Plastová kompozitní fólie je běžně používaný obalový materiál pro obaly odolné vůči retortování. Sterilizace v retortování a tepelná sterilizace jsou důležitým procesem pro balení potravin připravených při vysokých teplotách. Fyzikální vlastnosti plastových kompozitních fólií jsou však po zahřátí náchylné k tepelnému rozkladu, což vede k nekvalitním obalovým materiálům. Tento článek analyzuje běžné problémy po vaření sáčků připravených při vysokých teplotách a představuje metody testování jejich fyzikálních vlastností s cílem poskytnout vodítko pro skutečnou výrobu.
Vysokoteplotně odolné retortové sáčky jsou typem balení běžně používaným pro maso, sójové výrobky a další hotové potraviny. Obvykle se balí ve vakuu a po zahřátí a sterilizaci při vysoké teplotě (100~135 °C) je lze skladovat při pokojové teplotě. Potraviny balené v retortové atmosféře se snadno přenášejí, po otevření sáčku jsou připraveny ke konzumaci, hygienické a pohodlné a dobře si zachovávají chuť potravin, takže si je spotřebitelé velmi oblíbili. V závislosti na sterilizačním procesu a balicích materiálech se trvanlivost retortových obalů pohybuje od půl roku do dvou let.
Proces balení potravin v retortových sáčcích zahrnuje výrobu sáčků, balení do sáčků, vakuování, tepelné svařování, kontrolu, sterilizaci vařením a ohřevem, sušení a chlazení a samotné balení. Sterilizace vařením a ohřevem je základním procesem celého procesu. Při balení sáčků vyrobených z polymerních materiálů – plastů – se však po zahřátí zintenzivňuje pohyb molekulárních řetězců a fyzikální vlastnosti materiálu jsou náchylné k tepelnému útlumu. Tento článek analyzuje běžné problémy po vaření vysokoteplotních retortových sáčků a představuje metody testování jejich fyzikálních vlastností.
1. Analýza běžných problémů s obalovými sáčky odolnými vůči retortovému pálení
Potraviny balené při vysokých teplotách v retortové nádobě se balí a poté se zahřívají a sterilizují společně s obalovými materiály. Pro dosažení vysokých fyzikálních vlastností a dobrých bariérových vlastností se obaly odolné vůči retortové nádobě vyrábějí z různých základních materiálů. Mezi běžně používané materiály patří PA, PET, AL a CPP. Běžně používané struktury mají dvě vrstvy kompozitních fólií, například (BOPA/CPP, PET/CPP), třívrstvou kompozitní fólii (například PA/AL/CPP, PET/PA/CPP) a čtyřvrstvou kompozitní fólii (například PET/PA/AL/CPP). V reálné výrobě jsou nejčastějšími problémy s kvalitou vrásky, roztržené sáčky, únik vzduchu a zápach po vaření:
1). U balicích sáčků se obvykle vyskytují tři formy zvrásnění: vodorovné nebo svislé nebo nepravidelné zvrásnění na základním obalovém materiálu; zvrásnění a praskliny na každé kompozitní vrstvě a špatná rovinnost; smrštění základního obalového materiálu a smrštění kompozitní vrstvy a dalších kompozitních vrstev odděleně, s pruhy. Roztržené sáčky se dělí na dva typy: přímé prasknutí a zvrásnění a následné prasknutí.
2). Delaminace označuje jev, kdy se kompozitní vrstvy obalových materiálů od sebe oddělují. Mírná delaminace se projevuje jako pruhovité vyboulení v namáhaných částech obalu a snižuje se pevnost v odlupování, kterou lze dokonce jemně odtrhnout rukou. V závažných případech se kompozitní vrstva obalu po vaření oddělí na velké ploše. Pokud dojde k delaminaci, synergické zesílení fyzikálních vlastností mezi kompozitními vrstvami obalového materiálu zmizí a fyzikální vlastnosti a bariérové vlastnosti se výrazně sníží, což znemožní splnění požadavků na trvanlivost a často způsobí větší ztráty pro podnik.
3). Mírný únik vzduchu má obecně relativně dlouhou inkubační dobu a během vaření jej není snadné odhalit. Během cirkulace a skladování produktu se stupeň vakua v produktu snižuje a v obalu se objevuje viditelný vzduch. Proto se tento problém s kvalitou často týká velkého množství produktů. Výskyt úniku vzduchu úzce souvisí se slabým tepelným utěsněním a nízkou odolností retortového sáčku proti propíchnutí.
4). Zápach po vaření je také běžným problémem s kvalitou. Zvláštní zápach, který se objevuje po vaření, souvisí s nadměrným množstvím zbytků rozpouštědel v obalových materiálech nebo s nesprávným výběrem materiálu. Pokud se jako vnitřní těsnicí vrstva vysokoteplotních varných sáčků nad 120 °C použije PE fólie, je PE fólie při vysokých teplotách náchylná k zápachu. Proto se jako vnitřní vrstva vysokoteplotních varných sáčků obecně volí RCPP.
