JP6143848B2 - 海藻ベースの食品パッケージングコーティング - Google Patents

Description

関連出願への相互参照
本出願は、２０１２年５月１５日出願の米国仮特許出願第６１／６４６，９８９号に基づき、その仮特許出願の利益を主張し、その仮特許出願の全開示は、本明細書で参照によって援用される。

背景
普通紙および板紙は、バリア特性が不良であって不純物を食品製品中に浸出させるので、長期間の食品保護には使用されない。紙／カートンを食品と直接接触した状態で使用する場合、紙／カートンを様々な材料でコーティングする必要がある。多層パッケージング材料（典型的に３〜９層）が、パッケージングの機能特性および保護特性を向上させる。コーティング適用技法は周知であり、最も一般的なものは、噴霧、ブレードおよび回転（または印刷）である。

これらのコーティングに使用されている材料の例としては、ワックス、ペルフルオロオクタン酸（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏａｃｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ）、様々な高バリアポリマーおよびポリ塩化ビニリデンが挙げられる。しかしながら、これらの材料の大部分は、リサイクル可能でも、生物分解性でも、堆肥化可能でもなく、そのうえ、一部のものは燃焼されると健康リスクをもたらす。

本発明によれば、リサイクル可能であり、生物分解性であり、かつ、堆肥化可能であるばかりでなく、燃焼されたときに毒性のない酸化生成物を生成する新しいパッケージング材料が、提供される。

このように、本発明は、紙、板紙、または、ボール紙の基材と、該基材上のバリアコーティングとを含む新しい食品パッケージング材料であって、バリアコーティングが、デンプンと海藻抽出物と紙繊維との組み合わせを含む、新しい食品パッケージング材料を提供する。

加えて、本発明はまた、このような食品パッケージング材料を作製するための新しいプロセスであって、水性コーティング組成物を紙、板紙、または、ボール紙の基材に適用することと、その後の、コーティングした基材を乾燥させ、それによってバリアコーティングを形成することとを含み、コーティング組成物は、デンプンと海藻抽出物と紙繊維との組み合わせを含む、プロセスも提供する。

加えて、本発明は、パッケージング体と該パッケージング体内部の食料品とを含むパッケージング食品製品であって、パッケージング体が、紙、板紙、または、ボール紙の基材と該基材上のバリアコーティングとを含むパッケージング材料から構成され、バリアコーティングが、デンプンと海藻抽出物と紙繊維との組み合わせを含む、パッケージング食品製品をさらに提供する。
特定の実施形態では、例えば以下が提供される：
（項目１）
紙、板紙、または、ボール紙の基材と、前記基材上のバリアコーティングとを含む食品パッケージング材料であって、前記バリアコーティングが、デンプンと海藻抽出物と紙繊維との組み合わせを含む、食品パッケージング材料。
（項目２）
前記海藻抽出物が、アルジネート、カラギーナン、寒天、または、これらの混合物を含む、項目１に記載の食品パッケージング材料。
（項目３）
前記食品パッケージング材料が、生物分解性である、項目１に記載の食品パッケージング材料。
（項目４）
前記食品パッケージング材料が、堆肥化可能である、項目３に記載の食品パッケージング材料。
（項目５）
前記バリアコーティングが、ポリ乳酸を含む、項目１に記載の食品パッケージング材料。
（項目６）
前記バリアコーティングの前記デンプンが、ポリカルボン酸によって架橋される、項目１に記載の食品パッケージング材料。
（項目７）
前記ポリカルボン酸が、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、および、乳酸のうちの１種以上である、項目６に記載の食品パッケージング材料。
（項目８）
前記バリアコーティングが、前記バリアコーティングが可撓性であるために十分な量の紙繊維と、低い酸素透過性を示すために十分な量の海藻抽出物とを含有する、項目１に記載の食品パッケージング材料。
（項目９）
前記バリアコーティングが、水蒸気不透過性である、項目８に記載の食品パッケージング材料。
（項目１０）
前記バリアコーティングがまた、セラックまたは類似体も含む、項目１に記載の食品パッケージング材料。
（項目１１）
紙、板紙、または、ボール紙の基材と、前記基材上のバリアコーティングとを含む食品パッケージング材料を作製するためのプロセスであって、水性コーティング組成物を前記基材に適用することと、その後の、コーティングされた基材を乾燥させ、それによって前記バリアコーティングを形成することをと含み、前記コーティング組成物が、デンプンと海藻抽出物と紙繊維との組み合わせを含む、プロセス。
（項目１２）
前記海藻抽出物が、アルジネート、カラギーナン、寒天、または、これらの混合物を含む、項目１１に記載のプロセス。
（項目１３）
前記コーティング組成物が、ポリ乳酸を含む、項目１１に記載のプロセス。
（項目１４）
前記コーティング組成物が、前記コーティング組成物中の前記デンプンを架橋することが可能なポリカルボン酸を含有する、項目１１に記載のプロセス。
（項目１５）
前記ポリカルボン酸が、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、および、乳酸のうちの１種以上である、項目１４に記載のプロセス。
（項目１６）
前記コーティング組成物が、前記バリアコーティングが可撓性であるために十分な量の紙繊維と、前記バリアコーティングが低い酸素透過性を示すために十分な量の海藻抽出物とを含有する、項目１１に記載のプロセス。
（項目１７）
前記コーティング組成物が、約４〜３０重量％のデンプンを含有する、項目１１に記載のプロセス。
（項目１８）
前記バリアコーティングを形成するために使用される前記デンプンが、ガラス転移温度Ｔ _ｇ を有し、さらに、バリア層が、このＴ _ｇ よりも低い温度で形成される、項目１１に記載のプロセス。
（項目１９）
パッケージング体と前記パッケージング体内部の食品とを含むパッケージング食品製品であって、前記パッケージング体が、紙、板紙、または、ボール紙の基材と前記基材上のバリアコーティングとを含むパッケージング材料から構成され、前記バリアコーティングが、デンプンと海藻抽出物と紙繊維との組み合わせを含む、パッケージング食品製品。

