包装解决方案的设计要点之一是使其能够抵御外部因素的伤害, 尤其是在防护有害光线方面.
有害光线不仅会导致诸多对人体健康和机能至关重要的光敏感成分发生降解, 还会缩短产品的保存期限.
产品腐坏会导致成本增加, 而对这些产品储存和运输中的特殊要求也导致了供应链成本的增加.
因此, 制造商开始迫切寻求能够减轻或防止光线对敏感产品成分造成影响的包装解决方案.
为何光线对某些食品成分有破坏性?
紫外和可见光范围内的一些光线会对许多化学品造成选择性损伤.
例如, 紫外线会加快一些医疗产品的降解, 特别是维生素和抗生素, 当它们暴露于紫外线下时可能会发生分解, 变色和失去功效, 甚至转变成有害和有毒的物质.
在其它情况下, 紫外线也会加快一些营养成分(如: Omega-3脂肪酸)的老化.
此外, 化妆品中的抗老化成分对于380nm波长范围内的光线特别敏感, 它们暴露在阳光下时可能会快速分解并失效.
因此, 对于食品, 制药和化妆品行业的产品功效来说, 其存储方法和应用环境是决定性因素.
已有证据表明光线对特定医疗产品片剂中的维生素E成分有强大的降解效应.
因此, 包装制造商或者引入不透明包装材料, 或者采用其他创新方式降低该损伤.
方法一——增加外部包装
实现有效光防护的常见做法是在玻璃瓶产品外部增加外箱包装. 该外箱具有缓冲作用, 能在运输过程中防止对瓶子的损伤, 它的不透明能够阻挡所有光线, 保护瓶中的成分, 防止光暴露导致的不良影响.
方法二——使用不透明容器材料
许多容器瓶是不透明的白色, 其中的白色色素能反射或吸收超过90%的光线, 显著降低光损伤的发生.
方法一和方法二通过不透明材料阻止光线进入包装. 然而, 这些方法在一些应用, 如输液导管中受到限制. 在这些应用中, 材料必须透明以便目视检查导管中溶液里的气泡以及是否正常流动.
一些化妆品牌希望向客户展示包装内的产品, 以体现产品吸引力以及美学. 当采用不透明或有色材料, 并将着色剂整合进塑料中时, 这会导致一个问题, 即这些着色剂会迁移. 如果它通过包装材料的内层并进入营养品本身, 这种迁移就会引起担忧.
人们会要求对着色剂和其它添加剂进行监管检查以保证它们不会伤害人体. 由于着色剂迁移导致的危险, 许多国家已经发布法规对着色剂迁移进行指定测试.
在中国更是如此, 它在这方面的法规比亚洲其他国家更为严格. 因此, 包装制造商需要寻找能够满足法规的替代性包装设计方法.
包装产品的不透明特性在营养医学应用中也是受限的, 因为这将使得临床医生看不到内含物. 例如, 医生必须看到药液在管子和输液袋中的流动以确保适量的药液被输入人体.
最后, 这些产品对透明性的要求限制了能够用于包装材料的设计和着色剂.
如今有两种其他生产方法使制造商能够利用透明包装.
方法三——向产品中直接添加光保护剂
食品级的抗光老化剂可直接添加到特定食品中, 在不影响生产工艺, 口味和颜色的条件下提供最大保护.
但不是所有此类产品都有食品或药用级. 即使有这些等级, 其中的一些对产品的颜色和流动性有影响. 虽然已证明它们对健康无不良影响, 抗光老化剂还是不受消费者欢迎.
方法四——使用特定的包装材料
在保持透明度的同时选择性地阻挡不利光线食品, 药品和化妆品中的一些化学品仅对特定波长的光线敏感. 因此如果该波长被阻挡, 就能提供有效防护.
此外, 因为其他波长未被阻挡, 因而可以维持一定的透明度. 例如, 如果430-450nm(蓝光)波长的光线被阻挡, 透过的光将是蓝色的补偿色, 即黄色, 呈现出透明黄色. 在该方法中, 取决于被阻挡的光线, 包装颜色和透明度会有所区别.
以下是采用色母料光屏蔽解决方案的两个例子.
1, 药用成分通过医疗输液系统进入人体治疗疾病. 输液液体通常由许多药用成分组成, 通常存储于医院药房, 存放于不透明包装纸箱中. 一旦开封并加入输液瓶中, 它们会在光下暴露1-2小时, 在这段时间中一些药用成分(特别是有生物活性的药物)可能会降解或有不同程度的失效.
在生产过程中添加2%的光保护浓缩母料不仅能满足FDA的药用级要求, 还能提供针对光暴露的保护需求.
输液系统也是透明的, 因此医师能够清楚看到液体的流动, 使他们能够及时控制流速.
2, 装有食用油的瓶子由PET(聚对苯二甲酸乙二酯)制成. PET是一种热塑性塑料, 具有期望的透明度和耐油性.
食用油中通常含有不饱和脂肪酸(也称为多烯酸). 不饱和脂肪酸是许多营养组合的主要成分(如Omega-3)和油类的基本元素.
然而, 在阳光下它容易受到350–420nm光线的损伤并恶化. 因此, 在通常情况下, 瓶装油的保质期约为1年.
在PET瓶生产时添加2%的光屏蔽色母料可以使瓶子在阳光下能够屏蔽350–420nm波长的光线, 屏蔽率达到90%以上, 并将不饱和脂肪酸的寿命提升至超过两年.
总结
健康和食品成分的氧化降解得到越来越多的关注. 不仅由于保质期缩短和损坏增加导致成本增加, 更为重要的是, 它可能造成人类健康福祉方面的风险.
因此我们需要面对防止或减慢氧化降解的需求, 并设计出能阻止光线接触它的内含物的包装. 该方向是明确的, 虽然市场上已有多种解决方案可选, 但我们发现一些方案具有局限性.
采用含有光屏蔽添加剂的色母料, 它在降低特定波长光线穿透的同时还能保持成品的透明度.