德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会北京代表处
研究简述:如何减少塑料垃圾
研究简述:如何减少塑料垃圾
 
生物活性纸涂层替代食品塑料包装

塑料垃圾的数量逐年增加食品的塑料包装尤为如是。 弗劳恩霍夫协会的研究人员在“BioActiveMaterials”项目中开发了一种用于纸包装的环保涂层。这不仅可以节省塑料,植物蛋白和蜡的涂层还可以延长食品的保质期。使用后,包装物可以被丢弃在废纸箱中。
 
 
© Fraunhofer
一个密封的纸袋,里面有涂层。 使用后,带有BioActiveMaterials的包装最终会进入废纸箱。
 
今天那些从折扣店买杂货的人几乎总是一起购买塑料包装。香肠、奶酪、肉和鱼几乎都是包装好的。水果、种子和蔬菜也经常用塑料包装。这样既卫生又可以在食品运回家时保护食品。然而,矿物油基塑料助长了垃圾山的增长。仅在德国,2017 年每个居民就产生了 38.5 公斤塑料包装垃圾。塑料垃圾漂浮在海洋上或出口到亚洲或非洲国家进行处置。磨损或分解会产生微塑料并最终进入食物链。因此,有必要减少食品行业的塑料包装。
 
现在,弗劳恩霍夫过程工程与包装研究所 IVV 和弗劳恩霍夫界面工程与生物过程工程研究所 IGB 提出了一种创新和可持续的食品包装解决方案。与传统包装一样,食品的保质期延长了。但新包装省去了塑料,且使用后易回收。
 
蛋白质、蜡和抗氧化剂可延长保质期
 
在“BioActiveMaterials”项目中,研究人员使用纸作为生产典型和功能性包装材料的基础材料:具有密封边缘的可密封袋或包装纸。纸张采用标准工艺进行特殊涂层处理——将蛋白质和蜡与生物基添加剂一起用于这种涂层。长期稳定涂层的特殊配方同时满足多种功能。 “一方面,蛋白质充当氧气屏障,蜡充当水蒸气屏障,因此水果不会很快变干。另一方面,生物基添加剂提供抗氧化和抗菌作用。肉和鱼不会那么快变质。总体而言,食品的保质期将显著延长。”弗劳恩霍夫 IGB 功能表面和材料创新领域负责人 Michaela Müller博士解释说。涂层中的蛋白质也执行某些任务:它们可以防止纸张中的矿物油转移到食物中(废纸尤其含有含有矿物油的印刷油墨的残留物)。
 
作为“BioActiveMaterials”项目的一部分,开发的涂层纸代表了当前各种食品包装的替代品,无论是水果和蔬菜、肉类和鱼类、奶酪还是糖果。消费者可以按照与塑料包装食品相同的方式储存和处理纸包装食品。 »我们的纸质包装也适用于需要冷却的食物,例如肉类。保留了对氧气的保护功能,”Müller 补充道。您甚至可以将冷冻食品装入其中。 “使用后,包装会进入废纸箱,涂层是可生物降解的,不会影响纸张回收。”弗劳恩霍夫工艺工程与包装研究所 IVV 部门负责人 Cornelia Stramm博士如是说。
 
弗劳恩霍夫研究所通过紧密的团队合作推动该项目。 弗劳恩霍夫 IGB 的科学家负责涂层的复杂配方和制造,而 弗劳恩霍夫 IVV 的研究人员则测试涂层在实践中的效果。 “例如,我们测试了相应的涂层如何有效地保护食物免受外部影响,例如水蒸气、氧气和矿物油,”Stramm 解释说。此外,弗劳恩霍夫 IVV 的团队还负责使用卷对卷工艺将涂层涂覆到纸张上。这是通过一台机器来完成的——纸张在机器滚筒上被引导使得涂层以水分散体的形式施加。
 
 
来自巴西和墨西哥北部的残渣蛋白质、蜡
 
在选择“BioActiveMaterials”的原材料时,弗劳恩霍夫团队依赖于食品法批准的天然物质。例如,对于蛋白质成分,他们用油菜籽、羽扇豆、乳清和向日葵进行了试验。在实践中,农场可以将生产过程中未使用的残留物输送到包装行业。在蜡方面,研究人员正在使用蜂蜡和从墨西哥北部发现的小烛树和巴西巴西棕榈中提取的蜡。 “我们决定使用这些蜡,因为它们是可生物降解的,符合食品法,并且在市场上很容易买到。”Müller 解释说。
 
经典的实验室技术用于生产,即切碎、加热、搅拌和混合。 »艺术在于混合比例以及各种物质的添加顺序。物质混合比例的灵活性也使我们能够针对某些应用优化涂层。”Müller 说。例如,肉类包装可以使用更多的抗氧化剂产生极强的抗菌、抗氧化作用,而袋子里的生菜可以通过蜡涂层防止变干。
 
 
制造商、零售商和消费者的优势
 
研究人员还考虑了更多应用的可能:除了纸,纸板也可以配备生物活性涂层。印刷包装将不再是问题。制造商可以在食品法要求的成分上打印他们的标志或信息。折扣店和杂货零售商也受益于 弗劳恩霍夫 包装。没有塑料的资源节约型和可生物降解包装是消费者的趋势。
 
弗劳恩霍夫 IVV 和 弗劳恩霍夫 IGB 的项目合作伙伴正在尝试将涂层直接应用于水果或蔬菜等食品的概念,从而延长保质期。从健康的角度来看,可食用的涂层无论如何都是无害的。