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在當今社會,科技的進步和社會生產力的大力提高,使得人類社會創造了前所未有的物質財富。但與此同時,人口劇增、生態破壞、資源損耗、環境污染等問題日益突出,嚴重阻礙著經濟的發展和人們生活質量的提高。近些年來,與日俱增的包裝垃圾更是給環境保護帶來了巨大的壓力。全世界對環境保護的要求呼聲日益高漲,提倡“綠色包裝”。紙包裝制品對生態環境和人體健康無害、能回收再生和循環使用、可降解,這符合“綠色包裝”的要求。近年來,世界上又掀起了一場“以紙代塑”的熱潮。致使食品包裝紙進一步取代塑料包裝,從而消除一次性發泡塑料餐具、塑料薄膜袋等造成的“白色污染”。
1綠色包裝的由來
1.1綠色包裝的發源
1987年聯合國環境與發展委員會發表的《我們共同的未來》可以說是最早提出了“綠色包裝”這一概念。到1992年6月,聯合國環境與發展大會通過了《里約環境與發展宣言》、《21世紀議程》等文件后,隨即在全世界范圍內掀起了一個以保護生態環境為核心的“綠色包裝”浪潮[1]。有人稱“綠色包裝”為“環境之友包裝”或“生態包裝”。
1.2綠色包裝的涵義
關于綠色包裝,學術上還沒有正式、統一的定義。根據其特點,綠色包裝可以定義如下:即無公害、無污染并可回收利用或再生的包裝材料和制品。即指采用綠色的包裝材料,且在包裝生產過程中采用環保生產工藝、廢棄物產生最少、能夠循環使用和再生利用、易于自然降解和腐化、在其整個生命周期中對人體及環境不造成公害,含有害物質在規定范圍內的適度包裝[2]。主要包括兩方面涵義:一是綠色包裝首先要解決包裝使用后的廢棄物污染問題;二是要解決包裝材料、包裝生產過程中的污染問題。其最重要的含義是保護環境和資源再生。通俗地講,“綠色包裝”可以這樣定義:對生態環境和人體健康無害,能循環復用和再生利用,可促進國民經濟持續發展的包裝。也就是說包裝產品從原材料選擇、產品制造、成品使用、拆包回收和廢棄的整個過程均應符合生態環境保護的要求。它包括了節省資源和能源,包裝減量化,避免廢棄物產生,易回收復用,再循環利用,可降解等生態環境保護要求的一系列內容[3~5]。
2紙包裝材料的優勢
現代四大支柱包裝材料:紙、塑料、金屬、玻璃。其中,紙材料制品增長最快。跟其它的三大材料相比,紙具有極大的優勢,被認定為最有前途的綠色包裝材料之一。在現代社會中,人們倡導的是環保型消費,重復利用資源,這樣不僅可以減少資源的消費量,同時又能達到發展經濟、保護環境的目的。不管是發達國家還是發展中國家,紙類都是最重要的包裝材料之一。發達國家的包裝消費額往往達數百億美元,中國也已不下300億美元。其中紙和紙板在全球各類包裝材料與容器上所占比例,產值和產量都在1/3以上,高于塑料、金屬和玻璃。世界紙和紙板包裝材料產值占全部包裝材料與容器總產值的36%,占總產量的35.6%[6]。日本是世界最大的紙生產國和消費國之一,日本紙與紙板產量2000年達3180多萬噸,為歷史最高紀錄[7]。在我國,紙包裝占包裝材料總量的50%左右。有資料預計,我國紙包裝制品產量到2015年可達3600萬噸??梢灶A測,無論是在現在還是在將來,紙類包裝材料都將是一種占主導作用的包裝材料。紙包裝材料之所以能受到大眾的親睞,是基于它有一系列其他許多材料不能替代的優點。
2.1紙包裝的環保優勢
