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在当今社会,科技的进步和社会生产力的大力提高,使得人类社会创造了前所未有的物质财富。但与此同时,人口剧增、生态破坏、资源损耗、环境污染等问题日益突出,严重阻碍着经济的发展和人们生活质量的提高。近些年来,与日俱增的包装垃圾更是给环境保护带来了巨大的压力。全世界对环境保护的要求呼声日益高涨,提倡“绿色包装”。纸包装制品对生态环境和人体健康无害、能回收再生和循环使用、可降解,这符合“绿色包装”的要求。近年来,世界上又掀起了一场“以纸代塑”的热潮。致使食品包装纸进一步取代塑料包装,从而消除一次性发泡塑料餐具、塑料薄膜袋等造成的“白色污染”。
1绿色包装的由来
1.1绿色包装的发源
1987年联合国环境与发展委员会发表的《我们共同的未来》可以说是最早提出了“绿色包装”这一概念。到1992年6月,联合国环境与发展大会通过了《里约环境与发展宣言》、《21世纪议程》等文件后,随即在全世界范围内掀起了一个以保护生态环境为核心的“绿色包装”浪潮[1]。有人称“绿色包装”为“环境之友包装”或“生态包装”。
1.2绿色包装的涵义
关于绿色包装,学术上还没有正式、统一的定义。根据其特点,绿色包装可以定义如下:即无公害、无污染并可回收利用或再生的包装材料和制品。即指采用绿色的包装材料,且在包装生产过程中采用环保生产工艺、废弃物产生最少、能够循环使用和再生利用、易于自然降解和腐化、在其整个生命周期中对人体及环境不造成公害,含有害物质在规定范围内的适度包装[2]。主要包括两方面涵义:一是绿色包装首先要解决包装使用后的废弃物污染问题;二是要解决包装材料、包装生产过程中的污染问题。其最重要的含义是保护环境和资源再生。通俗地讲,“绿色包装”可以这样定义:对生态环境和人体健康无害,能循环复用和再生利用,可促进国民经济持续发展的包装。也就是说包装产品从原材料选择、产品制造、成品使用、拆包回收和废弃的整个过程均应符合生态环境保护的要求。它包括了节省资源和能源,包装减量化,避免废弃物产生,易回收复用,再循环利用,可降解等生态环境保护要求的一系列内容[3~5]。
2纸包装材料的优势
现代四大支柱包装材料:纸、塑料、金属、玻璃。其中,纸材料制品增长最快。跟其它的三大材料相比,纸具有极大的优势,被认定为最有前途的绿色包装材料之一。在现代社会中,人们倡导的是环保型消费,重复利用资源,这样不仅可以减少资源的消费量,同时又能达到发展经济、保护环境的目的。不管是发达国家还是发展中国家,纸类都是最重要的包装材料之一。发达国家的包装消费额往往达数百亿美元,中国也已不下300亿美元。其中纸和纸板在全球各类包装材料与容器上所占比例,产值和产量都在1/3以上,高于塑料、金属和玻璃。世界纸和纸板包装材料产值占全部包装材料与容器总产值的36%,占总产量的35.6%[6]。日本是世界最大的纸生产国和消费国之一,日本纸与纸板产量2000年达3180多万吨,为历史最高纪录[7]。在我国,纸包装占包装材料总量的50%左右。有资料预计,我国纸包装制品产量到2015年可达3600万吨。可以预测,无论是在现在还是在将来,纸类包装材料都将是一种占主导作用的包装材料。纸包装材料之所以能受到大众的亲睐,是基于它有一系列其他许多材料不能替代的优点。
2.1纸包装的环保优势
