식품 포장

식품 포장 또는 푸드 패키징(food packaging)은 음식을 위해 특별히 설계된 포장 시스템이며, 화학적, 생물학적, 물리적 변화로부터 보호를 제공하므로 식품 산업 관련 프로세스 중 가장 중요한 측면 중 하나이다. 식품 포장의 주요 목표는 합리적인 비용으로 식품을 보호하고 전달하는 실용적인 수단을 제공하는 동시에 소비자와 산업의 요구와 기대를 충족시키는 것이다. 또한, 지속 가능성, 환경 영향 감소, 유통기한 연장과 같은 현재의 추세는 포장 시스템 설계에서 점차 가장 중요한 측면이 되었다.

역사
식품 포장은 석기 시대부터 산업 혁명에 이르기까지 기술 사용 및 적용에 있어 광대한 변화를 겪었다.

기원전 7000년: 도자기와 유리의 채택, 기원전 1500년경부터 광범위한 생산이 시작되었다.

1700년대: 영국(1699년)과 프랑스(1720년)에서 주석 도금 강판의 첫 제조 생산이 도입되었다. 이후 네덜란드 해군은 식품 보존 기간을 늘리기 위해 이러한 포장을 사용하기 시작했다.

1804년: 니콜라 아페르는 프랑스군의 식품 유통기한 연장 문의에 대한 응답으로 열 살균된 유리병을 사용했다. 이 응용 분야에서는 나중에 유리가 금속 캔으로 대체되었다. 그러나 식품 포장으로 주석 도금 강판을 처음 사용한 사람이 누구인지에 대한 논쟁이 있었다.

1870년: 판지의 사용이 시작되었고, 골판지 재료는 특허를 받았다.

1880년대: 퀘이커 오츠가 접이식 상자에 처음으로 시리얼을 포장했다.

1890년대: 윌리엄 페인터가 유리병용 크라운 캡 특허를 받았다.

1950년대: 백인박 시스템은 미국 화학자 윌리엄 R. 숄레에 의해 발명되었다. 처음에는 산성 액체용으로 개발되었으나, 곧 식품 액체에도 사용되었다.

1960년대: 미국에서 링 풀 오픈너와 테트라 브릭 무균 카톤 패키지와 함께 투피스 드로운 및 벽 압연 금속 캔이 개발되었다.

1970년대: 바코드 시스템이 소매 및 제조업에 도입되었다. 음료 산업에서 널리 사용되는 PET 플라스틱 블로 몰딩 병 기술이 도입되었다.

1990년대: 식품 포장에 디지털 인쇄 적용이 널리 채택되었다.

플라스틱 포장은 제2차 세계 대전 중에 처음 사용되었지만, 그 제조에 사용되는 재료(예: 셀룰로스 질산염, 스티렌, 염화 비닐)는 1800년대에 발견되었다.

