水中作业必备：涂蜡纸盒在远洋渔船上的使用

2023-06-27 理论教育版权反馈

【摘要】：在水中作业的纸盒，必须要有卓越的拒水性能，因此，在纸盒表面涂蜡是个不二选择。在远洋捕捞渔船上，广泛使用一种无瓦楞涂蜡水产纸盒，系国际标准箱型的“0416型”折叠式纸盒，内装物重16.5磅。鉴于上述诸项，涂蜡水产纸盒的整体技术含量很高，加工难度颇大，目前全球每年消耗的几亿只这款涂蜡水产纸盒，绝大多数都由欧洲某厂独家垄断供应，我们国内使用的涂蜡水产盒也大都从该公司进口。

在水中作业的纸盒，必须要有卓越的拒水性能，因此，在纸盒表面涂蜡是个不二选择。

在远洋捕捞渔船上，广泛使用一种无瓦楞涂蜡水产纸盒，系国际标准箱型的“0416型”折叠式纸盒（见展开图4-2-1），内装物重16.5磅（约7.5kg）。

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图4-2-1　“0416型”折叠式纸盒

该纸盒在使用过程中，会大量接触水，因此无论是纸盒的内表面还是外表面，必须具备优良的拒水性能。

冷冻时的蜡盒与鱼块要求紧密贴合无空隙，以防止空气残留处的鱼块发黄或风干，因此纸盒在放入平板冷冻机并受到瞬间高压时，必须能形成排气通道，逸出多余空气，这也是本项目的关键核心技术。

纸盒为生鲜食品的接触性包装件，因此纸盒上的重金属、微生物、迁移性指标等，必须符合国内或国外严格的食品安全法规。

鉴于上述诸项，涂蜡水产纸盒的整体技术含量很高，加工难度颇大，目前全球每年消耗的几亿只这款涂蜡水产纸盒，绝大多数都由欧洲某厂独家垄断供应，我们国内使用的涂蜡水产盒也大都从该公司进口。

冷冻鱼块的生产工艺流程如图4-2-2所示。

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图4-2-2　冷冻鱼块的生产工艺流程

国内进口的该款欧洲纸盒，在使用中常发现以下问题。

①在图4-2-2中的9工序，低温强力脱模时，大约有7%的纸盒外表面会被撕破（见图4-2-3）。

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图4-2-3　低温强力脱模时的问题

②欧洲纸盒外表面也是采用涂蜡工艺，它是一层简单的涂覆面，与纸盒的结合力较差，因此纸盒在经过后续的模切压线与折叠后，压线处掉蜡比较严重（见图4-2-4），水分极易从折线处浸入，影响纸盒的整体防水效果，而且掉下的细微蜡粒，常会粘连到鱼块上。

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图4-2-4　压线处掉蜡

③在图4-2-2中的7工序，鱼块放入速冻机瞬间加压4.5kN时，纸盒的中心部分常会有些残留气泡来不及排出（见图4-2-7），造成两种后果：

a.鱼块有小面积被风干，成为速冻不良品；

b.大大缩短保鲜保质时间。

经过多年的研究与试生产，我们成功开发了一种新型的涂蜡水产纸盒，由于采用了完全不同的生产工艺路线，外表面采用“涂布”技术，内表面改用“淋膜”涂蜡工艺，因此该纸盒能有效克服或减轻欧洲进口纸盒存在的缺陷，各项性能均符合相关的国际质量标准，其中有很多技术指标远高于欧洲的产品。

1.纸盒外表面涂布防水剂

（1）纸盒外层防水剂是在进口的“滚式定量精密涂布机”上进行涂布的，瞬间烘干温度170℃。

整卷原纸（一般重1～2吨）在涂布防水剂时，需要经过多组滚压轮（压力可调），它通过原纸表面原有的孔隙或凹坑，将防水剂有效挤压到原纸的浅表层，（占整个涂层的1/3～1/4厚），形成一个新的物质层（见图4-2-5），在高压高温作用下，防水剂与纸张的结合更加紧密。