纸包装制品是以纸浆及纸板为主要原料的包装制品,其所使用的原材料木材、竹等是一种可以采伐并再生的植物;芦苇、甘蔗渣、棉杆、麦秸等则是农村剩余物。这些都是可再培育、重复利用的资源。而塑料包装最终消耗的是石油,石油是不可再生资源。因此,纸包装制品与塑料等其它包装相比较,在资源利用方面更具优势,在市场上享有一个非常好的生态声誉;纸包装制品不但可以重复利用,有许多纸包装制品本身就是用回收的废纸纤维制成;废弃的纸包装制品可以造肥,几个月内就会在大自然的阳光、湿气及氧气之中分解成水、二氧化碳及几种无机物。除此之外还具以下环保优势[8]:纸基复合结构包装材料,将回收的包装废弃物根据其复合结构分开,使各种材料的每一层及各种产品最轻量化;使用薄型的和阻隔性好的纸基复合材料包装,能够延长货架寿命;纸包装可以使用便宜的油墨和粘接剂,例如可以用水溶性胶水和不带溶剂或低溶剂的油墨涂在纸上,适合环保的要求。
2.2纸包装的技术优势
包装材料伸缩性小,不受热作用的影响,与大多数塑料制品相比,具有更好的稳定性,因而可以使包装机保持良好的机械化运行。纸的不透明性,能够提供隐蔽隔离,使某些产品不能从包装外看到,满足了某些产品的包装需要。纸包装材料易加工成型,用包装机切割时不存在任何问题。由于纸具有轻微的静电性,适宜包装面粉类产品和高速在线包装。此外,各种不同的包装纸,根据其不同的使用要求,可以提供一个完整的印刷范围,从胶印、凹印到柔印等;纸包装材料还具有良好的透气性、柔软性、强度和可控制的撕裂性能;产品无毒、无污染;使用时非常容易打开。
2.3纸包装的市场优势
纸具有良好的弹性和韧性,可以对被包装物提供良好的保护作用;纸不受热和光的影响,对诸如健康食品和药品来说,纸是传统的包装材料,而且特别适合于想要得到自然感观的那些产品;纸包装的不透明性,对那些像褐色产品之类的不吸引人的产品来说非常有用;纸包装制品良好的适印性使其具有独一无二的漂亮外观,是最吸引人们眼球的一大亮点;同样,纸包装制品的优质轻量化、品种多样化,使尽可能降低邮递及运输等费用成为现实。总之,纸包装极具市场优势。
3食品包装纸的兴起
食品包装是包装工业的大户,占整个包装业的70%左右。食品企业十分重视产品包装材料的选择。在各类食品包装材料中,塑料具有轻便、廉价和良好的阻隔性等特点,在食品包装市场中历来占有较大的份额。但由于塑料对人体健康的有害性和极难自然降解性,造成严重的环境污染,使其在食品包装领域的进一步发展受到限制。近些年来,在全球环保呼声日益高涨的今天,开发食品包装纸已成为食品和包装行业的共识。纸质食品包装这一“绿色包装”方式正以其环保性成为不可降解的包装形式的最佳替代品,在食品包装领域的优势越来越明显。顺应这种趋势,国内外市场已逐步禁止使用塑料食品包装,规定今后食品包装必须要用无毒、无害的纸制品。因此纸质食品包装已成为国内外消费市场上炙手可热的包装新宠。有些国家甚至规定,包装食品一律禁用塑料制品,提倡采用纸制品进行“绿色包装”[9]。#p#分页标题#e#
4国内外食品包装纸安全法规
纸制品环保卫生、无害无毒,但生产包装纸的过程中原材料有可能受到污染,或在加工处理中,纸和纸板中通常会有一些杂质、细菌和生产过程中加入的各种功能型助剂:防油剂、荧光增白剂、湿强剂、消泡剂等,许多纸品还含有再生纤维,再生纤维除含上述有害成分外,还含有油墨中的各种化学有害物质,这些残留污染物有可能会迁移到食品中,从而危害消费者的健康。
4.1美国FDA的相关法规
对于食品接触的包装材料,美国法规认为食品包装材料中的活性物质迁移到食品是造成食品不安全的重要原因,因而将此类活性迁移物质定义为间接食品添加剂。根据FDA的定义,包装材料是一种间接添加剂,其中“CFR21”部分对添加剂这样定义:在使用过程中,包装材料可能会迁移到食品中而直接或间接地变成食品的一种成份。但是,如果食品包装材料不会迁移到食品中,它就不会成为食品的成分之一,因此也就不属于食品添加剂[10]。
