So gestalten Sie die Barriereschicht von Lebensmittelpapierschachteln, um ölbeständige, feuchtigkeitsbeständige und frischhaltende Eigenschaften für verschiedene Lebensmittelarten zu gewährleisten

Lebensmittelpapierboxen sind ein Mainstream-Trend bei Lebensmittelverpackungen und ihre zentrale Wettbewerbsfähigkeit liegt in der Barrieretechnologie. Barriereschichten müssen an die physikalischen und chemischen Eigenschaften verschiedener Lebensmittel angepasst werden, um die Lebensmittelsicherheit zu gewährleisten, die Haltbarkeit zu verlängern und den Geschmack zu bewahren. Dies erfordert ausgefeilte Materialwissenschaften, Beschichtungsprozesse und spezielle Testmetriken (wie MVTR-, OTR- und Cobb-Werte).

Die „Ölbarriere“-Herausforderung für fettreiche Lebensmittel: Ölmigrationstests

Fettreiche Lebensmittel wie Pizza, Brathähnchen, Gebäck und Fleischprodukte, die tierisches Fett enthalten, stellen eine der größten Herausforderungen für Papierschachteln dar: die Ölbarriereeigenschaften. Öle haben eine hohe Migrationsrate und können schnell in normalen Karton eindringen, wodurch die Verpackung aufweicht und Flecken austreten, was das Aussehen und die Strukturfestigkeit erheblich beeinträchtigt.

1. Fluorierte chemische Alternativen (PFAS-frei)

Die traditionelle Lösung besteht in der Verwendung von PFAS-Beschichtungen (Perfluoralkyl- und Polyfluoralkylsubstanzen), die aufgrund ihrer hervorragenden niederenergetischen Oberflächeneigenschaften wirksam dem Eindringen von Öl widerstehen. Aufgrund immer strengerer Umwelt- und Lebensmittelsicherheitsvorschriften verlagert sich der Markt jedoch hin zu PFAS-freien Ölbarrieretechnologien.

Polymerbeschichtungen auf Wasserbasis: Diese Beschichtungen verwenden speziell modifizierte Polymeremulsionen auf Wasserbasis und blockieren Öl und Fett physikalisch, indem sie eine dichte Filmstruktur mit geringer Porosität bilden. Diese Beschichtungen sind mit vorhandenen Flexo- oder Tiefdruckgeräten kompatibel und ermöglichen eine hochpräzise Beschichtung.

Beschichtungen auf natürlicher Wachsbasis: Verwenden Sie modifiziertes Biowachs (z. B. Sojawachs oder Bienenwachs) als Dispersionssystem. Die Hydrophobie von Wachsen sorgt für eine grundlegende wasser- und ölabweisende Wirkung, insbesondere bei Anwendungen mit niedrigem bis mittlerem Ölgehalt. Sie zeichnen sich außerdem durch eine hervorragende Repulpierbarkeit aus und sind somit recycelbar.

Professionelle Indikatoren: Die Ölblockierungsleistung wird hauptsächlich mithilfe des Kit-Tests bewertet. Liner für hochwertige Lebensmittelkartons müssen die Kit-Level 8–12 erfüllen.

Feuchtigkeitsschutzanforderungen für feuchtigkeitshaltige/feuchtigkeitsreiche Lebensmittel: WVTR und COBB Value Control

Feuchtigkeitshaltige/feuchtigkeitsreiche Lebensmittel wie Tiefkühlkost, frische Salate, gekühlte Milchprodukte und Heißgetränkebecher zum Mitnehmen erfordern Kartons mit ausgezeichneter Feuchtigkeits- und Flüssigkeitsbeständigkeit.

