Trong ngành đóng gói thực phẩm, việc sử dụng vật liệu giúp kéo dài thời hạn sử dụng là một phần quan trọng để đảm bảo tính an toàn của sản phẩm và giữ được hương vị của thực phẩm. Ngoài ra, việc sử dụng vật liệu đóng gói giúp kéo dài thời hạn sử dụng của sản phẩm có thể cắt giảm đáng kể việc lãng phí các sản phẩm dễ hỏng và tạo ra một khoảng thời gian dài hơn cho các đại lý dự trữ sản phẩm trước khi đến tay người tiêu dùng. Một cách tuyệt vời để đạt được điều này là sử dụng vật liệu đóng gói làm giảm lượng oxy thấm vào nhựa, chẳng hạn như EVOH.

Mặc dù các vật liệu nhựa nhiệt dẻo truyền thống như polypropylen, polyetylen và HIPS, tất cả đều có một mức độ nhất định về đặc tính rào cản vốn có, nhưng chúng thường không được coi là vật liệu “cản”. Ví dụ, polypropylene tự nhiên là một rào cản độ ẩm tuyệt vời nhưng không hoạt động tốt khi nói đến tính thấm oxy. Để bảo vệ sản phẩm khỏi cả oxy và độ ẩm thì đây là lúc các vật liệu như EVOH ra đời.

1. Bao bì thực phẩm nhựa EVOH là gì?

EVOH, còn được gọi là chất đồng trùng hợp rượu ethylene vinyl, là một vật liệu nhựa nhiệt dẻo được sử dụng rộng rãi trong ngành đóng gói thực phẩm do đặc tính rào cản đặc biệt của nó. EVOH được biết đến với khả năng ngăn chặn sự thẩm thấu của khí, chất lỏng và hương liệu, khiến nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng đóng gói thực phẩm.

Vật liệu này được sản xuất bằng cách đồng trùng hợp các monome etylen và rượu vinyl. Trong quá trình trùng hợp, các đơn vị rượu vinyl bị thủy phân một phần, tạo ra một mạng lưới các liên kết hydro trong chuỗi polymer. Các liên kết hydro này mang lại cho EVOH các đặc tính rào cản cao, vì chúng ngăn chặn sự khuếch tán của khí và chất lỏng.

Một trong những lợi ích chính của EVOH là đặc tính ngăn cản oxy cao, khiến nó trở nên lý tưởng để đóng gói các sản phẩm thực phẩm dễ hỏng như thịt, sản phẩm từ sữa và thực phẩm chế biến sẵn. Hàng rào oxy cao này giúp ngăn ngừa hư hỏng và kéo dài thời hạn sử dụng của thực phẩm. Ngoài ra, EVOH cung cấp khả năng bảo vệ hàng rào tốt chống lại các loại khí khác như carbon dioxide, nitơ và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC), giúp duy trì độ tươi và chất lượng của thực phẩm. Do đó, thị trường màng EVOH đang thu hút được sự chú ý trong ngành bao bì thực phẩm.

EVOH thường được sử dụng trong các cấu trúc bao bì nhiều lớp, nơi nó thường được sử dụng làm lớp rào cản giữa hai lớp polyetylen (PE) hoặc polypropylen (PP). Các cấu trúc nhiều lớp này mang lại sự kết hợp mong muốn giữa sức mạnh, rào cản và tính linh hoạt, đồng thời cung cấp một rào cản hiệu quả đối với độ ẩm, oxy và các loại khí khác.

Điều quan trọng cần lưu ý là EVOH không thể phân hủy sinh học và giống như các vật liệu nhựa khác, nó có thể tác động đến môi trường nếu không được xử lý đúng cách. Do đó, điều cần thiết là tái chế bao bì EVOH bất cứ khi nào có thể và thải bỏ đúng cách theo quy định của địa phương.

Lợi ích môi trường của nhựa EVOH

Loại bỏ rác thải bao bì và sản phẩm không cần thiết là phương pháp hiệu quả nhất để giảm tác động tổng thể của tổ chức đối với môi trường. Bằng cách giảm thiểu chất thải, tối đa hóa hiệu quả và bảo tồn các nguồn tài nguyên sẵn có, bao bì nhựa thực phẩm EVOH giúp doanh nghiệp tiết kiệm ngân sách.

