Kunststoffverbundfolien sind ein häufig verwendetes Verpackungsmaterial für sterilisationsbeständige Verpackungen. Sterilisation und Hitzesterilisation sind wichtige Prozesse für die Verpackung von Lebensmitteln, die bei hohen Temperaturen sterilisiert werden. Die physikalischen Eigenschaften von Kunststoffverbundfolien neigen jedoch dazu, nach dem Erhitzen thermisch zu zerfallen, was zu ungeeigneten Verpackungsmaterialien führt. Dieser Artikel analysiert häufige Probleme nach dem Kochen von Sterilisationsbeuteln und stellt ihre physikalischen Leistungsprüfmethoden vor, um eine richtungsweisende Bedeutung für die Produktion zu gewinnen.
Hochtemperaturbeständige Retortenverpackungen werden häufig für Fleisch, Sojaprodukte und andere Fertiggerichte verwendet. Sie sind in der Regel vakuumverpackt und können nach dem Erhitzen und Sterilisieren bei hohen Temperaturen (100–135 °C) bei Raumtemperatur gelagert werden. Retortenbeständig verpackte Lebensmittel sind leicht zu transportieren, nach dem Öffnen verzehrfertig, hygienisch und praktisch und bewahren den Geschmack gut, weshalb sie bei Verbrauchern sehr beliebt sind. Je nach Sterilisationsverfahren und Verpackungsmaterial beträgt die Haltbarkeit retortenbeständiger Verpackungen ein halbes bis zwei Jahre.
Der Verpackungsprozess von Retortenlebensmitteln umfasst die Herstellung von Beuteln, das Abfüllen in Beutel, das Vakuumieren, das Heißversiegeln, die Inspektion, das Kochen und die Sterilisation durch Erhitzen, das Trocknen und Kühlen sowie das Verpacken. Das Kochen und die Sterilisation durch Erhitzen sind der Kernprozess des gesamten Prozesses. Bei Verpackungsbeuteln aus Polymermaterialien – Kunststoffen – verstärkt sich jedoch die Molekülkettenbewegung nach dem Erhitzen, wodurch die physikalischen Eigenschaften des Materials anfällig für thermische Schwächung werden. Dieser Artikel analysiert häufige Probleme nach dem Kochen von Hochtemperatur-Retortenbeuteln und stellt ihre physikalischen Leistungsprüfmethoden vor.
1. Analyse häufiger Probleme mit sterilisationsbeständigen Verpackungsbeuteln
Hochtemperatur-Retortennahrung wird verpackt und anschließend zusammen mit den Verpackungsmaterialien erhitzt und sterilisiert. Um hohe physikalische Eigenschaften und gute Barriereeigenschaften zu erreichen, werden sterilisationsbeständige Verpackungen aus verschiedenen Grundmaterialien hergestellt. Gängige Materialien sind PA, PET, AL und CPP. Gängige Strukturen bestehen aus zweilagigen Verbundfolien, beispielsweise BOPA/CPP, PET/CPP, dreilagigen Verbundfolien (z. B. PA/AL/CPP, PET/PA/CPP) und vierlagigen Verbundfolien (z. B. PET/PA/AL/CPP). In der Praxis treten nach dem Kochen häufige Qualitätsprobleme wie Faltenbildung, beschädigte Beutel, Luftlecks und Geruchsbildung auf.
1). Verpackungsbeutel weisen im Allgemeinen drei Arten von Falten auf: horizontale oder vertikale oder unregelmäßige Falten im Verpackungsgrundmaterial; Falten und Risse in jeder Verbundschicht und schlechte Planlage; Schrumpfung des Verpackungsgrundmaterials und Schrumpfung der Verbundschicht und anderer Verbundschichten. Separat, gestreift. Die zerbrochenen Beutel werden in zwei Arten unterteilt: direktes Platzen und Faltenbildung und anschließendes Platzen.
