マイクロ波誘導熱分解法と包装②

マイクロ波誘導熱分解法を研究したケンブリッジ大学の博士は、当時博士課程の学生を参加させ、特許を世界中に申請し、Enval社を設立しました。2010年にはパイロットプラントが完成しました。

Mondelez、ハインツや、クラフト社など大手の企業から資金援助を得るようになりました。現在のEnval社の取締役はこのプロセスの意義と将来性について、以下のように語っています。「マイクロ波誘導熱分解法とは、プラスチックのような有機物質を、酸素が存在しない状況で加熱、分解するプロセスです。

ほとんどの有機物質は、熱分解できます。紙、プラスチック、食品もそうです。この現象は高温で起こります。有機物質は高温でガス化しますが、冷却、凝縮により油を生成します。

紙から生成された油とプラスチックから生成された油は性質が異なります」

包装とはどのような物か

古代より土器や磁器などは物を運んだり、保管のための入れ物として使われてきましたが、樽やカゴ、ガラス瓶など、包装する容器自体も技術の進歩に伴い、細かい用途に合わせて作られるようになりました。

19世紀に入ると、密閉された瓶詰めや缶詰めが開発され、食品類の長期保存が可能となり、包装によって生活が大きく変化しました。更に、合成樹脂であるプラスチックが開発されると、様々な加工技術も生み出され、包装する素材は飛躍的な進歩を遂げました。

新たな包材の登場は、今まで不可能だった肉や魚などの生鮮食品の流通はもちろん、インスタント食品やレトルト食品、冷凍食品など手軽に食べられる商品の開発にも大きく影響しています。

食品だけでなく、精密機械である電化製品を安全に輸送したり、医療用品・薬品などを滅菌状態のまま清潔に流通させられるようになり、包装は私たちの生活になくてはならないものとなっています。

nPulp使用のダンボールの採用

パッケージの寿命と一致する紙製品を見つけるための研究が始まりました。品質と製造コストを両立させるため、研究チームは入手できるあらゆる酵素を評価していきました。バイオマスを分解してパルプの生産に乗せるのに7日から10日かかりました。これは商業ベースにのせることはできませんでした。そんな中、研究チームは、パルプ化のプロセスを1〜3時間に短縮できる酵素を発見しました。酵素分解モデルでは、化学パルプ製造工程に比べて、エネルギー使用を40%、水の使用を90%削減することができるということです。この研究チームを持つ会社は、酵素に関わる17件もの世界特許を出願しています。nPulpの生産を中国で行っています。中国は6億トン以上の藁が廃棄されているといいます。nPulpを使って輸送用ダンボールを始めに使用しています。

中身を最後まで取り出す技術

PopPack社のバブルインザシールテクノロジーは、開けにくいパッケージによる不満を軽減して、シール部に配置されたバブルをポンとはじくことで、安全かつ簡単で、開け口を探す必要がありません。またポンと潰す楽しさがあります。人間工学的な包装ソリューションでブランドを差別化できる画期的方法です。パウチバブル、深絞りタイプ、ダブルバブルの3つのタイプがあります。開封後も元の包装の形を保持できることからリシール技術と組み合わせて、中身の品質を保ちながら最後まで取り出すことが可能です。PopPack社の技術は、食品、化粧品、ケア用品、家庭雑貨、医薬品、栄養補助食品など、幅広い製品に摘要できます。PopPack社の発明は、世界25カ国以上で取得または申請中の特許及び商標で保護されています。日本での実用化が待たれるところです。

商品の劣化

油菓子、ポテトチップスや緑茶、また、削り節といった乾燥食品は、保存している最中に、油脂や色素、ビタミンなどの酸化、還元糖とアミノ酸により褐変反応などで異臭が発生して風味が変化してしまうことがあります。このような食品は、包装をすることで、酸素や光線を遮断して、ガス置換包装や脱酸素剤封入包装、また酸化防止剤の添加といったことによって、酸化による風味の劣化を防止するようにします。包材自身や環境の臭いが食品に移ることがあります。包装のせいで、風味が低下してしまう場合もあります。また環境の臭いが食品に移ってしまうことがあります。臭いを通さない低臭の包材で食品を包装することが大事です。環境の異臭にも気を配ることが大切です。臭い成分の包材への収着にも注意が必要です。

食品の酸化について

その空間に酸素が存在しているがために油脂を含む食品の酸化が進むと言われています。油脂の種類によっても酸化速度は変わるそうです。また金属イオンの量、雰囲気の酸素濃度、温湿度、光線などによっても酸化の速度は大きくなったりするそうです。

食品に対して酸化が与える影響の大きさは、食品の性質と密接な関係があると考えられています。とくに油脂の安定性はその影響が大きいそうです。食品の油脂や油性食品の酸化度は、酸化によって生成するハイドロパーオキサイドを測る数値である過酸化物価やその分解物を測る数値であるカルボニル価、酸価、TBA値によって表します。

色素やビタミンなどの酸化は、油脂の酸化で生成したラジカルにより酸化が促進されてしまうそうです。酸化することによって有害物質生成、酸化臭など香気変化、ビタミン・ミネラルの栄養価減少、褐変などの変質が起きると言われています。

アクティブバリア材適用の無菌包装

アクティブバリア材の適用として、無菌包装米飯にPPトレイと脱酸素剤を組み合わせた包装が従来採用されてきましたが、これに代わって、還元鉄系アクティブバリア容器を適用した製品が増加しています。

