專利名稱：抗微生物的食品包裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于塑料材料的單層或多層的食品包裝，尤其涉及一種該 層或該多層中的至少一層包含具有抗微生物活性的材料的食品包裝。
背景技術(shù)：
肉、香腸和奶酪等產(chǎn)品的保質(zhì)期受限于包裝內(nèi)#:生物的滋生，通過適當(dāng)?shù)?手段來提高這些產(chǎn)品的保質(zhì)期是一個(gè)永恒的目標(biāo)。適當(dāng)?shù)氖侄伟ㄔ跓o菌條件 下進(jìn)行包裝以及向?qū)⒈话b的產(chǎn)品中加入防腐劑。
一種額外的或進(jìn)一步的有效抑制微生物細(xì)菌的滋生和/或繁殖的可能性為 用具有抗微生物活性的物質(zhì)摻雜或涂覆包裝材料?？偟膩碚f，在本說明書中，
"抗微生物"或"具有抗微生物活性"描述的是抵雄卩微生物的活性，尤其是抵 御細(xì)菌、酵母、霉和真菌。其中，尤其重要的是抵御諸如大腸型細(xì)菌、沙門氏 菌和葡萄狀球菌(staphylococcae )等細(xì)菌的活性。
然而，摻雜和/或涂覆的可能性具有一些缺陷，因?yàn)楸仨毤僭O(shè)所采用的抗微 生物物質(zhì)會(huì)從塑料材料釋放到所包裝的商品中，即使是微量的。因此，所采用 的物質(zhì)必須是對(duì)生物無害的或不致引起反感的。另一個(gè)缺陷是熱塑性材料的處 理發(fā)生在相對(duì)高的溫度，這限制了被現(xiàn)場(chǎng)加入的具有抗微生物活性的有機(jī)物質(zhì) 的采用，因?yàn)樗麄冊(cè)谕ǔ５奶幚頊囟认聲?huì)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的改變。
這樣，采用已知的具有這樣的活性的金屬離子的抗微生物活性有助于避免 上述缺陷，尤其是銀、錫、銅和鋅離子的抗微生物活性。
已知金屬離子使聚合物可以在其表面顯示出抗微生物效應(yīng)，尤其是Ag+， Sn2+， Cu+和Zn2+。然而，其先決條件為聚合物基體中的金屬離子具有特定的 遷移率，這個(gè)條件通常在基體材料對(duì)于水的攝取具有特定的容量時(shí)可以達(dá)到。這個(gè)通常被熟知的效應(yīng)也在包裝業(yè)中被采用。
DE 193 006 Al公開了 一種具有抗微生物活性的塑料材料的特別用于香腸 或香腸制品的食品包裝的制作。根據(jù)該公開的方案，銀、銅或鋅離子在擠壓之 前最好以金屬鹽的形式加入到基本的熔融體，其中，塑料材料的食品包裝是聚 酰胺包裝紙。
上述食品包裝的特別缺陷為具有抗微生物活性的金屬離子必須以鹽的形 式引入到金屬離子承載層中，唯一公開的是金屬氧化物，即固體的形式。為了 保證食品包裝的足夠的強(qiáng)度，需要所述包含金屬離子的層具有比所采用的金屬 氧化物的粒徑至少稍微大一些的厚度。同時(shí)，用于食品包裝的制作的所謂母料 即聚合物-金屬鹽-混合物的處理聯(lián)系到沉淀和凝聚的問題。因此，現(xiàn)有技術(shù)中 的某一缺陷為通常處理的作為固體的具有抗微生物活性的金屬鹽具有相對(duì)大 的微米(n m)范圍內(nèi)的粒徑。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是至少提供一種能夠方便和低成本制作的改進(jìn)的食品 包裝，該食品包裝具有足夠的強(qiáng)度和耐用性，并盡可能地避免現(xiàn)有技術(shù)的問題。
本發(fā)明的另 一個(gè)目的是提供一種制作這樣的食品包裝的方法。
本發(fā)明的以上目的通過具有所附的權(quán)利要求1的特征的基于塑料材料的單 層或多層的食品包裝以及依據(jù)權(quán)利要求14制作這樣的食品包裝的方法來實(shí)現(xiàn)。 所述食品包裝和制作所述食品包裝的方法的優(yōu)選實(shí)施例是引用獨(dú)立權(quán)利要求 的從屬權(quán)利要求的主題。