詳しい説明
海藻抽出物を含む多種多様な可食性フィルム形成材料が、可食性フィルム形成材料で食品製品を直接コーティングすることによって保護バリアを様々な食品製品上に形成するために、使用されている。海藻抽出物は、このような材料の興味深い例であり、それは、それらが形成するバリアフィルムの多くが良好な酸素蒸気バリア特性を有し、かつ、油脂に対して不浸透性であるからである。しかしながら、海藻抽出物を含むこれらの材料の大部分は、その乏しい可撓性および機械的強度のため、紙および関連する食品パッケージング材料に適用されたときに脆弱すぎて有効なバリアを形成できない。本発明によれば、海藻抽出物をデンプンおよび紙繊維と組み合わせることによって、この問題を克服する。

海藻抽出物
多くの異なるタイプの海藻抽出物が公知である。これに関しては、フィルム形成特性があって酸素蒸気バリア特性を示す任意の海藻抽出物を、本発明のパッケージング材料のバリアコーティングの作製に使用することができ、その例としては、アルジネート（ａｌｇｉｎａｔｅ）、カラギーナン、寒天およびフルセラランが挙げられる。

アルジネートは、褐藻類（ｐｈａｅｏｐｈｙｃｅａｓｅ）として公知の褐色海藻に由来する多糖類であり、１−４結合ポリウロン酸（１−４ ｌｉｎｋｅｄ ｐｏｌｙ−ｕｒｏｎｉｃ）である。アルジネートは、均一で透明な水溶性のフィルムを生成する。アルジネートフィルム形成において、通常、二価カチオンをゲル化剤として使用してイオン相互作用を引き起こし、その後、水素結合を形成する。アルジネートは、良好なフィルム形成特性を有するが、乾燥させるとかなり脆弱になる傾向がある。アルジネートベースのフィルムは、油脂に対して不浸透性であるが、乏しい湿気バリアを有する。さらに、アルジネートコーティングは、良好な酸素バリアを有し、食品の脂質酸化を遅らせることができ、風味食感および付着力を改善することができる。

カラギーナンは、紅藻に由来し、数種の多糖類の複合混合物である。３つの主要なカラギーナン画分は、カッパ、イオタおよびラムダである。カラギーナンベースのコーティングは、湿気喪失と酸化と崩壊とを低減することに加えて、その抗菌特性および抗酸化特性のため、長い間にわたり様々な食品に適用されている。

寒天は、様々な紅藻に由来するガムであり、カラギーナンと同様、ガラクトースポリマーである。寒天は、初期ゲル化温度よりも高い融点を特徴とする強力なゲルを形成する。カラギーナンと同様、抗生物質、バクテリオシン（ｂａｔｅｒｉｏｃｉｎｓ）、または、天然抗菌性化合物を寒天ベースのフィルムに組み込むことができる。貯蔵寿命の向上のため、および、病原菌増殖の制御のために、これらのフィルムを使用することができる。

