基底层,以及
b)碱性组分,该碱性组分包含具有6或更低的pKb值的碱,并且选自氢氧化物碱、碳酸盐碱、氨碱及其混合物,优选含水碱性组分。
在本发明的另一种优选实施方案中,用于改善储存期限的套装包括:
a)片状元件组件,该片状元件组件具有
a1)涂覆层,该涂覆层包含
i)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的颗粒状填料,
其中该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少70%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,
ii)基于该涂覆层的总干重计为5-25%重量的量的聚合物粘结剂,其中该聚合物粘结剂选自聚丙烯酸、其盐、其衍生物、淀粉、蛋白质、苯乙烯-丁二烯胶乳、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯及其混合物,以及
iii)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的至少一种氧清除剂,
其中该至少一种氧清除剂选自没食子酸衍生物、双没食子酸衍生物、原儿茶酸衍生物、咖啡酸衍生物、5-羟基阿魏酸衍生物、龙胆酸衍生物、苔色酸衍生物、诃子次酸衍生物、间苯三酚羧酸衍生物、菊苣酸衍生物、及其混合物,甚至更优选地,该至少一种氧清除剂选自没食子酸衍生物,其中该酸衍生物选自相应酸的烷基酯、芳基酯和基本上完全去质子化的酸,以及
a2)基底层,以及
b)碱性组分,该碱性组分包含碱,选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯及其混合物,优选水性碱性组分。
在本发明的又另一种优选实施方案中,用于改善储存期限的套装包括:
a)片状元件组件,该片状元件组件具有
a1)涂覆层,该涂覆层包含
i)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的颗粒状填料,
其中该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少90%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,
ii)基于该涂覆层的总干重计为5-25%重量的量的聚合物粘结剂,其中该聚合物粘结剂选自聚丙烯酸、其盐、其衍生物、淀粉、蛋白质、苯乙烯-丁二烯胶乳、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯及其混合物,以及
iii)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的至少一种氧清除剂,
其中该至少一种氧清除剂选自没食子酸衍生物、双没食子酸衍生物、原儿茶酸衍生物、咖啡酸衍生物、5-羟基阿魏酸衍生物、龙胆酸衍生物、苔色酸衍生物、诃子次酸衍生物、间苯三酚羧酸衍生物、菊苣酸衍生物、及其混合物,甚至更优选地,该至少一种氧清除剂选自没食子酸衍生物,其中该酸衍生物是相应酸的基本上完全去质子化的酸并且包含选自钠、钾、钙、镁及其混合物的阳离子,最优选钙阳离子,以及
a2)基底层,以及
b)碱性组分,该碱性组分包含碱,选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯及其混合物,优选水性碱性组分。
活化的片状元件
本发明的第二方面涉及由本发明的套装通过向该片状元件组件的涂覆层中添加该碱性组分而形成的活化的片状元件,其中该活化的片状元件包含该至少一种氧清除剂与该碱的反应产物。
应理解,该套装、该片状元件组件、该碱性组分、该碱和该至少一种氧清除剂在上文中进行了详细描述。
该活化的片状元件包含该至少一种氧清除剂与该碱的反应产物。该至少一种氧清除剂的酚羟基至少部分去质子化,由此酚氢原子被该碱的阳离子替代。术语“至少部分去质子化”是指所有酚氢原子的至少2摩尔%、优选至少5摩尔%、更优选至少10摩尔%、甚至更优选至少25摩尔%、最优选至少50摩尔%被该碱的阳离子替代。例如,如果该至少一种氧清除剂包含三个酚羟基,则存在3个酚氢原子。该阳离子对应于该碱的阳离子,并且因此优选选自碱金属离子、碱土金属离子和铵离子(即NH4 +、伯铵离子、仲铵离子或叔铵离子),更优选选自锂、钠、钾和铯,最优选选自钾和钠。
在一种优选实施方案中,该碱性组分的添加量使得该碱的添加量为基于该氧清除剂的摩尔量的至少0.01摩尔当量,优选至少0.02摩尔当量,更优选至少0.05摩尔当量,甚至更优选至少0.1摩尔当量。
本发明人认识到,为了活化该至少一种氧清除剂,相对少量(即亚化学计量或催化量)的碱就是足够的。然而,也可以使用更高量的碱。
在另一种优选实施方案中,该碱性组分的添加量为基于该涂覆层的总重量计的10-70%重量,优选20-65%重量,更优选35-60%重量。应理解,术语“涂覆层的总重量”是指包含该碱性组分的涂覆层。
额外地或另外可选地,基于干涂覆层的总重量,该碱性组分的添加量为25-200%重量,优选50-150%重量。
该碱性组分优选是如上所定义的含水碱性组分。因此,用于形成活化的片状元件的碱性组分包含大量的水,这有助于在储存期间保持活化的片状元件的活性。碱性组分的量被选择得足够高以使得该氧清除剂被活化,但不会发生该涂覆层的脱层。
本发明人认识到,本发明的涂覆层可保留大量的液体,例如水或含水碱性组分。因此,氧清除活性可以保持长的时间段,甚至是在低相对湿度下。
换言之,本发明的活化的片状元件优选包括:
a1)涂覆层,该涂覆层包含
i)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的颗粒状填料,
其中该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,
ii)基于该涂覆层的总干重计为5-25%重量的量的聚合物粘结剂,以及
iii)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的至少一种活化的氧清除剂,
其中该至少一种活化的氧清除剂是具有至少一个苯环的化合物,该苯环带有至少两个至少部分去质子化的酚羟基和至少一个基团R,其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式排列在该至少一个苯环上,并且其中R选自氢原子、羟基、烷氧基、芳氧基、氨基、烷基、芳基和-Y-R1基团,优选地,其中R为-Y-R1基团,其中
-Y选自直接键、具有1-6个碳原子的线性或支化亚烷基和
-CH=CH-基团,优选地,Y是直接键,并且
-R1是烷氧基羰基、芳氧基羧基或基本上完全去质子化的羧基,以及
a2)基底层。
其中,该涂层、该颗粒状填料、该经表面反应碳酸钙、该聚合物粘结剂和该基底层如上所述。该至少一种活化的氧清除剂是由如上所述的至少一种氧清除剂通过使所述至少一种氧清除剂与如上所述的碱反应而衍生的化合物。该活化的片状元件可包括上文在该片状元件组件的上下文中描述的另外的层。
在一种优选实施方案中,该活化的片状元件具有的氧清除率(OSR)为5-200mL O2/(d-gOS),优选10-150mL O2/(d-gOS),更优选20-100mL O2/(d-gOS)。OSR以每天每克氧清除剂吸附的mL氧气给出。OSR通过如下方式确定:将活化的片状元件放入密封的托盘中,该托盘包括250cm3的N2和O2混合物(体积比为98:2)的顶部空间,并测量托盘顶部空间的氧含量,直到氧含量低于0.4%体积。清除的氧量除以将氧含量降至低于0.4%体积所需的时间和活化的片状元件中的氧清除剂的量。
在另一种优选实施方案中,活化的片状元件具有75-400mL O2/gOS的氧清除能力(OSC)。OSC以每克氧清除剂吸附的mL氧气给出。OSC通过如下方式确定:将活化的片状元件放入密封的托盘中,该托盘包括250cm3的N2和O2混合物(体积比为约80:20)的顶部空间,并测量托盘顶部空间的氧含量,直到氧含量恒定,例如在6小时的过程中变化不超过0.1%体积。清除的氧的量除以活化的片状元件中的氧清除剂的量。
在本发明的一种优选实施方案中,该活化的片状元件包括:
a)片状元件组件,该片状元件组件具有
a1)涂覆层,该涂覆层包含
i)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的颗粒状填料,
其中该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,
ii)基于该涂覆层的总干重计为5-25%重量的量的聚合物粘结剂,以及
iii)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的至少一种活化的氧清除剂,
其中该至少一种氧清除剂选自带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的至少部分去质子化的酚羟基的酚酸衍生物、带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的酚羟基的肉桂酸衍生物、及其混合物,
其中该酸衍生物选自相应酸的烷基酯、芳基酯和基本上完全去质子化的酸,以及
a2)基底层,以及
b)碱性组分,该碱性组分包含具有6或更低的pKb值的碱,并且选自氢氧化物碱、碳酸盐碱、氨碱及其混合物。
在本发明的另一种优选实施方案中,该活化的片状元件包括:
a)片状元件组件,该片状元件组件具有
a1)涂覆层,该涂覆层包含
i)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的颗粒状填料,
其中该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少70%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,
ii)基于该涂覆层的总干重计为5-25%重量的量的聚合物粘结剂,其中该聚合物粘结剂选自聚丙烯酸、其盐、其衍生物、淀粉、蛋白质、苯乙烯-丁二烯胶乳、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯及其混合物,以及
iii)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的至少一种活化的氧清除剂,
其中该至少一种活化的氧清除剂选自没食子酸衍生物、双没食子酸衍生物、原儿茶酸衍生物、咖啡酸衍生物、5-羟基阿魏酸衍生物、龙胆酸衍生物、苔色酸衍生物、诃子次酸衍生物、间苯三酚羧酸衍生物、菊苣酸衍生物、及其混合物,甚至更优选地,该至少一种氧清除剂选自没食子酸衍生物,
其中该酸衍生物选自相应酸的烷基酯、芳基酯和基本上完全去质子化的酸,
其中该酸衍生物的酚羟基是至少部分去质子化的,以及
a2)基底层,以及
b)碱性组分,该碱性组分包含碱,选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯及其混合物。
在本发明的又另一种优选实施方案中,该活化的片状元件包括:
a)片状元件组件,该片状元件组件具有
