EVOH - chất đồng trùng hợp rượu ethylene vinyl - là một trong những vật liệu rào cản quan trọng nhất trong bao bì thực phẩm linh hoạt hiện đại. Nó thường không được sử dụng như một màng độc lập mà là một lớp rào cản chức năng trong cấu trúc màng nhiều lớp, trong đó khả năng ngăn chặn sự truyền oxy đặc biệt của nó quyết định hiệu suất thời hạn sử dụng của bao bì đối với các sản phẩm thực phẩm nhạy cảm với oxy. Hiểu được EVOH làm gì, hoạt động như thế nào và những hạn chế của nó nằm ở đâu sẽ hữu ích cho các nhà sản xuất thực phẩm, người mua bao bì và bất kỳ ai chỉ định túi vô trùng hoặc bao bì dạng túi cho các sản phẩm dạng lỏng.
EVOH là gì?
EVOH là một loại polyme nhiệt dẻo được sản xuất bằng quá trình xà phòng hóa (chuyển đổi hóa học) của chất đồng trùng hợp ethylene-vinyl axetat. Vật liệu thu được kết hợp thành phần ethylene mang lại khả năng xử lý và khả năng chống ẩm với thành phần cồn vinyl mang lại đặc tính rào cản oxy đặc biệt. Tỷ lệ ethylene và rượu vinyl trong chất đồng trùng hợp - được biểu thị bằng phần trăm mol ethylene - ảnh hưởng đến sự cân bằng giữa hiệu suất rào cản oxy và độ nhạy ẩm: hàm lượng ethylene thấp hơn mang lại rào cản oxy tốt hơn nhưng độ nhạy ẩm cao hơn; hàm lượng ethylene cao hơn làm giảm độ nhạy ẩm trong khi giảm nhẹ hiệu suất rào cản.
Các loại EVOH thương mại được sử dụng trong bao bì thực phẩm thường có hàm lượng ethylene từ 27 đến 44 phần trăm mol, với loại cụ thể được chọn dựa trên yêu cầu xử lý và sự cân bằng giữa rào cản và khả năng chống ẩm cần thiết cho ứng dụng.
Tại sao hiệu suất rào cản oxy của EVOH lại quan trọng
Oxy là nguyên nhân chính làm suy giảm chất lượng của hầu hết các sản phẩm thực phẩm dạng lỏng đóng gói. Trong nước ép trái cây và các chất cô đặc, oxy phản ứng với axit ascorbic (vitamin C), anthocyanin (sắc tố màu) và các hợp chất tạo mùi thơm dễ bay hơi - gây ra hiện tượng hóa nâu, mất vitamin và suy giảm hương vị. Trong rượu vang, oxy thúc đẩy quá trình oxy hóa các hợp chất phenolic và este dễ bay hơi, làm mất đi đặc tính của trái cây tươi và tạo ra mùi vị lạ. Trong dầu ăn, oxy gây ra quá trình oxy hóa lipid – ôi thiu. Trong các sản phẩm sữa, oxy góp phần tạo ra mùi vị lạ và suy thoái vitamin.
Tốc độ oxy đến sản phẩm trong gói kín được đo bằng Tốc độ truyền oxy (OTR) của vật liệu đóng gói - lượng oxy đi qua một khu vực xác định của vật liệu mỗi ngày trong điều kiện tiêu chuẩn hóa. OTR thấp hơn có nghĩa là hiệu suất rào cản oxy tốt hơn và thời hạn sử dụng sản phẩm dài hơn.
Hiệu suất rào cản oxy của EVOH tốt hơn đáng kể so với các loại polyme đóng gói tiêu chuẩn:
| Chất liệu | OTR (cc/m2/ngày ở 23°C, 0% RH) | Mức rào cản tương đối |
|---|---|---|
| LDPE (màng PE tiêu chuẩn) | ~7.000 – 11.000 | Rào cản kém |
| PET | ~50 – 100 | Rào cản vừa phải |
| Ni-lông (PA6) | ~30 – 60 | Rào cản vừa phải |
| EVOH (32 mol% etylen) | ~0,1 – 0,5 | Rào cản tuyệt vời (trong điều kiện khô ráo) |
| Lá nhôm (9 micron) | ~0,001 – 0,01 | Rào cản cực cao (gần bằng 0) |
EVOH ở điều kiện khô mang lại hiệu suất rào cản oxy tốt hơn khoảng 100 đến 10.000 lần so với màng PE tiêu chuẩn. Điều này có nghĩa là bao bì kết hợp lớp EVOH có thể duy trì môi trường thiếu oxy bên trong gói kín trong nhiều tháng, bảo vệ sản phẩm khỏi sự hư hỏng do oxy hóa trong suốt thời hạn sử dụng dự kiến.