在后续压线或折叠时，掉蜡、掉屑现象大为减少。当然在加工压线时，不同线条形状对以后折叠时掉蜡多少的影响，差异是较大的。

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图4-2-5　涂蜡水产纸盒截面示意图

通过对市场上常用的五种“模切压痕刀”形状（见图4-2-6）进行实验比对，结果发现c型压痕的效果最佳，此时刀厚应选择1.3mm为宜。

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图4-2-6　“模切压痕刀”形状

采用此涂布新工艺后，纸张的表面防水性能得到极大的提高。经SGS的权威检测，表面吸水量仅为2.56g/m2，为欧洲纸盒的五分之一以上。

（2）由于防水剂中添加了石蜡等物质，使纸盒在低温脱模时的性能更加优异，笔者曾委托某跨国公司的专业实验室做了一组对比测试，报告显示：

在零下40℃时，涂有该型号防水剂的纸盒与铝合金表面的粘连性能，远低于欧洲进口的产品。

生产实践也证实了这一点：达成集团研制的新型纸盒，在图4-2-2中的9工序脱模时的破损率仅为3%左右。

（3）纸盒外表面的防水剂涂层厚度，必须进行严格控制。过薄，会影响纸盒表面的防水性能；过厚，则会在高压下，影响排气通道的形成。经反复试验，最佳的涂层厚度应为14g/m2左右。

2.纸盒内表面淋膜特种乳化蜡

纸盒的内表面采用涂蜡工艺，进口特种乳化蜡（食品级）的主要成分是：水48%，食品级石蜡43%，硬脂酸4%，以及催化剂（氯化钠）等，该乳化蜡呈完全混溶的液态，黏度≥8cP·s，pH值8.9，涂蜡机在淋膜时的工艺温度大于95℃，淋膜乳化蜡的厚度一般以30～40g/m2为宜，过多或过少都是不妥当的。

乳化蜡被淋膜到纸盒内表面后，即刻用温度低于8℃的冷却水快速降温，乳化蜡中的催化剂在温差作用下，会使混溶状的蜡层，迅速发生水、蜡分离现象，这时水珠部分蒸发后，形成凹坑，留下的蜡部分形成凸柱，整个内表面呈高低不平的褶皱式、不规则的皮革状纹（见图4-2-5）。当图4-2-2中7工序模框连同纸盒一起放入冷冻机，冷冻机顶部的螺杆式（或液压式）平板迅速下压，瞬间施加4.5kN的压力；纸盒与鱼块之间的空气，绝大部分由纸盒的三处边缘排出（见图4-2-7），但靠近纸盒中后部区域的气体往往来不及排出，会形成小面积的集聚区，这部分气体的排出很关键。利用内外涂层在高压下的特有性能，在纸盒内表面的凹坑处，会形成很多纵贯纸盒截面的细微透气通道，足以排出多余的少量气体（见图4-2-8）。

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图4-2-7　多余空气从三处边缘排出

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图4-2-8　涂蜡水产纸盒排气示意图

影响纸盒“排气通道”形成的原因主要有三方面：

①纸盒外表面的防水剂涂层；

②纸盒内表面的乳化蜡涂层；

③原纸本身的纤维结构与密度。

在气体排出的同时，鱼块受压后的体积会被压缩，并对纸盒内壁产生一定的反作用力（见图4-2-9），鱼块与鱼块之间的少量水分被挤压后，会向纸壁的6个内表面运动，在纸盒与鱼块之间形成20～30丝米（dmm）具有压力的“水膜”。它在冷冻时会形成一层“冰膜”，这层“冰膜”能使鱼块与空气彻底隔绝，它是防止鱼块风干、反霜、发黄等瑕疵产生的重要构件，也是使鱼块保鲜存储期长达两年的必要条件。

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图4-2-9　反作用力

形成“冰膜”的先决要素有：

①纸盒排气顺畅；

②鱼块在纸盒内应放满（以便产生足够的压缩量）；

③鱼块之间有适当的水分。

为了达到顺利排气这一目的，对原纸的选用很有讲究。

我们特别抄造了一种337g/m2A级挂面牛皮纸，在原纸正反面都挂有长纤维原生木浆，其紧度应小于0.7g/cm3，如紧度太大，虽然纸张的耐破强度、环压指数等物理指标比较优秀，但它会严重妨碍透气通道的形成，是一个很大的缺点。