a1)涂覆层,该涂覆层包含
i)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的颗粒状填料,
其中该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少90%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,
ii)基于该涂覆层的总干重计为5-25%重量的量的聚合物粘结剂,其中该聚合物粘结剂选自聚丙烯酸、其盐、其衍生物、淀粉、蛋白质、苯乙烯-丁二烯胶乳、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯及其混合物,以及
iii)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的至少一种活化的氧清除剂,
其中该至少一种活化的氧清除剂选自没食子酸衍生物、双没食子酸衍生物、原儿茶酸衍生物、咖啡酸衍生物、5-羟基阿魏酸衍生物、龙胆酸衍生物、苔色酸衍生物、诃子次酸衍生物、间苯三酚羧酸衍生物、菊苣酸衍生物、及其混合物,甚至更优选地,该至少一种氧清除剂选自没食子酸衍生物,
其中该酸衍生物是相应酸的基本上完全去质子化的酸并且包含选自钠、钾、钙、镁及其混合物的阳离子,最优选钙阳离子,
其中该酸衍生物的酚羟基是至少部分去质子化的,以及
a2)基底层,以及
b)碱性组分,该碱性组分包含碱,选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯及其混合物。
该活化的片状元件可在下文所述的方法中制造。
本发明的方法
本发明的第三方面涉及一种用于制造用于改善食品储存期限的套装的方法。该方法包括以下步骤:
a)提供颗粒状填料,该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,优选50-120m2/g,
b)提供至少一种氧清除剂,该至少一种氧清除剂是具有至少一个苯环的化合物,该苯环带有至少两个酚羟基和至少一个基团R,其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式位于该至少一个苯环上,并且其中R选自氢原子、羟基、烷氧基、芳氧基、氨基、烷基、芳基和-Y-R1基团,优选地,其中R为-Y-R1基团,其中
-Y选自直接键、具有1-6个碳原子的线性或支化亚烷基和
-CH=CH-基团,优选地,Y是直接键,并且
-R1是烷氧基羰基、芳氧基羧基或基本上完全去质子化的羧基,
c)提供聚合物粘结剂,
d)提供包含一个或多个单个基底层的基底层或包含该基底层的食品包装,
e)以在此给出的顺序混合步骤b)的氧清除剂、步骤a)的颗粒状填料和步骤c)的聚合物粘结剂以获得涂覆组合物,
f)将步骤e)的涂覆组合物施加到步骤d)的基底层上以获得片状元件前体,
g)干燥步骤f)中获得的片状元件前体以获得片状元件组件,
h)提供碱性组分,该碱性组分包含具有6或更低的pKb值的碱,并且任选地
i)将步骤h)的碱性组分与水混合以获得包含该碱和水的含水碱性组分,其中优选地,
-该含水碱性组分的pH为至少8,更优选至少10,甚至更优选至少11,并且最优选至少12,和/或
-该含水碱性组分包含基于该含水碱性组分的总重量计为1%重量至75%重量、更优选5%重量至60%重量并且最优选10%重量至35%重量的量的该碱。
在本发明的第四方面中,提供了一种用于制造片状元件组件的方法。该方法包括以下步骤:
a)提供颗粒状填料,该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,优选50-120m2/g,
b)提供至少一种氧清除剂,该至少一种氧清除剂是具有至少一个苯环的化合物,该苯环带有至少两个酚羟基和至少一个基团R,其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式位于该至少一个苯环上,并且其中R为-Y-R1基团,其中
-Y选自直接键、具有1-6个碳原子的线性或支化亚烷基和
-CH=CH-基团,优选地,Y是直接键,并且
-R1是基本上完全去质子化的羧基,
c)提供聚合物粘结剂,
d)提供包含一个或多个单个基底层的基底层或包含该基底层的食品包装,
e)以在此给出的顺序混合步骤b)的氧清除剂、步骤a)的颗粒状填料和步骤c)的聚合物粘结剂以获得涂覆组合物,
f)将步骤e)的涂覆组合物施加到步骤d)的基底层上以获得片状元件前体,并且
g)干燥步骤f)中获得的片状元件前体以获得片状元件组件,
其中提供该至少一种氧清除剂的步骤b)包括以下子步骤:
b1)提供至少一种氧清除剂前体,其为具有至少一个苯环的化合物,该苯环带有至少两个酚羟基和至少一个基团R,其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式位于该至少一个苯环上,并且其中R为-Y-R1基团,其中
-Y选自直接键、具有1-6个碳原子的线性或支化亚烷基和
-CH=CH-基团,优选地,Y是直接键,并且
-R1是羧基,
b2)提供碱性化合物,和
b3)使步骤b1)的氧清除剂前体的羧基与步骤b2)的碱性化合物反应以获得氧清除剂。
下面将描述两种本发明方法的步骤a)至g)。
应理解,在本发明方法的步骤a)中,提供了如上所述的颗粒状填料。此外,本发明方法的步骤b)中提供的至少一种氧清除剂、本发明方法的步骤c)中提供的聚合物粘结剂和本发明方法的步骤d)中提供的基底层如上所述。步骤a)的颗粒状填料、步骤b)的该至少一种氧清除剂和/或步骤c)的聚合物粘结剂可彼此独立地以纯形式提供,或者另外可选地,以溶液或悬浮液的形式提供,其中步骤a)的颗粒状填料、步骤b)的该至少一种氧清除剂和/或步骤c)的聚合物粘结剂中的至少之一以溶液或悬浮液的形式提供,或者在混合步骤e)之前溶解或悬浮在溶剂中。
在本发明的一种优选实施方案中,步骤c)的聚合物粘结剂以溶液、更优选水溶液的形式提供。在本发明的一种特别优选的实施方案中,步骤c)的聚合物粘结剂以pH值为至少7、优选至少8、例如8-12、例如8-10的水溶液的形式提供。可以使用本领域技术人员已知的任何酸或碱来调节pH值。如果溶液的pH值最初低于7,则优选使用碱的水溶液如氢氧化钠溶液来调节pH值。将pH值调节到特定的范围可以改善聚合物粘结剂的溶胀性能。
在混合步骤e)中,将步骤b)的该至少一种氧清除剂、步骤a)的颗粒状填料和步骤c)的聚合物粘结剂按所述顺序混合以获得涂覆组合物。
优选地,如此获得的涂覆组合物包含基于该涂覆组合物的总干重计为25-70%重量、优选30-60%重量、更优选40-60%重量的量的颗粒状填料,基于该涂覆组合物的总干重计为25-70%重量、优选30-60%重量、更优选40-60%重量的量的该至少一种氧清除剂,以及基于该涂覆组合物的总干重计为5-25%重量、优选10-20%重量、更优选12-18%重量的量的粘结剂。
步骤e)中获得的涂覆组合物当被临时储存时可在惰性气体气氛下储存,例如在氮气下储存,直到其进一步加工或使用。
应理解,基于该涂覆层的总干重计,该颗粒状填料、该粘结剂、该至少一种氧清除剂、该任选的另外的添加剂和该任选的分散剂的量总计达100%重量。因此,在一种实施方案中,该涂覆层不包含另外的添加剂,并且基于该涂覆层的总干重计,该颗粒状填料、该粘结剂、该至少一种氧清除剂和该任选的分散剂的量总计达100%重量。
优选地,混合步骤e)在溶剂存在下进行。因此,该涂覆组合物以浆料的形式获得。该溶剂可以是允许包含经表面反应碳酸钙的颗粒状填料、该至少一种氧清除剂和该聚合物粘结剂在该涂覆组合物内分散的任何溶剂,例如水、丙酮、乙醇、甲醇或丁酮。在一种特别优选的实施方案中,该溶剂是水。
该涂覆组合物的固体含量基于该涂覆组合物的总重量计优选为10-80%重量,更优选20-70%重量,甚至更优选30-60%重量,最优选40-55%重量。
在混合步骤e)期间,可任选地添加另外的添加剂如流变改性剂、粘度增强剂、润湿剂、蜡、抗静电剂、分散剂和/或消泡剂。合适的粘度改进剂包括增稠剂,例如上文所述的增稠剂。根据一种实施方案,基于该涂覆组合物的总干重计,该另外的添加剂的添加量可以为0.05-5.0%重量,优选0.1-2.0%重量,更优选0.2-1.0%重量。
在本发明的一种优选实施方案中,如上所述的分散剂在混合步骤e)期间以基于该涂覆组合物的总干重计为0.1-10%重量、优选0.5-7%重量、更优选1-4%重量的量添加。在这种实施方案中,一个要求是在添加步骤a)的颗粒状填料之前将分散剂添加到步骤b)的该至少一种氧清除剂中。
通常,该聚合物粘结剂、该颗粒状填料和该至少一种氧清除剂可以通过本领域技术人员已知的任何常规措施来接触。例如,化合物可以在不存在或存在溶剂的情况下混合。合适的混合装置是本领域技术人员已知的,并且可包括混合器或搅拌器,例如转鼓混合器、立式或卧式犁铧式(ploughshare)混合器,例如可从GebrüderMaschinenbau GmbH获得的/>混合器,或实验室混合器,例如可从Somakon VerfahrenstechnikUG获得的MP混合器。本领域技术人员将根据其需要和可用设备来调节混合条件(例如混合速度的配置)。
本发明人发现,混合的顺序确保了最终获得的涂覆层具有高孔隙率。指定的顺序还允许以高固体浆料进行加工或混合,这与使用大量水或溶剂的低固体加工相比是有利的。
在施加步骤f)中,将步骤e)的涂覆组合物施加到步骤d)的基底层上以形成片状元件前体。施加步骤f)可通过本领域技术人员已知的任何措施来进行,例如通过喷雾或涂覆来进行。优选地,施加步骤f)通过如下方式来进行:涂覆步骤,更优选辊涂、浸涂、棒涂(rodcoating)、带槽棒涂、幕涂、硬刮刀涂覆、涂布辊涂、喷泉式涂覆(fountain coating)、喷射涂覆、短停留涂覆(short dwell coating)、开槽模涂覆、弯曲刮刀涂覆、斜面刮刀涂覆、气刀涂覆、刮棒涂覆(bar coating)、凹版涂覆、传统或计量施胶压榨(size press)涂覆、喷雾施加技术、丝网印刷和/或湿叠涂(wet stack coating),并且最优选通过辊涂来进行。
优选地,该涂覆组合物以足以产生最终涂覆层的涂覆重量为1-200g/m2、优选2-150g/m2、更优选10-120g/m2且最优选25-100g/m2的量被施加到基底层上。
如果该片状元件还包括底涂层,则该底涂层在施加步骤f)之前在底涂步骤f1)中被施加到步骤d)的基底层上。该底涂层可使用本领域技术人员已知的任何合适的施加工艺来施加,或者是在在线工艺中,即在与施加步骤f)中施加涂覆组合物相同的制造工艺步骤处或者使用与施加步骤f)中施加涂覆组合物相同的设备,或者是在离线工艺中,即对于底涂步骤f1)和施加步骤f)来说使用分开的设备。
干燥步骤g)可通过本领域技术人员已知的任何方法来进行。优选地,干燥步骤g)在50-150℃的温度下在环境压力下或在减压下进行,优选通过热空气干燥、IR辐射干燥或UV辐射干燥来进行。如此获得的片状元件包括涂覆层,该涂覆层优选具有通过汞侵入孔隙率测定法测量的总侵入式比孔容为0.25-2cm3/g。在一种优选实施方案中,通过汞侵入孔隙率测定法测量的总侵入式比孔容为0.1-1.5cm3/g,更优选0.1-1.0cm3/g。
在一种优选实施方案中,该涂覆层具有