このシステムは、袋入り脱酸素剤の誤用防止や電子レンジ適性の向上といった利点があり、米飯の無菌包装では、トレイ容器内の酸素濃度を内容品の充填直後から低レベルにするために、①無菌的に炊飯する工程で米飯内に含まれる溶存酸素を排除②高純度窒素を用いた無酸素充填システムによりトレイ内ヘッドスペースの酸素を排除③酸素吸収性のあるトレイにより外部から侵入する酸素を遮断し、容器内の残存酸素を吸収できる、という3点の配慮がなされています。

一方通常のガスバリア性プラスチック容器を用いた場合、容器内酸素濃度が上昇するため、微生物増殖の危険性が出てきます。

このように、高純度窒素による充填時の窒素置換と容器の適用を組み合わせることにより、いろいろな特長をもつ無菌米飯包装システムが確立されました。

多層PETボトル

PETのパッシブバリア多層ボトルは、PET/EVOH系とPET/MXD6ナイロン系のボトルが実用化され、成形では、共射出(コインジェクション)によって、まず多層プリフォームが成形され、後工程には単層の場合と同様2軸延伸ブロ一成形法が使用されます。共射出法の場合、中間層は内外層の中に埋め込まれるため、特に接着層を設けなくても実用に耐えうるボトルが出来ています。パッシブバリアPET多層ボトルは、20世紀後半から使用されるようになり、特に酸素の影響を受けやすいビールやワインに顕著です。2種3層構成と2種5層構成のボトルがあり、主に欧州でビールボトルに適用されアクティブバリアボトルに代替しています。炭酸飲料用PETボトルの場合、ボトル内から炭酸ガスが外部へ透過することにより、飲料の炭酸ガス含有率が低下し、品質が低下することがあるため、肉厚ボトルを採用したり、前もってガス圧を高目に設定するなどの対応策が講じられています。またボトル軽量化対応策として、ハイブリッドボトルと呼ばれる、従来と異なるタイプのMXD6ナイロンをバリア層とする炭酸ガスバリアボトルが開発されました。PET/MXD6ナイロン系PETボトルは、従来から酸素バリアボトルとして採用されてきましたが、この多層ボトルには接着材層がなく、PET層とMXD6層の間の接着強度が低いことが知られています。従来のPET/MXD6ナイロン系PETボトルを炭酸飲料に適用した場合、炭酸ガスが内部からPET層を透過し、PETとMXD6ナイロン層の間に透過してきた炭酸ガスが蓄積され、ボトル開栓時一気に炭酸ガスが膨張し、デラミ(層間剥離)が発生してしまいます。このために従来のボトルが使用できませんでした。通常の多層ボトルの断面では、ナイロン層は連続しており、ハイブリッドボトルでは、ナイロン層を縦8本の筋状に分割してナイロン層を間欠的に配置することにより、デラミの発生を抑制する層構成としています。

未だすたれない卵パックという包装容器

特徴ある包装(容器)といえば、まず思い浮かぶのが鶏卵の包装容器ではないでしょうか。その形もさることながら、まさに壊れやすい代名詞ともなるような鶏卵を無事食卓にまで運んでくれる容器は、関連業者にとっても消費者にとっても有難い存在と言えるのではないでしょう。今では年間およそ20億枚近く使用されていると言われ、しかもその形状が数十年間変わっていないことにまさに驚きです。そうはいっても、使用される素材には変遷が見られます。以前はプラスチックが主流だったかと思いますが、途中から紙製のもの(パルプモウルドパック)を見かけるようになりました。ところがその形状(正確には八角錐型)は相変わらず変わっていません。鶏卵は極端に言えば一つ一つその大きさが異なっていると言える自然の恵みだからです。その個々に異なる壊れやすいものを安定に固定できる理想形が八角錐と言う事からあの形状がいつまでもすたれず使用されている理由のようです。

加工性と完全な遮断性のある包装

金属箔は、光線を完全に遮断してくれます。また酸素も全く通さないということで、酸素や水蒸気の影響を受けやすい商品の保存に適しているといえます。アルミニウム箔には、厚さ10μm前後のものが家庭用のクッキングホイルとしてよく見ると思います。レトルト食品の袋やトレイのカップには、6μm〜200μmの厚さのアルミ箔が用いられています。アルミ箔は、オーバーラップ用として酢酸ビニルを表面に塗ったのが板チョコ用です。またバター用は、酢酸ビニル塗布バーチメント紙と貼り合わせたものです。ワックス塗布薄葉紙と貼り合わせたものがチューイングガム用となります。また、スナック菓子用の紙コップや小ポジット缶は、アルミ箔と紙とを貼り合わせたものが使われます。レトルト食品は、遮断性のあるプラスチックとの積層小袋が使われます。食品衛生法では、油脂などの酸化による品質の低下の恐れのある内容物の場合は、遮光性があって、ガス透過性のない包材で包装するように定めてられています。アルミ箔を用いた袋が使われています。レトルト食品n袋には、紙箱に入った三層構成のものと、スタンディングパウチのもの、袋だけで外装のない四層構成のものがあります。練り歯磨き用などは多層のラミネートチューブにもアルミ箔が用いられています。金属箔のトレイやカップには、容器の側面やフランジ部にシワの入ったものを用いるのが日用品用、菓子用、冷凍食品用です。ゼリー用やジャム用には、内側にプラスチックを塗布しています。また、レトルト用には内外面にフィルムを貼り合わせたものとなります。蓋材にポリエステルフィルムに20〜40μmのアルミ箔を貼り合わせて、内側にホットメルト接着剤を塗布しています。