Wat is EVOH-film en waarom wordt het gebruikt in voedselverpakkingen?

EVOH – ethyleenvinylalcoholcopolymeer – is een van de belangrijkste barrièrematerialen in moderne flexibele voedselverpakkingen. Het wordt doorgaans niet gebruikt als een op zichzelf staene film, maar als een functionele barrièrelaag binnen een meerlaagse filmstructuur, waarbij het uitzonderlijke vermogen om de zuurstoftransmissie te blokkeren de houdbaarheidsprestaties van verpakkingen voor zuurstofgevoelige voedselproducten bepaalt. Begrijpen wat EVOH doet, hoe het werkt en waar de beperkingen liggen, is nuttig voor voedselproducenten, kopers van verpakkingen en iedereen die aseptische zakken of bag-in-box-verpakkingen voor vloeibare producten specificeert.

Wat is EVOH?

EVOH is een thermoplastisch polymeer dat wordt geproduceerd door de verzeping (chemische omzetting) van ethyleen-vinylacetaatcopolymeer. Het resulterende materiaal combineert een ethyleencomponent die verwerkbaarheid en vochtbestendigheid biedt met een vinylalcoholcomponent die uitzonderlijke zuurstofbarrière-eigenschappen biedt. De verhouding van ethyleen tot vinylalcohol in het copolymeer – uitgedrukt als molpercentage ethyleen – beïnvloedt de balans tussen de prestaties van de zuurstofbarrière en de vochtgevoeligheid: een lager ethyleengehalte geeft een betere zuurstofbarrière maar een hogere vochtgevoeligheid; Een hoger ethyleengehalte vermindert de vochtgevoeligheid en vermindert de barrièrewerking enigszins.

Commerciële EVOH-kwaliteiten die in voedselverpakkingen worden gebruikt, hebben doorgaans een ethyleengehalte van 27 tot 44 molprocent, waarbij de specifieke kwaliteit wordt geselecteerd op basis van de verwerkingsvereisten en de balans tussen barrière- en vochtbestendigheid die nodig is voor de toepassing.

Waarom de zuurstofbarrièreprestaties van EVOH belangrijk zijn

Zuurstof is de voornaamste oorzaak van kwaliteitsverslechtering van de meeste verpakte vloeibare voedingsproducten. In vruchtensappen en concentraten reageert zuurstof met ascorbinezuur (vitamine C), anthocyanen (kleurpigmenten) en vluchtige aromastoffen, waardoor bruinkleuring, vitamineverlies en smaakverslechtering ontstaan. In wijn stimuleert zuurstof de oxidatie van fenolverbindingen en vluchtige esters, waardoor het karakter van vers fruit verloren gaat en er onaangename smaken ontstaan. In eetbare oliën veroorzaakt zuurstof de oxidatie van lipiden – ranzigheid. In zuivelproducten draagt ​​zuurstof bij aan de ontwikkeling van een slechte smaak en de afbraak van vitamines.

De snelheid waarmee zuurstof het product in een afgesloten verpakking bereikt, wordt gemeten aan de hand van de Oxygen Transmission Rate (OTR) van het verpakkingsmateriaal: de hoeveelheid zuurstof die onder gestandaardiseerde omstandigheden per dag door een bepaald gebied van het materiaal gaat. Een lagere OTR betekent betere zuurstofbarrièreprestaties en een langere houdbaarheid van het product.

De zuurstofbarrièreprestaties van EVOH zijn dramatisch beter dan die van standaard verpakkingspolymeren:

EVOH biedt onder droge omstandigheden een zuurstofbarrière die ongeveer 100 tot 10.000 keer beter is dan standaard PE-folie. Dit betekent dat verpakkingen met een EVOH-laag maandenlang een zuurstofarme omgeving in de verzegelde verpakking kunnen handhaven, waardoor het product gedurende de beoogde houdbaarheidsperiode wordt beschermd tegen oxidatieve bederf.