紙包裝制品是以紙漿及紙板為主要原料的包裝制品,其所使用的原材料木材、竹等是一種可以采伐并再生的植物;蘆葦、甘蔗渣、棉桿、麥秸等則是農村剩余物。這些都是可再培育、重復利用的資源。而塑料包裝最終消耗的是石油,石油是不可再生資源。因此,紙包裝制品與塑料等其它包裝相比較,在資源利用方面更具優勢,在市場上享有一個非常好的生態聲譽;紙包裝制品不但可以重復利用,有許多紙包裝制品本身就是用回收的廢紙纖維制成;廢棄的紙包裝制品可以造肥,幾個月內就會在大自然的陽光、濕氣及氧氣之中分解成水、二氧化碳及幾種無機物。除此之外還具以下環保優勢[8]:紙基復合結構包裝材料,將回收的包裝廢棄物根據其復合結構分開,使各種材料的每一層及各種產品最輕量化;使用薄型的和阻隔性好的紙基復合材料包裝,能夠延長貨架壽命;紙包裝可以使用便宜的油墨和粘接劑,例如可以用水溶性膠水和不帶溶劑或低溶劑的油墨涂在紙上,適合環保的要求。
2.2紙包裝的技術優勢
包裝材料伸縮性小,不受熱作用的影響,與大多數塑料制品相比,具有更好的穩定性,因而可以使包裝機保持良好的機械化運行。紙的不透明性,能夠提供隱蔽隔離,使某些產品不能從包裝外看到,滿足了某些產品的包裝需要。紙包裝材料易加工成型,用包裝機切割時不存在任何問題。由于紙具有輕微的靜電性,適宜包裝面粉類產品和高速在線包裝。此外,各種不同的包裝紙,根據其不同的使用要求,可以提供一個完整的印刷范圍,從膠印、凹印到柔印等;紙包裝材料還具有良好的透氣性、柔軟性、強度和可控制的撕裂性能;產品無毒、無污染;使用時非常容易打開。
2.3紙包裝的市場優勢
紙具有良好的彈性和韌性,可以對被包裝物提供良好的保護作用;紙不受熱和光的影響,對諸如健康食品和藥品來說,紙是傳統的包裝材料,而且特別適合于想要得到自然感觀的那些產品;紙包裝的不透明性,對那些像褐色產品之類的不吸引人的產品來說非常有用;紙包裝制品良好的適印性使其具有獨一無二的漂亮外觀,是最吸引人們眼球的一大亮點;同樣,紙包裝制品的優質輕量化、品種多樣化,使盡可能降低郵遞及運輸等費用成為現實。總之,紙包裝極具市場優勢。
3食品包裝紙的興起
食品包裝是包裝工業的大戶,占整個包裝業的70%左右。食品企業十分重視產品包裝材料的選擇。在各類食品包裝材料中,塑料具有輕便、廉價和良好的阻隔性等特點,在食品包裝市場中歷來占有較大的份額。但由于塑料對人體健康的有害性和極難自然降解性,造成嚴重的環境污染,使其在食品包裝領域的進一步發展受到限制。近些年來,在全球環保呼聲日益高漲的今天,開發食品包裝紙已成為食品和包裝行業的共識。紙質食品包裝這一“綠色包裝”方式正以其環保性成為不可降解的包裝形式的最佳替代品,在食品包裝領域的優勢越來越明顯。順應這種趨勢,國內外市場已逐步禁止使用塑料食品包裝,規定今后食品包裝必須要用無毒、無害的紙制品。因此紙質食品包裝已成為國內外消費市場上炙手可熱的包裝新寵。有些國家甚至規定,包裝食品一律禁用塑料制品,提倡采用紙制品進行“綠色包裝”[9]。#p#分頁標題#e#
4國內外食品包裝紙安全法規
紙制品環保衛生、無害無毒,但生產包裝紙的過程中原材料有可能受到污染,或在加工處理中,紙和紙板中通常會有一些雜質、細菌和生產過程中加入的各種功能型助劑:防油劑、熒光增白劑、濕強劑、消泡劑等,許多紙品還含有再生纖維,再生纖維除含上述有害成分外,還含有油墨中的各種化學有害物質,這些殘留污染物有可能會遷移到食品中,從而危害消費者的健康。
4.1美國FDA的相關法規
對于食品接觸的包裝材料,美國法規認為食品包裝材料中的活性物質遷移到食品是造成食品不安全的重要原因,因而將此類活性遷移物質定義為間接食品添加劑。根據FDA的定義,包裝材料是一種間接添加劑,其中“CFR21”部分對添加劑這樣定義:在使用過程中,包裝材料可能會遷移到食品中而直接或間接地變成食品的一種成份。但是,如果食品包裝材料不會遷移到食品中,它就不會成為食品的成分之一,因此也就不屬于食品添加劑[10]。
