Hva er EVOH-film og hvorfor brukes den i matemballasje?

EVOH – etylenvinylalkoholkopolymer – er et av de viktigste barrierematerialene i moderne fleksibel matemballasje. Den brukes vanligvis ikke som en frittstående film, men som et funksjonelt barrierelag i en flerlags filmstruktur, der dens eksepsjonelle evne til å blokkere oksygenoverføring bestemmer holdbarhetsytelsen til emballasje for oksygenfølsomme matprodukter. Å forstå hva EVOH gjør, hvordan det fungerer og hvor begrensningene ligger, er nyttig for matprodusenter, emballasjekjøpere og alle som spesifiserer aseptiske poser eller bag-in-box-emballasje for flytende produkter.

Hva er EVOH?

EVOH er en termoplastisk polymer produsert ved forsåpning (kjemisk omdannelse) av etylen-vinylacetat-kopolymer. Det resulterende materialet kombinerer en etylenkomponent som gir bearbeidbarhet og fuktmotstog med en vinylalkoholkomponent som gir de eksepsjonelle oksygenbarriereegenskapene. Forholdet mellom etylen og vinylalkohol i kopolymeren - uttrykt som etylen molprosent - påvirker balansen mellom oksygenbarriereytelse og fuktighetsfølsomhet: lavere etyleninnhold gir bedre oksygenbarriere, men høyere fuktighetsfølsomhet; høyere etyleninnhold reduserer fuktighetsfølsomheten samtidig som det reduserer barriereytelsen litt.

Kommersielle EVOH-kvaliteter brukt i matemballasje har typisk et etyleninnhold på 27 til 44 molprosent, med den spesifikke karakteren valgt basert på behandlingskravene og balansen mellom barriere- og fuktighetsbestandighet som er nødvendig for applikasjonen.

Hvorfor EVOHs oksygenbarriereytelse er viktig

Oksygen er den primære årsaken til kvalitetsforringelse i de fleste emballerte flytende matvarer. I fruktjuicer og konsentrater reagerer oksygen med askorbinsyre (vitamin C), antocyaniner (fargepigmenter) og flyktige aromaforbindelser - forårsaker brunfarging, vitamintap og smaksnedbrytning. I vin driver oksygen oksidasjon av fenoliske forbindelser og flyktige estere, noe som forårsaker tap av frisk fruktkarakter og utvikling av bismak. I spiselige oljer utløser oksygen lipidoksidasjon - harskning. I meieriprodukter bidrar oksygen til utvikling av bismak og vitaminnedbrytning.

Hastigheten som oksygen når produktet i en forseglet emballasje, måles av oksygenoverføringshastigheten (OTR) for emballasjematerialet - mengden oksygen som passerer gjennom et definert område av materialet per dag under standardiserte forhold. Lavere OTR betyr bedre oksygenbarriereytelse og lengre produktholdbarhet.

EVOHs oksygenbarriereytelse er dramatisk bedre enn standard emballasjepolymerer:

EVOH under tørre forhold gir oksygenbarriereytelse omtrent 100 til 10 000 ganger bedre enn standard PE-film. Dette betyr at emballasje som inneholder et EVOH-lag kan opprettholde et oksygenfattig miljø inne i den forseglede pakken i flere måneder, og beskytte produktet mot oksidativ forringelse gjennom den tiltenkte holdbarheten.

EVOHs kritiske begrensning: Fuktighetsfølsomhet

EVOHs enestående oksygenbarriereytelse ved tørre forhold avtar betydelig ettersom luftfuktigheten øker. Vinylalkoholgruppene i EVOH som gir barriereytelse er hydrofile - de absorberer vann fra omgivelsene. Ettersom EVOH-laget absorberer fuktighet, blir dets krystallinske struktur forstyrret, og oksygenpermeabiliteten øker. Ved høy relativ fuktighet (80–100 % RF), kan EVOHs oksygenbarriereytelse reduseres med en faktor på 10 til 100 sammenlignet med tørre forhold, avhengig av den spesifikke karakteren.

Denne fuktighetsfølsomheten er grunnen til at EVOH sjelden brukes som overflatelag i matemballasje. Den må plasseres som et mellomlag i en flerlags filmkonstruksjon, beskyttet på begge sider av fuktbestandige polymerlag. De ytre og indre lagene av PE, PP eller PET fungerer som fuktighetsbarrierer som beskytter EVOH mot miljøfuktighet og fra fuktighet i selve produktet, og opprettholder EVOH-laget i en tilstand med lav luftfuktighet der oksygenbarriereytelsen er maksimert.

En typisk flerlagsfilmstruktur som inneholder EVOH for aseptisk matemballasje er: PE/lim/EVOH/lim/PE. PE-lagene gir fuktbeskyttelse for EVOH-mellomlaget, varmeforseglbarhet (indre PE) og strukturell integritet. EVOH gir oksygenbarrieren. Selvklebende bindelag binder de inkompatible PE- og EVOH-lagene sammen med tilstrekkelig vedheft mellom lag for å forhindre delaminering under bearbeiding og bruk.