フルセラランは、紅藻類の海藻、すなわちスギノリ目、ススカケベニ科の紅藻フルセラリア・ファスティギアタ（Ｆｕｒｃｅｌｌａｒｉａ ｆａｓｔｉｇｉａｔａ）から得られるガムである。この海藻は、主として北欧の水中で、特にカッテガット（スウェーデンとデンマークの間）で見られる。ガムは、高分子量多糖類の硫酸エステルのカリウム塩である。Ｄ−ガラクトース、３，６−アンヒドロ−Ｄ−ガラクトース、および、これらの糖の硫酸ハーフエステルから主として成り；１個の硫酸基が３または４単量体単位ごとに出現し、それらが（１→３）および（１→４）結合単位の交互配列で配置されている。Ｂｊｅｒｒｅ−Ｐｅｔｅｒｓｅｎら、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｇｕｍｓ、Ｒ．Ｌ．Ｗｈｉｓｔｌｅｒ編（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、第２版、１９７３）の１２３−１３６頁を参照のこと。

加工ガム形態のとき、フルセラランは、白色の無臭粉末であって、熱水または温水に可溶性である。それは、冷水に容易に分散して、塊のない均質な懸濁液を形成する。フルセララン粒子は、水和し、膨潤し、殆ど見えなくなるが、加熱しない限り溶解しない。フルセラランは、低濃度では寒天のようなゲルを形成する。このゲルの強度を、塩、特にカリウム塩の添加によって増加させることができる。中性媒質中では、高粘度溶液は高熱への長期曝露によって悪影響を受けない。しかしながら、酸性媒質中での熱への曝露は、急速な加水分解およびゲル化力の喪失をもたらす。

フルセラランは、天然コロイド、ゲル化剤および粘度制御剤として主に食品製品に使用されるが、医薬品にも使用される。フルセラランはまた、糖尿病患者用の製品、過剰な体重を減少させるための専有製品において、練り歯磨きにおいて、ならびに、食品保存剤用の担体として、および、細菌学的培養基における殺菌剤として使用される。

デンプン
デンプンは、最も豊富な天然多糖類の１つであり、２０００年の世界生産量は４９００万トンである（８０％がトウモロコシデンプン）。デンプンは、様々な供給源から商業的に入手することができ、典型的に、顆粒の形態で生成される。天然形態（「未変性デンプン」）または誘導体形態（「変性デンプン」）の両方の形態で入手できる。

変性デンプンは、デンプン誘導体とも呼ばれ、天然デンプンを物理的、酵素的または化学的に処理し、それによって、その特性を変化させることによって調製される。例えば、デンプンを変性して、過度の熱、酸、剪断、時間、冷却もしくは凍結に対するその安定性を増加させる；その食感を変える；その粘度を減少もしくは増加させる；ゲル化時間を延長もしくは短縮させる；またはその粘度安定性を増加させることができる。変性デンプンの例としては、ほんのいくつかの名前を挙げると、デキストリン、マルトデキストリン、アルカリ変性デンプン、漂白デンプン、酸化デンプン、酵素処理デンプン、マルトデキストリン、シクロデキストリン、リン酸モノスターチ（ｍｏｎｏｓｔａｒｃｈ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、リン酸ジスターチ（ｄｉｓｔａｒｃｈ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、架橋デンプン、アセチル化デンプン、ヒドロキシプロピル化デンプン、ヒドロキシエチルデンプン、カチオン性デンプン、および、カルボキシメチル化デンプンが挙げられる。

デンプンは、通常、アミラーゼとアミロペクチンポリマーの混合物である。デンプンおよびその誘導体は、食品製品の物理的性質を変性するために何十年もの間使用され、食感、粘度、ゲル形成、付着力、結合、保湿、製品均質性およびフィルム形成の改変に寄与してきた。デンプンフィルムは、多くの場合、透明、無臭、無味および無色であり、その低いＯ_２透過性のためパッケージングおよび食品コーティングに使用される。フィルム組成、特に、アミラーゼ、アミロペクチン、水および他の可塑剤の含有量、ならびに、フィルム形成条件は、ガラス転移温度（Ｔ_ｇは、非晶質固体の主成分を一緒に保持する力に打ち勝つ温度である）および結晶化度に対して有意な影響を及ぼす。デンプンフィルムの機械的特性は、主として、非晶質相中の高分子鎖の移動度、および、結晶化度に依存する。ガラス転移温度（Ｔ_ｇ）よりも低い温度で形成されたフィルムは脆弱であるが、Ｔ_ｇより高い温度で形成されたフィルムは可撓性であり、伸長可能である。酸素は、非極性ガスであり、デンプンフィルムに溶解されることがないので、通常、デンプンフィルムは、酸素に対する良好なバリアである。一方で、デンプンフィルムは、デンプンフィルムへのＣＯ_２のより高い溶解度のため、ＣＯ_２に対する抵抗力が小さい。

