Применение ПП в пищевой промышленности: глубокая интеграция краеугольного камня безопасности и различных сценариев

ПП (полипропилен), являясь универсальным термопластичным полимером, стал ключевым материалом во всей цепочке пищевой промышленности, от производства и упаковки до потребления, благодаря своей превосходной безопасности при контакте с пищевыми продуктами, высокой термостойкости и гибкости в обработке. Его соответствие сертифицировано авторитетными стандартами, такими как китайский ГБ 4806.7-2024 "Национальный стандарт безопасности пищевых продуктов для пластиковых материалов и изделий, контактирующих с пищевыми продуктами дддххх, Регламент ЕС № 10/2011 и НАС FDA 21 CFR Часть 177.1520. Он не содержит вредных веществ, таких как бисфенол А (БФА) и фталаты, и широко используется в различных областях, таких как упаковка для пищевых продуктов, контактное оборудование и технологические добавки. В связи с ужесточением экологической политики и технологическими усовершенствованиями, разработка модифицированного ПП, переработанного ПП и ПП на биологической основе ведёт к их функционализации и экологизации, что в полной мере отвечает требованиям безопасности и устойчивого развития пищевой промышленности.

1. Основная особенность адаптации ПП к пищевой промышленности: точное соответствие характеристик и спроса.

Популярность ПП в пищевой промышленности обусловлена ​​в первую очередь его высокой степенью совместимости физических и химических свойств с основными потребностями хранения, переработки и потребления продуктов питания, особенно в четырех измерениях: безопасности, стойкости к высоким температурам, химической стабильности и технологичности, что создает незаменимые преимущества, которые значительно превосходят традиционные пластики, такие как ПС (полистирол) и ПВХ (поливинилхлорид).

1. Безопасность на уровне контакта с пищевыми продуктами: основная гарантия безопасной миграции

Основное требование к материалам, контактирующим с пищевыми продуктами, — это их безопасность для здоровья человека, и ПП демонстрирует превосходные результаты в этом отношении:

Стабильная молекулярная структура: основная цепь полипропилена представляет собой насыщенную углерод-углеродную связь без легкоразрушаемых функциональных групп. При обычных рабочих температурах (от -20 ℃ до 120 ℃) ​​он не выделяет в пищевые продукты вредные компоненты, такие как пластификаторы и тяжёлые металлы. Даже длительное воздействие кислых продуктов (например, кимчи и фруктового сока), щелочных (например, газированной воды) или жирных (например, мяса и растительного масла) продуктов может сохранять химическую инертность, не влияя на вкус продуктов и не создавая риска для здоровья.

Отсутствие запаха и низкая адсорбция: ПП имеет высокую кристалличность (обычно 50% -70%), плотно расположенные молекулы, низкую пористость поверхности, не имеет запаха и нелегко адсорбирует ароматические компоненты в пище - это имеет решающее значение для летучих пищевых продуктов, таких как кофе, чай и специи, поскольку это позволяет избежать впитывания аромата упаковкой и потери вкуса пищи.

Полное соответствие требованиям: ведущие мировые органы по регулированию пищевой промышленности классифицируют полипропилен как безопасный материал для контакта с пищевыми продуктами. Китайский стандарт ГБ 4806.7-2024 устанавливает конкретные пределы миграции (СМЛ) и общие пределы миграции (ОМЛ) для полипропилена, а стандарт ЕС № 10/2011 разрешает использование полипропилена в контакте со всеми типами пищевых продуктов (включая детское питание и питание для малышей) без дополнительных ограничений по категориям, что снижает затраты предприятий на соблюдение требований.

2. Исключительная устойчивость к высоким температурам: подходит для нагревания и стерилизации.

Большинство пластиков склонны к деформации и выделяют вредные вещества при воздействии высоких температур, в то время как высокая термостойкость ПП как раз решает проблему перегрева в пищевой промышленности:

Температура плавления и температурная адаптация: температура плавления полипропилена составляет около 160–170 °C, и он может длительно использоваться при температуре 100–120 °C. Он может выдерживать кратковременное воздействие высоких температур до 130 °C. Это позволяет использовать его для хранения свежеприготовленной горячей пищи (например, риса, горячего супа), а также пастеризации (60–85 °C), паровой дезинфекции (100 °C) в пищевой промышленности и даже нагревания в микроволновой печи (выбирайте изделия из чистого полипропилена без пластификаторов и наполнителей, чтобы избежать риска образования осадка из модифицированного полипропилена, вызванного добавками).