EVOH's kritische beperking: vochtgevoeligheid

De uitstekende zuurstofbarrièreprestaties van EVOH onder droge omstandigheden nemen aanzienlijk af naarmate de luchtvochtigheid toeneemt. De vinylalcoholgroepen in EVOH die voor barrièreprestaties zorgen, zijn hydrofiel: ze absorberen water uit de omgeving. Naarmate de EVOH-laag vocht absorbeert, wordt de kristallijne structuur verstoord en neemt de zuurstofdoorlaatbaarheid toe. Bij een hoge relatieve vochtigheid (80–100% RH) kan de zuurstofbarrièreprestatie van EVOH met een factor 10 tot 100 afnemen in vergelijking met droge omstandigheden, afhankelijk van de specifieke kwaliteit.

Deze vochtgevoeligheid is de reden dat EVOH zelden wordt gebruikt als oppervlaktelaag in voedselverpakkingen. Het moet als middenlaag in een meerlaagse folieconstructie worden geplaatst, aan beide zijden beschermd door vochtbestendige polymeerlagen. De buitenste en binnenste lagen van PE, PP of PET fungeren als vochtbarrières die de EVOH beschermen tegen omgevingsvochtigheid en tegen vocht in het product zelf, waardoor de EVOH-laag in een lage vochtigheidstoestand blijft waar de zuurstofbarrièreprestaties worden gemaximaliseerd.

Een typische meerlaagse filmstructuur waarin EVOH is verwerkt voor aseptische voedselverpakkingen is: PE/lijm / EVOH / lijm / PE. De PE-lagen bieden vochtbescherming voor de EVOH-middenlaag, smeltlasbaarheid (binnenste PE) en structurele integriteit. De EVOH zorgt voor de zuurstofbarrière. Zelfklevende verbindingslagen verbinden de incompatibele PE- en EVOH-lagen met voldoende hechting tussen de lagen om delaminatie tijdens verwerking en gebruik te voorkomen.

EVOH versus aluminiumfolie in aseptische zakconstructie

Voor aseptische zakken en bag-in-box-verpakkingen impliceert de keuze tussen EVOH-bevattende meerlaagse film en aluminiumfolielaminaat een afweging tussen barrièreprestaties, transparantie en kosten:

Laminaat van aluminiumfolie

Aluminiumfolie met een dikte van 9 micron biedt vrijwel geen OTR en geen lichttransmissie – de hoogst beschikbare barrièreprestaties. Het is ondoordringbaar voor zowel zuurstof als licht, waardoor het de standaard is voor de meest veeleisende houdbaarheidstoepassingen: sapconcentraten, tomatenproducten en andere zeer zuurstofgevoelige voedingsproducten die bij omgevingstemperatuur 12 tot 24 maanden houdbaar zijn. Het nadeel is dat aluminiumfolie de zak ondoorzichtig maakt (het product kan niet door de verpakking heen worden gezien), het gewicht en de materiaalkosten verhoogt in vergelijking met constructies die alleen uit folie bestaan, en recyclingproblemen met zich meebrengt.

Gemetalliseerd PET (gealuminiseerd PET)

Gemetalliseerd PET maakt gebruik van een zeer dunne aluminiumlaag (ongeveer 0,02–0,05 micron) die met damp wordt afgezet op een PET-filmoppervlak. Het biedt hoge barrièreprestaties die aanzienlijk beter zijn dan standaard PE of PET, maar benadert niet de OTR van bijna nul van dikke aluminiumfolie. Gemetalliseerd PET is lichter, kosteneffectiever en flexibeler dan folielaminaat, waardoor het geschikt is voor aseptische zakken met een hoge barrière waarbij absolute nul-OTR niet vereist is. Het is ondoorzichtig (de aluminiumlaag blokkeert licht) maar biedt een goede barrière voor een breed scala aan toepassingen voor voedselverpakkingen.

EVOH-composietfilm

EVOH in een meerlaagse PE/EVOH/PE- of PET/EVOH/PE-structuur biedt een uitstekende zuurstofbarrière tegen lagere materiaalkosten dan op aluminium gebaseerde constructies, en – cruciaal – behoudt de transparantie van de film als de buitenste lagen helder zijn. Voor toepassingen waarbij de zichtbaarheid van het product wordt gewaardeerd (consumentengerichte verpakkingen waarbij transparantie een verkoopargument is, bepaalde sap- en dranktoepassingen), zorgen EVOH-composietfilms voor een heldere of doorschijnende verpakking met hoge zuurstofbarrièreprestaties. Het nadeel is dat EVOH geen lichtbarrière biedt; lichtgevoelige producten vereisen nog steeds een ondoorzichtige buitenlaag of secundaire verpakking voor bescherming tegen licht.