-通过汞侵入孔隙率测定法测量的总粒子内侵入式比孔容为0.05-1.0cm3/g,优选0.08-0.5cm3/g且更优选0.1-0.4cm3/g,
-通过汞侵入孔隙率测定法测量的总粒子间侵入式比孔容为0.05-0.5cm3/g,优选0.08-0.4cm3/g且更优选0.1-0.3cm3/g,和/或
-具有通过汞侵入孔隙率测定法测量的总闭塞侵入式比孔容为0.05-0.4cm3/g,优选0.08-0.3cm3/g且更优选0.1-0.2cm3/g。
制造用于改善食品储存期限的套装的本发明方法还包括步骤h):提供碱性组分,该碱性组分包含具有6或更低的pKb值的碱。在所述步骤中,提供如上所述的碱性组分。
优选地,制造用于改善食品储存期限的套装的本发明方法还包括步骤i):将步骤h)的碱性组分与水混合以获得包含该碱和水的含水碱性组分,其中优选地
-该含水碱性组分的pH为至少8,更优选至少10,甚至更优选至少11,最优选至少12,和/或
-该含水碱性组分包含基于该含水碱性组分的总重量计为1%重量至75%重量、更优选5%重量至60%重量、最优选10-35%重量的量的该碱。
应理解,如此获得的含水碱性组分如上所述。步骤i)可通过本领域技术人员已知的任何混合措施来进行,例如上文针对方法步骤e)所述的那些。
本发明方法的方法步骤b)可包括以下子步骤:
b1)提供至少一种氧清除剂前体,其为具有至少一个苯环的化合物,该苯环带有至少两个酚羟基和至少一个基团R,其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式位于该至少一个苯环上,并且其中R为-Y-R1基团,其中
-Y选自直接键、具有1-6个碳原子的线性或支化亚烷基和-CH=CH-基团,优选地,Y是直接键,并且
-R1是羧基,
b2)提供碱性化合物,和
b3)使步骤b1)的氧清除剂前体的羧基与步骤b2)的碱性化合物反应以获得氧清除剂。
所述子步骤b1)至b3)对于根据本发明的第四方面的片状元件组件的制造方法来说是必要的,并且可用于提供根据本发明的第三方面的用于改善储存期限的套装的制造方法的步骤b)的氧清除剂。
本发明人令人惊讶地发现,包含游离羧酸的氧清除剂能够与该经表面反应碳酸钙反应,这可能损害其结构并最终导致具有低孔隙率的涂覆层。这样的涂覆层无法容纳适当高量的含水碱性组分,因此不能被用作氧清除元件。因此,包含游离羧酸的氧清除剂前体在将它们掺入本发明片状元件组件的涂覆层中之前必须通过与碱性化合物反应来基本上完全去质子化。
该碱性化合物可以是任何足够碱性以基本上完全去质子化该氧清除剂前体的羧基的化合物。优选地,该碱性化合物的选择使得反应副产物是水和任选的气体。因此,优选的碱性化合物包括碳酸盐碱、氢氧化物碱、碳酸氢盐碱、胺碱及其混合物。更优选地,该碱性化合物选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钾、碳酸钙、碳酸氢钙、氢氧化钙、碳酸镁、碳酸氢镁、氢氧化镁、氨及其混合物,最优选为碳酸钙。
应理解,该碳酸钙优选不是经表面处理碳酸钙,即在其表面上不包含疏水化处理层和/或没有粘附显著量的研磨助剂。
在步骤b3)期间,该碱性化合物优选以相对于该氧清除剂前体计为50%-110%、优选80%-100%、更优选90%-100%、甚至更优选95%-100%、还更优选98%-100%、最优选98%-100%的摩尔量添加到该氧清除剂前体中。步骤b3)优选在溶剂中进行,更优选在水中进行。步骤b3)可在如上文在步骤e)下所述的混合下进行。
在本发明的一种优选实施方案中,用于制造片状元件组件的方法包括以下步骤:
a)提供颗粒状填料,该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,优选50-120m2/g,
b)提供至少一种氧清除剂,选自带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的酚羟基的酚酸衍生物、带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的酚羟基的肉桂酸衍生物、及其混合物,其中该酸衍生物是相应酸的基本上完全去质子化的酸,
c)提供聚合物粘结剂,
d)提供包含一个或多个单个基底层的基底层或包含该基底层的食品包装,
e)以在此给出的顺序混合步骤b)的氧清除剂、步骤a)的颗粒状填料和步骤c)的聚合物粘结剂以获得涂覆组合物,
f)将步骤e)的涂覆组合物施加到步骤d)的基底层上以获得片状元件前体,并且
g)干燥步骤f)中获得的片状元件前体以获得片状元件组件,
其中提供该至少一种氧清除剂的步骤b)包括以下子步骤:
b1)提供至少一种氧清除剂前体,选自带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的酚羟基的酚酸、带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的酚羟基的肉桂酸、及其混合物,
b2)提供碱性化合物,和
b3)使步骤b1)的氧清除剂前体的羧基与步骤b2)的碱性化合物反应以获得氧清除剂。
在本发明的另一种优选实施方案中,用于制造片状元件组件的方法包括以下步骤:
a)提供颗粒状填料,该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少70%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,优选50-120m2/g,
b)提供至少一种氧清除剂,选自没食子酸衍生物、双没食子酸衍生物、原儿茶酸衍生物、咖啡酸衍生物、5-羟基阿魏酸衍生物、龙胆酸衍生物、苔色酸衍生物、诃子次酸衍生物、间苯三酚羧酸衍生物、菊苣酸衍生物、及其混合物,甚至更优选地,该至少一种氧清除剂是没食子酸衍生物,其中该酸衍生物是相应酸的基本上完全去质子化的酸,
c)提供聚合物粘结剂,
d)提供包含一个或多个单个基底层的基底层或包含该基底层的食品包装,
e)以在此给出的顺序混合步骤b)的氧清除剂、步骤a)的颗粒状填料和步骤c)的聚合物粘结剂以获得涂覆组合物,
f)将步骤e)的涂覆组合物施加到步骤d)的基底层上以获得片状元件前体,并且
g)干燥步骤f)中获得的片状元件前体以获得片状元件组件,
其中提供该至少一种氧清除剂的步骤b)包括以下子步骤:
b1)提供至少一种氧清除剂前体,选自没食子酸、双没食子酸、原儿茶酸、咖啡酸、5-羟基阿魏酸、龙胆酸、苔色酸、诃子次酸、间苯三酚羧酸、菊苣酸、及其混合物,甚至更优选地,该至少一种氧清除剂是没食子酸,
b2)提供碱性化合物,选自碳酸盐碱、氢氧化物碱、碳酸氢盐碱、胺碱及其混合物,并且优选选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钾、碳酸钙、碳酸氢钙、氢氧化钙、碳酸镁、碳酸氢镁、氢氧化镁、氨及其混合物,并且最优选为碳酸钙,以及
b3)使步骤b1)的氧清除剂前体的羧基与步骤b2)的碱性化合物反应以获得氧清除剂。
本发明的第五方面涉及一种用于活化本发明套装的本发明片状元件组件的方法。该方法包括以下步骤:
j)将该碱性组分与水混合以获得包含该碱和水的含水碱性组分,以及
k)将该含水碱性组分施加到该涂覆层的表面的至少一部分上。
应理解,本发明的片状元件组件如上所述,并且可以通过本文所述的任何一种方法获得。此外,该套装、该碱性组分、该含水碱性组分、该碱和该涂覆层如上所述。该方法导致获得活化的片状元件,优选如上所述。
优选地,该碱性组分的添加或施加量使得该碱的添加量为至少0.01摩尔当量,优选至少0.02摩尔当量,更优选至少0.05摩尔当量,甚至更优选至少0.1摩尔当量,基于该氧清除剂的摩尔量计,和/或该碱性组分的添加量为10-70%重量,优选20-65%重量,更优选35-60%重量,基于该涂覆层的总重量计。
施加步骤k)可在该涂覆层的表面的至少一部分上通过本领域技术人员已知的任何措施来进行,优选通过喷墨打印、喷雾、涂覆、气相沉积和/或滴涂来进行。在一种实施方案中,施加步骤k)通过涂覆来进行。应理解,该含水碱性组分可通过本领域技术人员已知的任何涂覆方式来施加,包括但不限于辊涂、浸涂、棒涂、带槽棒涂、幕涂、硬刮刀涂覆、涂布辊涂、喷泉式涂覆、喷射涂覆、短停留涂覆、开槽模涂覆、弯曲刮刀涂覆、斜面刮刀涂覆、气刀涂覆、刮棒涂覆、凹版涂覆、传统或计量施胶压榨涂覆、喷雾施加技术、旋涂、丝网印刷和/或湿叠涂,优选浸涂、开槽模涂覆和/或旋涂。
在一种优选实施方案中,施加步骤k)通过喷墨打印、喷雾、涂覆和/或滴涂来进行。在一种特别优选的实施方案中,施加步骤k)通过喷雾来进行。
施加步骤k)可在片状元件的生产之后(即已经在制造现场)直接进行。在这种情况下,优选将如上所述的不透氧保护层施加到活化的片状元件上,或者将活化的片状元件存储在如下所述的供应装置中以防止在将该活化的片状元件结合到食品包装中之前的氧的清除。
然而,特别优选地,施加步骤k)在将活化的片状元件放置在食品包装内之前立即或之前不久进行。因此可以有效避免过早的氧清除。换言之,优选地,该片状元件和该套装在非活化的状态下运输和储存。
任选地,本发明的方法还包括印刷步骤l)。该片状元件可印刷有图案、标识、文本或其他信息。印刷油墨可施加在本发明的涂覆层上和/或施加在基底层上在本发明涂覆层的相对侧上。在后一种替代方案中,优选地,最外面的单个基底层是如上所述的印刷接受涂层。适用于本发明的印刷方法包括喷墨印刷、胶版印刷、柔性版印刷和凹版印刷。
任选地,本发明的方法还包括切割步骤m)。该片状元件可被切割成具有预定尺寸的多个片(pieces)。根据应用的具体需要如食品包装的尺寸或食物的类型来调节片的尺寸。片的涂覆面积或尺寸可以是3-200cm2,优选4-150cm2,更优选5-100cm2。根据一种实施方案的片状元件可具有3-8或5-10cm2的涂覆面积或尺寸。
本发明的供应装置
本发明的套装还可包括供应装置,该供应装置包括本发明的片状元件组件,其中该供应装置优选包括辊或料匣(magazine)。额外地,本发明的第六方面涉及包括本发明的活化的片状元件的供应装置,其中该供应装置保护该活化的片状元件免受氧的影响,并且优选地包括辊、堆垛、料匣或包装,例如盒子。
该供应装置包括本发明的前述任何方面的片状元件组件或活化的片状元件。优选地,该供应装置包括包含该片状元件的辊或料匣。该供应装置可以是包含所述辊和/或料匣的标签分配器或标签施加器。然而,该供应装置也可以是包含至少两个本发明的片状元件的片材。因此,优选地,该片状元件能够可逆地且无损地从该供应装置移除。
因此,该片状元件可以在使用时容易地分配和提供。
本发明的食品包装
本发明的套装可进一步包括食品包装,该食品包装包括片状元件组件,其中该涂覆层存在于食品包装内。额外地,本发明的第七方面涉及一种包含本发明的活化的片状元件的食品包装,其中该涂覆层存在于该食品包装内。应理解,该片状元件和该涂覆层如上文所定义。
在将食物包装到本发明的食品包装中之前、期间或之后,将含水碱性组合物施加到本发明的食品包装内的片状元件或涂覆层上。该活化的片状元件在食物被包装到食品包装中之前、期间或之后被放置在食品包装内。