デンプンは、非常に豊富で、安価な再生可能材料であり、その無害／環境に優しい特性のため食品、医薬品、パッケージングなどに幅広く適用されている。これに関して、デンプンは、ＥＥＣにおける関連規制、特にＰａｃｋａｇｉｎｇ ＆ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｗａｓｔｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ（９４／６２／ＥＣ）およびＥｕｒｏｐｅａｎ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ（ＥＣ）Ｎｏ．１９３５／２００４ ｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ａｒｔｉｃｌｅｓ Ｉｎｔｅｎｄｅｄ ｔｏ Ｃｏｍｅ ｉｎｔｏ Ｃｏｎｔａｃｔ ｗｉｔｈ Ｆｏｏｄｓｔｕｆｆｓの下で適合性材料として認められている。

本発明によれば、可食性がありかつフィルム形成性もある任意のデンプンまたはデンプン誘導体を、本発明のパッケージング材料のバリアコーティングのデンプン成分として使用することができる。

当該技術分野において認識されているように、デンプン製品ｒは、バリアコーティングとしてのその使用を制限する多数の欠点を有し得る。これらの欠点としては、以下のものが挙げられる：
・ 水との接触時に安定性に乏しく、加水分解しやすく、崩壊しやすい
・ グルコシド結合を攻撃して長いポリマー鎖を破断させる酵素の存在下で、容易に生物分解する（酵素的加水分解）
・ 分解につながる乏しい物理的強度／完全性

しかしながら、本発明によれば、これらの問題はデンプンを紙繊維および海藻抽出物を併用することによって克服される。一部の実施形態において、本発明のパッケージング材料のバリアコーティングを形成するために使用されるデンプンは、そのバリアコーティングが形成される温度よりも低いＴ_ｇを有する。このようにして作製されるバリアコーティングは、そうでない場合より高い可撓性の程度を示すからである。

紙繊維
紙繊維または紙パルプは、木材、繊維作物または古紙からセルロース繊維を化学的にまたは機械的に分離することによって調製されるリグノセルロース系繊維状材料である。木材によってパルプ生産用の基礎原料の約９０％が得られるが、約１０％は一年生植物に由来する。パルプは、世界的に最も豊富な原料の１つである。パルプは、最も一般には製紙における原料として使用されるが、織物、食品、医薬品および他の多くの産業においても使用される。

これに関して、紙繊維または紙パルプは、ＥＥＣにおける関連規制、特にＰａｃｋａｇｉｎｇ ＆ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｗａｓｔｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ（９４／６２／ＥＣ）およびＥｕｒｏｐｅａｎ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ（ＥＣ）Ｎｏ．１９３５／２００４ ｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ａｒｔｉｃｌｅｓ Ｉｎｔｅｎｄｅｄ ｔｏ Ｃｏｍｅ ｉｎｔｏ Ｃｏｎｔａｃｔ ｗｉｔｈ Ｆｏｏｄｓｔｕｆｆｓの下で適合性材料として認められていることも公知である。

木材（紙）パルプを作製するために使用される森林資源は、パルプ材と呼ばれる。木材パルプは、軟材、例えばトウヒ、マツ、モミ、カラマツおよびツガ、ならびに、硬材、例えばユーカリ、ポプラおよびカバノキに由来する。

パルプ工場は、さらなる加工のために製紙工場に出荷することができる厚い繊維板に、木材チップまたは他の植物繊維源を変換する作製施設である。パルプは、機械的方法、半化学的方法または完全な化学的方法（クラフトおよび亜硫酸プロセス）を用いて作製することができる。顧客の要望に依存して、完成品を漂白してもよいし、または、漂白しなくてもよい。

パルプを作製するために使用される木材および他の植物材料は、セルロース繊維（製紙に望ましい）、リグニン（セルロース繊維を一緒に結合する三次元ポリマー）およびヘミセルロース（より短い分岐炭化水素ポリマー）の、３つの主構成要素を（水以外に）含有する。パルプ化の目的は、チップ、幹または他の植物部分である繊維源のバルク構造を構成繊維に解体することである。

