1、食品用抗菌包装的制造应用技术,李毕忠 董事长中科院理化技术研究所、北京崇高纳米科技有限公司2012.06.15. 广州,提纲,一、食品包装及其现状 二、抗菌包装及其产品制造 三、抗菌包装材料的特殊要求 四、抗菌塑料薄膜包装材料 五、抗菌塑料薄膜包装的应用 六、小结,一、食品包装及其现状,食品的主要分类,饮料 速食 肉、禽类 海产品 乳制品 烘焙品 农产品（水果、蔬菜）,食品包装的作用,承载食品 隔离环境：如光、氧气、湿气、微生物、机械力、灰尘等 满足其他要求： 标识 便于消费者使用 价格 技术可行 对环境负荷影响等 保证食品加工品质,食品包装的发展,各种塑料新材料的采用和普及 塑料食品包装的性
2、能质量不断得到提高，社会和环境协调发展 活性包装（Active Packaging）智能包装（Intelligent Packaging 或Smart Packaging） 防止食品腐败、食品中毒、食品致敏等问题的发生,现代食品包装,活性包装： 改变食品保存条件而延长货架期 改善食品安全与感官质量 智能包装： 在产品流通与销售过程中监测包装食品环境条件 获取食品质量与安全信息 现代食品包装新技术不仅要求隔离食品免受环境因素破坏，而且还要对食品的质量、安全和延长货架期起到积极保护作用,活性包装的示例一,活性包装的示例二,包装技术的设计,易氧化食品，如啤酒、葡萄酒、果汁、熟食、食用油的包装，阻隔氧
3、气的包装材料玻璃、陶瓷、金属、高阻隔塑料新鲜瓜果蔬菜，如超市、运输、储存，保持营养、新鲜的包装，活性包装气调、抗菌、功能材料量体裁衣式的技术应用，维持食品色、香、味、形、营养物质，减少食品氧化，防止食品腐败变质。综合生理变化过程（如新鲜果蔬的呼吸）、化学变化过程（如脂肪的氧化）、物理变化过程（如面包的陈腐和脱水）、微生物因素（如微生物导致的腐败）、虫害（如昆虫）等，设计和应用包装技术。,二、抗菌包装及其产品制造,抗菌包装,包装物具有抑制细菌生长的作用，是在食品包装中普适的技术概念。抗菌塑料包装种类 固定型抗菌塑料包装 释放型和冲刷型的抗菌塑料包装 抗菌涂层包装 直接加入抗菌剂的塑料包装薄膜 表
4、面固定抗菌剂的塑料薄膜 表面改性的抗菌塑料薄膜,抗菌产品的使用效果,抗菌包装袋上 培养结果,非抗菌包装袋上 培养结果,金黄色葡萄球菌,添加抗菌剂的塑料包装膜、袋,抗菌塑料薄膜的制造技术举例,根据包装体系来筛选薄膜所用的基材和抗菌剂，经共混造粒后改性原料，用普通加工方式完成产品生产。 抗菌加入到薄膜中，对薄膜的机械性能、外观质量等也带来不利的影响，必须加以重视和解决。,抗菌塑料容器的制造技术举例,根据包装体系来筛选制造容器所用的基材和抗菌剂，经共混造粒后改性原料，用注塑或吹塑等加工方式完成产品生产。 抗菌剂加入到塑料中，对制品的机械性能、外观质量等也带来影响。,三、抗菌包装材料的特殊要求,食品包