4.2欧盟的相关法规
欧盟委员会从1987年开始着手纸质食品包装材料卫生安全的研究,并将研究结果以条令的形式于2001年3月公布在因特网上(http:/www.coe.fr/soc-sp)[11]。目前,欧盟只对纸质包装材料中的少量特定污染物做出了限量规定,限量要求。对食品包装纸的管理使用了“良好作业规范”(GMP,GoodManufacturingPractice)。在GMP中对食品包装纸最终产品中的有害物质做了限定[12]。
4.3我国的相关法规
我国在纸质食品包装材料方面可参考的法律依据有《食品包装用原纸卫生标准GB11680-89》和《食品包装用原纸卫生管理办法》等。在《食品包装用原纸卫生标准GB11680-89》[13~14]规定中,食品包装纸不得采用废旧纸和社会回收废纸作为原料,也不得使用荧光增白剂或对人体有影响的化学助剂为添加剂。总体而言,我国食品包装纸的国家标准的要求检验项目少,且检验要求低,与欧美国家的标准相比还有很大差距。
5国内外食品包装纸的使用现状
5.1欧洲食品包装纸
欧洲的食品纸质包装,一般都采用纸盒、纸袋、纸筒、纸罐等。欧洲的餐馆中,食品打包用的纸是一张一张的。各类纸质包装中,纸袋占的比例最大。在食品纸质包装中,用量占第二位的应是纸质一次性容器,如纸杯和餐盒。在纸质包装中用量居第三的是饮料包装。各种果汁、蔬菜汁、牛奶、酸奶食品的包装物,都广泛使用纸罐。欧洲食品用纸制品的发展主要经历了三个阶段[15]:第一阶段为二战之前。当时欧洲的食品纸质包装生产处于较低水平,食品的纸质包装质量差、品种少、产量也低。第二阶段为上世纪50年代到60年代。随着食品包装材料的技术进步,纸质材料的质量有了很大提高,包装机械、生产设备协同技术的进步,促进了纸质包装食品工业的快速发展,纸质包装的质量、产量均有较大幅度的提高。相应的包装体系标准也得以完善,这些管理、技术方面的突破使得“以纸代木”这一包装改进工作得以实现。第三阶段是60年代到70年代后期。此时纸质食品包装材料的质量有了更进一步的发展,纸的强度已基本达到可以代替马口罐和铝罐的程度。这就使纸质食品包装材料的应用范围与适应性更强。随之发展的一次性纸餐具、纸盘、纸杯等都大大促进了纸质食品包装容器的市场消费。目前,在欧洲各国,纸质食品包装材料的发展方向之一是研制、生产多功能性纸制品。
5.2我国食品包装纸
目前,国内也有纸类包装袋在特定的商品中所应用,但是,由于食品包装纸在我国大规模生产的时间还不长,目前仅有少部分企业在生产食品包装纸,而且真正意义上专业生产各类专用食品包装纸系列产品、并通过ISO9001(质量管理系)和ISO22000(HACCP)(食品安全管理体系)认证审核的企业只有一家。针对不同食品对包装材料需要的不同功能所生产的专用食品包装纸,国家还未出台统一的技术标准。在各类统计报表中,食品包装纸也没有作为一个单独的门类列出。我国对食品包装用纸的原料及卫生指标虽有规定,但在实施和实际操作过程中的执法力度还远远不够。某些低档的一次性食品包装用纸制品不但达不到卫生标准,甚至连最起码的正常的使用要求也不能满足,如纸杯倒入热水后变软,无法拿起;糕点盒、快餐盒等直接入口食品的包装纸板,由于不具有抗油性能,包装含油食品后渗出油的现象更是相当普遍。凡此种种,都影响了食品包装纸的进一步推广和发展。
6食品包装纸的发展趋势
