Plastkomposiitkile on retordikindlate pakendite jaoks tavaliselt kasutatav pakkematerjal. Retort- ja kuumsteriliseerimine on oluline protsess kõrgel temperatuuril retorditoidu pakendamiseks. Plastkomposiitkilede füüsikalised omadused on aga pärast kuumutamist altid termilisele lagunemisele, mille tulemuseks on kvalifitseerimata pakkematerjalid. See artikkel analüüsib kõrgel temperatuuril retordikottide küpsetamisel esinevaid levinud probleeme ja tutvustab nende füüsikalise jõudluse testimise meetodeid, lootes omada suunavat tähtsust tegeliku tootmise jaoks.
Kõrge temperatuuriga vastupidavad retordipakendid on pakendamisvorm, mida tavaliselt kasutatakse liha, sojatoodete ja muude valmistoiduainete pakkimiseks. Need on tavaliselt vaakumpakendis ja neid saab pärast kuumutamist ja steriliseerimist kõrgel temperatuuril (100–135 °C) toatemperatuuril säilitada. Retortkindlaid pakendatud toiduaineid on lihtne kaasas kanda, need on pärast koti avamist söömiseks valmis, hügieenilised ja mugavad ning säilitavad hästi toidu maitse, mistõttu on tarbijad neid sügavalt armastanud. Sõltuvalt steriliseerimisprotsessist ja pakkematerjalidest on retordikindlate pakendite säilivusaeg poolest aastast kuni kahe aastani.
Retorttoidu pakendamisprotsess hõlmab kottide valmistamist, kottidesse pakkimist, vaakumpakendamist, kuumtihendamist, kontrollimist, keetmist ja kuumsteriliseerimist, kuivatamist ja jahutamist ning pakkimist. Küpsetamine ja kuumsteriliseerimine on kogu protsessi põhiprotsess. Polümeermaterjalidest – plastist – valmistatud kottide pakendamisel aga intensiivistub molekulaarse ahela liikumine pärast kuumutamist ja materjali füüsikalised omadused on altid termilisele nõrgenemisele. See artikkel analüüsib kõrgel temperatuuril retortkottide keetmise järgseid levinud probleeme ja tutvustab nende füüsikalise jõudluse testimise meetodeid.
1. Retortkindlate pakkekottide levinud probleemide analüüs
Kõrgel temperatuuril retortpakendis toit pakendatakse ning seejärel kuumutatakse ja steriliseeritakse koos pakkematerjalidega. Kõrgete füüsikaliste omaduste ja heade barjääriomaduste saavutamiseks valmistatakse retortpakendit erinevatest alusmaterjalidest. Tavaliselt kasutatavate materjalide hulka kuuluvad PA, PET, AL ja CPP. Tavaliselt kasutatavatel konstruktsioonidel on kaks komposiitkile kihti, näiteks BOPA/CPP, PET/CPP, kolmekihiline komposiitkile (näiteks PA/AL/CPP, PET/PA/CPP) ja neljakihiline komposiitkile (näiteks PET/PA/AL/CPP). Tegelikus tootmises on kõige levinumad kvaliteediprobleemid kortsud, katkised kotid, õhulekked ja lõhn pärast küpsetamist:
1). Pakkekottidel on üldiselt kolm kortsumise vormi: pakendi alusmaterjali horisontaalsed, vertikaalsed või ebakorrapärased kortsud; iga komposiitkihi kortsud ja praod ning halb tasapind; pakendi alusmaterjali kokkutõmbumine ning komposiitkihi ja teiste komposiitkihtide eraldi kokkutõmbumine, triibuline. Katkised kotid jagunevad kahte tüüpi: otsene lõhkemine ja kortsumine ning seejärel lõhkemine.
2). Delaminatsioon viitab nähtusele, kus pakkematerjalide komposiitkihid on üksteisest eraldunud. Kerge delaminatsioon avaldub pakendi pingestatud osades triibuliste punnidena, mis vähendab koorimistugevust ja võib isegi käsitsi õrnalt lahti rebida. Rasketel juhtudel eraldub pakendi komposiitkiht pärast küpsetamist suurel alal. Kui delaminatsioon toimub, kaob pakkematerjali komposiitkihtide füüsikaliste omaduste sünergiline tugevnemine ning füüsikalised omadused ja barjääriomadused langevad oluliselt, mistõttu on võimatu täita säilivusaja nõudeid, põhjustades ettevõttele sageli suuremaid kahjusid.
3). Kerge õhulekke inkubatsiooniperiood on üldiselt pikk ja seda pole küpsetamise ajal kerge tuvastada. Toote ringluse ja ladustamise ajal väheneb toote vaakumi aste ja pakendisse ilmub ilmne õhk. Seetõttu on see kvaliteediprobleem sageli seotud suure hulga toodetega. Toodetel on suurem mõju. Õhulekke esinemine on tihedalt seotud retordikoti nõrga kuumtihenduse ja halva torkekindlusega.
