塑 膠 類 食 品 軟 包 裝 材 料 與 食 品 安 全 前 言 涂 惠 欽 亞 太 區 價 值 鏈 技 術 經 理 台 灣 陶 氏 化 學 公 司 隨 著 生 活 水 準 日 益 提 高, 消 費 者 的 食 品 安 全 意 識 也 逐 漸 提 高, 更 了 解 到 食 品 安 全 並 非 僅 止 於 食 品 本 身 及 其 製 程 的 安 全 衛 生 與 否, 更 與 包 裝 材 料 有 著 密 不 可 分 的 關 係 常 用 於 食 品 包 裝 的 材 料 有 玻 璃 金 屬 紙 類 與 塑 膠 等 其 中 塑 膠 材 料 因 為 具 有 輕 薄 經 濟 高 強 度 等 特 性, 更 是 被 廣 泛 應 用 於 食 品 包 裝 領 域 而 近 年 來, 亞 洲 的 軟 包 裝 行 業 發 展 迅 速 蓬 勃, 在 材 料 與 結 構 功 能 尚 有 許 多 研 發 創 新 根 據 Smithers Pira 在 2011 年 發 表 的 一 份 研 究 報 告 中 指 出, 在 中 國 印 度 及 東 南 亞 國 家 迅 速 成 長 的 影 響 之 下, 亞 洲 的 軟 包 的 銷 售 總 金 額 將 於 2016 年 達 到 560 億 美 金 的 規 模 水 準 這 使 得 軟 包 裝 行 業 對 食 品 安 全 的 影 響 日 形 重 要 對 大 部 分 的 食 品 而 言, 僅 靠 單 一 材 料 已 無 法 滿 足 對 軟 包 裝 日 益 複 雜 的 需 求, 將 兩 層 或 多 層 包 裝 材 料 ( 包 括 紙 張 鋁 箔 及 各 種 塑 膠 薄 膜 ) 複 合 在 一 起 的 複 合 軟 包 裝 結 構 已 成 未 來 的 趨 勢 因 此, 與 內 容 物 直 接 接 觸 的 熱 封 層, 以 及 把 各 種 材 料 複 合 在 一 起 的 黏 合 劑 對 包 裝 性 能 及 食 品 安 全 的 重 要 性 與 日 俱 增 陶 氏 化 學 公 司 (The Dow Chemical Company) 是 世 界 領 先 的 包 裝 材 料 供 應 商, 除 了 結 合 樹 脂 黏 合 劑 以 及 功 能 性 特 殊 薄 膜 產 品, 來 為 我 們 的 客 戶 提 供 包 裝 完 整 解 決 方 案 同 時, 陶 氏 化 學 公 司 高 度 關 注 所 有 從 事 製 造 經 銷 和 使 用 本 公 司 產 品 的 人 員 的 安 全, 以 及 生 態 環 境 的 保 護 這 是 本 公 司 產 品 監 管 的 宗 旨, 我 們 本 著 這 一 宗 旨, 評 估 與 產 品 有 關 的 健 康 和 環 境 資 料, 然 後 採 取 適 當 的 措 施, 保 護 員 工 及 公 眾 的 健 康 以 及 生 態 環 境 我 們 的 產 品 監 管 計 劃 涉 及 與 陶 氏 產 品 有 關 的 各 方 面 人 員, 包 括 與 每 一 種 產 品 的 最 初 構 想 和 研 製, 以 至 製 造 銷 售 經 銷 及 廢 物 處 置 的 每 一 個 階 段 的 有 關 人 員 陶 氏 對 食 品 安 全 的 承 諾 陶 氏 化 學 公 司 對 食 品 安 全 非 常 重 視 陶 氏 化 學 銷 售 於 食 品 包 裝 行 業 的 所 有 產 品, 包 括 樹 脂 原 料 及 黏 合 劑, 完 全 符 合 各 國 對 食 品 包 裝 標 準 的 要 求 以 黏 合 劑 產 品 為 例, 陶 氏 化 學 一 直 在 開 發 新 的 包 裝 用 粘 合 劑 產 品 並 在 多 年 來 引 領 潮 流 滿 足 更 高 的 食 品 安 全 要 