5、装用的抗菌塑料的要求,与其它用途的抗菌塑料在以下两个方面的有显著不同： 第一，其使用的抗菌剂的安全性要达到食品接触安全或食品添加安全。这样，没有食品安全性认证和注册的抗菌剂就不能在抗菌包装中使用。 第二，食品包装的抗菌效果要体现在对食品的防腐和延长货架期的实际效果上。而一般意义上的抗菌塑料只需要对自身起到保护，抑制微生物在塑料制品上的生长。由此可见，用于食品包装的抗菌塑料要有更好的性能效果。,抗菌食品包装材料的特殊性,受抗菌剂种类和阻止微生物在食品上的生长的双重限定： 因安全性考虑，目前大多使用在食品包装的抗菌剂是小分子或天然抗菌剂，化学合成抗菌剂很少。 小分子抗菌剂或天然抗菌剂，挥发温度低，
6、热稳定性差，不能经历塑料熔体加工过程，加工方法不同。 目前耐高温的食品包装用抗菌剂，含银锌无机抗菌剂，银、铜金属抗菌剂，在日本得到广泛应用，并在美国和欧洲登记。我国也发展了该类抗菌剂。,食品包装材料中有使用潜力的抗菌剂,食品包装材料中有使用潜力的抗菌剂,有抗菌作用的食品添加剂,1美国FDA：食品添加剂FA), 一般认为安全的物质GRAS. 2欧盟食品科学委员会批准. 3澳大利亚和新西兰食品管理局和澳大利亚新西兰食品安全管理局认为在食品中安全的,有抗菌作用的食品添加剂,有抗菌作用的食品添加剂,有抗菌作用的食品添加剂,四、抗菌塑料薄膜包装材料,抗菌塑料包装产品的类型,固定型抗菌塑料包装耐高温无机抗
7、菌剂的应用 这种包装材料中混合了抗菌剂，特别是无机抗菌剂，抗菌剂是被固定在塑料中的 容易制成各种包装产品，如薄膜、容器、餐具 在日本已得到市场的广泛接受，如抗菌型的家用保鲜膜、保鲜袋等，安全可靠 2011年5月-8月，欧洲爆发豆芽菜携带的大肠杆菌导致食物中毒事件，德国就死亡31人。西班牙公司共挤出生产的抗菌流延薄膜，作为蔬菜包装材料，以阻止病菌的传播。这类抗菌薄膜产品也许会逐步在欧美市场得到应用,果蔬保鲜包装袋 （北京崇高纳米公司 维蔬乐牌）,热带水果（木瓜，香蕉） 进北京超市抗菌塑料袋包装,保鲜袋包装香蕉的外观对照 普通塑料袋 维蔬乐塑料保鲜袋,抗菌塑料包装产品的类型,释放型和冲刷型的抗菌塑
8、料包装 二氧化硫：释放型的抗菌包装所用的抗菌剂，弥漫在在包装内空间，防止食品表面的霉菌生长 在柑橘和莓果类水果常见有贵腐菌（Botrytis cinerea）、青霉菌（Penicillium）、根霉（Rhizopus）、曲霉（Aspergillus）。释放型二氧化硫是防止葡萄、粮食、粮制品及其它霉腐的有机物腐败的非常好的处理方式，比辐照和热处理还好 缺点是有漂白褪色作用，还有二氧化硫残留问题,抗菌塑料包装产品的类型,异硫氰酸烷基酯：另一种具有抗菌作用的挥发性化合物，是黑芥、芥末中的刺激性物质 将它放在密闭阻隔包装中使用，低浓度下对所包装的牛肉只有很微弱的气味 经该物质冲洗后的塑料包装袋，对鲜牛
9、肉、腌制猪肉、生金枪鱼片、奶酪、鸡蛋三明治、面条、意大利通心粉等，均能延长货架期,抗菌塑料包装产品的类型,抗菌涂层包装 细菌素：与溶解在异丙醇和正丙醇混合溶剂中聚酰胺混合，涂覆在聚乙烯薄膜上。该薄膜对黄色微球菌（Micrococcus flavus）有抗菌效果 乳酸链球菌素（Nissin）：与甲基纤维素(MC)/ 羟丙基甲基纤维素(HPMC)的混合物进行涂覆在聚乙烯薄膜 乳酸链球菌素：也加入琼脂制成的薄膜中，作为抗菌薄膜使用,抗菌塑料包装产品的类型,直接加入抗菌剂的塑料包装薄膜 山梨酸钾：可以直接加入到低密度聚乙烯(PE-LD)薄膜中，厚度为0.4mm的含1%山梨酸钾的PE-LD膜，与普通0.