2. Metody zkoušení fyzikálních vlastností obalů odolných vůči retortovému záření
Faktory vedoucí k problémům s kvalitou obalů odolných vůči vaření v retortové lázni jsou poměrně složité a zahrnují mnoho aspektů, jako jsou suroviny pro kompozitní vrstvy, lepidla, barvy, řízení procesu výroby kompozitů a sáčků a procesy v retortové lázni. Aby byla zajištěna kvalita obalů a trvanlivost potravin, je nutné provádět testy odolnosti obalových materiálů vůči vaření.
Národní norma platná pro obalové sáčky odolné vůči retortové lázni je GB/T10004-2008 „Plastová kompozitní fólie pro balení, suchá laminace sáčků, extruzní laminace“, která vychází z normy JIS Z 1707-1997 „Obecné zásady plastových fólií pro balení potravin“, která byla formulována jako náhrada normy GB/T 10004-1998 „Kompozitní fólie a sáčky odolné vůči retortové lázni“ a GB/T10005-1998 „Biaxiálně orientovaná polypropylenová fólie/kompozitní fólie a sáčky z polyethylenu s nízkou hustotou“. Norma GB/T 10004-2008 zahrnuje různé fyzikální vlastnosti a indikátory zbytků rozpouštědel pro obalové fólie a sáčky odolné vůči retortové lázni a vyžaduje, aby obalové sáčky odolné vůči retortové lázni byly testovány na odolnost vůči vysokoteplotním médiím. Metoda spočívá v naplnění sáčků odolných vůči retortovému pálení 4% kyselinou octovou, 1% sirníkem sodným, 5% chloridem sodným a rostlinným olejem, následném odsátí a uzavření, zahřívání a tlakování ve vysokotlakém hrnci při 121 °C po dobu 40 minut a ochlazování za nezměněného tlaku. Poté se testuje jejich vzhled, pevnost v tahu, prodloužení, odlupovací síla a pevnost tepelného svařování a k vyhodnocení se použije míra poklesu. Vzorec je následující:
R=(AB)/A×100
Ve vzorci je R míra poklesu (%) testovaných položek, A je průměrná hodnota testovaných položek před zkouškou vysokoteplotním médiem; B je průměrná hodnota testovaných položek po zkoušce vysokoteplotním médiem. Požadavky na výkon jsou: „Po zkoušce dielektrického odporu za vysokých teplot by výrobky s provozní teplotou 80 °C nebo vyšší neměly vykazovat delaminaci, poškození, zjevnou deformaci uvnitř ani vně sáčku a pokles odlupovací síly, tažné síly, jmenovitého napětí při přetržení a pevnosti tepelného svařování. Míra by měla být ≤30 %“.
3. Testování fyzikálních vlastností obalových sáčků odolných vůči retortovému působení
Skutečný test na stroji dokáže nejvěrněji zjistit celkový výkon obalu odolného vůči retortové lázni. Tato metoda je však nejen časově náročná, ale také omezená výrobním plánem a počtem testů. Má špatnou ovladatelnost, velký odpad a vysoké náklady. Prostřednictvím testu v retortové lázni, který detekuje fyzikální vlastnosti, jako jsou tahové vlastnosti, pevnost v odlupování a pevnost tepelného svaru před a po retortové lázni, lze komplexně posoudit kvalitu odolnosti retortového sáčku vůči retortové lázni. Vaření obvykle používá dva typy skutečného obsahu a simulované materiály. Vaření s použitím skutečného obsahu se může co nejvíce blížit skutečné výrobní situaci a může účinně zabránit tomu, aby se nekvalitní obaly dostaly na výrobní linku v dávkách. V továrnách na obalové materiály se k testování odolnosti obalových materiálů během výrobního procesu a před skladováním používají simulanty. Testování tepelné odolnosti je praktičtější a proveditelnější. Autor představuje metodu testování fyzikálního výkonu obalových sáčků odolných vůči retortové lázni jejich naplněním tekutinami simulujícími potraviny od tří různých výrobců a provedením testů napařování a vaření. Zkušební proces je následující:
1). Test vaření
Přístroje: Bezpečný a inteligentní protitlaký hrnec s vysokou teplotou, tester tepelného svaření HST-H3
Postup testu: Do retortového sáčku opatrně nalijte 4% kyselinu octovou do dvou třetin objemu. Dbejte na to, abyste nekontaminovali uzávěr, aby nedošlo k narušení pevnosti utěsnění. Po naplnění uzavřete varné sáčky pomocí HST-H3 a připravte celkem 12 vzorků. Při utěsnění je třeba co nejvíce odsát vzduch ze sáčku, aby se zabránilo ovlivnění výsledků testu rozpínáním vzduchu během vaření.