求 譬 如, 陶 氏 化 學 是 第 一 家 研 發 出 美 國 食 品 及 藥 物 管 理 局 (FDA) 批 准 的 溶 劑 型 粘 合 劑 的 企 業, 也 最 先 研 製 出 適 用 於 耐 蒸 煮 應 用 鋁 箔 結 構 的 無 溶 劑 膠 黏 劑, 率 先 在 市 場 上 推 出 並 商 業 化 單 組 分 和 雙 組 分 水 性 粘 合 劑 這 些 產 品 與 技 術 為 食 品 安 全 標 準 做 出 了 極 大 的 貢 獻 並 推 動 了 可 持 續 包 裝 的 發 展 包 裝 材 料 對 食 品 安 全 的 影 響 一 般 來 說, 包 裝 材 料 對 食 品 安 全 的 影 響 有 :
包 裝 材 料 中 殘 留 或 添 加 的 化 學 物 質, 遷 移 進 入 內 容 物 中 塑 膠 原 料 在 生 產 過 程 中, 難 免 會 添 加 一 些 如 爽 滑 劑 開 口 劑 加 工 助 劑 等 添 加 劑 來 改 質 但 是 如 果 添 加 劑 的 種 類 選 擇 不 當, 或 是 添 加 量 過 高, 這 些 添 加 劑 就 有 可 能 遷 移 至 與 內 容 物 接 觸 面 而 污 染 了 內 容 物 另 外, 除 了 包 裝 薄 膜 以 及 印 刷 油 墨 之 外, 複 合 用 粘 合 劑 的 衛 生 安 全 性 也 是 軟 包 裝 食 品 安 全 的 重 要 因 素 之 一 在 複 合 製 程 中 常 會 使 用 有 機 溶 劑 如 果 加 工 過 程 中 未 能 有 效 的 移 除 這 些 有 機 溶 劑, 殘 留 在 包 材 中 的 溶 劑 有 可 能 會 遷 移 至 包 材 內 部, 進 而 影 響 內 容 物 的 安 全 以 陶 氏 化 學 的 水 性 粘 合 劑 為 例, 佔 據 了 水 性 粘 合 劑 在 中 國 軟 包 裝 重 要 的 市 場 份 額, 擁 有 明 顯 的 領 先 優 勢 水 性 粘 合 劑 沒 有 有 機 溶 劑 溶 劑 殘 留 和 一 級 芳 香 胺 的 危 害, 完 全 符 合 美 國 食 品 及 藥 物 管 理 局 (FDA) 與 歐 盟 的 相 應 要 求 新 研 發 的 單 組 分 水 性 膠 ROBOND L-95D 和 雙 組 分 ROBOND L168/CR3A 等 產 品 不 僅 在 食 品 安 全 上 表 現 優 異, 而 且 能 滿 足 部 分 中 功 能 應 用 的 要 求, 包 括 粉 末 包 裝 冷 凍 食 品 等 同 時, 陶 氏 化 學 還 聚 焦 於 無 溶 劑 與 溶 劑 型 粘 合 劑 的 研 發 來 滿 足 更 高 的 FDA 標 準 要 求 譬 如, 研 製 出 滿 足 高 固 含 操 作 的 溶 劑 型 粘 合 劑, 進 一 步 減 少 製 造 工 藝 中 溶 劑 的 使 用 並 幫 助 生 產 企 業 提 高 生 產 效 率 ; 同 時 把 先 進 的 無 溶 劑 產 品, 比 如, 快 速 熟 化 和 一 級 芳 香 胺 快 速 消 除 的 無 溶 劑 粘 合 劑 引 入 亞 洲 市 場 總 而 言 之, 儘 管 客 戶 的 生 產 設 備 包 裝 結 構 與 市 場 應 用 不 盡 相 同, 陶 氏 化 學 在 包 裝 粘 合 劑 的 完 整 產 品 系 列 使 得 其 能 夠 在 保 障 消 費 者 食 品 安 全 方 面, 提 供 最 佳 的 解 決 方 案 包 裝 材 料 阻 隔 性 不 足 一 些 高 蛋 白 質 含 量 的 食 品, 如 肉 製 品 或 乳 製 品, 如 果 與 空 氣 接 觸 的 時 間 過 長, 很 容 易 就 