Muovikomposiittikalvo on yleisesti käytetty pakkausmateriaali retortinkestäviin pakkauksiin. Retortti- ja lämpösterilointi ovat tärkeitä menetelmiä korkean lämpötilan retorttisäilykkeiden pakkaamisessa. Muovikomposiittikalvojen fysikaaliset ominaisuudet ovat kuitenkin alttiita lämpöhajoamiselle kuumentamisen jälkeen, mikä johtaa pakkausmateriaalien laatuun. Tässä artikkelissa analysoidaan yleisiä ongelmia korkean lämpötilan retorttisäilykkeiden kypsennyksen jälkeen ja esitellään niiden fysikaalisten suorituskykytestausmenetelmiä. Artikkelilla toivotaan olevan ohjaavaa merkitystä varsinaiselle tuotannolle.
Korkean lämpötilan kestävät retorttipakkauspussit ovat pakkausmuoto, jota käytetään yleisesti lihan, soijatuotteiden ja muiden valmisruokien pakkaamiseen. Ne pakataan yleensä tyhjiöpakkaukseen, ja ne voidaan säilyttää huoneenlämmössä kuumentamisen ja steriloinnin jälkeen korkeassa lämpötilassa (100–135 °C). Retorttikestävät pakatut elintarvikkeet ovat helppoja kuljettaa, valmiita syötäväksi pussin avaamisen jälkeen, hygieenisiä ja käteviä, ja ne säilyttävät hyvin ruoan maun, joten kuluttajat rakastavat niitä. Sterilointiprosessista ja pakkausmateriaaleista riippuen retorttikestävien pakkaustuotteiden säilyvyysaika vaihtelee puolesta vuodesta kahteen vuoteen.
Retorttiruoan pakkausprosessiin kuuluvat pussin valmistus, pussitus, vakumointi, kuumasaumaus, tarkastus, kypsennys- ja lämpösterilointi, kuivaus ja jäähdytys sekä pakkaaminen. Kypsennys- ja lämpösterilointi on koko prosessin ydinprosessi. Polymeerimateriaaleista – muovista – valmistettuja pusseja pakattaessa molekyyliketjun liike kuitenkin voimistuu kuumennuksen jälkeen, ja materiaalin fysikaaliset ominaisuudet ovat alttiita lämpöheikkenemiselle. Tässä artikkelissa analysoidaan yleisiä ongelmia korkean lämpötilan retorttipussien kypsennyksen jälkeen ja esitellään niiden fysikaalisten suorituskykytestausmenetelmät.
1. Retorttienkestävien pakkauspussien yleisten ongelmien analyysi
Korkean lämpötilan retorttipakkaukset pakataan ja sitten lämmitetään ja steriloidaan yhdessä pakkausmateriaalien kanssa. Korkeiden fysikaalisten ominaisuuksien ja hyvien suojausominaisuuksien saavuttamiseksi retorttipakkaukset valmistetaan useista perusmateriaaleista. Yleisesti käytettyjä materiaaleja ovat PA, PET, AL ja CPP. Yleisesti käytetyissä rakenteissa on kaksi komposiittikalvokerrosta, esimerkiksi BOPA/CPP, PET/CPP, kolmikerroksinen komposiittikalvo (kuten PA/AL/CPP, PET/PA/CPP) ja nelikerroksinen komposiittikalvo (kuten PET/PA/AL/CPP). Varsinaisessa tuotannossa yleisimmät laatuongelmat ovat rypyt, rikkoutuneet pussit, ilmavuoto ja haju kypsennyksen jälkeen:
1). Pakkauspussien rypistymistyyppejä on yleensä kolme: pakkausmateriaalin vaakasuorat, pystysuorat tai epäsäännölliset rypyt; kunkin komposiittikerroksen rypyt ja halkeamat sekä huono tasaisuus; pakkausmateriaalin kutistuminen sekä komposiittikerroksen ja muiden komposiittikerrosten kutistuminen erikseen, raidallisesti. Rikkoutuneet pussit jaetaan kahteen tyyppiin: suora puhkeaminen ja rypistyminen ja sitten puhkeaminen.