Vložte uzavřený vzorek do varné nádoby a spusťte test. Nastavte teplotu vaření na 121 °C, dobu vaření na 40 minut, 6 vzorků vařte v páře a 6 vzorků vařte. Během testu vaření věnujte velkou pozornost změnám tlaku vzduchu a teploty ve varné nádobě, abyste zajistili, že teplota a tlak zůstanou v nastaveném rozsahu.
Po dokončení testu nechte vychladnout na pokojovou teplotu, vyjměte a sledujte, zda se na vzorku nevyskytují roztržené sáčky, vrásky, delaminace atd. Po testu byly povrchy vzorků 1# a 2# po uvaření hladké a nedošlo k delaminaci. Povrch vzorku 3# nebyl po uvaření příliš hladký a okraje byly v různé míře zdeformované.
2). Porovnání tahových vlastností
Před a po vařením vezměte balicí sáčky, vyřízněte z nich 5 obdélníkových vzorků o rozměrech 15 mm × 150 mm v příčném směru a 150 mm v podélném směru a nechte je 4 hodiny ampulovat v prostředí s teplotou 23 ± 2 °C a relativní vlhkostí 50 ± 10 %. K testování pevnosti v tahu a prodloužení při rychlosti 200 mm/min byl použit inteligentní elektronický zkušební stroj XLW (PC).
3). Zkouška odlupováním
Podle metody A normy GB 8808-1988 „Metoda zkoušky odlupováním pro měkké kompozitní plastové materiály“ se vyřízne vzorek o šířce 15 ± 0,1 mm a délce 150 mm. Odebere se 5 vzorků v horizontálním a vertikálním směru. Předem se odloupne kompozitní vrstva podél podélného směru vzorku, vloží se do inteligentního elektronického zkušebního stroje XLW (PC) a otestuje se odlupovací síla rychlostí 300 mm/min.
4). Zkouška pevnosti tepelného svaření
Podle normy GB/T 2358-1998 „Zkušební metoda pro pevnost tepelného svařování plastových fóliových balicích sáčků“ se v místě tepelného svařování vyřízne vzorek o šířce 15 mm, otevře se pod úhlem 180° a oba konce vzorku se upnou na inteligentní zkušební stroj XLW (PC). Na elektronickém zkušebním stroji pro tahovou zkoušku se maximální zatížení testuje rychlostí 300 mm/min a rychlost pádu se vypočítá pomocí vzorce pro dielektrickou odolnost vůči vysokým teplotám uvedeného v normě GB/T 10004-2008.
Shrnout
Potraviny balené v retortových sáčcích jsou spotřebiteli stále více upřednostňovány kvůli jejich snadné konzumaci a skladování. Aby se účinně zachovala kvalita obsahu a zabránilo se znehodnocení potravin, je třeba každý krok výrobního procesu vysokoteplotních retortových sáčků přísně sledovat a přiměřeně kontrolovat.
1. Vysokoteplotní varné sáčky by měly být vyrobeny z vhodných materiálů na základě obsahu a výrobního procesu. Například CPP se obecně volí jako vnitřní těsnicí vrstva vysokoteplotních varných sáčků; pokud se balicí sáčky obsahující vrstvy AL používají k balení kyselého a alkalického obsahu, měla by se mezi AL a CPP přidat kompozitní vrstva PA pro zvýšení odolnosti vůči propustnosti kyselin a alkálií; smršťovací schopnost každé kompozitní vrstvy by měla být konzistentní nebo podobná, aby se zabránilo deformaci nebo dokonce delaminaci materiálu po vaření v důsledku špatné shody vlastností smršťování.
2. Přiměřeně kontrolovat proces výroby kompozitu. Vysokoteplotní retortové sáčky se většinou vyrábějí suchou metodou míchání. Při výrobě retortové fólie je nutné zvolit vhodné lepidlo a dobrý postup lepení a přiměřeně kontrolovat podmínky vytvrzování, aby se zajistila úplná reakce hlavní složky lepidla a vytvrzovacího činidla.
3. Odolnost vůči vysokoteplotnímu médiu je nejnáročnějším procesem v procesu balení vysokoteplotních retortových sáčků. Aby se snížil výskyt problémů s kvalitou šarže, musí být vysokoteplotní retortové sáčky před použitím a během výroby testovány a kontrolovány v retortových sáčcích na základě skutečných výrobních podmínek. Zkontrolujte, zda je vzhled obalu po vaření plochý, zvrásněný, puchýřovitý, deformovaný, zda nedochází k delaminaci nebo netěsnosti, zda míra poklesu fyzikálních vlastností (tahové vlastnosti, pevnost v odlupování, pevnost tepelného svařování) splňuje požadavky atd.
Čas zveřejnění: 18. ledna 2024