2). Delamination bezeichnet das Phänomen, dass sich die Verbundschichten von Verpackungsmaterialien voneinander lösen. Leichte Delamination äußert sich in streifenförmigen Ausbuchtungen an beanspruchten Stellen der Verpackung, verringert die Abziehfestigkeit und kann sogar leicht von Hand auseinandergerissen werden. In schweren Fällen löst sich die Verpackungsverbundschicht nach dem Kochen großflächig. Bei Delamination verschwindet die synergistische Verstärkung der physikalischen Eigenschaften zwischen den Verbundschichten des Verpackungsmaterials, und die physikalischen Eigenschaften und Barriereeigenschaften nehmen deutlich ab. Dadurch können die Haltbarkeitsanforderungen nicht mehr erfüllt werden, was häufig zu größeren Verlusten für das Unternehmen führt.
3). Leichte Luftleckagen haben in der Regel eine relativ lange Inkubationszeit und sind beim Kochen schwer zu erkennen. Während der Produktzirkulation und -lagerung nimmt der Vakuumgrad des Produkts ab und es bildet sich deutlich Luft in der Verpackung. Daher betrifft dieses Qualitätsproblem häufig eine große Anzahl von Produkten. Produkte haben größere Auswirkungen. Das Auftreten von Luftleckagen hängt eng mit der schwachen Heißsiegelung und der geringen Durchstoßfestigkeit des Retortenbeutels zusammen.
4). Geruch nach dem Kochen ist ebenfalls ein häufiges Qualitätsproblem. Der eigenartige Geruch nach dem Kochen ist auf übermäßige Lösungsmittelrückstände in den Verpackungsmaterialien oder eine falsche Materialauswahl zurückzuführen. Wird PE-Folie als innere Siegelschicht von Hochtemperatur-Kochbeuteln über 120 °C verwendet, neigt die PE-Folie bei hohen Temperaturen zur Geruchsbildung. Daher wird RCPP in der Regel als innere Schicht von Hochtemperatur-Kochbeuteln gewählt.
2. Prüfmethoden für physikalische Eigenschaften sterilisierbarer Verpackungen
Die Faktoren, die zu Qualitätsproblemen bei sterilisationsbeständigen Verpackungen führen, sind relativ komplex und umfassen viele Aspekte wie Verbundschichtrohstoffe, Klebstoffe, Tinten, die Prozesssteuerung bei der Verbund- und Beutelherstellung sowie Sterilisationsprozesse. Um die Verpackungsqualität und die Haltbarkeit von Lebensmitteln zu gewährleisten, müssen Kochbeständigkeitstests an Verpackungsmaterialien durchgeführt werden.
Der für sterilisationsbeständige Verpackungsbeutel geltende nationale Standard ist GB/T10004-2008 „Kunststoffverbundfolien für Verpackungen, Trockenlaminierung von Beuteln, Extrusionslaminierung“, der auf JIS Z 1707-1997 „Allgemeine Grundsätze für Kunststofffolien für Lebensmittelverpackungen“ basiert und GB/T 10004-1998 „Sterilisierbeständige Verbundfolien und Beutel“ und GB/T10005-1998 „Biaxial orientierte Polypropylenfolie/Polyethylen-Verbundfolien und Beutel“ ersetzt. GB/T 10004-2008 enthält verschiedene physikalische Eigenschaften und Lösungsmittelrückstandsindikatoren für sterilisationsbeständige Verpackungsfolien und -beutel und schreibt vor, dass sterilisationsbeständige Verpackungsbeutel auf Hochtemperaturbeständigkeit geprüft werden. Die sterilisierbaren Verpackungsbeutel werden mit 4 % Essigsäure, 1 % Natriumsulfid, 5 % Natriumchlorid und Pflanzenöl gefüllt, anschließend abgesaugt und versiegelt, 40 Minuten lang in einem Hochdruckkochtopf bei 121 °C erhitzt und unter Druck gesetzt und anschließend bei unverändertem Druck abgekühlt. Anschließend werden Aussehen, Zugfestigkeit, Dehnung, Abzugskraft und Heißsiegelfestigkeit geprüft und die Abnahmerate zur Bewertung herangezogen. Die Formel lautet:
R = (AB)/A × 100