기능
포장 및 포장의 라벨링에는 여러 목표가 있다.
 물리적 보호 - 포장된 식품은 충격, 진동, 압축, 온도, 박테리아 등으로부터 보호가 필요할 수 있다.
 장벽 보호 - 산소, 수증기, 먼지 등으로부터의 장벽이 종종 필요하다. 투과는 설계에서 중요한 요소이다. 내용물을 깨끗하고 신선하며 의도된 유통기한 동안 안전하게 유지하는 것이 주요 기능이다. 일부 식품 포장에는 변형 대기 또는 제어된 대기가 유지되기도 한다. 일부 포장에는 유통기한 연장을 돕기 위해 건조제, 산소 흡수제 또는 에틸렌 흡수제가 포함되어 있다.
 봉쇄 또는 응집 - 작은 품목은 효율적인 취급을 위해 일반적으로 하나의 포장으로 묶인다. 액체, 분말 및 알갱이 물질은 봉쇄가 필요하다.
 정보 전달 - 포장 및 라벨은 포장 또는 제품의 사용, 운송, 재활용 또는 폐기 방법을 전달한다. 일부 정보 유형은 정부에서 요구한다.
 마케팅 - 포장 및 라벨은 마케터가 잠재적 구매자에게 제품 구매를 장려하는 데 사용될 수 있다. 미적으로 만족스럽고 눈길을 끄는 식품 표시는 사람들이 내용물을 고려하도록 장려할 수 있다. 포장 디자인은 수십 년 동안 중요하고 끊임없이 진화하는 현상이었다. 마케팅 커뮤니케이션 및 그래픽 디자인은 포장 표면과 (많은 경우) 판매 시점 표시에도 적용된다. 포장의 색상은 소비자가 구매를 결정하도록 유도하는 감정을 불러일으키는 데 중요한 역할을 한다.
 보안 - 포장은 배송의 보안 위험을 줄이는 데 중요한 역할을 할 수 있다. 포장은 훼손을 막기 위해 탬퍼링 방지 기능을 향상시키고, 훼손 여부를 나타내는 탬퍼링 방지 기능을 가질 수 있다. 포장은 패키지 도난 위험을 줄이는 데 도움이 되도록 설계될 수 있다. 일부 포장 구조는 도난에 더 강하고, 일부는 도난 표시 봉인을 가지고 있다. 포장은 패키지와 내용물이 위조품이 아님을 나타내는 데 도움이 되는 인증 봉인을 포함할 수 있다. 포장은 또한 염료 팩, RFID, 또는 전자 물품 감시 태그와 같은 도난 방지 장치를 포함할 수 있는데, 이러한 장치는 출구 지점에서 장치에 의해 활성화되거나 감지될 수 있으며 비활성화하려면 특수 도구가 필요하다. 이러한 방식으로 포장을 사용하는 것은 소매 손실 방지 수단이다.
 편의성 - 포장은 유통, 취급, 적재, 전시, 판매, 개봉, 재밀봉, 사용 및 재사용에 편의성을 더하는 기능을 가질 수 있다.
 부분 제어 - 1회 제공량 포장은 사용량을 제어하기 위해 정확한 양의 내용물을 담고 있다. 대량 상품(예: 소금)은 개별 가정에 더 적합한 크기의 포장으로 나눌 수 있다. 또한 재고 관리에 도움이 된다. 예를 들어, 사람들이 자신의 병을 가져와 채우는 대신 밀봉된 1리터 우유병을 판매하는 것이다.

유형
포장 디자인은 다양한 유형의 포장과 용기, 그리고 식품 및 그 기능에 따라 크게 달라질 수 있다.

 포장 유형 식품 재료 무균 포장 1차 액체 달걀 또는 낙농 제품 중합체, 다층 포장 트레이 1차 생선, 육류, 과일, 채소, 사탕 및 간편식의 일부 중합체, 판지, 생체고분자 가방 1차 감자칩, 사과, 건과, 쌀, 스낵 금속화 중합체, 중합체, 다층 포장 깡통 1차 토마토 수프, 콩, 옥수수, 연어, 다랑어, 왕새우 캔 알루미늄, 주석, 스테인리스강 종이갑 1차 달걀 한 판, 우유, 과일 주스 다층 포장, 아트지 유연 포장 1차 봉투에 담긴 샐러드, 감자칩, 사탕 중합체, 생체고분자 상자 2차 시리얼 카톤 상자, 냉동 피자 판지 팰럿 3차 제조 공장에서 유통 센터로 운송하는 데 사용되는 단일 팰럿 위의 일련의 상자 골판지, 목재 팰럿 래퍼 3차 운송을 위해 팰럿 위의 상자를 싸는 데 사용 중합체, 다층 포장
거의 모든 식품이 어떤 식으로든 포장되기 때문에 식품 포장은 기본적이면서도 널리 퍼져 있다. 또한, 브랜드의 생성과 표준화를 가능하게 함으로써 상당한 광고, 광범위한 유통 및 대량 상품화를 실현할 기회를 제공한다. 따라서 다양한 유형(또는 수준)의 포장 간 구별이 필요하다.

1차 포장
1차 포장은 식품과 직접 접촉하여 식품에 이상적인 헤드스페이스를 조성하고 외부 변화로부터 보호한다. 또한 소매 포장 또는 소비자 단위로도 알려진 1차 포장은 식품 포장의 마케팅 측면을 담당한다. 일반적으로 1차 수준에서 사용되는 포장 재료에는 판지갑, 플라스틱 트레이, 유리병 및 다층 구조(테트라팩)가 포함된다.