Gecombineerd gemetalliseerd EVOH-composiet

De best presterende filmconstructies voor aseptische zakken combineren gemetalliseerd PET of EVOH met extra barrièrelagen, waardoor zowel zuurstofbarrière als lichtbarrière ontstaat in een structuur die lichter is dan massief folielaminaat. Dit zijn de "ultrahoge barrière"-constructies die worden gebruikt voor producten met de meest veeleisende houdbaarheidseisen en waarbij de absolute nul-OTR van dikke folie niet haalbaar is met filmalternatieven. De aseptische zakken met hoge en ultrahoge barrière van Ruijin Xinchen maken gebruik van deze gecombineerde materiaalconstructies.

EVOH in aseptische zakken: toepassingsvoorbeelden

Op EVOH gebaseerde meerlaagse films worden gebruikt in het assortiment vloeibare voedingsproducten verpakt in aseptische zakken:

• Vruchtensap en groentesapconcentraten: Bescherming van vitamine C en anthocyanine vereist een hoge zuurstofbarrière. EVOH-composiet- of aluminiumfolie-laminaatzakken behouden de kwaliteit van het sapconcentraat gedurende 12 maanden bij omgevingstemperatuur.
• Wijnverpakking (BIB-formaat): EVOH- of gemetalliseerde PET-zakken met een hoge barrière voor bag-in-box-wijn behouden de frisheid van de wijn, zowel vóór opening (bescherming tegen oxidatie in het magazijn) als na opening (beperkt door permeatie veroorzaakte oxidatie tijdens de uitgifteperiode van 4 tot 6 weken).
• Zuivelproducten (UHT-verwerkt): Aseptische zakken voor UHT-melk, room en vloeibare zuivelproducten maken gebruik van EVOH-composietfilms die een zuurstofbarrière bieden zonder de ondoorzichtigheid van folie, waardoor het product zichtbaar is in sommige consumentgerichte formaten.
• Eetbare olie: De oxidatie van olie (ranzigheid) wordt aangedreven door zuurstof en versneld door licht. Aseptische zakken met een hoge barrière voor eetbare olie maken gebruik van ondoorzichtige structuren – gemetalliseerde PET/EVOH-composieten of aluminiumfolielaminaten – die zowel zuurstof- als lichttransmissie aanpakken.
• Kruidenextracten en levensmiddelenadditieven: Hoogwaardige vloeibare ingrediënten die een lange houdbaarheid bij omgevingstemperatuur vereisen zonder koudeketen, gebruiken aseptische zakken met ultrahoge barrière waarbij de kostenpremie van de barrièrefilm wordt gerechtvaardigd door de productwaarde en de houdbaarheidseis.

Veelgestelde vragen

Is EVOH-voedsel veilig?

EVOH is goedgekeurd voor toepassingen die in contact komen met voedingsmiddelen in alle belangrijke regelgevingsmarkten. In de VS wordt EVOH vermeld onder FDA 21 CFR 177.1360 als een indirect voedseladditief voor gebruik in artikelen die met voedsel in contact komen. In de EU is EVOH opgenomen in de positieve lijst van monomeren onder Verordening (EU) 10/2011 betreffende plastic materialen en voorwerpen bedoeld om met voedsel in contact te komen. EVOH produceert minimale migratie naar voedsel – het polymeer is zeer stabiel onder normale omstandigheden van voedselcontact – en levert geen problemen op voor de voedselveiligheid wanneer het wordt gebruikt binnen de parameters die zijn gespecificeerd in de toepasselijke regelgeving voor voedselcontact.

Kan EVOH-folie worden gerecycled?

