自20世紀80年代以來,我國經濟發展突飛猛進,各行各業都取得了舉世矚目的巨大成績。人民生活水平得到很大提高,飲食條件和生活方式也有了很大的改變。特別是農村飲食條件和飲食方式的改變。人們追求快捷簡單舒適的生活方式,一些群眾從做早餐的生活方式改為方便面、面包、火腿腸、袋奶等,各種食品、禮品和水果蔬菜由過去的紙、竹、木包裝方式也改為精美的塑料包裝材料。各家各戶每天都要產生塑料垃圾,所以由生活產生的塑料垃圾是造成“白色污染”的重要因素。目前城市“白色污染”得到政府及有關部門的重視和初步解決。但是,我國80%人口在農村,塑料生活垃圾對環境的污染逐日加重,其污染后果并沒有引起廣大群眾的認識。我國人口眾多占全球人口的六分之一,治理塑料污染,對保護地球,為我們自己的生存和子孫后代創造一個美好的生活環境是全國人民乃至人類的共同責任。目前政府還沒有對農村塑料垃圾進行處理的能力,這就需要各級政府加大管理和宣傳力度。如果要從根本上解決這一污染問題,就要研究生產使用那些可降解的塑料包裝材料,這是急需解決的一項重大課題。目前,國內外已經研制和生產出各種可降解的塑料包裝材料替代塑料包裝材料,并得到積極地推廣應用。

1　可降解的塑料薄膜材料

1.1　水溶性塑料包裝薄膜

本產品主要原材料是聚乙烯醇(PVA)及淀料,所有組份(包括添加的助劑)均為C“H”O化合物且無毒,制膜過程中各組分之間只發生物理溶解,改善其物理性能,力學性能,工藝性能及溶水性能。水溶性薄膜產品屬于綠色環保包裝材[1],就降解機理而言,PVA具有水和生物工種降解特性,首先溶于水形成膠液滲入土壤中,增加土壤的團粘化、透氣性和保水性,特別適合于沙土改造,在土壤中的PVA可被土壤中分離的細菌的菌株分解,最終可降解為CO2和H2O。

1.2　用土豆和乳清制成的塑料薄膜

本產品是利用土豆和乳清制成的一種能生物降解的塑料薄膜,其制法是用酶將制酪時形成的乳清和廢棄的土豆轉化為葡萄糖漿,然后用細菌發酵成含乳酸的液體,液體中的乳酪經電滲析分離出來后加熱使水分蒸發,留下的便是可以制薄膜和涂層的聚乳酸分子。這樣制成的塑料薄膜可以制成保鮮袋和代替涂有聚乙烯和防水蠟的包裝材料,該產品最大優點是可以分解為對環境無害的乳酸。

2　可降解的泡沫塑料材料

2.1　可降解的泡沫塑料　可降解塑料按降解機理可分為合成光降解,添加光敏劑的光降解和多種塑料復合在一起的多功能降解塑料。對于合成光降解塑料目前主要以聚羥基丁酸脂(PHB)及聚羥基戎酶脂(PHV)研究最多,其降解原理是聚合物吸收紫外光發生光引發作用,使鏈能減弱,長鏈分裂成較低分子量的碎片。物理性能下降,較低分子量的碎片在空氣中進一步發生氧化作用,產生自由基斷鏈進一步降解為CO2和水。

2.2　添加光敏劑的光降解塑料是在塑料加工過程中加入少量的光敏劑,由于光敏劑的光引發作用及光化學反應而產生自由基引發源,因此可加快聚合物光降解過程,光降解塑料只有在太陽光輻照條件下才能降解。

