微波食品塑料包裝材料

楊濤 楊鑠冰

（1.宜興市光輝包裝材料有限公司；2.江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院）

根據(jù)對微波加熱的不同作用方式，包裝材料可分為微波穿透材料、微波吸收材料和微波反射材料三種。塑料材料屬于微波穿透材料，微波塑料包裝主要為微波透過型包裝薄膜和容器。微波食品包裝材料，一般也是指微波食品的內(nèi)包裝用材，是可以微波爐直接加熱處理的食品包裝材料。即包裝不用改拆，而與食品一同放入微波爐中加熱處理，出爐后打開即食的一類食品包裝材料。

塑料作為微波食品包裝材料，由于熱容小，具有加熱升溫快、節(jié)能的優(yōu)點，而且塑料制品多種多樣，加工成型便捷，輕便耐用，可以適應(yīng)盛裝各種類型微波食品的不同包裝需求。另外，塑料品種眾多，新產(chǎn)品層出不窮，新加工技術(shù)和改性手段使通用塑料產(chǎn)品性能大幅提升或產(chǎn)生質(zhì)的改變，使越來越多的塑料產(chǎn)品可以適應(yīng)和滿足微波食品包裝材料安全環(huán)保、耐高低溫、微波高穿透性、易加工成型、成本低廉的要求。因此，微波食品塑料包裝材料與其它類材料相比，其應(yīng)用比例越來越高，是發(fā)展前景最好的微波食品包裝材料之一。

一、微波食品（內(nèi)）包裝用塑料材料

塑料有通用塑料、工程塑料、特種工程塑料之分，品種眾多，性能差異較大，實際應(yīng)用于微波食品包裝的塑料材料并不是很多，下面分類進(jìn)行分析說明。

1. 通用塑料類微波食品包裝材料

（1）聚丙烯（PP）

聚丙烯，是聚烯烴聚合物中耐熱性最好的材料。與聚乙烯相比，聚丙烯的耐油性更佳，耐熱性能明顯提高，而且衛(wèi)生、環(huán)保。雖耐寒性稍差，但仍成為當(dāng)今用量最多、范圍最廣的微波食品包裝材料。微波食品聚丙烯包裝材料有純聚丙烯和填充聚丙烯兩類。純聚丙烯微波食品包裝材料是由聚丙烯均聚物或嵌段丙烯共聚物加工而成。當(dāng)采用嵌段丙烯共聚物時，包裝材料的耐寒性明顯改善，可以耐-20℃以下的低溫，但其耐熱性較均聚物會有一定下降。兩類聚丙烯材料的耐熱性均高于 110℃，對于水性微波食品的烹調(diào)以及飯菜的再加熱處理，均不存在問題。由于耐熱性偏低的問題，高糖分食品或油脂食品，不宜選用未經(jīng)特殊耐熱處理的純聚丙烯材料。填充聚丙烯微波食品包裝材料中，多采用滑石粉作為填充劑，填充聚丙烯微波食品包裝材料中，滑石粉等填料用量一般在30%左右，其耐熱性可達(dá)到130℃以上。個別品種中，其填料用量可達(dá)50%，如日本中央化學(xué)株式會社的商品名為“CT”的填充型聚丙烯容器[1]，滑石粉含量為 50%（聚丙烯：滑石粉=1:1），其耐熱性為140℃，耐寒性為-30℃。

隨著聚合和加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，聚丙烯新品在微波食品包裝領(lǐng)域有了更好應(yīng)用。比如，Veriplast International公司生產(chǎn)的Serve and Dine碗[3]，采用PP材料注塑而成，該碗適用于微波加熱，可以用于包裝熱湯、炒菜或布丁。Sharp Interpack公司開發(fā)的一種全新的微波適用PP托盤[3]，該托盤可包裝烘烤的食品，或新鮮的魚、禽及肉制品，預(yù)制烹制面食、蔬菜及方便食品等。