在一种优选实施方案中,包含本发明的活化的片状元件的食品包装还包含改性气氛。食物的改性气氛包装(MAP)是本领域技术人员所熟知的。食品包装中的气氛最初包含降低水平的氧,即基于包装气氛的总体积计小于20%体积,更优选小于5%体积,最优选小于2%体积,其可通过本发明的活化的片状元件的氧清除活性进一步降低。该改性气氛优选基本上由氮气和二氧化碳组成,优选体积比为10:90-90:10,更优选20:80-80:20,最优选30:70-70:30,例如约70:30、或约60:40或约50:50。应理解,本发明的食品包装在食品包装填充有活化的片状元件、食物和任选的改性气氛之后被封闭或密封。该食品包装可通过本领域技术人员已知的任何方式封闭或密封。
另外可选地或额外地,该食品包装的气氛包含在大于0至100%rH的范围内的相对湿度。本发明的活化的片状元件在30-100%rH、优选50-100%rH的相对湿度下有效地清除氧。
在本发明的一种优选实施方案中,该食品包装优选地通过热密封、压力密封和/或超声焊接来密封,更优选地与密封剂组合来密封。用于本发明的优选密封剂包括压敏粘合剂,其选自永久压敏粘合剂、可移除压敏粘合剂和可再密封压敏粘合剂,优选可再密封压敏粘合剂。
在本发明的食品包装内,该活化的片状元件清除氧,并且因而防止或延缓食品变质和/或增加食物的储存期限。
本发明不限于任何特定种类的食物。在本发明的一种实施方案中,该食物选自液体和固体食物,包括生的和加工的肉,例如家禽肉、牛肉、猪肉、火腿、香肠;干肉;生的和加工的鱼肉;乳制品,如干酪,例如切片干酪或搓碎干酪;烘烤产品,例如面包、烤面包、蛋糕、曲奇饼;零食;坚果和油籽;蔬菜;糖果,即食食品,饮料,例如水果或蔬菜汁,尤其是橙汁,如此等等。
本发明人已经发现,本发明的活化的片状元件与MAP的组合使用对食品的储存期限增加具有协同作用。最重要的是,已经令人惊讶地发现,本发明的活化的片状元件在CO2的存在下保持其氧清除活性,而如果不是以本发明的片状元件的形式的话CO2倾向于使本发明中使用的氧清除剂去活化。
在本发明的一种优选实施方案中,本发明的食品包装是套装,该套装包括
a)片状元件组件,该片状元件组件具有
a1)存在于该食品包装内的涂覆层,该涂覆层包含
i)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的颗粒状填料,
其中该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,
ii)基于该涂覆层的总干重计为5-25%重量的量的聚合物粘结剂,以及
iii)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的至少一种氧清除剂,
其中该至少一种氧清除剂选自带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的酚羟基的酚酸衍生物、带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的酚羟基的肉桂酸衍生物、及其混合物,
其中该酸衍生物选自相应酸的烷基酯、芳基酯和基本上完全去质子化的酸,以及
a2)基底层,以及
b)碱性组分,该碱性组分包含具有6或更低的pKb值的碱,并且选自氢氧化物碱、碳酸盐碱、氨碱及其混合物,优选含水碱性组分。
在本发明的另一种优选实施方案中,本发明的食品包装是套装,该套装包括:
a)片状元件组件,该片状元件组件具有
a1)存在于该食品包装内的涂覆层,该涂覆层包含
i)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的颗粒状填料,
其中该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少70%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,
ii)基于该涂覆层的总干重计为5-25%重量的量的聚合物粘结剂,其中该聚合物粘结剂选自聚丙烯酸、其盐、其衍生物、淀粉、蛋白质、苯乙烯-丁二烯胶乳、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯及其混合物,以及
iii)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的至少一种氧清除剂,
其中该至少一种氧清除剂选自没食子酸衍生物、双没食子酸衍生物、原儿茶酸衍生物、咖啡酸衍生物、5-羟基阿魏酸衍生物、龙胆酸衍生物、苔色酸衍生物、诃子次酸衍生物、间苯三酚羧酸衍生物、菊苣酸衍生物、及其混合物,甚至更优选地,该至少一种氧清除剂选自没食子酸衍生物,其中该酸衍生物选自相应酸的烷基酯、芳基酯和基本上完全去质子化的酸,以及
a2)基底层,以及
b)碱性组分,该碱性组分包含碱,选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯及其混合物,优选水性碱性组分。
在本发明的又另一种优选实施方案中,本发明的食品包装是套装,该套装包括:
a)片状元件组件,该片状元件组件具有
a1)存在于该食品包装内的涂覆层,该涂覆层包含
i)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的颗粒状填料,
其中该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少90%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,
ii)基于该涂覆层的总干重计为5-25%重量的量的聚合物粘结剂,其中该聚合物粘结剂选自聚丙烯酸、其盐、其衍生物、淀粉、蛋白质、苯乙烯-丁二烯胶乳、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯及其混合物,以及
iii)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的至少一种氧清除剂,
其中该至少一种氧清除剂选自没食子酸衍生物、双没食子酸衍生物、原儿茶酸衍生物、咖啡酸衍生物、5-羟基阿魏酸衍生物、龙胆酸衍生物、苔色酸衍生物、诃子次酸衍生物、间苯三酚羧酸衍生物、菊苣酸衍生物、及其混合物,甚至更优选地,该至少一种氧清除剂选自没食子酸衍生物,其中该酸衍生物是相应酸的基本上完全去质子化的酸并且包含选自钠、钾、钙、镁及其混合物的阳离子,最优选钙阳离子,以及
a2)基底层,以及
b)碱性组分,该碱性组分包含碱,选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯及其混合物,优选水性碱性组分。
本发明的用途
本发明的第八方面涉及本发明的套装和/或本发明的活化的片状元件在食品包装中的用途。本发明的第九方面涉及本发明的套装或本发明的活化的片状元件用于延长食品储存期限的用途。
应理解,该套装、该活化的片状元件和该食品包装如上所述。
如上文详细描述的,本发明的装载有该碱性组分的活化的片状元件有效且快速地从食品包装的顶部空间气氛中清除氧。氧的存在可与致病微生物的生长增加有关,该致病微生物特别是细菌、真菌和霉菌,例如空肠弯曲菌(Camphylobacter jejuni),大肠杆菌(Escherichia coli),李斯特菌(Listeria monocytogenes),沙门氏菌属(Salmonellaspp.),肠道沙门氏菌(Salmonella enterica),英诺克李斯特菌(Listeria innocua),沙克乳酸杆菌(Lactobacillus sakei),热杀索丝菌(Bronchotrix ther-mosphacta),产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens),肉毒杆菌(Clostridium botulinum),弯曲杆菌(Campylobacter spp.),金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus),链球菌(Streptococcus),诺如病毒(Norovirus),刚地弓形虫(Toxoplasma gondii),环孢子虫(Cyclospora spp.),蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus),阪崎克罗诺肠杆菌(Cronobactersakazakii),志贺菌属(Shigella spp.),海洋弧菌(Vibrio spp.),霍乱弧菌(Vibriocholerae),副溶血性弧菌(Vibrio parahaemolyticus),创伤弧菌(Vibrio vulnificus),小肠结肠炎耶尔森菌(Yersinia entero-colitica),假结核耶尔森菌(Yersiniapseudotuberculosis),布鲁氏菌(Brucella spp.),溃疡棒状杆菌(Corynebacteriumulcerans),贝纳柯克斯体(Coxiella burnetii),类志贺邻单胞菌(Plesiomonasshigelloides),嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila),豚鼠气单胞菌(Aeromonascaviae),温和气单胞菌(Aeromonas sobria),匍枝根霉(Rhizopus stolonifer),普通青霉菌(Penicillium commune),寄生曲霉(Aspergillus parasiticus),黄曲霉(Aspergillusflavus),链格孢菌(Alternaria spp.),串珠镰刀菌(Fusarium moniliforme),头孢霉(Cephalosporium),镰刀菌属(Fusarium),漆斑菌(Myrothecium),葡萄穗霉属(Stachybotrys),以及木霉菌(Trichoderma),甲型肝炎病毒(Hepatitis A),圆孢子虫(Cyclospora cayetanensis)以及旋毛虫(Trichinella spiralis)。氧的存在还可导致由于氧化引起的风味变质或者酸败,并导致食品变色,例如,肉制品的红度降低。当食物在光照下储存时,变色尤其相关。所述氧存在的负面影响损害了可食性以及外观、质地和味道,因此也损害了消费者的接受度,这进而限制或缩短了食品的储存期限。该氧清除活性例如还防止或减少水果或蔬菜汁(如橙汁)中维生素C的降解。
本发明的活化的片状元件包含足以在食品包装中获得所需氧气减少的量的氧清除剂。本领域技术人员将调节例如该片状元件的尺寸、存在于基底层上的涂覆层的组成和量,以及装载到本发明的片状元件上的碱的量,如本文所教导的,以便在食品包装中获得期望的效果。
例如,可以调节相应的量以使得该至少一种氧清除剂在该食品包装内的存在量为0.0005-10mg/cm3顶部空间、优选0.001-5mg/cm3顶部空间,更优选0.005-2mg/cm3顶部空间或0.01-1mg/cm3头部空间。额外地或另外可选地,可以调节相应的量以使得该涂覆层的存在量为0.05-10cm2/cm3顶部空间,优选0.1-5cm2/cm3顶部空间,更优选0.2-2cm2/cm3顶部空间,例如约0.25cm2/cm3顶部空间。出于本发明的目的,食品包装的“顶部空间”被认为是食品包装中存在的气体(例如空气或改性气氛)的量。