Giới hạn quan trọng của EVOH: Độ nhạy ẩm
Hiệu suất rào cản oxy vượt trội của EVOH ở điều kiện khô hạn giảm đáng kể khi độ ẩm tăng. Các nhóm rượu vinyl trong EVOH mang lại hiệu quả rào cản có tính ưa nước - chúng hấp thụ nước từ môi trường xung quanh. Khi lớp EVOH hấp thụ độ ẩm, cấu trúc tinh thể của nó bị phá vỡ và khả năng thấm oxy tăng lên. Ở độ ẩm tương đối cao (80–100% RH), hiệu suất rào cản oxy của EVOH có thể giảm theo hệ số từ 10 đến 100 so với điều kiện khô ráo, tùy thuộc vào loại cụ thể.
Độ nhạy ẩm này là lý do tại sao EVOH hiếm khi được sử dụng làm lớp bề mặt trong bao bì thực phẩm. Nó phải được định vị như một lớp giữa trong cấu trúc màng nhiều lớp, được bảo vệ cả hai mặt bằng các lớp polymer chống ẩm. Các lớp PE, PP hoặc PET bên ngoài và bên trong đóng vai trò là lớp chắn ẩm giúp che chắn EVOH khỏi độ ẩm môi trường và độ ẩm trong chính sản phẩm, duy trì lớp EVOH ở trạng thái độ ẩm thấp, nơi hiệu suất rào cản oxy của nó được tối đa hóa.
Cấu trúc màng đa lớp điển hình kết hợp EVOH cho bao bì thực phẩm vô trùng là: PE/chất kết dính/EVOH/chất kết dính/PE. Các lớp PE cung cấp khả năng chống ẩm cho lớp giữa EVOH, khả năng bịt kín nhiệt (PE bên trong) và tính toàn vẹn của cấu trúc. EVOH cung cấp hàng rào oxy. Các lớp liên kết dính liên kết các lớp PE và EVOH không tương thích với nhau với độ bám dính giữa các lớp đủ để ngăn chặn sự phân tách trong quá trình xử lý và sử dụng.
EVOH so với lá nhôm trong xây dựng túi vô trùng
Đối với túi vô trùng và bao bì dạng túi trong hộp, việc lựa chọn giữa màng nhiều lớp chứa EVOH và màng nhôm mỏng liên quan đến sự cân bằng giữa hiệu suất rào cản, độ trong suốt và chi phí:
Lá nhôm ép
Lá nhôm ở độ dày 9 micron về cơ bản cung cấp OTR bằng 0 và truyền ánh sáng bằng 0 — hiệu suất rào cản cao nhất hiện có. Nó không thấm cả oxy và ánh sáng, khiến nó trở thành tiêu chuẩn cho các ứng dụng có yêu cầu cao nhất về thời hạn sử dụng: nước trái cây cô đặc, các sản phẩm cà chua và các sản phẩm thực phẩm nhạy cảm với oxy khác cần thời hạn sử dụng trong môi trường xung quanh từ 12 đến 24 tháng. Hạn chế là lá nhôm làm cho túi mờ đục (không thể nhìn thấy sản phẩm qua bao bì), tăng thêm trọng lượng và chi phí vật liệu so với cấu trúc chỉ có màng và tạo ra những thách thức về tái chế.
PET kim loại hóa (PET mạ nhôm)
PET kim loại hóa sử dụng một lớp nhôm rất mỏng (khoảng 0,02–0,05 micron) lắng đọng hơi nước trên bề mặt màng PET. Nó cung cấp hiệu suất rào cản cao tốt hơn đáng kể so với PE hoặc PET tiêu chuẩn, mặc dù không đạt đến OTR gần như bằng 0 của lá nhôm dày. Metallized PET nhẹ hơn, tiết kiệm chi phí hơn và linh hoạt hơn so với lá mỏng, khiến nó phù hợp với các túi vô trùng có rào cản cao, nơi không cần OTR độ 0 tuyệt đối. Nó mờ đục (lớp nhôm chặn ánh sáng) nhưng cung cấp một rào cản tốt cho nhiều ứng dụng đóng gói thực phẩm.