EVOH vs aluminiumsfolie i aseptisk posekonstruksjon

For aseptiske poser og bag-in-box-emballasje innebærer valget mellom EVOH-holdig flerlagsfilm og aluminiumsfolielaminat en avveining mellom barriereytelse, gjennomsiktighet og kostnad:

Aluminiumsfolie laminat

Aluminiumsfolie med en tykkelse på 9 mikron gir i hovedsak null OTR og null lystransmisjon – den høyeste tilgjengelige barriereytelsen. Den er ugjennomtrengelig for både oksygen og lys, noe som gjør den til standarden for de mest krevende bruksområder for holdbarhet: juicekonsentrater, tomatprodukter og andre svært oksygenfølsomme matprodukter som krever 12 til 24 måneders holdbarhet i omgivelsene. Ulempen er at aluminiumsfolie gjør posen ugjennomsiktig (produktet kan ikke ses gjennom emballasjen), øker vekt og materialkostnader sammenlignet med konstruksjoner som kun er film, og skaper gjenvinningsutfordringer.

Metallisert PET (aluminiumbelagt PET)

Metallisert PET bruker et veldig tynt aluminiumslag (omtrent 0,02–0,05 mikron) som er dampavsatt på en PET-filmoverflate. Den gir høy barriereytelse betydelig bedre enn standard PE eller PET, men nærmer seg ikke nær null OTR for tykk aluminiumsfolie. Metallisert PET er lettere, mer kostnadseffektiv og mer fleksibel enn folielaminat, noe som gjør den egnet for aseptiske poser med høy barriere der absolutt null OTR ikke er nødvendig. Det er ugjennomsiktig (aluminiumslaget blokkerer lys), men gir en god barriere for et bredt spekter av matemballasjeapplikasjoner.

EVOH komposittfilm

EVOH i en flerlags PE/EVOH/PE- eller PET/EVOH/PE-struktur gir utmerket oksygenbarriere til lavere materialkostnader enn aluminiumbaserte konstruksjoner, og – avgjørende – opprettholder gjennomsiktigheten til filmen hvis ytre lag er klare. For applikasjoner hvor produktsynlighet er verdsatt (for forbrukervendt emballasje hvor gjennomsiktighet er et salgsargument, visse juice- og drikkeapplikasjoner), tillater EVOH-komposittfilmer en klar eller gjennomskinnelig pakke med høy oksygenbarriereytelse. Avveiningen er at EVOH ikke gir noen lysbarriere - lysfølsomme produkter krever fortsatt et ugjennomsiktig ytre lag eller sekundær emballasje for lysbeskyttelse.

Kombinert metallisert EVOH-kompositt

De høyeste ytelsesfilmkonstruksjonene for aseptiske poser kombinerer metallisert PET eller EVOH med ekstra barrierelag – gir både oksygenbarriere og lysbarriere i en struktur som er lettere enn solid folielaminat. Dette er "ultra-høy barriere"-konstruksjonene som brukes for produkter med de mest krevende holdbarhetskravene og hvor den absolutte null OTR for tykk folie ikke er oppnåelig med filmalternativer. Ruijin Xinchens aseptiske poser med høy barriere og ultrahøy barriere bruker disse kombinerte materialkonstruksjonene.

EVOH i aseptiske poser: Brukseksempler

EVOH-baserte flerlagsfilmer brukes på tvers av utvalget av flytende matprodukter pakket i aseptiske poser:

• Fruktjuice og grønnsaksjuicekonsentrater: Vitamin C og antocyaninbeskyttelse krever høy oksygenbarriere. EVOH kompositt- eller aluminiumsfolielaminatposer opprettholder juicekonsentratkvaliteten i 12 måneder ved omgivelsestemperatur.
• Vinemballasje (BIB-format): Høybarriere EVOH eller metalliserte PET-poser for bag-in-box-vin opprettholder vinens friskhet både før åpning (beskytter mot lageroksidering) og etteråpning (begrenser permeasjonsdrevet oksidasjon i løpet av 4 til 6 ukers dispenseringsperioden).
• Meieriprodukter (UHT-bearbeidet): Aseptiske poser for UHT-melk, fløte og flytende meieriprodukter bruker EVOH-komposittfilmer som gir en oksygenbarriere uten foliens tetthet, noe som tillater produktsynlighet i enkelte forbrukervendte formater.
• Spiselig olje: Oljeoksidasjon (harskning) drives av oksygen og akselereres av lys. Høybarriere aseptiske poser for matolje bruker ugjennomsiktige strukturer - metalliserte PET/EVOH-kompositter eller aluminiumsfolielaminater - som adresserer både oksygen- og lystransmisjon.
• Urteekstrakter og mattilsetningsstoffer: Flytende ingredienser av høy verdi som krever lang holdbarhet i omgivelsene uten kjølekjede, bruker aseptiske poser med ultrahøy barriere hvor kostnadspremien til barrierefilmen er rettferdiggjort av kravet til produktverdi og holdbarhet.