优选地,该食物被储存在用于储存冷却或冷藏食品的常用温度下,即0℃-14℃,优选3-10℃,更优选4-7℃,例如7±1℃。然而,该食物也可以储存在室温下,即15℃-30℃,优选18℃-25℃,例如18℃-22℃。因此,该食物在该食品包装中的储存期限可被延长。
在本发明的一种优选实施方案中,本发明的活化的片状元件在20±2℃下在12小时内从食品包装的顶部空间中清除至少90%、优选至少95%的氧。
在本发明的另一种优选实施方案中,本发明的活化的片状元件在4±2℃下在48小时内、优选在24小时内、更优选在12小时内、最优选在6小时内从食品包装的顶部空间中清除至少90%、优选至少95%的氧。
在另一种优选实施方案中,本发明的活化的片状元件用于在储存至少21天期间保持食品包装的顶部空间内的氧含量低于0.5%体积,优选低于0.2%体积,更优选低于0.1%体积。
在本发明的再又一种实施方案中,本发明的活化的片状元件与如上所述的改性气氛包装组合使用,以实现协同的氧清除效果和对延长储存期限的协同效果。因此,在本发明的一种特别优选的实施方案中,本发明的活化的片状元件在20±2℃下在12小时内从食品包装的改性气氛顶部空间中清除至少90%、优选至少95%的残留氧。
在另一种优选实施方案中,本发明的活化的片状元件用于在储存至少21天期间保持食品包装的改性气氛顶部空间内的氧含量低于0.5%体积,优选低于0.2%体积,更优选低于0.1%体积。
基于以下实施例将更好地理解本发明的范围和益处,这些实施例旨在说明本发明的某些实施方案并且是非限制性的。
实施例
材料和方法
没食子酸以一水合物的形式购自Acros Organics。Acronal 500D购自BASF。
SRCC:SRCC通过在混合容器中通过如下方式制备350升研磨碳酸钙的水性悬浮液来获得:调节研磨石灰石碳酸钙的固体含量以使得获得基于该水性悬浮液的总重量计为10%重量的固体含量,该研磨石灰石碳酸钙来自Omya SAS(Orgon)并且具有1.3μm的基于质量的中值粒子尺寸。
在以6.2m/s的速度混合浆料的同时,在70℃的温度下,在20分钟的时间内向所述悬浮液中以含有30%重量磷酸的水溶液的形式添加11.2kg的磷酸。在添加酸之后,将浆料再搅拌5分钟,然后将其从容器中取出并使用喷射干燥器进行干燥。
该SRCC的体积中值粒子尺寸为6.6μm,基于体积的顶切(d98)为14.5μm,BET比表面积为60m2/g,粒子内侵入式比孔容为0.939cm3/g(对于0.004-0.51μm的孔径范围来说),其被用作颗粒状填料。
未经处理的碳酸钙1:来自意大利的大理石;d50(vol)=1.83μm,d98(vol)=7μm(Malvern 3000;干燥)。
分散剂:100%钠中和的聚丙烯酸盐分散剂,分子量MW为约4500g/mol,多分散性指数IP为1.6(2g,42%的固体含量)
粘结剂:Acronal 500D:聚丙烯酸酯粘结剂(15g,46%重量的固体含量)。
涂覆配制剂的制备
将没食子酸(50g,0.26mol)悬浮在水(978mL)中,并缓慢加入未经处理的碳酸钙1(13g,0.13mol)。将混合物搅拌15分钟。加入分散剂(2g)并将SRCC(50g)逐步分散到配制剂中。将粘结剂(15g)的pH调节至pH 8.5,并加入到先前的配制剂中。将涂覆配制剂再搅拌15分钟直到使用。典型地,该涂覆配制剂的特征在于固体含量为40%,pH为6.2,粘度为170mPas(100RPM)。
片状元件前体的制备
手工制造
PET对开物(folio)(Hostaphan RN 100,100微米,PützFolien)用Erichsen公司的K303 Multicoater(使用9型棒,速度设定为5)进行涂覆。用IR和空气干燥器(设定为110℃)对样品进行干燥,以获得55g/m2的涂层。
涂覆层的总侵入式比孔容被确定为0.232cm3/g。
机器
PET对开物(Hostaphan RN 100,100微米,PützFolien)用Durrer涂覆机(见图2)进行涂覆。为了施加涂覆配制剂,使用以下参数:棒C50、棒压力(1巴)、IR和空气干燥器(设定为150℃)且速度为5m/min。以30g/m2施加涂层。
实施例1-用不同的含水碱性组分活化的片状元件的氧清除活性(OSA)
按照上述机器涂覆方法生产包含涂覆重量为22g/m2的没食子酸基涂覆层的片状元件,并将其切割成6x11cm的矩形片。在含有98体积%N2和2体积%O2的气氛下,将片状元件用托盘密封器T200(MULTIVAC(Hünenberg,瑞士))与氧传感器点(PSt 6型,PreSensPrecision Sensing GmbH,Regensburg,德国)一起分开包装在空的高阻隔托盘(PS-EVOH-PE,带皮,0.5mm,204x147 mm,14mm高,&Co AG,Muri,瑞士;体积为350cm3)中。将含有水的玻璃陪替氏培养皿也添加到该托盘中,以提供约100%的相对湿度。通过添加玻璃珠将顶部空间体积设定为250cm3。相对湿度由湿度计(testo 174H,testo SE&Co.KGaA,Lenzkirch,德国)监测。
在密封之前,通过E2 EUR喷雾台系统(Nordson EFD)将不同的含水碱性溶液(每个130μL±10μL)添加到每个片状元件中。将包装和密封的托盘储存在21℃下,并使用光纤式Fibox 4trace(PreSens Precision Sensing GmbH,Regensburg,德国)无损测量氧浓度。每个测量一式四份。结果取平均值并汇总在表1和图1中。氧清除率OSR是指在测量时间期间(以天表示)每克没食子酸钙(CGA)清除的氧的总量(以mL表示)。
表1.用不同的含水碱性组分活化的片状元件的OSA。
a)1142小时后的残留氧含量:0.23%体积,b)282.3小时后的残留氧含量:0.053%体积,c)1142小时后的残留氧含量:0.37%体积。
一旦用足够高量的碱(在实施例1中,相对于氧清除剂为大于4摩尔%)活化,该片状元件就能够有效地从周围的顶部空间中清除氧。使用碳酸钾获得了最好的结果,其在小于6小时的时间内基本上清除了托盘中存在的所有氧气。
实施例2-碱性水溶液的量对OSA的影响
重复使用1M K2CO3的实施例1的试验,不同之处在于将不同量的含水碱性组分施加到片状元件上。结果汇总在表2中。
表2.在21℃的温度下不同量的碱随时间的氧含量
结果表明,含水碱性组分的量仅略微影响氧清除率。
实施例3-不同环境条件下活化的片状元件的OSA
重复使用1M K2CO3的实施例1的试验,不同之处在于将含有氯化镁饱和溶液的陪替氏培养皿放置在托盘内以提供约37%的相对湿度。该托盘分别储存在21℃和5℃的温度下。结果汇总在表3中。
表3.在不同温度下在37%rH下用1M K2CO3活化的片状元件的OSA。
可以看出,活化的片状元件能够在低相对湿度下,甚至在较低的温度下(这通常用于食品的储存)将托盘内存在的氧气量降至低于0.5%体积的水平。
实施例4-MAP条件下活化的片状元件的OSA
重复使用1M K2CO3的实施例1的试验,不同之处在于托盘在含有可变量的CO2和N2以及2%体积O2的改性气氛下包装。结果汇总在表4中。
表4.活化的片状元件在MAP和21℃温度下的OSA。
可以看出,活化的片状元件在30%体积(MAP中通常使用的量)的二氧化碳存在下并且甚至在40%体积的二氧化碳存在下保持其氧清除活性。
实施例5-活化的片状元件在加工的肉制品中的应用
按照上述机器涂覆方法生产包含涂覆重量为23g/m2的涂覆层的片状元件,并将其切割成75cm2的片。将该片状元件装入容纳有不同肉制品(6片熟火鸡火腿、4.5片火腿或5.5片肉糕(每个100±2.8g))并且具有剩余顶部空间体积为150mL的托盘中。通过施加150μL5M K2CO3溶液活化该片状元件,并将托盘密封在含1%体积O2、30%体积CO2和N2的气氛下。在包装之后,将样品在4℃和78%rH下在黑暗中储存。在24小时后,将样品储存在连续照明下。所有测量一式三份来进行。如实施例1中所述进行包装和测量氧含量。
肉制品的颜色用三色刺激值色度计(Chroma Meter CR-410)测定。在使用之前,仪器针对白色瓷砖(Y=85.4,x=0.3176,y=0.3341)进行校准。测量使用CIE L*a*b*色空间。对于每个样品,至少3个不同的包装被用于各自在一个位置处测量亮度、红色和蓝色(CIE值分别为L*、a*和b*)三次。样品用透镜穿过包装膜进行测量,在包装膜上标记测量的确切位置。选择的测量位置与包装中可见肉的最高均匀性有关。要避免在肉制品与包装的顶部箔接触的位置处的测量,这归因于肉制品的变色行为的失真。由于CIE a*值(红色)给出了与肉制品颜色的视觉评价的最佳相关性,因此本文通过红色(Δa*值)的变化来描述变色。根据颜色测量结果,使用下式计算红色变化(Δa*):
结果汇总在表5中。
表5.活化的片状元件与加工的肉制品在4℃的温度下的OSA。
可以看到,由于肉样品中存在氧气,顶部空间中的氧含量最初增加。在黑暗条件下储存期间,活化的片状元件有效地从顶部空间清除氧,而在相同的储存期间,在没有片状元件的情况下,氧气含量保持恒定。因此,在21天的储存期内,活化的片状元件有效地防止了肉制品的变色,如红色损失所指示的。该片状元件能够在包装中保持低氧水平至少21天。要注意的是,一旦肉样品被照射,不含片状元件的托盘的氧含量也降低。然而,氧含量的降低被认为归因于微生物活性,并且在这种情况下表明肉样品变质。因此,在工业相关条件下,活化的片状元件有效地防止了肉制品的变色并延长了其储存期限。
下面描述本发明的其他方面和实施方案:
方面或实施方案1:用于改善食品储存期限的套装,该套装包括a)片状元件组件,该片状元件组件具有
a1)涂覆层,该涂覆层包含
i)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的颗粒状填料,
其中该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,
ii)基于该涂覆层的总干重计为5-25%重量的量的聚合物粘结剂,以及
iii)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的至少一种氧清除剂,
其中该至少一种氧清除剂是具有至少一个苯环的化合物,该苯环带有至少两个酚羟基和至少一个基团R,其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式排列在该至少一个苯环上,并且其中R选自氢原子、羟基、烷氧基、芳氧基、氨基、烷基、芳基和-Y-R1基团,优选地,其中R为-Y-R1基团,其中
-Y选自直接键、具有1-6个碳原子的线性或支化亚烷基和
-CH=CH-基团,优选地,Y是直接键,并且
-R1是烷氧基羰基、芳氧基羧基或基本上完全去质子化的羧基,以及
a2)基底层,以及
b)碱性组分,该碱性组分包含具有6或更低的pKb值的碱。
2、实施方案1的套装,其中该片状元件组件包含涂覆层,该涂覆层
-具有通过汞侵入孔隙率测定法测量的总侵入式比孔容为0.1-1.5cm3/g,优选0.1-1.0cm3/g,和/或
