تحليل بنية منتج أكياس التعقيم الحراري

● يمكن طباعة أنماط رائعة.

● يتميز بفترة صلاحية طويلة (6-12 شهرًا) في درجة حرارة الغرفة ويسهل إغلاقه وفتحه.

● لا حاجة للتبريد، مما يوفر تكاليف التبريد

● إنه مناسب لتعبئة أنواع عديدة من الأطعمة، مثل اللحوم والدواجن والمنتجات المائية والفواكه والخضروات والأطعمة المصنوعة من الحبوب المختلفة والحساء.

● يمكن تسخينه مع العبوة لمنع فقدان النكهة، وهو مناسب بشكل خاص للعمل الميداني والسفر والطعام العسكري.

يشمل إنتاج أكياس الطهي بالكامل، بما في ذلك نوع المحتوى، وضمان الجودة، وفهم شامل للتصميم الهيكلي للمنتج، والركيزة والحبر، واختيار المادة اللاصقة، وعملية الإنتاج، واختبار المنتج، والتعبئة والتغليف، ومراقبة عملية التعقيم، وما إلى ذلك. ونظرًا لأن تصميم هيكل منتج أكياس الطهي هو الأساس، فإن هذا تحليل واسع النطاق، لا يقتصر على تحليل تكوين ركيزة المنتج فحسب، بل يشمل أيضًا تحليل أداء المنتجات الهيكلية المختلفة، والاستخدام، والسلامة والنظافة، والاقتصاد، وما إلى ذلك.

1. فساد الطعام والتعقيم
يعيش البشر في بيئة ميكروبية، وتوجد المحيطات الحيوية للأرض بأكملها في عدد لا يحصى من الكائنات الحية الدقيقة، وإذا تجاوز تكاثر الميكروبات في الطعام حداً معيناً، فسيفسد الطعام ويفقد صلاحيته للأكل.

تُعدّ بكتيريا الزائفة والضمة من أكثر أنواع البكتيريا شيوعًا المسببة لفساد الطعام، وكلاهما مقاوم للحرارة. تموت البكتيريا المعوية عند تسخينها لمدة 30 دقيقة على درجة حرارة 60 درجة مئوية، بينما تتحمل بعض أنواع العصيات اللبنية التسخين لمدة 30 دقيقة على درجة حرارة 65 درجة مئوية. أما العصيات، فتتحمل عمومًا التسخين على درجة حرارة تتراوح بين 95 و100 درجة مئوية لعدة دقائق، وبعضها يتحمل التسخين لمدة 20 دقيقة على درجة حرارة 120 درجة مئوية. بالإضافة إلى البكتيريا، يوجد في الطعام أيضًا عدد كبير من الفطريات، بما في ذلك التريكوديرما والخميرة وغيرها. كما أن الضوء والأكسجين ودرجة الحرارة والرطوبة ودرجة الحموضة وغيرها من العوامل قد تُسبب فساد الطعام، إلا أن العامل الرئيسي هو الكائنات الدقيقة، ولذلك يُعدّ الطهي على درجات حرارة عالية لقتل هذه الكائنات طريقة مهمة لحفظ الطعام لفترات طويلة.

يمكن تقسيم تعقيم المنتجات الغذائية إلى بسترة عند 72 درجة مئوية، وتعقيم بالغليان عند 100 درجة مئوية، وتعقيم بالطهي بدرجة حرارة عالية عند 121 درجة مئوية، وتعقيم بالطهي بدرجة حرارة عالية عند 135 درجة مئوية، وتعقيم فوري بدرجة حرارة فائقة الارتفاع عند 145 درجة مئوية. كما يستخدم بعض المصنّعين تعقيمًا بدرجة حرارة غير قياسية تبلغ حوالي 110 درجة مئوية. ويُبيّن الجدول 1 ظروف التعقيم الأكثر فعالية في القضاء على بكتيريا كلوستريديوم بوتولينوم، وذلك وفقًا لاختلاف المنتجات.

