Što je EVOH film i zašto se koristi u pakiranju hrane?

EVOH — kopolimer etilen vinil alkohola — jedan je od najvažnijih barijernih materijala u modernoj fleksibilnoj ambalaži za hranu. Obično se ne koristi kao samostalna folija, već kao funkcionalni sloj barijere unutar višeslojne strukture filma, gdje njegova iznimna sposobnost blokiranja prijenosa kisika određuje rok trajanja ambalaže za prehrambene proizvode osjetljive na kisik. Razumijevanje što EVOH radi, kako radi i gdje leže njegova ograničenja korisno je proizvođačima hrane, kupcima pakiranja i svima koji specificiraju aseptične vrećice ili pakiranja vrećica u kutiji za tekuće proizvode.

Što je EVOH?

EVOH je termoplastični polimer proizveden saponifikacijom (kemijskom pretvorbom) kopolimera etilen-vinil acetata. Rezultirajući materijal kombinira etilensku komponentu koja omogućuje preradljivost i otpornost na vlagu s komponentom vinilnog alkohola koja pruža iznimna svojstva barijere za kisik. Omjer etilena i vinil alkohola u kopolimeru — izražen kao molni postotak etilena — utječe na ravnotežu između performansi kisikove barijere i osjetljivosti na vlagu: manji sadržaj etilena daje bolju kisikovu barijeru, ali veću osjetljivost na vlagu; viši sadržaj etilena smanjuje osjetljivost na vlagu, dok blago smanjuje učinak barijere.

Komercijalni stupnjevi EVOH koji se koriste u pakiranju hrane obično imaju sadržaj etilena od 27 do 44 mol posto, pri čemu se specifični stupanj odabire na temelju zahtjeva obrade i ravnoteže barijere i otpornosti na vlagu potrebne za primjenu.

Zašto je EVOH-ova izvedba kisikove barijere važna

Kisik je primarni uzrok pogoršanja kvalitete većine pakiranih tekućih prehrambenih proizvoda. U voćnim sokovima i koncentratima kisik reagira s askorbinskom kiselinom (vitamin C), antocijanima (pigmenti boje) i hlapljivim spojevima arome — uzrokujući tamnjenje, gubitak vitamina i degradaciju okusa. U vinu, kisik pokreće oksidaciju fenolnih spojeva i hlapljivih estera, uzrokujući gubitak karaktera svježeg voća i razvoj neugodnih okusa. U jestivim uljima kisik izaziva oksidaciju lipida — užeglost. U mliječnim proizvodima kisik doprinosi razvoju neugodnog okusa i razgradnji vitamina.

Brzina kojom kisik dopire do proizvoda u zatvorenom pakiranju mjeri se brzinom prijenosa kisika (OTR) materijala za pakiranje — količinom kisika koja dnevno prolazi kroz definirano područje materijala pod stiardiziranim uvjetima. Niži OTR znači bolju izvedbu barijere kisika i dulji rok trajanja proizvoda.

Učinkovitost EVOH-ove barijere za kisik dramatično je bolja od standardnih polimera za pakiranje:

EVOH u suhim uvjetima pruža učinak barijere za kisik približno 100 do 10 000 puta bolji od standardne PE folije. To znači da pakiranje koje sadrži EVOH sloj može održavati okruženje osiromašeno kisikom unutar zatvorenog pakiranja mjesecima, štiteći proizvod od oksidativnog kvarenja tijekom predviđenog roka trajanja.

Kritično ograničenje EVOH-a: osjetljivost na vlagu

Izvanredna izvedba EVOH-ove barijere za kisik u suhim uvjetima značajno se smanjuje kako se vlažnost povećava. Grupe vinilnog alkohola u EVOH-u koje osiguravaju performanse barijere su hidrofilne — apsorbiraju vodu iz okolnog okoliša. Kako EVOH sloj upija vlagu, njegova kristalna struktura je narušena, a propusnost kisika se povećava. Pri visokoj relativnoj vlažnosti (80–100% RH), učinak EVOH-ove barijere za kisik može se smanjiti za faktor od 10 do 100 u usporedbi sa suhim uvjetima, ovisno o specifičnom stupnju.

Ova osjetljivost na vlagu je razlog zašto se EVOH rijetko koristi kao površinski sloj u pakiranju hrane. Mora biti postavljen kao srednji sloj u višeslojnoj filmskoj konstrukciji, zaštićen s obje strane polimernim slojevima otpornim na vlagu. Vanjski i unutarnji slojevi PE, PP ili PET djeluju kao barijere protiv vlage koje štite EVOH od vlage iz okoliša i vlage u samom proizvodu, održavajući sloj EVOH u stanju niske vlažnosti gdje je njegova učinkovitost barijere za kisik maksimizirana.

Tipična višeslojna struktura filma koja uključuje EVOH za aseptičko pakiranje hrane je: PE/ljepilo/EVOH/ljepilo/PE. PE slojevi pružaju zaštitu od vlage za EVOH srednji sloj, mogućnost toplinskog zavarivanja (unutarnji PE) i strukturni integritet. EVOH osigurava kisikovu barijeru. Ljepljivi vezni slojevi povezuju nekompatibilne PE i EVOH slojeve uz dovoljnu međuslojnu adheziju kako bi se spriječilo raslojavanje tijekom obrade i upotrebe.