所述食品包裝的特別優(yōu)點(diǎn)在于以下事實(shí)具有抗孩吏生物活性的至少一種金 屬以非常精細(xì)和規(guī)則分布的形式被包含在含有所述至少一種金屬的層或薄片 內(nèi)，以及所述金屬粒子具有在納米(nm)范圍內(nèi)的非常小的直徑。因此，包含 所述至少一種金屬的薄片或?qū)涌梢员３址浅Ｐ?，而與那些現(xiàn)有技術(shù)相比，不會(huì) 例如損失所述食品包裝的強(qiáng)度和耐用性。
5在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述金屬以具有微動(dòng)力效應(yīng)的膠體的形式存
在。所采用的金屬優(yōu)先從由Ag、 Cu、 Sn、 Zn及其混合物所構(gòu)成的組中選擇。
雖然本發(fā)明的食品包裝可以具有單層結(jié)構(gòu)，但是該食品包裝優(yōu)選具有多層 結(jié)構(gòu)，更優(yōu)選地，所述多層食品包裝具有三層、五層或七層結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的食品包裝具有多層結(jié)構(gòu)的情況下，當(dāng)所述食品包裝具有不對(duì)稱 結(jié)構(gòu)時(shí)尤其有利，因?yàn)閱蝹€(gè)的層的特殊功能或效果，類似于氧氣柵，與排列在 其能夠最好地發(fā)揮其效果的位置的層的順序有關(guān)。更優(yōu)選地，所述金屬被包含 在食品包裝的面向產(chǎn)品的一層或多層中。這種排列能夠有效地防止微生物細(xì)菌 的侵入，而且至少延遲或限制微生物細(xì)菌在所包裝食物上的繁殖或擴(kuò)散。
依據(jù)本發(fā)明的食品包裝為管狀薄膜或平展薄膜或薄片。優(yōu)選地形成管狀 的，尤其是無縫管狀的。這樣的無縫管狀類的食品包裝廣為人知，通常用適當(dāng) 的環(huán)形噴嘴通過吹塑薄膜擠壓工藝制成。它們對(duì)于包裝香腸特別有用，但也可 以用于包裝肉、奶酪產(chǎn)品等。
通常優(yōu)選地，相對(duì)于金屬包含層，包含的所述具有抗微生物活性的金屬的 濃度為50-500 ppm,優(yōu)選為70-350 ppm，更優(yōu)選為100-200 ppm。
通常，所述食品包裝或其至少一層可以進(jìn)一步包括穩(wěn)定劑，該穩(wěn)定劑優(yōu)選 從聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、硫酸十二酯鈉及其混合物中選擇。
基本上，依據(jù)本發(fā)明的食品包裝能夠用任何合適的聚合物制成。然而，在 所述食品包裝具有多層結(jié)構(gòu)的情況下，優(yōu)選地，所述食品包裝的各層為基于聚 烯烴、黏合劑、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚乙烯醇(PVA)和/或聚酰胺 的層。依據(jù)本發(fā)明的食品包裝，其特征尤其在于它的比較小的厚度。通常優(yōu)選 地，其具有10-150pm的總體厚度，更優(yōu)選為20-8(Him的厚度。
特別優(yōu)選地，依據(jù)本發(fā)明的食品包裝的金屬包含層具有2-50nm的厚度， 尤其是具有5-20pm的厚度。這個(gè)層厚度能夠通過依據(jù)本發(fā)明的過程十分方便 地得到，該過程將在下面做總體描述。
在另一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，依據(jù)本發(fā)明的食品包裝為平展薄片，該平展薄片可用作例如冷切香腸、肉或奶酪的中間層或隔離層。雖然通常不對(duì)稱結(jié) 構(gòu)是可能的，但是優(yōu)選地，所述平展薄片為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，以使與食物接觸的兩個(gè) 表面都由金屬包含層形成。
依據(jù)本發(fā)明的食品包裝通常根據(jù)熟知的擠壓過程制成。所述擠壓過程的一
