La película compuesta de plástico es un material de envasado comúnmente utilizado para productos resistentes a la esterilización por retorta. La esterilización por retorta y calor es un proceso importante para el envasado de alimentos que requieren alta temperatura. Sin embargo, las propiedades físicas de las películas compuestas de plástico son propensas a la degradación térmica tras el calentamiento, lo que da como resultado materiales de envasado no aptos. Este artículo analiza los problemas comunes que surgen tras la esterilización por retorta en bolsas resistentes a altas temperaturas e introduce métodos para evaluar su comportamiento físico, con el fin de que sirva de guía para la producción.
Las bolsas de envasado retortables resistentes a altas temperaturas son un formato de envasado comúnmente utilizado para carne, productos de soja y otros platos preparados. Generalmente se envasan al vacío y pueden almacenarse a temperatura ambiente tras ser calentadas y esterilizadas a alta temperatura (100-135 °C). Los alimentos envasados en bolsas retortables son fáciles de transportar, están listos para consumir al abrir la bolsa, son higiénicos y prácticos, y conservan bien el sabor de los alimentos, por lo que gozan de gran popularidad entre los consumidores. Dependiendo del proceso de esterilización y los materiales de envasado, la vida útil de estos productos oscila entre seis meses y dos años.
El proceso de envasado de alimentos retortables comprende la fabricación de bolsas, el embolsado, el envasado al vacío, el termosellado, la inspección, la esterilización por cocción y calor, el secado y enfriamiento, y el envasado final. La esterilización por cocción y calor constituye el paso central de todo el proceso. Sin embargo, al envasar bolsas fabricadas con materiales poliméricos (plásticos), el movimiento de las cadenas moleculares se intensifica tras el calentamiento, lo que provoca que las propiedades físicas del material sean susceptibles a la degradación térmica. Este artículo analiza los problemas comunes que se presentan tras la cocción de bolsas retortables a alta temperatura e introduce métodos para evaluar su comportamiento físico.
1. Análisis de problemas comunes en bolsas de embalaje resistentes a la esterilización
Los alimentos esterilizados a alta temperatura se envasan y luego se calientan y esterilizan junto con los materiales de envasado. Para lograr altas propiedades físicas y una buena barrera, los envases resistentes a la esterilización se fabrican con diversos materiales base. Entre los materiales más comunes se encuentran la PA, el PET, el AL y el CPP. Las estructuras más habituales constan de dos capas de película compuesta, como por ejemplo (BOPA/CPP, PET/CPP), tres capas (como PA/AL/CPP, PET/PA/CPP) y cuatro capas (como PET/PA/AL/CPP). En la producción, los problemas de calidad más comunes son arrugas, roturas de bolsas, fugas de aire y olores tras la cocción.
1) Generalmente, existen tres tipos de arrugas en las bolsas de embalaje: arrugas horizontales, verticales o irregulares en el material base; arrugas y grietas en cada capa, con falta de planitud; y contracción del material base, así como la contracción de las capas, que puede producirse por separación o desprendimiento de otras capas. Las bolsas rotas se dividen en dos tipos: rotura directa y rotura por arrugamiento.
2) La delaminación se refiere al fenómeno por el cual las capas que componen los materiales de empaque se separan entre sí. Una delaminación leve se manifiesta como protuberancias estriadas en las zonas de mayor tensión del empaque, reduciendo su resistencia al despegado e incluso pudiendo desprenderse fácilmente con la mano. En casos graves, la capa compuesta del empaque se separa en una amplia zona tras la cocción. Si se produce la delaminación, se pierde el refuerzo sinérgico de las propiedades físicas entre las capas del material de empaque, disminuyendo significativamente sus propiedades físicas y de barrera, lo que imposibilita cumplir con los requisitos de vida útil y suele ocasionar grandes pérdidas para la empresa.
3) Las pequeñas fugas de aire suelen tener un periodo de incubación relativamente largo y no son fáciles de detectar durante la cocción. Durante la distribución y el almacenamiento del producto, el grado de vacío disminuye y aparece aire en el envase. Por lo tanto, este problema de calidad suele afectar a un gran número de productos, teniendo un mayor impacto. La aparición de fugas de aire está estrechamente relacionada con un sellado térmico deficiente y una baja resistencia a la perforación de la bolsa de esterilización.
4) El olor después de cocinar también es un problema de calidad común. El olor peculiar que aparece tras la cocción se debe a residuos excesivos de disolventes en los materiales de envasado o a una selección inadecuada del material. Si se utiliza película de PE como capa de sellado interior de bolsas para cocinar a altas temperaturas (superiores a 120 °C), esta película es propensa a generar olores a altas temperaturas. Por lo tanto, generalmente se selecciona RCPP como capa interior de dichas bolsas.