الجدول 1: وقت موت جراثيم المطثية الوشيقية بالنسبة لدرجة الحرارة

درجة الحرارة (مئوية)	100	105	110	115	120	125	130	135
وقت الوفاة (بالدقائق)	330	100	32	10	4	الثمانينيات	30s	10s

2. خصائص المواد الخام لأكياس البخار

أكياس طهي مقاومة للحرارة العالية مزودة بالخصائص التالية:

وظيفة تغليف تدوم طويلاً، وتخزين مستقر، ومنع نمو البكتيريا، ومقاومة التعقيم بدرجة حرارة عالية، إلخ.

إنها مادة مركبة جيدة جداً ومناسبة لتغليف الأطعمة سريعة التحضير.

اختبار البنية النموذجية: بولي إيثيلين تيريفثالات/مادة لاصقة/رقائق ألومنيوم/غراء لاصق/نايلون/بولي بروبيلين مقوى بالألياف

كيس تعقيم حراري عالي الحرارة ذو بنية ثلاثية الطبقات PET/AL/RCPP

تعليمات المواد

(1) غشاء البولي إيثيلين تيريفثالات
فيلم بوبيت يحتوي على واحد منأعلى قوة شدمن بين جميع الأغشية البلاستيكية، ويمكنها تلبية احتياجات المنتجات الرقيقة جدًا ذات الصلابة والمتانة العالية.

مقاومة ممتازة للبرودة والحرارة.يتراوح نطاق درجة الحرارة المناسب لفيلم BOPET من 70 درجة مئوية إلى 150 درجة مئوية، مما يسمح له بالحفاظ على خصائص فيزيائية ممتازة في نطاق واسع من درجات الحرارة وهو مناسب لمعظم تغليف المنتجات.

أداء ممتاز للحاجز.يتميز هذا المنتج بأداء ممتاز في منع تسرب الماء والهواء، على عكس النايلون الذي يتأثر بشدة بالرطوبة. مقاومته للماء مماثلة لمقاومته للبولي إيثيلين، ومعامل نفاذيته للهواء منخفض للغاية. يتمتع بخاصية عزل عالية جدًا للهواء والروائح، وهو من المواد المستخدمة في الحفاظ على العطور.

مقاومة كيميائية، مقاومة للزيوت والشحوم، ومعظم المذيبات والأحماض والقلويات المخففة.

(2) فيلم بوبا
تتميز أغشية BOPA بمتانة ممتازة.تُعد قوة الشد، وقوة التمزق، وقوة الصدم، وقوة الانكسار من بين أفضل الخصائص في المواد البلاستيكية.

تُعد المرونة الفائقة ومقاومة الثقوب الدقيقة، وعدم سهولة ثقب المحتويات، من السمات الرئيسية لمادة BOPA، فهي تتمتع بمرونة جيدة، كما أنها تجعل ملمس العبوة جيدًا.

خصائص حاجز جيدة، واحتفاظ جيد بالرائحة، ومقاومة للمواد الكيميائية الأخرى غير الأحماض القوية، ومقاومة ممتازة للزيوت بشكل خاص.
بفضل نطاق واسع من درجات حرارة التشغيل ونقطة انصهار تبلغ 225 درجة مئوية، يمكن استخدامه لفترات طويلة بين -60 درجة مئوية و130 درجة مئوية. وتحافظ مادة BOPA على خصائصها الميكانيكية في درجات الحرارة المنخفضة والعالية على حد سواء.

يتأثر أداء غشاء BOPA بشكل كبير بالرطوبة، حيث تتأثر كل من ثبات أبعاده وخصائصه العازلة بالرطوبة. بعد تعرض غشاء BOPA للرطوبة، فإنه بالإضافة إلى التجعد، فإنه عادةً ما يستطيل أفقيًا. أما الانكماش الطولي، فيصل معدل استطالته إلى 1%.