1. Traditionelle PE-Beschichtung und umweltfreundliche Alternativen

Polyethylen (PE)-Beschichtung: Dies ist derzeit die am häufigsten verwendete Feuchtigkeitssperrschicht. Dies wird erreicht, indem die PE-Folie durch die Extrusionslaminiertechnologie fest mit dem Karton verbunden wird. PE hat eine extrem niedrige MVTR (Wasserdampfdurchlässigkeit), wodurch das Eindringen von Wasserdampf wirksam verhindert wird, die strukturelle Integrität des Kartons erhalten bleibt und ein Zusammenfallen der Schachtel aufgrund der Feuchtigkeitsaufnahme verhindert wird. Allerdings bleibt die Recyclingfähigkeit von PE umstritten.

PLA/PHA-Beschichtung: Um dem kompostierbaren Trend gerecht zu werden, haben sich biobasierte Materialien wie Polymilchsäure (PLA) und Polyhydroxyalkanoate (PHA) als PE-Alternativen herauskristallisiert. Diese Materialien sind unter bestimmten Bedingungen biologisch abbaubar und bieten gleichzeitig ähnliche Feuchtigkeitsbarriereeigenschaften wie PE. Allerdings ist zu beachten, dass PLA grundsätzlich industrielle Kompostierungsbedingungen erfordert.

Professionelle Kennzahlen:

WVTR (Water Vapour Transmission Rate): Dies misst die Geschwindigkeit, mit der Wasserdampf die Barriereschicht durchdringt, typischerweise ausgedrückt in g/(m²/24h). Für die Verpackung von Tiefkühlkost ist eine extrem niedrige WVTR erforderlich, um Gefrierbrand zu verhindern.

COBB (Wasserabsorptionsrate): Dieser Wert misst die Fähigkeit von Karton, über einen bestimmten Zeitraum Wasser aufzunehmen, und ist ein direkter Indikator für die Wasserbeständigkeit seiner Oberfläche.

Sauerstoffbarrierestrategien für Lebensmittel, die eine langfristige Frische erfordern: OTR und Gasbarrieren

Für Kaffeebohnen, Nüsse, dehydrierte Suppen und bestimmte Fertiggerichte, die anfällig für Oxidation und Geschmacksverlust sind, sind neben der grundlegenden Feuchtigkeits- und Ölbeständigkeit auch die Sauerstoffbarriereeigenschaften von entscheidender Bedeutung. Dies steht in direktem Zusammenhang mit der Erhaltung von Geschmack und Nährstoffen.

1. Hochleistungsbarrierepolymere und Mehrschichtlaminierungen

EVOH/PVDC: Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) und Polyvinylidenchlorid (PVDC) gelten in der Branche als leistungsstarke Sauerstoffbarrierematerialien. EVOH bietet hervorragende Sauerstoffbarriereeigenschaften und ist eine Schlüsselschicht in vielen hochwertigen Verbundverpackungen auf Papierbasis, wie z. B. Tetra Pak. Diese Materialien erfordern jedoch oft einen mehrschichtigen Aufbau oder eine Laminierung mit Aluminiumfolie, um den Herausforderungen der Repulpierbarkeit zu begegnen.

PVA/Kaolin-Beschichtung: Dieses Beschichtungssystem kombiniert Polyvinylalkohol (PVA) mit einem anorganischen Mineral (wie Kaolin in Nanoqualität oder mikrofibrillierte Cellulose (MFC)). PVA weist unter trockenen Bedingungen hervorragende OTR-Barriereeigenschaften (Oxygen Transmission Rate) auf und ist wasserlöslich, was die Repulpierbarkeit erleichtert. Allerdings werden die Barriereeigenschaften von PVA durch Feuchtigkeit beeinträchtigt, sodass eine zusätzliche Feuchtigkeitsbarriereschicht erforderlich ist, um eine stabile Leistung zu gewährleisten.

Professionelle Kennzahlen:

OTR (Oxygen Transmission Rate): Dies misst die Geschwindigkeit, mit der Sauerstoff die Barriereschicht durchdringt, typischerweise ausgedrückt in cm³/(m²⋅24h⋅atm). Je niedriger der Wert, desto besser ist die Sauerstoffbarriereleistung und desto länger ist die Haltbarkeit.