化学的パルプ化は、セルロース繊維の解重合（セルロースの化学的解重合は繊維を弱める）なしにセルロース繊維から洗浄除去することができる小さい水溶性分子にリグニンおよびヘミセルロースを分解することによって、これを達成する。様々な機械的パルプ化法、例えば、砕木（ＧＷ）およびリファイナーメカニカルパルプ化（ＲＭＰ）によって、セルロース繊維は互いに物理的に引き離される。リグニンの多くは、繊維に付着したままである。強度は、繊維が切断されることがあるために損なわれる。化学および熱処理を併用して短縮された化学的パルプ化プロセスを開始させ、その直後に機械的処理を行って繊維を分離する、多数の関連ハイブリッドパルプ化法がある。これらのハイブリッド法としては、ＴＭＰとしても公知のサーモメカニカルパルプ化、および、ＣＴＭＰとしても公知のケミサーモメカニカルパルプ化が挙げられる。前記化学および熱処理は、後で機械的処理に要するエネルギー量を低減させ、かつ、繊維が被る強度損失量も低減する。

本発明に従って、これらの技法のいずれかによって生産された紙繊維を使用して、本発明のパッケージング材料のバリアコーティングを作製することができる。一部の実施形態では、化学的パルプ化によって生産された紙繊維が望ましい。この作製プロセスから得られた紙繊維は、比較的低いリグニンおよびヘミセルロースの濃度を有し、かつ、いかなる有意な方法でも解重合されなかったからである。

追加の添加剤
上に示した３つの主要構成要素に加えて、本発明のパッケージング材料のバリアコーティングは、最終的に得られるバリアコーティングの特性はもちろん、それらが作製される水性コーティング組成物のレオロジー特性も変性させるために、様々な追加成分を含むことができる。

例えば、水に加えて、本発明のコーティング組成物は、コーティング操作を促進するために１つ以上の追加の担体液を含むことができる。適当な担体液の例としては、水、様々なアルコール、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノールなど、様々なケトン、例えばアセトン、メチルエチルケトンなど、様々なグリコール、例えばプロピレングリコールなど、様々なグリコールエーテル、様々なエステル、例えば酢酸エチルなどが挙げられる。追加の担体液を使用する場合、使用する量は、組成物中の液体担体の総量の、望ましくは５０重量％未満、より望ましくは３５重量％未満、２５重量％未満またはさらには１５重量％未満である。

さらに、上で説明した海藻抽出物およびデンプン構成要素に加えて、本発明のバリアコーティングは、所望の場合には、追加のフィルム形成成分を含むことができる。このような追加のフィルム形成成分の例としては、セラックおよびセラック類似体（パラフィンワックス、カルナウバワックス、蜜ワックス、カンデリラワックスおよびポリエチレンワックスなどのワックスおよび油を含む、脂質および樹脂を含む）；脂肪酸およびモノグリセリド、例えば、ステアリルアルコール、ステアリン酸、パルミチン酸、モノおよびジグリセリド；天然に存在する樹脂、例えば木質樹脂；ならびにクマロン−インデンが挙げられる。適切なセラック類似体はまた、トウモロコシゼイン（ａ−ゼイン、ｂ−ゼインおよび／またはｖ−ゼイン）、小麦グルテン、大豆タンパク質、落花生タンパク質、ケラチン、コラーゲン、ゼラチン、乳タンパク質（カゼイン）およびホエータンパク質をはじめとするタンパク質から選択され得る。これらの材料の混合物も使用することができる。

特に興味深い追加のフィルム形成成分は、ポリラクチドとしても公知のポリ乳酸である。これらは、生物分解性であり、かつ、堆肥化可能でもあるからである。

このような追加のフィルム形成成分を使用する場合、これらの追加のフィルム形成成分すべての合計濃度は、最終的に得られるバリアコーティングの４０重量％を超えるべきではない。より望ましくは、これらの追加のフィルム形成成分すべての合計濃度は、最終的に得られるバリアコーティングの２５重量％、１０重量％またはさらには５重量％を超えるべきではない。

本発明の保護コーティングに含み得るさらなる追加の成分としては、可塑剤および粘着解除剤（ｄｅｔａｃｋｉｆｉｅｒ）が挙げられる。適当な可塑剤の例としては、グリコール、例えばポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）など、脂質、例えば植物油、鉱油、中鎖トリグリセリド、脂肪、脂肪酸、ワックスなどが挙げられる。適当な粘着解除剤の例としては、タンパク質、例えばゼインなど、および、脂質、例えばアセチル化モノグリセリド、中鎖トリグリセリド、油、ワックス、脂肪酸、例えばステアリン酸およびオレイン酸などが挙げられる。一般的に言うと、最終的に得られるバリアコーティング中の可塑剤および粘着解除剤の量は、各々、このバリアコーティングの１５重量％を超えるべきではなく、これら両方の成分の総合量は、望ましくは、最終的に得られるバリアコーティングの２５重量％を超えない。より望ましくは、これらの成分の各々の量は、最終的に得られるバリアコーティングの１０重量％またはさらには５重量％を超えるべきではない。

