Mikä on EVOH-kalvo ja miksi sitä käytetään elintarvikepakkauksissa?

EVOH — etyleenivinyylialkoholikopolymeeri — on yksi tärkeimmistä estemateriaaleista nykyaikaisissa joustavissa elintarvikepakkauksissa. Sitä ei tyypillisesti käytetä erillisenä kalvona, vaan toiminnallisena sulkukerroksena monikerroksisessa kalvorakenteessa, jossa sen poikkeuksellinen kyky estää hapen siirtyminen määrää happiherkkien elintarvikkeiden pakkausten säilyvyyden. Ymmärtäminen, mitä EVOH tekee, miten se toimii ja missä sen rajoitukset ovat, on hyödyllistä elintarviketuottajille, pakkausten ostajille ja kaikille, jotka määrittelevät nestemäisille tuotteille aseptisia pusseja tai bag-in-box-pakkauksia.

Mikä on EVOH?

EVOH on termoplastinen polymeeri, joka on valmistettu saippuoimalla (kemiallinen konversio) eteeni-vinyyliasetaattikopolymeeriä. Tuloksena oleva materiaali yhdistää prosessoitavuutta ja kosteutta kestävää eteenikomponenttia vinyylialkoholikomponenttiin, joka tarjoaa poikkeukselliset happisulkuominaisuudet. Eteenin ja vinyylialkoholin suhde kopolymeerissä — ilmaistuna eteenin mooliprosentteina — vaikuttaa tasapainoon happisulkukyvyn ja kosteusherkkyyden välillä: pienempi eteenipitoisuus antaa paremman happisulun, mutta korkeamman kosteusherkkyyden; korkeampi eteenipitoisuus vähentää kosteusherkkyyttä samalla kun heikentää hieman esteen suorituskykyä.

Elintarvikepakkauksissa käytettävien kaupallisten EVOH-laatujen eteenipitoisuus on tyypillisesti 27-44 mooliprosenttia, ja tietty laatu valitaan käsittelyvaatimusten sekä sovelluksessa tarvittavan sulku- ja kosteudenkestävyyden tasapainon perusteella.

Miksi EVOH:n happiesteen suorituskyky on tärkeä

Happi on pääasiallinen syy useimpien pakattujen nestemäisten elintarvikkeiden laadun heikkenemiseen. Hedelmämehuissa ja tiivisteissä happi reagoi askorbiinihapon (C-vitamiini), antosyaanien (väripigmenttien) ja haihtuvien aromiyhdisteiden kanssa aiheuttaen ruskistumista, vitamiinien menetystä ja maun hajoamista. Viinissä happi saa aikaan fenoliyhdisteiden ja haihtuvien esterien hapettumista, mikä aiheuttaa tuoreiden hedelmien luonteen menetyksen ja sivumakujen kehittymisen. Syötävissä öljyissä happi laukaisee lipidien hapettumisen – härskiintymisen. Maitotuotteissa happi edistää sivumakujen kehittymistä ja vitamiinien hajoamista.

Nopeus, jolla happi saavuttaa tuotteen suljetussa pakkauksessa, mitataan pakkausmateriaalin hapensiirtonopeudella (OTR) – hapen määrällä, joka kulkee materiaalin määritellyn alueen läpi päivässä stjaardoiduissa olosuhteissa. Alempi OTR tarkoittaa parempaa happisulkukykyä ja pidempää tuotteen säilyvyyttä.

EVOH:n happisulkukyky on huomattavasti parempi kuin tavallisten pakkauspolymeerien:

EVOH kuivissa olosuhteissa tarjoaa happisulkukyvyn noin 100-10 000 kertaa paremman kuin tavallinen PE-kalvo. Tämä tarkoittaa, että EVOH-kerroksen sisältävät pakkaukset voivat säilyttää happipuutteisen ympäristön suljetun pakkauksen sisällä kuukausia, mikä suojaa tuotetta hapettumiselta pilaantumiselta koko aiotun säilyvyysajan.

EVOH:n kriittinen rajoitus: Kosteusherkkyys

EVOH:n erinomainen happisulkukyky kuivissa olosuhteissa heikkenee merkittävästi kosteuden kasvaessa. EVOH:n vinyylialkoholiryhmät, jotka tarjoavat sulkukyvyn, ovat hydrofiilisiä – ne imevät vettä ympäröivästä ympäristöstä. Kun EVOH-kerros imee kosteutta, sen kiderakenne rikkoutuu ja hapenläpäisevyys kasvaa. Korkeassa suhteellisessa kosteudessa (80–100 % RH) EVOH:n happisulkukyky voi laskea kertoimella 10-100 kuiviin olosuhteisiin verrattuna, riippuen laadusta.

