E PS 代替を目的と
し
た青果物用 MA 段ボールの開発
朝來壯一
*・
松尾秀規
**
*食品産業担当・**山村産業株式会社
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*FoodI ndus t r y Gr oup･** Yamamur a SangyoCo. , Lt d.
要
旨
青果用発泡スチロール容器を代替する容器開発を目的として，鮮度保持性能を高めるために必要な段ボールの機能 について検討した．その結果，断熱性能では両者に顕著な差は認められなかったが，段ボールは青果物鮮度保持に関 係する酸素及び炭酸ガス透過性特性が著しく劣ることが判った．また，ガス透過特性の異なる段ボール原紙に対し， コーナー通気性を抑制する改良を行い，H 字封かんして鮮度保持試験を行った．その結果，コーナーの改良とガス透過 性の低い原紙を選択して気密性を高めることで青果物鮮度保持機能を高められた．
1.
はじめに
卸売市場など大型包装の利用頻度が高い現場では，発 泡スチロール（以下 EPS と記す）と段ボール（以下 DB と 記す）が主体となっている． EPS は使用後の廃棄に課題 があるが，DB は処理システムが整備されている上，断熱 素材の分離回収が容易であり，リサイクルで有利である． さらに DB は折りたたみ可能で在庫・保管スペースを大幅 に削減でき，使用後容器の減容化に有利である．青果物 鮮度保持機能が確保されれば，DB を使うことへの市場で の抵抗感やロジスティクス上の問題はない．
また，リサイクル可能な素材の採用で，環境への配慮 による企業イメージアップが図れる．流通現場では，段 ボールの①低コスト性，②省スペース性，③形状対応の 柔軟性などの評価は高いが，断熱性・保冷性でEPS より も劣るという評価傾向である．
これまで地場メーカーから県内J A に EPS に替わる機 能性 DB の提案が行われている．しかし，メーカー側に青 果物鮮度保持に関する技術情報が乏しく，保存試験等で 期待するような性能を発揮させるに至らなかった．そこ で，地場企業と県による本企業ニーズ共同研究を実施し たものである．
ビーズ法ポリスチレン 25kg/ m3以上 0. 037
アルミ箔入り空気層 - 0. 03
段ボール 140g/ m2 0. 062
〃 120g/ m2 0. 065
杉 330kg/ m3 0. 093
板ガラス 2600kg/ m3 0. 68
材料 密度等
T able 1 熱伝導に関する特性
熱伝導率W/ m. k
DB と EPS は，Tabl e 1 に示すように，熱伝導特性にお いて他の素材と較べても格段に性能が優れている．
青果市場等で使用される 4. 8mm を基準とすれば，EPS が DB に勝るものの，同一の厚さであれば断熱性能の差は ほとんどなく，今回対象としたコネギの鮮度を左右する 要素は他に求めるのが妥当と考えられた．
一 般 に青 果物 の鮮 度保 持は ， 低温 流通 を前 提と して CA( Cont r ol l edAt mos pher e St or age) 貯蔵や MA( Modi f i ed At mospher e) 包装のように環境ガス制御によって青果物 自体の呼吸を抑制してエネルギー消費抑える．すなわち 高炭酸ガス＋低酸素を利用して老化ホルモンであるエチ レンを抑制する方法が採られる．
そこで本研究では，青果物の鮮度保持に影響する要素 として輸送中の青果物の環境ガス制御に有利な段ボール の高気密化について検討した．
2.
