อลูมิเนียมสำหรับบรรจุภัณฑ์อาหาร: โลหะผสม โครงสร้างลามิเนต และประสิทธิภาพของแผงกั้น

อลูมิเนียมเป็นวัสดุที่ใช้ในการบรรจุภัณฑ์อาหารสมัยใหม่ แผ่นอะลูมิเนียมบริสุทธิ์ แผ่นโลหะผสม และอลูมิเนียมฟอยล์ถูกรวมเข้ากับชั้นโพลีเมอร์เพื่อผลิตถุง ถาด ฝาปิด และกล่องปลอดเชื้อที่ช่วยรักษาอาหารให้ปลอดภัยตลอดห่วงโซ่อุปทานที่มีมายาวนาน บทความนี้จะอธิบายว่าทำไมจึงเลือกอะลูมิเนียม โลหะผสมชนิดใดที่ใช้ โครงสร้างลามิเนต และมาตรฐานการสัมผัสอาหาร-ที่บังคับใช้

เหตุใดจึงใช้อลูมิเนียมในบรรจุภัณฑ์อาหาร

อะลูมิเนียมผสมผสานคุณสมบัติหลายประการที่ยากต่อการจับคู่กับวัสดุทดแทนชนิดเดียว:

ประสิทธิภาพของสิ่งกีดขวาง:ชั้นโลหะที่ต่อเนื่องกันปิดกั้นแสง ออกซิเจน ไอความชื้น และกลิ่น ดังนั้นการออกซิเดชั่นและการเคลื่อนตัวของความชื้นจึงหยุดลงอย่างมีประสิทธิภาพ

น้ำหนักเบา:ความหนาแน่นของอลูมิเนียมอยู่ที่ประมาณหนึ่งในสามของเหล็ก ซึ่งช่วยลดต้นทุนการขนส่งและการใช้วัสดุ

ความสามารถในการขึ้นรูป:ฟอยล์สามารถรีดได้หนาถึง 0.006 มม. แล้วพับ ห่อ นูน หรือดึงลึกโดยไม่แตกร้าว

การนำความร้อน:ประมาณ 237 วัตต์/(m·K) สำหรับอะลูมิเนียมบริสุทธิ์ ซึ่งช่วยให้อาหารบรรจุหีบห่อร้อนและเย็นได้อย่างรวดเร็ว

ความสามารถในการรีไซเคิล:อลูมิเนียมสามารถหลอมซ้ำได้หลายครั้งโดยไม่สูญเสียคุณภาพและมีมูลค่าเศษสูง

สุขอนามัย:พื้นผิวไม่มีรูพรุน- ทำความสะอาดง่าย และไม่สนับสนุนการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์

กลไกของสิ่งกีดขวางนั้นน่าสังเกต อะลูมิเนียมจะออกซิไดซ์เมื่อสัมผัสกับอากาศและก่อตัวเป็นฟิล์มออกไซด์เนทีฟหนาแน่น (Al2O3) บนพื้นผิวทันที ฟิล์มแบบพาสซีฟนี้จำกัดตัวเอง-และป้องกันการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติมของโลหะที่อยู่ด้านล่าง ซึ่งเป็นสาเหตุที่ชั้นฟอยล์บางมากสามารถปกป้องอาหารได้เป็นเวลาหลายเดือน

การเลือกโลหะผสมและอุณหภูมิ

โลหะผสมจะถูกเลือกตามการขึ้นรูปและความแข็งแรงที่ต้องการ เกรดทั่วไปที่ใช้ในบรรจุภัณฑ์มีดังต่อไปนี้

โดยปกติฟอยล์จะถูกจัดให้อยู่ในอุณหภูมิ O (อบอ่อนเต็มที่) เพื่อให้ขึ้นรูปโดยไม่ฉีกขาด ความแข็งกึ่ง- เช่น H18 หรือ H22 ถูกใช้โดยที่ความแข็งมีความสำคัญมากกว่าการยืดตัว ความหนาถูกระบุตามข้อกำหนดด้านสิ่งกีดขวาง: ฟอยล์คอนเวอร์เตอร์สำหรับลามิเนตมักจะอยู่ที่ 0.006 ถึง 0.009 มม. ในขณะที่ฟอยล์สำหรับจัดเลี้ยงและตู้แช่แข็งจะมีความหนาตั้งแต่ 0.010 ถึง 0.020 มม. และสต็อกภาชนะแบบแข็งจะมีความหนามากกว่ามาก