Tämän kosteusherkkyyden vuoksi EVOH:ta käytetään harvoin pintakerroksena elintarvikepakkauksissa. Se on sijoitettava keskikerrokseksi monikerroksiseen kalvorakenteeseen, joka on suojattu molemmilta puolilta kosteutta kestävillä polymeerikerroksilla. PE:n, PP:n tai PET:n ulko- ja sisäkerros toimivat kosteussulkuina, jotka suojaavat EVOH:ta ympäristön kosteudelta ja itse tuotteessa olevalta kosteudelta pitäen EVOH-kerroksen alhaisessa kosteudessa, jossa sen happisulkukyky on maksimoitu.

Tyypillinen monikerroksinen kalvorakenne, joka sisältää EVOH:ta aseptiseen elintarvikepakkaukseen, on: PE/liima / EVOH / liima / PE. PE-kerrokset tarjoavat kosteussuojan EVOH-välikerrokselle, lämpösaumauttavuuden (sisäinen PE) ja rakenteellisen eheyden. EVOH tarjoaa happisulun. Liimatut sidekerrokset kiinnittävät yhteensopimattomat PE- ja EVOH-kerrokset yhteen riittävällä kerrosten välisellä tarttumalla estämään delaminaatiota käsittelyn ja käytön aikana.

EVOH vs alumiinifolio aseptisessa pussirakenteessa

Aseptisten pussien ja pussi-in-box-pakkausten kohdalla valinta EVOH:ta sisältävän monikerroksisen kalvon ja alumiinifoliolaminaatin välillä edellyttää esteen suorituskyvyn, läpinäkyvyyden ja kustannusten välistä kompromissia:

Alumiinifoliolaminaatti

9 mikronin paksuinen alumiinifolio tarjoaa käytännössä nolla OTR:n ja nolla valonläpäisyä – korkein käytettävissä oleva esteteho. Se on sekä happea että valoa läpäisemätön, joten se on standardi kaikkein vaativimpiin säilyvyyssovelluksiin: mehutiivisteet, tomaattituotteet ja muut erittäin happiherkät elintarviketuotteet, jotka vaativat 12-24 kuukauden säilyvyyden ympäristössä. Haittapuolena on, että alumiinifolio tekee pussista läpinäkymättömän (tuote ei näy pakkauksen läpi), lisää painoa ja materiaalikustannuksia verrattuna pelkkää kalvorakenteita ja luo kierrätyshaasteita.

Metalloitu PET (alumiinipinnoitettu PET)

Metalloidussa PET:ssä käytetään erittäin ohutta alumiinikerrosta (noin 0,02–0,05 mikronia), joka on höyrystetty PET-kalvon pinnalle. Se tarjoaa korkean esteen, joka on huomattavasti parempi kuin tavallinen PE tai PET, vaikka se ei lähentelekään paksun alumiinifolion OTR-arvoa. Metalloitu PET on kevyempi, kustannustehokkaampi ja joustavampi kuin kalvolaminaatti, joten se soveltuu korkean esteen omaaviin aseptisiin pusseihin, joissa absoluuttista nollaa OTR:ää ei vaadita. Se on läpinäkymätön (alumiinikerros estää valon), mutta tarjoaa hyvän esteen monenlaisille elintarvikepakkaussovelluksille.

EVOH komposiittikalvo

Monikerroksisessa PE/EVOH/PE- tai PET/EVOH/PE-rakenteessa oleva EVOH tarjoaa erinomaisen happisulun alhaisemmilla materiaalikustannuksilla kuin alumiinipohjaiset rakenteet ja – mikä tärkeintä – säilyttää kalvon läpinäkyvyyden, jos ulkokerrokset ovat kirkkaita. Sovelluksissa, joissa tuotteen näkyvyyttä arvostetaan (kuluttajalle suunnatut pakkaukset, joissa läpinäkyvyys on myyntivaltti, tietyt mehu- ja juomasovellukset), EVOH-komposiittikalvot mahdollistavat kirkkaan tai läpikuultavan pakkauksen, jolla on korkea happisulku. Kompromissi on se, että EVOH ei tarjoa valoestettä – valoherkät tuotteet vaativat silti läpinäkymättömän ulkokerroksen tai toissijaisen pakkauksen valosuojaksi.

