可再生的资源生物聚合物根据来源和加工方法分为不同的种类,第一类就是直接从天然材料 中提取的包装材料;第二类是以可再生的生物化学单体合成的材料;第三类是以 微生物或转基因细菌生产的包装材料天然可生物降解的包装材料一般包含以土豆、玉米、小麦、糠麸、大米等的淀 粉和纤维素制成的多聚糖和乳清、酪蛋白、麦麸、大豆、胶原质等蛋白质,甚至 可以使用食品工业的残渣这个市场广泛采用淀粉为原料是因为其价格便宜,而且,但淀粉被制成热塑性 塑料后,其二氧化碳和氧气隔绝性能优异,而且加工性良好更好的防水性能第10/14页 以淀粉为原料的主要问题是其容易吸水为了达到更好的防水效果,需要与其 它天然或是合成的可降解聚合物混合,或者添加不同来源的添加剂通过改性和添加剂的作用,这些混合物质具有更高或是更低的水汽敏感度和气 密性热塑性淀粉含有70%-90%的淀粉,但是其中40%-60%的淀粉却是许多混合 物,添加剂的使用提高了原料的成本因而,这方面的研究主要是减少添加剂的 用量,例如使用新的纳米组分而不是淀粉或是改性粘土颗粒例如纸张或是卡纸等未经改性的纤维素材料具有较差的气密性和防潮性能,因 而除非是干货,一般很少用来作为外包装材料。
改性的纤维素和纤维素衍生物材 料,主要是聚碳酸酯等聚合物用于这一方面还是有些昂贵产品多样聚乳酸(PLA)是人工合成的可生物降解包装材料的范例PLA由乳酸单体聚合 而成,在不同的食品包装领域提供不同的性能PLA可以制成结晶或是透明的形态,可以吹膜、注塑以及涂层,既可以单独使 用也可以与其它天然原料制成的聚合物混合使用例如,PLA经常与淀粉混合以 提咼降解性能、降低成本第三类的可生物降解包装材料用微生物制成,包括多羟基链烷酸酯(PHAs),而 聚羟基丁酸酯(PHB)最为普遍oPHAs目前的价格仍比较高,但是从技术角度来看, 用途会非常广泛,吹塑、注塑、拉膜、涂层都可以也可以与热塑性淀粉等可生 物降解材料混合PHAs用第11/14页 于食品包装有个有趣的特性那就是水汽透过率非常低,与低密度聚乙烯接近 生物聚合物的市场根据IBAW的统计,可生物降解包装材料是个特殊的小市场,2001年的数字显 示欧盟可生物降解产品的消费量为2.5-3万吨,而传统聚合物的用量高达3500 万吨塑料包装协会预计2010年传统聚合物的用量将达到5500万吨,IBAW预 计可生物降解产品的用量届时会达到50-100万吨。
可生物降解材料最终可能会 占据10%的市场份额这一乐观的估计是基于可生物降解产品不断改善性能做出的,其中包括防水 性、气密性、透明度、印刷性能、加工性能等尽管与传统聚合物相比,可生物降解产品的价格依然偏高,但是未来会逐步降 低,首先是以淀粉为原料的聚合物然后波及其它材料最终,不断增长的消费需 求将驱动可生物降解包装材料的材料增长改善的形象欧洲一些主要的零售商采取的行动推广可生物降解包装材料映衬出消费者需 求的增加意大利一家连锁超市IPER的销售总监Mario Spezia表示,客户对以环保方式 生产和包装的食品比较感兴趣,他们知道以可再生资源生产的包装材料的好处 IPER在2002年推出可生物降解包装材料以来,用量增加了一倍以上目前,可生物降解包装材料在熟食、奶酪等新鲜食品包装方面的第12/14页 用量还非常有限,在包装黄瓜用的收缩膜、装橙子的网袋、包装蔬菜用的保鲜 膜以及装方便食品用的热成形盒子等也是如此较高的水汽隔绝性能可以让水果、 蔬菜保持新鲜,而聚乳酸的气密性能够使产品更加新鲜脆嫩总而言之,可生物降解包装材料作为传统聚合物的环保型替代物将不断获得进 展,特别是零售商比食品生产商更加有兴趣推动这方面的发展,因为他们控制着 生鲜食品市场。
生物聚合物的优点毫无疑问,与传统聚合物相比可生物降解材料较高的价格在对比两者的优点 时必须要考虑,除了环保之外,可生物降解材料的优点还在于:营销优势:这种包装材料有利于宣传环保食品的概念;功能优势:延长保质 期、气密性、可食用、纺静电、方便、卫生、可生物降解等;法律/成本优势:根据欧洲包装废物处理规定,集中堆放是包装材料回收和再 利用的方式之一一些国家对可生物降解材料征收较低的税收产品识别标签可生物降解包装材料必须满足欧洲标准13432的要求,合格的产品可以贴上可 生物降解的标签,保证该产品具有这一性能德国、瑞士、荷兰、英国和波兰已经接收这一标签,对于以特殊处理系统处理 的可降解包装材料会加上一个六边形的标识,这一标识第13/14页已经在德国开始使用,很快将引入英国IBAW希望在全球范围内协调可生物降解材料的认证和标识工作美国 和日本的可生物降解聚合物协会也持类似观点美国的可生物降解聚合物研究所和日本的可生物降解聚合物公会已经就产品认证的推广和协调达成协议。