2.3　生物降解塑料　多以淀粉與聚烯烴塑料相混的不完全生物降解型。這類塑料的降解機理是淀粉顆粒先被真菌和細菌侵襲、消耗,從而削弱了塑料的強度,同時經過塑料與土壤中存在的某些鹽類接觸,自氧化作用而形成過氧化物,促使塑料中聚合物的分子鏈斷裂,它們互相促進,相輔相成,細菌消耗淀粉,使塑料表面增大而有利于自氧化降解。周而復始,高分子鏈逐漸斷裂,縮短,使塑料強度降低,直至最后達到聚合物的分子量降低到能被微生物代謝的程度[2]。

2.4　完全生物降解塑料　其原料主要是采用天然高分子材料如淀粉、蜜糖和具有生物降解性合成高分子或水溶性高分子材料為主要原料,其降解機理是在常規室外自然條件下,自然界中的紫外線、氧氣和微生物作用于制品,將聚合物的主鏈斷裂,分子量急劇下降,纏繞在聚烯烴分子周圍的淀粉同時分解,制品一觸即碎,剩余物質能被環境接受,在昆蟲和微生物的繼續作用下回歸大自然。

3　發泡植物纖維緩沖包裝材料

發泡植物纖維是以植物纖維(廢舊報紙,紙箱紙和其它植物纖維材料等)以及淀粉添加助劑材料制作而成。目前國內外都在進行發泡植物纖維緩沖包裝材料的制作及機理方面的研究,經實驗室制成的樣品已顯示出該產品的發展具有巨大的市場潛力[3]。植物纖維發泡制品所采用的工藝方法主要集中在不添加化學發泡劑,即無須發泡劑產生發泡,原料是通過水蒸氣作用發泡,形成顆粒型發泡制漿。該制品比采用添加劑化學發泡更有利于環保。

4　傳統生態包裝材料

4.1　紙制品包裝材料　用紙作為食品包裝材料是最經濟、宜印刷、宜推廣、受歡迎、既環保又無公害的傳統包裝材料。歷史上廣大人民就用草紙和紙繩作為各種食品包裝材料。我國制紙資源非常豐富,生產工藝簡單,大部分食品,水果和蔬菜均可用紙制品作為包裝材料。據專家預測,我國目前用紙和紙板做包裝消費量約為5000萬噸,其中用量最大的就是瓦楞紙板和蜂窩紙板,我國每年可消費瓦楞紙1500萬噸。瓦楞紙是人們較早使用的一種緩沖包裝材料,它具有良好的加工性能,成本低,適用溫度范圍寬,既有利于環境保護,又可以回收再利用。我國加入世界貿易組織對紙制品包裝需求量更大,一些發達國家對環境食品包裝要求更加嚴格。研究使用紙制品作為食品包裝會給企業帶來一個千載難逢的發展機遇。

4.2　木竹包裝材料　木竹包裝材料用于食品包裝,我國已有幾千年歷史,如面醬、腌制食品等食品就用枝條和竹條編織成簍,然后在簍的內外糊上防漏水材料而成,特別是各種怕擠壓食品更需要木竹包裝,各種水果和蔬菜至今仍用竹木或樹枝條編織成箱簍使用。竹木作為包裝材料資源豐富,價格低廉,易回收或再利用,無污染,如長城干紅葡萄酒就用木盒做包裝,木質包裝盒既高貴又精美,提高了葡萄酒的檔次和知名度,特別是作為禮品,木盒做包裝饋贈親友,深受消費者的歡迎。研究和發展竹木材料做食品包裝,如何使更多的食品使用其竹木包裝,如何使傳統的竹木包裝實現機械化生產,這是包裝設計研究人員的責任和義務。目前,機械化程度較高,研制竹木包裝流水作業,特別是利用合成或壓縮木板機械化程度更高,更有利于機械化生產。

5　結語

研究推廣可降解食品塑料包裝材料,是從根本上解決食品塑料包裝對環境所造成的污染。特別是農村的“白色污染”日趨加重,為了給我們自己和子孫后代留一個舒適的生態環境,需要各級政府加大宣傳管理力度,更需要我們設計研究人員和企業家研制更多更好的可降解生態食品包裝材料,以促進社會進一步發展。