EVOH – etenvinylalkoholsampolymer – är ett av de viktigaste barriärmaterialen i moderna flexibla livsmedelsförpackningar. Den används vanligtvis inte som en fristående film utan som ett funktionellt barriärskikt inom en flerskiktsfilmstruktur, där dess exceptionella förmåga att blockera syreöverföring bestämmer hållbarheten hos förpackningar för syrekänsliga livsmedelsprodukter. Att förstå vad EVOH gör, hur det fungerar och var dess begränsningar ligger är användbart för livsmedelsproducenter, förpackningsköpare och alla som anger aseptiska påsar eller bag-in-box-förpackningar för flytoche produkter.
Vad är EVOH?
EVOH är en termoplastisk polymer framställd genom förtvålning (kemisk omvandling) av eten-vinylacetatsampolymer. Det resulterande materialet kombinerar en etenkomponent som ger bearbetbarhet och fuktbeständighet med en vinylalkoholkomponent som ger de exceptionella syrebarriäregenskaperna. Förhållandet mellan eten och vinylalkohol i sampolymeren – uttryckt som etenmolprocent – påverkar balansen mellan syrebarriärprestanda och fuktkänslighet: lägre etenhalt ger bättre syrebarriär men högre fuktkänslighet; högre etylenhalt minskar fuktkänsligheten samtidigt som det minskar barriärens prestanda något.
Kommersiella EVOH-kvaliteter som används i livsmedelsförpackningar har vanligtvis eteninnehåll på 27 till 44 molprocent, med den specifika kvaliteten vald baserat på bearbetningskraven och balansen mellan barriär- och fuktbeständighet som behövs för applikationen.
Varför EVOHs syrebarriärprestanda är viktig
Syre är den primära orsaken till kvalitetsförsämring i de flesta förpackade flytande livsmedelsprodukter. I fruktjuicer och koncentrat reagerar syre med askorbinsyra (vitamin C), antocyaniner (färgpigment) och flyktiga aromföreningar - vilket orsakar brunfärgning, vitaminförlust och smaknedbrytning. I vin driver syre oxidationen av fenolföreningar och flyktiga estrar, vilket orsakar förlust av färsk fruktkaraktär och utveckling av bismaker. I ätliga oljor utlöser syre lipidoxidation - härskning. I mejeriprodukter bidrar syre till utveckling av bismak och vitaminnedbrytning.
Hastigheten med vilken syre når produkten i en förseglad förpackning mäts av syreöverföringshastigheten (OTR) för förpackningsmaterialet - mängden syre som passerar genom ett definierat område av materialet per dag under standardiserade förhållanden. Lägre OTR betyder bättre syrebarriärprestanda och längre hållbarhetstid för produkten.
EVOH:s syrebarriärprestanda är dramatiskt bättre än standardförpackningspolymerer:
| Material | OTR (cc/m²/dag vid 23°C, 0 % RH) | Relativ barriärnivå |
|---|---|---|
| LDPE (standard PE-film) | ~7 000 – 11 000 | Dålig barriär |
| PET | ~50 – 100 | Måttlig barriär |
| Nylon (PA6) | ~30 – 60 | Måttlig barriär |
| EVOH (32 mol% etylen) | ~0,1 – 0,5 | Utmärkt barriär (i torra förhållanden) |
| Aluminiumfolie (9 mikron) | ~0,001 – 0,01 | Ultrahög barriär (närmar sig noll) |
EVOH vid torra förhållanden ger syrebarriärprestanda cirka 100 till 10 000 gånger bättre än standard PE-film. Detta innebär att förpackningar som innehåller ett EVOH-skikt kan bibehålla en syrefattig miljö inuti den förseglade förpackningen i månader, vilket skyddar produkten från oxidativ försämring under den avsedda hållbarhetstiden.
EVOH:s kritiska begränsning: Fuktkänslighet
EVOH:s enastående syrebarriärprestanda vid torra förhållanden minskar avsevärt när luftfuktigheten ökar. Vinylalkoholgrupperna i EVOH som ger barriärprestanda är hydrofila - de absorberar vatten från den omgivande miljön. Eftersom EVOH-skiktet absorberar fukt, störs dess kristallina struktur och syrepermeabiliteten ökar. Vid hög relativ luftfuktighet (80–100 % RH) kan EVOH:s syrebarriärprestanda minska med en faktor 10 till 100 jämfört med torra förhållanden, beroende på den specifika kvaliteten.
Denna fuktkänslighet är anledningen till att EVOH sällan används som ytskikt i livsmedelsförpackningar. Den måste placeras som ett mellanskikt i en flerskiktsfilmkonstruktion, skyddad på båda sidor av fuktbeständiga polymerskikt. De yttre och inre skikten av PE, PP eller PET fungerar som fuktbarriärer som skyddar EVOH från omgivningens fuktighet och från fukt i själva produkten, och håller EVOH-skiktet i ett tillstånd med låg luftfuktighet där dess syrebarriärprestanda är maximerad.