Безопасность при нагревании в микроволновой печи: полипропилен (ПП) — один из немногих пластиков, который можно безопасно использовать в микроволновых печах. В процессе нагрева он не разлагается при повышении температуры и не вступает в реакцию с продуктами питания. Например, бытовые полипропиленовые контейнеры для еды в микроволновых печах и контейнеры для еды на вынос с подогревом могут удовлетворить потребности потребителей в покупке и разогреве, устраняя риски, связанные с деформацией и выделением стирола, характерные для полистирольных контейнеров для еды.

3. Отличная химическая стабильность и механические свойства: подходит для сложных пищевых сред.

Условия хранения и транспортировки в пищевой промышленности сложны, а коррозионная и ударопрочность ПП может обеспечить надежность упаковки и посуды для пищевых продуктов.

Высокая химическая стойкость к коррозии: полипропилен обладает превосходной устойчивостью к кислотам, щелочам, солям и большинству органических растворителей (таких как этанол, глицерин, пищевое масло и другие распространённые пищевые ингредиенты). Он не растворяется при контакте с соевым соусом, уксусом, томатным соусом и другими приправами, а также не подвержен коррозии под воздействием чистящих средств (например, раствора гидроксида натрия) в процессе обработки пищевых продуктов. Подходит для длительного хранения маслянистых и кислых продуктов.

Хорошая ударопрочность и прочность: ПП обладает ударной вязкостью (прочностью надреза) 2,5–5 кДж/м², что превосходит хрупкий ПС (1,5–2 кДж/м²). Изготовленные из него ланч-боксы и контейнеры менее подвержены растрескиванию при падении. В то же время прочность на разрыв ПП может достигать 20–30 МПа, что сочетает в себе жёсткость и прочность, что позволяет ему выдерживать высокие нагрузки при упаковке и облегчает переработку в лёгкие изделия (например, ПП-плёнку и тонкостенные ланч-боксы).

4. Гибкость обработки и преимущества в стоимости: адаптировано для крупномасштабного производства

Пищевая промышленность предъявляет строгие требования к эффективности переработки и контролю затрат на материалы, а характеристики полипропилена точно отвечают потребностям крупномасштабного производства.

Широкая технологическая приспособляемость: из полипропилена можно изготавливать различные виды изделий с помощью различных процессов, таких как литье под давлением, выдувное формование, экструзия, термоформование, прядение и т. д. С помощью литья под давлением можно производить ланч-боксы и крышки для бутылок; с помощью выдувного формования можно изготавливать бутылки и банки; с помощью экструзии можно производить пленки и трубы; термоформование можно использовать для производства лотков и вакуумной упаковки, охватывая практически все виды спроса в пищевой промышленности.

Стоимость и энергопотребление контролируются: стоимость сырья для ПП ниже, чем у ПЭТ (полиэтилентерефталата), ПК (поликарбоната) и других материалов, а энергопотребление при переработке ниже (температура формования на 30–50 ℃ ниже, чем у ПЭТ), что может снизить производственные затраты предприятий; между тем, плотность ПП составляет всего 0,90–0,91 г/см³, что делает его одним из самых легких видов пластика, контактирующего с пищевыми продуктами, что может дополнительно снизить энергопотребление при транспортировке.

2. Основное применение полипропилена в области упаковки пищевых продуктов: удовлетворение потребностей в хранении всех категорий пищевых продуктов.

Упаковка – основная сфера применения полипропилена в пищевой промышленности, на долю которой приходится более 60%. В зависимости от формы продукта (жидкий, твёрдый, полутвёрдый) и функции упаковки (консервация, герметизация и транспортабельность) её можно разделить на три подкатегории: плёнка, контейнер, блистер и пена. Каждый тип применения оптимизирован под характеристики пищевых продуктов.

