Свяжитесь с нами

+7 (495) 989-43-69


(многоканальный)

e-mail: arz-p@arzpuck.ru

8-926-917-76-62
8-926-917-76-69

+7 (499) 123-54-44,
+7 (499) 124-56-63,
+7 (499) 797-49-76,
+7 (499) 127-67-40,
+7 (499) 127-18-78,
+7 (499) 755-71-13.

Требования к гибкой упаковке на основе бумаги

Здесь мы ограничимся рассмотрением лишь гибкой упаковки на основе бумаги, используемой для различных пищевых продуктов (кондитерских изделий и сельскохозяйственной продукции), табачных изделий, сельскохозяйственных химикатов, изделий медицинского назначения, товаров для дома и электротоваров. Требования к упаковке лекарственных препаратов мы рассмотрим отдельно.

Печать

На гибкой упаковке должна присутствовать информация об изделии и его использовании, а также (при необходимости) о мерах безопасности. Во многих случаях в зависимости от изделия и условий его реализации гибкая упаковка должна обеспечивать визуальное воздействие на покупателя.

Основные способы печати на бумаге для гибкой упаковки — это флексография и глубокая печать. Краски используются на основе органических растворителей, водорастворимые и отверждающиеся под действием УФ-облучения. В допечатной подготовке используются цифровые технологии. Качество печати в зависимости от типа поверхности и цвета бумаги может быть различным. Цвет материала, на котором выполняется печать, обычно белый (у бумаги на основе беленой целлюлозы)

или коричневый (у материалов на основе небеленой целлюлозы, вторичного волокна или их смеси). Поверхность может быть машинной гладкости (MF), обработанная на лощильном цилиндре (MG), суперкаландрированная (SC), мелованная на БДМ или литого мелования. Чем больше белизна и гладкость поверхности бумаги, тем лучше качество печати (более четкие точки в цветных иллюстрациях, лучше качество текста, хорошие контрастность и оптическая плотность).

Герметизация и укупорка

В конструкции упаковки (например, саше) может быть предусмотрена система герметизации (укупорки). Упаковку до заполнения заделывают с двух или трех сторон, а после заполнения герметизируют оставшиеся стороны. Если упаковка благодаря барьерным свойствам должна обеспечить защиту изделия, то необходимо, чтобы в местах укупорки не было микропор.

Основным способом обеспечения возможности герметизации бумажной упаковки является использование синтетических полимеров, обеспечивающих склеивание упаковки. Они могут применяться в виде раствора, дисперсий, расплава и экструзионных покрытий.

  • Поливинилидендихлорид (ПВДХ) и акрилаты используются в виде водной дисперсии. Сополимеры на основе винила, в частности VMCH фирмы Dow Chemical Co., в виде термосвариваемого покрытия наносят из раствора. Там, где в покрытии требуются большее содержание сухих веществ или пониженная вязкость, фирма Dow Chemical Co. рекомендует использовать VMCC*. В виде расплава используется воск в смеси с такими полимерными материалами, как этиленвинилацетат (ЭВА), и другими добавками, улучшающими начальную липкость и прочность соединения; расплав наносится валиковым способом или с помощью щелевой экструзионной головки.
  • В виде экструзионных покрытий используется полиэтилен и ЭВА, модифицированный полиэтиленом; существуют и другие полимеры, которые обеспечивают термосваривание, но широко их не используют (из-за высокой стоимости); их можно применять, если помимо герметизирующих свойств требуются и другие — например, барьерные свойства по отношению к маслам и жирам (в этом случае используют такой иономер, как Surlyn® фирмы DuPont) или термостойкость (в этом случае применяют полипропилен, полиэтилентерефталат или полиамиды).
  • Холодную сварку проводят с использованием латексов на основе натурального или синтетического каучука, наносимых на гладкую бумажную поверхность (например, пергамина или беленой крафт-бумаги); соединение происходит под действием давления. Холодная сварка может быть высокоскоростной, что широко применяется в упаковывании шоколада и других чувствительных к нагреву пищевых продуктов.

