يُعدّ غشاء البلاستيك المركب مادة تغليف شائعة الاستخدام في التغليف المقاوم للتعقيم. يُعدّ التعقيم بالتعقيم والحرارة عمليةً مهمةً لتغليف الأطعمة عالية الحرارة. ومع ذلك، فإنّ الخصائص الفيزيائية لأغشية البلاستيك المركبة عرضة للتلف الحراري بعد التسخين، مما ينتج عنه مواد تغليف غير مؤهلة. تُحلل هذه المقالة المشاكل الشائعة بعد طهي أكياس التغليف عالية الحرارة، وتُقدّم طرق اختبار أدائها الفيزيائي، آملةً أن يكون لها أثرٌ إرشاديٌّ في الإنتاج الفعلي.
أكياس التغليف المقاومة للحرارة العالية هي شكل شائع الاستخدام للحوم ومنتجات الصويا وغيرها من الأطعمة الجاهزة. تُعبأ هذه الأكياس عادةً بتفريغ الهواء، ويمكن تخزينها في درجة حرارة الغرفة بعد تسخينها وتعقيمها على درجة حرارة عالية (100-135 درجة مئوية). تتميز الأطعمة المعبأة المقاومة للحرارة بسهولة حملها، وجاهزة للأكل بعد فتح الكيس، كما أنها صحية ومريحة، وتحافظ على نكهة الطعام، مما يجعلها محبوبة للغاية من قبل المستهلكين. تتراوح مدة صلاحية منتجات التغليف المقاومة للحرارة من نصف عام إلى عامين، وذلك حسب عملية التعقيم ومواد التغليف المستخدمة.
تشمل عملية تغليف الأطعمة المعقمة تصنيع الأكياس، والتعبئة، والتفريغ، والختم الحراري، والفحص، والطهي والتعقيم بالتسخين، والتجفيف والتبريد، والتغليف. يُعدّ الطهي والتعقيم بالتسخين العملية الأساسية للعملية بأكملها. ومع ذلك، عند تغليف الأكياس المصنوعة من مواد بوليمرية - البلاستيك - تزداد حركة السلسلة الجزيئية بعد التسخين، وتكون الخصائص الفيزيائية للمادة عرضة للضعف الحراري. يحلل هذا المقال المشاكل الشائعة بعد طهي أكياس المعقمة عالية الحرارة، ويعرض طرق اختبار أدائها الفيزيائي.
1. تحليل المشاكل الشائعة المتعلقة بأكياس التغليف المقاومة للالتصاق
يُعبأ الطعام المُعالَج بدرجة حرارة عالية، ثم يُسخَّن ويُعقَّم مع مواد التغليف. لتحقيق خصائص فيزيائية عالية وخصائص عازلة جيدة، تُصنع العبوات المقاومة للمعالَج من مواد أساسية متنوعة. من المواد الشائعة الاستخدام: PA، وPET، وAL، وCPP. تتكون الهياكل الشائعة الاستخدام من طبقتين من الأغشية المركبة، ومن الأمثلة التالية: BOPA/CPP، وPET/CPP، وأغشية مركبة ثلاثية الطبقات (مثل PA/AL/CPP، وPET/PA/CPP)، وأغشية مركبة رباعية الطبقات (مثل PET/PA/AL/CPP). في الإنتاج الفعلي، أكثر مشاكل الجودة شيوعًا هي التجاعيد، وتمزق الأكياس، وتسرب الهواء، والرائحة الكريهة بعد الطهي.
١) هناك ثلاثة أشكال عامة للتجعد في أكياس التغليف: تجاعيد أفقية أو رأسية أو غير منتظمة على مادة قاعدة التغليف؛ تجاعيد وشقوق في كل طبقة مركبة وضعف في التسطيح؛ انكماش مادة قاعدة التغليف، وانكماش الطبقة المركبة والطبقات المركبة الأخرى بشكل منفصل، وخطوط. تنقسم الأكياس المكسورة إلى نوعين: انفجار مباشر وتجعد ثم انفجار.