2차 포장
2차 포장은 여러 개의 1차 포장을 하나의 상자에 담는 것으로, 일반적으로 골판지로 만들어진다. 따라서 2차 포장은 1차 포장의 물리적 유통 운반체로서 운송 중 취급을 용이하게 한다. 때로는 소매점이나 슈퍼마켓에서 기본 상품을 전시하는 데 도움이 될 수도 있다.

3차 포장
3차 포장으로 알려진 가장 바깥쪽 포장은 1차 및 2차 포장을 대량으로 안전하게 취급, 보관 및 유통하기 쉽게 하고, 제품을 더욱 보호하면서 대량의 재료를 쉽게 운송할 수 있는 방법을 제공한다. 가장 일반적인 3차 포장은 골판지 상자가 포장된 팰럿으로 구성된다.

갤러리

포장 기계
포장 기계 선택은 기술적 역량, 인력 요구 사항, 작업자 안전, 유지 보수성, 서비스 가능성, 신뢰성, 포장 라인 통합 능력, 자본 비용, 바닥 공간, 유연성(전환, 재료 등), 에너지 사용량, 완제품의 품질, 자격(식품, 의약품 등), 처리량, 효율성, 생산성 및 인간공학 등을 최소한으로 고려해야 한다.

포장 기계는 다음과 같은 일반적인 유형일 수 있다.

 자동 코딩 라벨 및 날짜 확인
 블리스터 팩, 스킨 및 진공 포장 기계
 캡핑, 오버캡핑, 리딩, 클로징, 실링 및 봉합 기계
 카토닝 기계
 케이스 및 트레이 성형, 포장, 개봉, 닫기 및 봉합 기계
 체크 계량 기계
 세척, 살균, 냉각 및 건조 기계
 운반 및 적재 기계
 공급, 정렬 및 배치 기계
 액체 및 분말 제품용 충전 기계
 포장 충전 및 봉합 기계
 성형, 충전 및 봉합 기계
 검사, 감지 및 체크 계량 기계
 팰럿화, 탈팰럿화 및 팰럿 단위화 기계
 라벨링, 마킹 및 기타 제품 식별 기계
 포장 기계
 전환 기계

식품 포장 감소
포장 감소 및 지속 가능한 포장이 더욱 빈번해지고 있지만, 과도한 과잉포장은 여전히 흔하다. 동기는 정부 규제, 소비자 압력, 소매업체 압력 및 비용 통제일 수 있다. 포장 감소는 종종 포장 비용을 절감한다.
영국에서 영국 시장 연구국이 실시한 지방 정부 협회 설문조사에 따르면 29가지 일반 식품 품목을 구매하는 다양한 판매점을 비교한 결과, 소규모 지역 소매업체 및 노점상은 "대형 슈퍼마켓보다 포장을 덜 사용하고 재활용 가능한 포장을 더 많이 생산했다"고 나타났다.

지난 수십 년 동안 소비자와 정부의 보다 지속 가능하고 친환경적인 포장 디자인에 대한 요구가 증가하면서 식품 산업은 대체 포장 솔루션을 재설계하고 제안하게 되었다. 그러나 새로운 포장 시스템을 설계할 때는 여러 변수를 고려해야 한다. 최적 포장 디자인 차트에서 볼 수 있듯이, 이상적인 포장 디자인은 특정 제품에 필요한 성능을 제공하기 위해 적절한 재료를 적절한 양만 사용해야 한다.

식품 포장은 종종 식품을 보호하고 안전하게 유지하여 상당한 식품 손실을 방지하는 데 필요하거나 심지어 필수적이다. 그러나 오늘날 식품 포장은 환경 위험과 소비자의 건강 위험 모두와 강하게 연관되어 있다. 포장 전문가들이 이 문제를 해결하도록 돕기 위해, 책임 있는 식품 포장 플랫폼(FitNESS Food Packaging)은 2017년에 11개 유럽 파트너에 의해 만들어졌으며, 책임 있는 식품 포장 디자인에 대한 일반 및 심층 교육 과정을 제공한다. 유럽 연합 Erasmus+ 프로그램의 자금 지원을 받아 개발된 이 플랫폼은 식품 포장의 생산 및 사용부터 재사용, 재활용 및 폐기에 이르기까지 모든 측면에서 때로는 상충되는 많은 기준을 최적화하는 방법을 학습하는 것을 포함한다.