Ofte stilte spørsmål

Er EVOH mat trygt?

EVOH er godkjent for matkontaktapplikasjoner i alle større regulatoriske markeder. I USA er EVOH oppført under FDA 21 CFR 177.1360 som et indirekte mattilsetningsstoff for bruk i artikler som kommer i kontakt med mat. I EU er EVOH inkludert i positivlisten over monomerer under forordning (EU) 10/2011 om plastmaterialer og gjenstander beregnet på å komme i kontakt med mat. EVOH produserer minimal migrasjon til mat - polymeren er svært stabil under normale matkontaktforhold - og gir ingen matsikkerhetsproblemer når den brukes innenfor parametrene spesifisert i gjeldende matkontaktforskrifter.

Kan EVOH-film resirkuleres?

Flerlagsfilmer som inneholder EVOH er generelt ikke resirkulerbare gjennom standard enkeltmateriale plastresirkuleringsstrømmer fordi de forskjellige polymerlagene ikke lett kan skilles. Dette er en anerkjent begrensning for flerlags barrierefilmer og et aktivt utviklingsområde i emballasjeindustrien. Mono-materiale barrierefilmer - som oppnår tilstrekkelig oksygenbarriereytelse fra en enkelt kompatibel polymerfamilie (hel-PE eller alle-PP-strukturer med modifiserte barrierelag) - utvikles som resirkulerbare alternativer til EVOH flerlagsfilmer, selv om de ennå ikke samsvarer med EVOHs barriereytelse for krevende bruksområder. For matprodukter med høy verdi der EVOH-barriereytelse er nødvendig for å forhindre ødeleggelse, favoriserer miljøbalansen for å forhindre matsvinn (som har en mye høyere miljøpåvirkning enn selve emballasjen) typisk EVOH-barrierefilm fremfor resirkulerbare alternativer med lavere barriere som tillater produktødeleggelse.

Hva er forskjellen mellom EVOH og PVDC (Saran) som oksygenbarrierer?

Begge deler EVOH and PVDC (polyvinylidenklorid) er høyytelses oksygenbarrierematerialer som brukes i matemballasje. EVOH gir bedre oksygenbarriereytelse enn PVDC ved tørre forhold, er mer miljømessig akseptabelt (PVDC inneholder klor og skaper regulatoriske utfordringer for avhending av forbrenning), og er generelt foretrukket for nye emballasjeutviklinger. PVDC har lavere fuktighetsfølsomhet enn EVOH - barriereytelsen er mer stabil ved høy luftfuktighet - noe som gir den en fordel i applikasjoner med høy luftfuktighet. I praksis har EVOH med passende fuktbeskyttende PE ytre lag i stor grad erstattet PVDC i aseptiske matemballasjeapplikasjoner.

Påvirker tykkelsen på EVOH-laget barriereytelsen?

Ja. EVOH lagtykkelse i en flerlags filmstruktur påvirker OTR direkte - tykkere EVOH-lag gir bedre oksygenbarriere. Men over en viss tykkelsesterskel (typisk 3 til 5 mikron i en koekstrudert struktur), reduseres den inkrementelle barriereforbedringen per ekstra mikron EVOH, og andre faktorer - filmbehandlingskonsistens, limlagskvalitet, total filmtykkelse - blir mer signifikante. De fleste koekstruderte matemballasjefilmer bruker EVOH-lag på 3 til 8 mikron som en del av den totale filmtykkelsen i området 70 til 200 mikron. EVOH-innholdet representerer 2 til 10 % av den totale filmtykkelsen, men er ansvarlig for størstedelen av oksygenbarrierens ytelse.

Høy barriere Aseptiske poser med EVOH fra Ruijin Xinchen

Ruijin Xinchen Technology Co., Ltd. produserer aseptiske poser og bag-in-box-emballasje ved bruk av standard barriere-, høybarriere- og ultrahøy barrierefilmkonstruksjoner som inkluderer metallisert PET, EVOH-kompositt, rent aluminiumsfolielaminat og PE-filmkombinasjoner. Ett-trinns produksjonslinje som dekker ventilstøping, filmblåsing, laminering og poseproduksjon i et QS-sertifisert, National High-Tech Enterprise-anlegg i Ruijin, Jiangxi, Kina. Kapasitetsområde 1L til 220L for mat-, drikke-, meieri-, spiseolje- og spesialvæskeapplikasjoner.

Kontakt oss for å diskutere krav til barrierespesifikasjoner for produktet ditt, be om OTR-data for film og få prøver og priser.

Relaterte produkter: Aseptiske poser | Bag-in-Box (høy barriere, aluminiumsbelagt EVOH-kompositt) | Ventiler og tutlokk