Hoe de barrièrelaag van papieren voedseldozen te ontwerpen om olie-, vocht- en vershoudeigenschappen voor verschillende soorten voedsel te garanderen

Voedsel papieren dozen zijn een mainstream trend op het gebied van voedselverpakkingen, en hun kernconcurrentievermogen ligt in barrièretechnologie. Barrièrelagen moeten worden aangepast aan de fysische en chemische eigenschappen van verschillende voedingsmiddelen om de voedselveiligheid te garanderen, de houdbaarheid te verlengen en de smaak te behouden. Dit vereist geavanceerde materiaalwetenschap, coatingprocessen en gespecialiseerde testmetrieken (zoals MVTR-, OTR- en Cobb-waarden).

De uitdaging van de ‘oliebarrière’ voor vetrijke voedingsmiddelen: testen van oliemigratie

Vetrijke voedingsmiddelen, zoals pizza, gebakken kip, gebak en vleesproducten die dierlijk vet bevatten, vormen een primaire uitdaging voor papieren dozen: oliebarrière-eigenschappen. Oliën hebben een hoge migratiesnelheid en kunnen snel doordringen in gewoon karton, waardoor de verpakking zacht wordt en vlekken weglekken, wat het uiterlijk en de structurele sterkte ernstig aantast.

1. Gefluoreerde chemische alternatieven (PFAS-vrij)

De traditionele oplossing is het gebruik van PFAS-coatings (perfluoralkyl- en polyfluoralkylsubstanties), die effectief bestand zijn tegen het binnendringen van olie vanwege hun uitstekende oppervlakte-eigenschappen met lage energie. Als gevolg van de steeds strengere regelgeving op het gebied van milieu en voedselveiligheid verschuift de markt echter naar PFAS-vrije oliebarrièretechnologieën.

Watergebaseerde polymeercoatings: Door gebruik te maken van speciaal aangepaste polymeeremulsies op waterbasis blokkeren deze coatings olie en vet fysiek door een dichte filmstructuur met lage porositeit te vormen. Deze coatings zijn compatibel met bestaande flexografische of diepdrukapparatuur, waardoor coating met hoge precisie mogelijk is.

Coatings op natuurlijke wasbasis: Gebruik gemodificeerde biowax (zoals sojawas of bijenwas) als dispersiesysteem. De hydrofobiciteit van wassen zorgt voor een fundamentele water- en olieafstotendheid, vooral voor toepassingen met een laag tot gemiddeld oliegehalte. Ze vertonen ook een uitstekende herpulpbaarheid, waardoor ze recyclebaar zijn.

Professionele indicatoren: De olieblokkerende prestaties worden voornamelijk geëvalueerd met behulp van de Kit Test. Voeringen voor voedselkartons van hoge kwaliteit moeten voldoen aan kitniveaus 8-12.

Vochtbestendigheidsvereisten voor voedsel dat vocht bevat/met een hoog vochtgehalte: WVTR- en COBB-waardecontrole

Vochtbevattende/vochtige voedingsmiddelen, zoals diepvriesproducten, verse salades, gekoelde zuivelproducten en meeneembekers voor warme dranken, vereisen dozen met uitstekende vocht- en vloeistofbestendigheid.

1. Traditionele PE-coating en milieuvriendelijke alternatieven

Polyethyleen (PE) Coating: Dit is momenteel de meest gebruikte vochtbarrièrelaag. Dit wordt bereikt door de PE-film stevig aan het karton te hechten via extrusielamineringstechnologie. PE heeft een extreem lage MVTR (waterdamptransmissiesnelheid), waardoor het binnendringen van waterdamp effectief wordt voorkomen, de structurele integriteit van het karton behouden blijft en wordt voorkomen dat de doos instort als gevolg van vochtopname. De recycleerbaarheid van PE blijft echter controversieel.

PLA/PHA-coating: Om tegemoet te komen aan de composteerbare trend zijn biogebaseerde materialen zoals polymelkzuur (PLA) en polyhydroxyalkanoaten (PHA) naar voren gekomen als PE-alternatieven. Deze materialen zijn onder bepaalde omstandigheden biologisch afbreekbaar en bieden vergelijkbare vochtbarrière-eigenschappen als PE. Er moet echter worden opgemerkt dat PLA in het algemeen industriële composteringsomstandigheden vereist.

Professionele statistieken:

WVTR (Water Vapor Transmission Rate): Dit meet de snelheid waarmee waterdamp de barrièrelaag binnendringt, doorgaans uitgedrukt in g/(m²/24h). De verpakking van diepvriesproducten vereist een extreem lage WVTR om vriesbrand te voorkomen.

COBB (Water Absorption Rate): Deze waarde meet het vermogen van karton om water te absorberen gedurende een bepaalde periode en is een directe indicator van de weerstand tegen oppervlaktewater.

Zuurstofbarrièrestrategieën voor voedingsmiddelen die versheid op lange termijn vereisen: OTR en gasbarrières

Voor koffiebonen, noten, gedehydrateerde soepen en bepaalde bereide voedingsmiddelen die gevoelig zijn voor oxidatie en smaakverlies zijn zuurstofbarrière-eigenschappen cruciaal, naast de fundamentele vocht- en oliebestendigheid. Dit houdt direct verband met het behoud van smaak en voedingsstoffen.

1. Hoogwaardige barrièrepolymeren en meerlaagse lamineringen

EVOH/PVDC: Ethyleen-vinylalcoholcopolymeer (EVOH) en polyvinylideenchloride (PVDC) worden in de industrie erkend als hoogwaardige zuurstofbarrièrematerialen. EVOH biedt uitstekende zuurstofbarrière-eigenschappen en is een sleutellaag in veel hoogwaardige, op papier gebaseerde composietverpakkingen, zoals Tetra Pak. Deze materialen vereisen echter vaak een meerlaagse constructie of laminering met aluminiumfolie om problemen met de herpulpbaarheid aan te pakken.

PVA/Kaolin-coating: Dit coatingsysteem combineert polyvinylalcohol (PVA) met een anorganisch mineraal (zoals kaolien van nanokwaliteit of microgefibrilleerde cellulose (MFC)). PVA vertoont uitstekende OTR-barrière-eigenschappen (zuurstoftransmissiesnelheid) onder droge omstandigheden en is in water oplosbaar, wat de herpulpbaarheid vergemakkelijkt. De barrière-eigenschappen van PVA worden echter beïnvloed door vocht, waardoor een extra vochtbarrièrelaag nodig is om stabiele prestaties te garanderen.

Professionele statistieken:

OTR (Oxygen Transmission Rate): Dit meet de snelheid waarmee zuurstof de barrièrelaag binnendringt, doorgaans uitgedrukt in cc/(m²⋅24h⋅atm). Hoe lager de waarde, hoe beter de zuurstofbarrièreprestaties en hoe langer de houdbaarheid.