٢) يشير التقشر إلى ظاهرة انفصال طبقات مواد التغليف المركبة عن بعضها البعض. يظهر التقشر الطفيف على شكل انتفاخات تشبه الخطوط في الأجزاء المجهدة من العبوة، مما يقلل من قوة التقشير، ويمكن حتى تمزيقه يدويًا برفق. في الحالات الشديدة، تنفصل طبقة التغليف المركبة على مساحة كبيرة بعد الطهي. في حالة حدوث التقشر، يختفي التعزيز التآزري للخصائص الفيزيائية بين الطبقات المركبة لمادة التغليف، وتنخفض الخصائص الفيزيائية وخصائص الحاجز بشكل كبير، مما يجعل من المستحيل تلبية متطلبات مدة الصلاحية، وغالبًا ما يتسبب في خسائر أكبر للشركة.
٣). عادةً ما يستغرق تسرب الهواء الطفيف فترة حضانة طويلة نسبيًا، ويصعب اكتشافه أثناء الطهي. خلال فترة تداول المنتج وتخزينه، تنخفض درجة فراغه، ويظهر هواء واضح في العبوة. لذلك، غالبًا ما تؤثر هذه المشكلة على جودة عدد كبير من المنتجات، ويكون تأثيرها أكبر. يرتبط حدوث تسرب الهواء ارتباطًا وثيقًا بضعف العزل الحراري وضعف مقاومة الثقب في كيس التغليف.
٤) تُعدّ رائحة الطهي مشكلة شائعة تتعلق بالجودة. ترتبط هذه الرائحة الغريبة بوجود بقايا مذيبات زائدة في مواد التغليف أو اختيار غير مناسب للمواد. عند استخدام غشاء البولي إيثيلين كطبقة إغلاق داخلية لأكياس الطهي عالية الحرارة التي تزيد عن ١٢٠ درجة مئوية، يكون غشاء البولي إيثيلين عرضة للرائحة عند درجات الحرارة العالية. لذلك، يُختار عادةً RCPP كطبقة داخلية لأكياس الطهي عالية الحرارة.
2. طرق اختبار الخصائص الفيزيائية للتغليف المقاوم للالتصاق
العوامل المؤدية إلى مشاكل جودة العبوات المقاومة للالتصاق معقدة نسبيًا، وتشمل جوانب عديدة، مثل المواد الخام للطبقة المركبة، والمواد اللاصقة، والحبر، ومراقبة عملية تصنيع المواد المركبة والأكياس، وعمليات التصاقها. لضمان جودة العبوات ومدة صلاحية الطعام، من الضروري إجراء اختبارات مقاومة الطهي على مواد التغليف.
المعيار الوطني المطبق على أكياس التغليف المقاومة للانكماش هو GB/T10004-2008 "أغشية بلاستيكية مركبة للتغليف، والتصفيح الجاف للأكياس، والتصفيح بالبثق"، وهو مبني على JIS Z 1707-1997 "المبادئ العامة للأغشية البلاستيكية لتغليف الأغذية". صُمم ليحل محل GB/T 10004-1998 "أغشية وأكياس مقاومة للانكماش" وGB/T10005-1998 "أغشية وأكياس بولي بروبيلين ثنائية المحور/أغشية وأكياس بولي إيثيلين منخفضة الكثافة المركبة". يتضمن GB/T 10004-2008 خصائص فيزيائية متنوعة ومؤشرات لبقايا المذيبات لأغشية وأكياس التغليف المقاومة للانكماش، ويشترط اختبار مقاومة هذه الأكياس للوسائط عالية الحرارة. الطريقة هي ملء أكياس التغليف المقاومة للانسداد بحمض الأسيتيك بنسبة 4%، وكبريتيد الصوديوم بنسبة 1%، وكلوريد الصوديوم بنسبة 5%، وزيت نباتي، ثم تفريغها وإغلاقها بإحكام، وتسخينها وضغطها في قدر طهي عالي الضغط عند درجة حرارة 121 درجة مئوية لمدة 40 دقيقة، ثم تبريدها مع ثبات الضغط. بعد ذلك، يُختبر مظهرها، وقوة شدها، واستطالتها، وقوة تقشيرها، وقوة إغلاقها الحراري، ويُستخدم معدل الانحدار لتقييمها. الصيغة كالتالي:
R=(AB)/A×100
في الصيغة، R هو معدل التدهور (%) للعناصر المختبرة، A هو متوسط قيمة العناصر المختبرة قبل اختبار مقاومة الوسط لدرجات الحرارة العالية؛ B هو متوسط قيمة العناصر المختبرة بعد اختبار مقاومة الوسط لدرجات الحرارة العالية. متطلبات الأداء هي: "بعد اختبار مقاومة العزل الكهربائي لدرجات الحرارة العالية، يجب ألا تظهر على المنتجات التي تبلغ درجة حرارتها 80 درجة مئوية أو أكثر أي انفصال أو تلف أو تشوه واضح داخل الكيس أو خارجه، مع انخفاض في قوة التقشير، وقوة السحب، والإجهاد الاسمي عند الكسر، وقوة العزل الحراري. يجب أن يكون المعدل ≤30%".