4.2歐盟的相關法規
歐盟委員會從1987年開始著手紙質食品包裝材料衛生安全的研究,并將研究結果以條令的形式于2001年3月公布在因特網上(http:/www.coe.fr/soc-sp)[11]。目前,歐盟只對紙質包裝材料中的少量特定污染物做出了限量規定,限量要求。對食品包裝紙的管理使用了“良好作業規范”(GMP,GoodManufacturingPractice)。在GMP中對食品包裝紙最終產品中的有害物質做了限定[12]。
4.3我國的相關法規
我國在紙質食品包裝材料方面可參考的法律依據有《食品包裝用原紙衛生標準GB11680-89》和《食品包裝用原紙衛生管理辦法》等。在《食品包裝用原紙衛生標準GB11680-89》[13~14]規定中,食品包裝紙不得采用廢舊紙和社會回收廢紙作為原料,也不得使用熒光增白劑或對人體有影響的化學助劑為添加劑??傮w而言,我國食品包裝紙的國家標準的要求檢驗項目少,且檢驗要求低,與歐美國家的標準相比還有很大差距。
5國內外食品包裝紙的使用現狀
5.1歐洲食品包裝紙
歐洲的食品紙質包裝,一般都采用紙盒、紙袋、紙筒、紙罐等。歐洲的餐館中,食品打包用的紙是一張一張的。各類紙質包裝中,紙袋占的比例最大。在食品紙質包裝中,用量占第二位的應是紙質一次性容器,如紙杯和餐盒。在紙質包裝中用量居第三的是飲料包裝。各種果汁、蔬菜汁、牛奶、酸奶食品的包裝物,都廣泛使用紙罐。歐洲食品用紙制品的發展主要經歷了三個階段[15]:第一階段為二戰之前。當時歐洲的食品紙質包裝生產處于較低水平,食品的紙質包裝質量差、品種少、產量也低。第二階段為上世紀50年代到60年代。隨著食品包裝材料的技術進步,紙質材料的質量有了很大提高,包裝機械、生產設備協同技術的進步,促進了紙質包裝食品工業的快速發展,紙質包裝的質量、產量均有較大幅度的提高。相應的包裝體系標準也得以完善,這些管理、技術方面的突破使得“以紙代木”這一包裝改進工作得以實現。第三階段是60年代到70年代后期。此時紙質食品包裝材料的質量有了更進一步的發展,紙的強度已基本達到可以代替馬口罐和鋁罐的程度。這就使紙質食品包裝材料的應用范圍與適應性更強。隨之發展的一次性紙餐具、紙盤、紙杯等都大大促進了紙質食品包裝容器的市場消費。目前,在歐洲各國,紙質食品包裝材料的發展方向之一是研制、生產多功能性紙制品。
5.2我國食品包裝紙
目前,國內也有紙類包裝袋在特定的商品中所應用,但是,由于食品包裝紙在我國大規模生產的時間還不長,目前僅有少部分企業在生產食品包裝紙,而且真正意義上專業生產各類專用食品包裝紙系列產品、并通過ISO9001(質量管理系)和ISO22000(HACCP)(食品安全管理體系)認證審核的企業只有一家。針對不同食品對包裝材料需要的不同功能所生產的專用食品包裝紙,國家還未出臺統一的技術標準。在各類統計報表中,食品包裝紙也沒有作為一個單獨的門類列出。我國對食品包裝用紙的原料及衛生指標雖有規定,但在實施和實際操作過程中的執法力度還遠遠不夠。某些低檔的一次性食品包裝用紙制品不但達不到衛生標準,甚至連最起碼的正常的使用要求也不能滿足,如紙杯倒入熱水后變軟,無法拿起;糕點盒、快餐盒等直接入口食品的包裝紙板,由于不具有抗油性能,包裝含油食品后滲出油的現象更是相當普遍。凡此種種,都影響了食品包裝紙的進一步推廣和發展。
6食品包裝紙的發展趨勢