1. Упаковка в пленку: основа сохранения свежести свежих и предварительно упакованных продуктов

Полипропиленовая пленка изготавливается методом экструзии и может быть разделена на КПП (литая полипропиленовая пленка), БОПП (двуосноориентированная полипропиленовая пленка), ИПП (выдувная полипропиленовая пленка), которые подходят для консервации и упаковки различных пищевых продуктов.

КПП-пленка: КПП-пленка изготавливается методом литья и обладает мягкостью, термостойкостью и хорошей герметизацией. Она может непосредственно контактировать с пищевыми продуктами и является основным упаковочным материалом для свежих и готовых блюд. Например, свежее мясо и готовые блюда в супермаркетах часто упаковывают в КПП-пленку, которая обладает хорошей воздухопроницаемостью и поддерживает дыхание продуктов, замедляя их порчу. КПП-пленку также можно комбинировать с алюминиевой фольгой для изготовления пакетов для приготовления пищи (например, для упаковки предварительно упакованных овощей и различных зерновых), которые выдерживают приготовление пищи при температуре 121 ℃ и обеспечивают комплексную стерилизацию упаковки.

Пленка БОПП: После двуосного растяжения прочность пленки БОПП увеличивается в 3-4 раза, она обладает высокой прозрачностью (светопропускание более 90%), хорошим глянцем и отличными печатными свойствами. Пленка широко используется для внешней упаковки печенья, чипсов, шоколада и конфет. Например, внешний слой пакетов для упаковки чипсов в основном изготавливается из пленки БОПП с нанесенными на него фирменными узорами и информацией о пищевой ценности. Внутренний слой изготавливается из композитной полиэтиленовой пленки (ПЭ) для улучшения герметизации и предотвращения размягчения чипсов от влаги. Из пленки БОПП также может быть изготовлена ​​пленка с алюминиевым покрытием, которая благодаря алюминиевому слою повышает устойчивость к воздействию кислорода и света. Пленка используется для упаковки кофе и чая, продлевая срок годности.

Пленка ИПП: Пленка ИПП изготавливается методом выдувного формования, обладает хорошей гибкостью и высокой прочностью на разрыв, обычно используется в пакетах для продуктов питания, хлебных пакетах и ​​т. д. Например, хлебные пакеты в пекарнях в основном изготавливаются из пленки ИПП, которая может напрямую контактировать с хлебом и на которую наносится логотип бренда; пакеты ИПП для покупок обладают высокой грузоподъемностью (способны выдерживать 5–10 кг) и могут быть переработаны, постепенно вытесняя традиционные пластиковые пакеты.

2. Контейнерная упаковка: контейнеры для хранения жидких и полутвердых пищевых продуктов

Контейнеры из полипропилена изготавливаются методом литья под давлением или выдувного формования, имеют различную форму и подходят для хранения и продажи жидких и полутвердых пищевых продуктов, таких как напитки, соусы, молочные продукты и т. д.

Контейнеры, изготовленные методом литья под давлением: контейнеры из ПП, изготовленные методом литья под давлением, имеют равномерную толщину стенок и стабильные размеры, обычно используются для стаканчиков для йогурта, желе, баночек для соусов, контейнеров для свежести и т. д. Например, стаканчики для быстрого йогурта и желе в супермаркетах изготавливаются из литого под давлением полипропилена, который легкий, устойчив к падениям и легко открывается. Бытовой контейнер из ПП для сохранения свежести оснащен герметичной пряжкой, предотвращающей попадание влаги и запаха, и его можно разогревать в микроволновой печи, что делает его подходящим для хранения остатков домашних продуктов. Банки для соусов (например, для соуса Дубан и арахисового масла) используют маслостойкость ПП, чтобы предотвратить проникновение соуса в контейнер, а конструкция с широким горлом обеспечивает легкий доступ.

Выдувные контейнеры: полипропиленовые контейнеры, изготовленные методом выдувного формования, могут использоваться для производства бутылок и бочек большей вместимости, предназначенных для жидких пищевых продуктов, таких как питьевая вода, соки и растительное масло. Например, бутылки для питьевой воды объемом 1–5 л некоторых брендов изготавливаются из выдувного полипропилена, который отличается лёгкостью и ударопрочностью, а уровень повреждений при транспортировке составляет менее 0,5%. Бочки из полипропилена для пищевого масла благодаря своей высокой термостойкости выдерживают воздействие горячего масла (60–80 ℃) во время наполнения и не деформируются, что делает их более подходящими для длительного использования в домашних условиях, чем ПЭТ-бочки для масла.