2). Delaminaatiolla tarkoitetaan ilmiötä, jossa pakkausmateriaalien komposiittikerrokset irtoavat toisistaan. Lievä delaminaatio ilmenee raidallisina pullistumina pakkauksen rasittuvissa osissa, jolloin kuorimislujuus heikkenee ja pakkaus voidaan jopa repiä varovasti käsin auki. Vaikeissa tapauksissa pakkauskomposiittikerros irtoaa kypsennyksen jälkeen suurelta alueelta. Jos delaminaatiota tapahtuu, pakkausmateriaalin komposiittikerrosten fysikaalisten ominaisuuksien synergistinen vahvistuminen häviää ja fysikaaliset ominaisuudet ja suojaominaisuudet heikkenevät merkittävästi, mikä tekee säilyvyysaikavaatimusten täyttämisen mahdottomaksi, mikä aiheuttaa usein suurempia tappioita yritykselle.
3). Lievällä ilmavuodolla on yleensä suhteellisen pitkä inkubointiaika, eikä sitä ole helppo havaita kypsennyksen aikana. Tuotteen kierron ja varastoinnin aikana tuotteen tyhjiöaste laskee ja pakkaukseen ilmestyy ilmeistä ilmaa. Siksi tämä laatuongelma koskee usein suurta määrää tuotteita. Tuotteilla on suurempi vaikutus. Ilmavuodon esiintyminen liittyy läheisesti retorttipussin heikkoon kuumasaumaukseen ja heikkoon lävistyslujuuteen.
4). Kypsennyksen jälkeinen haju on myös yleinen laatuongelma. Kypsennyksen jälkeen ilmenevä omituinen haju liittyy pakkausmateriaalien liiallisiin liuotinjäämiin tai väärään materiaalivalintaan. Jos PE-kalvoa käytetään yli 120 °C:n korkean lämpötilan kypsennyspussien sisäisenä tiivistyskerroksena, PE-kalvo on altis hajulle korkeissa lämpötiloissa. Siksi korkean lämpötilan kypsennyspussien sisäkerrokseksi valitaan yleensä RCPP.
2. Retorttisuojattujen pakkausten fysikaalisten ominaisuuksien testausmenetelmät
Retorttisuojattujen pakkausten laatuongelmiin johtavat tekijät ovat suhteellisen monimutkaisia ja niihin liittyy monia näkökohtia, kuten komposiittikerrosten raaka-aineet, liimat, musteet, komposiittien ja pussien valmistusprosessin hallinta sekä retorttiprosessit. Pakkausten laadun ja elintarvikkeiden säilyvyyden varmistamiseksi on tarpeen suorittaa pakkausmateriaaleille kypsennyskestävyystestejä.
Retortinkestäviin pakkauspusseihin sovellettava kansallinen standardi on GB/T10004-2008 ”Muovikomposiittikalvo pakkaamiseen, kuivalaminointiin, ekstruusiolaminointiin”, joka perustuu standardiin JIS Z 1707-1997 ”Elintarvikepakkauksissa käytettävien muovikalvojen yleiset periaatteet”. Se on kehitetty korvaamaan standardit GB/T 10004-1998 ”Retortinkestävät komposiittikalvot ja -pussit” ja GB/T10005-1998 ”Kaksiaksiaalisesti suuntautuneet polypropeenikalvot/matalatiheyksiset polyeteenikomposiittikalvot ja -pussit”. GB/T 10004-2008 sisältää erilaisia fysikaalisia ominaisuuksia ja liuotinjäämien indikaattoreita retortinkestäville pakkauskalvoille ja -pusseille ja edellyttää, että retortinkestävien pakkauspussien kestävyys testataan korkeiden lämpötilojen osalta. Menetelmässä retorttikestävät pakkauspussit täytetään 4 % etikkahapolla, 1 % natriumsulfidilla, 5 % natriumkloridilla ja kasviöljyllä, minkä jälkeen ne tyhjennetään ja suljetaan, kuumennetaan ja paineistetaan korkeapainekattilassa 121 °C:ssa 40 minuuttia ja jäähdytetään paineen pysyessä muuttumattomana. Sitten testataan niiden ulkonäkö, vetolujuus, venymä, kuorintavoima ja kuumasaumauslujuus, ja niiden arviointiin käytetään heikkenemisnopeutta. Kaava on seuraava:
R = (AB) / A × 100
Kaavassa R on testattujen kappaleiden heikkenemisaste (%), A on testattujen kappaleiden keskiarvo ennen korkean lämpötilan kestävyyden testiä ja B on testattujen kappaleiden keskiarvo korkean lämpötilan kestävyyden testin jälkeen. Suorituskykyvaatimukset ovat: "Korkean lämpötilan dielektrisen resistanssin testin jälkeen tuotteissa, joiden käyttölämpötila on 80 °C tai korkeampi, ei saa olla delaminaation irtoamista, vaurioita, ilmeistä muodonmuutosta pussin sisä- tai ulkopuolella eikä kuorintavoiman, vetovoiman, nimellisen murtovenymän ja kuumasaumauslujuuden heikkenemistä. Arvon tulisi olla ≤30 %".