4). Lõhn pärast küpsetamist on samuti levinud kvaliteediprobleem. Küpsetamise järel tekkiv omapärane lõhn on seotud pakkematerjalides sisalduvate liigsete lahustijääkide või ebaõige materjalivalikuga. Kui PE-kilet kasutatakse kõrge temperatuuriga (üle 120°) küpsetuskottide sisemise tihenduskihina, on PE-kile kõrgetel temperatuuridel lõhna suhtes vastuvõtlik. Seetõttu valitakse kõrge temperatuuriga küpsetuskottide sisemiseks kihiks üldiselt RCPP.
2. Retortkindlate pakendite füüsikaliste omaduste katsemeetodid
Retortkindlate pakendite kvaliteediprobleeme põhjustavad tegurid on suhteliselt keerulised ja hõlmavad paljusid aspekte, nagu komposiitkihi toorained, liimid, tindid, komposiit- ja kotitootmisprotsesside juhtimine ning retortprotsessid. Pakendi kvaliteedi ja toidu säilivusaja tagamiseks on vaja pakkematerjalidel läbi viia keetmiskindluse katsed.
Retortkindlate pakkekottide riiklik standard on GB/T10004-2008 „Plastkomposiitkile pakendamiseks, kottide kuivlamineerimiseks, ekstrusioonlamineerimiseks“, mis põhineb standardil JIS Z 1707-1997 „Toidupakendite plastkilede üldpõhimõtted“. See on koostatud asendama standardeid GB/T 10004-1998 „Retortkindlad komposiitkiled ja -kotid“ ja GB/T10005-1998 „Kahesuunaliselt orienteeritud polüpropüleenkile/madala tihedusega polüetüleenkomposiitkiled ja -kotid“. GB/T 10004-2008 hõlmab mitmesuguseid füüsikalisi omadusi ja lahustijääkide indikaatoreid retortkindlate pakkekilede ja -kottide jaoks ning nõuab, et retortkindlaid pakkekotte testitaks kõrge temperatuuritaluvuse suhtes. Meetod seisneb retordikindlate pakkekottide täitmises 4% äädikhappe, 1% naatriumsulfiidi, 5% naatriumkloriidi ja taimeõliga, seejärel väljapumpamise ja sulgemise teel, kuumutamise ja rõhu all hoidmise teel kõrgsurvekeetmispotis temperatuuril 121 °C 40 minutit ning seejärel jahutamise teel, kusjuures rõhk jääb muutumatuks. Seejärel testitakse nende välimust, tõmbetugevust, venivust, koorimisjõudu ja kuumtihendustugevust ning nende hindamiseks kasutatakse languskiirust. Valem on järgmine:
R = (AB) / A × 100
Valemis on R testitud esemete languse määr (%), A on testitud esemete keskmine väärtus enne kõrgtemperatuurikindla keskkonna katset; B on testitud esemete keskmine väärtus pärast kõrgtemperatuurikindla keskkonna katset. Toimivusnõuded on järgmised: „Pärast kõrgtemperatuurilist dielektrilise takistuse katset ei tohiks toodetel, mille töötemperatuur on 80 °C või kõrgem, olla delaminatsiooni, kahjustusi, ilmseid deformatsioone koti sees ega väljas ning koorimisjõu, tõmbejõu, nominaalse purunemispinge ja kuumtihendustugevuse vähenemist. See määr peaks olema ≤30%“.
3. Retortkindlate pakkekottide füüsikaliste omaduste testimine
Masina tegelik katse võimaldab kõige paremini tuvastada retordikindla pakendi üldist toimivust. See meetod on aga mitte ainult aeganõudev, vaid seda piiravad ka tootmisplaan ja katsete arv. Sellel on halb käideldavus, suured jäätmed ja kõrge hind. Retortkatse abil, et tuvastada füüsikalisi omadusi, nagu tõmbetugevus, koorimistugevus ja kuumtihendustugevus enne ja pärast retordi, saab retordikoti vastupidavust põhjalikult hinnata. Küpsetuskatsetes kasutatakse tavaliselt kahte tüüpi tegelikku sisu ja simuleeritud materjale. Tegeliku sisuga küpsetamiskatse saab olla võimalikult lähedane tegelikule tootmisolukorrale ja see aitab tõhusalt vältida kvalifitseerimata pakendite sisenemist partiidena tootmisliinile. Pakkematerjalide tehastes kasutatakse simulante pakkematerjalide vastupidavuse testimiseks tootmisprotsessi ajal ja enne ladustamist. Küpsetustulemuste testimine on praktilisem ja teostatavam. Autor tutvustab retordikindlate pakkekottide füüsikalise toimivuse testimise meetodit, täites need kolme erineva tootja toidusimulatsioonivedelikega ning tehes vastavalt aurutamis- ja keetmiskatseid. Katseprotsess on järgmine:
1). Küpsetustest
Instrumendid: Ohutu ja intelligentne vasturõhuga kõrge temperatuuriga keedupott, HST-H3 kuumtihendustester
Katse etapid: Lisage retordikotti ettevaatlikult 4% äädikhapet, kuni see on täis kaks kolmandikku selle mahust. Olge ettevaatlik, et mitte tihendit saastata, et see ei mõjutaks tihenduskindlust. Pärast täitmist sulgege küpsetuskotid HST-H3-ga ja valmistage kokku 12 proovi. Sulgemisel tuleks kotist õhk võimalikult palju välja tõmmata, et vältida õhu paisumist küpsetamise ajal, mis mõjutaks katsetulemusi.