-具有通过汞侵入孔隙率测定法测量的总粒子内侵入式比孔容为0.05-1.0cm3/g,优选0.08-0.5cm3/g且更优选0.1-0.4cm3/g,和/或
-具有通过汞侵入孔隙率测定法测量的总粒子间侵入式比孔容为0.05-0.5cm3/g,优选0.08-0.4cm3/g且更优选0.1-0.3cm3/g,和/或
-具有通过汞侵入孔隙率测定法测量的总闭塞侵入式比孔容为0.05-0.4cm3/g,优选0.08-0.3cm3/g且更优选0.1-0.2cm3/g,和/或
-以1-200g/m2、优选2-150g/m2、更优选10-120g/m2的量存在于该基底层上。
3、前述实施方案中任一项的套装,其中该涂覆层包含
-基于该涂覆层的总干重计为10-20%重量的量的该聚合物粘结剂,和/或
-基于该涂覆层的总干重计为30-60%重量的量的该颗粒状填料,和/或
-基于该涂覆层的总干重计为30-60%重量的量的该氧清除剂。
4、前述实施方案中任一项的套装,其中该颗粒状填料包含基于该至少一种颗粒状填料的总量计为至少70%重量、优选至少90%重量的量的该经表面反应碳酸钙,并且最优选地,该颗粒状填料由该经表面反应碳酸钙组成,并且其中任何任选存在的另外的颗粒状填料材料选自白云石、研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙、氢氧化镁、滑石、石膏、二氧化钛、高岭土、硅酸盐、云母、硫酸钡、煅烧粘土、未煅烧(含水)粘土、膨润土及其混合物,并且优选选自研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙及其混合物,并且最优选地,其中该颗粒状填料由任选存在的另外的颗粒状填料材料和该经表面反应碳酸钙组成。
5、前述实施方案中任一项的套装,其中该经表面反应碳酸钙
-具有通过BET法测量的50-120m2/g的比表面积,和/或
-具有由汞侵入孔隙率测定法测量的在0.1-2.5cm3/g、优选0.2-2.2cm3/g、更优选0.4-2.0cm3/g并且最优选0.6-1.8cm3/g范围内的总粒子内侵入式比孔容。
6、前述实施方案中任一项的套装,其中
-该至少一种氧清除剂选自带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的酚羟基的酚酸衍生物、带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的酚羟基的肉桂酸衍生物、及其混合物,
优选地,其中该至少一种氧清除剂选自没食子酸衍生物、双没食子酸衍生物、原儿茶酸衍生物、咖啡酸衍生物、5-羟基阿魏酸衍生物、龙胆酸衍生物、苔色酸衍生物、诃子次酸衍生物、间苯三酚羧酸衍生物、菊苣酸衍生物、及其混合物,甚至更优选地,该至少一种氧清除剂是没食子酸衍生物,
其中该酸衍生物选自相应酸的烷基酯、芳基酯和基本上完全去质子化的酸,
并且最优选地,该至少一种氧清除剂是基本上完全去质子化的没食子酸,和/或
-该至少一种包含基本上完全去质子化的羧基的氧清除剂包含选自铵、钠、锂、钾、铯、镁、钙及其混合物的阳离子,优选地,其中该至少一种氧清除剂包含选自钠、钾、钙、镁及其混合物的阳离子,并且最优选地,该至少一种氧清除剂包含钙阳离子。
7、前述实施方案中任一项的套装,其中该聚合物粘结剂选自聚丙烯酸、其盐、其衍生物、淀粉、蛋白质、苯乙烯-丁二烯胶乳、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯及其混合物,优选地,其中该聚合物粘结剂选自聚丙烯酸、其盐、其衍生物及其混合物。
8、前述实施方案中任一项的套装,其中该基底层包含一个或多个单个基底层,选自聚合物材料层,优选由聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、聚乙烯-2,5-呋喃二羧酸酯、聚苯乙烯或其混合物制成;纤维材料层,优选由乙酸纤维素、粘胶、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸或其混合物制成;纸层;纸板层;纺织品层;非织造物层;由生物基材料制成的层;木材层;竹层;金属箔层;铝层;印刷接受涂层;以及上述的混合物,其中该一个或多个单个基底层任选地已经经受电晕处理,并且其中优选地,该一个或多个单个基底层选自聚合物材料层。
9、前述实施方案中任一项的套装,其中该片状元件组件还包含
-一个或多个粘合剂层,位于该基底层上在该涂覆层的相对侧上和/或在单个基底层之间,其中该粘合剂层优选选自粘合剂、密封剂、橡胶涂层、压敏层和上述的混合物;和/或
-一个或多个底涂层,位于该基底层和该涂覆层之间,和/或
-用以覆盖该涂覆层的一个或多个透氧覆盖层,优选选自透氧膜层、纤维材料层和非织造织物层,和/或
-用以临时密封该涂覆层和/或该粘合剂层的一个或多个保护层,优选选自聚乙烯、聚丙烯和/或涂覆纸。
10、前述实施方案中任一项的套装,其中该碱性组分包含碱,选自氢氧化物碱、碳酸盐碱、氨碱及其混合物,优选选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯及其混合物,并且最优选选自氢氧化钠、碳酸钾和碳酸钠。
11、前述实施方案中任一项的套装,其中该碱性组分是包含该碱和水的含水碱性组分,其中优选地
-该含水碱性组分的pH为至少8,更优选至少10,甚至更优选至少11,最优选至少12,和/或
-该含水碱性组分包含基于该含水碱性组分的总重量计为1%重量至75%重量、更优选5%重量至60%重量且最优选10-35%重量的量的该碱。
方面或实施方案12、由前述实施方案中任一项的套装通过向该片状元件组件的涂覆层中添加该碱性组分而形成的活化的片状元件,其中该活化的片状元件包含该至少一种氧清除剂与该碱的反应产物,其中优选地
-该碱性组分的添加量使得该碱的添加量为至少0.01摩尔当量,优选至少0.02摩尔当量,更优选至少0.05摩尔当量,甚至更优选至少0.1摩尔当量,基于该氧清除剂的摩尔量计,和/或
-该碱性组分的添加量为10-70%重量,优选20-65%重量,更优选35-60%重量,基于该涂覆层的总重量计。
方面或实施方案13、制造用于改善食品储存期限的套装的方法,该方法包括以下步骤:
a)提供颗粒状填料,该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,优选50-120m2/g,
b)提供至少一种氧清除剂,该至少一种氧清除剂是具有至少一个苯环的化合物,该苯环带有至少两个酚羟基和至少一个基团R,其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式位于该至少一个苯环上,并且其中R选自氢原子、羟基、烷氧基、芳氧基、氨基、烷基、芳基和-Y-R1基团,优选地,其中R为-Y-R1基团,其中
-Y选自直接键、具有1-6个碳原子的线性或支化亚烷基和
-CH=CH-基团,优选地,Y是直接键,并且
-R1是烷氧基羰基、芳氧基羧基或基本上完全去质子化的羧基,
c)提供聚合物粘结剂,
d)提供包含一个或多个单个基底层的基底层或包含该基底层的食品包装,
e)以在此给出的顺序混合步骤b)的氧清除剂、步骤a)的颗粒状填料和步骤c)的聚合物粘结剂以获得涂覆组合物,
f)将步骤e)的涂覆组合物施加到步骤d)的基底层上以获得片状元件前体,
g)干燥步骤f)中获得的片状元件前体以获得片状元件组件,
h)提供碱性组分,该碱性组分包含具有6或更低的pKb值的碱,并且任选地
i)将步骤h)的碱性组分与水混合以获得包含该碱和水的含水碱性组分,其中优选地,
-该含水碱性组分的pH为至少8,更优选至少10,甚至更优选至少11,并且最优选至少12,和/或
-该含水碱性组分包含基于该含水碱性组分的总重量计为1%重量至75%重量、更优选5%重量至60%重量并且最优选10%重量至35%重量的量的该碱。
方面或实施方案14、制造片状元件组件的方法,该方法包括以下步骤:
a)提供颗粒状填料,该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,优选50-120m2/g,
b)提供至少一种氧清除剂,该至少一种氧清除剂是具有至少一个苯环的化合物,该苯环带有至少两个酚羟基和至少一个基团R,其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式位于该至少一个苯环上,并且其中R为-Y-R1基团,其中
-Y选自直接键、具有1-6个碳原子的线性或支化亚烷基和
-CH=CH-基团,优选地,Y是直接键,并且
-R1是基本上完全去质子化的羧基,
c)提供聚合物粘结剂,
d)提供包含一个或多个单个基底层的基底层或包含该基底层的食品包装,
e)以在此给出的顺序混合步骤b)的氧清除剂、步骤a)的颗粒状填料和步骤c)的聚合物粘结剂以获得涂覆组合物,
f)将步骤e)的涂覆组合物施加到步骤d)的基底层上以获得片状元件前体,并且
g)干燥步骤f)中获得的片状元件前体以获得片状元件组件,
其中提供该至少一种氧清除剂的步骤b)包括以下子步骤:
b1)提供至少一种氧清除剂前体,其为具有至少一个苯环的化合物,该苯环带有至少两个酚羟基和至少一个基团R,其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式位于该至少一个苯环上,并且其中R为-Y-R1基团,其中
-Y选自直接键、具有1-6个碳原子的线性或支化亚烷基和-CH=CH-基团,优选地,Y是直接键,并且
-R1是羧基,
b2)提供碱性化合物,和
b3)使步骤b1)的氧清除剂前体的羧基与步骤b2)的碱性化合物反应以获得氧清除剂。
15、实施方案14的方法,其中步骤b2)的碱性化合物选自碳酸盐碱、氢氧化物碱、碳酸氢盐碱、胺碱及其混合物,并且更优选选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钾、碳酸钙、碳酸氢钙、氢氧化钙、碳酸镁、碳酸氢镁、氢氧化镁、氨及其混合物,并且最优选为碳酸钙。
16、实施方案13-15中任一项的方法,其中
-混合步骤e)在溶剂、优选水的存在下进行,和/或
-施加步骤f)借助以下方式来进行:辊涂、浸涂、带槽棒涂、幕涂、硬刮刀涂覆、涂布辊涂、喷泉式涂覆、喷射涂覆、短停留涂覆、开槽模涂覆、弯曲刮刀涂覆、斜面刮刀涂覆、气刀涂覆、刮棒涂覆、凹版涂覆、传统或计量施胶压榨涂覆、喷雾施加技术、丝网印刷和/或湿叠涂,优选辊涂,和/或
-干燥步骤g)在50-150℃的温度下在环境压力下或在减压下进行,优选通过热空气干燥、IR辐射干燥或UV辐射干燥来进行。
17、实施方案13-16中任一项的方法,其中该片状元件组件包含涂覆层,该涂覆层
-具有通过汞侵入孔隙率测定法测量的总侵入式比孔容为0.1-1.5cm3/g,优选0.1-1.0cm3/g,和/或
-具有通过汞侵入孔隙率测定法测量的总粒子内侵入式比孔容为0.05-1.0cm3/g,优选0.08-0.5cm3/g且更优选0.1-0.4cm3/g,和/或
-具有通过汞侵入孔隙率测定法测量的总粒子间侵入式比孔容为0.05-0.5cm3/g,优选0.08-0.4cm3/g且更优选0.1-0.3cm3/g,和/或
-具有通过汞侵入孔隙率测定法测量的总闭塞侵入式比孔容为0.05-0.4cm3/g,优选0.08-0.3cm3/g且更优选0.1-0.2cm3/g,和/或