個(gè)優(yōu)點(diǎn)是所述金屬在所述擠壓過程中以作為濃溶液的膠體形式被加入。以這 種方式，所述金屬能夠通過在擠壓機(jī)中強(qiáng)烈混合而被非常容易和均勻地^t到 所述食品包裝的各層中，這是良好效率的先決條件。如下文中更詳細(xì)的描述， 相應(yīng)的金屬鹽溶液被用作開始物質(zhì)，其中，在膠體形式下，陽(yáng)離子在溶液中被 還原。這樣可得到相對(duì)小的粒徑，從而允許包含所述至少一種金屬的層具有小 的厚度。
當(dāng)執(zhí)行依據(jù)本發(fā)明的過程時(shí)，例如沉淀問題以及像食品包裝的有限的機(jī)械 耐用性和包含所述至少 一種金屬的層的太大層厚度等歸因于太大的粒徑的問 題，通過從相應(yīng)的金屬鹽溶液開始而被大部分地、方便地和與本發(fā)明一致地避 免。
為了這個(gè)目的，優(yōu)選將相應(yīng)的金屬鹽溶解在有機(jī)溶劑中，例如三甘醇或二 甘醇中，優(yōu)選溶解在三甘醇中，并加熱到超過50 。C的溫度，優(yōu)選到超過IOO °C-150 。C的溫度，從而發(fā)生可通過顏色變化來識(shí)別的還原。明顯存在于溶液 的膠狀懸浮體中的具有小的粒子尺寸的膠態(tài)金屬粒子以最佳分布形成對(duì)于本 發(fā)明是非常重要的。另外由于其相當(dāng)?shù)偷拇鎯?chǔ)穩(wěn)定性，這樣還原的金屬鹽溶液 更適宜直接進(jìn)行進(jìn)一 步的處理。
然后，前述具有優(yōu)選為1-3%重量的金屬份數(shù)的膠狀懸浮體通過排氣模塊 被加入到適當(dāng)?shù)臄D壓機(jī)中。這保證了輸送液體的大部分或全部能夠蒸發(fā)，在用 于形成所述金屬包含層的聚合物中達(dá)到金屬的均勻分布，并避免氣泡的形成。 依據(jù)本發(fā)明的過程的優(yōu)選實(shí)施例，通過添加穩(wěn)定劑避免了金屬粒子潛在可能的 凝聚。由于穩(wěn)定劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)對(duì)于與食物有關(guān)的應(yīng)用不致引起反 感，所以優(yōu)選采用少量的月桂酯鈉或它們的混合物。PVP是特別優(yōu)選的。理想地，在單螺旋槳擠壓機(jī)或雙螺旋槳擠壓機(jī)中進(jìn)行所述處理，從而獲得 金屬在聚合物中的特別好的分布。
根據(jù)選為金屬包含層的聚合物，金屬懸浮體的加入通常在150 -250。C的溫 度，優(yōu)選在180 -220°C的溫度下進(jìn)行。
不受特定理論的約束，假定由于存在于溶液中的金屬離子被還原，同時(shí)， 形成的金屬原子核被膠態(tài)穩(wěn)定，從而形成包括納米范圍內(nèi)的最佳分布的金屬或 金屬粒子的懸浮體，因此獲得了依據(jù)本發(fā)明的有益效果和意外效果。
通過將該懸浮體加入到聚合物熔體以及伴隨的所采用溶劑的蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)了 金屬粒子在聚合物層中最佳的分布。當(dāng)隨后所述金屬包含層在外界條件下吸收 水分時(shí)，具有抗微生物活性的金屬離子隨后在現(xiàn)有條件下在這樣制成的食品包 裝中形成，然后金屬離子由于所述金屬包含層的水分含量而擴(kuò)散來顯示其抗微 生物活性。
必須注意的是，本發(fā)明的有益效果主要?dú)w因于所述金屬在所述聚合物層中 的最佳分布。為了這個(gè)，不必要求所述金屬以不帶電狀態(tài)存在。例如，本發(fā)明 構(gòu)思還可以通過結(jié)合來自沒有還原它們的溶液的以最佳分布形式在聚合物層 中的相應(yīng)的金屬鹽來實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明架構(gòu)中釆用的術(shù)語(yǔ)"金屬，，包括具有 抗微生物活性的金屬陽(yáng)離子以及它們不帶電的形式。
具體實(shí)施例方式
以上大體描述的本發(fā)明將在下面通過舉例更加詳細(xì)的說明，其中，本發(fā)明 的實(shí)施例僅僅為了更好的理解本發(fā)明而不意味著對(duì)其進(jìn)行限制。 實(shí)例1
