다양한 식품 유형에 대한 내유성, 습기 방지 및 신선도 유지 특성을 보장하기 위해 식품 종이 상자의 장벽 층을 설계하는 방법

식품 종이상자 식품 포장 분야의 주류 트렌드로, 핵심 경쟁력은 Barrier 기술에 있습니다. 식품 안전을 보장하고 유통 기한을 연장하며 맛을 유지하려면 다양한 식품의 물리적, 화학적 특성에 맞게 차단층을 맞춤화해야 합니다. 이를 위해서는 정교한 재료 과학, 코팅 공정 및 전문적인 테스트 지표(예: MVTR, OTR 및 Cobb 값)가 필요합니다.

고지방 식품에 대한 "오일 장벽" 과제: 오일 이동 테스트

피자, 프라이드치킨, 패스트리, 동물성 지방을 함유한 육류 제품과 같은 고지방 식품은 종이 상자에 대한 주요 과제인 오일 장벽 특성을 제기합니다. 오일은 이동률이 높고 일반 판지에 빠르게 침투하여 포장이 부드러워지고 얼룩이 새어 나와 외관과 구조적 강도에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.

1. 불소화 화학 대체제(PFAS 없음)

전통적인 솔루션은 탁월한 저에너지 표면 특성으로 인해 오일 침투를 효과적으로 방지하는 PFAS(퍼플루오로알킬 및 폴리플루오로알킬 물질) 코팅을 사용하는 것입니다. 그러나 점점 더 엄격해지는 환경 및 식품 안전 규제로 인해 시장은 PFAS가 없는 오일 차단 기술로 전환하고 있습니다.

수성 폴리머 코팅: 특별히 변형된 수성 폴리머 에멀젼을 활용하는 이 코팅은 조밀하고 다공성이 낮은 필름 구조를 형성하여 오일과 그리스를 물리적으로 차단합니다. 이 코팅은 기존 플렉소그래픽 또는 그라비아 인쇄 장비와 호환되므로 고정밀 코팅이 가능합니다.

천연 왁스 기반 코팅: 변형된 바이오왁스(예: 소이 왁스 또는 밀랍)를 분산 시스템으로 활용합니다. 왁스의 소수성은 특히 오일 함량이 낮거나 중간인 용도에 근본적인 발수성 및 발유성을 제공합니다. 또한 반발성이 뛰어나 재활용이 가능합니다.

전문 지표: 오일 차단 성능은 주로 키트 테스트를 사용하여 평가됩니다. 고품질 식품 상자용 라이너는 키트 레벨 8-12를 달성해야 합니다.

수분 함유/고습 식품에 대한 수분 방지 요구 사항: WVTR 및 COBB 값 관리

냉동 식품, 신선한 샐러드, 냉장 유제품, 뜨거운 음료 테이크아웃 컵 등 수분 함유/고습 식품에는 습기 및 액체 저항성이 뛰어난 상자가 필요합니다.

1. 전통적인 PE 코팅과 환경 친화적인 대안

폴리에틸렌(PE) 코팅: 현재 가장 널리 사용되는 수분 차단층입니다. 이는 압출 라미네이션 기술을 통해 PE 필름을 판지에 단단히 접착함으로써 달성됩니다. PE는 MVTR(수증기 투과율)이 매우 낮아 수증기 침투를 효과적으로 방지하고 판지의 구조적 무결성을 유지하며 수분 흡수로 인한 상자 붕괴를 방지합니다. 그러나 PE의 재활용성에 대해서는 여전히 논란이 남아 있다.

PLA/PHA 코팅: 퇴비화 추세에 부응하기 위해 폴리락트산(PLA) 및 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)와 같은 바이오 기반 소재가 PE 대안으로 등장했습니다. 이 소재는 특정 조건에서 생분해되며 PE와 유사한 수분 차단 특성을 제공합니다. 그러나 PLA에는 일반적으로 산업용 퇴비화 조건이 필요하다는 점에 유의해야 합니다.

전문 지표:

WVTR(수증기 투과율): 수증기가 차단층을 통과하는 속도를 측정하며 일반적으로 g/(m²/24h)로 표시됩니다. 냉동 식품 포장에는 냉동 화상을 방지하기 위해 매우 낮은 WVTR이 필요합니다.

COBB(수분 흡수율): 이 값은 지정된 기간 동안 판지가 물을 흡수하는 능력을 측정하며 표면 내수성을 직접적으로 나타냅니다.

장기 신선도가 요구되는 식품에 대한 산소 차단 전략: OTR 및 가스 차단

커피 원두, 견과류, 탈수 수프 및 산화 및 향미 손실에 민감한 특정 조리 식품의 경우 기본적인 수분 및 내유성 외에도 산소 차단 특성이 중요합니다. 이는 맛과 영양분의 보존과 직접적인 관련이 있습니다.

1. 고성능 배리어 폴리머 및 다층 라미네이션

EVOH/PVDC: 에틸렌-비닐알코올 공중합체(EVOH)와 폴리염화비닐리덴(PVDC)은 업계에서 고성능 산소 차단재로 인정받고 있습니다. EVOH는 탁월한 산소 차단 특성을 제공하며 Tetra Pak과 같은 많은 고급 종이 기반 복합 포장의 핵심 레이어입니다. 그러나 이러한 재료는 반발성 문제를 해결하기 위해 다층 구조나 알루미늄 호일 적층이 필요한 경우가 많습니다.

PVA/카올린 코팅: 이 코팅 시스템은 폴리비닐 알코올(PVA)과 무기 광물(예: 나노급 카올린 또는 마이크로 피브릴화 셀룰로오스(MFC))을 결합합니다. PVA는 건조 조건에서 우수한 OTR(산소 투과율) 차단 특성을 나타내며 수용성이므로 재펄프성이 용이합니다. 그러나 PVA의 차단 특성은 습도의 영향을 받기 때문에 안정적인 성능을 보장하려면 추가적인 수분 차단층이 필요합니다.

전문 지표:

OTR(산소 투과율): 이는 산소가 장벽층을 통과하는 속도를 측정하며 일반적으로 cc/(m²⋅24h⋅atm)으로 표시됩니다. 값이 낮을수록 산소차단 성능이 우수하고 유통기한이 길어집니다.