Ít vật liệu, nhiều tính năng

Khi EVOH được sử dụng trong bao bì, các lớp sản phẩm chỉ có vài micrômét cho phép sử dụng ít tài nguyên hơn trong khi vẫn cung cấp chức năng rào cản hữu ích. Kích thước khẩu phần được tối ưu hóa và trọng lượng nhẹ giúp bảo quản, vận chuyển và trưng bày hiệu quả. Độ tươi kéo dài và bảo vệ chất lượng giúp giảm lãng phí và bảo tồn tài nguyên.

Chống dung môi hữu cơ và dầu

EVOH có khả năng chống dầu và dung môi hữu cơ. Chúng rất lý tưởng để đóng gói hàng hóa có dầu, dầu ăn và dầu khoáng. Nó cũng được sử dụng trong hóa chất công nghiệp và dung môi hữu cơ.

Kháng thời tiết

EVOH có khả năng chịu thời tiết cao. Ngay cả khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, polyme vẫn giữ nguyên màu sắc và không chuyển sang màu vàng hoặc mờ đục. Thay đổi đặc tính cơ học là tối thiểu, cho thấy khả năng chống lại các tác động thời tiết tổng thể cao.

Tại sao sử dụng nhựa EVOH để đóng gói thực phẩm?

Các nhóm hydroxyl phân cực gây ra liên kết giữa các phân tử và nội phân tử mạnh mẽ. Nó có mặt trong đơn vị rượu vinyl được quy cho các đặc tính rào cản tuyệt vời của EVOH. Các nhóm hydroxyl này cũng chịu trách nhiệm về độ nhạy cảm với độ ẩm. Đó là bởi vì nước dễ dàng được hấp thụ do tính chất ưa nước của polyme.

Rào cản oxy

EVOH cung cấp một hàng rào oxy tuyệt vời để bảo vệ các thành phần thực phẩm có giá trị. Nó cũng đảm bảo rằng nội dung được đóng gói vẫn còn mới trong toàn bộ chuỗi cung ứng. Nó bao gồm sự đảm bảo trong quá trình lưu trữ kéo dài. Nó cũng làm giảm và loại bỏ sự cần thiết phải thêm chất bảo quản. Bên cạnh đó, nó giúp thực phẩm được đóng gói trong môi trường biến đổi có thời hạn sử dụng lâu hơn mà không làm giảm chất lượng.

Nó có thể được in với đồ họa chất lượng cao và bắt mắt. Đó là đòn bẩy để cung cấp cho người mua thêm động lực để mua hàng cho các mục đích đồ họa. Các nhà sản xuất có thể xử lý EVOH một cách tiết kiệm và hiệu quả. Nó cho phép giảm độ dày. Nó đã dẫn đến các cấu trúc kinh tế hơn và giảm tác động đến môi trường.

Độ trong suốt tuyệt vời và độ bóng cao

EVOH cung cấp một rào cản oxy tuyệt vời cũng như độ trong suốt vượt trội. Nó đảm bảo rằng thực phẩm giữ được hương vị và màu sắc trong một thời gian dài. Bao bì EVOH mang lại sự phân bố lớp tốt và đồng đều ngay cả trong điều kiện tạo hình sâu. Bên cạnh đó, EVOH có độ bóng cao và độ mờ thấp tạo ra độ rõ nét đặc biệt. Việc sử dụng EVOH trên bề mặt bên ngoài của bao bì mang lại ánh sáng tuyệt vời để cải thiện hình thức bao bì.

Chống tĩnh điện

EVOH là một polyme chống tĩnh điện mạnh. Nó ngăn bụi bám vào bao bì khi được sử dụng làm lớp bề mặt. Nó rất thuận lợi để sử dụng, đặc biệt là khi bạn làm trong ngành thực phẩm.