3. Retorttienkestävien pakkauspussien fysikaalisten ominaisuuksien testaus
Koneella suoritettava varsinainen testi voi parhaiten havaita retorttisuojattujen pakkausten kokonaissuorituskyvyn. Tämä menetelmä on kuitenkin paitsi aikaa vievä, myös rajoitettu tuotantosuunnitelman ja testien määrän vuoksi. Sen käytettävyys on heikko, jätettä on paljon ja se on kallista. Retorttisuojattujen pussien fysikaalisten ominaisuuksien, kuten vetolujuuden, kuoriutumislujuuden ja kuumasaumauslujuuden, havaitsemisen avulla ennen retorttisuojausta ja sen jälkeen voidaan arvioida kattavasti retorttisuojattujen pussien retorttisuojauslaatua. Kypsennystesteissä käytetään yleensä kahdenlaisia todellisia sisältöjä ja simuloituja materiaaleja. Todellista sisältöä käyttävä kypsennystesti voi olla mahdollisimman lähellä todellista tuotantotilannetta ja estää tehokkaasti epäpätevien pakkausten pääsyn tuotantolinjalle erissä. Pakkausmateriaalitehtaissa simulantteja käytetään pakkausmateriaalien kestävyyden testaamiseen tuotantoprosessin aikana ja ennen varastointia. Kypsennyskyvyn testaaminen on käytännöllisempää ja helpompaa. Kirjoittaja esittelee retorttisuojattujen pakkauspussien fysikaalisen suorituskyvyn testausmenetelmän täyttämällä ne kolmen eri valmistajan elintarvikesimulaationesteillä ja suorittamalla höyrytys- ja keittotestit. Testausprosessi on seuraava:
1). Kypsennystesti
Instrumentit: Turvallinen ja älykäs vastapaineella toimiva korkean lämpötilan keittokattila, HST-H3-lämmönsaavutustesti
Testivaiheet: Kaada varovasti 4 % etikkahappoa retorttipussiin, kunnes se on kaksi kolmasosaa sen tilavuudesta. Varo saastuttamasta tiivistettä, jotta se ei vaikuta tiivisteen lujuuteen. Täytön jälkeen sulje kypsennyspussit HST-H3:lla ja valmista yhteensä 12 näytettä. Suljettaessa pussista on poistettava ilma mahdollisimman hyvin, jotta kypsennyksen aikainen ilman laajeneminen ei vaikuta testituloksiin.
Aseta sinetöity näyte keittoastiaan aloittaaksesi testin. Aseta kypsennyslämpötila 121 °C:een, kypsennysaika 40 minuuttiin, höyrytä 6 näytettä ja keitä 6 näytettä. Kypsennystestin aikana kiinnitä tarkkaa huomiota keittoastian ilmanpaineen ja lämpötilan muutoksiin varmistaaksesi, että lämpötila ja paine pysyvät asetetulla alueella.
Testin jälkeen jäähdytä näyte huoneenlämpöiseksi, ota se ulos ja tarkista, onko siinä rikkoutuneita pusseja, ryppyjä, delaminaatiota jne. Testin jälkeen 1# ja 2# näytteiden pinnat olivat kypsennyksen jälkeen sileät eikä delaminaatiota ollut. 3# näytteen pinta ei ollut kovin sileä kypsennyksen jälkeen, ja reunat olivat vääntyneet vaihtelevassa määrin.