In der Formel steht R für die Abnahmerate (%) der getesteten Artikel, A für den Durchschnittswert der getesteten Artikel vor dem Test mit hochtemperaturbeständigem Medium; B für den Durchschnittswert der getesteten Artikel nach dem Test mit hochtemperaturbeständigem Medium. Die Leistungsanforderungen lauten: „Nach dem Test der dielektrischen Beständigkeit gegen hohe Temperaturen dürfen Produkte mit einer Betriebstemperatur von 80 °C oder mehr keine Delamination, Beschädigungen oder offensichtliche Verformungen innerhalb oder außerhalb des Beutels aufweisen. Die Abzugskraft, die Abreißkraft, die nominale Bruchdehnung und die Heißsiegelfestigkeit dürfen nicht abnehmen. Die Abnahmerate sollte ≤ 30 % betragen.“
3. Prüfung der physikalischen Eigenschaften sterilisationsbeständiger Verpackungsbeutel
Der tatsächliche Test an der Maschine kann die Gesamtleistung sterilisationsbeständiger Verpackungen am zuverlässigsten beurteilen. Diese Methode ist jedoch nicht nur zeitaufwändig, sondern auch durch den Produktionsplan und die Anzahl der Tests begrenzt. Sie ist schlecht bedienbar, verursacht hohen Abfall und ist teuer. Durch den Sterilisationstest zur Ermittlung physikalischer Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Schälfestigkeit und Heißsiegelfestigkeit vor und nach der Sterilisation kann die Sterilisationsbeständigkeit des Sterilisationsbeutels umfassend beurteilt werden. Kochtests werden in der Regel mit realen Inhalten und simulierten Materialien durchgeführt. Der Kochtest mit realen Inhalten kommt der tatsächlichen Produktionssituation so nahe wie möglich und verhindert wirksam, dass ungeeignete Verpackungen chargenweise in die Produktion gelangen. Verpackungsmaterialfabriken testen die Beständigkeit von Verpackungsmaterialien während des Produktionsprozesses und vor der Lagerung mit Simulanzien. Die Prüfung der Kochleistung ist praxisgerechter und praktikabler. Der Autor stellt die Methode zur Prüfung der physikalischen Leistung sterilisationsbeständiger Verpackungsbeutel vor, indem er diese mit lebensmittelsimulierenden Flüssigkeiten von drei verschiedenen Herstellern füllt und Dampf- bzw. Kochtests durchführt. Der Testablauf ist wie folgt:
1). Kochtest
Instrumente: Sicherer und intelligenter Gegendruck-Hochtemperatur-Kochtopf, HST-H3-Heißsiegeltester
Prüfschritte: Füllen Sie vorsichtig zwei Drittel des Volumens der 4%igen Essigsäure in den Retortenbeutel. Achten Sie darauf, die Versiegelung nicht zu verunreinigen, um die Siegelfestigkeit nicht zu beeinträchtigen. Verschließen Sie die Kochbeutel nach dem Befüllen mit HST-H3 und bereiten Sie insgesamt 12 Proben vor. Beim Verschließen sollte die Luft im Beutel so weit wie möglich entweichen, um zu verhindern, dass die Luftausdehnung während des Kochens die Testergebnisse beeinflusst.
Legen Sie die versiegelte Probe in den Kochtopf, um den Test zu starten. Stellen Sie die Kochtemperatur auf 121 °C und die Kochzeit auf 40 Minuten ein. Dämpfen und kochen Sie sechs Proben. Achten Sie während des Kochtests genau auf die Veränderungen von Luftdruck und Temperatur im Kochtopf, um sicherzustellen, dass Temperatur und Druck im eingestellten Bereich bleiben.
Nach Abschluss des Tests auf Raumtemperatur abkühlen lassen, herausnehmen und auf gerissene Beutel, Falten, Delamination usw. prüfen. Nach dem Test waren die Oberflächen der Proben 1 und 2 nach dem Kochen glatt und es traten keine Delaminationen auf. Die Oberfläche der Probe 3 war nach dem Kochen nicht sehr glatt und die Kanten waren unterschiedlich stark verzogen.
