EVOH — copolimer de etilen vinil alcool — este unul dintre cele mai importante materiale de barieră în ambalajele flexibile moderne pentru alimente. În mod obișnuit, nu este folosit ca folie independentă, ci ca strat de barieră funcțional într-o structură de film multistrat, unde capacitatea sa excepțională de a bloca transmiterea oxigenului determină performanța de valabilitate a ambalajelor pentru produsele alimentare sensibile la oxigen. Înțelegerea ce face EVOH, cum funcționează și unde se află limitările sale este utilă pentru producătorii de alimente, cumpărătorii de ambalaje și pentru oricine specifică pungi aseptice sau ambalaje bag-in-box pentru produse lichide.
Ce este EVOH?
EVOH este un polimer termoplastic produs prin saponificarea (conversia chimică) a copolimerului etilen-acetat de vinil. Materialul rezultat combină o componentă de etilenă care oferă procesabilitate și rezistență la umiditate cu o componentă de alcool vinilic care oferă proprietăți excepționale de barieră la oxigen. Raportul dintre etilenă și alcool vinilic din copolimer — exprimat ca procent molar de etilenă — afectează echilibrul dintre performanța barierei de oxigen și sensibilitatea la umiditate: conținutul mai scăzut de etilenă oferă o barieră mai bună la oxigen, dar o sensibilitate mai mare la umiditate; Conținutul mai mare de etilenă reduce sensibilitatea la umiditate, reducând în același timp ușor performanța barierei.
Calitățile comerciale EVOH utilizate în ambalajele alimentare au în mod obișnuit un conținut de etilenă de 27 până la 44% moli, cu gradul specific selectat pe baza cerințelor de procesare și a echilibrului de rezistență la barieră și la umiditate necesar pentru aplicare.
De ce contează performanța barierei de oxigen de la EVOH
Oxigenul este cauza principală a deteriorării calității în majoritatea produselor alimentare lichide ambalate. În sucurile și concentratele de fructe, oxigenul reacționează cu acidul ascorbic (vitamina C), antociani (pigmenți de culoare) și compuși volatili de aromă - provocând rumenire, pierderea vitaminelor și degradarea aromei. În vin, oxigenul conduce la oxidarea compușilor fenolici și a esterilor volatili, provocând pierderea caracterului fructelor proaspete și dezvoltarea aromelor neplăcute. În uleiurile comestibile, oxigenul declanșează oxidarea lipidelor - râncezirea. În produsele lactate, oxigenul contribuie la dezvoltarea aromelor nefavorabile și la degradarea vitaminelor.
Viteza cu care oxigenul ajunge la produs într-un ambalaj sigilat este măsurată prin viteza de transmisie a oxigenului (OTR) a materialului de ambalare - cantitatea de oxigen care trece printr-o zonă definită a materialului pe zi în condiții stşiardizate. OTR mai scăzut înseamnă o performanță mai bună a barierei de oxigen și o durată mai lungă de valabilitate a produsului.
Performanța barierei de oxigen a EVOH este dramatic mai bună decât polimerii standard de ambalare:
| Material | OTR (cc/m²/zi la 23°C, 0% RH) | Nivel relativ al barierei |
|---|---|---|
| LDPE (film PE standard) | ~7.000 – 11.000 | Slabă barieră |
| PET | ~50 – 100 | Barieră moderată |
| Nailon (PA6) | ~30 – 60 | Barieră moderată |
| EVOH (32% mol de etilenă) | ~0,1 – 0,5 | Bariera excelenta (in conditii uscate) |
| Folie de aluminiu (9 microni) | ~0,001 – 0,01 | Barieră ultra-înaltă (se apropie de zero) |
EVOH în condiții uscate oferă o performanță de barieră de oxigen de aproximativ 100 până la 10.000 de ori mai bună decât filmul PE standard. Aceasta înseamnă că ambalajul care încorporează un strat EVOH poate menține un mediu sărăcit de oxigen în interiorul ambalajului sigilat timp de luni de zile, protejând produsul de deteriorarea oxidativă pe toată durata de valabilitate prevăzută.