2). Vetolujuuksien vertailu
Ota pakkauspussit ennen kypsennystä ja sen jälkeen. Leikkaa niistä viisi suorakaiteen muotoista näytettä, joiden koko on 15 mm × 150 mm poikittaissuunnassa ja 150 mm pituussuunnassa. Koepalat testattiin neljä tuntia 23 ± 2 ℃:n lämpötilassa ja 50 ± 10 %:n suhteellisessa kosteudessa. Älykästä elektronista vetolujuuskoestuslaitetta XLW (PC) käytettiin murtolujuuden ja murtovenymän testaamiseen nopeudella 200 mm/min.
3). Kuorimistesti
Standardin GB 8808-1988 ”Pehmeiden komposiittimuovien kuorintakoemenetelmä” menetelmän A mukaisesti leikataan näyte, jonka leveys on 15 ± 0,1 mm ja pituus 150 mm. Ota 5 näytettä kumpaankin suuntaan, vaakasuoraan ja pystysuoraan. Esikuori komposiittikerros näytteen pituussuunnassa, lataa se älykkääseen XLW (PC) -vetokoestuslaitteeseen ja testaa kuorintavoimaa nopeudella 300 mm/min.
4). Kuumasaumauslujuustesti
GB/T 2358-1998 -standardin ”Muovikalvopakkauspussien lämpösaumauslujuuden testausmenetelmä” mukaisesti leikataan 15 mm leveä näyte näytteen lämpösaumauskohdasta, avataan se 180° kulmassa ja kiinnitetään näytteen molemmat päät XLW (PC) -älykkääseen elektroniseen vetolujuuden testauslaitteeseen, jossa suurin kuormitus testataan nopeudella 300 mm/min, ja pudotusnopeus lasketaan GB/T 10004-2008 -standardin mukaisen korkean lämpötilan kestävyyden dielektrisen kaavan avulla.
Yhteenveto
Kuluttajat suosivat yhä enemmän retorttikestäviä pakattuja elintarvikkeita niiden syömisen ja säilytyksen helppouden vuoksi. Sisällön laadun tehokkaan ylläpitämisen ja elintarvikkeiden pilaantumisen estämisen vuoksi korkean lämpötilan retorttipussien tuotantoprosessin jokaista vaihetta on valvottava tarkasti ja kohtuullisesti.
1. Korkean lämpötilan kestävät kypsennyspussit tulisi valmistaa sisällön ja tuotantoprosessin mukaan sopivista materiaaleista. Esimerkiksi CPP valitaan yleensä korkean lämpötilan kestävien kypsennyspussien sisätiivistekerrokseksi; kun AL-kerroksia sisältäviä pakkauspusseja käytetään happo-emäksisten aineiden pakkaamiseen, AL:n ja CPP:n väliin tulisi lisätä PA-komposiittikerros happo-emäksisten aineiden läpäisevyyden lisäämiseksi; jokaisen komposiittikerroksen lämpökutistuvuuden tulisi olla tasainen tai samankaltainen, jotta vältetään materiaalin vääntyminen tai jopa delaminaatio kypsennyksen jälkeen, mikä johtuu lämpökutistumien huonosta yhteensopivuudesta.
2. Komposiittiprosessia on hallittava kohtuullisesti. Korkeita lämpötiloja kestävissä retorttipusseissa käytetään enimmäkseen kuivasekoitusmenetelmää. Retorttikalvon valmistusprosessissa on valittava sopiva liima ja hyvä liimausprosessi sekä hallittava kohtuullisesti kovettumisolosuhteita sen varmistamiseksi, että liiman pääaine ja kovetin reagoivat täysin.
3. Korkean lämpötilan väliaineen kestävyys on korkeiden lämpötilan retorttipussien pakkausprosessin vakavin prosessi. Erälaatuongelmien vähentämiseksi korkean lämpötilan retorttipussit on testattava ja tarkastettava todellisissa tuotanto-olosuhteissa ennen käyttöä ja tuotannon aikana. Tarkista, onko pakkauksen ulkonäkö kypsennyksen jälkeen tasainen, ryppyinen, kupliva, epämuodostunut, onko siinä delaminaatiota tai vuotoja, ja täyttääkö fysikaalisten ominaisuuksien (vetolujuus, kuorimislujuus, kuumasaumauslujuus) heikkenemisnopeus vaatimukset jne.
Julkaisun aika: 18. tammikuuta 2024