作製
本発明のパッケージング製品は、紙、板紙、または、ボール紙を含む基材を、デンプンと海藻抽出物と紙繊維との組み合わせを含有する水性コーティング組成物でコーティングすることによって作製される。浸漬コーティング、カーテンコーティング、ローラーコーティング、ナイフブレードコーティング、スクリーンコーティングなどを含む任意のコーティングプロセスを用いることができるが、スプレーコーティングは、その単純さおよび制御の容易さのため、多くの用途において望ましい。

このために、スプレーコーティングの目的に適当な粘度および成分濃度を有する水性コーティング組成物を調製することができる。このような粘度は、コーティング技術分野では周知であるが、適切な成分濃度を常套の実験によって容易に決定することができる。

これに関連して、本発明のパッケージング材料のバリアコーティングの厚みは、種々様々であってよく、所望の保護度をもたらすことになる本質的に任意の厚みを用いることができる。通常、本発明の保護コーティングを形成するために使用されるコーティング組成物は、所望される場合には複数回の適用を用いることもできるが、単回適用で適用することができるように、調合されることになる。

本発明の水性コーティング組成物中の成分の比率もまた、種々様々であってよく、本質的に任意の量を使用することができる。通常、これらのコーティングは、そのバリアコーティングの総合重量、すなわち、コーティングを適用するために使用される任意の液体担体を除いたコーティング組成物中の全成分の総合重量に基づき、少なくとも約２０重量％の海藻抽出物を含有することになる。より一般には、これらのバリアコーティングは、この基準で少なくとも２５、３０、３５、４０、４５またはさらには５０重量％以上の海藻抽出物を含有することになる。

同様に、これらのバリアコーティングはまた、典型的に、そのバリアコーティングの総合重量に基づき少なくとも約２０重量％のデンプンも含有することになる。より一般には、バリアコーティングは、この基準で少なくとも２５、３０、３５、４０、４５またはさらには５０重量％以上のデンプンを含有することになる。同様に、これらのバリアコーティングは、この基準で、典型的に少なくとも２０重量％の紙繊維を含有することになるが、より一般には少なくとも２５、３０、３５、４０、４５またはさらには５０重量％以上の紙繊維を含有することになる。

これらのバリアコーティングはまた、同じ基準で約０〜４０重量％の粘着解除剤も含有してよいが、およそ０超〜３０重量％、約２〜２０重量％またはさらには約５〜１５重量％の粘着解除剤濃度も興味深い。同様に、これらのバリアコーティングは、同じ基準で約０〜３０重量％の可塑剤を含有してよいが、およそ０超〜２０重量％、約１〜１５重量％またはさらには約２〜１０重量％の可塑剤濃度も対象となる。

本発明の保護コーティングを形成するために使用されるコーティング組成物を形成するために使用される液体担体の濃度もまた、種々様々であってよく、本質的に任意の量を使用することができる。全体としてのコーティング組成物の総重量に基づき、およそ約２０〜９０重量％以上の液体担体濃度が可能であるが、およそ４０〜８５重量％、５５〜７５重量％の濃度がより一般的である。

特性
本発明のパッケージング製品は、生物分解性かつ堆肥化可能であるように配合される。この文脈で、「分解性」は、材料であって、特定の環境条件下でその化学構造が有意に変化し、いくつかの特性を喪失する結果となる材料を指す。一方、生物分解性材料は、天然に存在する微生物、例えば細菌、真菌などにより分解する分解性材料である。堆肥化可能材料は、セルロースと同様の時間枠で、非毒性かつ崩壊させられもする分解生成物に生物分解する生物分解性材料である。

本発明の好ましいパッケージング材料は、生物分解性であるばかりでなく堆肥化可能でもあるものである。特に好ましいパッケージング材料は、堆肥化可能プラスチックに関するＡＳＴＭ−６４００に準拠する。そこに記載されているように、この標準に準拠する堆肥化可能プラスチックは、「利用可能なプログラムの一部として堆肥化現場で、プラスチックが視覚的に区別できなくなるように、かつ、公知の堆肥化可能材料（例えば、セルロース）と一致した速度で二酸化炭素、水、無機化合物およびバイオマスに分解するように、かつ、毒性残渣を残さないように、生物学的に分解されることが可能である」ものである。

