Le film composite plastique est un matériau d'emballage couramment utilisé pour les emballages résistants à la stérilisation. La stérilisation à chaud et à l'autoclave est un procédé important pour le conditionnement des aliments stérilisables à haute température. Cependant, les propriétés physiques des films composites plastiques sont sujettes à une dégradation thermique après chauffage, ce qui entraîne des matériaux d'emballage non conformes. Cet article analyse les problèmes courants rencontrés après la cuisson des sacs stérilisables à haute température et présente leurs méthodes de test de performance physique, dans l'espoir de servir de guide pour la production.
Les sachets thermorétractables sont couramment utilisés pour la viande, les produits à base de soja et autres plats préparés. Généralement conditionnés sous vide, ils peuvent être conservés à température ambiante après chauffage et stérilisation à haute température (100 à 135 °C). Faciles à transporter, prêts à consommer dès l'ouverture, hygiéniques et pratiques, ils préservent parfaitement leur saveur, ce qui les rend très appréciés des consommateurs. Selon le procédé de stérilisation et les matériaux d'emballage, la durée de conservation des emballages thermorétractables varie de six mois à deux ans.
Le processus d'emballage des aliments stérilisables comprend la fabrication des sacs, l'ensachage, la mise sous vide, le thermoscellage, l'inspection, la cuisson et la stérilisation thermique, le séchage et le refroidissement, puis l'emballage. La cuisson et la stérilisation thermique constituent l'étape clé du processus. Cependant, lors de l'emballage de sacs en matériaux polymères (plastiques), le mouvement des chaînes moléculaires s'intensifie après la cuisson, et les propriétés physiques du matériau sont sujettes à une atténuation thermique. Cet article analyse les problèmes courants rencontrés après la cuisson des sacs stérilisables haute température et présente leurs méthodes de test de performance physique.
1. Analyse des problèmes courants liés aux sacs d'emballage résistants à la stérilisation
Les aliments stérilisables à haute température sont conditionnés, puis chauffés et stérilisés avec les matériaux d'emballage. Afin d'obtenir des propriétés physiques élevées et de bonnes propriétés barrières, les emballages stérilisables sont fabriqués à partir de divers matériaux de base. Les matériaux couramment utilisés sont le PA, le PET, l'AL et le CPP. Les structures les plus courantes sont constituées de films composites à deux couches, comme par exemple (BOPA/CPP, PET/CPP), à trois couches (PA/AL/CPP, PET/PA/CPP) et à quatre couches (PET/PA/AL/CPP). En production, les problèmes de qualité les plus courants sont les plis, les sacs déchirés, les fuites d'air et les odeurs après cuisson :
1) On distingue généralement trois types de plis dans les sacs d'emballage : des plis horizontaux, verticaux ou irréguliers sur le matériau de base ; des plis et des fissures sur chaque couche composite et une mauvaise planéité ; un rétrécissement du matériau de base et un rétrécissement de la couche composite et des autres couches composites. Les sacs cassés sont classés en deux types : l'éclatement direct et le plissement suivi d'un éclatement.
2) Le délaminage désigne le phénomène de séparation des couches composites des matériaux d'emballage. Un léger délaminage se manifeste par des bosses en forme de rayures sur les zones sollicitées de l'emballage, réduisant ainsi la résistance au pelage et pouvant même être délicatement déchiré à la main. Dans les cas les plus graves, la couche composite de l'emballage se sépare sur une grande surface après la cuisson. En cas de délaminage, le renforcement synergétique des propriétés physiques entre les couches composites du matériau d'emballage disparaît, et les propriétés physiques et barrières diminuent considérablement, rendant impossible le respect des exigences de durée de conservation, entraînant souvent des pertes plus importantes pour l'entreprise.
3) Une légère fuite d'air a généralement une période d'incubation relativement longue et est difficile à détecter pendant la cuisson. Pendant la circulation et le stockage du produit, le degré de vide diminue et de l'air apparaît dans l'emballage. Par conséquent, ce problème de qualité concerne souvent un grand nombre de produits. L'impact est plus important. L'apparition de fuites d'air est étroitement liée à une mauvaise thermoscellage et à une faible résistance à la perforation du sac stérilisable.
4) L'odeur après cuisson est également un problème de qualité courant. Cette odeur particulière est liée à une présence excessive de résidus de solvants dans les matériaux d'emballage ou à un choix inapproprié de matériaux. Si un film PE est utilisé comme couche de scellage interne des sacs de cuisson haute température (au-dessus de 120 °C), il est sujet aux odeurs à haute température. Par conséquent, le RCPP est généralement choisi comme couche interne des sacs de cuisson haute température.
