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電漿技術在包裝之應用
2015-11-03
作者:食品工業發展研究所/鄭育奇 博士

電漿技術在包裝之應用

電漿是一種自由電子和帶電離子為主要成分的物質形態,被視為物質的第四態,已應用於加工以及產業的表面處理。其原理為在電極,經由射頻(RF)、微波(MW)或利用介電質放電(DBD)做為能量來源,產生離子束,接著被施加到另一個電極,使離子或自由基撞擊材料表面而產生作用。電漿在包材應用上,一開始是為了提高材料的表面能以提高粘合性和印刷性。傳統是透過化學方法進行高分子表面改質,近年來由於強調綠色製程、與潔淨,以及物理方法可提供更高的精確度以及環境友好性,因此開啟了許多的應用。

在包裝產業之應用主要有三個目的:
(1)去除有機汙染物質;
(2)表面處理或活化,提高親水性;
(3)在基材表面沈積另一材料,以得到所需特性。

利用電漿處理高分子進行材料改質以提升阻隔性是研究最多的應用手段之一。在提升阻隔性之同時,亦可降低包材中添加劑遷移至食品之可能性。電漿處理聚乙烯-乙烯醇時在最佳條件下,薄膜水氣透過率性可減少28%;在PET膜上以電漿技術進行化學氣相沈積,可開發透明高阻隔材料,除了在薄膜上,在國外已有商業化機台運用此技術開發透明高阻隔容器。

文獻提到利用電漿進行包材表面滅菌,包含細菌、孢子、酵母和黴菌。和傳統化學殺菌相比,利用物理性滅菌具有操作溫度低、操作管理容易、無殘留物,以及對材料不會有太大影響等優點,因此此類型之技術在國外發展上已有一段時間。然而,在實際產品生產過程中,過長的包裝滅菌週期對於產品製造業是不經濟實惠的。Muranyi之研究團隊使用電漿分別處理用PET、聚苯乙烯以及PET / PVDC / LDPE積層包裝,在控制濕度下利用電漿處理1秒,可殺滅黑黴菌和枯草芽孢桿菌約2次方,此一技術應用於鋁箔表面殺菌亦有相同效果,同時可避免傳統熱處理對材料之影響。另外,利用電漿處理表面後,於材料表面固定抗菌劑,如溶菌酶、香草醛、苯甲酸鈉、葡萄糖氧化酶、銀和幾丁聚醣,可開發新型抗菌包裝,對於大腸桿菌和李斯特菌良好的抗微生物活性。

電漿是一種高效、經濟、且安全的方法,可提升材料氧氣阻隔性、調控親/疏水性、以及光學等物化性質。在未來訴求環保以及對安全之趨勢下,後續之應用將更加普遍。

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