ＡＳＴＭ−６４００の下、プラスチックが、特定の最小レベルの生物分解性、崩壊能力および非毒性を示す場合、堆肥化可能である。この標準の下、プラスチックは、この分解によって生成されるＣＯ_２の量によって測定するとプラスチックの少なくとも６０％が１８０日間で生物分解する場合、生物分解性である。この標準の下、プラスチックは、篩にかけたときにその分解生成物の１０％未満が２ｍｍスクリーン上に残存する場合、崩壊性である。この標準の下、プラスチックは、その分解生成物の重金属含有量が特定の規定限度未満のままである場合、また加えて、異なる濃度で土壌と併せたときに対照堆肥と比較して特定のレベルの植物成長を支持することが可能である場合、非毒性である。

堆肥化可能なプラスチック、ならびに、それから作製されるパッケージングおよび他の製品は、多数の最近公開されかつ／または発行された特許文献に記載されており、その例としては、次のものが挙げられる：米国特許第７，０８３，６７３号、米国特許出願公開第２００８／０１５３９４０号、同第２００８／０１１３８８７号、同第２００７／０２５９１３９号、同第２００７／０２０３２８３号、同第２００７／０１４８３８４号、同第２００７／０１２９４６７号、同第２００４／０２１７０８７号、同第２００５／０１９２３７７号、同第２００５／００３９６８９号、同第２００４／００５９０４７号、同第２００３／０２３６３５８号、同第２００３／０２０４０２８号、同第２００３／０２０４０２７号、および、同第２００３／０１９１２１０号。これらの文献の開示は、参照によって本明細書に援用されている。

本発明のパッケージング材料は、専門的にはプラスチックでないが、それにもかかわらず、少なくともその好ましい実施形態では、ＡＳＴＭ−６４００の要件に準拠する。

生物分解性および堆肥化可能性についての上記特性に加えて、本発明のパッケージング材料はまた、望ましくは３×１０^−１６ｍｏｌ ｍ／ｍ^２ ｓＰａ以下の酸素透過性も示す。好ましい本発明のパッケージング材料は、２×１０^−１６ｍｏｌ ｍ／ｍ^２ ｓＰａ以下またはさらには１×１０^−１６ｍｏｌ ｍ／ｍ^２ ｓＰａ以下の酸素透過性を示す。

加えて、本発明のパッケージング材料はまた、脂質不溶性でもある。この文脈で、「脂質不溶性」とは、本発明のパッケージング材料が１％ ｗ／ｗ以下の脂肪保持率を示すことを意味する。好ましい本発明のパッケージング材料は、０．５％ ｗ／ｗ以下、または、さらには０．２％ ｗ／ｗ以下の脂肪保持率を示す。

最後に、本発明のパッケージング材料は、望ましくは、３．５×１０^−１５ｍｏｌ ｍ／ｍ^２ ｓＰａ以下、より望ましくは２．５×１０^−１５ｍｏｌ ｍ／ｍ^２ ｓＰａ以下、または、さらには１×１０^−１５ｍｏｌ ｍ／ｍ^２ ｓＰａ以下のＣＯ_２透過性を示す。

本発明のほんの少数の実施形態を上で説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく多くの変更を加えることができることを理解されたい。全てのこのような変更を本発明の範囲内に含むことを意図しており、本発明の範囲は、後続の特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。

Claims (27)