実験方法
2. 1 温度特性
青果物流通の現場では，EPS の特性を断熱保温性能が DB に較べて格段に優れているという声を聞くため，まず 外部の温度変化に対する応答性を含む温度特性を調査し
た．実際に流通で使用されているほぼ同サイズ（60mm☓
23mm☓19mm）で 4.8mm 厚と 15mm 厚の EPS を供試した．可
能な限り熱貫通の影響を避けるため，両者テープ貼りで DB については角をシリコンコーキングし H字貼りとした． 函内部の温度変化は空間中央部で測定することとし，ボ タン型温湿度データロガーをフィルムテープで宙吊り固 定して測定した．温度プログラムはプログラムインキュ ベータ（タバイ）で 7℃→60mi n→30℃→60mi n→15℃→of f
( 30℃）のプログラムで函内温湿度変化を測定した．
2. 2 通気抑制と評価 2. 2. 1 供試 DB 原紙
塗 膜
ライナー
フルート
ライナー
Fi g. 1 塗装原紙の構造
一般に段ボールの気体透過性は塗料の性質や原紙への 浸透度によって異なるが，塗装によって透気度が抑制さ れる．そこで DB の容器としての気密性向上を目的として， 原紙被覆の効果を検討した．材料は，企業の取扱い塗装 DB から①リサイクール（レンゴー），②ダンプルーフ（レ ンゴー），③発泡ライナー（大王製紙），対照として④普 通段ボールを供試した．
さらに供試材料原紙の表面の状態を比較するため，マ イクロファイバースコープ（C&G システムズ製）を用い て撮影した．
2. 2. 2 供試原紙のガス透過性
ガス透過性については，J I S 規格のガーレー法による 透気度で示すが，これは原紙一枚でのガス透過性であり， フルートを含む成形後の DB 自体のガス透過性を示すも のではない．このため，本研究では著者がフィルムのガ
ス透過性測定用に試作した簡易型ガスチャンバー測定器 を用い，炭酸ガス分圧の変化でガス透過性の検証を行っ た．この方法で用いるチャンバー測定器は，Fi g. 2 に示 すように，上下 2 室になったアクリル製で，上下 2 室の 中間に 100mm直径の正円開口部を設けている．そこに試 料から 98mm直径の円形ディスクを切り出し，周囲をシリ コンシール成形しシリコングリースを塗布してセットし た．上部チャンバーは 20∼22％で炭酸ガス分圧を高めて 充填し，上下チャンバーに圧力差が生じるようにし，ガ スが試料ディスクを透過移動して上下チャンバー内ガス 度が平衡状態に達するまでの変化パターンを経時的に比 較した．ガス濃度測定にはジルコニア式ガスセンサー
（DANSENSOR 社）
フィルム 分取ニードル 分析装置へ
チャンバー （アクリル製）
シリコンリング
固定クリップ
Fi g. 2 ガス透過性測定器
を用い 1 時間毎に内部のガス濃度を測定した．
函構造の開口部の改良はコスト面を考慮し改良は最小 限にとどめ，手掛穴などを設けない無孔 DB のフラップ
Slot 6.4m m
Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型 標準
Slit
の切り込みであるスロット改良を行った．
DB のフラップ部分は最大の通気ポイントであり，通常 90° で重なるが，スロットの元の部分に四角形空間が生 じる．そこで隙間ができないようスロット先端部を加工 した
1)
．形状はフラップ同士の最大重なり角度 30° ∼ 90° までの範囲でⅠ型，Ⅱ型，Ⅲ型とした．通気遮断の 効果は，製函して実際の保存試験に供して評価すること とした．また，DB は構造上テープ貼りで封かんすること になるが，I 字貼りが主流である．しかし，ここでは気 密性を高めるため H 字貼り封かんを選択した．
H字貼 Ｉ字貼
Fi g. 4 封かん方式
2. 3 保存試験
青 果 物用 の鮮 度保 持容 器と し ての 評価 であ るた め， 4. 8mm 厚の各種原紙で，スロットパターンと組み合わせ て製函したDB 容器と，同サイズの現行 EPS 容器（厚さ 15mm密閉式）を加えて 5 種類の容器で保存試験を行った． 保存試験は，コネギが変質しやすい 25℃を選択した．保 存温度に設定したプログラムインキュベータ（タバイ製） にコネギ 10 袋を 1 区とし 2 連性で保存した．供試したコ ネギは前日に収穫後穴あきフィルム包装で市場出荷され， 冷蔵保存されたものを卸売市場から直接入手し 5℃保存 後，翌日室温に馴化した後保存試験に供した．
フィルムは有孔包装であり MA 包装ではない．保存試験 の間の環境変化は函内ガス随時ジルコニア式ガスセンサ ー（DANSENSOR 製）で分析した．保存開始後3 日目の品 質を１：腐敗∼５：収穫時の品質とし 5 段階評価した．
3.