사용 종료
 플라스틱: 쓰레기 매립지, 소각, 그리고 재활용은 모두 플라스틱 포장의 유통기한이 끝났을 때의 대안이다. 그러나 부적절한 폐기 및 취급은 플라스틱 쓰레기의 비율을 높여 광범위한 시나리오에서 환경을 오염시킬 수 있다. 포장 부문은 유럽에서 생산되는 전체 플라스틱의 40.5%를 차지하며, 이는 식품 산업에서 가장 큰 부문이다. 그러나 이러한 폐기물의 재활용은 약 35%로 매우 낮은 수준이다. 더욱이 플라스틱 포장의 20% 이상이 어떠한 재활용 과정에도 도달하지 못하는 것으로 추정된다.
 바이오플라스틱: 생분해성 중합체 또는 생체고분자로도 알려져 있으며, 일반적으로 옥수수, 감자, 목재 펄프 및 사탕수수와 같은 재생 가능한 원료 자원과 다양한 종류의 재생 가능한 천연 자원으로 만들어진다. 일반적인 수명 종료 옵션에는 바이오플라스틱의 퇴비화 또는 환경적 분해가 포함되며, 이는 자원 손실 및 CO2 생산으로 이어진다. 완전한 분해는 또한 회사가 거의 제공하지 않는 엄격한 조건에서만 달성 가능하다. 또한 일부 바이오플라스틱은 기존의 화석 기반 플라스틱과 유사하게 처리되는데, 부적절하게 분류될 경우 다른 재료의 재활용 과정에 해로운 간섭을 유발할 수 있다.
 종이, 판지, 그리고 골판지: 셀룰로스 섬유들이 서로 결합하여 유연한 구조를 형성한다. 이러한 포장 재료는 건조 식품(예: 밀가루, 쌀, 파스타)을 보관하는 이상적인 해결책으로 오랫동안 사용되어 왔으며, 2차 또는 3차 포장으로도 사용된다. 종이와 판지는 종종 재활용을 위해 별도로 수거되지만, 코팅(예: 플라스틱 또는 알루미늄)의 존재 또는 음식물 찌꺼기로 인한 오염의 경우 일부 어려움이 있다. 대체 수명 종료 옵션에는 소각 및 매립이 포함된다. 이론적으로 종이 및 판지 포장은 퇴비화 가능하지만, 영구적인 화학 물질(예: PFAS)이 이러한 관행을 통해 환경에 분산될 수 있으므로 잠재적 이점이 제한된다.
 금속 기반 포장은 고온을 견딜 수 있으며 뛰어난 가스, 빛, 향기 차단 기능을 제공하여 광범위한 응용 분야에서 매우 경쟁력 있는 솔루션을 제공한다. 통조림 제조법의 개발로 포장 내에서 직접 식품 보존이 가능해졌다. 유기 또는 무기 코팅은 금속과 식품 간의 상호작용을 줄일 수 있다. 그러나 이러한 코팅에 포함된 많은 화학 물질이 식품으로 이동하는 것으로 밝혀졌다. 금속 식품 포장의 수명 종료 대안은 용도에 따라 다르다. 예를 들어 캔과 뚜껑은 여러 번 분해하여 재활용할 수 있다.
 유리: 식품 및 음료를 보관하는 데 사용되어 온 무기 포장재이다. 오늘날, 소다석회 유리는 소다회, 석회석 및 금속과 같은 원료로 제조되는 일반적으로 사용되는 변형이다. 유리의 구조적 특성으로 인해 식품으로의 이동 위험은 매우 제한적이다. 유리는 조심스럽게 다룰 경우 (취성으로 인해) 화학적으로 매우 안정하고 내구성이 뛰어나다. 따라서 이 포장재는 이러한 특성으로 인해 반복 사용에 이상적인 후보이다. 유리는 또한 품질 특성을 잃지 않고 여러 번 재활용할 수 있다.
 다층 포장: 식품 및 음료 사업에서 다양한 재료의 여러 층으로 구성된 포장을 일반적으로 다층 또는 복합 재료 포장이라고 한다. 많은 국가에서 다층 식품 포장은 종종 소각되거나 매립된다. 그럼에도 불구하고 일부 지역에서는 음료 카톤과 같은 섬유 기반 다층 포장에 대한 별도 수집 및 효율적인 분류 프로세스를 적극적으로 개발하고 있다. 반면에 알루미늄 및 플라스틱 차단막으로 구성된 다층 포장은 현재 효율적인 방식으로 재활용할 수 없으며, 올바르게 폐기하기 위해 화학 처리를 거쳐야 한다. 이러한 고려 사항을 비추어 볼 때, 식품 포장 응용 분야에서 최첨단 기술임에도 불구하고 다층 포장이 수명 종료를 고려할 때 큰 도전 과제를 제기한다는 것은 분명하다. 예외적으로 동일한 재료(또는 동일한 범주에 속하는)의 여러 층으로 구성된 다층 포장의 경우, 이러한 솔루션은 많은 경우 뛰어난 성능을 허용하는 동시에 더 쉬운 재활용을 가능하게 한다.