3. Упаковка из блистера и пенопласта: защита свежих и хрупких продуктов

Из полипропилена изготавливают блистерную упаковку методом термоформования или пенную упаковку методом вспенивания, которая в основном используется для защиты свежих фруктов, яиц и других уязвимых пищевых продуктов:

Вакуумный лоток из полипропилена (ПП): Вакуумный лоток из полипропилена (ПП) изготавливается методом термоформовки и может быть изготовлен с пазами, соответствующими форме продукта, для фиксации его положения и предотвращения повреждений при транспортировке. Например, яйца, клубника и вишня в супермаркетах обычно упаковываются в вакуумные лотки из полипропилена (ПП). Пазы соответствуют форме продукта и обеспечивают высокую прозрачность, что делает их удобными для покупателей. Вакуумный лоток из полипропилена (ПП) также можно запаивать БОПП-пленкой, создавая герметичную упаковку, что улучшает сохранение свежести.

Упаковка из вспененного полипропилена (ВПП): ВПП (вспененный полипропилен) обладает лёгкостью, хорошими амортизирующими свойствами и высокой термостойкостью. Он широко используется для упаковки высококачественных свежих продуктов питания (таких как морепродукты и импортные фрукты) в холодильной цепи. Например, коробки из ВПП, обычно используемые для транспортировки морепродуктов, обладают лучшими теплоизоляционными характеристиками, чем традиционный вспененный полистирол (EPS), и могут быть повторно использованы и разложены, что соответствует экологическим требованиям. ВПП также может использоваться для изготовления контейнеров для яиц и фруктов, защищая продукты от продавливания через буферную структуру.

3. Применение полипропилена в посуде, контактирующей с пищевыми продуктами, и технологических добавках: от потребления до производства.

Помимо упаковки, ПП, обладающий такими характеристиками, как высокая термостойкость, простота очистки и ударопрочность, широко используется в посуде, контактирующей с пищевыми продуктами, и вспомогательном оборудовании для переработки, становясь важным связующим звеном между производством и потреблением продуктов питания.

1. Посуда, контактирующая с пищевыми продуктами: сценарии прямого использования в быту и в коммерческих целях

Посуда из полипропилена широко используется на домашних кухнях, в предприятиях общественного питания и на предприятиях пищевой промышленности, охватывая весь процесс от приготовления пищи до ее потребления:

Бытовая кухонная техника: наиболее распространенными являются ланч-боксы из полипропилена для микроволновых печей, вкладыши для рисоварок (с покрытием из полипропилена), палочки для еды, разделочные доски, корзины для фильтров для воды и т. д. Среди них, ланч-боксы для микроволновых печей должны использовать "рандом сополимер ППдддххх для повышения стабильности при высоких температурах и предотвращения деформации при нагревании; палочки для еды из полипропилена менее подвержены образованию плесени (лучше, чем деревянные палочки для еды), легко моются и устойчивы к износу; разделочная доска из полипропилена имеет среднюю твердость и не изнашивает режущие инструменты, как стеклянная разделочная доска, и не размножает бактерии, как деревянная разделочная доска.

Коммерческая посуда для общественного питания: Одноразовые полипропиленовые контейнеры для еды, суповые миски, трубочки, ложки и т. д. являются основной посудой для еды на вынос и фастфуда. Одноразовые полипропиленовые контейнеры для еды выдерживают горячую пищу до 100 ℃, не деформируются и не протекают, что делает их более безопасными, чем контейнеры из полистирола. Трубочки из полипропилена заменяют традиционные трубочки из ПВХ, не содержат пластификаторов, выдерживают горячие напитки (ниже 60 ℃) и соответствуют требованиям "hпластиковой ленты. Миски для еды, ложки, лопатки и другие инструменты для профессиональной кухни также обычно изготавливаются из полипропилена, который ударопрочный и экономичный, подходит для оптовых закупок.