โครงสร้างลามิเนตสำหรับบรรจุภัณฑ์อาหาร

ถุงบรรจุภัณฑ์อาหารมักไม่ค่อยทำจากอลูมิเนียมฟอยล์เพียงอย่างเดียว ฟอยล์ชั้นเดียว-ฉีกขาดง่ายเมื่อพับและไม่มีพื้นผิวปิดผนึก ดังนั้นจึงมักใช้ร่วมกับฟิล์มโพลีเมอร์เกือบทุกครั้ง การก่อสร้างทั่วไป ได้แก่ :

สอง-ชั้น:ฟอยล์เคลือบเป็นโพลีเอทิลีนหรือโพลีโพรพีลีนแบบหล่อสำหรับพื้นผิวด้านใน{0}}ปิดผนึกด้วยความร้อน

สาม-ชั้น:ฟิล์มด้านนอกโพลีเอสเตอร์สำหรับการพิมพ์และการป้องกันทางกล แกนฟอยล์สำหรับกั้น ชั้นในโพลีเอทิลีนสำหรับการปิดผนึก

สี่-ชั้นและร่วม-อัด:เพิ่มไนลอนหรือฟิล์มอัดร่วม-เพื่อต้านทานการเจาะทะลุและต้านทานการแตกร้าว-ในถุงสุญญากาศและถุงรีทอร์ท

ฟิล์มด้านนอกช่วยพิมพ์และป้องกันฟอยล์จากการเสียดสี ฟอยล์ถือสิ่งกีดขวาง ชั้นยาแนวด้านในให้การปิดแบบสุญญากาศ และในเกรดรีทอร์ต ทนต่ออุณหภูมิในการฆ่าเชื้อที่ 121 องศาขึ้นไป การใช้งานรีทอร์ตต้องใช้ฟอยล์ป้องกันรูเข็ม-และโพลีโพรพีลีนหล่อหรือสารเคลือบหลุมร่องฟันที่คล้ายกันซึ่งคงอยู่ในกระบวนการ

อาหาร-ติดต่อฝ่ายกำกับดูแลการปฏิบัติตามข้อกำหนดและการควบคุมคุณภาพ

บรรจุภัณฑ์ที่เสร็จแล้ว ไม่ใช่ฟอยล์ดิบถือเป็นสิ่งของควบคุม กรอบการทำงานที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ กฎระเบียบ (EC) หมายเลข 1935/2004 และกฎระเบียบ (EU) หมายเลข 10/2011 สำหรับตลาดยุโรป, 21 CFR 175.300 ในสหรัฐอเมริกา และ GB 4806.1 และ GB 4806.9 ในประเทศจีน โดยส่วนหลังครอบคลุมวัสดุโลหะและสิ่งของที่สัมผัสกับอาหาร ฟอยล์-มาตรฐานผลิตภัณฑ์เฉพาะ เช่น ASTM B479 และซีรีส์ EN 546 กำหนดขนาด คุณสมบัติทางกล และคุณภาพพื้นผิว

เนื่องจากอลูมิเนียมเป็นแอมโฟเทอริก โลหะจึงทำปฏิกิริยากับกรดแก่และด่างแก่ สำหรับบรรจุภัณฑ์ ประเด็นนี้ทำได้สองวิธี: ผลิตภัณฑ์ที่เป็นกรดหรือมีความเค็มสูงควรได้รับการปกป้องด้วยชั้นโพลีเมอร์ที่ต่อเนื่อง เพื่อไม่ให้อาหารสัมผัสกับโลหะเปลือย และรูพรุน การย้อมสี หรือการเปลี่ยนสีใดๆ ที่พบระหว่างการตรวจสอบที่เข้ามา ควรถือเป็นข้อบกพร่องที่เป็นอุปสรรคมากกว่าปัญหาด้านความสวยงาม

การควบคุมที่มีประโยชน์ที่ระดับคอนเวอร์เตอร์ ได้แก่ การนับรูเข็มบนฟอยล์บางๆ การทดสอบความแข็งแรงของการซีลและการระเบิดบนถุงสำเร็จรูป และการทดสอบ-ไอของน้ำและการส่งผ่านออกซิเจนบนลามิเนต การทดสอบเหล่านี้ยืนยันว่าสิ่งกีดขวางที่ออกแบบไว้ในโครงสร้างสามารถรอดพ้นจากกระบวนการแปลงและเติมได้จริง