Limitarea critică a EVOH: sensibilitatea la umiditate
Performanța remarcabilă a barierei de oxigen a EVOH în condiții uscate scade semnificativ pe măsură ce umiditatea crește. Grupările de alcool vinilic din EVOH care asigură performanță de barieră sunt hidrofile - absorb apa din mediul înconjurător. Pe măsură ce stratul EVOH absoarbe umiditatea, structura sa cristalină este perturbată și permeabilitatea la oxigen crește. La umiditate relativă ridicată (80–100% RH), performanța barierei de oxigen a EVOH poate scădea cu un factor de 10 până la 100 în comparație cu condițiile uscate, în funcție de gradul specific.
Această sensibilitate la umiditate este motivul pentru care EVOH este rareori utilizat ca strat de suprafață în ambalajele alimentare. Trebuie pozitionat ca strat mijlociu intr-o constructie de film multistrat, protejat pe ambele fete de straturi polimerice rezistente la umezeala. Straturile exterioare și interioare de PE, PP sau PET acționează ca bariere de umiditate care protejează EVOH de umiditatea mediului și de umiditatea din produs în sine, menținând stratul EVOH într-o stare de umiditate scăzută, unde performanța barieră de oxigen este maximizată.
O structură tipică de film multistrat care încorporează EVOH pentru ambalarea aseptică a alimentelor este: PE/adeziv / EVOH / adeziv / PE. Straturile din PE asigură protecție împotriva umezelii pentru stratul mijlociu EVOH, etanșare termică (PE interior) și integritate structurală. EVOH asigură bariera de oxigen. Straturile de legătură adezive leagă straturile incompatibile de PE și EVOH împreună cu suficientă aderență interstrat pentru a preveni delaminarea în timpul procesării și utilizării.
EVOH vs folie de aluminiu în construcție de pungi aseptice
Pentru pungi aseptice și ambalaje bag-in-box, alegerea între filmul multistrat care conține EVOH și laminatul foliei de aluminiu implică un compromis între performanța barierei, transparență și cost:
Folie de aluminiu laminat
Folia de aluminiu cu o grosime de 9 microni oferă în esență zero OTR și zero transmisie a luminii - cea mai mare performanță de barieră disponibilă. Este impermeabil atât la oxigen, cât și la lumină, ceea ce îl face standardul pentru cele mai solicitante aplicații de valabilitate: concentrate de sucuri, produse din roșii și alte produse alimentare extrem de sensibile la oxigen, care necesită o perioadă de valabilitate ambientală de 12 până la 24 de luni. Dezavantajul este că folia de aluminiu face sacul opac (produsul nu poate fi văzut prin ambalaj), adaugă greutate și costul materialului în comparație cu construcțiile numai pe film și creează provocări de reciclare.
PET metalizat (PET placat cu aluminiu)
PET-ul metalizat folosește un strat foarte subțire de aluminiu (aproximativ 0,02–0,05 microni) depus în vapori pe o suprafață de film PET. Oferă o performanță ridicată de barieră semnificativ mai bună decât PE sau PET standard, deși nu se apropie de OTR aproape de zero al foliei de aluminiu groase. PET-ul metalizat este mai ușor, mai rentabil și mai flexibil decât folie laminată, făcându-l potrivit pentru pungi aseptice cu barieră înaltă, unde nu este necesară OTR zero absolut. Este opac (stratul de aluminiu blochează lumina), dar oferă o barieră bună pentru o gamă largă de aplicații de ambalare a alimentelor.