Барьерные свойства

Для защиты изделия при использовании гибкой упаковки на основе бумаги необходимо, чтобы она обладала барьерными свойствами. Для обеспечения необходимого срока годности в тех или иных условиях хранения, сбыта и использования следует знать, какие характеристики изделия требуют защиты — текстура, вкус, аромат и т. п. Затем необходимо определить вид, толщину и массу барьерного материала(ов), требуемых для обеспечения необходимой защиты.

Ниже мы рассмотрим некоторые барьерные свойства (относительно содержания влаги, текстуры, вкусо-ароматических соединений и т. п.), и проблемы выбора промышленно выпускаемых материалов для обеспечения барьерных свойств упаковки. Следует учитывать, что подобные материалы не являются взаимозаменяемыми — каждый из них обеспечивает определенную степень конкретных барьерных свойств (например, алюминиевая фольга по сравнению с ПВДХ или ПЭ).

Кроме того, степень любой защиты зависит от количества используемого материала (толщины или массы покрытия), что важно в коммерческом аспекте: масса и толщина, необходимые для достижения необходимых свойств, могут исключить использование того или иного материала, особенно с учетом его цены.

Барьерные свойства по отношению к влаге и водяному пару

Воздействие влаги на упакованное изделие зависит от его типа. Для некоторых продуктов необходимо поддерживать высокое содержание влаги, предохраняя их от высыхания. Для других, наоборот, поглощение влаги может привести к изменению текстуры изделия (например, хлебцы или чипсы могут потерять свои хрустящие свойства, а металлические изделия, содержащие двухвалентное железо, под действием высокой влажности и кислорода могут заржаветь).

Для стабильного сохранения свойств любого пищевого продукта (в частности, его текстуры и вкуса) существует некоторое оптимальное содержание влаги. Некоторые непищевые изделия (например, табачные) также характеризуются оптимальным содержанием влаги, в пределах которого качество изделий остается приемлемым. Тем не менее существует определенный уровень содержания влаги, при котором качество того или иного изделия считается уже неприемлемым. Если при упаковывании изделие содержит нужное количество влаги, то упаковка в течение ожидаемого срока хранения в рекомендуемых условиях должна исключить выход значения содержания влаги за пределы допустимых параметров.

Под действием изменения влажности содержание влаги в пищевых продуктах возрастает или снижается до достижения равновесной относительной влажностью (РОВ) со средой, в которой они находятся (в случае упакованного продукта — со средой в пределах герметизированной упаковки). Именно поэтому необходимо знать РОВ и содержание влаги, заданное на этапе производства и упаковки изделия. Еще один важный фактор — это относительная влажность среды, в которой упакованное изделие будет храниться, проходить по цепи сбыта и реализовываться. Для моделирования усредненных условий проводят испытание на образцах упаковки, хранящихся при температуре 25 °С и относительной влажности 75% (когда изделие поглощает влагу) и 40% (когда оно ее теряет). Для моделирования тропических условий используют температуру 38 °С и ОВ соответственно 90 и 40%.

При температуре 25 °С и ОВ 75% упакованные изделия с низкой ОВ вбирают влагу из внешней среды, а продукты с более высокой ОВ влагу выделяют. Одна из функций упаковки — гарантия, что при любом направлении миграции влаги (в изделие или из него) содержание влаги в данном изделии в пределах срока хранения не достигнет такого значения, при котором качество продукта окажется неприемлемым.

Сроки хранения многих пищевых продуктов в гибкой упаковке должны составлять 6-18 мес. в зависимости от вида изделия, условий его реализации и использования. Для установления срока годности разработаны ускоренные методы испытаний, позволяющие определить реальный срок годности и барьерные свойства упаковки.

У сухих пищевых продуктов (например, растворимого кофе и картофельных чипсов) содержание влаги обычно составляет около 3%, а РОВ — 10-20%. Упаковка этих изделий должна обладать хорошими барьерными свойствами по отношению к водяному пару, то есть характеризоваться низкой паропроницаемостью. Некоторые другие сухие пищевые продукты, например, зерновые завтраки с РОВ 20-30%, менее требовательны к барьерным свойствам упаковки относительно водяного пара. РОВ сушеных фруктов и орехов составляет 30-60%, а соли и сахара —75 и 85% соответственно. РОВ для тортов и пирожных составляет около 90%, и можно было бы предположить, что в этом случае барьерные свойства упаковки должны препятствовать миграции из них влаги, однако ОВ 90% в упаковке — идеальное условие для развития плесени. В этом случае следует не столько предотвращать потерю влаги изделием, сколько обеспечить медленное снижение ее содержания, предотвращая достижение слишком высокой ОВ в упаковке.