會 腐 敗 而 產 生 食 品 安 全 的 問 體 所 以 高 阻 隔 性 的 包 裝 材 料 常 被 使 用 於 這 類 產 品 的 包 裝 如 果 包 裝 材 料 阻 隔 性 不 足, 空 氣 或 水 氣 滲 漏 就 會 進 入 包 裝 內 部, 而 造 成 內 容 物 變 質 或 腐 壞 市 場 上 常 用 於 軟 包 裝 的 阻 隔 性 材 料 有 鋁 箔 乙 烯 - 乙 烯 醇 共 聚 物 (EVOH) 及 聚 偏 二 氯 乙 烯 (PVdC) 其 中 鋁 箔 的 阻 隔 性 最 高, 但 是 缺 點 是 成 本 高 昂, 而 且 厚 度 太 薄 時 容 易 產 生 肉 眼 不 可 見 的 針 孔, 導 致 空 氣 滲 入 阻 氧 性 10 1 0.1 SARAN EVOH-32 EVOH-44 0.01 40 50 60 70 80 90 100 110 相 對 濕 度 (%) Relative Humidity at 20 o C 圖 一 PVdC 與 EVOH 阻 氧 性 比 較
EVOH 與 PVdC 的 對 氧 氣 的 阻 隔 性 相 當 ( 乾 燥 環 境 下 ) EVOH 的 特 點 是 加 工 性 較 佳 ( 相 對 於 PVdC), 但 是 原 料 本 身 對 水 氣 較 敏 感, 因 此 在 相 對 濕 度 較 高 時 阻 隔 性 快 速 下 降, 因 此 不 適 合 用 於 含 水 量 較 高 的 內 容 物 PVdC 原 料 本 身 不 會 吸 濕, 製 成 薄 膜 後 其 氧 氣 阻 隔 性 及 水 氣 阻 隔 性 都 非 常 的 好, 不 會 受 到 外 在 環 境 變 動 的 影 響 但 是 缺 點 是 加 工 困 難, 須 要 有 專 用 的 設 備 PVdC 可 以 製 成 單 層 或 共 擠 薄 膜, 而 EVOH 只 適 用 於 共 擠 薄 膜 陶 氏 化 學 公 司 為 客 戶 提 供 阻 隔 性 包 裝 原 料 的 完 整 解 決 方 案 陶 氏 化 學 公 司 的 Saran PVdC Resins 系 列 樹 脂 及 Saranex 阻 隔 薄 膜 系 列 產 品 有 極 佳 且 穩 定 的 氧 氣 阻 隔 性 及 水 氣 阻 隔 性, 無 論 陶 氏 客 戶 需 要 生 產 Saran 單 層 阻 隔 膜 或 共 擠 阻 隔 膜 的 樹 脂 原 料, 還 是 需 要 高 品 質 的 阻 隔 性 薄 膜 來 與 其 他 基 材 複 合, 陶 氏 化 學 公 司 都 有 完 整 的 產 品 線 來 滿 足 客 戶 的 需 求 包 裝 袋 身 破 損, 導 致 內 容 物 遭 到 汙 染 或 變 質 在 很 多 時 候, 即 便 所 使 用 的 軟 包 裝 原 料 已 具 有 適 當 的 阻 隔 性, 但 往 往 因 為 運 輸 貯 存 條 件 不 佳 或 消 費 者 的 不 慎 碰 觸, 而 使 得 袋 身 產 生 針 孔 或 破 漏 在 這 種 情 況 之 下, 空 氣 或 水 氣 還 是 會 進 入 包 裝 內, 造 成 內 容 物 腐 敗 變 質 通 常 這 類 的 問 題, 可 以 利 用 加 強 包 裝 薄 膜 物 性 ( 特 別 是 韌 性 方 面 的 物 性 ) 的 方 式 來 改 善 在 軟 包 裝 塑 膠 材 料 中, 線 性 低 密 度 聚 乙 烯 (LLDPE) 常 被 用 於 共 擠 熱 封 膜 來 改 善 熱 封 膜 的 物 性 但 是 迫 於 成 本 考 量, 常 使 用 成 本 較 低 的 四 碳 線 性 低 密 度 聚 乙 烯 (C4 LLDPE), 導 致 較 