（2）聚苯乙烯（PS）

聚苯乙烯由于其耐熱性低，普通聚苯乙烯不適合做微波食品包裝材料，隨著耐熱聚苯乙烯品種及加工技術(shù)的開發(fā)，聚苯乙烯才最終進(jìn)入微波食品包裝材料行列。耐熱型雙向拉伸聚苯乙烯片材，其耐熱性比普通PS片材提高30℃左右，可達(dá)到 120℃左右的水平，滿足微波加熱的耐熱性要求。常用該材料制作可觀察的透明蓋板，與不透明填充聚丙烯容器組合成微波容器使用。采用耐熱性塑料薄膜與PS復(fù)合或制作PS耐熱合金的方式，均能使 PS耐熱性顯著提高，達(dá)到耐受微波加熱的高溫要求。據(jù)文獻(xiàn)報道，在聚苯乙烯片材上復(fù)合耐熱薄膜，可將其耐熱溫度提高到130-135℃水平。

2. 工程塑料及特種工程塑料類微波食品包裝材料

工程塑料、特種工程塑料與通用塑料相比，在強度、耐熱性或其它特性功能方面具有更優(yōu)的性能，而且品種眾多，新品不斷涌現(xiàn)，下面簡單介紹幾種適用于微波食品包裝材料的工程塑料和特種工程塑料品種。

（1）聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）

普通PET材料耐熱溫度偏低，無法滿足微波加熱的高溫要求。PET樹脂結(jié)晶化后，其耐熱溫度大幅提升，最高可達(dá)230℃。結(jié)晶化PET(CPET)是一種十分理想的微波食品包裝材料，CPET容器從 1983年開始成為航空用微波加熱食品包裝容器以來，一直是微波食品包裝的主要用材，與PP材料一起占據(jù)著微波食品包裝材料的主要市場。玻璃纖維加填料增強PET材料具有更好的強度和耐熱性。據(jù)文獻(xiàn)報道[1]，以熱硬化PET30%+碳酸鈣 50%+玻璃纖維 20%的混合材料，采用熱成型方式，可以制成微波爐用食品包裝容器。此外，值得一提的是意大利的M&G公司開發(fā)的PET固相加聚技術(shù)（SSPA），提高了PET的性能，并可生產(chǎn)PET發(fā)泡產(chǎn)品，其耐溫高達(dá)220℃，可用于生產(chǎn)微波爐及烤箱容器[4]。

（2）聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）

PBT為乳白色半透明到不透明、結(jié)晶型熱塑性聚酯。具有高耐熱性、韌性、耐疲勞性，自潤滑、低摩擦系數(shù)，耐候性、耐化學(xué)性好，吸水率低，電絕緣性好等特點。PBT與PET具有相似的物理機械性能，但其耐熱性要比PET好很多，PBT熔點為 225～235℃，熱變形溫度在 160-180℃，可以在 140℃下長期工作。其阻隔性和光澤度也優(yōu)于PET，缺點是其熱封性能差，但可通過復(fù)合熱封層的辦法有效解決。PBT膜高溫收縮率低，耐熱水，可以作微波烹調(diào)袋使用。

（3）聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）

PEN是聚酯家族中重要成員之一，是由2,6-萘二甲酸二甲酯（NDC）或2,6-萘二甲酸（NDA）與乙二醇（EG）縮聚而成，是一種新興的優(yōu)良聚合物。其化學(xué)結(jié)構(gòu)與PET相似，不同之處在于分子鏈中PEN由剛性更大的萘環(huán)代替了PET中的苯環(huán)。萘環(huán)結(jié)構(gòu)使PEN比PET具有更高的物理機械性能、氣體阻隔性能、化學(xué)穩(wěn)定性及耐熱、耐紫外線、耐輻射等性能。由于萘環(huán)較苯環(huán)具有更大的剛性，使PEN比PET更具有優(yōu)良的熱性能。PEN的熔點為265℃與PET相近，其玻璃化溫度在120℃以上，比PET高出50℃左右。PEN薄膜可以承受 160℃的高溫，大大超過聚酯薄膜120℃的水平，PEN材料具備好的耐熱性和微波穿透性，可以用于微波食品包裝材料。