2. Métodos de ensayo de las propiedades físicas de los envases resistentes a la esterilización.
Los factores que provocan problemas de calidad en los envases resistentes a la esterilización son relativamente complejos e incluyen muchos aspectos, como las materias primas de la capa compuesta, los adhesivos, las tintas, el control del proceso de fabricación de la bolsa y el compuesto, y los procesos de esterilización. Para garantizar la calidad del envase y la vida útil de los alimentos, es necesario realizar pruebas de resistencia a la cocción en los materiales de envasado.
La norma nacional aplicable a las bolsas de envasado resistentes a la esterilización es GB/T10004-2008 «Película compuesta de plástico para envasado, laminación en seco de bolsas, laminación por extrusión», basada en JIS Z 1707-1997 «Principios generales de las películas de plástico para envasado de alimentos». Esta norma se formuló para sustituir a GB/T 10004-1998 «Películas y bolsas compuestas resistentes a la esterilización» y GB/T10005-1998 «Película de polipropileno biorientado/películas y bolsas compuestas de polietileno de baja densidad». GB/T 10004-2008 incluye diversas propiedades físicas e indicadores de residuos de disolventes para películas y bolsas de envasado resistentes a la esterilización, y exige que estas bolsas se sometan a pruebas de resistencia a altas temperaturas. El método consiste en llenar bolsas de envasado resistentes a la esterilización con una solución de ácido acético al 4 %, sulfuro de sodio al 1 %, cloruro de sodio al 5 % y aceite vegetal. Posteriormente, se realiza el vacío y el sellado, se calienta y presuriza en una olla a presión a 121 °C durante 40 minutos y se deja enfriar manteniendo la presión constante. A continuación, se evalúan su apariencia, resistencia a la tracción, elongación, resistencia al desprendimiento y resistencia al termosellado, y se utiliza la tasa de degradación para su evaluación. La fórmula es la siguiente:
R=（AB）/A×100
En la fórmula, R es el porcentaje de disminución de las propiedades de los artículos probados; A es el valor promedio de los artículos probados antes de la prueba de resistencia a altas temperaturas; y B es el valor promedio de los artículos probados después de la prueba de resistencia a altas temperaturas. Los requisitos de rendimiento son: «Tras la prueba de resistencia dieléctrica a altas temperaturas, los productos con una temperatura de servicio de 80 °C o superior no deben presentar delaminación, daños ni deformaciones evidentes en el interior o el exterior de la bolsa, y deben mostrar una disminución de la fuerza de despegado, la fuerza de tracción, la deformación nominal a la rotura y la resistencia al termosellado. El porcentaje debe ser ≤30 %».
3. Ensayo de las propiedades físicas de las bolsas de embalaje resistentes a la esterilización
La prueba real en la máquina permite detectar con mayor precisión el rendimiento general del envase resistente a la esterilización. Sin embargo, este método no solo consume mucho tiempo, sino que también está limitado por el plan de producción y el número de pruebas. Presenta una operatividad deficiente, genera muchos residuos y tiene un alto costo. Mediante la prueba de esterilización, que detecta propiedades físicas como la resistencia a la tracción, la resistencia al despegado y la resistencia del termosellado antes y después del proceso, se puede evaluar de forma integral la calidad de la resistencia a la esterilización de la bolsa. Las pruebas de cocción generalmente utilizan dos tipos de contenido: real y simulado. La prueba con contenido real se aproxima lo máximo posible a la situación real de producción y evita eficazmente que lotes de envases defectuosos entren en la línea de producción. En las fábricas de materiales de embalaje, se utilizan simulados para probar la resistencia de los materiales durante el proceso de producción y antes del almacenamiento. La prueba de cocción es más práctica y operativa. El autor presenta el método de prueba de rendimiento físico de bolsas de embalaje resistentes a la esterilización, que consiste en llenarlas con líquidos que simulan alimentos de tres fabricantes diferentes y realizar pruebas de vapor y ebullición respectivamente. El proceso de prueba es el siguiente:
1) Prueba de cocina
Instrumentos: Olla de cocción a alta temperatura con contrapresión segura e inteligente, comprobador de sellado térmico HST-H3
Pasos de la prueba: Introduzca con cuidado ácido acético al 4% en la bolsa de esterilización hasta llenar dos tercios de su volumen. Tenga cuidado de no contaminar el sello para no afectar su hermeticidad. Después de llenar las bolsas, séllelas con HST-H3 y prepare un total de 12 muestras. Al sellar, extraiga la mayor cantidad de aire posible de la bolsa para evitar que la expansión del aire durante la cocción afecte los resultados de la prueba.