Testi alustamiseks asetage suletud proov keedunõusse. Seadke küpsetustemperatuur 121 °C-ni, küpsetusaeg 40 minutini, aurutage 6 proovi ja keetke 6 proovi. Küpsetustesti ajal pöörake tähelepanelikult tähelepanu õhurõhu ja temperatuuri muutustele keedunõus, et temperatuur ja rõhk püsiksid seatud vahemikus.
Pärast testi lõppu jahutage toatemperatuurini, võtke see välja ja kontrollige, kas seal on katkised kotid, kortsud, kihiline kiht jne. Pärast testi olid 1# ja 2# proovide pinnad pärast keetmist siledad ja kihilist kihte ei esinenud. 3# proovi pind ei olnud pärast keetmist eriti sile ja servad olid erineval määral kõverdunud.
2). Tõmbeomaduste võrdlus
Võtke pakkekotid enne ja pärast küpsetamist, lõigake välja 5 ristkülikukujulist proovi mõõtmetega 15 mm × 150 mm põikisuunas ja 150 mm pikisuunas ning konditsioneerige neid 4 tundi temperatuuril 23 ± 2 ℃ ja suhtelise õhuniiskuse 50 ± 10% juures. XLW (PC) intelligentset elektroonilist tõmbekatseseadet kasutati purunemisjõu ja purunemisvenivuse testimiseks kiirusel 200 mm/min.
3). Koormiskatse
Vastavalt standardi GB 8808-1988 „Pehmete komposiitplastmaterjalide koorimiskatse meetod” meetodile A lõigake proov laiusega 15 ± 0,1 mm ja pikkusega 150 mm. Võtke 5 proovi horisontaal- ja vertikaalsuunas. Koorige komposiitkiht eelnevalt proovi pikisuunas, laadige see XLW (PC) intelligentse elektroonilisse tõmbekatse masinasse ja testige koorimisjõudu kiirusel 300 mm/min.
4). Kuumtihendustugevuse test
Vastavalt standardile GB/T 2358-1998 „Plastikilepakendikottide kuumtihendustugevuse katsemeetod” lõigake proovi kuumtihendusosast 15 mm laiune proov, avage see 180° nurga all ja kinnitage proovi mõlemad otsad XLW (PC) intelligentsele seadmele. Elektroonilisel tõmbekatsemasinal testitakse maksimaalset koormust kiirusel 300 mm/min ja langemiskiirus arvutatakse standardi GB/T 10004-2008 kõrge temperatuuritaluvuse dielektrilise valemi abil.
Kokkuvõte
Tarbijad eelistavad üha enam retortkindlaid pakendatud toiduaineid, kuna neid on mugav süüa ja säilitada. Sisu kvaliteedi tõhusaks säilitamiseks ja toidu riknemise vältimiseks tuleb kõrgel temperatuuril retortkoti tootmisprotsessi iga etappi rangelt jälgida ja mõistlikult kontrollida.
1. Kõrgtemperatuurilised küpsetuskotid tuleks valmistada sobivatest materjalidest, lähtudes sisust ja tootmisprotsessist. Näiteks valitakse kõrgtemperatuuriliste küpsetuskottide sisemise tihenduskihina üldiselt CPP; kui happelise ja leeliselise sisu pakendamiseks kasutatakse AL-kihte sisaldavaid pakkekotte, tuleks AL-i ja CPP vahele lisada PA-komposiitkiht, et suurendada happe- ja leeliselise läbilaskvuse vastupidavust; iga komposiitkihi soojuskahanevus peaks olema ühtlane või sarnane, et vältida materjali deformeerumist või isegi kihistumist pärast küpsetamist soojuskahanemise omaduste halva sobivuse tõttu.
2. Komposiitprotsessi mõistlik kontroll. Kõrge temperatuuriga retortkotid valmistatakse enamasti kuiva segamismeetodi abil. Retortkile tootmisprotsessis on vaja valida sobiv liim ja hea liimimisprotsess ning kontrollida kõvenemistingimusi mõistlikult, et tagada liimi põhikomponendi ja kõvendi täielik reaktsioon.
3. Kõrge temperatuuriga retortkottide pakkimisprotsessis on kõige karmim protsess kõrge temperatuuritaluvus. Partii kvaliteediprobleemide vähendamiseks tuleb kõrge temperatuuriga retortkotte enne kasutamist ja tootmise ajal tegelikes tootmistingimustes retorttestida ja kontrollida. Kontrollige, kas pakend pärast küpsetamist on lame, kortsus, villiline, deformeerunud, kas esineb kihilist kihistumist või leket ning kas füüsikaliste omaduste (tõmbetugevus, koorimistugevus, kuumtihendustugevus) langusmäär vastab nõuetele.
Postituse aeg: 18. jaanuar 2024