3. اختبار الخصائص الفيزيائية لأكياس التغليف المقاومة للالتصاق
يمكن للاختبار الفعلي على الآلة تحديد الأداء العام للعبوات المقاومة للانسداد بدقة. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة لا تستغرق وقتًا طويلاً فحسب، بل إنها محدودة أيضًا بخطة الإنتاج وعدد الاختبارات. كما أنها تتسم بضعف قابلية التشغيل، وهدر كبير، وتكلفتها العالية. من خلال اختبار الانسداد، الذي يكشف عن الخصائص الفيزيائية مثل خصائص الشد، وقوة التقشير، وقوة الختم الحراري قبل وبعد الانسداد، يمكن تقييم جودة مقاومة كيس الانسداد بشكل شامل. تستخدم اختبارات الطهي عادةً نوعين من المحتويات الفعلية والمواد المُحاكاة. يمكن لاختبار الطهي باستخدام المحتويات الفعلية أن يكون أقرب ما يمكن إلى حالة الإنتاج الفعلية، ويمكنه بفعالية منع دخول العبوات غير المؤهلة إلى خط الإنتاج على دفعات. بالنسبة لمصانع مواد التغليف، تُستخدم مواد مُحاكاة لاختبار مقاومة مواد التغليف أثناء عملية الإنتاج وقبل التخزين. يُعد اختبار أداء الطهي أكثر عمليةً وسهولةً في التشغيل. يقدم المؤلف طريقة اختبار الأداء الفيزيائي لأكياس التغليف المقاومة للانسداد عن طريق ملئها بسوائل مُحاكاة للأغذية من ثلاثة مُصنّعين مختلفين، وإجراء اختبارات التبخير والغليان على التوالي. تتم عملية الاختبار كما يلي:
1) اختبار الطبخ
الأدوات: وعاء طهي آمن وذكي عالي الحرارة يعمل بالضغط الخلفي، وجهاز اختبار ختم الحرارة HST-H3
خطوات الاختبار: ضع حمض الأسيتيك بتركيز 4% في كيس التقطير بحرص حتى ثلثي الحجم. احرص على عدم تلويث الختم، حتى لا يؤثر على ثباته. بعد التعبئة، أغلق أكياس الطهي بـ HST-H3، وحضّر 12 عينة. عند الإغلاق، يجب تفريغ الهواء الموجود في الكيس قدر الإمكان لمنع تمدد الهواء أثناء الطهي من التأثير على نتائج الاختبار.
ضع العينة المُغلقة في وعاء الطهي لبدء الاختبار. اضبط درجة حرارة الطهي على ١٢١ درجة مئوية، ومدة الطهي ٤٠ دقيقة، ثم اطبخ ٦ عينات على البخار، ثم اغليها. أثناء اختبار الطهي، انتبه جيدًا لتغيرات ضغط الهواء ودرجة الحرارة في وعاء الطهي لضمان الحفاظ على درجة الحرارة والضغط ضمن النطاق المُحدد.
بعد انتهاء الاختبار، بَرِّده إلى درجة حرارة الغرفة، ثم أخرجه ولاحظ وجود أي تشققات أو تجاعيد أو انفصال في الأكياس، وما إلى ذلك. بعد الاختبار، كانت أسطح العينات من الوزن 1# والوزن 2# ناعمة بعد الطهي، ولم يكن هناك أي انفصال. أما سطح العينة من الوزن 3# فلم يكن ناعمًا جدًا بعد الطهي، وكانت حوافها ملتوية بدرجات متفاوتة.