在正常情况下，外层涂防水剂、内层淋膜乳化蜡后，整个纸盒是不具备透气条件的。从防水角度看，纸盒外表面的防水剂与内表面的乳化蜡涂层都应该紧密、厚实，但从“排气通道”角度来看，又希望它能浅薄、疏松些。

解决办法是：在常压下，要求纸盒的防水性能是优异的，但在4.5kN的冷冻高压下，纸盒表面又能快速形成“排气通道”。经过反复的试验，掌握了这样一个“度”，取得了“防水”与“排气”的最佳平衡点，即在纸盒加工完成后，进行一次“透气度”的检测（见图4-2-10透气度检测仪），只要在常温常压下的透气度值为0.18μm/（Pa·s）（外表面朝上）和0.14μm/（Pa·s）（内表面朝上）时，那么将来纸盒“排气通道”的形成是有保证的。

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图4-2-10　透气度检测仪

另一个疑问是，打开“排气通道”后，水分是否会浸入“透气通道”内，而破坏纸盒的防水性能，从而影响它的强度呢？

这种情况是不必担心的，当纸盒受到高压而形成“排气通道”时，它已经装在铝合金的模框内，并放进了速冻室，仅需几十分钟，即可结冰，因此，此时纸盒是否防水已无关大局。

在特别抄造双挂面牛皮纸时，需在原纸的表面特意添加可食用色素，目的是使原纸颜色与鱼肉的本色有明显差异，一旦纸盒上微量纸屑粘到鱼肉上时，也能很容易地被发现并捡走。

3.涂蜡水产纸盒的检验

（1）由于国家对接触食品的涂蜡包装物并未制定相关标准，因此口岸商检局在检测从欧洲进口的这款涂蜡水产纸盒时，常会产生很大的争议，目前只能暂时按美国与欧盟的标准进行检验。

（2）作为生产厂家，对原、辅材料的选用，执行的是国家相关标准，例如：对纸盒中食品级石蜡的含油量、光稳定性、针入度、黏度、嗅味、易炭化物、稠环芳烃、紫外吸光度、杂质等指标均应符合GB 7189—2010《食品用石蜡》之规定。对337g/m2箱板原纸的卫生标准应符合GB 11680—1989《食品包装用原纸卫生标准》之规定。

（3）对入库的成品纸盒，还要进行如下项目的检验：

a.纸盒内、外表面的涂层质量（肉眼+仪器）；

b.用“厚度仪”检测纸盒板材的厚度，应为0.56mm左右（含内外涂层）；

c.用“肖伯尔”法（GB/T 458—2008）检验常压下的透气率值；

d.用金属探测仪检测，纸盒中可能存在的金属微细颗粒。

（4）重金属及有害物质，重点检测五项：铅、汞、镉、六价铬、砷。

（5）微生物重点检测七项：

大肠杆菌、细菌总数、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、单核增生李氏菌、副溶血弧菌、霍乱弧菌。

（6）对包装材料中的有毒有害物质迁移到食品中的具体数据，须每隔3～6个月由第三方作一次全面检测，以判断是否超出许可值。

4.涂蜡水产纸盒的制备流程

（1）将整卷的箱纸板（一般是1～2吨）先进行双色预印，印刷内容包括Logo、批号、条码、生产厂商名及用户指定的信息等资料。

（2）在进口涂布机上将整卷原纸的外表面涂布防水涂料，在涂布过程中，利用高温高压使涂料与原纸表面紧密结合在一起。

（3）分切，将卷筒纸切成块状。

（4）将上述半成品移入10万级的净化厂房内，然后进行后续的生产工序。

（5）将块状纸在自动模切机上加工外形及压线。

（6）在专用“涂蜡机”上，为纸盒内表面淋膜特种乳化蜡，使其表面形成凹凸不平的皮革状纹。

（7）检验。

（8）消毒、包装。

对检验合格后的产品进行紫外线杀菌消毒，为防止蜡盒在日后储运过程中被二次污染，最后还需用热收缩膜封装密闭（50或100只一捆）。

涂蜡水产纸盒的试制成功，打破了欧洲国家对该领域国际市场的垄断，同时对我国今后开发“防水性涂蜡纸制品”提供了有益的技术借鉴与经验。

该款涂蜡水产纸盒在禽类、肉类等加工行业也具有广阔的应用前景。

水中作业必备：涂蜡纸盒在远洋渔船上的使用

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