Hàm lượng etylen

Hiểu được các đặc tính rào cản tuyệt vời của EVOH đòi hỏi phải hiểu cấu trúc của nó. EVOH được tạo thành từ các đơn vị monome của rượu ethylene và vinyl. Các nhóm hydroxyl gây ra liên kết giữa các phân tử và nội phân tử. Các đơn vị rượu vinyl chịu trách nhiệm về các đặc tính cản khí khác nhau. Nhưng các đơn vị này cũng được biết là hòa tan trong nước nên rất khó tổng hợp. Vì vậy, các đơn vị ethylene có khả năng chống nước tuyệt vời. Việc bổ sung cả hai đơn vị monome dẫn đến một chất đồng trùng hợp dẻo nhiệt có thể xử lý được. Nó tạo ra các đặc tính cản khí tốt, nhưng nó cũng nhạy cảm với nước.

Độ kết tinh

Các đặc tính rào cản của EVOH cũng được quy cho mức độ kết tinh cao nội tại của polyme. Các miền tinh thể thường được phân tán trong một ma trận vô định hình. Đó là để phản ánh cấu trúc bán tinh thể. Tính chất rào cản của polyme cũng bị ảnh hưởng bởi kích thước và sự phân bố của các tinh thể. Khi hàm lượng ethylene nhỏ hơn 40% mol, các tinh thể có dạng đơn tà, tương tự như tinh thể được tìm thấy trong Poly Vinyl Alcohol (PVOH). Khi hàm lượng etylen cao (trên 80 mol%) tinh thể có cấu trúc trực thoi. Nó tương tự như PE (polyethylene). Các chế phẩm trung gian thể hiện sự pha trộn của cả hai cấu trúc và có mức độ kết tinh thấp.

Độ dày

Một yếu tố khác ảnh hưởng đến hiệu suất của hàng rào là độ dày của lớp EVOH. EVOH thường được sử dụng làm lớp rào cản mỏng trong cấu trúc nhiều lớp. Độ dày khác nhau tùy thuộc vào ứng dụng. Một lớp EVOH có kích thước vài micromet, thường nhỏ hơn 10 µm, là đủ để làm rào cản bao bì thực phẩm.

Tạo hình bằng nhiệt có ảnh hưởng đáng kể đến sự phân bố độ dày của vật liệu. Vật liệu màng được làm mềm bằng nhiệt. Nó được đúc bằng cách kéo căng cơ học và áp lực trong quá trình này. Sự phân bố độ dày và diện tích bề mặt của bao bì cuối cùng được xác định bởi độ sâu và góc vẽ của các góc. Tuy nhiên, hiệu ứng này có thể được giảm thiểu một phần. Đó là do sự kéo dài của màng có thể ảnh hưởng đến hướng của chuỗi polyme. Trong đó có thể được rút ra gần nhau hơn. Do đó, tính di động của chuỗi trong vùng vô định hình có thể bị hạn chế. Nó làm cho các phân tử oxy khó đi qua hơn. Nó dẫn đến tính thấm oxy thấp hơn.

Hiệu quả về mặt chi phí

Bao bì EVOH giảm chi phí sản xuất. Điểm mấu chốt của bạn có thể bị ảnh hưởng bởi việc giảm chi phí sản xuất. Ngoài ra, EVOH giảm lượng rác tạo ra bằng cách đóng gói. Sử dụng nguyên liệu tốt hơn dẫn đến ít chất thải hơn, làm tăng hiệu quả sản xuất.

Màng chắn có thể được tạo ra để làm đầy vô trùng trong bao bì EVOH. Bằng cách này, cần ít năng lượng hơn để xử lý. Giảm sử dụng năng lượng tương đương với chi phí thấp hơn. Đó là mong muốn có các công trình nhẹ với lớp phủ rào cản. So với đóng gói cồng kềnh, chúng cho phép vận chuyển nhiều mặt hàng hơn, tăng hiệu quả.