低 的 薄 膜 物 性, 使 得 產 品 因 為 較 差 的 包 裝 材 料 物 性, 而 暴 露 於 高 食 品 安 全 風 險 之 下 在 軟 包 裝 薄 膜 結 構 中 採 用 陶 氏 化 學 公 司 的 高 品 質 DOWLEX LLDPE Resins 八 碳 線 性 低 密 度 聚 乙 烯 (C8 LLDPE) 產 品 可 以 充 分 改 善 這 樣 的 問 題 DOWLEX 系 列 產 品 有 許 多 各 種 不 同 的 規 格 來 滿 足 客 戶 對 物 性 與 的 要 求 另 外, 對 物 性 或 能 有 更 高 要 求 的 客 戶, 可 以 採 用 ELITE EPE Resins 茂 金 屬 八 碳 線 性 低 密 度 聚 乙 烯 (Metallocene C8 LLDPE) ELITE 系 列 產 品 有 極 佳 的 挺 性 與 韌 性 的 平 衡, 而 且 具 有 比 DOWLEX 系 列 產 品 更 好 的 物 理 性 能, 提 供 陶 氏 客 戶 包 裝 減 薄 的 可 能 性 : 極 佳 : 佳 : 一 般 ELITE EPE 茂 金 屬 C 8 線 性 低 密 度 聚 乙 烯 DOWLEX C 8 線 性 低 密 度 聚 乙 烯 C 4 線 性 低 密 度 聚 乙 烯 抗 衝 擊 強 度 抗 撕 裂 強 度 抗 刺 穿 強 度 抗 張 強 度 ~ ~ 挺 性 ~ ~ 能 透 明 性 表 一 陶 氏 化 學 ELITE 與 DOWLEX 之 物 性 比 較 表
熱 封 不 良 導 致 內 容 物 遭 到 汙 染 或 變 質 有 時 也 會 因 為 熱 封 層 材 料 使 用 不 當 或 熱 封 條 件 ( 包 括 溫 度, 壓 力, 及 包 裝 速 度 等 ) 不 適 當, 造 成 封 口 密 封 不 良 而 讓 空 氣 洩 漏 進 包 裝 袋 內 部, 使 得 內 容 物 與 空 氣 接 觸 後 腐 壞 變 質 而 產 生 食 品 安 全 問 題 常 見 的 封 口 問 題 有 熱 封 強 度 (Heat Seal Strength) 或 熱 黏 強 度 (Hot Tack Strength) 不 足 或 抗 污 染 (Seal Through Contamination) 不 良 等 近 年 來, 成 型 - 充 填 - 封 口 式 (Form-Fill-Seal) 的 高 速 全 自 動 包 裝 機 日 益 盛 行 不 論 是 立 式 還 是 臥 式, 對 軟 包 裝 的 能 均 有 一 定 的 要 求 如 果 熱 封 層 本 身 的 是 熱 封 起 始 溫 度 (Heat Seal Initiation Temperature) 或 熱 黏 起 始 溫 度 (Hot Tack Initiation Temperature) 太 高 ( 對 立 式 全 自 動 包 裝 機 而 言 ), 很 容 易 就 會 出 現 上 述 的 熱 封 強 度 / 熱 黏 強 度 不 足 現 象, 而 造 成 潛 在 的 食 品 安 全 危 機 陶 氏 化 學 的 ELITE AT 後 茂 金 屬 線 性 低 密 度 聚 乙 烯 樹 脂 產 品 (Post Metallocene LLDPE Resins) 具 有 極 優 異 的 能 與 其 他 同 等 產 品 對 比,ELITE AT 系 列 不 只 熱 封 起 始 溫 度 遠 較 其 他 產 品 為 低, 而 且 具 有 低 熱 黏 起 始 溫 度 及 高 熱 黏 強 度 等 極 佳 的 能, 同 時 其 抗 刺 穿 抗 撕 裂 耐 衝 擊 等 韌 性 相 關 的 機 械 性 能 