Yhdistetty metalloitu EVOH-komposiitti

Suorituskykyisimmät aseptisten pussien kalvorakenteet yhdistävät metalloitua PET:tä tai EVOH:ta lisäsulkukerroksilla, jotka tarjoavat sekä happisulun että valonsulun rakenteessa, joka on kevyempi kuin kiinteä kalvolaminaatti. Nämä ovat "ultra-high barrier" -rakenteita, joita käytetään tuotteissa, joilla on vaativimmat säilyvyysvaatimukset ja joissa paksun folion absoluuttinen nolla OTR ei ole saavutettavissa kalvovaihtoehdoilla. Ruijin Xinchenin korkea- ja ultrakorkeaesteiset aseptiset pussit käyttävät näitä yhdistettyjä materiaalirakenteita.

EVOH aseptisissa pusseissa: käyttöesimerkkejä

EVOH-pohjaisia monikerroksisia kalvoja käytetään kaikissa nestemäisissä elintarvikkeissa, jotka on pakattu aseptisiin pusseihin:

• Hedelmämehu ja vihannesmehutiivisteet: C-vitamiini- ja antosyaanisuoja vaatii korkean happisulun. EVOH-komposiitti- tai alumiinifoliolaminaattipussit säilyttävät mehutiivisteen laadun 12 kuukauden ajan ympäristön lämpötilassa.
• Viinipakkaus (BIB-muoto): Korkeasuojaiset EVOH- tai metalloidut PET-pussit pussi-in-box-viineille säilyttävät viinin tuoreuden sekä ennen avaamista (suojaa varaston hapettumiselta) että avaamisen jälkeen (rajoittaa läpäisevyyden aiheuttamaa hapettumista 4–6 viikon annostelujakson aikana).
• Maitotuotteet (UHT-käsitellyt): UHT-maidolle, kermalle ja nestemäisille maitotuotteille tarkoitetuissa aseptisissa pusseissa käytetään EVOH-komposiittikalvoja, jotka muodostavat happisulun ilman kalvon opasiteettia, mikä mahdollistaa tuotteen näkyvyyden joissakin kuluttajille suunnatuissa muodoissa.
• Ruokaöljy: Öljyn hapettumista (härskyyttä) ohjaa happi ja kiihdyttää valo. Suojatuissa aseptisissa ruokaöljypusseissa käytetään läpinäkymättömiä rakenteita – metalloituja PET/EVOH-komposiitteja tai alumiinifoliolaminaatteja – jotka käsittelevät sekä hapen että valon läpäisyä.
• Yrttiuutteet ja elintarvikelisäaineet: Arvokkaat nestemäiset ainesosat, jotka vaativat pitkää säilyvyyttä ympäristössä ilman kylmäketjua, käyttävät erittäin korkean suojan aseptisia pusseja, joissa suojakalvon kustannuslisä on perusteltua tuotteen arvon ja säilyvyysvaatimuksen vuoksi.

Usein kysytyt kysymykset

Onko EVOH-ruoka turvallista?

EVOH on hyväksytty elintarvikekosketukseen kaikilla tärkeimmillä sääntelymarkkinoilla. Yhdysvalloissa EVOH on listattu FDA 21 CFR 177.1360:ssa epäsuoraksi elintarvikelisäaineeksi käytettäväksi elintarvikkeiden kanssa kosketuksissa olevissa tuotteissa. EU:ssa EVOH on sisällytetty elintarvikkeiden kosketukseen joutuvista muovimateriaaleista ja -tarvikkeista annetun asetuksen (EU) 10/2011 monomeerien positiiviseen luetteloon. EVOH:n siirtyminen elintarvikkeisiin on minimaalista – polymeeri on erittäin stabiili normaaleissa elintarvikekontaktiolosuhteissa – eikä aiheuta elintarviketurvallisuusongelmia, kun sitä käytetään sovellettavien elintarvikekosketusta koskevien määräysten mukaisesti.

Voiko EVOH-kalvoa kierrättää?