EVOH naspram aluminijske folije u konstrukciji aseptične vrećice

Za aseptične vrećice i pakiranja bag-in-box, izbor između višeslojnog filma koji sadrži EVOH i laminata od aluminijske folije uključuje kompromis između performansi barijere, prozirnosti i cijene:

Laminat od aluminijske folije

Aluminijska folija debljine 9 mikrona pruža praktički nulti OTR i nulti prijenos svjetlosti — najveću moguću barijernu izvedbu. Otporan je na kisik i svjetlost, što ga čini standardom za aplikacije s najzahtjevnijim rokovima trajanja: koncentrati sokova, proizvodi od rajčice i drugi visokoosjetljivi prehrambeni proizvodi koji zahtijevaju rok trajanja od 12 do 24 mjeseca na sobnoj temperaturi. Nedostatak je što aluminijska folija čini vrećicu neprozirnom (proizvod se ne vidi kroz ambalažu), povećava težinu i troškove materijala u usporedbi s konstrukcijama samo od filma i stvara izazove recikliranja.

Metalizirani PET (PET presvučen aluminijem)

Metalizirani PET koristi vrlo tanak sloj aluminija (otprilike 0,02–0,05 mikrona) nanesen parom na površinu PET filma. Omogućuje visoke performanse barijere znatno bolje od standardnog PE ili PET, iako se ne približava gotovo nultom OTR-u debele aluminijske folije. Metalizirani PET je lakši, isplativiji i fleksibilniji od folijskog laminata, što ga čini prikladnim za aseptične vrećice visoke barijere gdje nije potrebna apsolutna nula OTR. Neproziran je (sloj aluminija blokira svjetlost), ali predstavlja dobru barijeru za širok raspon primjena pakiranja hrane.

EVOH kompozitni film

EVOH u višeslojnoj strukturi PE/EVOH/PE ili PET/EVOH/PE pruža izvrsnu barijeru kisiku uz nižu cijenu materijala od konstrukcija na bazi aluminija i — što je ključno — održava prozirnost filma ako su vanjski slojevi prozirni. Za primjene u kojima se cijeni vidljivost proizvoda (pakiranje okrenuto prema potrošaču gdje je prozirnost prodajna točka, određene primjene sokova i pića), EVOH kompozitne folije omogućuju prozirnu ili prozirnu ambalažu s visokom učinkom barijere za kisik. Kompromis je u tome što EVOH ne pruža svjetlosnu barijeru — proizvodi osjetljivi na svjetlo i dalje zahtijevaju neprozirni vanjski sloj ili sekundarno pakiranje za zaštitu od svjetla.

Kombinirani metalizirani EVOH kompozit

Najučinkovitije filmske konstrukcije za aseptične vrećice kombiniraju metalizirani PET ili EVOH s dodatnim slojevima barijere — pružajući i barijeru za kisik i barijeru za svjetlo u strukturi lakšoj od laminata od čvrste folije. To su konstrukcije "ultra-visoke barijere" koje se koriste za proizvode s najzahtjevnijim zahtjevima za rok trajanja i gdje apsolutna nula OTR debele folije nije moguće postići s alternativnim filmom. Ruijin Xinchenove aseptične vrećice visoke i ultravisoke barijere koriste ove kombinacije materijala.

EVOH u aseptičnim vrećicama: primjeri primjene

Višeslojne folije na bazi EVOH-a koriste se u nizu tekućih prehrambenih proizvoda pakiranih u aseptične vrećice:

• Koncentrati voćnih sokova i sokova od povrća: Za zaštitu vitamina C i antocijana potrebna je visoka kisikova barijera. EVOH kompozitne vrećice ili vrećice od laminata od aluminijske folije održavaju kvalitetu koncentrata soka 12 mjeseci na sobnoj temperaturi.
• Ambalaža za vino (BIB format): Visoko otporne EVOH ili metalizirane PET vrećice za bag-in-box vino održavaju svježinu vina i prije otvaranja (štite od oksidacije u skladištu) i nakon otvaranja (ograničavaju oksidaciju uzrokovanu propusnošću tijekom perioda točenja od 4 do 6 tjedana).
• Mliječni proizvodi (UHT obrađeni): Aseptične vrećice za UHT mlijeko, vrhnje i tekuće mliječne proizvode koriste EVOH kompozitne filmove koji pružaju kisikovu barijeru bez neprozirnosti folije, omogućujući vidljivost proizvoda u nekim formatima okrenutim prema potrošačima.
• Jestivo ulje: Oksidaciju ulja (užeglost) pokreće kisik, a ubrzava svjetlost. Aseptične vrećice visoke barijere za jestivo ulje koriste neprozirne strukture - metalizirane PET/EVOH kompozite ili laminate od aluminijske folije - koje se bave i prijenosom kisika i svjetlosti.
• Biljni ekstrakti i dodaci hrani: Tekući sastojci visoke vrijednosti koji zahtijevaju dugi rok trajanja u okolini bez hladnog lanca koriste aseptične vrećice s ultra-visokom zaštitom gdje je cijena premije zaštitnog filma opravdana zahtjevima vrijednosti proizvoda i roka trajanja.