(3) غشاء البولي بروبيلين CPP، مقاومة عالية لدرجات الحرارة، أداء جيد في اللحام الحراري؛
فيلم CPP هو فيلم من البولي بروبيلين المصبوب، وفيلم الطهي العام CPP مصنوع من مواد خام من البولي بروبيلين الثنائي العشوائي، ويمكن أن تتحمل أكياس الفيلم المعقمة بدرجة حرارة عالية تتراوح بين 121-125 درجة مئوية مدة تتراوح بين 30-60 دقيقة.
فيلم الطهي عالي الحرارة CPP المصنوع من مواد خام من البولي بروبيلين المتجانس، والمصنوع من أكياس الفيلم، يمكنه تحمل التعقيم بدرجة حرارة عالية تصل إلى 135 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة.

متطلبات الأداء هي: يجب أن تكون درجة حرارة نقطة تليين فيكات أعلى من درجة حرارة الطهي، ويجب أن تكون مقاومة الصدمات جيدة، ومقاومة الوسائط جيدة، ويجب أن تكون نقطة عين السمكة ونقطة البلورة في أدنى حد ممكن.

يتحمل التعقيم بالضغط عند درجة حرارة 121 درجة مئوية وضغط 0.15 ميجا باسكال، ويحافظ تقريبًا على شكل الطعام ونكهته، ولن يتشقق الغشاء أو يتقشر أو يلتصق، ويتمتع بثبات جيد؛ غالبًا ما يكون مصنوعًا من غشاء النايلون أو غشاء البوليستر المركب، ويُستخدم لتعبئة الأطعمة التي تحتوي على أنواع من الحساء، بالإضافة إلى كرات اللحم والزلابية والأرز وغيرها من الأطعمة المجمدة المصنعة.

(4) رقائق الألومنيوم
رقائق الألومنيوم هي الرقائق المعدنية الوحيدة المستخدمة في مواد التغليف المرنة، فهي مادة معدنية تتميز بقدرتها الفائقة على منع تسرب الماء والغازات والضوء، فضلاً عن احتفاظها بالنكهة، ما يجعلها مادة تغليف يصعب مقارنتها بأي مادة أخرى. تتحمل رقائق الألومنيوم التعقيم بالضغط عند درجة حرارة 121 درجة مئوية وضغط 0.15 ميجا باسكال، مما يضمن الحفاظ على شكل الطعام ونكهته، كما تمنع تشقق الغشاء أو تقشره أو التصاقه، ما يمنحها ثباتًا عاليًا. غالبًا ما تُستخدم رقائق الألومنيوم مع أغشية النايلون أو البوليستر المركبة لتغليف الأطعمة المجمدة مثل الحساء، وكرات اللحم، والزلابية، والأرز، وغيرها.

(5) حبر
تتطلب أكياس البخار التي تستخدم حبرًا قائمًا على البولي يوريثان للطباعة، متطلبات انخفاض المذيبات المتبقية، وقوة مركبة عالية، وعدم تغير اللون بعد الطهي، وعدم وجود انفصال أو تجاعيد، مثل تجاوز درجة حرارة الطهي 121 درجة مئوية، يجب إضافة نسبة معينة من المصلب لزيادة مقاومة الحبر لدرجة الحرارة.

تُعدّ نظافة الحبر بالغة الأهمية، إذ تُشكّل المعادن الثقيلة مثل الكادميوم والرصاص والزئبق والكروم والزرنيخ وغيرها خطرًا جسيمًا على البيئة الطبيعية وجسم الإنسان. ثانيًا، يتكوّن الحبر نفسه من مجموعة متنوعة من المواد، بما في ذلك الروابط والأصباغ والملونات والإضافات، مثل مواد منع الرغوة ومضادات الكهرباء الساكنة والملدنات، وغيرها من المواد التي تُشكّل مخاطر أمنية. يُمنع منعًا باتًا إضافة أصباغ المعادن الثقيلة، ومركبات إيثر الجليكول والإستر. قد تحتوي المذيبات على البنزين والفورمالديهايد والميثانول والفينول، وقد تحتوي الروابط على ثنائي إيزوسيانات التولوين الحر، وقد تحتوي الأصباغ على ثنائي الفينيل متعدد الكلور والأمينات العطرية، وما إلى ذلك.

