종이포장
1. 식품포장재로서의 종이
- 종이는 AD 103년경 중국의 채륜에 의하여 발견되 이래 통신, 출판의 목적으로 이용되 어 왔음
- 물건을 싸거나 포장목적으로 종이가 광범위하게 사용되고 있음 - 초기 종이봉지가 소매점에서 밀가루나 설탕을 분포장 하는데 사용 - 19세기말 카톤이 포장 용기로 등장
- 종이포장은 인쇄적성은 오늘날도 큰 장점으로 인정되어 사용 중임 - 중포자용: 클라프트지 (kraft paper),
- 지방식품 포장: 내유성 종이 (grease proof paper),
- 왁스 (wax) 코팅용지, 적층지 (laminated paper) 등으로 발전
- 우리나라 포장재료 및 용기는 총 종이생산량의 약 55% 정도를 차지 하고 있음
- 종이포장재는 나무의 식품섬유를 추출하여 이를 물에 분산시켜 물을 매개로 얇고 편편 한 원하는 형태와 특성으로 조합시켜 만듬
2. 종이의 종류 및 용도
(1) 인쇄 용지, 신문 용지, 포장 용지, 위생 박엽지, 기타의 종류 (2) 골판지 원지: 라이너 원지, 골심지
(3) 판지: 마닐라 판지(비도공), SC마닐라 판지(도공), 아이보리판지, 로얄 아이보리판지. 컵 원지, 아이스크림용지
(4) 가공지 종류
- 우유팩 (PE/종이/PE), 약포장지(종이/PE), 은박지(AL/종이), - 종이컵(종이/PE), 쵸코칩 비스켓 포장지 (PET/종이/AL/PE)
3. 식품포장재로서의 종이 (1) 종이의 특성
- 원료를 쉽게 구할 수 있음 - 가격이 저렴함
- 중량에 비해서 강도가 우수
- 구겨지기 쉬워 기계적으로 가공이 쉽다 - 고온, 저온에서 잘 견딤
- 인쇄적성이 좋음 - 접착가공이 용이
- 생분해가능성 재료 및 재순환하여 사용할 수 있음 - 불에 타기 쉽고 물에 약함
4. 종이의 제조과정 (1) 목재
- 종이는 목재로 부터 만들어진 펄프(pulp)로부터 제조
- 종이제조방법은 목재의 종류, 종이의 용도 등에 따라 달라 짐
- 침엽수재 (soft wood) :섬유길이 최대 0.6cm 까지 :강도가 좋음
- 활엽수재 (hard wood)
:섬유길이가 침엽수에 비해 짧음. 평균 0.25cm :세밀하고 연한 종이를 만드는데 사용
(2) 펄프제조 (pulping)
- 목재를 섬유상의 상태로 만드는 과정 - 섬유소들을 손상하지 않으면서 분리해야 함 - 리그닌 분리: 기계 펄핑, 화학 펄핑
- 기계 펄핑
:목재를 회전전하는 큰 마쇄석의 표면으로 압축시키면서 마쇄석 표면에 물을 분사시켜 섬유상으로 펄프를 제조
:나무조각을 특수처리된 표면을 가진 고속회전의 두 원판으로 된 분쇄장치 (refiner)를 통 과시켜서 개별 섬유로 분리
５. 화학 펄핑
- 목재조각을 화학처리에 의하여 셀룰로즈 섬유 이외의 다른 물질들을 제거 함 - 리그닌을 가용성의 형태로 바꾸고 이를 세척함으로써 제거
(1) 황산처리 (sulfate process)
- 크라프트 (kraft) 공정: 황산처리에 얻어지고, 목재조각을 수산화나트륨 (NaOH)과 황산나 트륨 (Na2SO4) 용액에 수시간 동안 침지하여 리그닌을 녹여내고 셀룰로즈를 세척하여 펄프를 얻음
- 크라프트지는 갈색을 띠고 표백이 어렵고 섬유가 길다.
- 두께가 고른 종이를 만들기가 어렵고 밀도도 고르지 못함 (2) 아황산처리 (sulfite process)
- 아황산 (sulfurous acid, H2SO3)과 중아황산칼슘 (calcium bisulfite, Ca(HSO3)2) 의 용액을 목재조각 (wood chip)과 혼합하여 140°C 정도까지 가열.