1. 紙、板紙、または、ボール紙の基材と、前記基材上のバリアコーティングとを含む食品パッケージング材料であって、前記バリアコーティングが、前記基材に、前記バリアコーティングの成分を含む水性コーティング組成物をコーティングすることによって作製され、ここで前記バリアコーティングが、少なくとも２０重量％のデンプン、少なくとも２０重量％の海藻抽出物および少なくとも２０重量％の紙パルプを含み、これらのパーセントが、前記コーティング組成物を適用するために使用される任意の液体担体を除いた前記バリアコーティングを形成するすべての成分の総合重量に基づく、食品パッケージング材料。
2. 前記海藻抽出物が、アルジネート、カラギーナン、寒天、または、これらの混合物を含む、請求項１に記載の食品パッケージング材料。
3. 前記食品パッケージング材料が、生物分解性である、請求項１に記載の食品パッケージング材料。
4. 前記食品パッケージング材料が、堆肥化可能である、請求項３に記載の食品パッケージング材料。
5. 前記バリアコーティングが、ポリ乳酸を含む、請求項１に記載の食品パッケージング材料。
6. 前記バリアコーティングの前記デンプンが、ポリカルボン酸によって架橋される、請求項１に記載の食品パッケージング材料。
7. 前記ポリカルボン酸が、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、および、乳酸のうちの１種以上である、請求項６に記載の食品パッケージング材料。
8. 前記バリアコーティングが、前記バリアコーティングが可撓性であるために十分な量の紙パルプと、低い酸素透過性を示すために十分な量の海藻抽出物とを含有する、請求項１に記載の食品パッケージング材料。
9. 前記バリアコーティングが、水蒸気不透過性である、請求項８に記載の食品パッケージング材料。
10. 前記バリアコーティングがまた、セラックまたは類似体も含む、請求項１に記載の食品パッケージング材料。
11. 紙、板紙、または、ボール紙の基材と、前記基材上のバリアコーティングとを含む食品パッケージング材料を作製するためのプロセスであって、水性コーティング組成物を前記基材に適用することと、その後の、コーティングされた基材を乾燥させ、それによって前記バリアコーティングを形成することをと含み、前記コーティング組成物が、少なくとも２０重量％のデンプンと、少なくとも２０重量％の海藻抽出物と少なくとも２０重量％の紙パルプとの組み合わせを含み、これらのパーセントが、前記コーティング組成物を適用するために使用される任意の液体担体を除いた前記バリアコーティングを形成するすべての成分の総合重量に基づく、プロセス。
12. 前記海藻抽出物が、アルジネート、カラギーナン、寒天、または、これらの混合物を含む、請求項１１に記載のプロセス。
13. 前記コーティング組成物が、ポリ乳酸を含む、請求項１１に記載のプロセス。
14. 前記コーティング組成物が、前記コーティング組成物中の前記デンプンを架橋することが可能なポリカルボン酸を含有する、請求項１１に記載のプロセス。
15. 前記ポリカルボン酸が、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、および、乳酸のうちの１種以上である、請求項１４に記載のプロセス。
16. 前記コーティング組成物が、前記バリアコーティングが可撓性であるために十分な量の紙パルプと、前記バリアコーティングが低い酸素透過性を示すために十分な量の海藻抽出物とを含有する、請求項１１に記載のプロセス。
17. 前記コーティング組成物が、約４〜３０重量％のデンプンを含有する、請求項１１に記載のプロセス。
18. 前記バリアコーティングを形成するために使用される前記デンプンが、ガラス転移温度Ｔ_ｇを有し、さらに、バリア層が、このＴ_ｇよりも低い温度で形成される、請求項１１に記載のプロセス。
19. パッケージング体と前記パッケージング体内部の食品とを含むパッケージング食品製品であって、前記パッケージング体が、請求項１に記載の食品パッケージング材料から構成される、パッケージング食品製品。
20. 前記バリアコーティングが、海藻抽出物およびデンプン以外の、追加のフィルム形成成分を必要に応じて含み、さらに、この必要に応じた追加のフィルム形成成分の最大量が、前記コーティング組成物を適用するために使用される任意の液体担体を除いた前記バリアコーティングを形成するすべての成分の総合重量に基づいて２５重量％である、請求項１に記載の食品パッケージング材料。
21. 前記バリアコーティング中の前記必要に応じた追加のフィルム形成成分の前記最大量が、１０重量％である、請求項２０に記載の食品パッケージング材料。
22. 前記水性組成物が、フィルム形成成分を含み、さらに、前記水性組成物中の前記フィルム形成成分が、海藻抽出物と、デンプンと、海藻抽出物およびデンプン以外の追加の、必要に応じたフィルム形成剤からなり、前記フィルム形成剤は、脂質、パラフィンワックス、カルナウバワックス、蜜ワックス、カンデリラワックス、ポリエチレンワックス、脂肪酸、モノグリセリド、ジグリセリド、木質樹脂、クマロン−インデン、セラック、トウモロコシゼイン、小麦グルテン、大豆タンパク質、落花生タンパク質、ケラチン、コラーゲン、ゼラチン、乳タンパク質、ホエータンパク質、ポリラクチドおよびこれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の食品パッケージング材料。
23. 前記バリアコーティングが、少なくとも４０重量％のデンプンを含む、請求項１に記載の食品パッケージング材料。
24. 前記バリアコーティングが、少なくとも４０重量％の海藻抽出物を含む、請求項１に記載の食品パッケージング材料。
25. 前記バリアコーティングが、少なくとも４０重量％の紙パルプを含む、請求項１に記載の食品パッケージング材料。
26. 前記バリアコーティングが、少なくとも３０重量％のデンプン、少なくとも３０重量％の海藻抽出物および少なくとも３０重量％の紙パルプを含む、請求項１に記載の食品パッケージング材料。
27. 前記紙パルプが、セルロース繊維を実質的に化学的に解重合することなく、木材、繊維作物および／または古紙から回収されたリグノセルロース中に見いだされるリグニンおよびヘミセルロースから前記セルロース繊維を化学的または機械的に分離することによって回収されたセルロース繊維を含む、請求項１に記載の食品パッケージング材料。