Film compozit EVOH
EVOH într-o structură multistrat PE/EVOH/PE sau PET/EVOH/PE oferă o barieră excelentă la oxigen la un cost de material mai mic decât construcțiile pe bază de aluminiu și, în mod esențial, menține transparența filmului dacă straturile exterioare sunt transparente. Pentru aplicațiile în care vizibilitatea produsului este apreciată (ambalaje orientate către consumator unde transparența este un punct de vânzare, anumite aplicații pentru sucuri și băuturi), foliile compozite EVOH permit un ambalaj transparent sau translucid cu performanță ridicată de barieră la oxigen. Compensația este că EVOH nu oferă barieră la lumină - produsele sensibile la lumină necesită încă un strat exterior opac sau un ambalaj secundar pentru protecție împotriva luminii.
Compozit EVOH metalizat combinat
Construcțiile de film de cea mai înaltă performanță pentru pungi aseptice combină PET sau EVOH metalizat cu straturi de barieră suplimentare - oferind atât barieră de oxigen, cât și barieră de lumină într-o structură mai ușoară decât folie laminată solidă. Acestea sunt construcțiile de „barieră ultra-înaltă” utilizate pentru produsele cu cele mai exigente cerințe de valabilitate și unde OTR-ul absolut zero al foliei groase nu este realizabil cu alternative de film. Sacii aseptici cu barieră înaltă și barieră ultra-înaltă de la Ruijin Xinchen folosesc aceste construcții de materiale combinate.
EVOH în pungi aseptice: exemple de aplicare
Filmele multistrat pe bază de EVOH sunt utilizate în gama de produse alimentare lichide ambalate în pungi aseptice:
- Suc de fructe și concentrate de suc de legume: Vitamina C și protecția cu antociani necesită o barieră ridicată de oxigen. Pungile din compozit EVOH sau din folie de aluminiu laminate mențin calitatea concentratului de suc timp de 12 luni la temperatura ambiantă.
- Ambalare vin (format BIB): Sacii EVOH cu barieră înaltă sau PET metalizat pentru vinul bag-in-box mențin prospețimea vinului atât înainte de deschidere (protejând de oxidarea depozitului), cât și post-deschidere (limitând oxidarea determinată de permeație în perioada de distribuire de 4 până la 6 săptămâni).
- Produse lactate (procesate UHT): Pungile aseptice pentru lapte UHT, smântână și produse lactate lichide folosesc folii compozite EVOH care oferă o barieră de oxigen fără opacitatea foliei, permițând vizibilitatea produsului în unele formate destinate consumatorilor.
- Ulei comestibil: Oxidarea uleiului (râncezirea) este condusă de oxigen și accelerată de lumină. Pungile aseptice cu barieră înaltă pentru uleiul comestibil utilizează structuri opace - compozite PET/EVOH metalizate sau laminate din folie de aluminiu - care se adresează atât oxigenului, cât și transmisiei luminii.
- Extracte din plante și aditivi alimentari: Ingredientele lichide de înaltă valoare care necesită o durată lungă de valabilitate în mediu fără lanț de frig folosesc pungi aseptice cu barieră ultra-înaltă, în care costul suplimentar al peliculei de barieră este justificat de valoarea produsului și de cerințele de valabilitate.
Întrebări frecvente
Este alimentele EVOH sigure?
EVOH este aprobat pentru aplicații în contact cu alimentele pe toate piețele de reglementare majore. În SUA, EVOH este listat sub FDA 21 CFR 177.1360 ca aditiv alimentar indirect pentru utilizare în articolele care vin în contact cu alimentele. În UE, EVOH este inclus în lista pozitivă de monomeri conform Regulamentului (UE) 10/2011 privind materialele și articolele din plastic destinate să intre în contact cu alimentele. EVOH produce o migrare minimă în alimente - polimerul este foarte stabil în condiții normale de contact cu alimentele - și nu prezintă probleme de siguranță alimentară atunci când este utilizat în parametrii specificați în reglementările aplicabile privind contactul cu alimentele.
Filmul EVOH poate fi reciclat?