Phim tổng hợp EVOH
EVOH trong cấu trúc PE/EVOH/PE hoặc PET/EVOH/PE nhiều lớp cung cấp hàng rào oxy tuyệt vời với chi phí vật liệu thấp hơn so với các cấu trúc làm từ nhôm và — quan trọng — duy trì độ trong suốt của màng nếu các lớp bên ngoài trong suốt. Đối với các ứng dụng coi trọng khả năng hiển thị của sản phẩm (bao bì hướng tới người tiêu dùng trong đó tính minh bạch là điểm bán hàng, ứng dụng nước trái cây và đồ uống nhất định), màng composite EVOH cho phép đóng gói trong suốt hoặc mờ với hiệu suất chắn oxy cao. Sự đánh đổi là EVOH không cung cấp rào cản ánh sáng - các sản phẩm nhạy sáng vẫn yêu cầu lớp ngoài mờ đục hoặc bao bì thứ cấp để bảo vệ ánh sáng.
Hỗn hợp EVOH kim loại hóa kết hợp
Cấu trúc màng hiệu suất cao nhất dành cho túi vô trùng kết hợp PET hoặc EVOH kim loại hóa với các lớp rào cản bổ sung - cung cấp cả rào cản oxy và rào cản ánh sáng trong một cấu trúc nhẹ hơn so với lá mỏng dạng đặc. Đây là những cấu trúc "rào cản cực cao" được sử dụng cho các sản phẩm có yêu cầu khắt khe nhất về thời hạn sử dụng và nơi mà OTR bằng 0 tuyệt đối của lá dày không thể đạt được bằng các giải pháp thay thế màng. Túi vô trùng có rào cản cao và rào cản cực cao của Ruijin Xinchen sử dụng các cấu trúc vật liệu kết hợp này.
EVOH trong túi vô trùng: Ví dụ ứng dụng
Màng đa lớp dựa trên EVOH được sử dụng trên nhiều loại sản phẩm thực phẩm dạng lỏng được đóng gói trong túi vô trùng:
- Nước ép trái cây và nước ép rau cô đặc: Việc bảo vệ vitamin C và anthocyanin đòi hỏi hàng rào oxy cao. Túi ép bằng lá nhôm hoặc composite EVOH duy trì chất lượng nước ép cô đặc trong 12 tháng ở nhiệt độ môi trường.
- Bao bì rượu (định dạng BIB): Túi EVOH hoặc PET kim loại có rào cản cao dành cho rượu đóng túi duy trì độ tươi của rượu cả trước khi mở (bảo vệ khỏi quá trình oxy hóa trong kho) và sau khi mở (hạn chế quá trình oxy hóa do thẩm thấu trong thời gian phân phối 4 đến 6 tuần).
- Sản phẩm sữa (chế biến UHT): Túi vô trùng dành cho sữa UHT, kem và các sản phẩm sữa dạng lỏng sử dụng màng composite EVOH cung cấp hàng rào oxy mà không có lớp giấy bạc che mờ, cho phép hiển thị sản phẩm ở một số định dạng hướng tới người tiêu dùng.
- Dầu ăn: Quá trình oxy hóa dầu (ôi thiu) được thúc đẩy bởi oxy và được tăng tốc bởi ánh sáng. Túi vô trùng có rào cản cao dành cho dầu ăn sử dụng cấu trúc mờ đục - vật liệu tổng hợp PET/EVOH kim loại hóa hoặc màng nhôm mỏng - có khả năng giải quyết cả việc truyền oxy và ánh sáng.
- Chiết xuất thảo dược và phụ gia thực phẩm: Các thành phần chất lỏng có giá trị cao yêu cầu thời hạn sử dụng lâu dài mà không cần dây chuyền lạnh, hãy sử dụng túi vô trùng có rào cản cực cao trong đó chi phí tăng thêm của màng chắn được điều chỉnh theo giá trị sản phẩm và yêu cầu về thời hạn sử dụng.
Câu hỏi thường gặp
Thực phẩm EVOH có an toàn không?
EVOH được phê duyệt cho các ứng dụng tiếp xúc với thực phẩm ở tất cả các thị trường quản lý chính. Tại Hoa Kỳ, EVOH được liệt kê theo FDA 21 CFR 177.1360 dưới dạng phụ gia thực phẩm gián tiếp để sử dụng trong các sản phẩm tiếp xúc với thực phẩm. Tại EU, EVOH được đưa vào danh sách tích cực các monome theo Quy định (EU) tháng 10/2011 về vật liệu nhựa và các sản phẩm tiếp xúc với thực phẩm. EVOH tạo ra sự di chuyển tối thiểu vào thực phẩm — polyme có độ ổn định cao trong điều kiện tiếp xúc với thực phẩm bình thường — và không gây lo ngại về an toàn thực phẩm khi sử dụng trong các thông số được quy định trong các quy định hiện hành về tiếp xúc với thực phẩm.
Phim EVOH có thể tái chế được không?