En typisk flerskiktsfilmstruktur som innehåller EVOH för aseptiska livsmedelsförpackningar är: PE/lim/EVOH/lim/PE. PE-skikten ger fuktskydd för EVOH-mellanskiktet, värmeförseglingsbarhet (inre PE) och strukturell integritet. EVOH tillhandahåller syrebarriären. Självhäftande bindeskikt binder ihop de inkompatibla PE- och EVOH-skikten med tillräcklig vidhäftning mellan skikten för att förhindra delaminering under bearbetning och användning.
EVOH vs aluminiumfolie i aseptisk påskonstruktion
För aseptiska påsar och bag-in-box-förpackningar innebär valet mellan EVOH-innehållande flerskiktsfilm och aluminiumfolielaminat en avvägning mellan barriärprestanda, transparens och kostnad:
Aluminiumfolie laminat
Aluminiumfolie med en tjocklek på 9 mikron ger i princip noll OTR och noll ljustransmission - den högsta tillgängliga barriärprestanda. Den är ogenomtränglig för både syre och ljus, vilket gör den till standarden för de mest krävande hållbarhetsapplikationerna: juicekoncentrat, tomatprodukter och andra mycket syrekänsliga livsmedelsprodukter som kräver 12 till 24 månaders hållbarhet i omgivningen. Nackdelen är att aluminiumfolie gör påsen ogenomskinlig (produkten kan inte ses genom förpackningen), tillför vikt och materialkostnad jämfört med enbart filmkonstruktioner och skapar återvinningsutmaningar.
Metalliserad PET (aluminiumpläterad PET)
Metalliserad PET använder ett mycket tunt aluminiumskikt (cirka 0,02–0,05 mikron) som ångavsätts på en PET-filmyta. Det ger hög barriärprestanda betydligt bättre än standard PE eller PET, men närmar sig inte nära noll OTR för tjock aluminiumfolie. Metalliserad PET är lättare, mer kostnadseffektiv och mer flexibel än folielaminat, vilket gör den lämplig för aseptiska påsar med hög barriär där absolut noll OTR inte krävs. Det är ogenomskinligt (aluminiumskiktet blockerar ljus) men ger en bra barriär för ett brett utbud av livsmedelsförpackningar.
EVOH kompositfilm
EVOH i en flerskikts PE/EVOH/PE- eller PET/EVOH/PE-struktur ger utmärkt syrebarriär till lägre materialkostnad än aluminiumbaserade konstruktioner, och – avgörande – bibehåller filmens genomskinlighet om de yttre skikten är klara. För applikationer där produktens synlighet värdesätts (konsumentvända förpackningar där transparens är ett försäljningsargument, vissa juice- och dryckstillämpningar) tillåter EVOH-kompositfilmer en klar eller genomskinlig förpackning med hög syrebarriärprestanda. Avvägningen är att EVOH inte ger någon ljusbarriär - ljuskänsliga produkter kräver fortfarande ett ogenomskinligt yttre skikt eller sekundär förpackning för ljusskydd.
Kombinerad metalliserad EVOH-komposit
De högpresterande filmkonstruktionerna för aseptiska påsar kombinerar metalliserad PET eller EVOH med ytterligare barriärlager – ger både syrebarriär och ljusbarriär i en struktur som är lättare än massivt folielaminat. Dessa är de "ultra-höga barriär"-konstruktionerna som används för produkter med de mest krävande hållbarhetskraven och där den absoluta noll-OTR för tjock folie inte kan uppnås med filmalternativ. Ruijin Xinchens aseptiska påsar med hög barriär och ultrahög barriär använder dessa kombinerade materialkonstruktioner.
EVOH i aseptiska påsar: Applikationsexempel
EVOH-baserade flerskiktsfilmer används i sortimentet av flytande livsmedelsprodukter förpackade i aseptiska påsar:
- Fruktjuice och grönsaksjuicekoncentrat: Vitamin C och antocyaninskydd kräver hög syrebarriär. EVOH-komposit- eller aluminiumfolielaminatpåsar bibehåller juicekoncentratkvaliteten i 12 månader vid rumstemperatur.
- Vinförpackning (BIB-format): EVOH-påsar med hög barriär eller metalliserade PET-påsar för bag-in-box-vin bibehåller vinets fräschör både före öppning (skyddar från lageroxidation) och efteröppning (begränsar permeationsdriven oxidation under 4 till 6 veckors dispenseringsperiod).
- Mejeriprodukter (UHT-bearbetade): Aseptiska påsar för UHT-mjölk, grädde och flytande mejeriprodukter använder EVOH-kompositfilmer som ger en syrebarriär utan foliens opacitet, vilket möjliggör produktsynlighet i vissa konsumentformat.
- Matolja: Oljeoxidation (härskning) drivs av syre och accelereras av ljus. Aseptiska påsar med hög barriär för matolja använder ogenomskinliga strukturer - metalliserade PET/EVOH-kompositer eller aluminiumfolielaminat - som adresserar både syre- och ljustransmission.