結果と考察
3. 1 容器としての温度特性
Fi g. 5 に示すよう 7℃→60mi n→30℃→60mi n→15℃→of f ( 30 ℃）の間の温度変化は DB と EPS でほぼ同一パタ
2.0 12.0 22.0 32.0 42.0 52.0 62.0 72.0
1 15 29 43 57 71 85 99 113 127 141 155 169 183 197
EP S 温度(℃)
DB温度(℃) EP S 湿度(%RH)
DB湿度(%R H)
Fi g. 5 コネギ用 DB と EPS の昇温冷却特性比較
ーンを示した．但し，DB は吸湿性があるため函内の湿度 変化に差があり，吸湿性の小さい EPS の方が冷却と同時 に急激に湿度が上昇するなど温度の変化に対する湿度の 変化が早かった．これらのことからガス環境さえ考慮す れば鮮度保持上の条件は同等と考えられた．
DB の通気性と鮮度保持上の条件については現場ではあ まり考慮されておらず，低温管理下の温度応答性や作業 性を重視するあまり，手掛穴や四角の穴など多くの通気 可能な隙間が開けられている．これらによって温度応答 性は高まるが，逆に呼吸抑制は不可能となり，低温の途 切れにより一気に青果物の品質低下が起きる．一般に低 温の途切れは常在化しており，高温に晒される危険性は 高く温度応答性を重視する意味は薄い．青果物の鮮度保 持にとっては，低温管理に加えて呼吸を抑制すること， 容器の気密性を高めることが重要である．
６）
3. 2 通気の抑制
3. 2. 1 コーナー通気性の抑制
プの重なり面積が増えて通気の抑制に機能し，高気密化 に有利と考えられる．これらを実際に製函し，鮮度保持
試験で鮮度保持への影響を検討した
．
写真. 1 Ⅰ型 写真. 2 Ⅱ型
写真. 3 Ⅲ型 写真. 4 Ⅰ型の内部
3. 2. 2 改良型原紙の利用
各種原紙を供して製函し，スロットの改良と組み合わ せてその効果を検討した．EPS は写真. 5 に示すように予 備発泡後のポリスチレンビーズが重なり合い圧縮された 多層構造を形成している．ビーズ間は密着しており通気 しにくい構造である．
写真. 5 EPS（× 25） 写真. 6 DB 原紙（× 175）
一方DB は写真. 6のように紙繊維が重なりあった構造 となっているが，目の荒いペーパーフィルターと同様に 気体透過性は大きいと推定される．そこで塗装や断熱コ ーティングを施した各種素材①リサイクール（レンゴー），
②ダンプルーフ（レンゴー），③発泡ライナー（大王製紙）， ④普通段ボールの炭酸ガスの透過性を比較した．普通段 ボールは Fi g. 6 に示すように CO2 の透過が速い．原紙表 面( 写真. 6) からも判るように紙の繊維が重層したフィル ター構造をとっており，気密性に乏しい．発泡ライナー ( Fi g. 7) は原紙表面に発泡性コーティングを施したもの だが，紙繊維の隙間を充填がガスの通気を妨げるまでに は至っておらず，通気性は原紙と同程度であった．
ダンプルーフは紙繊維の隙間が充填されており通気が 抑制されている. 平衡状態に達するまで5∼6 時間程度を 要した ( Fi g. 8) ．
また，リサイクールのガス透過性はさらに低下してお り平衡状態に達するのに 10 時間以上を要した．リサイク ールは EPS のガス透過性に近づいてきているが（Fi g. 9）， EPS はさらに 12 時間経過後も完全平衡には達せず，気密 性の高さが認められた（Fi g. 10）．
これらのことから，塗装の性質にもよるが，紙繊維の 隙間を埋める性質の強い塗料を選択すれば，十分に発泡
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5
1 2 3 4 5 6
CO2上
CO2下
Fi g. 6 普通段ボールの CO2移動
0 5 10 15 20 25
1 2 3 4 5 6
CO2上
CO2下
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5
1 2 3 4 5 6
CO2上
CO2下
Fi g. 8 ダンプルーフの CO2移動
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5
1 2 3 4 5 6 7
CO2
上
CO2
下
Fi g. 9 リサイクールの CO2移動
0 5 10 15 20 25
1 2 3 4 5 6
CO2上
CO2下
Fi g. 10 EPS の CO2移動（5mm厚）
スチロールの気密性に近づけることが可能と考えられた． 無塗装と塗装の差は著しく，塗装によって炭酸ガスの移
動速度が遅くなる傾向が認められた．塗料の塗布によっ て原紙表面の通気性の隙間が少なくなる結果ガス透過抑 制効果が高まるものと考えられた．中でもリサイクール がガス移動では発泡スチロール並のパターンを示した．