식품 포장 재활용

식품 포장은 다양한 종류의 플라스틱 및 금속, 종이 및 유리 재료를 사용하여 만들어진다. 이러한 제품을 재활용하는 것은 단순히 재사용하는 것과 다르다. 재활용 과정에는 이러한 제품을 수거, 조달, 가공, 제조 및 마케팅하는 고유한 알고리즘이 포함되기 때문이다. 미국 환경 보호국에 따르면 재활용률은 꾸준히 증가하고 있으며, 2018년에는 생성된 포장 및 용기의 재활용률이 53.9%에 달했다고 보고되었다.

유리 및 금속 포장의 재활용률은 지역 인프라, 수집 방법 및 대중 참여에 따라 상당히 달라진다. 유럽 연합에서는 유리 포장이 평균 약 80%의 재활용률을 달성한다. 반대로 미국은 주로 오염 및 부적절한 분류 능력으로 인해 약 31%의 낮은 유리 재활용률을 보인다. 금속 포장, 특히 알루미늄 및 강철은 일반적으로 우수한 재활용 효율성을 보인다. EU에서 알루미늄 음료 캔은 약 76%의 재활용률을 달성한다. 두 재료 모두 플라스틱 및 종이에 비해 우수한 재활용률과 품질을 보인다.

제품의 품질과 안전은 포장의 가장 중요한 책임이다. 그러나 포장 및 음식물 쓰레기와 관련된 오염 증가로 인해 포장이 보다 지속 가능한 방식으로 설계, 제조, 소비 및 재활용되어야 한다는 요구가 증가하고 있다. 전 세계적으로 전체 폐기물의 30.3%를 차지하는 도시 고형 폐기물(MSW) 중 단 10.33%만이 새로운 제품으로 재활용되는 것으로 추정된다.

그러나 포장의 수준과 제조에 사용되는 재료에 따라 포장의 수명 종료는 완전히 다를 수 있다. 재활용 과정이 일반적으로 바람직한 경로임에도 불구하고, 많은 합병증이 덜 지속 가능한 결과로 이어질 수 있다.