(6) المواد اللاصقة
أكياس التعقيم بالبخار المركبة مصنوعة من مادة لاصقة من البولي يوريثان ثنائية المكونات، وتتكون المادة الرئيسية من ثلاثة أنواع: بوليول البوليستر، وبوليول الإيثر، وبوليول البولي يوريثان. يوجد نوعان من عوامل التصلب: بولي إيزوسيانات عطري وبولي إيزوسيانات أليفاتي. تتميز المواد اللاصقة المقاومة للحرارة العالية والمناسبة للتعقيم بالبخار بالخصائص التالية:

● نسبة عالية من المواد الصلبة، لزوجة منخفضة، قابلية جيدة للدهن.

●التصاق أولي ممتاز، لا يوجد فقدان لقوة التقشير بعد التبخير، لا يوجد تجعد في الإنتاج، لا يوجد تجعد بعد التبخير.

●المادة اللاصقة آمنة من الناحية الصحية، وغير سامة، وعديمة الرائحة.

● سرعة تفاعل أسرع ووقت نضج أقصر (في غضون 48 ساعة للمنتجات المركبة من البلاستيك والبلاستيك و 72 ساعة للمنتجات المركبة من الألومنيوم والبلاستيك).

● حجم طلاء منخفض، قوة ربط عالية، قوة إحكام حراري عالية، مقاومة جيدة لدرجات الحرارة.

● لزوجة تخفيف منخفضة، ويمكن أن يكون عالي الأداء في الحالة الصلبة، وقابلية جيدة للانتشار.

● نطاق واسع من التطبيقات، مناسب لمجموعة متنوعة من الأفلام.

● مقاومة جيدة للمواد المقاومة (الحرارة، الصقيع، الأحماض، القلويات، الملح، الزيت، التوابل، إلخ).

تبدأ عملية ضمان نظافة المواد اللاصقة بإنتاج الأمين العطري الأولي (PAA)، الذي ينتج عن التفاعل الكيميائي بين الإيزوسيانات العطرية والماء في أحبار الطباعة ثنائية المكونات ومواد التغليف اللاصقة. يتكون الأمين العطري الأولي من الإيزوسيانات العطرية، وليس من الإيزوسيانات الأليفاتية أو الأكريليك أو المواد اللاصقة القائمة على الإيبوكسي. كما أن وجود مواد غير مكتملة ذات وزن جزيئي منخفض ومذيبات متبقية قد يشكل خطرًا على السلامة.

3. الهيكل الرئيسي لكيس الطهي
وفقًا للخصائص الاقتصادية والفيزيائية والكيميائية للمادة، فإن الهياكل التالية شائعة الاستخدام في أكياس الطهي.

طبقتان: PET/CPP، BOPA/CPP، GL-PET/CPP.

ثلاث طبقات: PET/AL/CPP، BOPA/AL/CPP، PET/BOPA/CPP،
GL-PET/BOPA/CPP،PET/PVDC/CPP،PET/EVOH/CPP،BOPA/EVOH/CPP

أربع طبقات: PET/PA/AL/CPP، PET/AL/PA/CPP

مبنى متعدد الطوابق.

فيلم PET/EVOH مشترك البثق /CPP، فيلم PET/PVDC مشترك البثق /CPP، فيلم PA/PVDC مشترك البثق /CPP، فيلم PET/EVOH مشترك البثق، فيلم PA/PVDC مشترك البثق

