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新型功能性包装薄膜及其应用

作者:    点击数:     发表时间:2019-08-19 03:43

      近年来,随着生活水平的提高,人们对功能性包装的需求逐渐提升,包装不仅要具备更好的保护性能,更高的安全卫生性,还要具备环境友好性。我国是软包装生产、消费及流通大国,其中的塑料薄膜包装材料因其具有轻便性、易加工性、成本低等优点,广泛应用于食品和药品包装领域。尤其是功能性薄膜,由于消费者对于包装的多样性需求可以通过改善薄膜的各项功能来实现,因此在包装中扮演着十分重要的角色。
 
1、生物基薄膜
      21世纪以来,大量石油基薄膜被应用于商品包装中。虽然石油基塑料给人们生活带来了不少便利,然而其不可降解性对自然环境造成了严重影响,所以人们急需研发可降解薄膜来替代石油基产品,以解决或者减少传统石油基薄膜引起的环境污染问题。利用生物质合成可降解包装薄膜成为当今研究的热点。生物质是通过光合作用形成的有机体,是仅次于煤炭、石油、天然气之后的第四大能源。生物质材料按照来源可以分为天然高分子材料(如淀粉、多糖、蛋白质等)和合成高分子材料(如聚乳酸、聚乙烯醇等)。纤维素是植物细胞壁的主要成分,是最常用的可降解包装膜基材。南洋理工大学研究团队用豆奶豆渣制备了环保的纤维素薄膜,该薄膜具有可回收、可重复利用、可降解的特性。印度Century Pulp&Paper (CPP)最新发明了一种可生物降解纤维素薄膜Natura Wrap,该薄膜具有较高光泽度、透气性、透明度,可以较长时间保存食品,并且具有耐高温的特性。以纤维素为增强组分制备功能性包装膜,可以提高薄膜的力学性能和阻隔性。聚乳酸是人工合成类高分子聚合物,可以完全降解,广泛应用于各种领域,成膜性好,具有疏水性,但是由于其热稳定性差,限制了很多方面的应用。向聚乳酸中加入纤维素得到的纤维素/聚乳酸基复合薄膜相比于纯聚乳酸薄膜具有更高的热稳定性。向乳清蛋白中加入纳米纤维素后发现所制备薄膜的力学性能有了很大的提升。半纤维素是自然界中常见的细胞壁多糖,基于半纤维素的薄膜可以用于食品、医药以及相关行业。半纤维素由于自身多糖结构的原因,单独成膜的机械性能差,通常和一些聚合物共同使用。研究表明,半纤维素的适量加入有利于提高薄膜的力学性能和阻隔性能。
 
2、可食性薄膜
      随着快餐外卖行业的兴起,塑料包装对环境造成了严重的影响。近年来,人们开始研究可食性薄膜在食品调味料包装应用的可行性。可食性薄膜主要以天然可食性物质为成膜基材,如多糖基、蛋白质基、脂基和复合基。多糖基可食性包装膜主要分为淀粉类、壳聚糖类和纤维素类。淀粉作为基体材料使用时存在耐水性差、脆性大、与疏水性物质相容性差等缺点,使用时需要对淀粉进行改性处理。壳聚糖是一种天然的碱性多糖,是良好的成膜性高分子物质,同时壳聚糖还具有抗菌和防止褐变的作用,研究表明,将壳聚糖或者是壳聚糖改性衍生物喷涂在水果表面,有利于防止水果腐败,延长货架期。蛋白质类可食性薄膜的原料为动植物分离蛋白,利用蛋白质的胶体特性,加入添加剂改变胶体的亲水性而制得薄膜。常用蛋白有大豆分离蛋白、乳清蛋白、玉米醇溶蛋白等。蛋白膜是通过二硫键或者是肽键进行交联成膜,具有良好的氧气阻隔性能,但是其力学强度过低且对水十分敏感,所以通常加入添加剂改性或者是改变加工工艺。脂基材料包括蜡类、天然树脂类、油脂类,可用于涂覆制备环境友好材料,通过在果蔬表面涂膜形成薄层,从而阻止水分的蒸发,降低失重率,保持其感官品质。复合基可食性薄膜是指将糖基、蛋白基、脂基中的多种材料共同使用,由于基材性质的差异,复合基薄膜具有功能互补性,制备出的薄膜具有更加优异的性能。
 
