Plastična kompozitna folija često se koristi kao materijal za pakiranje otporno na retorte. Sterilizacija u retorti i toplinska sterilizacija važan je postupak za pakiranje hrane u retorti na visokim temperaturama. Međutim, fizička svojstva plastičnih kompozitnih folija sklona su toplinskom raspadanju nakon zagrijavanja, što rezultira nekvalitetnim materijalima za pakiranje. Ovaj članak analizira uobičajene probleme nakon kuhanja vrećica u retorti na visokim temperaturama i predstavlja njihove metode ispitivanja fizičkih performansi, s nadom da će imati usmjeravajuću važnost za stvarnu proizvodnju.
Vrećice za pakiranje otporne na visoke temperature u retorti su oblik pakiranja koji se obično koristi za meso, sojine proizvode i ostale gotove prehrambene proizvode. Obično se vakuumski pakiraju i mogu se čuvati na sobnoj temperaturi nakon zagrijavanja i sterilizacije na visokoj temperaturi (100~135°C). Hrana pakirana u retorti otporna je na laku nošenje, spremna je za jelo nakon otvaranja vrećice, higijenska je i praktična te dobro zadržava okus hrane, pa je potrošači jako cijene. Ovisno o postupku sterilizacije i materijalima za pakiranje, rok trajanja proizvoda za pakiranje otpornih na retorti kreće se od pola godine do dvije godine.
Proces pakiranja hrane u retorti uključuje izradu vrećica, pakiranje, vakuumiranje, toplinsko brtvljenje, inspekciju, sterilizaciju kuhanjem i zagrijavanjem, sušenje i hlađenje te pakiranje. Sterilizacija kuhanjem i zagrijavanjem je središnji proces cijelog procesa. Međutim, kada se vrećice pakiraju izrađene od polimernih materijala - plastike, kretanje molekularnog lanca se intenzivira nakon zagrijavanja, a fizička svojstva materijala sklona su toplinskom slabljenju. Ovaj članak analizira uobičajene probleme nakon kuhanja visokotemperaturnih retorti i predstavlja njihove metode ispitivanja fizičkih performansi.
1. Analiza uobičajenih problema s vrećicama za pakiranje otpornim na retortu
Hrana pakirana u retorti na visokim temperaturama pakira se, a zatim zagrijava i sterilizira zajedno s materijalima za pakiranje. Kako bi se postigla visoka fizička svojstva i dobra barijerna svojstva, ambalaža otporna na retortu izrađuje se od raznih osnovnih materijala. Uobičajeno korišteni materijali uključuju PA, PET, AL i CPP. Uobičajeno korištene strukture imaju dva sloja kompozitnih filmova, sa sljedećim primjerima (BOPA/CPP, PET/CPP), troslojni kompozitni film (kao što su PA/AL/CPP, PET/PA/CPP) i četveroslojni kompozitni film (kao što je PET/PA/AL/CPP). U stvarnoj proizvodnji, najčešći problemi s kvalitetom su nabori, puknute vrećice, propuštanje zraka i neugodni mirisi nakon kuhanja:
1). Općenito postoje tri oblika nabiranja na vrećicama za pakiranje: horizontalno ili vertikalno ili nepravilno nabiranje na osnovnom materijalu za pakiranje; nabiranje i pukotine na svakom kompozitnom sloju i loša ravnost; skupljanje osnovnog materijala za pakiranje i skupljanje kompozitnog sloja i drugih kompozitnih slojeva, odvojeno, prugasto. Puknute vrećice dijele se na dvije vrste: izravno pucanje i nabiranje, a zatim pucanje.
2). Delaminacija se odnosi na fenomen da su kompozitni slojevi ambalažnog materijala odvojeni jedan od drugoga. Lagana delaminacija se manifestira kao prugaste izbočine na napregnutim dijelovima ambalaže, a čvrstoća ljuštenja je smanjena i može se čak i lagano odvojiti rukom. U težim slučajevima, kompozitni sloj ambalaže se odvaja na velikom području nakon kuhanja. Ako dođe do delaminacije, sinergističko jačanje fizičkih svojstava između kompozitnih slojeva ambalažnog materijala će nestati, a fizička svojstva i barijerna svojstva će značajno pasti, što će onemogućiti ispunjavanje zahtjeva roka trajanja, što često uzrokuje veće gubitke za poduzeće.