运输和保存的过程中,被包装物对外包装材料有着多方面的要求,如防潮、保鲜、保温、杀菌、防腐等,以便更好地保护和保存被包装物。据食品包装的要求不同,新型食品包装纸及其制品正朝着功能型、环保型以及复合型方向发展。
6.1功能型纸
6.1.1水功能型
脱水包装纸。日本一家公司开发出一种不用加热或加添加剂而具有脱水功能的包装纸[16]。这种被称为P.S的包装纸不会使食品组织细胞破坏。它通过沿细胞间隙吸水,不仅能吸收食品表面的水分,而且可吸收深入食品内部的水分,还具有在低温下吸水等功能。因此,该包装纸能抑制酶的活性,防止蛋白质分解,减少微生物繁殖,达到保持食品鲜度、浓缩鲜味成分、去掉水汽、提高韧性等效果。用该包装纸包装过的鱼、肉做菜肴,能减少加热用的热能,防止加热油的劣化,便于进行调理加工,且不因经冷冻而失去鲜味。这种包装纸选择只能透过水的半透膜为表面材料,内侧则放置高渗透压物质和高分子吸水剂。由于食品中水分以液体状态的渗透压差,可通过半透膜向高渗透压物质移动,所以,这些水分就被高分子吸水剂固定。吸水功能纸,其最大特征就是吸水能力强,它能保持本材料自重10倍的吸水量,且安全、无害,可用作吸收火腿、香肠等结露的薄膜(片),吸收生鲜食品滴水的薄膜(片)等。耐水加工纸。具有耐水性、透气性好,可应用于食品包装材料,结露吸水薄膜(片)及其他领域。目前已应用于酒糟腌制食品的真空包装,若与其他材料复合,作为多水分半成品食品的包装纸,充分发挥其防霉、吸水和耐水性的优点。
6.1.2防腐保鲜型
防腐纸是将原纸浸入含有20%的琥珀酸、33%的玻璃酸钠和0.07%的山梨酸的乙醇溶液中,然后对其进行干燥即可[17]。使用这种纸包装带卤汁的食品,可以在38℃高温下存放3周而不变质。长效防霉纸,该纸是把特别的单甘油脂与其中的化合物混合后,作为有效成分溶于水与乙醇的水溶液,然后在纸上进行喷涂或作浸润处理,最后加热干燥而成。它可用来包装各种食品,可以有效的防止食品的霉变。水果保鲜纸[18],这种纸有抑菌、杀菌药剂。用这种纸贮存苹果,半年后启开,果实仍然饱满。另一种保鲜纸能保鲜柑橘3个月,荔枝也能保鲜30多天。尹朝晖[19]等研究发现在瓦楞纸箱的里衬加百硅石,吸附乙烯,放射远红外线的陶瓷体,抵御微生物侵蚀;将30~40nm的TiO2,分散到树脂中制成薄膜,成为对400nm波长以下的光有强烈吸收能力的紫外线吸收材料,可作为食品杀菌袋和保鲜袋最佳原料。#p#分页标题#e#
6.1.3其他功能型
热能型纸,这种纸可以将太阳能转换为热能的纸,起到太阳能集热器的作用。使用这种纸包装食品,放在阳光照射的地方,包装内的食品就会被加热,只有将包装打开,热量才能散去。欧美市场推出的PLMEX食品专用包装纸[20],它是100%纯纸浆,不含荧光剂和危害人体的化学物质,具有防水、防油、抗粘、耐热(可耐200℃~250℃高温)的特点。使用方便、清理简单、安全卫生,符合美国FDA和德国BGA食品卫生标准。这种食品专用纸使用后经清水表面清洗可回收,并可以反复使用50次,这种食品纸有成卷的,也有压制成各种纸杯形状的,不管是用于蒸制还是烘烤、微波加热都不会变形和褪色。
6.2环保型纸
6.2.1利用废弃物造纸
如利用食品工业废弃的苹果渣生产出果渣纸,这种果渣纸使用后容易分解,可焚烧或做堆肥,也可以回收重新造纸,不易污染环境。还可以将食品垃圾制成了一种可被生物降解的聚合物,这种聚合物不仅可用来制造瓶子、袋子等包装物,还可制成药物的胶囊外衣[21]。6.2.2可食性纸利用各类蔬菜、水果以及其它可食性原料制造的可食用性包装纸。这种纸具有一定营养价值,且可利用原料的天然色泽制成彩色纸,可用作食品的内包装或直接当作方便食品食用,既能减少环境污染,又能增强食品美感,增加消费者的食趣和食欲。如:胡萝卜纸、菠菜纸、草莓纸、玉米纸以及豆渣纸等[22]。