運輸和保存的過程中,被包裝物對外包裝材料有著多方面的要求,如防潮、保鮮、保溫、殺菌、防腐等,以便更好地保護和保存被包裝物。據食品包裝的要求不同,新型食品包裝紙及其制品正朝著功能型、環保型以及復合型方向發展。
6.1功能型紙
6.1.1水功能型
脫水包裝紙。日本一家公司開發出一種不用加熱或加添加劑而具有脫水功能的包裝紙[16]。這種被稱為P.S的包裝紙不會使食品組織細胞破壞。它通過沿細胞間隙吸水,不僅能吸收食品表面的水分,而且可吸收深入食品內部的水分,還具有在低溫下吸水等功能。因此,該包裝紙能抑制酶的活性,防止蛋白質分解,減少微生物繁殖,達到保持食品鮮度、濃縮鮮味成分、去掉水汽、提高韌性等效果。用該包裝紙包裝過的魚、肉做菜肴,能減少加熱用的熱能,防止加熱油的劣化,便于進行調理加工,且不因經冷凍而失去鮮味。這種包裝紙選擇只能透過水的半透膜為表面材料,內側則放置高滲透壓物質和高分子吸水劑。由于食品中水分以液體狀態的滲透壓差,可通過半透膜向高滲透壓物質移動,所以,這些水分就被高分子吸水劑固定。吸水功能紙,其最大特征就是吸水能力強,它能保持本材料自重10倍的吸水量,且安全、無害,可用作吸收火腿、香腸等結露的薄膜(片),吸收生鮮食品滴水的薄膜(片)等。耐水加工紙。具有耐水性、透氣性好,可應用于食品包裝材料,結露吸水薄膜(片)及其他領域。目前已應用于酒糟腌制食品的真空包裝,若與其他材料復合,作為多水分半成品食品的包裝紙,充分發揮其防霉、吸水和耐水性的優點。
6.1.2防腐保鮮型
防腐紙是將原紙浸入含有20%的琥珀酸、33%的玻璃酸鈉和0.07%的山梨酸的乙醇溶液中,然后對其進行干燥即可[17]。使用這種紙包裝帶鹵汁的食品,可以在38℃高溫下存放3周而不變質。長效防霉紙,該紙是把特別的單甘油脂與其中的化合物混合后,作為有效成分溶于水與乙醇的水溶液,然后在紙上進行噴涂或作浸潤處理,最后加熱干燥而成。它可用來包裝各種食品,可以有效的防止食品的霉變。水果保鮮紙[18],這種紙有抑菌、殺菌藥劑。用這種紙貯存蘋果,半年后啟開,果實仍然飽滿。另一種保鮮紙能保鮮柑橘3個月,荔枝也能保鮮30多天。尹朝暉[19]等研究發現在瓦楞紙箱的里襯加百硅石,吸附乙烯,放射遠紅外線的陶瓷體,抵御微生物侵蝕;將30~40nm的TiO2,分散到樹脂中制成薄膜,成為對400nm波長以下的光有強烈吸收能力的紫外線吸收材料,可作為食品殺菌袋和保鮮袋最佳原料。#p#分頁標題#e#
6.1.3其他功能型
熱能型紙,這種紙可以將太陽能轉換為熱能的紙,起到太陽能集熱器的作用。使用這種紙包裝食品,放在陽光照射的地方,包裝內的食品就會被加熱,只有將包裝打開,熱量才能散去。歐美市場推出的PLMEX食品專用包裝紙[20],它是100%純紙漿,不含熒光劑和危害人體的化學物質,具有防水、防油、抗粘、耐熱(可耐200℃~250℃高溫)的特點。使用方便、清理簡單、安全衛生,符合美國FDA和德國BGA食品衛生標準。這種食品專用紙使用后經清水表面清洗可回收,并可以反復使用50次,這種食品紙有成卷的,也有壓制成各種紙杯形狀的,不管是用于蒸制還是烘烤、微波加熱都不會變形和褪色。
6.2環保型紙
6.2.1利用廢棄物造紙
如利用食品工業廢棄的蘋果渣生產出果渣紙,這種果渣紙使用后容易分解,可焚燒或做堆肥,也可以回收重新造紙,不易污染環境。還可以將食品垃圾制成了一種可被生物降解的聚合物,這種聚合物不僅可用來制造瓶子、袋子等包裝物,還可制成藥物的膠囊外衣[21]。6.2.2可食性紙利用各類蔬菜、水果以及其它可食性原料制造的可食用性包裝紙。這種紙具有一定營養價值,且可利用原料的天然色澤制成彩色紙,可用作食品的內包裝或直接當作方便食品食用,既能減少環境污染,又能增強食品美感,增加消費者的食趣和食欲。如:胡蘿卜紙、菠菜紙、草莓紙、玉米紙以及豆渣紙等[22]。