- 리그닌을 세척한 후 차아염소산칼슘 (calcium hypochlorite, Ca(OCl)2)과 같은 화학물질 로 표백한 후 판상의 펄프로 압축하여 제조
- kraft지 만큼 강하지는 않지만 순도가 아주 좋은 셀룰로즈섬유를 생산 (3) 반화학 펄핑
- 화학펄핑과 기계펄핑을 결합시킨 방법
- 목재조각을 수산화나트륨과 아황산나트륨용액에 담구어 리그닌과 탄수화물을 연화 시킨 후 원판형 분쇄기로 분쇄
- 활엽수재에 사용되고 대부분의 리그닌이 펄프에 남게되어 싼 펄프의 제조에 사용 - 반화학펄프는 표백이 어렵고 햇빛에 노출되면 황색으로 변함
- 색택이 중요하지 않고 강도가 빳빳한 성질(stiffness)이 요구되는 골판지의 골 제조에 사 용
６. 고해 (beating)
- 타원형의 탱크로 되어 있으며 내부에서 슬러리를 순환시키면서 회전칼 사이를 통과시켜 섬유의 절단과 혼합이 이루어지게 하는 작업. 펄프를 물에 넣고 짓이기는 작업
- 피브릴화 (fibrillation): 슬러리를 고해기에 넣고 기계적인 힘을 가하여 섬유를 절단, 해 리, 팽창시켜 미세섬유들이 노출되게 하는 것
- 고해시간에 따라 종이의 인장강도, 파열강도, 인열강도 등의 물성이 달라 짐
- 사이징 (sizing): 천연로진(rosin), 전분, 백반 등을 첨가하여 물에 대한 저항성과 잉크적 성 등을 도와 주는 작업
- 고해를 통과한 펄프슬러리는 jordan이라고 부르는 정제기 (refiner)를 통과시켜 섬유를 파괴시키고 헤드박스 (head box)로 옮긴 다음 제지기에 투입 됨
７. 제지기
- fourdrinier, cylinder 제지기 (1) Fourdrinier 제지기
- 펄프슬러리가 헤드박스에서 부터 좁은 구멍을 통하여 분사되어서 긴 망상의 스크린 위 로 이동 -> 압축롤 (press roll) -> 망상의 회전원통 사이를 지나면서 탈수되고 종이층 형성 -> 여러 개의 실린더를 통과하면서 건조
(2) 실린더형 (cylinder) 제지기
- 펄프가 담겨 있는 각각의 원료조에 직경 1.0-1.3m 의 망상 실린더를 회전시켜 실린더 표면의 스크린 위에 종이층을 형성 시키고 모포 (felt blanket)가 실린더와 떨어질 때 종 이층을 모포에 부착, 모포 위에 있는 고무롤에 의해 압축되면서 탈수
- 여러 층의 판지를 제조 할 수 있음
- fourdrinier 제조된 것에 비해 종이의 분포가 고르지 못하고 가로 세로에 따른 종이의 성질이 다른 점이 많음
８. 종이의 종류
(1) 크라프트지 (kraft paper)
- 크라펄프 80% 이상 으로 제조되며 강도가 아주 높음
- 종이포대, 다층 종이백, 소매점용 봉지, 봉투 등 강도가 필요한 종이 포장에 사용
- 표백크라프트지와 반표백 크라프트지는 표백과정에서 강도는 감소하지만 흰색의 포장지 로는 가장 강한 것
(2) 내유성종이 (grease proof paper), 글래신지 (glassine paper)
- 모양이나 특성은 첨가제에 의한 것이 아니라 펄프를 오래 고해하여 셀룰로즈섬유를 수 화시켜 내유성을 부여하도록 한 반투명의 종이
- 오랫동안의 고해와 기계적 처리는 셀룰로즈섬유를 미세화시키고 파괴하여 표면적으로 끈적끈적한 상태가 되게 함
- 내유성종이의 기능성은 공극이 얼마나 채워졌는가에 따라 달라짐 - 섬유사이에 공극이 없어지면 액체의 통과가 힘들어 지게 됨 (3) 글래신지 (glassine paper)
- 아주 심하게 calendering 공정을 거쳐서 유리와 같이 매끄러운 표면을 가짐과 아울러 밀도가 높고 투명성이 증가 됨
- 왁스 (wax)나 도료 (lacquer)등의 방수 코팅을 하기에 좋은 표면을 가지며 적층
(lamination)에도 적합.
- 왁스처리 후 포테이토칩, 건조식품, 과자, 아이스크림, 커피 등의 봉지포장으로 만이 사 용
9. 황산지 (parchment paper)
- 사이징 (sizing)이 첨가되지 않은 양질의 화학펄프를 진한 황산에 담구어 셀룰로즈섬유 를 많이 팽창시키고 부분적으로 용해하여 제조
- 냄새와 맛이 없으며 매끄러운 표면을 가지고 있음
- 마가린, 라드(lard)포장의 내포장, 햄, 베이콘 등의 내포장, 냉동식품 트에이의 내포장으 로 광범위하게 사용
- 내유성과 습강도가 좋아서 식품표면에서 잘 떨어져 육류 슬라이스 등의 사이 포장으로 이용
10. 왁스지 (waxed paper)
- 글래신지, 내유성종이, 방수지 등의 많은 종이에 왁스처리가 가능 함
- 액체나 증기에 대해 차단성을 주며, 열접착성, 적층, 인쇄성의 여러 기능을 제공
- 건왁스처리 (dry waxing): 종이가 가열된 롤 위로 통과될 때 용융된 상태의 왁스를 종이 로 침투시켜 코팅하는 방법
- 습왁싱 (wet waxing): 가열롤이 없는 상태에서 왁스 코팅 후 바로 냉각 고화시키는 방법 - 왁스는 종이의 단면이나 양면에 다 처리할 수 있고 습왁스지가 수분차단성과 광택, 열
접착이나 적층에 적합 함
- 왁스지는 수분차단성 포장재의 하나로서 내유성과 열접착성을 가지고 있어 식품포장에 유용함
- 과자포장지, 박스의 내포장, 샌드위치 포장, 컵케익의 베이킹 컵, 접는 식의 상자포자, 건 조스낵의 포장 등 광범위하게 사용
11. . 티슈지 (tissue paper)
- 반투명한 것에서부터 불투명한 것까지에 이르며 왁스처리 될 수 있음
- 포장용에 쓰이는 티슈지는 calendering기계를 통과시켜 한 명 혹은 양쪽면을 매끄럽게 하여 생산하며 가벼운 wrapping의 용도로 사용
12. 코팅지
- 라벨이나 봉투 등의 경우 인쇄적성을 향상시키기 위하여 여러 형태의 코팅이 사용 - 코팅의 종류
: 착색제, 접착제, 첨가제 등
- 코팅지는 라벨이나 여러 겹으로 된 봉지뿐만 아니라 적층되거나 다른 재료와 결합되어 많이 사용