4. تحليل الخصائص الهيكلية لكيس الطهي
يتكون الهيكل الأساسي لكيس الطهي من طبقة سطحية، وطبقة وسطى، وطبقة لحام حراري. تُصنع الطبقة السطحية عادةً من البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) والبولي أوليفين ثنائي الفينول أ (BOPA)، وتتميز بمتانتها ومقاومتها للحرارة وسهولة الطباعة عليها. أما الطبقة الوسطى، فتُصنع من الألومنيوم، أو البولي فينيليدين ثنائي الفينيل (PVDC)، أو البولي فينيل إيثر هيدروكلوريد (EVOH)، أو البولي أوليفين ثنائي الفينول أ (BOPA)، وتتميز بقدرتها على توفير حاجز للضوء، وحجب الضوء، وتكوين طبقة مركبة مزدوجة الجوانب. بينما تُصنع طبقة اللحام الحراري من أنواع مختلفة من البولي بروبيلين المكلور (CPP)، أو البولي فينيل إيثر هيدروكلوريد (EVOH)، أو البولي أوليفين ثنائي الفينول أ (BOPA)، وغيرها. ويمكن اختيار طبقة اللحام الحراري من أنواع مختلفة من البولي بروبيلين المكلور (CPP)، أو البولي بروبيلين والبولي فينيليدين ثنائي الفينيل (PP) المُشكّل بالبثق المشترك، أو غشاء البولي فينيل إيثر هيدروكلوريد (EVOH) المُشكّل بالبثق المشترك. أما عند الطهي في درجات حرارة أقل من 110 درجة مئوية، فيُفضل استخدام غشاء البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE)، الذي يتميز بقدرته على اللحام الحراري، ومقاومته للثقب والمواد الكيميائية، بالإضافة إلى انخفاض امتصاصه للمواد، مما يجعله صحيًا.

4.1 بولي إيثيلين تيريفثالات/غراء/بولي إيثيلين
يمكن تغيير هذا الهيكل إلى PA/غراء/PE، ويمكن استبدال PE بـ HDPE أو LLDPE أو MPE، بالإضافة إلى عدد قليل من أغشية HDPE الخاصة. نظرًا لمقاومة PE للحرارة، يُستخدم عادةً للأكياس المعقمة عند درجة حرارة تتراوح بين 100 و110 درجة مئوية تقريبًا. يمكن اختيار الغراء من بين غراء البولي يوريثان العادي وغراء الغلي، وهو غير مناسب لتغليف اللحوم، حيث أن حاجز العزل فيه ضعيف، وسيتجعد الكيس بعد التبخير، وأحيانًا تلتصق الطبقة الداخلية للغشاء ببعضها. في الأساس، هذا الهيكل هو مجرد كيس مغلي أو كيس مبستر.

4.2 بولي إيثيلين تيريفثالات/غراء/بولي بروبيلين مغلف
هذا الهيكل عبارة عن كيس طهي شفاف نموذجي، يُمكن استخدامه لتعبئة معظم منتجات الطهي. يتميز برؤية المنتج بوضوح، حيث يُمكن رؤية محتوياته مباشرةً، ولكن يجب تجنب تعريض المنتج للضوء. المنتج صلب الملمس، وغالبًا ما يتطلب الأمر ثقب الزوايا لتقريبها. يُعقّم هذا الهيكل عادةً عند درجة حرارة 121 درجة مئوية، ويمكن استخدام غراء طهي عادي عالي الحرارة، أو غراء CPP عادي للطهي. مع ذلك، يجب اختيار غراء ذي معدل انكماش منخفض، وإلا فإن انكماش طبقة الغراء قد يؤدي إلى تحرك الحبر، مما قد يتسبب في انفصال الطبقات بعد التعقيم بالبخار.

4.3 BOPA/غراء/CPP
هذه أكياس طهي شفافة شائعة الاستخدام، مصممة للتعقيم عند درجة حرارة 121 درجة مئوية، تتميز بشفافية عالية، وملمس ناعم، ومقاومة جيدة للثقب. لا يُنصح باستخدامها في حال الحاجة إلى تغليف المنتجات الخفيفة.

نظراً لنفاذية مادة BOPA العالية للرطوبة، فإن المنتجات المطبوعة التي تتعرض للبخار قد تُصاب بسهولة بظاهرة تسرب الألوان، وخاصةً اللون الأحمر الذي قد يتغلغل الحبر إلى السطح. لذا، غالباً ما يتطلب إنتاج الحبر إضافة عامل معالجة لمنع ذلك. إضافةً إلى ذلك، ونظراً لضعف التصاق الحبر بمادة BOPA، فإنه يُصبح عرضةً لظاهرة عدم الالتصاق، خاصةً في البيئات ذات الرطوبة العالية. يجب إحكام إغلاق وتغليف المنتجات نصف المصنعة والأكياس الجاهزة أثناء عملية التصنيع.