-以1-200g/m2、优选2-150g/m2、更优选10-120g/m2的量存在于该基底层上。
18、实施方案13-17中任一项的方法,其中该涂覆层包含
-基于该涂覆层的总干重计为10-20%重量的量的该聚合物粘结剂,和/或
-基于该涂覆层的总干重计为30-60%重量的量的该颗粒状填料,和/或
-基于该涂覆层的总干重计为30-60%重量的量的该氧清除剂。
19、实施方案13-18中任一项的方法,其中该颗粒状填料包含基于该至少一种颗粒状填料的总量计为至少70%重量、优选至少90%重量的量的该经表面反应碳酸钙,并且最优选地,该颗粒状填料由该经表面反应碳酸钙组成,并且其中任何任选存在的另外的颗粒状填料材料选自白云石、研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙、氢氧化镁、滑石、石膏、二氧化钛、高岭土、硅酸盐、云母、硫酸钡、煅烧粘土、未煅烧(含水)粘土、膨润土及其混合物,并且优选选自研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙及其混合物,并且最优选地,其中该颗粒状填料由任选存在的另外的颗粒状填料材料和该经表面反应碳酸钙组成。
20、实施方案13-19中任一项的方法,其中该经表面反应碳酸钙
-具有通过BET法测量的50-120m2/g的比表面积,和/或
-具有由汞侵入孔隙率测定法测量的在0.1-2.5cm3/g、优选0.2-2.2cm3/g、更优选0.4-2.0cm3/g并且最优选0.6-1.8cm3/g范围内的总粒子内侵入式比孔容。
21、实施方案13-20中任一项的方法,其中
-该至少一种氧清除剂选自带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的酚羟基的酚酸衍生物、带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的酚羟基的肉桂酸衍生物、及其混合物,
优选地,其中该至少一种氧清除剂选自没食子酸衍生物、双没食子酸衍生物、原儿茶酸衍生物、咖啡酸衍生物、5-羟基阿魏酸衍生物、龙胆酸衍生物、苔色酸衍生物、诃子次酸衍生物、间苯三酚羧酸衍生物、菊苣酸衍生物、及其混合物,甚至更优选地,该至少一种氧清除剂是没食子酸衍生物,
其中该酸衍生物选自相应酸的烷基酯、芳基酯和基本上完全去质子化的酸,
并且最优选地,该至少一种氧清除剂是基本上完全去质子化的没食子酸,和/或
-该至少一种包含基本上完全去质子化的羧基的氧清除剂包含选自铵、钠、锂、钾、铯、镁、钙及其混合物的阳离子,优选地,其中该至少一种氧清除剂包含选自钠、钾、钙、镁及其混合物的阳离子,并且最优选地,该至少一种氧清除剂包含钙阳离子。
22、实施方案13-21中任一项的方法,其中该聚合物粘结剂选自聚丙烯酸、其盐、其衍生物、淀粉、蛋白质、苯乙烯-丁二烯胶乳、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯及其混合物,优选地,其中该聚合物粘结剂选自聚丙烯酸、其盐、其衍生物及其混合物。
23、实施方案13-22中任一项的方法,其中该基底层包含一个或多个单个基底层,选自聚合物材料层,优选由聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、聚乙烯-2,5-呋喃二羧酸酯、聚苯乙烯或其混合物制成;纤维材料层,优选由乙酸纤维素、粘胶、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸或其混合物制成;纸层;纸板层;纺织品层;非织造物层;由生物基材料制成的层;木材层;竹层;金属箔层;铝层;印刷接受涂层;以及上述的混合物,其中该一个或多个单个基底层任选地已经经受电晕处理,并且其中优选地,该一个或多个单个基底层选自聚合物材料层。
24、实施方案13-23中任一项的方法,其中该片状元件组件还包含
-一个或多个粘合剂层,位于该基底层上在该涂覆层的相对侧上和/或在单个基底层之间,其中该粘合剂层优选选自粘合剂、密封剂、橡胶涂层、压敏层和上述的混合物;和/或
-一个或多个底涂层,位于该基底层和该涂覆层之间,和/或
-用以覆盖该涂覆层的一个或多个透氧覆盖层,优选选自透氧膜层、纤维材料层和非织造织物层,和/或
-用以临时密封该涂覆层和/或该粘合剂层的一个或多个保护层,优选选自聚乙烯、聚丙烯和/或涂覆纸。
25、实施方案13-24中任一项的方法,其中该碱性组分包含碱,选自氢氧化物碱、碳酸盐碱、氨碱及其混合物,优选选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯及其混合物,并且最优选选自氢氧化钠、碳酸钾和碳酸钠。
26、实施方案13-25中任一项的方法,其中该碱性组分是包含该碱和水的含水碱性组分,其中优选地
-该含水碱性组分的pH为至少8,更优选至少10,甚至更优选至少11,最优选至少12,和/或
-该含水碱性组分包含基于该含水碱性组分的总重量计为1%重量至75%重量、更优选5%重量至60%重量且最优选10-35%重量的量的该碱。
方面或实施方案27、由前述实施方案中任一项的套装通过向该片状元件组件的涂覆层中添加该碱性组分而形成的活化的片状元件,其中该活化的片状元件包含该至少一种氧清除剂与该碱的反应产物,其中优选地
-该碱性组分的添加量使得该碱的添加量为至少0.01摩尔当量,优选至少0.02摩尔当量,更优选至少0.05摩尔当量,甚至更优选至少0.1摩尔当量,基于该氧清除剂的摩尔量计,和/或
-该碱性组分的添加量为10-70%重量,优选20-65%重量,更优选35-60%重量,基于该涂覆层的总重量计。
28、根据实施方案27的活化的片状元件,其中该碱性组分包含碱,选自氢氧化物碱、碳酸盐碱、氨碱及其混合物,优选选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯及其混合物,并且最优选选自氢氧化钠、碳酸钾和碳酸钠。
方面或实施方案29、活化实施方案1-11中任一项的套装的片状元件的方法,包括以下步骤:
j)将该碱性组分与水混合以获得包含该碱和水的含水碱性组分,以及
k)将该含水碱性组分施加到该涂覆层的表面的至少一部分上,其中优选地,
-该碱性组分的添加量使得该碱的添加量为至少0.01摩尔当量,优选至少0.02摩尔当量,更优选至少0.05摩尔当量,甚至更优选至少0.1摩尔当量,基于该氧清除剂的摩尔量计,和/或
-该碱性组分的添加量为10-70%重量,优选20-65%重量,更优选35-60%重量,基于该涂覆层的总重量计,和/或
-施加步骤k)通过喷墨打印、喷雾、涂覆和/或滴涂来进行。
30、实施方案29的方法,其中该碱性组分包含碱,选自氢氧化物碱、碳酸盐碱、氨碱及其混合物,优选选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯及其混合物,并且最优选选自氢氧化钠、碳酸钾和碳酸钠。
31、实施方案1-11中任一项的套装,进一步包括
-包含该片状元件组件的供应装置,其中该供应装置优选包括辊或料匣,或者
-包含该片状元件组件的食品包装,其中该涂覆层存在于该食品包装内。
32、包含实施方案27或28的活化的片状元件的供应装置,其中该供应装置保护该活化的片状元件免受氧的影响,并且优选地包括辊、堆垛、料匣或包装,例如盒子。
方面或实施方案33、包含实施方案27或28的活化的片状元件的食品包装,其中该涂覆层存在于该食品包装内。
方面或实施方案34、根据实施方案1-11中任一项的套装或根据实施方案27或28的活化的片状元件在食品包装中的用途。
方面或实施方案35、根据实施方案1-11中任一项的套装或根据实施方案27或28的活化的片状元件用于延长食品储存期限的用途。
Claims (25)
1.用于改善食品储存期限的套装,该套装包括a)片状元件组件,该片状元件组件具有
a1)涂覆层,该涂覆层包含
i)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的颗粒状填料,
其中该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,
其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,
ii)基于该涂覆层的总干重计为5-25%重量的量的聚合物粘结剂,以及
iii)基于该涂覆层的总干重计为25-70%重量的量的至少一种氧清除剂,
其中该至少一种氧清除剂是具有至少一个苯环的化合物,
该苯环带有至少两个酚羟基和至少一个基团R,其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式排列在该至少一个苯环上,并且其中R选自氢原子、羟基、烷氧基、芳氧基、氨基、烷基、芳基和-Y-R1基团,
优选地,其中R为-Y-R1基团,其中
-Y选自直接键、具有1-6个碳原子的线性或支化亚烷基和-CH=CH-基团,优选地,Y是直接键,并且
-R1是烷氧基羰基、芳氧基羧基或基本上完全去质子化的羧基,以及
a2)基底层,以及
b)碱性组分,该碱性组分包含具有6或更低的pKb值的碱。
2.权利要求1的套装,其中该片状元件组件包含涂覆层,该涂覆层
-具有通过汞侵入孔隙率测定法测量的总侵入式比孔容为0.1-1.5cm3/g,优选0.1-1.0cm3/g,和/或
-具有通过汞侵入孔隙率测定法测量的总粒子内侵入式比孔容为0.05-1.0cm3/g,优选0.08-0.5cm3/g且更优选0.1-0.4cm3/g,和/或
-具有通过汞侵入孔隙率测定法测量的总粒子间侵入式比孔容为0.05-0.5cm3/g,优选0.08-0.4cm3/g且更优选0.1-0.3cm3/g,和/或
-具有通过汞侵入孔隙率测定法测量的总闭塞侵入式比孔容为0.05-0.4cm3/g,优选0.08-0.3cm3/g且更优选0.1-0.2cm3/g,和/或
-以1-200g/m2、优选2-150g/m2、更优选10-120g/m2的量存在于该基底层上。
3.前述权利要求中任一项的套装,其中该涂覆层包含
-基于该涂覆层的总干重计为10-20%重量的量的该聚合物粘结剂,和/或
-基于该涂覆层的总干重计为30-60%重量的量的该颗粒状填料,和/或
-基于该涂覆层的总干重计为30-60%重量的量的该氧清除剂。
4.前述权利要求中任一项的套装,其中该颗粒状填料包含基于该至少一种颗粒状填料的总量计为至少70%重量、优选至少90%重量的量的该经表面反应碳酸钙,并且最优选地,该颗粒状填料由该经表面反应碳酸钙组成,并且其中任何任选存在的另外的颗粒状填料材料选自白云石、研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙、氢氧化镁、滑石、石膏、二氧化钛、高岭土、硅酸盐、云母、硫酸钡、煅烧粘土、未煅烧(含水)粘土、膨润土及其混合物,并且优选选自研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙及其混合物,并且最优选地,其中该颗粒状填料由任选存在的另外的颗粒状填料材料和该经表面反应碳酸钙组成。
5.前述权利要求中任一项的套装,其中该经表面反应碳酸钙