10、1mm厚的PE-LD膜对照比较，有显著延缓长霉的作用。 含有苯甲酸、山梨酸、苯甲酸酐：薄膜也表现出抗菌性，但苯甲酸酐必须用在多层复合膜的非食品接触层。 抑霉唑：也有这方面的研究。,抗菌塑料包装产品的类型,表面固定抗菌剂的塑料薄膜 细菌素等：可以通过化学反应固定在塑料薄膜的表面。 溶菌酶：可以共价结合在三醋酸纤维素薄膜上。,表面改性的抗菌塑料薄膜 在塑料表面还可以通过化学反应生成抗菌功能基团。例如，尼龙-66通过辐射技术接枝氨基，反应生成离聚物，反应接枝壳聚糖。,抗菌塑料包装产品的类型,五、抗菌塑料薄膜的应用,抗菌塑料包装的要求,成本因素由于抗菌剂的加入，抗菌包装材料成本必然高于未使用抗菌剂的同
11、类产品。因此，对有较高附加值的食品，使用抗菌包装才具有商业价值。 食品接触的法规要求各国对食品接触的物质，均有限制和规定。因此，在包装材料、抗菌剂、使用方法的选择上必须符合相应的法律法规要求。,各种应用过程条件 薄膜的加工、分销和储运都会影响抗菌薄膜的性能。例如，薄膜挤出加工中的温度、剪切应力、压力等，后道工序如薄膜复合条件、印刷油墨等都会影响抗菌剂的抗菌性能保持的效果。有些挥发性抗菌剂在储存中还会损失。 因此，要根据各过程情况，酌情设计配方技术、控制各加工过程和使用过程。,抗菌塑料包装的要求,抗菌塑料包装的要求,抗菌剂特性对食品特性的适宜性 各种微生物有特定的生长机理。而各种食品有其特定的生
12、物和其它特性，必须在其特有的环境条件下保存。这样，反过来，也限定了该食品保存环境中特定的微生物菌群。例如，好氧性的细菌，依赖包装内空间的氧气来生长。食品中的pH值是影响微生物的重要因素，也是影响抗菌剂的重要因素。 因此，要根据食品的特点，选择相适用的抗菌包装,抗菌塑料包装的要求,抗菌剂和膜基材的化学作用对抗菌性能的影响 抗菌剂与膜的相容性，对抗菌剂的效果、析出特性、时效性等有显著影响。例如，在海藻酸钙薄膜中，抗坏血酸的扩散速率比抗坏血酸钠的扩散速率，这主要是电荷作用的结果。 因此，选择合适的组成和匹配，达到预定的使用目的。,抗菌塑料包装的要求,储存温度等使用条件对抗菌性能的影响 高温可使抗菌包
13、装失效。储存温度越高，抗菌剂的扩散和流失越快。含苯甲酸酐的PE-LD中如果在冰箱中包装食品，其苯甲酸酐的含量可以比在常温下使用的抗菌薄膜中的含量低。 因此，必要时，需规定产品的储存和使用条件。,抗菌塑料包装的要求,抗菌剂向食品中扩散对包装保质效果的影响 质量转移模型 抗菌包装中抗菌剂向食品中扩散，可以用扩散模型来描述，比如扩散系数、扩散的质量比。了解这种关系，可以为包装产品的设计提供依据 包装材料的物理性能 使用抗菌剂后，对薄膜的物理机械强度、透气透氧性、热封性能，均会带来影响。,现在已应用的和预期可应用的 抗菌包装和食品,六、小 结,抗菌技术及其在食品包装中的应用，是一个快速发展的领域。由于
14、食品生产、运输和储存的多样性，抗菌包装在满足消费者对食品新鲜、方便、卫生等方面的要求中起到越来越重要的作用。抗菌包装技术要与其他包装技术协同开发和使用，要从材料、食品、微生物、包装的研究、制造加工、市场需求、卫生安全管理法规等多方面的要求进行综合考虑。,抗菌包装技术是一个专门学科，是贯穿研究、开发和应用一条龙的产业链。这项针对微生物控制的技术，应该在冷链储运技术、气调保鲜技术、果蔬采后处理技术、保湿技术等保鲜技术应用时受到关注。从需求问题切入，进行产、学、研联合，进行行业内合作，是完成保鲜配套技术发展的必由之路。,包装材料供应商、生产设备制造商、包装产品的使用方等合作，全行业的共同努力，靠大家投入，而不是坐等享用别人创造出来的成果。随着包装及应用技术越来越复杂，以往拿来主义的走捷径方式，将越来越行不通。从这个意义上说，我们大家应该立即行动起来！,谢谢！,
