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纳米抗菌高阻隔包装膜的研制与应用
时间:2013-05-07   来源: 包装前沿   阅读:3145次

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      (湖南省科技厅支助项目:项目编号2008GK3008)
    一、前言 
    湖南的槟榔业已经有三百多年的历史,在近十年得到了大规模的发展,现在甚至成为了湘潭市的支柱产业。湖南2009年槟榔产值超过了20亿,从业人员超过40万,这也给槟榔包装带来了巨大的商机。 
    槟榔的包装最早采用纸袋包装,后升级为聚乙烯塑料包装袋。目前槟榔包装使用较多的是干法铝塑复合软包装袋或镀铝塑料复合包装袋。从包装的效果来看,随着包装材料的改进,包装的质量越来越高,但当前广泛应用的铝塑复合包装成本较高,而且复合过程中使用了化学黏接剂,复合包装膜中难免存在化学品,给槟榔的安全性带来了一定影响。并且复合包装有残留溶剂气味,严重影响槟榔的口味,对消费者的身体也有不利影响。现有铝塑复合包装虽然阻隔性好,但并没有解决抗菌问题,槟榔存放时间长后出现了生霉现象。 
    为了解决当前槟榔复合软包装存在的问题,我们采用共挤流涎的工艺,结合纳米抗菌技术,研制得到纳米抗菌高阻隔包装膜,应用于湖南槟榔业取得了很好的效果。 
    二、实验部分 
    1、纳米抗菌高阻隔包装膜的结构 
    由于槟榔是一种经过特殊处理的熟果,有着特殊的香味,要求包装材料具有高阻隔性,为了防止槟榔在存贮过程中发霉,延长保质期,共挤复合包装膜的内层采用抗菌聚乙烯层,同时聚乙烯具有较好热封性能,为后面的制袋操作提供方便,中间层采用阻隔效果很好的EVOH,该材料是乙烯-乙烯醇的共聚物,是一种阻隔性能非常好的树脂,其作用是为共挤复合膜提供足够的阻隔性能,外层采用普通的聚乙烯,以保持较低的成本。黏合层采用性能稳定的进口树脂,以保证共挤复合的质量。具体结构为:PE/AD/EVOH/AD/抗菌PE,膜厚为120μm。 
    2、主要原料 
    纳米抗菌聚乙烯,先用分散剂等助剂处理纳米抗菌剂,再与聚乙烯混合,用双螺杆挤出机造料得到抗菌母料,将母料与聚乙烯树脂共混,得到用于共挤复合的纳米抗菌聚乙烯,自制; 
    乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH),美国杜邦公司; 
    黏接层树脂(AD),美国杜邦公司Bynel系列; 
    聚乙烯(PE),LD155,上海金山石化有限公司。 
    3、主要设备 
    奥地利兰精公司共挤平膜流延机组,型号:92F057 
    螺杆直径(mm):A机:φ55 
    B机:φ40 
    C机:φ55 
    D机:φ55 
    长径比:A机:30/1 
    B机:30/1 
    C机:30/1 
    D机:30/1 
    螺杆转速(rpm):A机:170/270 
    B机:170/270 
    C机:170/270 
    D机:170/270 
    模头宽度(mm):1350 
    模口间隙(mm):0.7-1.2 
    生产能力(kg/h):200 
    螺杆压力(bar):A机:57 
    B机:69 
    C机:68 
    D机:44 
    牵引速度(m/min):15~40 
    流延辊表面温度(℃)15~30 
    气刀压力(Pa):300~600 
    表面张力(μN/cm):380~420 
    产量(kg/h):120~200 
    4、工艺条件 
    试制工艺条件与树脂特征温度、分子量大小及流动性、设备特点等因素有关,它是成功试制纳米抗菌高阻隔包装膜的保证,如螺杆转速、加工温度、冷却定型温度、气刀温度、分配器刻度、系统张力等[5]。经反复试验后确定工艺条件如下,加工温度(℃),A机料筒210-250,B机料筒200-240,C机料筒230-260,D机料筒200-240,法兰240-260,机头230-255;螺杆转速(rpm):A机为80-150,B机为60-140,C机为25-50,D机为70-130。 
    三、产品的性能测试 
    1、测试标准 
    拉伸强度按GB/T1040-92测定,拉伸速度5 mm/min,温度为25℃; 
    撕裂强度按QB /T1130-91标准进行测试; 
    薄膜的抗菌性能按GB/T21510-2008标准进行; 
    热合强度按QB/T2358-98标准进行测试; 
    氧气透过量按GB /T1038-2000标准进行测试; 
    水蒸汽透过量按GB1037-1988标准进行测试。 
    2、测试结果 
    研制得到的抗菌高阻隔包装膜的主要性能指标如表1所示。

         
    四、槟榔包装应用 
    如前所述,成品槟榔为经特殊加工处理的产品,各个厂家加工处理槟榔的技术也不同,但最终得到的产品都要口味纯正、香气浓郁,为了较长时间保证产品的品质,采用抗菌高阻隔包装技术是一种有效的办法。为此我们进行了抗菌阻隔包装与目前广泛使用的铝塑复合包装的对比实验。 
    将两种包装材料制作成包装袋,规格为常用的(150 X 110mm),每袋64g。然后置于常温下储存,观察外观、香味变化情况。 
    对比实验的结果如表2、表3所示。 

      
    表2 纳米抗菌高阻隔槟榔包装与传统铝塑复合包装槟榔外观随时间的变化 

           
    表3包装槟榔香味随时间的变化 
    从表2、表3可以看出,传统铝塑复合包装槟榔的保质期约在三个月左右,升级为纳米抗菌高阻隔包装后其保质期至少在六个月以上,而且解决了槟榔由于存贮时间过长发生霉变的问题。从成本上来看,纳米抗菌高阻隔袋与传统铝塑复合袋相比也有较大优势,目前铝塑复合袋的成本(64g袋)在0.15元/个,而纳米抗菌高阻隔包装袋形成规模生产后的成本约在0.11元左右。 
    五、结论 
    1、采用纳米抗菌技术,通过共挤流涎工艺可以制得纳米抗菌高阻隔包装膜,该膜具有优异的抗菌性及高阻隔性。 
    2、纳米抗菌高阻隔包装膜生产工艺简单,产品质量稳定,产品性能指标达到槟榔包装要求,生产成本比干法复合法生产的铝塑包装低。 
    3、纳米抗菌高阻隔包装膜用于槟榔包装可提高保质期。 
    (长沙益佳彩印包装有限公司赵冬尚总经理、技术总监邹敏为试制工作提供了大量帮助,并参与了试制全过程,在此特别致谢。) 

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