Посуда для детского питания: полипропилен (ПП) стал предпочтительным материалом для изготовления мисок для детского питания и аксессуаров для бутылочек (например, трубочек и сосок) благодаря своей высокой безопасности. Миска для детского питания изготовлена ​​из антибактериального полипропилена (ППддддхххх) (с добавлением антибактериального агента на основе ионов серебра), который подавляет рост бактерий. Корпус миски устойчив к падениям, что предотвращает падение и разбивание малышей при использовании. Некоторые миски для прикорма также оснащены присосками, которые крепятся к столу, предотвращая опрокидывание, и подходят для младенцев и маленьких детей.

2. Сфера содействия переработке: поддержка и гарантии производства продуктов питания

В промышленных условиях, таких как заводы по переработке пищевых продуктов, скотобойни и молочные заводы, коррозионная стойкость и долговечность ПП делают его основным материалом для технологического оборудования и вспомогательных компонентов логистики.

Оборудование для логистики: контейнеры, поддоны и логистические корзины из полипропилена являются основными инструментами для транспортировки пищевого сырья и готовой продукции. Контейнеры из полипропилена обладают высокой ударопрочностью, могут штабелироваться в 6-8 ярусов и устойчивы к низким температурам (-20 ℃ без образования трещин), подходят для логистики в холодильной цепи (например, для перевозки свежих и замороженных продуктов). Поддоны из полипропилена обладают высокой грузоподъемностью (способны выдерживать нагрузку 1-2 тонны) и нескользящей поверхностью, предотвращающей соскальзывание товаров. Корзины для логистики используются для сортировки фруктов и овощей, обладают хорошей воздухопроницаемостью, что предотвращает их скапливание и порчу.

Компоненты технологического оборудования: полипропилен может использоваться для производства трубопроводов, клапанов, резервуаров для хранения, очистных ванн и других компонентов оборудования для пищевой промышленности. Например, трубопровод для подачи сока на заводе по переработке сока изготовлен из полипропилена, что позволяет избежать миграции тяжелых металлов, которая может возникнуть из-за металлических трубопроводов, а его кислотостойкость позволяет противостоять коррозии, вызываемой органическими кислотами, содержащимися в соке; резервуар для очистки пищевых продуктов изготовлен из сварных полипропиленовых панелей с гладкой поверхностью и меньшим количеством остатков пищи, что делает его пригодным для высокотемпературной очистки и дезинфекции; резервуары для хранения из полипропилена используются для хранения соевого соуса, уксуса и других соусов, поскольку обладают хорошей коррозионной стойкостью и более низкой стоимостью, чем резервуары из нержавеющей стали.

Фильтрующие и разделительные материалы: фильтрующие сетки и фильтровальные ткани из полипропилена могут использоваться для просеивания и разделения сырья в пищевой промышленности. Например, на мукомольных заводах полипропиленовые сита используются для просеивания муки и удаления примесей; в процессе рафинации растительного масла фильтровальная ткань из полипропилена используется для фильтрации остатков масла и повышения его чистоты; фильтрующие материалы из полипропилена устойчивы к воздействию кислот и щелочей, легко моются, могут использоваться повторно, что снижает производственные затраты.

4. Проблемы развития и будущие тенденции использования полипропилена в пищевой промышленности.

Несмотря на значительные преимущества, полипропилен по-прежнему сталкивается с такими проблемами, как высокая стоимость модификации и переработки при практическом применении. В будущем он будет развиваться в направлении функционализации, экологичности и производства высококачественных материалов, что ещё больше расширит границы его применения.

1. Текущая задача: баланс между производительностью и ограничениями по стоимости

Недостаточная прочность при низких температурах: обычный полипропилен склонен к хрупкости при температурах ниже -10 ℃, что влияет на срок службы контейнеров для оборота холодильной цепи и упаковки замороженных продуктов. Для улучшения низкотемпературных свойств требуется модификация путем добавления упрочняющих добавок (например, тройного этиленпропиленового каучука ЭПДМ), но это увеличит стоимость материала примерно на 10–20%.