Meerlaagse films bevatten EVOH zijn over het algemeen niet recycleerbaar via standaard kunststofrecyclingstromen uit één materiaal, omdat de verschillende polymeerlagen niet gemakkelijk kunnen worden gescheiden. Dit is een erkende beperking van meerlaagse barrièrefilms en een actief ontwikkelingsgebied in de verpakkingsindustrie. Barrièrefilms uit één materiaal – die adequate zuurstofbarrièreprestaties bereiken vanuit een enkele compatibele polymeerfamilie (volledig PE of volledig PP-structuren met gemodificeerde barrièrelagen) – worden ontwikkeld als recycleerbare alternatieven voor EVOH-meerlaagse films, hoewel ze nog niet overeenkomen met de barrièreprestaties van EVOH voor veeleisende toepassingen. Voor hoogwaardige voedingsproducten waarbij de EVOH-barrièreprestaties vereist zijn om bederf te voorkomen, geeft de ecologische balans van het voorkomen van voedselverspilling (die een veel grotere impact op het milieu heeft dan de verpakking zelf) doorgaans de voorkeur aan EVOH-barrièrefolie boven recycleerbare alternatieven met een lagere barrière die productbederf mogelijk maken.

Wat is het verschil tussen EVOH en PVDC (Saran) als zuurstofbarrières?

Beide EVOH and PVDC (polyvinylideenchloride) zijn hoogwaardige zuurstofbarrièrematerialen die worden gebruikt in voedselverpakkingen. EVOH biedt betere zuurstofbarrièreprestaties dan PVDC onder droge omstandigheden, is milieuvriendelijker (PVDC bevat chloor en creëert uitdagingen op het gebied van regelgeving voor afvalverwerking) en heeft over het algemeen de voorkeur voor nieuwe verpakkingsontwikkelingen. PVDC heeft een lagere vochtgevoeligheid dan EVOH – de barrièreprestaties zijn stabieler bij hoge luchtvochtigheid – wat het een voordeel geeft bij toepassingen met hoge luchtvochtigheid. In de praktijk heeft EVOH met geschikte vochtbeschermende PE-buitenlagen PVDC grotendeels vervangen in aseptische voedselverpakkingstoepassingen.

Heeft de dikte van de EVOH-laag invloed op de barrièreprestaties?

Ja. EVOH-laagdikte in een meerlaagse filmstructuur heeft de OTR rechtstreeks invloed: dikkere EVOH-lagen zorgen voor een betere zuurstofbarrière. Boven een bepaalde diktedrempel (doorgaans 3 tot 5 micron in een gecoëxtrudeerde structuur) neemt de stapsgewijze verbetering van de barrière per extra micron EVOH echter af, en worden andere factoren – filmverwerkingsconsistentie, kwaliteit van de lijmlaag, totale filmdikte – belangrijker. De meeste gecoëxtrudeerde voedselverpakkingsfilms gebruiken EVOH-lagen van 3 tot 8 micron als onderdeel van de totale filmdikte in het bereik van 70 tot 200 micron. Het EVOH-gehalte vertegenwoordigt 2 tot 10% van de totale filmdikte, maar is verantwoordelijk voor het grootste deel van de zuurstofbarrièreprestaties.

Hoge barrière Aseptische zakken met EVOH van Ruijin Xinchen

Ruijin Xinchen Technologie Co., Ltd. produceert aseptische zakken en bag-in-box-verpakkingen met behulp van standaardbarrière-, hoge-barrière- en ultra-hoge-barrièrefilmconstructies met gemetalliseerde PET, EVOH-composiet, puur aluminiumfolielaminaat en PE-filmcombinaties. Eénstapsproductielijn voor het vormen van kleppen, het blazen van films, het lamineren en het maken van zakken in een QS-gecertificeerde, National High-Tech Enterprise-faciliteit in Ruijin, Jiangxi, China. Capaciteitsbereik van 1 l tot 220 l voor toepassingen in voedingsmiddelen, dranken, zuivelproducten, eetbare oliën en speciale vloeistoffen.

Neem contact met ons op om de barrièrespecificatievereisten voor uw product te bespreken, film-OTR-gegevens op te vragen en monsters en prijzen te verkrijgen.

Gerelateerde producten: Aseptische zakken | Bag-in-Box (hoge barrière, aluminium EVOH-composiet) | Ventielen en uitloopdoppen