3、水溶性薄膜
      水溶性薄膜由成膜性较好的水溶性高分子制备而成,可以在水中快速溶解。智利Solubag公司总经理在发布会上演示的口服水溶性塑料袋,引起了全球包装行业的关注。华南理工大学高级工程师崔跃飞历经15年研制出了聚乙烯醇水溶性薄膜,该薄膜对水质无污染。Wang将聚乙烯醇和木糖醇混合,采用柠檬酸作为增塑剂,当柠檬酸含量从10%增加到50%,对应薄膜的断裂伸长率提升了15倍,并且木聚糖和柠檬酸间形成的酯键使得薄膜在水中的溶解度增加。
水溶性薄膜由成膜性较好的水溶性高分子制备而成,可以在水中快速溶解。智利Solubag公司总经理在发布会上演示的口服水溶性塑料袋,引起了全球包装行业的关注。华南理工大学高级工程师崔跃飞历经15年研制出了聚乙烯醇水溶性薄膜,该薄膜对水质无污染。Wang将聚乙烯醇和木糖醇混合,采用柠檬酸作为增塑剂,当柠檬酸含量从10%增加到50%,对应薄膜的断裂伸长率提升了15倍,并且木聚糖和柠檬酸间形成的酯键使得薄膜在水中的溶解度增加。近年来,随着生活水平的提高,人们对功能性包装的需求逐渐提升,包装不仅要具备更好的保护性能,更高的安全卫生性,还要具备环境友好性。我国是软包装生产、消费及流通大国,其中的塑料薄膜包装材料因其具有轻便性、易加工性、成本低等优点,广泛应用于食品和药品包装领域。尤其是功能性薄膜,由于消费者对于包装的多样性需求可以通过改善薄膜的各项功能来实现,因此在包装中扮演着十分重要的角色。
1、生物基薄膜
21世纪以来,大量石油基薄膜被应用于商品包装中。虽然石油基塑料给人们生活带来了不少便利,然而其不可降解性对自然环境造成了严重影响,所以人们急需研发可降解薄膜来替代石油基产品,以解决或者减少传统石油基薄膜引起的环境污染问题。利用生物质合成可降解包装薄膜成为当今研究的热点。生物质是通过光合作用形成的有机体,是仅次于煤炭、石油、天然气之后的第四大能源。生物质材料按照来源可以分为天然高分子材料(如淀粉、多糖、蛋白质等)和合成高分子材料(如聚乳酸、聚乙烯醇等)。纤维素是植物细胞壁的主要成分,是最常用的可降解包装膜基材。南洋理工大学研究团队用豆奶豆渣制备了环保的纤维素薄膜,该薄膜具有可回收、可重复利用、可降解的特性。印度Century Pulp&Paper (CPP)最新发明了一种可生物降解纤维素薄膜Natura Wrap,该薄膜具有较高光泽度、透气性、透明度,可以较长时间保存食品,并且具有耐高温的特性。以纤维素为增强组分制备功能性包装膜,可以提高薄膜的力学性能和阻隔性。聚乳酸是人工合成类高分子聚合物,可以完全降解,广泛应用于各种领域,成膜性好,具有疏水性,但是由于其热稳定性差,限制了很多方面的应用。向聚乳酸中加入纤维素得到的纤维素/聚乳酸基复合薄膜相比于纯聚乳酸薄膜具有更高的热稳定性。向乳清蛋白中加入纳米纤维素后发现所制备薄膜的力学性能有了很大的提升。半纤维素是自然界中常见的细胞壁多糖,基于半纤维素的薄膜可以用于食品、医药以及相关行业。半纤维素由于自身多糖结构的原因,单独成膜的机械性能差,通常和一些聚合物共同使用。研究表明,半纤维素的适量加入有利于提高薄膜的力学性能和阻隔性能。
2、可食性薄膜
随着快餐外卖行业的兴起,塑料包装对环境造成了严重的影响。近年来,人们开始研究可食性薄膜在食品调味料包装应用的可行性。可食性薄膜主要以天然可食性物质为成膜基材,如多糖基、蛋白质基、脂基和复合基。多糖基可食性包装膜主要分为淀粉类、壳聚糖类和纤维素类。淀粉作为基体材料使用时存在耐水性差、脆性大、与疏水性物质相容性差等缺点,使用时需要对淀粉进行改性处理。壳聚糖是一种天然的碱性多糖,是良好的成膜性高分子物质,同时壳聚糖还具有抗菌和防止褐变的作用,研究表明,将壳聚糖或者是壳聚糖改性衍生物喷涂在水果表面,有利于防止水果腐败,延长货架期。蛋白质类可食性薄膜的原料为动植物分离蛋白,利用蛋白质的胶体特性,加入添加剂改变胶体的亲水性而制得薄膜。常用蛋白有大豆分离蛋白、乳清蛋白、玉米醇溶蛋白等。蛋白膜是通过二硫键或者是肽键进行交联成膜,具有良好的氧气阻隔性能,但是其力学强度过低且对水十分敏感,所以通常加入添加剂改性或者是改变加工工艺。脂基材料包括蜡类、天然树脂类、油脂类,可用于涂覆制备环境友好材料,通过在果蔬表面涂膜形成薄层,从而阻止水分的蒸发,降低失重率,保持其感官品质。复合基可食性薄膜是指将糖基、蛋白基、脂基中的多种材料共同使用,由于基材性质的差异,复合基薄膜具有功能互补性,制备出的薄膜具有更加优异的性能。
3、水溶性薄膜
水溶性薄膜由成膜性较好的水溶性高分子制备而成,可以在水中快速溶解。智利Solubag公司总经理在发布会上演示的口服水溶性塑料袋,引起了全球包装行业的关注。华南理工大学高级工程师崔跃飞历经15年研制出了聚乙烯醇水溶性薄膜,该薄膜对水质无污染。Wang将聚乙烯醇和木糖醇混合,采用柠檬酸作为增塑剂,当柠檬酸含量从10%增加到50%,对应薄膜的断裂伸长率提升了15倍,并且木聚糖和柠檬酸间形成的酯键使得薄膜在水中的溶解度增加。