Ограниченные барьерные свойства: ПП обладает более низкими барьерными свойствами по отношению к кислороду и водяному пару, чем такие материалы, как ПЭТ и ЭВС. При использовании отдельно для продуктов, требующих высокой сохранности (например, свежего мяса и морепродуктов), его необходимо комбинировать с другими материалами, что усложняет и удорожает процесс.

Контроль чистоты переработки: В процессе переработки полипропилена легко проникают примеси, такие как полиэтилен и полистирол, что снижает свойства переработанного материала (например, прочность на разрыв и ударную вязкость) на 10–30%, что затрудняет его непосредственное использование в пищевой упаковке. Для восстановления эксплуатационных характеристик и повышения стоимости переработки необходимы очистка и модификация.

2. Тенденция развития: модернизация технологий стимулирует модернизацию приложений.

Разработка функциональных модифицированных полипропиленов: путем химической модификации или добавления функциональных наполнителей разрабатываются специальные материалы, такие как ppddhhhвысокобарьерный ппддххх, ppddhhhантибактериальный ппддххх и ppddhhhразлагаемый ппддхххх. Например, нанокомпозитный стр., изготовленный с добавлением монтмориллонита, может повысить кислородный барьер в 5–10 раз и может использоваться для упаковки свежего мяса; антибактериальный стр. с добавлением наночастиц оксида цинка с антибактериальным эффектом 99% используется для производства детской посуды; разлагаемый стр. с добавлением крахмала может разлагаться в естественных условиях в течение 6–12 месяцев и используется для одноразовой упаковки пищевых продуктов.

Применение переработанного полипропилена в пищевой промышленности: благодаря совершенствованию технологий переработки (таких как сортировка с помощью спектроскопии в ближнем инфракрасном диапазоне и очистка методом фильтрации расплава) чистота переработанного полипропилена продолжает повышаться, и он может использоваться для упаковки пищевых продуктов (например, для контейнеров и внешних пленок, не контактирующих напрямую с пищевыми продуктами). Европейский союз одобрил использование переработанного полипропилена для контакта с определенными пищевыми продуктами, а Китай также установил требования к использованию переработанных пластиков в стандарте ГБ 4806.7-2024. Ожидается, что к 2025 году уровень использования переработанного полипропилена в пищевой промышленности достигнет 25%.

Крупномасштабное производство биополипропилена: биополипропилен использует в качестве сырья возобновляемые ресурсы, такие как кукуруза и сахарный тростник, а его углеродный след на 40–60% ниже, чем у традиционного полипропилена. В настоящее время международные компании, такие как БАСФ и Доу Химический, освоили массовое производство биополипропилена для упаковки пищевых продуктов и посуды. В будущем, по мере развития технологий, стоимость будет постепенно снижаться, и ожидается, что он заменит более 30% традиционного полипропилена.

Комплексное решение: предприятия по производству полипропилена преобразуются из поставщиков материалов в поставщиков решений, предлагая комплексное решение для проектирования, поставки и обработки упаковки с учетом характеристик пищевых продуктов. Например, для предприятий, производящих предварительно упакованные продукты питания, мы предлагаем полный набор упаковочных материалов, включая полипропиленовые пакеты для пропаривания, вакуумные лотки и герметизирующие пленки для транспортировки в холодильной цепи и разогрева готовой продукции.

5. Резюме: ПП — основа безопасности и эффективности в пищевой промышленности.

От ланч-боксов для микроволновки и контейнеров для сохранения свежести на домашних кухнях до свежей пластиковой пленки и стаканчиков для йогурта в супермаркетах, до коробок для оборота и конвейерных трубопроводов на пищевых заводах, ПП глубоко интегрирован во всю цепочку пищевой промышленности благодаря своим основным преимуществам "соответствию безопасности, высокой термостойкости и простоте обработки. Его свойство не переносить вредные вещества обеспечивает безопасность потребления пищевых продуктов; Высокая термостойкость решает проблемы нагревания и стерилизации в промышленности; Гибкость обработки и ценовые преимущества адаптированы к спросу на крупномасштабное производство. В будущем, с модернизацией технологий модификации и переработки, ПП будет играть более важную роль в пищевой промышленности не только как "базовый материал, но и как ключевая сила в содействии безопасному, экологичному и эффективному развитию пищевой промышленности.