塗装は，原紙に浸透するタイプと表面を被覆するタイ プがあるが，コストに関係する塗料及びその量を含めて さらに検討する必要がある．
3. 3 保存試験
実際の流通場面では夏場の流通温度に相当する 25℃で の実証試験を行った．味一ねぎを区分で封かんし，直ち に25℃のインキュベータに保管した．その後24時間毎 に外装容器内の酸素濃度及び炭酸ガス濃度を測定したが， 傷みの著しい保存 3 日目の包装内ガス濃度等の結果を Tabl e 2に示した．保存した試料の外観を写真. 7，8，9 に示したが一様に先端部から黄化が認められたものの， 炭酸ガス濃度が高い傾向にある区が外観上黄化程度が若 干軽い等の差も認められた．
ガスバリア性が高く，気密性が高い区は，コネギの呼 吸に伴って酸素濃度が低下する．一般に１％以下の無気 呼吸至らない低酸素は，コネギの呼吸抑制に働く．
試験区内では，EPS が高炭酸ガス，低酸素傾向であり， 鮮度保持に一定の効果が認められたが，他の区ではリサ イクールのⅠ型を除いて顕著な効果は認められなかった．
これらのことから次のことが推定された．
１）EPSは断熱性に加えて，容器の構造及びEPS 容器自 体の気密性により鮮度保持効果を発現．
２）断熱特性は DB 単独では EPS と大差ないが，鮮度保持 性はガス透過性は抑制で改良することが可能． ３）リサイクールなどの表面塗装は DB のガス透過抑制に
一定の効果が認められ，Tabl e 2 に示すようにスロッ
O2 CO2 O2 CO2 O2 CO2 ① 対 照 ： 普 通 段 ボ ー ル 開 孔 OPP 10 25 20. 9 0 20. 9 0 20. 9 0 1 ② FS 味 一 ネ ギ 用 開 孔 OPP 10 25 20. 9 0 13. 7 6. 3 11 8. 2 2 ③ 普 通 段 ボ ー ル ＋ ス ラ ッ ト Ⅰ 型 開 孔 OPP 10 25 20. 9 0 20. 9 0. 2 20. 9 0. 3 2 ④ 普 通 段 ボ ー ル ＋ ス ラ ッ ト Ⅱ 型 開 孔 OPP 10 25 20. 9 0 20. 9 0. 1 20. 9 0. 1 1 ⑤ リ サ イ ク ー ル ＋ ス ラ ッ ト Ⅰ 型 開 孔 OPP 10 25 20. 9 0 20. 7 0. 4 19 2 2 ⑥ リ サ イ ク ー ル ＋ ス ラ ッ ト Ⅱ 型 開 孔 OPP 5 25 20. 9 0 20. 7 0. 2 20. 2 1 1 ⑦ リ サ イ ク ー ル ＋ ス ラ ッ ト Ⅲ 型 開 孔 OPP 5 25 20. 9 0 20. 7 0. 2 20. 3 1 1
Tabl e 2 25℃ 保 存 試 験 結 果
備 考 評
価
H字 貼 り ガ ス 環 境
9月 7日 9月 8日 保 存 温 度
束 数 9月 9日
写真. 7 函内の 25℃3 日目のコネギ（FS も黄化）
写真. 8 函内の小ねぎ（全てに黄化が発現）
写真. 9 包装内のコネギ（2：③，4: ⑤，FS: ②に相当）
トⅠ型の効果が高かった．コーナー改良と塗装原紙の 利用は，気密性向上に相乗効果が期待できる． ４）EPS は MA 容器としては不充分だが，比較的早く高炭
酸ガス，低酸素条件になる．このため，EPS の青果物
鮮度保持効果は主にその気密性によると考えられた． また，今後安全性を含めて低コスト塗装を検討する 必要があるが，塗装によって段ボールの気密性向上が 可能であることが推察された．
５）封かん方法は，気密性の点からH 字貼りが有利であ るが，流通の現場では作業性・コスト面からH 字貼り を選択することは困難である．このためＩ字貼りでの 気密性向上を検討する必要がある．
3. 4 今後の課題
本試験で DBのコーナー処理による気密性向上が予見 できたので，今後改良をする上では，コーナー処理＋I 字貼りを前提とした検討が必要である．
近年異物混入対策等の理由からバリア性を付与した段 ボール開発の事例が報告されているが，いくつか問題点 も指摘されている．PE 被覆は効果が高いが，①工程数が 増え，製造コストの上昇，②アルミ系バリアでは金属探 知 機が 使用 でき ない ，③石 油由 来で は環 境負荷 が高 い （LCA の問題），また④印刷現場では一般に印刷適性を水 性塗装でコントロールしていることから，水性塗装技術 で紙に酸素バリア性を付与できるとの報告もある．この 場合シーラント層の積層も合わせて行うことも可能であ る．
参考文献
(1)中部大王製紙：第 49 回全日本包装技術研究大会予稿
集,P34(2011)
(2)打田宏：日本包装学会誌P33，Vol4,No.1(1995)
(3)志水基修：フレッシュフードシステム,P28, Vol. 35,
No.2(2006)
(4)五十嵐清一：段ボール包装技術入門,日報出版,
P208~217(2008)
(5)仲川勤：包装材料のバリア性の科学,日本包装学会,
P68~72,P115~P134（2003）
(6)大久保増太郎：野菜の鮮度保持,養賢堂,P25~32,