식품 포장의 트렌드

 업계 단체의 수많은 보고서들은 스마트 지표의 사용이 증가할 것이라는 데 동의한다. 식품 생산자, 소비자 및 소매업체에게 다양한 이점을 제공하는 여러 가지 지표들이 있다.
 온도 기록기는 저온 유통으로 배송되는 제품을 모니터링하고 저온 유통을 검증하는 데 사용된다. 디지털 온도 데이터 로거는 식품 배송의 온도 이력을 측정하고 기록한다. 때로는 지표에 온도가 표시되거나 다른 출력(조명 등)이 있다. 배송 데이터는 추가 분석을 위해 (케이블, RFID 등을 통해) 컴퓨터로 다운로드할 수 있다. 이는 제품의 온도 남용 여부를 식별하고 남은 유통기한을 결정하는 데 도움이 된다. 또한 배송 중 극한 온도의 시간을 결정하는 데 도움이 되어 시정 조치를 취할 수 있다.
 시간 온도 지시계는 지시계와 인접 식품이 경험한 시간과 온도를 통합한다. 일부는 색상 변화를 유발하는 화학 반응을 사용하고, 다른 일부는 필터 매체를 통한 염료의 이동을 사용한다. 지시계의 이러한 물리적 변화가 식품의 분해 속도와 일치하는 정도에 따라 지시계는 가능한 식품 분해를 나타내는 데 도움이 될 수 있다.
 RFID는 공급사슬 관리를 위해 식품 포장에 적용된다. 이는 식품 생산자와 소매업체가 공급사슬을 실시간으로 완전히 파악할 수 있도록 하는 데 상당한 이점을 보여주었다.
 사용되는 플라스틱 포장은 식품과의 상호작용 가능성 때문에 일반적으로 생분해되지 않는다. 또한, 생분해성 중합체는 적절히 분해되기 위해 특별한 퇴비화 조건이 필요한 경우가 많다. 일반적인 밀폐된 쓰레기 매립지 조건은 생분해를 촉진하지 않는다. 생분해성 플라스틱에는 유기 재료 및 미생물 중합체로 합성된 생분해성 필름 및 코팅이 포함된다. 일부 포장 재료는 먹을 수 있다. 예를 들어, 의약품은 때때로 캡슐에 젤라틴, 녹말, 감자 또는 기타 재료로 만들어진다. 새로운 바이오플라스틱, 필름 및 제품이 개발되고 있다.
 유통기한을 연장하기 위한 물질을 포함하고 시스템을 구현하는 식품 포장재의 개발 및 생산이 증가하고 있다. 이산화 탄소(CO2) 방출체; 항산화 물질 (예: BHT, BHA, 토코페롤, 히노키티올); 항미생물제 효소 (예: 리소자임), 중합체 (예: ε-폴리리신, 키토산) 및 나노입자 (예: 은, 구리, 금, 백금, 이산화 타이타늄, 산화 아연, 산화 마그네슘, 유기 변형 나노클레이); 박테리오신 (예: 니신, 나타마이신); 및 방향유 등이 있다.
 지난 수십 년 동안 변형 대기 포장(MAP) 및 이 기술의 다른 변형 사용은 식품 포장 산업에서 관심과 적용이 증가하고 있다. 포장 헤드스페이스 내 특정 가스 혼합물 사용은 식품 제품의 대사 과정을 늦추는 데 이상적임이 입증되어 육류, 생선, 과일 및 채소의 유통기한을 연장한다.
 다층 포장 시스템의 설계는 다용도성, 가공성 및 효능으로 인해 식품 포장 응용 분야의 최첨단 기술로 인정받았다. 각 층은 다른 재료로 만들어질 수 있으며, 향상된 기계적 특성, 화학적 안정성, 장벽 특성 및 항미생물 특성과 같은 전체 구조에 대한 핵심 기능을 제공한다. 그러나 이러한 복잡한 구조의 사용은 재활용성을 크게 감소시킨다(몇 가지 경우 제외).
 최근에는 시판되는 포장재(예: PET, PP, PLA 판지 또는 바이오폴리머)에 보호 코팅을 적용하는 것이 식품 및 포장 폐기물로 인한 환경 영향 증가를 처리하는 잠재적인 해결책이 되고 있다.
 바코드는 수십 년 동안 많은 제품 포장에 사용되어 왔다. 2D 바코드는 자동 코딩에 사용되며 제품이 올바르게 포장되고 날짜 코딩되었는지 확인하기 위해 식품 포장에 점점 더 많이 적용되고 있다.
 점성 식품을 완전히 비우거나 분배하는 포장의 능력은 용기 내부 벽의 표면 에너지에 다소 의존한다. 초소수성 표면을 사용하는 것도 유용하지만, 새로운 윤활유 함침 표면을 사용하여 더욱 개선될 수 있다.

식품 포장 장벽

식품 포장에서 중요한 요구 사항은 포장 시스템의 가스, 수증기 및 향기 화합물 투과에 대한 장벽 특성이다. 실제로 제품과 환경 간의 화학적 상호 작용은 부적절한 유통기한 및 부패 현상의 주요 원인이다. 따라서 가스 분자의 투과를 통한 가스 교환 평가는 제품 설계에서 중요한 측면이다.

포장 시스템을 통한 기체 분자의 투과는 세 가지 독립적인 현상으로 구성된 물리적 과정이다. 분자가 포장의 외부 표면에 흡착되는 것, 분자가 포장 단면을 통해 확산되는 것, 그리고 내부 헤드스페이스에서 탈착되는 것이다. 정상 상태 조건을 가정하면 투과에 관련된 물리적 과정은 간단한 방정식으로 모델링할 수 있다. 특히, 투과 분자의 확산은 포장 시스템의 양면 간 농도 차이에 의존하며, 이는 구동력으로 작용하여 피크의 확산 제1법칙을 따르는 확산 흐름을 생성한다.