4.4 KPET/CPP، KBOPA/CPP
هذا التركيب غير شائع الاستخدام، وشفافية المنتج جيدة، مع خصائص حاجز عالية، ولكن لا يمكن استخدامه إلا للتعقيم تحت 115 درجة مئوية، ومقاومة درجة الحرارة أسوأ قليلاً، وهناك شكوك حول صحته وسلامته.

4.5 PET/BOPA/CPP
يتميز هذا الهيكل للمنتج بقوة عالية وشفافية جيدة ومقاومة جيدة للثقب، ونظرًا لاختلاف معدل انكماش PET وBOPA بشكل كبير، فإنه يستخدم بشكل عام لتغليف المنتجات عند درجة حرارة 121 درجة مئوية وما دونها.

تكون محتويات العبوة أكثر حمضية أو قلوية عند اختيار هذا التركيب من المنتجات، بدلاً من استخدام تركيب يحتوي على الألومنيوم.

يمكن استخدام الطبقة الخارجية من الغراء لاختيار الغراء المغلي، ويمكن تقليل التكلفة بشكل مناسب.

4.6 PET/Al/CPP
هذا هو الشكل الأكثر شيوعًا لأكياس الطهي غير الشفافة، ويمكن استخدام درجات حرارة طهي مختلفة تتراوح من 121 إلى 135 درجة مئوية في هذا الشكل، وذلك وفقًا للأحبار المختلفة والغراء وCPP.

يمكن أن تصل بنية PET/حبر أحادي المكون/مادة لاصقة عالية الحرارة/Al7µm/مادة لاصقة عالية الحرارة/CPP60µm إلى متطلبات الطهي 121 درجة مئوية.

يمكن أن تتحمل بنية PET/حبر ثنائي المكونات/مادة لاصقة عالية الحرارة/Al9µm/مادة لاصقة عالية الحرارة/CPP70µm عالية الحرارة درجة حرارة طهي أعلى من 121 درجة مئوية، وتزداد خاصية الحاجز، ويمتد العمر الافتراضي، والذي يمكن أن يكون لأكثر من عام واحد.

4.7 BOPA/Al/CPP
هذا الهيكل مشابه للهيكل 4.6 المذكور أعلاه، ولكن نظرًا لامتصاص الماء الكبير وانكماش مادة BOPA، فإنه غير مناسب للطهي على درجات حرارة عالية تزيد عن 121 درجة مئوية، ولكن مقاومته للثقب أفضل، ويمكنه تلبية متطلبات الطهي على درجة حرارة 121 درجة مئوية.

4.8 PET/PVDC/CPP، BOPA/PVDC/CPP
يتميز هذا الهيكل لحاجز المنتج بأنه جيد للغاية، ومناسب للتعقيم بالطهي عند درجة حرارة 121 درجة مئوية وما يليها، كما أن الأكسجين يتطلب حاجزًا عاليًا للمنتج.

يمكن استبدال مادة PVDC في التركيب المذكور أعلاه بمادة EVOH، والتي تتمتع أيضًا بخاصية حاجز عالية، ولكن خاصية الحاجز الخاصة بها تنخفض بشكل واضح عند تعقيمها في درجة حرارة عالية، ولا يمكن استخدام BOPA كطبقة سطحية، وإلا فإن خاصية الحاجز تنخفض بشكل حاد مع زيادة درجة الحرارة.

4.9 PET/Al/BOPA/CPP
هذا تصميم عالي الأداء لأكياس الطهي التي يمكنها تعبئة أي منتج طهي تقريبًا ويمكنها أيضًا تحمل درجة حرارة الطهي من 121 إلى 135 درجة مئوية.