（4）聚酰胺（PA）

PA俗稱尼龍，是分子主鏈上含有重復(fù)酰胺基團(tuán)—[NHCO]—的熱塑性樹脂總稱。包括脂肪族PA，脂肪—芳香族PA和芳香族PA。尼龍中的主要品種是尼龍6和尼龍66。PA具有良好的綜合性能，包括力學(xué)性能、耐熱性、耐磨損性、耐化學(xué)藥品性和自潤滑性，且摩擦系數(shù)低，有一定的阻燃性，易于加工，適于用玻璃纖維和其它填料增強改性，提高性能和擴(kuò)大應(yīng)用范圍。近年來新開發(fā)的特殊品種尼龍 MXD6是一種結(jié)晶性半芳香尼龍，具有吸水率低、熱變形溫度高、拉伸強度和彎曲強度高、成型收縮率小、對O2、CO2等氣體的阻隔性好等特點。其熔點比PA高20℃。MXD6主要用于與其它樹脂共混和復(fù)合，生產(chǎn)高阻隔包裝薄膜，用于阻氣性要求很高的食品包裝如奶酪、火腿腸、油脂食品等。該類薄膜可以作為微波食品包裝材料。

（5）聚甲基戊烯（PMP）

聚甲基戊烯可以用作微波食品包裝材料，主要是因為其具有以下優(yōu)點：①耐熱性優(yōu)良。其熔點為230-240℃，軟化點為145-170℃。一些特殊加工的聚甲基戊烯材料耐熱溫度甚至可達(dá)180-200℃。②透明性好。光透過率大于90%，且易染色。③密度小，為 0.83g/cm3。④其具有優(yōu)良的耐藥品性和耐水佳。⑤微波穿透性佳。⑥保形性好，微波處理后，易于與包裝食品脫離。⑦食品衛(wèi)生安全性優(yōu)良，符合美國FDA、歐盟等相關(guān)食品包裝法規(guī)要求[3-4]。

此外，還有一些新塑料品種和材料在微波食品包裝中成功應(yīng)用，如：NOVA Chemicals公司開發(fā)的一種發(fā)泡樹脂DYLABK FG[5]，該種樹脂結(jié)合了低溫韌性和高溫剛性的優(yōu)點，從而可以應(yīng)用在微波爐加熱的食品包裝上，這種新材料可以用來制作餐館里的外帶餐盒、食品包裝、微波冷凍肉的包裝。美國 GE公司用聚苯醚（PPO）與結(jié)晶PS混合成耐熱容器[1]，其耐熱程度與PPO含量有關(guān)，其含量越高，耐熱性越好。該容器為低密度的耐熱性包裝材料，可作為燒烤、微波雙爐容器使用。Camphell Soup公司的Le-menu是用磁粉與結(jié)晶型 PET混合熱成型的磁性微波食品包裝容器。Armour公司的Classic-Light冷凍預(yù)處理食品包裝材料，也是通過添加磁粉制成的，適用于燒烤和微波加熱[1]。

二、微波食品塑料包裝安全標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)

微波食品塑料包裝材料作為食品塑料包裝材料的重要組成部分，其首先要符合和滿足食品塑料包裝安全的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)，其次，還應(yīng)符合微波加熱食品的特殊安全性要求。

目前，我國關(guān)于微波食品塑料包裝的標(biāo)準(zhǔn)只有中華人民共和國出入境檢驗檢疫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SN/T1891-2007系列——《進(jìn)出口微波食品包裝容器及包裝材料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，此系列標(biāo)準(zhǔn)共分為13個部分，其中關(guān)于塑料包裝成型品的僅6個，分別是：SN/T1891.1-聚丙烯成型品、SN/T1891.2-三聚氰胺成型品、SN/T1891.3-聚乙烯成型品、SN/T1891.4聚氯乙烯成型品、SN/T1891.5-聚苯乙烯成型品、SN/T1891.12-聚對苯二甲酸乙二醇酯成型品。對于其它材料的微波食品塑料包裝未做明確要求。