亦 極 高, 可 以 大 幅 降 低 因 為 包 裝 材 料 失 誤 所 引 起 的 食 品 安 全 問 題 熱 封 強 度 熱 黏 強 度 熱 封 起 始 溫 度 其 他 茂 金 屬 LLDPE 茂 金 屬 LLDPE 其 他 茂 金 屬 LLDPE 茂 金 屬 LLDPE 圖 二 ELITE AT 後 茂 金 屬 LLDPE 熱 封 與 熱 黏 性 能 抗 污 染 的 問 題 常 出 現 於 內 容 物 為 液 狀 或 粉 狀 食 品, 如 調 味 包 方 便 麵 小 油 包 等 包 裝 在 包 裝 的 過 程 當 中, 液 狀 或 粉 狀 的 內 容 物 很 容 易 會 附 著 在 封 口 的 部 分 而 影 響 到 封 口 的 完 整 性 (Seal Integrity) 這 時 候 如 果 軟 包 裝 熱 封 層 的 抗 污 染 不 好, 很 容 易 會 造 成 熱 封 失 敗, 導 致 在 封 口 處 產 生 小 孔 而 讓 空 氣 漏 進 包 裝 袋 內 部, 產 生 潛 在 的 食 品 安 全 問 題 陶 氏 的 客 戶 會 使 用 AFFINITY 聚 烯 烴 樹 脂 (AFFINITY POP Resins) 系 列 產 品 來 改 善 抗 污 染 的 問 題 因 為 這 個 系 列 的 產 品 除 了 具 有 熱 封 起 始 溫 度 低 熱 封 熱 黏 強 度 高 等 極 佳 的 能,AFFINITY 聚 烯 烴 樹 脂 對 液 狀 或 粉 狀 的 內 容 物, 尤 其 是 粉 狀 或 水 性 的 內 容 物, 具 有 非 常 好 的 抗 污 染
熱 封 層 材 料 無 污 染 抗 豬 油 汙 染 熱 封 性 抗 牛 肉 汁 汙 染 抗 蛋 糕 粉 汙 染 抗 洗 衣 粉 汙 染 AFFINITY 聚 烯 烴 樹 脂 極 佳 80% 60% 90% 90% Ionomer 離 子 性 聚 合 物 優 100% 10% 30% 50% 乙 烯 - 乙 烯 醋 酸 乙 酯 共 聚 物 優 90% 30% 70% 70% (18% VA) 超 低 密 度 線 性 低 密 度 聚 乙 烯 極 佳 40% 50% 50% 無 數 據 表 中 百 分 比 表 示 封 口 經 污 染 後 殘 存 的 熱 封 強 度, 如 50% 即 表 示 污 染 後 之 熱 封 強 度 為 未 遭 汙 染 時 的 50% 數 值 越 高, 抗 污 染 越 好 包 裝 共 擠 膜 結 構 : 尼 龍 / 黏 合 層 / 熱 封 層 結 論 表 二 常 見 的 高 性 能 熱 封 料 的 抗 污 染 比 較 表 食 品 安 全 的 問 題 環 環 相 扣, 每 一 個 環 節 都 疏 忽 不 得, 否 則 很 容 易 造 成 嚴 重 的 後 果 在 這 些 所 有 影 響 食 品 安 全 的 因 素 當 中, 軟 包 裝 材 料 實 為 非 常 重 要, 且 常 常 受 到 忽 略 的 因 素 陶 氏 化 學 公 司 是 世 界 上 極 少 數 能 同 時 供 應 樹 脂 原 料 黏 合 劑 及 特 殊 薄 膜 的 公 司, 且 致 力 於 品 安 全 方 面 的 創 新 研 發, 不 遺 餘 力 在 供 應 完 全 符 合 世 界 各 國 食 品 安 全 規 範 產 品 的 同 時, 也 為 陶 氏 的 客 戶 提 供 了 包 括 高 性 能 線 性 低 密 度 聚 乙 烯 樹 脂 高 阻 隔 性 材 料 與 薄 膜 高 性 能 熱 封 層 樹 脂 以 及 包 括 水 性 無 溶 劑 型 溶 劑 型 包 裝 用 黏 合 劑 的 最 佳 完 全 解 決 方 案