Coloque la muestra sellada en la olla para iniciar la prueba. Ajuste la temperatura a 121 °C y el tiempo a 40 minutos. Cocine al vapor 6 muestras y hierva otras 6. Durante la prueba, controle cuidadosamente los cambios de presión y temperatura en la olla para asegurar que se mantengan dentro del rango establecido.
Una vez finalizada la prueba, deje enfriar a temperatura ambiente, retire la muestra y observe si hay bolsas rotas, arrugas, delaminación, etc. Tras la prueba, las superficies de las muestras 1 y 2 quedaron lisas después de la cocción y no presentaron delaminación. La superficie de la muestra 3 no quedó muy lisa después de la cocción y los bordes se deformaron en distintos grados.
2) Comparación de propiedades de tracción
Antes y después de la cocción, extraiga las bolsas de envasado y corte cinco muestras rectangulares de 15 mm × 150 mm en sentido transversal y 150 mm en sentido longitudinal. Déjelas acondicionar durante cuatro horas a una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa de 50 ± 10 %. Para determinar la fuerza de rotura y el alargamiento a la rotura, se utilizó la máquina de ensayos de tracción electrónica inteligente XLW (PC) a una velocidad de 200 mm/min.
3) Prueba de pelado
Según el método A de la norma GB 8808-1988 «Método de ensayo de despegado para materiales plásticos compuestos blandos», corte una muestra de 15 ± 0,1 mm de ancho y 150 mm de largo. Tome 5 muestras en cada dirección (horizontal y vertical). Despegue previamente la capa compuesta longitudinalmente, introduzca la muestra en la máquina de ensayo de tracción electrónica inteligente XLW (PC) y mida la fuerza de despegado a 300 mm/min.
4) Prueba de resistencia al termosellado
Según GB/T 2358-1998 “Método de ensayo para la resistencia al termosellado de bolsas de embalaje de película plástica”, corte una muestra de 15 mm de ancho en la parte termosellada de la muestra, ábrala a 180° y sujete ambos extremos de la muestra en la máquina de ensayo de tracción electrónica inteligente XLW (PC), se prueba la carga máxima a una velocidad de 300 mm/min y se calcula la tasa de caída utilizando la fórmula dieléctrica de resistencia a alta temperatura en GB/T 10004-2008.
Resumir
Los alimentos envasados resistentes a la esterilización son cada vez más populares entre los consumidores debido a su comodidad de consumo y almacenamiento. Para mantener eficazmente la calidad del contenido y evitar el deterioro de los alimentos, es necesario supervisar y controlar rigurosamente cada etapa del proceso de producción de las bolsas esterilizables a alta temperatura.
Las bolsas para cocinar resistentes a altas temperaturas deben fabricarse con materiales adecuados según el contenido y el proceso de producción. Por ejemplo, el CPP se suele seleccionar como capa de sellado interna; cuando se utilizan bolsas con capas de AL para envasar productos ácidos y alcalinos, se debe añadir una capa compuesta de PA entre el AL y el CPP para aumentar la resistencia a la permeabilidad de ácidos y álcalis. La termocontracción de cada capa compuesta debe ser uniforme o similar para evitar deformaciones o incluso la delaminación del material tras la cocción debido a una mala adaptación de sus propiedades termocontractuales.
2. Controlar adecuadamente el proceso de composición. Las bolsas para retortas resistentes a altas temperaturas se fabrican principalmente mediante el método de composición en seco. En la producción de la película para retortas, es necesario seleccionar el adhesivo adecuado y un buen proceso de pegado, así como controlar adecuadamente las condiciones de curado para garantizar la reacción completa entre el adhesivo y el agente de curado.
3. La resistencia a altas temperaturas es el proceso más exigente en el envasado de bolsas para retortado a alta temperatura. Para minimizar los problemas de calidad entre lotes, estas bolsas deben someterse a pruebas de retortado e inspección según las condiciones reales de producción, tanto antes como durante el proceso. Se debe verificar que el envase, tras el tratamiento térmico, no presente deformaciones, arrugas, ampollas, delaminación ni fugas, y que la tasa de disminución de sus propiedades físicas (tracción, resistencia al despegado y termosellado) cumpla con los requisitos.
Fecha de publicación: 18 de enero de 2024