美國FDA在《行業(yè)指南：食品接觸物質(zhì)備案書提交的準(zhǔn)備：化學(xué)建議》附件Ⅱ中，對微波塑料容器的遷移檢驗方法進(jìn)行了特殊規(guī)定：在食用油或者油性食品模擬液中，要進(jìn)行130℃下15min的微波遷移實驗，在水類食品模擬液中，要進(jìn)行100℃下15min的微波遷移實驗。

歐盟特定遷移測試標(biāo)準(zhǔn)EN13130-1:2004《食品接觸材料塑料中受限物質(zhì) 塑料中物質(zhì)向食品及食品模擬物特定遷移試驗和含量的測定方法以及食品模擬物暴露條件選擇的指南》中指出，對于微波容器的遷移實驗，應(yīng)該在合適的時間和溫度下，在普通加熱爐或微波爐中進(jìn)行。歐盟對于微波條件下遷移時間和溫度的選擇方法，還指定了專門標(biāo)準(zhǔn)EN14233:2002《與食品接觸的材料和器具塑料為了選擇遷移測試的適當(dāng)溫度在微波爐或傳統(tǒng)爐加熱過程中塑料和食品接觸面塑料材料和器具溫度的測定》和EN15284:2007《與食品接觸的材料和制品 陶瓷、玻璃、玻璃陶瓷或塑料炊具的微波加熱耐力的試驗方法》[6]。

三、微波食品塑料包裝材料發(fā)展趨勢

相信隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，未來將會有更多的塑料材料應(yīng)用到微波食品包裝中，會有更多新的包裝設(shè)計和加工技術(shù)，綜合看，微波食品塑料包裝材料的發(fā)展趨勢主要有如下三個：

1. 材料復(fù)合技術(shù)的廣泛應(yīng)用與發(fā)展

微波食品塑料包裝材料復(fù)合，可以是不同塑料品種之間的復(fù)合，也可以是塑料與其它微波材料之間的復(fù)合，可以采用塑料合金、共擠、粘貼、蒸鍍、噴涂、涂布等多種復(fù)合技術(shù)手段，也可以采用上述復(fù)合技術(shù)中的兩種或多種技術(shù)的組合加工方式。

氧化硅蒸鍍薄膜是在 PET、PA、PP等基材上蒸鍍上一層硅氧化物，這種鍍膜具有高阻隔性、高微波透過性、透明性的特點，可用于高溫蒸煮、微波加工的食品軟包裝。在德國市場上銷售的Buss牌帶有湯和熟食的可蒸煮、微波加熱的快餐封蓋，就是該類產(chǎn)品[7]。

Mead Westvaco公司的Printkote Ovenable[2]是一種漂白的紙包材，表面有PET涂層，對油脂和水的隔離性能較強，可適用于冷藏、常溫環(huán)境，還耐微波高溫加熱。其最大的優(yōu)勢在于，這種包材的成本低。

“微波感受膜”[8]，是一種采用真空鍍鋁的PET薄膜，鋁分子吸收微波能，同時產(chǎn)生輻射能，隨后轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛錈?，形成第二加熱源，使食物靠近包裝的外表被加熱，食物表面變得焦黃松脆。微波感受膜可采用壓敏膠的方式，貼在食品包裝袋內(nèi)部，或制成各種形狀的包裝加熱容器，配合在微波爐中反復(fù)使用。

2. 新設(shè)計賦予微波食品包裝更多新功能

新設(shè)計可以突破傳統(tǒng)的微波食品塑料包裝保護(hù)、簡單加熱處理的功能，使微波食品包裝的烹飪作用大幅提升，更契合年輕消費者生活快節(jié)奏和對食品色味、口感更高的品質(zhì)要求。