首先，在回流下加熱100ml二甘醇(DEG)并讓其冷卻到室溫。將lgAgN03 溶解在其中。隨后在水浴器中加熱該溶液。到50°C以上時(shí)，初始的微黃色溶 液轉(zhuǎn)變?yōu)闇\灰色，這被認(rèn)為象征著凝聚的銀粒子的形成。該溶液被濃縮和混合 成聚合物粒子材料，并被注入到雙螺旋槳擠壓機(jī)中，然后通過混合擠壓處理成多層管狀薄膜的中間層。
實(shí)例2
首先，在回流下加熱100ml三甘醇(TEG) —個(gè)小時(shí)。冷卻到150。C后， 在劇烈攪拌下，緩慢伴隨地分別加入5ml 0.1摩爾的AgN03溶液和0.2摩爾的 聚乙烯吡咯烷酮(摩爾質(zhì)量為20,000的PVP )溶液。以Ag的濃度為相對(duì)于接 觸產(chǎn)品的內(nèi)層聚合物質(zhì)量為50ppm的方式擠壓管子的過程中，形成的懸浮體作 為添加劑加入。該添加在溫度為180-220°C范圍內(nèi)進(jìn)行。
實(shí)例3
在100ml三甘醇(TEG)中，在150。C下溶解10g PVP。該P(yáng)VP通常具有 6，000-20，000范圍內(nèi)的摩爾質(zhì)量。隨后，在攪拌和加熱以及表面活性劑硫酸十 二酯鈉(l-5g)存在的情況下，在另一 100ml TEG中溶解l-5g AgN03。該表 面活性劑能夠充分穩(wěn)定形成的部分銀原子核并抑制它們進(jìn)一步生長(zhǎng)。其余部分 銀粒子生長(zhǎng)為粗粒子，在0.5-24小時(shí)，優(yōu)選為1-5小時(shí)后添加PVP-TEG/PVP 溶液后，該粗粒子也通過封裝得以穩(wěn)定。
形成的雙峰粒度分布顯示了由于較小粒子部分導(dǎo)致的短時(shí)效應(yīng)。相比之 下，由于一種儲(chǔ)藏室效應(yīng)，粗部分導(dǎo)致了更長(zhǎng)時(shí)間的細(xì)菌抑制。
在以Ag的濃度共計(jì)為相對(duì)于接觸產(chǎn)品的內(nèi)層聚合物質(zhì)量為50-500ppm, 優(yōu)選為100-200ppm的方式擠壓管子的過程中，這樣形成的懸浮體被加入到聚 合物。該添加在180-220。C溫度范圍內(nèi)通過排氣模塊進(jìn)行。
實(shí)例4
在依據(jù)實(shí)例3制成的三個(gè)薄膜上評(píng)定了依據(jù)本發(fā)明的食品包裝的抗微生物 活性。評(píng)定結(jié)果在下表中具體描述。
薄膜1 薄膜2 薄膜3
接觸產(chǎn)品的層內(nèi)Ag的Oppm 320 ppm 80ppm
濃度
0天 1.0E+04 1.0E+04 1.0E+04細(xì)菌濃度
7天后3.5 E+041.25 E+045.0 E+04
細(xì)菌濃度
14天后2.98 E+092.0 E+073.8 E+08
細(xì)菌濃度
21天后6.5 E+103.5 E+082.0 E+08
10
權(quán)利要求
1、一種基于塑料材料的單層或多層食品包裝，其中，該層或該多層中的至少一層包含至少一種具有抗微生物活性的金屬，其特征在于，至少部分所述具有抗微生物活性的金屬以精細(xì)分布的金屬的形式存在，而其余部分以鹽的形式存在。
2、 如權(quán)利要求1所述的食品包裝，其特征在于，所述以鹽的形式和/或以金屬的形式存在的金屬以具有微動(dòng)力效應(yīng)的膠體形式存在。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的食品包裝，其特征在于，所述金屬選自由Ag、Cu、 Sn、 Zn及其混合物組成的組。
4、 如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的食品包裝，其特征在于，該食品包裝具有多層結(jié)構(gòu)，尤其為三層、五層或七層結(jié)構(gòu)。
5、 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的食品包裝，其特征在于，該食品包裝具有不對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