Màng nhiều lớp chứa EVOH thường không thể tái chế được thông qua các dòng tái chế nhựa đơn nguyên liệu tiêu chuẩn vì các lớp polymer khác nhau không thể dễ dàng tách rời. Đây là hạn chế được thừa nhận của màng chắn đa lớp và là lĩnh vực phát triển tích cực trong ngành đóng gói. Màng chắn vật liệu đơn – đạt được hiệu suất rào cản oxy đầy đủ từ một họ polymer tương thích duy nhất (cấu trúc toàn PE hoặc toàn PP kết hợp các lớp rào cản đã được sửa đổi) – đang được phát triển như các giải pháp thay thế có thể tái chế cho màng nhiều lớp EVOH, mặc dù chúng chưa phù hợp với hiệu suất rào cản của EVOH cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe. Đối với các sản phẩm thực phẩm có giá trị cao cần có hiệu suất của rào cản EVOH để ngăn chặn sự hư hỏng, sự cân bằng môi trường trong việc ngăn ngừa lãng phí thực phẩm (có tác động đến môi trường cao hơn nhiều so với chính bao bì) thường ưu tiên màng chắn EVOH hơn các giải pháp thay thế có thể tái chế có rào cản thấp hơn vốn cho phép làm hư hỏng sản phẩm.
Sự khác biệt giữa EVOH và PVDC (Saran) là rào cản oxy là gì?
Cả hai EVOH và PVDC (polyvinylidene clorua) là vật liệu chống oxy hiệu suất cao được sử dụng trong bao bì thực phẩm. EVOH mang lại hiệu quả ngăn chặn oxy tốt hơn PVDC ở điều kiện khô ráo, thân thiện với môi trường hơn (PVDC chứa clo và tạo ra những thách thức pháp lý đối với việc xử lý bằng lò đốt) và thường được ưu tiên cho các phát triển bao bì mới. PVDC có độ nhạy ẩm thấp hơn EVOH - hiệu suất rào cản của nó ổn định hơn ở độ ẩm cao - điều này mang lại lợi thế cho nó trong các ứng dụng có độ ẩm cao. Trong thực tế, EVOH với lớp ngoài PE chống ẩm thích hợp đã thay thế phần lớn PVDC trong các ứng dụng đóng gói thực phẩm vô trùng.
Độ dày của lớp EVOH có ảnh hưởng đến hiệu suất rào cản không?
Đúng. Độ dày lớp EVOH trong cấu trúc màng nhiều lớp ảnh hưởng trực tiếp đến OTR - các lớp EVOH dày hơn cung cấp hàng rào oxy tốt hơn. Tuy nhiên, trên ngưỡng độ dày nhất định (thường là 3 đến 5 micron trong cấu trúc ép đùn), sự cải thiện rào cản gia tăng trên mỗi micron EVOH bổ sung sẽ giảm và các yếu tố khác — tính nhất quán của quá trình xử lý màng, chất lượng lớp dính, tổng độ dày màng — trở nên quan trọng hơn. Hầu hết các màng bao bì thực phẩm ép đùn đều sử dụng các lớp EVOH từ 3 đến 8 micron như một phần của tổng độ dày màng trong khoảng từ 70 đến 200 micron. Hàm lượng EVOH chiếm từ 2 đến 10% tổng độ dày màng nhưng chịu trách nhiệm cho phần lớn hiệu suất rào cản oxy.
Rào cản cao Túi vô trùng với EVOH từ Ruijin Xinchen
Công ty TNHH Công nghệ Ruijin Xinchen sản xuất túi vô trùng và bao bì dạng túi trong hộp sử dụng kết cấu màng chắn tiêu chuẩn, màng chắn cao và màng chắn cực cao kết hợp với tổ hợp PET kim loại, EVOH composite, lá nhôm nguyên chất và màng PE. Dây chuyền sản xuất một bước bao gồm đúc van, thổi màng, cán màng và làm túi tại cơ sở Doanh nghiệp công nghệ cao quốc gia được chứng nhận QS ở Ruijin, Giang Tây, Trung Quốc. Phạm vi dung tích từ 1L đến 220L dành cho thực phẩm, đồ uống, sữa, dầu ăn và các ứng dụng chất lỏng đặc biệt.
Liên hệ với chúng tôi để thảo luận về các yêu cầu đặc điểm kỹ thuật rào cản cho sản phẩm của bạn, yêu cầu dữ liệu OTR phim cũng như lấy mẫu và giá cả.
Sản phẩm liên quan: Túi vô trùng | Túi trong hộp (Rào chắn cao, hỗn hợp EVOH mạ nhôm) | Van & Nắp vòi
