O principal desafio das embalagens de baixa temperatura reside na compatibilidade das propriedades do material com ambientes de baixa temperatura. Os filmes tradicionais são propensos à fragilização e propriedades de barreira reduzidas em um ambiente de -18°C a -25°C, resultando em oxidação do conteúdo, crescimento microbiano ou danos físicos. A tecnologia de compósitos funcionais introduz materiais funcionais específicos no Filme coextrusado assimétrico de baixa temperatura de 7 camadas resolver esses problemas de maneira direcionada e promover a evolução das embalagens de baixa temperatura de "barreira única" para "proteção multidimensional".
Necessidade técnica:
Demanda antibacteriana: Na logística da cadeia de frio, o risco de contaminação microbiana de alimentos perecíveis, como carne e laticínios, aumentou significativamente. As embalagens tradicionais dependem apenas da baixa temperatura para inibir microorganismos, mas não conseguem bloquear completamente a contaminação cruzada.
Controle de odores: Matérias-primas químicas, alimentos congelados, etc. são propensos a liberar compostos orgânicos voláteis (VOCs) durante o armazenamento, resultando no acúmulo de odores nas embalagens, afetando a qualidade do produto.
Gerenciamento de flutuação de temperatura: flutuações de temperatura no transporte da cadeia de frio (como aumento de temperatura de curto prazo durante carga e descarga) acelerarão a deterioração do conteúdo, e a embalagem tradicional é difícil de ajustar ativamente o microambiente dentro da embalagem.
A função antibacteriana é alcançada através de duas vias técnicas: agente antibacteriano de íon de prata e camada de carvão ativado.
O íon prata (Ag⁺) atinge efeito antibacteriano destruindo as membranas das células microbianas e interferindo na replicação do DNA. No filme coextrudado assimétrico de baixa temperatura de 7 camadas, os agentes antibacterianos de íons de prata são geralmente incorporados na camada EVOH ou PA na forma de nanopartículas, ou formados em um revestimento antibacteriano unilateral por meio da tecnologia de revestimento assimétrico.
Antibacteriano de amplo espectro: Eficaz contra bactérias Gram-positivas, bactérias Gram-negativas e alguns fungos.
Durabilidade: Os íons de prata formam ligações químicas estáveis com substratos poliméricos e o efeito antibacteriano pode durar de 6 a 12 meses.
Segurança: A tecnologia de nanoencapsulamento é usada para controlar a taxa de liberação de íons de prata e evitar resíduos de metais pesados.
Cenários de aplicação: Embalagens de alimentos de alto risco, como carnes frescas frias, laticínios e frutos do mar, podem reduzir o risco de contaminação por bactérias patogênicas, como Listeria e Salmonella.
O carvão ativado remove moléculas de odor (como trimetilamina, sulfeto de hidrogênio, etc.) nas embalagens por meio de adsorção física. No filme, a camada de carvão ativado é geralmente coextrudada com a camada de EVA ou PE para formar uma estrutura composta, ou incorporada na camada assimétrica como uma camada funcional independente.
Adsorção eficiente: A área de superfície específica é de 500-1500 m²/g, que pode adsorver rapidamente moléculas de odor.
Reversibilidade: O carvão ativado pode ser regenerado por aquecimento ou descompressão para prolongar a vida útil.
Efeito sinérgico: Quando usado em combinação com agentes antimicrobianos, pode inibir o crescimento microbiano e o acúmulo de odores ao mesmo tempo.
Cenários de aplicação: Frutos do mar congelados, grãos de café, especiarias e outras embalagens de mercadorias com tendência a odores.
Os materiais de mudança de fase (PCM) alcançam o equilíbrio dinâmico da temperatura na embalagem, absorvendo ou liberando calor durante o processo de mudança de fase sólido-líquido. No filme coextrudado assimétrico de baixa temperatura de 7 camadas, o PCM é geralmente incorporado no EVA ou na camada de elastômero na forma de microcápsulas para formar uma "camada tampão de temperatura".
Temperatura de mudança de fase: Selecione a temperatura de mudança de fase do PCM (como -5°C a -15°C) de acordo com as características do conteúdo para garantir que continue a desempenhar um papel no transporte da cadeia de frio.
Tecnologia de encapsulamento: O processo de microencapsulação é utilizado para envolver o PCM em um invólucro de polímero para evitar o contato direto com o conteúdo, ao mesmo tempo que melhora a flexibilidade e processabilidade do material.
Distribuição assimétrica: A camada PCM geralmente está localizada no meio do filme ou próximo ao lado do conteúdo, e o caminho de condução de calor é otimizado através do design gradiente.
Estágio de aquecimento: Quando a temperatura na embalagem aumenta brevemente, o PCM muda de sólido para líquido, absorve o excesso de calor e diminui a taxa de aumento de temperatura.
Estágio de resfriamento: Quando a temperatura cai, o PCM solidifica de líquido para sólido, libera o calor armazenado e evita o congelamento excessivo do conteúdo.
Equilíbrio dinâmico: Através do ciclo de mudança de fase do PCM, a faixa de flutuação de temperatura na embalagem é reduzida para ± 2 ℃, prolongando significativamente a vida útil do conteúdo.
Transporte em cadeia de frio: Reduza o choque térmico durante a carga e descarga e proteja produtos sensíveis à temperatura, como alimentos congelados e preparações biológicas.
Armazenamento de longo prazo: No armazenamento refrigerado, o PCM pode compensar a diferença de temperatura entre a noite e o dia, reduzindo o risco de deterioração do conteúdo.
A composição funcional não é uma simples superposição, mas um efeito sinérgico alcançado através do design de materiais e otimização de processos.
Tampão de temperatura antibacteriano: o PCM pode liberar traços de umidade durante o processo de mudança de fase, e a camada de carvão ativado pode absorver essa umidade para evitar o crescimento de microorganismos causados pela umidade excessiva.
Propriedade de barreira de desodorização: A camada de carvão ativado é combinada com a camada de barreira EVOH para remover moléculas de odor e isolar o oxigênio externo, formando uma dupla proteção.
Questões de compatibilidade: Agentes antimicrobianos, carvão ativado ou PCM podem reagir quimicamente com o substrato, e a ligação da interface precisa ser otimizada através de modificação de superfície ou compatibilizante.
Janela de processamento: A introdução de materiais funcionais pode alterar a fluidez do fundido ou o desempenho da vedação térmica do filme, e os parâmetros do processo de extrusão (como temperatura e velocidade do parafuso) precisam ser ajustados.
Controlo de custos: O preço dos materiais funcionais é superior ao dos polímeros tradicionais e os custos precisam de ser reduzidos através da substituição de materiais (como a utilização parcial de materiais reciclados) ou da produção em larga escala.
A tecnologia de composição funcional está se desenvolvendo em direção à inteligência e ao verde.
Mudança de cor termossensível: Adicione corantes termossensíveis à camada PCM. Quando a temperatura ultrapassa o limite, a cor do filme muda, o que indica intuitivamente o estado da embalagem.
Resposta antimicrobiana: Desenvolva agentes antimicrobianos sensíveis ao pH. Quando a contaminação microbiana na embalagem causa alterações de pH, os agentes antimicrobianos são liberados automaticamente.
Materiais de base biológica: Substitua alguns materiais à base de petróleo por polímeros de base biológica, como PLA e PHA, para reduzir a pegada de carbono.
PCM degradável: Desenvolva PCM que possa ser degradado no ambiente natural para reduzir a carga de embalagens descartadas no meio ambiente.