Monikerroksiset kalvot sisältävät EVOH eivät yleensä ole kierrätettävissä tavallisten yksimateriaalisten muovien kierrätysvirtojen kautta, koska eri polymeerikerroksia ei voida helposti erottaa toisistaan. Tämä on monikerroksisten sulkukalvojen tunnustettu rajoitus ja aktiivinen kehitysalue pakkausteollisuudessa. Monomateriaalisia sulkukalvoja, joilla saavutetaan riittävä happisulkukyky yhdestä yhteensopivasta polymeeriperheestä (kaikki PE- tai PP-rakenteet, joissa on muunnettuja sulkukerroksia) kehitetään kierrätettäviksi vaihtoehdoiksi monikerroksisille EVOH-kalvoille, vaikka ne eivät vielä vastaa EVOH:n sulkukykyä vaativiin sovelluksiin. Arvokkaissa elintarviketuotteissa, joissa EVOH-sulkukykyä vaaditaan pilaantumisen estämiseksi, ruokahävikin estämisen ympäristötasapaino (jolla on paljon suurempi ympäristövaikutus kuin itse pakkauksella) suosii tyypillisesti EVOH-sulkukalvoa alemman esteen kierrätettävien vaihtoehtojen sijaan, jotka mahdollistavat tuotteen pilaantumisen.

Mitä eroa on EVOH:n ja PVDC:n (Saran) välillä happiesteinä?

Molemmat EVOH and PVDC (polyvinylideenikloridi) ovat korkean suorituskyvyn happisulkumateriaaleja, joita käytetään elintarvikepakkauksissa. EVOH tarjoaa paremman happisulkukyvyn kuin PVDC kuivissa olosuhteissa, on ympäristön kannalta hyväksyttävämpi (PVDC sisältää klooria ja asettaa lainsäädännöllisiä haasteita polttokäsittelylle), ja sitä suositellaan yleensä uusissa pakkauskehityksessä. PVDC:llä on pienempi kosteusherkkyys kuin EVOH:lla – sen sulkukyky on vakaampi korkeassa kosteudessa – mikä antaa sille edun korkean kosteuden sovelluksissa. Käytännössä EVOH sopivilla kosteutta suojaavilla PE-ulkokerroksilla on suurelta osin korvannut PVDC:n aseptisissa elintarvikepakkaussovelluksissa.

Vaikuttaako EVOH-kerroksen paksuus esteen suorituskykyyn?

Kyllä. EVOH-kerroksen paksuus monikerroksisessa kalvorakenteessa vaikuttaa suoraan OTR:ään – paksummat EVOH-kerrokset tarjoavat paremman happisulun. Tietyn paksuuskynnyksen ylittäessä (tyypillisesti 3-5 mikronia koekstrudoidussa rakenteessa) EVOH:n lisämikronin lisäys pienenee, ja muut tekijät - kalvon käsittelyn konsistenssi, liimakerroksen laatu, kalvon kokonaispaksuus - tulevat merkittävämmiksi. Useimmat koekstrudoidut elintarvikepakkauskalvot käyttävät 3–8 mikronin EVOH-kerroksia osana kalvon kokonaispaksuutta alueella 70–200 mikronia. EVOH-pitoisuus edustaa 2-10 % kalvon kokonaispaksuudesta, mutta se vastaa suurimmasta osasta happisulkukykyä.

Korkea-este Aseptiset pussit Ruijin Xinchenin EVOH:n kanssa

Ruijin Xinchen Technology Co., Ltd. valmistaa aseptisia pusseja ja bag-in-box-pakkauksia käyttämällä standardisulku-, korkea- ja ultra-suojakalvorakenteita, jotka sisältävät metalloitua PET:tä, EVOH-komposiittia, puhdasta alumiinifoliolaminaattia ja PE-kalvoyhdistelmiä. Yksivaiheinen tuotantolinja, joka kattaa venttiilin muovauksen, kalvon puhalluksen, laminoinnin ja pussien valmistuksen QS-sertifioidussa National High-Tech Enterprise -laitoksessa Ruijinissa, Jiangxissa, Kiinassa. Tilavuusalue 1L - 220L elintarvike-, juoma-, meijeri-, ruokaöljy- ja erikoisnestesovelluksiin.

Ota yhteyttä keskustellaksesi tuotteesi estemäärittelyistä, pyydä elokuvan OTR-tietoja ja hanki näytteitä ja hintoja.

Liittyvät tuotteet: Aseptiset pussit | Bag-in-Box (korkea este, alumiinipinnoitettu EVOH-komposiitti) | Venttiilit ja nokkakorkit