2). Vergleich der Zugeigenschaften
Nehmen Sie die Verpackungsbeutel vor und nach dem Kochen, schneiden Sie fünf rechteckige Proben mit den Abmessungen 15 mm × 150 mm in Querrichtung und 150 mm in Längsrichtung aus und konditionieren Sie sie 4 Stunden lang in einer Umgebung mit 23 ± 2 °C und 50 ± 10 % relativer Luftfeuchtigkeit. Mit der intelligenten elektronischen Zugprüfmaschine XLW (PC) wurden die Bruchkraft und die Bruchdehnung bei 200 mm/min geprüft.
3). Schältest
Schneiden Sie gemäß Methode A der GB 8808-1988 „Schälprüfverfahren für weiche Verbundkunststoffe“ eine Probe mit einer Breite von 15 ± 0,1 mm und einer Länge von 150 mm aus. Entnehmen Sie jeweils fünf Proben in horizontaler und vertikaler Richtung. Ziehen Sie die Verbundschicht entlang der Probenlängsrichtung ab, legen Sie sie in die intelligente elektronische Zugprüfmaschine XLW (PC) und prüfen Sie die Schälkraft mit 300 mm/min.
4). Heißsiegelfestigkeitstest
Gemäß GB/T 2358-1998 „Testverfahren für die Heißsiegelfestigkeit von Verpackungsbeuteln aus Kunststofffolie“ wird eine 15 mm breite Probe am Heißsiegelteil der Probe ausgeschnitten, um 180° geöffnet und beide Enden der Probe auf der intelligenten elektronischen Zugprüfmaschine XLW (PC) festgeklemmt. Die maximale Belastung wird bei einer Geschwindigkeit von 300 mm/min getestet und die Fallgeschwindigkeit wird mithilfe der dielektrischen Formel für hohe Temperaturbeständigkeit in GB/T 10004-2008 berechnet.
Zusammenfassen
Sterilisierbare Lebensmittel erfreuen sich bei Verbrauchern zunehmender Beliebtheit, da sie sich bequem verzehren und aufbewahren lassen. Um die Qualität des Inhalts effektiv zu erhalten und den Verderb von Lebensmitteln zu verhindern, muss jeder Schritt des Produktionsprozesses von Hochtemperatur-Retortenbeuteln streng überwacht und angemessen kontrolliert werden.
1. Hochtemperaturbeständige Kochbeutel sollten je nach Inhalt und Herstellungsprozess aus geeigneten Materialien hergestellt werden. Beispielsweise wird CPP in der Regel als innere Siegelschicht von hochtemperaturbeständigen Kochbeuteln gewählt. Bei Verpackungsbeuteln mit AL-Schichten zum Verpacken von sauren und alkalischen Inhalten sollte zwischen AL und CPP eine PA-Verbundschicht eingefügt werden, um die Säure- und Alkalibeständigkeit zu erhöhen. Die Wärmeschrumpffähigkeit jeder Verbundschicht sollte gleichmäßig oder ähnlich sein, um ein Verziehen oder gar Delaminieren des Materials nach dem Kochen aufgrund mangelhafter Schrumpfeigenschaften zu vermeiden.
2. Kontrollieren Sie den Verbundprozess angemessen. Hochtemperaturbeständige Retortenbeutel werden meist im Trockenkompoundierverfahren hergestellt. Bei der Herstellung von Retortenfolien ist es notwendig, den geeigneten Klebstoff und ein gutes Klebeverfahren auszuwählen und die Aushärtungsbedingungen angemessen zu kontrollieren, um sicherzustellen, dass der Hauptbestandteil des Klebstoffs und der Härter vollständig reagieren.
3. Die Beständigkeit gegen hohe Temperaturen ist der schwierigste Prozess im Verpackungsprozess von Hochtemperatur-Retortenbeuteln. Um das Auftreten von Problemen mit der Chargenqualität zu reduzieren, müssen Hochtemperatur-Retortenbeutel vor Gebrauch und während der Produktion unter den tatsächlichen Produktionsbedingungen getestet und geprüft werden. Überprüfen Sie, ob die Verpackung nach dem Kochen flach, faltig, blasig oder deformiert aussieht, ob Delamination oder Undichtigkeiten vorliegen und ob die Abnahme der physikalischen Eigenschaften (Zugfestigkeit, Schälfestigkeit, Heißsiegelfestigkeit) den Anforderungen entspricht usw.
Veröffentlichungszeit: 18. Januar 2024