Često postavljana pitanja

Je li EVOH hrana sigurna?

EVOH je odobren za primjenu u kontaktu s hranom na svim glavnim regulatornim tržištima. U SAD-u, EVOH je naveden pod FDA 21 CFR 177.1360 kao neizravni prehrambeni aditiv za upotrebu u artiklima koji dolaze u dodir s hranom. U EU je EVOH uključen u pozitivnu listu monomera prema Uredbi (EU) 10/2011 o plastičnim materijalima i predmetima koji dolaze u dodir s hranom. EVOH stvara minimalnu migraciju u hranu — polimer je vrlo stabilan u normalnim uvjetima kontakta s hranom — i ne predstavlja problem za sigurnost hrane kada se koristi unutar parametara navedenih u primjenjivim propisima o kontaktu s hranom.

Može li se EVOH folija reciklirati?

Višeslojni filmovi koji sadrže EVOH općenito se ne mogu reciklirati kroz standardne tokove recikliranja plastike od jednog materijala jer se različiti slojevi polimera ne mogu lako odvojiti. Ovo je priznato ograničenje višeslojnih zaštitnih filmova i aktivno područje razvoja u industriji pakiranja. Zaštitne folije od jednog materijala — koje postižu odgovarajuće performanse barijere za kisik iz jedne kompatibilne obitelji polimera (strukture potpuno PE ili potpuno PP koje uključuju modificirane slojeve barijere) — razvijaju se kao alternative višeslojnim filmovima EVOH koje se mogu reciklirati, iako još ne odgovaraju performansama barijere EVOH za zahtjevne primjene. Za visokovrijedne prehrambene proizvode kod kojih je potrebna izvedba EVOH barijere kako bi se spriječilo kvarenje, ekološka ravnoteža sprječavanja bacanja hrane (koja ima puno veći utjecaj na okoliš od same ambalaže) obično daje prednost EVOH zaštitnoj foliji u odnosu na alternative s nižom barijerom koje se mogu reciklirati i koje dopuštaju kvarenje proizvoda.

Koja je razlika između EVOH i PVDC (Saran) kao barijera za kisik?

oboje EVOH and PVDC (poliviniliden klorid) su visokoučinkoviti materijali za zaštitu od kisika koji se koriste u pakiranju hrane. EVOH pruža bolje performanse barijere za kisik od PVDC-a u suhim uvjetima, ekološki je prihvatljiviji (PVDC sadrži klor i stvara regulatorne izazove za odlaganje u spaljivanju) i općenito se preferira za razvoj novih pakiranja. PVDC ima nižu osjetljivost na vlagu od EVOH-a — njegove performanse barijere su stabilnije pri povišenoj vlažnosti — što mu daje prednost u primjenama s visokom vlagom. U praksi je EVOH s odgovarajućim PE vanjskim slojevima koji štite od vlage uvelike zamijenio PVDC u primjenama aseptičnog pakiranja hrane.

Utječe li debljina EVOH sloja na performanse barijere?

Da. Debljina sloja EVOH u strukturi višeslojnog filma izravno utječe na OTR — deblji slojevi EVOH osiguravaju bolju barijeru za kisik. Međutim, iznad određenog praga debljine (obično 3 do 5 mikrona u koekstrudiranoj strukturi), inkrementalno poboljšanje barijere po dodatnom mikronu EVOH-a se smanjuje, a drugi čimbenici — dosljednost obrade filma, kvaliteta sloja ljepila, ukupna debljina filma — postaju značajniji. Većina koekstrudiranih folija za pakiranje hrane koristi EVOH slojeve od 3 do 8 mikrona kao dio ukupne debljine folije u rasponu od 70 do 200 mikrona. Sadržaj EVOH predstavlja 2 do 10% ukupne debljine filma, ali je odgovoran za većinu učinka barijere za kisik.

Visoka barijera Aseptične vrećice s EVOH iz Ruijin Xinchen

Ruijin Xinchen Technology Co., Ltd. proizvodi aseptične vrećice i bag-in-box pakiranja koristeći standardnu barijeru, visoku barijeru i ultra-visoku barijeru koja uključuje kombinacije metaliziranog PET-a, EVOH kompozita, laminata od čiste aluminijske folije i PE folije. Proizvodna linija u jednom koraku koja pokriva oblikovanje ventila, puhanje filma, laminiranje i izradu vrećica u QS-certificiranom pogonu National High-Tech Enterprise u Ruijinu, Jiangxi, Kina. Raspon kapaciteta od 1 do 220 l za hranu, piće, mliječne proizvode, jestivo ulje i posebne tekućine.

Kontaktirajte nas kako bismo razgovarali o zahtjevima specifikacije barijere za vaš proizvod, zatražili filmske OTR podatke i dobili uzorke i cijene.

Srodni proizvodi: Aseptične vrećice | Bag-in-Box (visoka barijera, EVOH kompozit presvučen aluminijem) | Ventili i kape za izljeve