การรีไซเคิลและประสิทธิภาพของวัสดุ

อะลูมิเนียมเป็นหนึ่งในวัสดุบรรจุภัณฑ์ไม่กี่ชนิดที่มีเส้นทางปิด-อย่างแท้จริง การถลุงใหม่ต้องใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยในการผลิตโลหะปฐมภูมิ และโลหะจะไม่สลายตัวผ่านวงจรซ้ำๆ ในทางปฏิบัติ ปัจจัยจำกัดคือการรวบรวม ความสะอาด และการแยกฟอยล์ออกจากลามิเนตโพลีเมอร์ กระเป๋าใส่วัสดุหลาย-จะกู้คืนได้ยากกว่าถาดใส่วัสดุเดี่ยว-

สองทิศทางมีประโยชน์สำหรับผู้ซื้อ ขั้นแรก ให้ระบุฟอยล์แบบเกจ-ลงซึ่งการคำนวณสิ่งกีดขวางอนุญาต เนื่องจากชั้นที่บางกว่าจะใช้โลหะน้อยกว่าเพื่อประสิทธิภาพที่เท่ากัน ประการที่สอง รักษาลามิเนตให้เรียบง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าการกล่าวอ้างเนื้อหาที่รีไซเคิลได้รับการสนับสนุนจากห่วงโซ่อุปทานที่เป็นเอกสาร เนื่องจากอะลูมิเนียมรีไซเคิลที่สัมผัสอาหาร-ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านสุขอนามัยเช่นเดียวกับโลหะปฐมภูมิ

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: อลูมิเนียมฟอยล์ด้านมันเงาจำเป็นต้องหันเข้าหาอาหารหรือไม่?
ไม่ ใบหน้าที่สว่างและด้านนั้นมาจากการกลิ้งครั้งสุดท้าย โดยที่ด้านหนึ่งสัมผัสกับม้วนขัดเงา และอีกด้านสัมผัสกับชั้นฟอยล์ที่จับคู่กัน พื้นผิวทั้งสองมีแผงกั้นและประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน-เหมือนกัน ดังนั้นทั้งสองด้านจึงสามารถหันหน้าไปทางอาหารได้

ถาม: อลูมิเนียมอัลลอยด์ชนิดใดที่พบมากที่สุดในบรรจุภัณฑ์อาหาร
1060 สำหรับจานและถาดล้วน, 1235 และ 8079 สำหรับฟอยล์คอนเวอร์เตอร์แบบบาง, 8011 สำหรับบรรจุภัณฑ์และฝาปิด, 8021 สำหรับลามิเนตยาและอาหารที่มีอุปสรรคสูง- และ 3104 หรือ 3105 สำหรับภาชนะแข็งและรูปทรง

ถาม: ทำไมอลูมิเนียมฟอยล์ถึงรวมเข้ากับฟิล์มชนิดอื่น?
ฟอยล์เพียงอย่างเดียวไม่สามารถปิดผนึกด้วยความร้อนได้และมีรอยพับ ชั้นโพลีเอสเตอร์ ไนลอน และโพลีเอทิลีนช่วยเพิ่มความสามารถในการปิดผนึก ความต้านทานการเจาะทะลุ และความสามารถในการพิมพ์ ในขณะที่ฟอยล์เป็นตัวกั้น

ถาม: บรรจุภัณฑ์อลูมิเนียมฟอยล์สามารถใช้ในเตาไมโครเวฟได้หรือไม่?
เมื่อผลิตภัณฑ์ได้รับการออกแบบและทดสอบการใช้ไมโครเวฟโดยเฉพาะเท่านั้น โลหะบางอาจโค้งงอที่ขอบและมุมแหลมคมได้ ดังนั้นควรเก็บฟอยล์หรือลามิเนตที่ไม่เข้าเกณฑ์ไว้นอกเตาไมโครเวฟ

ถาม: อาหารที่เป็นกรดทำปฏิกิริยากับอะลูมิเนียมในบรรจุภัณฑ์หรือไม่
อลูมิเนียมเป็นแอมโฟเทอริกและทำปฏิกิริยากับกรดและด่างแก่ ในบรรจุภัณฑ์ ชั้นโพลีเมอร์ต่อเนื่องจะป้องกันการสัมผัสโดยตรง หากโลหะเปลือยสัมผัสกับอาหารที่เป็นกรดหรือเค็มมาก อาจเกิดหลุมและรสชาติเปลี่ยนแปลงได้

ถาม: บรรจุภัณฑ์อลูมิเนียมฟอยล์สามารถรีไซเคิลได้หรือไม่?
ใช่. ถาดและฟอยล์อะลูมิเนียมวัสดุโมโน-ที่สะอาดสามารถนำไปรีไซเคิลได้ทันทีและยังคงมูลค่าเศษเหล็กสูง กระเป๋าเคลือบจะยากกว่าเพราะต้องแยกชั้นโพลีเมอร์ออกจากโลหะ