6、 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的食品包裝，其特征在于，所述金屬包含在面向產(chǎn)品和/或面向遠(yuǎn)離產(chǎn)品的一層或多層中。
7、 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的食品包裝，其特征在于，該食品包裝為管狀薄膜或平展薄片，優(yōu)選為管狀薄膜，尤其為無縫管狀薄膜。
8、 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的食品包裝，其特征在于，所述金屬在金屬包含層中包含的重量份數(shù)為50-500ppm，優(yōu)選為100-200ppm。
9、 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的食品包裝，其特征在于，所述食品包裝或其至少一層進(jìn)一步包括穩(wěn)定劑。
10、 如權(quán)利要求8所述的食品包裝，其特征在于，所述穩(wěn)定劑選自聚乙烯吡咯烷酮、硫酸十二酯鈉及其混合物。
11、 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的食品包裝，其特征在于，所述食品包裝的層是基于聚烯烴、黏合劑、乙烯-乙烯醇共聚物、聚乙烯醇和/或聚酰胺的層。
12、 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的食品包裝，其特征在于，所述食品包裝具有10-150nm的總厚度，尤其為20-80pm的厚度。
13、 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的食品包裝，其特征在于，所述金屬包含層具有2-50pm的厚度，尤其為5-20|am的厚度。
14、 一種制作依據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的單層或多層食品包裝的方法，其特征在于，所述膠態(tài)金屬在擠壓過程中作為濃縮的懸浮體被加入。
15、 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述濃縮的懸浮體通過金屬鹽的還原制成。
16、 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述還原在100-150°C溫度下釆用三甘醇實(shí)現(xiàn)。
17、 如權(quán)利要求14-16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述懸浮體通過定量給料泵在擠壓過程中加入到聚合物熔體，并在其中均勻分布。
18、 如權(quán)利要求14-17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，擠壓機(jī)為單螺旋槳擠壓機(jī)或雙螺旋槳擠壓機(jī)。
19、 如權(quán)利要求14-17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述擠壓機(jī)中懸浮體的加入通過排氣模塊在150 -250。C的溫度,優(yōu)選在180 -220°C的溫度下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于塑料的單層或多層的食品包裝，其中，該層或該多層中的至少一層包含至少一種具有抗微生物活性的金屬，而且其中至少部分具有抗微生物活性的金屬以精細(xì)分布的金屬的形式存在，而其余部分以鹽的形式存在。
文檔編號(hào)A22C13/00GK101522036SQ200780037380
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2007年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月6日
發(fā)明者希夫曼·于爾根, 施羅澤爾·赫爾穆特 申請(qǐng)人:庫(kù)納設(shè)備制造有限責(zé)任公司