또한, 침투물과 포장재 사이에 화학적 상호작용이 없고 확산 흐름이 한 방향으로만 이루어져야 한다는 등의 다른 가정이 필요하다. 침투 분자의 흡착/탈착 과정은 정상 상태 운송 조건을 유지하고 침투물의 최대 용해도보다 낮은 농도를 나타내는 동안 장벽 층을 가로지르는 부분압력 기울기와 선형적 의존성을 나타내며, 이에 따라 헨리의 용해도 법칙을 준수한다.

투과제의 종류, 차단층의 두께, 포장 필름의 가스 또는 증기에 대한 특정 투과성, 포장의 투과 영역, 온도, 그리고 차단층 내부와 외부 사이의 압력 또는 농도 기울기 모두가 시스템의 투과성에 영향을 미칠 수 있다.

포장 시스템과 외부 환경 간의 가스 교환은 식품의 품질과 안전에 상당한 영향을 미친다. 비타민 산화, 과도한 미생물 성장, 포장된 식품의 부패와 같은 통제되지 않은 물리화학적 및 생물학적 과정은 포장 헤드스페이스 내부에 부적절한 조건을 유발하여 유통기한을 단축시킬 수 있다. 따라서 포장 시스템은 선택된 제품에 이상적인 조건을 조성하고 과도한 가스 교환을 피하도록 설계되어야 한다.

식품의 향미 특성에 영향을 미칠 수 있는 투과 물질 중에는 산소와 수증기가 가장 중요하다. 이러한 투과 물질은 비타민의 산화, 과도한 미생물 성장, 수분 공급/탈수와 같은 식품 내 여러 생화학적 과정에 영향을 미치며, 향미 특성에도 영향을 미쳐 이취, 과도한 무게 손실, 질감 변화 및 일반적으로 유통기한 단축을 유발한다.

포장 시스템의 차단 특성을 정량화하기 위해, 투산소율(OTR)과 수증기 투과율(WVTR)을 측정하여 각각 산소 및 수증기 투과를 일반적으로 평가한다.

산소 장벽

포장을 통한 기체의 산소 투과율은 표준화된 테스트 조건(23 °C 및 1 기압 부분 압력 차이)을 고려하여 포장 시스템에서 단위 투과 영역 및 단위 시간당 투과하는 산소의 양으로 정의된다. 이는 특정 재료의 장벽 특성을 추정하는 효과적인 도구이다. OTR 결정은 일반적으로 ASTM D 3985 또는 ASTM F 1307에 의해 보고된 정상 상태 및 등압 방법을 통해 수행되며, 각각 다양한 종류의 포장 OTR 측정을 위한 표준화된 프로토콜을 포함한다.

일반적인 기기는 테스트된 재료로 분리된 두 개의 별개 챔버로 구성된 투과 셀로 구성된다. 한 챔버에는 운반 가스(예: 질소)가 채워지고, 다른 챔버에는 산소가 채워져 산소가 차단재를 투과할 수 있는 필요한 구동력을 생성한다.

수증기 장벽

산소 차단 특성과 마찬가지로, 식품 포장 시스템을 통한 수증기 투과성은 과도한 수분 함량과 관련된 물리적 및 화학적 변화를 효과적으로 방지하기 위해 최소화되어야 한다. 재료의 수분 차단 특성은 수증기 투과율(WVTR)을 측정하여 평가할 수 있으며, 이는 포장 필름을 통과하는 단위 면적당 단위 시간당 수증기의 양으로 정의할 수 있다.

WVTR 측정은 OTR과 마찬가지로 ASTM E96(재료의 수증기 투과에 대한 표준 방법)에 명시된 표준화된 테스트를 따른다. 이러한 테스트에 사용되는 기본 기기는 불투과성 테스트 접시(예: 스테인리스 스틸 컵)와 표준 사양에 따라 온도 및 상대 습도(RH)를 조절할 수 있는 테스트 챔버로 구성된다.