2. Méthodes d'essai des propriétés physiques des emballages résistants à la stérilisation
Les facteurs à l'origine des problèmes de qualité des emballages stérilisables sont relativement complexes et impliquent de nombreux aspects tels que les matières premières des couches composites, les adhésifs, les encres, le contrôle des procédés de fabrication des composites et des sacs, ainsi que les procédés de stérilisation. Afin de garantir la qualité de l'emballage et la durée de conservation des aliments, il est nécessaire de réaliser des tests de résistance à la cuisson des matériaux d'emballage.
Français La norme nationale applicable aux sacs d'emballage stérilisables est la norme GB/T10004-2008 « Film composite plastique pour emballage, laminage à sec de sacs, laminage par extrusion », basée sur la norme JIS Z 1707-1997 « Principes généraux des films plastiques pour l'emballage alimentaire ». Elle a été formulée pour remplacer la norme GB/T 10004-1998 « Films et sacs composites stérilisables » et la norme GB/T10005-1998 « Films et sacs composites en polypropylène biaxialement orienté/films et sacs composites en polyéthylène basse densité ». La norme GB/T 10004-2008 inclut diverses propriétés physiques et indicateurs de résidus de solvants pour les films et sacs d'emballage stérilisables, et exige que les sacs d'emballage stérilisables soient testés pour leur résistance aux milieux à haute température. La méthode consiste à remplir les sacs d'emballage stérilisables avec 4 % d'acide acétique, 1 % de sulfure de sodium, 5 % de chlorure de sodium et de l'huile végétale, puis à les sceller, à les chauffer et à les pressuriser dans une marmite haute pression à 121 °C pendant 40 minutes, puis à les refroidir sans modifier la pression. L'aspect, la résistance à la traction, l'allongement, la force de pelage et la résistance au thermoscellage sont ensuite testés, et le taux de déclin est utilisé pour évaluer le résultat. La formule est la suivante :
R=（AB）/A×100
Dans la formule, R représente le taux de dégradation (%) des articles testés, A représente la valeur moyenne des articles testés avant l'essai en milieu résistant aux hautes températures ; B représente la valeur moyenne des articles testés après l'essai en milieu résistant aux hautes températures. Les exigences de performance sont les suivantes : « Après l'essai de résistance diélectrique à haute température, les produits dont la température de service est supérieure ou égale à 80 °C ne doivent présenter ni délaminage, ni dommage, ni déformation apparente à l'intérieur ou à l'extérieur du sac, ni diminution de la force de pelage, de la force d'arrachement, de la contrainte nominale à la rupture et de la résistance au thermoscellage. Le taux doit être ≤ 30 %. »
3. Test des propriétés physiques des sacs d'emballage résistants à la stérilisation
Le test en machine permet de déterminer avec précision la performance globale de l'emballage stérilisable. Cependant, cette méthode est non seulement chronophage, mais aussi limitée par le plan de production et le nombre de tests. Elle est peu maniable, génère d'importants déchets et coûte cher. Grâce au test en machine, qui permet de détecter les propriétés physiques telles que la traction, la résistance au pelage et la résistance au thermoscellage avant et après la stérilisation, la qualité de la résistance du sac stérilisable peut être évaluée de manière exhaustive. Les tests de cuisson utilisent généralement deux types de contenus réels et des matériaux simulés. Le test de cuisson utilisant des contenus réels permet d'être au plus près de la situation de production réelle et d'empêcher efficacement l'entrée par lots d'emballages non conformes sur la ligne de production. Pour les usines de matériaux d'emballage, des simulants sont utilisés pour tester la résistance des matériaux d'emballage pendant le processus de production et avant le stockage. Tester la performance de cuisson est plus pratique et plus facile à utiliser. L'auteur présente la méthode de test de performance physique des sacs d'emballage stérilisables en les remplissant de liquides alimentaires simulés provenant de trois fabricants différents et en effectuant respectivement des tests de cuisson à la vapeur et à l'ébullition. Le processus de test est le suivant :
1). Test de cuisson
Instruments : Marmite de cuisson haute température à contre-pression sûre et intelligente, testeur de thermoscellage HST-H3
Étapes du test : Verser soigneusement 4 % d’acide acétique dans le sac stérilisable jusqu’aux deux tiers de son volume. Veiller à ne pas contaminer le joint afin de préserver sa solidité. Après remplissage, sceller les sacs de cuisson avec du HST-H3 et préparer 12 échantillons. Lors du scellage, évacuer l’air du sac autant que possible afin d’éviter que la dilatation de l’air pendant la cuisson n’affecte les résultats du test.