2. Bao bì PP và bao bì EVOH: Loại nào tốt hơn?

Polypropylene (PP) và EVOH (ethylene vinyl alcohol copolymer) đều là những vật liệu được sử dụng phổ biến trong ngành bao bì thực phẩm, nhưng chúng có những đặc tính và cách sử dụng khác nhau. Đây là một so sánh sâu hơn giữa hai loại vật liệu này:

Rào cản oxy

EVOH được biết đến với đặc tính rào cản đặc biệt, đặc biệt là rào cản oxy cao. Hàng rào oxy cao khiến nó trở nên lý tưởng để đóng gói các sản phẩm thực phẩm dễ hỏng như thịt, các sản phẩm từ sữa và thực phẩm chế biến sẵn. Hàng rào oxy cao này giúp ngăn ngừa hư hỏng và kéo dài thời hạn sử dụng của thực phẩm.

Mặt khác, PP có đặc tính rào cản tương đối thấp và mặc dù nó cung cấp một số mức độ bảo vệ chống lại oxy và độ ẩm, nhưng nó không hiệu quả bằng EVOH. PP thường được sử dụng làm vật liệu kết cấu kết hợp với EVOH hoặc các vật liệu rào cản khác để tạo ra cấu trúc bao bì nhiều lớp mang lại sự kết hợp mong muốn giữa độ bền, độ chắn và tính linh hoạt.

Khả năng kháng hóa chất

PP có khả năng kháng hóa chất cao và thường được sử dụng để đóng gói thực phẩm và đồ uống có chứa các thành phần axit hoặc chất béo. PP có thể chịu được bản chất hung hăng của các thành phần thực phẩm này và duy trì các đặc tính vật lý của nó, làm cho nó trở thành vật liệu phù hợp để đóng gói các sản phẩm như nước sốt, nước xốt và dầu.

Trong khi đó, EVOH có khả năng kháng hóa chất hạn chế và mặc dù không nên dùng để đóng gói các sản phẩm có chứa hóa chất mạnh, nhưng nó có thể được sử dụng để đóng gói các sản phẩm ít axit hơn hoặc chứa ít thành phần béo hơn.

Thuộc tính trong suốt

PP là một vật liệu trong suốt, mờ thường được sử dụng cho các ứng dụng đóng gói thực phẩm, nơi mà khả năng hiển thị của sản phẩm là rất quan trọng. Độ trong suốt của PP cho phép người tiêu dùng nhìn thấy sản phẩm thực phẩm bên trong, khiến nó trở thành vật liệu lý tưởng để đóng gói các sản phẩm như trái cây, rau củ và đồ nướng.

Ngược lại, EVOH không trong suốt như PP, nhưng nó có thể trở thành bán trong suốt. Trong các cấu trúc bao bì nhiều lớp kết hợp PP và EVOH, lớp PP cung cấp độ trong suốt mong muốn, trong khi lớp EVOH cung cấp lớp bảo vệ hàng rào cần thiết.

Chi phí

PP có chi phí tương đối thấp so với EVOH và thường được sử dụng làm lớp kết cấu trong cấu trúc bao bì nhiều lớp để giảm chi phí. Chi phí thấp của PP làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng đóng gói trong đó chi phí là yếu tố chính được cân nhắc.

EVOH là vật liệu đắt tiền hơn do thuộc tính rào cản cao, nhưng nó thường được sử dụng làm lớp rào cản trong cấu trúc bao bì nhiều lớp để mang lại mức độ bảo vệ mong muốn.

Nói tóm lại, không có lựa chọn nào là "tốt hơn" trong tất cả các ứng dụng. Việc lựa chọn vật liệu phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của ứng dụng đóng gói thực phẩm, chẳng hạn như loại thực phẩm được đóng gói, thời hạn sử dụng mong muốn và các hạn chế về chi phí. Đối với các ứng dụng yêu cầu mức độ bảo vệ hàng rào cao, EVOH là lựa chọn tốt hơn, trong khi đối với các ứng dụng cần tính minh bạch và kháng hóa chất, PP là lựa chọn tốt hơn. Trong nhiều trường hợp, cấu trúc bao bì nhiều lớp kết hợp PP và EVOH mang lại sự kết hợp tốt nhất các đặc tính, mang lại sự cân bằng mong muốn về độ bền, độ chắn và hiệu quả chi phí.