기타 증기
식품 포장 응용 분야에서 산소와 수증기가 가장 많이 연구되는 투과 물질을 나타내지만, 이산화탄소(CO2)와 질소(N2)와 같은 다른 가스도 식품 보존에 큰 관련이 있다. 실제로 N2와 CO2는 변형 대기 포장(MAP) 기술에 사용되어 포장 헤드스페이스 내부에 식품 부패를 줄이는 올바른 조건을 조성한다.

 식품 포장의 밀봉 역할 

식품 포장에서 밀봉은 식품 안전, 제품 보존 및 포장 무결성을 보장하는 데 중요한 역할을 한다. 밀봉은 파우치, 트레이 또는 유연한 필름과 같은 플라스틱 또는 다층 재료로 만든 백을 밀폐하는 데 사용된다. 식품 산업에서 더 많이 사용되는 기술에는 열풍, 초음파 또는 유도가열을 사용하여 열을 발생하는 열 밀봉, 레이저 밀봉 및 냉간 밀봉이 포함된다.

이러한 과정은 산소, 수분, 빛, 미생물과 같은 외부 요인에 대한 장벽을 보장하여 오염을 방지하고 제품의 유통기한을 연장한다. 밀봉의 품질은 중요한 매개변수이다. 결함 있는 밀봉은 향미 특성의 저하를 초래하고 식품 안전을 위협할 수도 있다. 이러한 이유로 식품 산업은 밀봉의 무결성을 평가하기 위해 국제 품질 관리 표준을 채택한다.

식품 안전 및 공중 보건

가공, 포장, 보관, 물류(저온 유통 포함), 판매 및 사용 중 식품 안전을 유지하는 것이 중요하다. 해당 규정 준수는 필수적이다. 일부는 미국 식품의약국 및 미국 농무부와 같이 국가별로 다르며, 다른 일부는 유럽 식품안전청과 같이 지역별로 다르다. 국제 식품 안전 이니셔티브와 같은 인증 프로그램이 때때로 사용된다. 식품 포장 고려 사항에는 다음이 포함될 수 있다. 위해요소 중점관리기준 사용, 검사와 타당성 검증 프로토콜, 우수 의약품 제조 및 품질관리 기준, 효과적인 품질 관리 시스템 사용, 추적 시스템, 라벨 내용 요구 사항. 포장이 식품과 직접 접촉할 때 특수 식품 접촉 물질이 사용된다. 포장 작업 및 식품에 따라 포장 기계에는 종종 지정된 매일 세척 및 청소 절차가 필요하다.

식품 포장에 사용되는 재료 및 화학 물질의 건강 위험은 신중하게 관리되어야 한다. 발암물질, 독소, 돌연변이원 등은 식품과의 접촉 및 식품으로의 잠재적 이동에서 제거되어야 한다. 또한 소비자들은 특정 화학 제품이 자신을 유인하기 위해 식품과 똑같이 포장되어 있다는 것을 인지해야 한다. 대부분의 제품은 과일 그림이 있으며 용기 또한 식품 포장과 유사하다. 그러나 이러한 제품은 어린이 또는 부주의한 성인이 섭취하여 중독을 유발할 수 있다. 플라스틱 용기에서 나오는 미세 플라스틱 및 나노입자는 증가하는 우려 사항이다.

제조
포장 라인에는 다양한 유형의 장비가 있을 수 있다. 자동화 시스템 통합은 어려운 과제일 수 있다. 포장을 포함한 식품 생산의 모든 측면은 엄격하게 통제되며 규제 요구 사항을 갖는다. 우수 의약품 제조 및 품질관리 기준을 유지하기 위해서는 균일성, 청결성 및 기타 요구 사항이 필요하다.

제품 안전 관리는 필수적이다. 완전한 품질 관리 시스템이 갖추어져야 한다. 위해요소 중점관리기준은 유용한 것으로 입증된 방법론 중 하나이다. 검사와 타당성 검증은 규정 준수의 모든 측면에 대한 문서 증거를 수집하는 것을 포함한다. 품질 보증은 포장 작업뿐만 아니라 유통 및 저온 유통 관리까지 확장된다.

 같이 보기 

 내용주 

 참고 자료 

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 외부 링크 

 식품 포장용 폴리(하이드록시알칸오에이트): 적용 및 구현 노력

분류:식품과학