さまざまな食品の耐油性、防湿性、鮮度保持特性を確保するための食品紙箱のバリア層を設計する方法

食品紙箱 は食品包装の主流のトレンドであり、その中核的な競争力はバリア技術にあります。食品の安全性を確保し、賞味期限を延ばし、味を維持するには、バリア層をさまざまな食品の物理的および化学的特性に合わせてカスタマイズする必要があります。これには、高度な材料科学、コーティングプロセス、および特殊な試験基準 (MVTR、OTR、Cobb 値など) が必要です。

高脂肪食品の「オイルバリア」への挑戦: オイルマイグレーションテスト

動物性脂肪を含むピザ、フライドチキン、ペストリー、肉製品などの高脂肪食品は、紙箱にとって主な課題であるオイルバリア特性を引き起こします。油は移行率が高く、通常の板紙にすぐに浸透し、包装が柔らかくなり、汚れが漏れ出し、外観や構造強度に重大な影響を与える可能性があります。

1. フッ素系化学代替品 (PFAS フリー)

従来の解決策は、PFAS (パーフルオロアルキルおよびポリフルオロアルキル物質) コーティングを使用することです。このコーティングは、優れた低エネルギー表面特性により油の浸透を効果的に防ぎます。しかし、環境規制と食品安全規制がますます厳しくなっているため、市場はPFASフリーのオイルバリア技術に移行しつつあります。

水性ポリマーコーティング: 特別に改質された水性ポリマーエマルジョンを利用したこれらのコーティングは、緻密で低気孔率のフィルム構造を形成することにより、油やグリースを物理的にブロックします。既存のフレキソ印刷機やグラビア印刷機と互換性があり、高精度な塗工が可能です。

天然ワックスベースのコーティング: 分散系として改質バイオワックス (大豆ワックスや蜜蝋など) を利用します。ワックスの疎水性により、特に低油分から中程度の油分を含む用途に基本的な撥水性と撥油性が得られます。再パルプ化にも優れており、リサイクルも可能です。

プロフェッショナル指標: オイルブロック性能は主にキットテストを使用して評価されます。高品質の食品カートンのライナーはキット レベル 8 ～ 12 を達成する必要があります。

水分を含む/高水分食品の防湿要件: WVTR および COBB 値の管理

冷凍食品、新鮮なサラダ、冷蔵乳製品、温かい飲み物の持ち帰り用カップなど、水分を含む/高水分の食品には、優れた耐湿性と耐液体性を備えたカートンが必要です。

1. 従来のPEコーティングと環境に優しい代替品

ポリエチレン (PE) コーティング: これは現在最も広く使用されている防湿層です。これは、押出ラミネート技術によって PE フィルムを板紙にしっかりと接着することによって実現されます。 PE は MVTR (水蒸気透過率) が非常に低いため、水蒸気の浸透を効果的に防ぎ、板紙の構造的完全性を維持し、吸湿による箱の崩壊を防ぎます。ただし、PE のリサイクル可能性については依然として議論の余地があります。

PLA/PHA コーティング: 堆肥化可能な傾向に対応するために、ポリ乳酸 (PLA) やポリヒドロキシアルカノエート (PHA) などのバイオベースの材料が PE の代替品として登場しました。これらの材料は、PE と同様の防湿特性を備えながら、特定の条件下では生分解性です。ただし、PLA は一般に工業用堆肥化条件を必要とすることに注意してください。

プロフェッショナルの指標:

WVTR (水蒸気透過率): これは、水蒸気がバリア層を透過する速度を測定し、通常は g/(m²/24h) で表されます。冷凍食品の包装には、冷凍焼けを防ぐために非常に低い WVTR が必要です。

COBB (吸水率): この値は、板紙が一定期間にわたって水を吸収する能力を測定し、その表面耐水性の直接的な指標となります。

長期鮮度を必要とする食品の酸素バリア戦略：OTRとガスバリア

酸化や風味の損失を受けやすいコーヒー豆、ナッツ、脱水スープ、および特定の調理済み食品の場合、基本的な耐湿性と耐油性に加えて、酸素バリア特性が非常に重要です。これは風味と栄養素の保存に直接関係します。

1. 高性能バリアポリマーと多層ラミネート

EVOH/PVDC: エチレン-ビニルアルコール共重合体 (EVOH) とポリ塩化ビニリデン (PVDC) は、高性能酸素バリア材料として業界で認められています。 EVOH は優れた酸素バリア特性を備えており、テトラパックなどの多くの高級紙ベース複合包装材の重要な層です。ただし、これらの材料では、再パルプ化の問題に対処するために、多層構造またはアルミニウム箔との積層が必要になることがよくあります。

PVA/カオリン コーティング: このコーティング システムは、ポリビニル アルコール (PVA) と無機ミネラル (ナノグレード カオリンやミクロフィブリル化セルロース (MFC) など) を組み合わせたものです。 PVA は乾燥条件下で優れた OTR (酸素透過率) バリア特性を示し、水溶性であるため再パルプ化が容易です。ただし、PVA のバリア特性は湿度の影響を受けるため、安定した性能を確保するには追加の湿気バリア層が必要です。

プロフェッショナルの指標:

OTR (酸素透過率): 酸素がバリア層を透過する速度を測定し、通常 cc/(m²⋅24h⋅atm) で表されます。値が低いほど酸素バリア性能が高く、保存期間が長くなります。