-具有通过BET法测量的50-120m2/g的比表面积,和/或
-具有由汞侵入孔隙率测定法测量的在0.1-2.5cm3/g、优选0.2-2.2cm3/g、更优选0.4-2.0cm3/g并且最优选0.6-1.8cm3/g范围内的总粒子内侵入式比孔容。
6.前述权利要求中任一项的套装,其中
-该至少一种氧清除剂选自带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的酚羟基的酚酸衍生物、带有至少两个相对于彼此邻位或对位排列的酚羟基的肉桂酸衍生物、及其混合物,
优选地,其中该至少一种氧清除剂选自没食子酸衍生物、双没食子酸衍生物、原儿茶酸衍生物、咖啡酸衍生物、5-羟基阿魏酸衍生物、龙胆酸衍生物、苔色酸衍生物、诃子次酸衍生物、间苯三酚羧酸衍生物、菊苣酸衍生物、及其混合物,甚至更优选地,该至少一种氧清除剂是没食子酸衍生物,
其中该酸衍生物选自相应酸的烷基酯、芳基酯和基本上完全去质子化的酸,
并且最优选地,该至少一种氧清除剂是基本上完全去质子化的没食子酸,和/或
-该至少一种包含基本上完全去质子化的羧基的氧清除剂包含选自铵、钠、锂、钾、铯、镁、钙及其混合物的阳离子,优选地,其中该至少一种氧清除剂包含选自钠、钾、钙、镁及其混合物的阳离子,并且最优选地,该至少一种氧清除剂包含钙阳离子。
7.前述权利要求中任一项的套装,其中该聚合物粘结剂选自聚丙烯酸、其盐、其衍生物、淀粉、蛋白质、苯乙烯-丁二烯胶乳、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯及其混合物,优选地,其中该聚合物粘结剂选自聚丙烯酸、其盐、其衍生物及其混合物。
8.前述权利要求中任一项的套装,其中该基底层包含一个或多个单个基底层,选自聚合物材料层,优选由聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、聚乙烯-2,5-呋喃二羧酸酯、聚苯乙烯或其混合物制成;纤维材料层,优选由乙酸纤维素、粘胶、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸或其混合物制成;纸层;纸板层;纺织品层;非织造物层;由生物基材料制成的层;木材层;竹层;金属箔层;铝层;印刷接受涂层;以及上述的混合物,其中该一个或多个单个基底层任选地已经经受电晕处理,并且其中优选地,该一个或多个单个基底层选自聚合物材料层。
9.前述权利要求中任一项的套装,其中该片状元件组件还包含
-一个或多个粘合剂层,位于该基底层上在该涂覆层的相对侧上和/或在单个基底层之间,其中该粘合剂层优选选自粘合剂、密封剂、橡胶涂层、压敏层和上述的混合物;和/或
-一个或多个底涂层,位于该基底层和该涂覆层之间,和/或
-用以覆盖该涂覆层的一个或多个透氧覆盖层,优选选自透氧膜层、纤维材料层和非织造织物层,和/或
-用以临时密封该涂覆层和/或该粘合剂层的一个或多个保护层,优选选自聚乙烯、聚丙烯和/或涂覆纸。
10.前述权利要求中任一项的套装,其中该碱性组分包含碱,选自氢氧化物碱、碳酸盐碱、氨碱及其混合物,优选选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯及其混合物,并且最优选选自氢氧化钠、碳酸钾和碳酸钠。
11.前述权利要求中任一项的套装,其中该碱性组分是包含该碱和水的含水碱性组分,其中优选地
-该含水碱性组分的pH为至少8,更优选至少10,甚至更优选至少11,最优选至少12,和/或
-该含水碱性组分包含基于该含水碱性组分的总重量计为1%重量至75%重量、更优选5%重量至60%重量且最优选10-35%重量的量的该碱。
12.由前述权利要求中任一项的套装通过向该片状元件组件的涂覆层中添加该碱性组分而形成的活化的片状元件,其中该活化的片状元件包含该至少一种氧清除剂与该碱的反应产物,其中优选地
-该碱性组分的添加量使得该碱的添加量为至少0.01摩尔当量,优选至少0.02摩尔当量,更优选至少0.05摩尔当量,甚至更优选至少0.1摩尔当量,基于该氧清除剂的摩尔量计,和/或
-该碱性组分的添加量为10-70%重量,优选20-65%重量,更优选35-60%重量,基于该涂覆层的总重量计。
13.制造用于改善食品储存期限的套装的方法,该方法包括以下步骤:
a)提供颗粒状填料,该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,优选50-120m2/g,
b)提供至少一种氧清除剂,该至少一种氧清除剂是具有至少一个苯环的化合物,该苯环带有至少两个酚羟基和至少一个基团R,其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式位于该至少一个苯环上,并且其中R选自氢原子、羟基、烷氧基、芳氧基、氨基、烷基、芳基和-Y-R1基团,优选地,其中R为-Y-R1基团,其中
-Y选自直接键、具有1-6个碳原子的线性或支化亚烷基和
-CH=CH-基团,优选地,Y是直接键,并且
-R1是烷氧基羰基、芳氧基羧基或基本上完全去质子化的羧基,
c)提供聚合物粘结剂,
d)提供包含一个或多个单个基底层的基底层或包含该基底层的食品包装,
e)以在此给出的顺序混合步骤b)的氧清除剂、步骤a)的颗粒状填料和步骤c)的聚合物粘结剂以获得涂覆组合物,
f)将步骤e)的涂覆组合物施加到步骤d)的基底层上以获得片状元件前体,
g)干燥步骤f)中获得的片状元件前体以获得片状元件组件,
h)提供碱性组分,该碱性组分包含具有6或更低的pKb值的碱,并且任选地
i)将步骤h)的碱性组分与水混合以获得包含该碱和水的含水碱性组分,其中优选地,
-该含水碱性组分的pH为至少8,更优选至少10,甚至更优选至少11,并且最优选至少12,和/或
-该含水碱性组分包含基于该含水碱性组分的总重量计为1%重量至75%重量、更优选5%重量至60%重量并且最优选10%重量至35%重量的量的该碱。
14.制造片状元件组件的方法,该方法包括以下步骤:
a)提供颗粒状填料,该颗粒状填料包含基于该颗粒状填料的总量计为至少50%重量的量的经表面反应碳酸钙,
其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种H3O+离子供体的反应产物,其中该二氧化碳通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应,并且
其中该经表面反应碳酸钙具有通过BET法测量的比表面积为20-200m2/g,优选50-120m2/g,
b)提供至少一种氧清除剂,该至少一种氧清除剂是具有至少一个苯环的化合物,该苯环带有至少两个酚羟基和至少一个基团R,其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式位于该至少一个苯环上,并且其中R为-Y-R1基团,其中
-Y选自直接键、具有1-6个碳原子的线性或支化亚烷基和
-CH=CH-基团,优选地,Y是直接键,并且
-R1是基本上完全去质子化的羧基,
c)提供聚合物粘结剂,
d)提供包含一个或多个单个基底层的基底层或包含该基底层的食品包装,
e)以在此给出的顺序混合步骤b)的氧清除剂、步骤a)的颗粒状填料和步骤c)的聚合物粘结剂以获得涂覆组合物,
f)将步骤e)的涂覆组合物施加到步骤d)的基底层上以获得片状元件前体,并且
g)干燥步骤f)中获得的片状元件前体以获得片状元件组件,
其中提供该至少一种氧清除剂的步骤b)包括以下子步骤:
b1)提供至少一种氧清除剂前体,其为具有至少一个苯环的化合物,该苯环带有至少两个酚羟基和至少一个基团R,其中该至少两个酚羟基中的两个以相对于彼此邻位或对位的方式位于该至少一个苯环上,并且其中R为-Y-R1基团,其中
-Y选自直接键、具有1-6个碳原子的线性或支化亚烷基和
-CH=CH-基团,优选地,Y是直接键,并且
-R1是羧基,
b2)提供碱性化合物,和
b3)使步骤b1)的氧清除剂前体的羧基与步骤b2)的碱性化合物反应以获得氧清除剂。
15.权利要求14的方法,其中步骤b2)的碱性化合物选自碳酸盐碱、氢氧化物碱、碳酸氢盐碱、胺碱及其混合物,并且更优选选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钾、碳酸钙、碳酸氢钙、氢氧化钙、碳酸镁、碳酸氢镁、氢氧化镁、氨及其混合物,并且最优选为碳酸钙。
16.权利要求13-15中任一项的方法,其中
-混合步骤e)在溶剂、优选水的存在下进行,和/或
-施加步骤f)借助以下方式来进行:辊涂、浸涂、带槽棒涂、幕涂、硬刮刀涂覆、涂布辊涂、喷泉式涂覆、喷射涂覆、短停留涂覆、开槽模涂覆、弯曲刮刀涂覆、斜面刮刀涂覆、气刀涂覆、刮棒涂覆、凹版涂覆、传统或计量施胶压榨涂覆、喷雾施加技术、丝网印刷和/或湿叠涂,优选辊涂,和/或
-干燥步骤g)在50-150℃的温度下在环境压力下或在减压下进行,优选通过热空气干燥、IR辐射干燥或UV辐射干燥来进行。
17.活化权利要求1-11中任一项的套装的片状元件的方法,包括以下步骤:
j)将该碱性组分与水混合以获得包含该碱和水的含水碱性组分,以及
k)将该含水碱性组分施加到该涂覆层的表面的至少一部分上,其中优选地,
-该碱性组分的添加量使得该碱的添加量为至少0.01摩尔当量,优选至少0.02摩尔当量,更优选至少0.05摩尔当量,甚至更优选至少0.1摩尔当量,基于该氧清除剂的摩尔量计,和/或
-该碱性组分的添加量为10-70%重量,优选20-65%重量,更优选35-60%重量,基于该涂覆层的总重量计,和/或
-施加步骤k)通过喷墨打印、喷雾、涂覆和/或滴涂来进行。
18.权利要求1-11中任一项的套装,进一步包括
-包含该片状元件组件的供应装置,其中该供应装置优选包括辊或料匣,或者
-包含该片状元件组件的食品包装,其中该涂覆层存在于该食品包装内。
19.包含权利要求12的活化的片状元件的供应装置,其中该供应装置保护该活化的片状元件免受氧的影响,并且优选地包括辊、堆垛、料匣或包装,例如盒子。
20.包含权利要求12的活化的片状元件的食品包装,其中该涂覆层存在于该食品包装内。
21.根据权利要求20的食品包装,其中该食品包装包含食品或食物,其中该食品选自液体和固体食品,优选是氧敏感性食品,包括生的和加工的肉、家禽肉、牛肉、猪肉、火腿、香肠、干肉、生的和加工的鱼肉、乳制品、烘烤产品、零食、坚果和油籽、蔬菜;糖果,即食食品和饮料,尤其是橙汁。
22.根据权利要求1-11中任一项的套装或根据权利要求12的活化的片状元件在食品包装中的用途。
23.根据权利要求1-11中任一项的套装或根据权利要求12的活化的片状元件用于延长食品储存期限的用途。
24.包装的食品,其包含食品和具有权利要求12的活化的片状元件的食品包装,其中该活化的片状元件的涂覆层存在于该食品包装内。
25.根据权利要求24的包装的食品,其中该食品选自液体和固体食品,优选是氧敏感性食品,包括生的和加工的肉、家禽肉、牛肉、猪肉、火腿、香肠、干肉、生的和加工的鱼肉、乳制品、烘烤产品、零食、坚果和油籽、蔬菜;糖果,即食食品和饮料,尤其是橙汁。
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2022
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