微波加工的爆玉米花包裝[9]：把未爆的玉米粒包裝在二層紙袋中，用聚乙烯醇膠封，預(yù)留一個爆炒過程中水蒸氣可以逸出的孔，放在微波爐中加熱，就可以得到爆玉米花。也可直接把玉米粒裝在可熱封的PET袋中，袋底用一片金屬化的膜襯底，便可放在微波爐中加熱。由于微波可透過PET，使玉米粒受熱爆脹，而金屬化PET膜的金屬層會吸收微波，并轉(zhuǎn)變成紅外線反射到PET袋內(nèi)，從而提高玉米爆炒過程中PET袋內(nèi)溫度，縮短爆炒時間。德國Sued pack UK公司推出的全新 Ecovent微波包裝概念[2]，解決了面包、意大利面等產(chǎn)品加熱問題。Ecovent包裝采用了一種透氣的薄膜及非傳導(dǎo)性紙質(zhì)套封等技術(shù)，比傳統(tǒng)烤箱的加熱效果出色。Graphic Packaging International公司的Quilt Wave微波包裝技術(shù)[5]，是采用獨特的復(fù)合包裝袋包裝熱狗。當(dāng)包裝袋碰到微波能量時就會膨脹，與食品緊密接觸。這可以在熱狗周圍迅速形成一個熱層，驅(qū)走濕氣，并且加熱熱狗，使其產(chǎn)生一種非比尋常的新鮮味道和口感。采用這種包裝的熱狗，用微波爐加熱35秒即可食用。

JavaVoo公司開發(fā)的微波煮咖啡技術(shù)[5]，用可微波加熱的包裝容器代替咖啡機。這款聚丙烯容器，它的主要部件是兩個杯子——水杯和咖啡杯。水杯倒置放在沏咖啡的杯子上面，一旦微波加熱，使水達(dá)到預(yù)定的壓力或者溫度，就通過一個獲得專利的泄露閥，流到盛咖啡的腔室，最后流到下面的咖啡杯中。

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該包裝還包括一個液體分離器，并采用普通的收縮標(biāo)簽包裝，其貨架壽命能夠達(dá)到3-4個月。

3. 新材料引入大幅提升微波食品塑料包裝性能

納米技術(shù)、石墨烯材料、仿生材料、水凝膠材料等等，近年來研究發(fā)現(xiàn)的一些具有突破性的功能類新材料，其新的研究成果不斷在更新著我們對塑料材料及性能的理解和認(rèn)知。微波作為一項非傳統(tǒng)的食品加熱處理技術(shù)，也許能與這些新材料碰撞出新的火花。航空航天事業(yè)的迅猛發(fā)展，外太空的特殊條件和對航天食品包裝的特殊要求，也為這些新材料成為微波食品包裝材料提供了一種契機。

此外，行業(yè)及有關(guān)機構(gòu)應(yīng)進(jìn)一步加強對微波食品塑料包裝材料的全面、系統(tǒng)的衛(wèi)生、安全性試驗研究，盡快獲得各種材料微波條件下的安全數(shù)據(jù)，以確保微波食品包裝材料更加安全、衛(wèi)生、環(huán)保，為人類飲食提供更優(yōu)的服務(wù)與保障。

[1] 吳湘匡，微波食品之包裝技術(shù)，國外包裝技術(shù)，1990 (2)：33-39；

[2] 宗蒔，微波食品包裝花樣翻新，中國包裝工業(yè)，2009（6）：15；

[3] 林恩典，有益食品包裝的新型PMP樹脂，中國包裝科技，1991（1）：11；

[4] 陳昌杰，微波爐用塑料容器，上海塑料，2000（1）：30-32；

[5] 郝發(fā)義，淺談微波食品包裝的發(fā)展，印刷技術(shù)，2007（1）：52-54；

[6] 宋翠，陳淑祥，高翠玲等，國內(nèi)外微波食品塑料包裝安全性研究現(xiàn)狀，中國塑料，2012（12）：102-105；

[7] 朱新新，微波食品包裝技術(shù)及其應(yīng)用，中國包裝報，2010 11 16 ，第003 版；

[8] 微波食品包裝技術(shù)的研究分析，中外食品，2002（4）：39-41；

[9] 陳景華，快餐食品常用的軟塑包裝材料，印刷技術(shù) 2003（18）：23-25。