- Örtextrakt och livsmedelstillsatser: Högvärdiga flytande ingredienser som kräver lång hållbarhetstid utan kylkedja använder aseptiska påsar med ultrahög barriär där kostnadspremien för barriärfilmen motiveras av kravet på produktvärde och hållbarhet.
Vanliga frågor
Är EVOH mat säker?
EVOH är godkänt för applikationer i kontakt med livsmedel på alla större regulatoriska marknader. I USA är EVOH listad under FDA 21 CFR 177.1360 som en indirekt livsmedelstillsats för användning i artiklar som kommer i kontakt med livsmedel. Inom EU finns EVOH med på positivlistan över monomerer enligt förordning (EU) 10/2011 om plastmaterial och -artiklar avsedda att komma i kontakt med livsmedel. EVOH producerar minimal migration till livsmedel - polymeren är mycket stabil under normala kontaktförhållanden med livsmedel - och ger inga livsmedelssäkerhetsproblem när den används inom de parametrar som specificeras i tillämpliga livsmedelskontaktbestämmelser.
Kan EVOH-film återvinnas?
Flerskiktsfilmer innehållande EVOH är i allmänhet inte återvinningsbara genom vanliga plaståtervinningsströmmar av ett material eftersom de olika polymerskikten inte lätt kan separeras. Detta är en erkänd begränsning av flerskiktsbarriärfilmer och ett aktivt utvecklingsområde inom förpackningsindustrin. Monomaterialbarriärfilmer – som uppnår adekvat syrebarriärprestanda från en enda kompatibel polymerfamilj (hela PE eller helt PP-strukturer som innehåller modifierade barriärskikt) – utvecklas som återvinningsbara alternativ till EVOH flerskiktsfilmer, även om de ännu inte matchar EVOH:s barriärprestanda för krävande applikationer. För högvärdiga livsmedelsprodukter där EVOH-barriärprestanda krävs för att förhindra förstörelse, gynnar miljöbalansen för att förhindra matsvinn (som har en mycket högre miljöpåverkan än själva förpackningen) vanligtvis EVOH-barriärfilm framför återvinningsbara alternativ med lägre barriär som tillåter produktförstöring.
Vad är skillnaden mellan EVOH och PVDC (Saran) som syrebarriärer?
Båda EVOH and PVDC (polyvinylidenklorid) är högpresterande syrebarriärmaterial som används i livsmedelsförpackningar. EVOH ger bättre syrebarriärprestanda än PVDC vid torra förhållanden, är mer miljömässigt acceptabelt (PVDC innehåller klor och skapar regulatoriska utmaningar för förbränningsavfall), och föredras generellt för nya förpackningsutvecklingar. PVDC har lägre fuktkänslighet än EVOH - dess barriärprestanda är mer stabil vid förhöjd luftfuktighet - vilket ger den en fördel i applikationer med hög luftfuktighet. I praktiken har EVOH med lämpliga fuktskyddande PE yttre skikt till stor del ersatt PVDC i aseptiska livsmedelsförpackningsapplikationer.
Påverkar EVOH-skiktets tjocklek barriärprestanda?
Ja. EVOH-skikttjocklek i en flerskiktsfilmstruktur påverkar direkt OTR - tjockare EVOH-skikt ger bättre syrebarriär. Men över en viss tjocklekströskel (vanligtvis 3 till 5 mikron i en samextruderad struktur) minskar den inkrementella barriärförbättringen per ytterligare mikron EVOH, och andra faktorer - filmbearbetningskonsistens, limskiktskvalitet, total filmtjocklek - blir mer betydande. De flesta samextruderade livsmedelsförpackningsfilmer använder EVOH-skikt på 3 till 8 mikron som en del av den totala filmtjockleken i intervallet 70 till 200 mikron. EVOH-halten representerar 2 till 10 % av den totala filmtjockleken men är ansvarig för huvuddelen av syrebarriärens prestanda.
Hög barriär Aseptiska påsar med EVOH från Ruijin Xinchen
Ruijin Xinchen Technology Co., Ltd. tillverkar aseptiska påsar och bag-in-box-förpackningar med standardbarriär-, högbarriär- och ultrahögbarriärfilmkonstruktioner som innehåller metalliserad PET, EVOH-komposit, rent aluminiumfolielaminat och PE-filmkombinationer. Enstegsproduktionslinje som täcker ventilformning, filmblåsning, laminering och påstillverkning i en QS-certifierad, National High-Tech Enterprise-anläggning i Ruijin, Jiangxi, Kina. Kapacitetsområde 1L till 220L för mat, dryck, mejeriprodukter, matolja och specialvätsketillämpningar.
Kontakta oss för att diskutera barriärspecifikationskrav för din produkt, begära film OTR-data och få prover och prissättning.
Relaterade produkter: Aseptiska påsar | Bag-in-Box (hög barriär, aluminiumpläterad EVOH-komposit) | Ventiler och piplock