6.2.3紙質易拉罐
紙質易拉罐克服了鋁罐價格昂貴,污染環境等因素的種種弊端,有著廣闊的發展前景。
6.3復合型紙
采用紙基和其他材料復合在一起的復合紙,目前廣泛用于牛奶及飲料的軟包裝。
6.3.1紙塑鋁無菌復合包裝
主要指包裝飲料及乳制品儲存期在六個月以上的多層復合材料。常用的為六層結構:PE/紙板/PE/鋁箔/PE/PE。比較高檔的為九層結構:PE/紙板/PE/鋁箔/PE/AP/EVOH/AP/PE。在市場上能看到的有磚型、枕型、屋頂型、三角型的。另外最新發展的還有六角型、圓罐型的。這類包裝由于引進的罐裝設備成熟,產品攜帶方便,價格適中,因此產量很大,加上近年來回收系統的發展,國民對茶飲料、果汁飲料、乳制品飲料需求增加,這幾年每年以15%以上的比例增長。據不完全統計,單從磚型包(每包250ml)的數量統計,我國消費就達250億包以上[23]。
6.3.2納米復合包裝紙
用分散相尺寸為1~100nm的顆?;蚓w與其他包裝材料復合或添加制成的具有納米級結構單元的納米復合包裝材料。液體奶無菌包裝是近年興起的新型包裝,它對抗菌保鮮和破袋強度都有很高要求。人們知道保鮮袋牛奶一般只能保存3天。若用納米抗菌劑改性的PE(聚乙)、PP(聚丙)薄膜包裝牛奶,能有效抑制和殺死大腸桿菌、金色葡萄球菌等,防止各種微生物生長,同樣條件下保鮮期可延長到8天以上,符合國家衛生標準。而且納米抗菌膜價位比鋁塑復合膜便宜,氣體阻隔性卻高出幾倍[24]。食品包裝,用于市場貨架,如超市食品,被顧客挑來選去,不免會有細菌的傳播,如果采用抗菌包裝紙,則會對公共環境衛生有不小的貢獻。陳慧文等[25]試制成功的光觸媒抗菌食品包裝紙是通過涂布的工藝使二氧化鈦納米粉附著在牛皮紙包裝紙表面,從而使紙具有抗菌性。因為牛皮紙是一種高級包裝用紙,它一般是由未經漂白或半漂的硫酸鹽針葉木漿抄造而成,隨著人們環保意識的日益增強,牛皮紙已被廣泛應用在食品行業的包裝。國內外液體奶無菌包裝的形式有無菌紙板包裝、無菌杯式包裝、無菌大袋包裝、滅菌鋁迫袋包裝和無菌塑料瓶包裝等。發達國家的無菌包裝在液體食品中所占的比例已超過65%。由此可見,發展納米抗菌包裝技術具有強勁的應用前景。
7結語
食品包裝紙對治理由于塑料引起的“白色污染”能起到積極地替代作用,是世界公認的“綠色包裝”產品,所以它將成為未來食品包裝的發展主流。
目前,我國白紙板品種單一,沒有為區別不同包裝物而進行必要的分類,更沒有針對不同食品對包裝材料的不同需要而專門生產功能型包裝紙板。雖然我國對食品包裝用紙的原料及衛生標準有明確規定,但多數食品包裝使用的都是灰底白板紙。由于糕點盒、快餐盒等不具備抗油性能,包裝含油食品后,油滲出的現象相當普遍。今后我國將針對包裝不同食物,研制生產包裝固體食品類及包裝液體食品類的功能型專用紙板。固體食品包裝如包裝糕點等直接入口食品的紙盒紙板、包裝食鹽等防光防潮的紙罐紙板、包裝供蒸烤加工的半成品類食品的紙盒紙板等;液體食品包裝如包裝牛奶、水果汁等的紙罐紙板等。隨著我國對液體復合包裝材料原紙板的需求逐漸增加,但目前仍需從國外進口。液體復合包裝原紙板是個低價原料、高科技、高利潤的產品,受包裝工業快速發展的帶動,具有巨大的市場潛力[26],是目前國內市場前景最好的高端涂布紙種之一。所以,國內努力攻破該產品的生產壁壘就顯得尤為重要。