6.2.3纸质易拉罐
纸质易拉罐克服了铝罐价格昂贵,污染环境等因素的种种弊端,有着广阔的发展前景。
6.3复合型纸
采用纸基和其他材料复合在一起的复合纸,目前广泛用于牛奶及饮料的软包装。
6.3.1纸塑铝无菌复合包装
主要指包装饮料及乳制品储存期在六个月以上的多层复合材料。常用的为六层结构:PE/纸板/PE/铝箔/PE/PE。比较高档的为九层结构:PE/纸板/PE/铝箔/PE/AP/EVOH/AP/PE。在市场上能看到的有砖型、枕型、屋顶型、三角型的。另外最新发展的还有六角型、圆罐型的。这类包装由于引进的罐装设备成熟,产品携带方便,价格适中,因此产量很大,加上近年来回收系统的发展,国民对茶饮料、果汁饮料、乳制品饮料需求增加,这几年每年以15%以上的比例增长。据不完全统计,单从砖型包(每包250ml)的数量统计,我国消费就达250亿包以上[23]。
6.3.2纳米复合包装纸
用分散相尺寸为1~100nm的颗粒或晶体与其他包装材料复合或添加制成的具有纳米级结构单元的纳米复合包装材料。液体奶无菌包装是近年兴起的新型包装,它对抗菌保鲜和破袋强度都有很高要求。人们知道保鲜袋牛奶一般只能保存3天。若用纳米抗菌剂改性的PE(聚乙)、PP(聚丙)薄膜包装牛奶,能有效抑制和杀死大肠杆菌、金色葡萄球菌等,防止各种微生物生长,同样条件下保鲜期可延长到8天以上,符合国家卫生标准。而且纳米抗菌膜价位比铝塑复合膜便宜,气体阻隔性却高出几倍[24]。食品包装,用于市场货架,如超市食品,被顾客挑来选去,不免会有细菌的传播,如果采用抗菌包装纸,则会对公共环境卫生有不小的贡献。陈慧文等[25]试制成功的光触媒抗菌食品包装纸是通过涂布的工艺使二氧化钛纳米粉附着在牛皮纸包装纸表面,从而使纸具有抗菌性。因为牛皮纸是一种高级包装用纸,它一般是由未经漂白或半漂的硫酸盐针叶木浆抄造而成,随着人们环保意识的日益增强,牛皮纸已被广泛应用在食品行业的包装。国内外液体奶无菌包装的形式有无菌纸板包装、无菌杯式包装、无菌大袋包装、灭菌铝迫袋包装和无菌塑料瓶包装等。发达国家的无菌包装在液体食品中所占的比例已超过65%。由此可见,发展纳米抗菌包装技术具有强劲的应用前景。
7结语
食品包装纸对治理由于塑料引起的“白色污染”能起到积极地替代作用,是世界公认的“绿色包装”产品,所以它将成为未来食品包装的发展主流。
目前,我国白纸板品种单一,没有为区别不同包装物而进行必要的分类,更没有针对不同食品对包装材料的不同需要而专门生产功能型包装纸板。虽然我国对食品包装用纸的原料及卫生标准有明确规定,但多数食品包装使用的都是灰底白板纸。由于糕点盒、快餐盒等不具备抗油性能,包装含油食品后,油渗出的现象相当普遍。今后我国将针对包装不同食物,研制生产包装固体食品类及包装液体食品类的功能型专用纸板。固体食品包装如包装糕点等直接入口食品的纸盒纸板、包装食盐等防光防潮的纸罐纸板、包装供蒸烤加工的半成品类食品的纸盒纸板等;液体食品包装如包装牛奶、水果汁等的纸罐纸板等。随着我国对液体复合包装材料原纸板的需求逐渐增加,但目前仍需从国外进口。液体复合包装原纸板是个低价原料、高科技、高利润的产品,受包装工业快速发展的带动,具有巨大的市场潜力[26],是目前国内市场前景最好的高端涂布纸种之一。所以,国内努力攻破该产品的生产壁垒就显得尤为重要。