天津财经大学 刘北辰
纸、塑料、金属、玻璃是食品工业常用的包装材料。随着科学技术的发展和进步,食品包装材料和容器也发生了很大的变革。近年来,各种新型材料及材料加工新技术的研究和开发,特别是新型高分子材料不断涌现。为食品包装提供了广阔的天地,可以说现代食品几乎不存在裸装食品,然而在城市及人口聚集地,特别是塑料包装废弃物给环境带来的负面影响越来越大。
在我国,如今人们无论是到集市、贸易市场买菜或到商店超市购物,摊主或店主均为消费者准备了各种大小、五颜六色的塑料袋,另外塑料制品中的塑料饭盒、餐具、杯盘、饮料瓶、雪糕皮及小食品外包装等,废弃后多年不腐烂不降解,形成的垃圾数量多,治理难,再有包装废弃物未能回收还会造成自然资源的浪费,尤其是造纸业所需大量木材对森林资源及生态环境的破坏是较为严重的。1995年我国包装纸产量1200万t,若全部使用木材,就需6000万m3,因此,对包装材料从开发到生产、加工、使用回收复用、废弃物处理各个过程都要以保护生态环境为标准,在保障包装的保护功能、方便功能、销售功能的基础上发展绿色包装材料是食品工业的发展方向。
由于纸包装使用后可再次回收利用,少量废弃物在大自然环境中可以自行分解,对自然环境不造成危害。所以世界公认纸,纸板及纸制品是绿色产品,符合环境保护要求,对治理由于塑料造成的白色污染起到了积极的替代作用。目前国内外正在研究开发的纸包装材料有:
研究开发高性能的纸制薄膜来代替食品包装中常用的塑料薄膜,是非常有前景的绿色包装。
纸盒、纸盘、纸碗、纸饭盒等一次性纸制容器可以取代各种塑料容器。
我国已经可以利用稻草,麦杆,麻,蔗渣制造出质量较好的纸及快餐饭盒,利用废纸浆制造的纸浆模塑品取代EPS泡沫塑料,具有良好的缓冲性能及防霉,抗静电等优点。蜂窝夹心纸板也是一种EPS替代纸制品,上下两侧纸板黏合,中间为自然蜂窝状纸芯,具有非常好的缓冲性能和机械强度,适用于包装贵重易损商品。
可食性包装材料代替传统塑料包装成为当前包装行业一大热门技术,有效地缓解了包装材料与环境保护的矛盾。
目前开发研究的产品有大豆蛋白和淀粉混合的可食性包装膜,它能保持水分,隔离氧气,保持食品原味和营养价值;另一种为壳聚糖可食性包装膜。它是从贝类提取壳聚糖,将它与月桂酸结合在一起生成可食性薄膜,有很好的保鲜性能;还有用脱乙酰壳多糖作原料,加工成包装纸,可用于快餐面、调味品,面包,食品等包装,可直接放入锅内烹调,不必去除袋子;用虫胶和淀粉混合可制成耐水耐油的包装纸或涂层,用于快餐食品包装。
塑料包装材料属于塑料制品中使用周期最短的品种。一般为1-3个月,最长1年,此后大多成为城市固体废弃物进入垃圾处理系统。有的则随意丢弃成为“白色污染”材料,在包装废弃物中所占的比率最大,其对环境所造成的污染也是各类包装材料中最严重的。目前处理方案为回收利用和开发应用降解塑料相结合,以回收利用为主。但对一次性塑料废弃物而言,则应根据不同情况,区别对待。易回收又有回收价值,经济合理的应最大限度回收,反之,采取降解塑料较为适宜。
(1)废聚酯(PET)包装回收利用。PET是包装领域80年以来应用广泛的材料之一。大量的PET瓶投入市场,消费后将对环境造成很大的污染,充分回收利用,可节约资源与能源,创造经济效益,应大力推广这一回收技术。
(2)废塑料油化技术的开发应用。现在国内外都在积极开发此项技术并有部分实验企业投入生产。我国也对此项技术积极开发并投入批量生产。但开发这项技术必须面对技术和经济两方面障碍,由于原油价格竞争,需纯化至无非烃成分。在我国废塑料热解液化技术开发十分活跃,一般称为废塑料油化技术。但有的技术不成熟,若推向市场还会对环境产生新的污染,对此要采取慎重推广的态度。
(3)废塑料生产高强度阻燃复合本质塑料技术的开发应用。该技术是以热塑性树脂为母体加入木材纤维素以及多种化学助剂,经高温混炼而成的一种新型复合材料,产品一问市就受到欢迎,取得了很好的代替木材的效果。
(4)用废旧塑料生产包膜材料。用废旧包装塑料(包括PE,PP,PVC,PS)和填充共混物 (包括多种城乡废弃物如活性炭废渣,粉碎的动植物废料,风化煤,腐植酸等粉末)共同组成肥料包膜,包覆在肥料颗粒表面,形成特殊结构,释放肥料,粉碎,降解全过程均不妨碍耕作,相反还会增加土壤的透气性和透水性。
可降解塑料是指在特定时间内造成性能损失的特定环境下,其化学结构发生变化的一种塑料。发展降解塑料包装材料,逐步淘汰不可降解塑料包装材料是世界科技发展的大趋势,是材料开发的的热点之一。由于可降解塑料易加工成型,价格日益降低致使用于制作包装的可降解塑料急剧增加。可降解塑料包装材料既有传统塑料的功能和特性,又可在完成使用后通过土壤和水中的微生物作用,或通过阳光中紫外线作用,在自然环境中分裂降解和还原,最终以无毒形式重新进入生态环境中,回归大自然。可降解塑料一般分为生物降解塑料,生物分裂塑料光降解塑料和生/光降解塑料。
由于金属包装材料易于回收,容易处理,则其废弃物对环境的污染相对于塑料和纸较小。常用的金属包装材料有马口铁和铝,广泛用于制造食品和饮料的包装罐。近年来金属罐变化和发展方向为:(1)提高材料强度,减少基板厚度,可较大程度地节约金属材料用量,降低成本,减轻未能回收对环境的影响。(2)减少马口铁镀锡量。(3)以马口铁代替铝制罐,由于铝价值高,而且价格不稳定,各国纷纷用马口铁代替铝生产食品饮料罐。(4)采用电阻焊,实现无铅污染。(5)采用铝箔代替塑料和纸。由于铝箔的回收容易,对环境几乎没有污染,所以用铝箔代替塑料和纸是比较好的发展方向。
牛奶,软性碳酸饮料,酒类和果酱等普遍使用玻璃包装容器。一些烹调用具和餐具也采用玻璃包装,玻璃包装材料的主要特点是美观卫生,抗腐蚀,成本低,而且是惰性材料,对环境污染小;其缺点是易碎,笨重。从国外玻璃包装材料的发展来看,食品包装采用的玻璃瓶,朝着提高玻璃强度和轻量化(薄壁化)的方向发展,轻量化和薄壁化必然会影响玻璃容器的强度,解决这个问题的方法除了采用合理的结构设计以外,主要采用化学和物理的强化工艺以及表面涂层处理方法提高玻璃的物理机械强度。
由于现代食品工艺学和包装材料的发展,包装食品可以根据需要随时随地供人们消费,而且备受消费者欢迎,但传统的食品包装材料特别是塑料制品对环境造成了极大的危害。因此,研究开发环保型包装以及回收利用包装废弃物是净化人类生存空间的重要环节。