Placez l'échantillon scellé dans la marmite pour commencer le test. Réglez la température de cuisson à 121 °C, le temps de cuisson à 40 minutes, faites cuire 6 échantillons à la vapeur et 6 autres à l'eau bouillante. Pendant le test, surveillez attentivement les variations de pression et de température dans la marmite afin de vous assurer que la température et la pression restent dans la plage définie.
Une fois le test terminé, laissez refroidir à température ambiante, sortez le produit et observez s'il présente des fissures, des plis, un décollement, etc. Après le test, les surfaces des échantillons 1# et 2# étaient lisses après cuisson et ne présentaient aucun décollement. La surface de l'échantillon 3# n'était pas très lisse après cuisson et les bords étaient plus ou moins déformés.
2). Comparaison des propriétés de traction
Après avoir prélevé les sacs d'emballage avant et après cuisson, découpez cinq échantillons rectangulaires de 15 mm × 150 mm dans le sens transversal et de 150 mm dans le sens longitudinal, puis conditionnez-les pendant 4 heures à une température de 23 ± 2 °C et une humidité relative de 50 ± 10 %. La machine d'essai de traction électronique intelligente XLW (PC) a été utilisée pour tester la force de rupture et l'allongement à la rupture à une vitesse de 200 mm/min.
3). Test de pelage
Conformément à la méthode A de la norme GB 8808-1988 « Méthode d'essai de pelage des matériaux composites plastiques souples », découpez un échantillon de 15 ± 0,1 mm de large et de 150 mm de long. Prélevez cinq échantillons dans les directions horizontale et verticale. Prélevez la couche composite dans le sens de la longueur de l'échantillon, chargez-la dans la machine d'essai de traction électronique intelligente XLW (PC) et testez la force de pelage à 300 mm/min.
4). Test de résistance du thermoscellage
Conformément à la norme GB/T 2358-1998 « Méthode d'essai pour la résistance du thermoscellage des sacs d'emballage en film plastique », coupez un échantillon de 15 mm de large au niveau de la partie thermoscellable de l'échantillon, ouvrez-le à 180° et serrez les deux extrémités de l'échantillon sur le XLW (PC) intelligent. Sur une machine d'essai de traction électronique, la charge maximale est testée à une vitesse de 300 mm/min et le taux de chute est calculé à l'aide de la formule diélectrique de résistance à haute température de la norme GB/T 10004-2008.
Résumer
Les aliments emballés résistants à la stérilisation sont de plus en plus prisés par les consommateurs en raison de leur facilité de consommation et de conservation. Afin de préserver efficacement la qualité du contenu et d'éviter toute détérioration, chaque étape du processus de production des sachets stérilisables haute température doit être rigoureusement surveillée et contrôlée.
1. Les sacs de cuisson résistants aux hautes températures doivent être fabriqués avec des matériaux adaptés à leur contenu et à leur procédé de fabrication. Par exemple, le CPP est généralement choisi comme couche de scellage interne pour les sacs de cuisson résistants aux hautes températures ; lorsque des sacs contenant des couches d'aluminium sont utilisés pour emballer des produits acides et alcalins, une couche composite de PA doit être ajoutée entre l'aluminium et le CPP afin d'accroître la résistance à la perméabilité aux acides et aux alcalis. La thermorétractabilité de chaque couche composite doit être constante ou similaire afin d'éviter toute déformation, voire délamination, du matériau après cuisson en raison d'une mauvaise adéquation des propriétés de thermorétraction.
2. Contrôler le processus de composition. Les sacs stérilisables résistants aux hautes températures utilisent généralement un procédé de composition à sec. Lors de la production de films stérilisables, il est nécessaire de sélectionner un adhésif approprié et un procédé de collage performant, ainsi que de contrôler les conditions de durcissement afin de garantir une réaction optimale entre l'agent adhésif et le durcisseur.
3. La résistance moyenne à haute température est le processus le plus exigeant du conditionnement des sacs stérilisables haute température. Afin de réduire les problèmes de qualité des lots, les sacs stérilisables haute température doivent être testés et inspectés en conditions réelles de production avant et pendant la production. L'emballage doit être vérifié après cuisson : plat, froissé, cloqué, déformé, délaminé ou non, et la dégradation des propriétés physiques (résistance à la traction, résistance au pelage, résistance au thermoscellage) doit être vérifiée.
Date de publication : 18 janvier 2024