Filme multistrat care conțin EVOH în general, nu sunt reciclabile prin fluxuri standard de reciclare a plasticului dintr-un singur material, deoarece diferitele straturi de polimer nu pot fi separate cu ușurință. Aceasta este o limitare recunoscută a filmelor de barieră multistrat și o zonă activă de dezvoltare în industria ambalajelor. Filmele de barieră monomaterial - care obțin performanțe adecvate de barieră de oxigen dintr-o singură familie de polimeri compatibile (structuri din PE sau din PP care încorporează straturi de barieră modificate) - sunt dezvoltate ca alternative reciclabile la filmele multistrat EVOH, deși nu se potrivesc încă cu performanța de barieră EVOH pentru aplicații solicitante. Pentru produsele alimentare de mare valoare, unde este necesară performanța barierei EVOH pentru a preveni deteriorarea, echilibrul de mediu al prevenirii risipei de alimente (care are un impact mult mai mare asupra mediului decât ambalajul în sine) favorizează de obicei filmul de barieră EVOH față de alternativele reciclabile cu barieră inferioară care permit deteriorarea produsului.
Care este diferența dintre EVOH și PVDC (Saran) ca bariere de oxigen?
ambele EVOH and PVDC (clorura de poliviniliden) sunt materiale de barieră de oxigen de înaltă performanță utilizate în ambalarea alimentelor. EVOH oferă o performanță mai bună de barieră la oxigen decât PVDC în condiții uscate, este mai acceptabil din punct de vedere ecologic (PVDC conține clor și creează provocări de reglementare pentru eliminarea prin incinerare) și este, în general, preferat pentru noile dezvoltări de ambalare. PVDC are o sensibilitate mai mică la umiditate decât EVOH - performanța sa de barieră este mai stabilă la umiditate ridicată - ceea ce îi conferă un avantaj în aplicațiile cu umiditate ridicată. În practică, EVOH cu straturi exterioare PE adecvate care protejează umezeala a înlocuit în mare măsură PVDC în aplicațiile de ambalare aseptică a alimentelor.
Grosimea stratului EVOH afectează performanța barierei?
Da. Grosimea stratului EVOH într-o structură de film multistrat afectează direct OTR - straturile mai groase de EVOH asigură o barieră mai bună la oxigen. Cu toate acestea, peste un anumit prag de grosime (de obicei 3 până la 5 microni într-o structură coextrudată), îmbunătățirea barieră incrementală per micron suplimentar de EVOH scade și alți factori - consistența procesării filmului, calitatea stratului adeziv, grosimea totală a filmului - devin mai semnificativi. Majoritatea foliilor de ambalare pentru alimente coextrudate folosesc straturi EVOH de 3 până la 8 microni ca parte a grosimii totale a filmului în intervalul 70 până la 200 microni. Conținutul de EVOH reprezintă 2 până la 10% din grosimea totală a filmului, dar este responsabil pentru majoritatea performanței barierei de oxigen.
Barieră înaltă Pungi aseptice cu EVOH de la Ruijin Xinchen
Ruijin Xinchen Technology Co., Ltd. produce pungi aseptice și ambalaje bag-in-box folosind construcții standard de barieră, barieră înaltă și barieră ultra-înaltă, care încorporează PET metalizat, compozit EVOH, folie de aluminiu pură laminată și combinații de pelicule PE. Linie de producție într-un singur pas care acoperă turnarea supapelor, suflarea filmului, laminarea și fabricarea pungilor într-o unitate națională de înaltă tehnologie certificată QS din Ruijin, Jiangxi, China. Gama de capacitate de la 1 la 220 l pentru alimente, băuturi, produse lactate, ulei comestibil și aplicații lichide de specialitate.
Contactați-ne pentru a discuta cerințele privind specificațiile de barieră pentru produsul dvs., pentru a solicita date despre film OTR și pentru a obține mostre și prețuri.
Produse înrudite: Pungi aseptice | Bag-in-Box (barieră înaltă, compozit EVOH placat cu aluminiu) | Supape și capace pentru gura de scurgere