Низкая паропроницаемость, то есть хорошие барьерные свойства по отношению к водяному пару, могут быть обеспечены при использовании многослойных ламинатов следующего строения:

  • экструзионное покрытие, бумага / алюминиевая фольга / ПЭ;
  • экструзионное покрытие, металлизированный ПЭТ / бумага / ПЭ;
  • покрытие из дисперсии, бумага /ПВДХ;
  • покрытие из расплава, бумага / расплав;
  • восковое покрытие, бумага / покрытие, состоящее из микрокристаллического воска-церезина и добавок;
  • экструзионное покрытие, ПЭ / бумага / ПЭ или бумага / ПЭ;
  • ПЭТ, покрытый SiO2 / бумага / ПЭ.

Средние барьерные свойства по отношению к водяному пару обычно обеспечиваются бумагой с покрытием из полиэтилена, нанесенного экструзионным способом.

Барьерные свойства по отношению к газам (кислороду, двуокиси углерода и азоту)

Для защиты изделий, характеризующихся возможной потерей вкусо-ароматических свойств или способных к контаминации микроорганизмами, необходима упаковка с барьерными свойствами относительно газов. Если атмосферный кислород вызывает порчу пищевых продуктов (например, картофельных чипсов) вследствие окислительного прогоркания, то эти изделия можно упаковывать в среде инертного газа (азота или двуокиси углерода). К воздействию кислорода чувствителен и молотый кофе, в связи с чем его расфасовку зачастую проводят под вакуумом.

Барьер для газов обеспечивается алюминиевой фольгой, этиленвиниловым спиртом (EVOH), ПВДХ, ПЭТ, металлизированным алюминием, ПЭТ с покрытием из SiO2, а также воском. При использовании алюминиевой фольги герметизацию выполняют горячим расплавом или ПЭ. Некоторым упаковщикам алюминиевая фольга не нравится из-за сложностей с ее вторичной переработкой. EVOH характеризуется прекрасными барьерными свойствами по отношению к газам, но они существенно ухудшаются при высокой ОВ, и в гибкой упаковке на основе бумаги его применяют лишь между слоями ПЭ или ПП. Подобная структура упаковочного материала с EVOH предлагается и для упаковки жидкостей.

Барьерные свойства по отношению к маслам и жирам

Эти свойства необходимы, если в изделии содержатся растительные масла или животные жиры, которые должны удерживаться внутри упаковки, так как их потери приводят к ухудшению качества изделия, а их миграция на поверхность упаковки — к потере упаковкой товарного вида.

Барьерные свойства по отношению к маслам и жирам обеспечиваются алюминиевой фольгой, ПВДХ или экструзионным покрытием. При использовании алюминиевой фольги полимер, применяемый для термосвариваемой герметизации, должен обладать масло- и жиростойкостью. Такие материалы, как ПЭ средней и высокой плотности, ПП и иономерные смолы (например, Surlyn®), обеспечивают необходимую масло- и жиростойкость, причем наилучшими барьерными свойствами из них обладает Surlyn®.

Иногда бывает достаточно тонкого слоя иономерной смолы между ПЭ и алюминиевой фольгой, обеспечивающего хорошие барьерные свойства, а также прочное соединение алюминиевой фольги и ПЭ при хранении. Такое использование иономерных смол обеспечивает также хорошую адгезию ПЭ без использования высоких температур, которые опасны тем, что в пищевом продукте могут появиться посторонние запахи и привкусы.

Жиронепроницаемая бумага и пергамин также обладают масло- и жиростойкостью, но при их использовании в гибкой упаковке для ее герметизации они требуют нанесения покрытия.

Барьерные свойства по отношению к свету

Некоторые пищевые продукты, особенно жиросодержащие, под действием света могут испортиться (особенно это касается прямых солнечных лучей с УФ-компонентом, способствующим окислительному прогорканию). Для таких изделий необходима непрозрачная упаковка, содержащая в конструкции алюминиевую фольгу.