2) مقارنة خصائص الشد
قبل وبعد الطهي، تم أخذ خمس عينات مستطيلة بأبعاد 15 مم × 150 مم عرضيًا و150 مم طوليًا، ثم تم تعريضها لمدة 4 ساعات في بيئة درجة حرارتها 23±2 درجة مئوية ورطوبة نسبية 50±10%. استُخدمت آلة اختبار الشد الإلكترونية الذكية XLW (PC) لاختبار قوة الكسر والاستطالة عند الكسر بسرعة 200 مم/دقيقة.
3) اختبار التقشير
وفقًا للطريقة أ من المواصفة GB 8808-1988 "طريقة اختبار التقشير للمواد البلاستيكية المركبة اللينة"، قُطعت عينة بعرض 15±0.1 مم وطول 150 مم. أُخذت خمس عينات أفقيًا ورأسيًا. قشّرت طبقة المادة المركبة مسبقًا على طول العينة، ثم حُملت في جهاز اختبار الشد الإلكتروني الذكي XLW (PC)، واختبرت قوة التقشير عند 300 مم/دقيقة.
4) اختبار قوة الختم الحراري
وفقًا لـ GB/T 2358-1998 "طريقة اختبار قوة الختم الحراري لأكياس التغليف البلاستيكية"، قم بقطع عينة بعرض 15 مم في جزء الختم الحراري للعينة، وافتحها بزاوية 180 درجة، وقم بربط كلا طرفي العينة على XLW (PC) الذكي على آلة اختبار الشد الإلكترونية، يتم اختبار الحمل الأقصى بسرعة 300 مم/دقيقة، ويتم حساب معدل السقوط باستخدام صيغة العازل لمقاومة درجات الحرارة العالية في GB/T 10004-2008.
تلخيص
تزداد شعبية الأطعمة المعبأة المقاومة للتغليف الحراري بين المستهلكين نظرًا لسهولة تناولها وتخزينها. وللحفاظ على جودة محتوياتها ومنع فسادها، يجب مراقبة كل خطوة من خطوات إنتاج أكياس التغليف الحراري عالية الحرارة بدقة وضبطها بشكل معقول.
١. يجب أن تُصنع أكياس الطهي المقاومة لدرجات الحرارة العالية من مواد مناسبة، بناءً على محتواها وعملية إنتاجها. على سبيل المثال، عادةً ما يُختار CPP كطبقة عزل داخلية لأكياس الطهي المقاومة لدرجات الحرارة العالية؛ وعند استخدام أكياس تغليف تحتوي على طبقات AL لتعبئة المحتويات الحمضية والقلوية، يجب إضافة طبقة مركبة من PA بين AL وCPP لزيادة مقاومة نفاذية الأحماض والقلويات؛ ويجب أن تكون قابلية الانكماش الحراري لكل طبقة مركبة متسقة أو متشابهة لتجنب تشوه المادة أو حتى انفصالها بعد الطهي بسبب ضعف تطابق خصائص الانكماش الحراري.
٢. التحكم في عملية التركيب بشكل معقول. غالبًا ما تستخدم أكياس التغليف المقاومة لدرجات الحرارة العالية طريقة التركيب الجاف. في عملية إنتاج غشاء التغليف، من الضروري اختيار المادة اللاصقة المناسبة وعملية اللصق الجيدة، والتحكم في ظروف المعالجة بشكل معقول لضمان تفاعل المادة اللاصقة الرئيسية مع مادة المعالجة بشكل كامل.
٣. تُعد مقاومة الوسط الحراري العالي أصعب عملية في تعبئة أكياس التغليف عالية الحرارة. لتقليل مشاكل جودة الدفعات، يجب اختبار أكياس التغليف عالية الحرارة وفحصها بناءً على ظروف الإنتاج الفعلية قبل الاستخدام وأثناء الإنتاج. يجب التحقق من مظهر العبوة بعد الطهي، سواءً كان مسطحًا أو مجعدًا أو متقرحًا أو مشوهًا، ومن وجود انفصال أو تسرب، ومن مطابقة معدل انخفاض الخصائص الفيزيائية (مثل خصائص الشد، ومقاومة التقشير، ومقاومة الختم الحراري) للمتطلبات، إلخ.
وقت النشر: ١٨ يناير ٢٠٢٤