3). Lagano propuštanje zraka općenito ima relativno dugo razdoblje inkubacije i nije ga lako otkriti tijekom kuhanja. Tijekom cirkulacije i skladištenja proizvoda, stupanj vakuuma proizvoda se smanjuje i u pakiranju se pojavljuje očiti zrak. Stoga ovaj problem s kvalitetom često uključuje veliki broj proizvoda. Proizvodi imaju veći utjecaj. Pojava propuštanja zraka usko je povezana sa slabim toplinskim brtvljenjem i slabom otpornošću na probijanje retortne vrećice.
4). Miris nakon kuhanja također je čest problem s kvalitetom. Neobičan miris koji se pojavljuje nakon kuhanja povezan je s prekomjernim ostacima otapala u materijalima za pakiranje ili nepravilnim odabirom materijala. Ako se PE folija koristi kao unutarnji brtveni sloj vrećica za kuhanje na visokim temperaturama iznad 120°, PE folija je sklona mirisu na visokim temperaturama. Stoga se RCPP općenito odabire kao unutarnji sloj vrećica za kuhanje na visokim temperaturama.
2. Metode ispitivanja fizikalnih svojstava ambalaže otporne na retortu
Čimbenici koji dovode do problema s kvalitetom ambalaže otporne na retortu relativno su složeni i uključuju mnoge aspekte kao što su sirovine za kompozitne slojeve, ljepila, tinte, kontrola procesa izrade kompozita i vrećica te procesi retorte. Kako bi se osigurala kvaliteta ambalaže i rok trajanja hrane, potrebno je provesti ispitivanja otpornosti ambalažnih materijala na kuhanje.
Nacionalni standard koji se primjenjuje na vrećice za pakiranje otporne na retortu je GB/T10004-2008 „Plastična kompozitna folija za pakiranje, suha laminacija vrećica, ekstruzijska laminacija“, koji se temelji na JIS Z 1707-1997 „Opća načela plastičnih folija za pakiranje hrane“ formuliran kako bi zamijenio GB/T 10004-1998 „Kompozitne folije i vrećice otporne na retortu“ i GB/T10005-1998 „Bioksalno orijentirane polipropilenske folije/kompozitne folije i vrećice od polietilena niske gustoće“. GB/T 10004-2008 uključuje različita fizikalna svojstva i pokazatelje ostataka otapala za folije i vrećice za pakiranje otporne na retortu te zahtijeva da se vrećice za pakiranje otporne na retortu testiraju na otpornost na medije visoke temperature. Metoda je napuniti vrećice za pakiranje otporne na retortu s 4% octene kiseline, 1% natrijevog sulfida, 5% natrijevog klorida i biljnim uljem, zatim ispuhati i zatvoriti, zagrijati i staviti pod tlak u posudi za kuhanje pod visokim tlakom na 121°C tijekom 40 minuta, te ohladiti dok tlak ostaje nepromijenjen. Zatim se ispituje izgled, vlačna čvrstoća, istezanje, sila ljuštenja i čvrstoća toplinskog brtvljenja, a za procjenu se koristi brzina pada. Formula je sljedeća:
R=(AB)/A×100
U formuli, R je stopa pada (%) testiranih predmeta, A je prosječna vrijednost testiranih predmeta prije ispitivanja otpornog na visoke temperature; B je prosječna vrijednost testiranih predmeta nakon ispitivanja otpornog na visoke temperature. Zahtjevi za performanse su: „Nakon ispitivanja dielektričnog otpora na visokim temperaturama, proizvodi s radnom temperaturom od 80°C ili više ne smiju imati delaminaciju, oštećenja, očite deformacije unutar ili izvan vrećice te smanjenje sile ljuštenja, sile povlačenja, nominalnog naprezanja pri lomu i čvrstoće toplinskog brtvljenja. Stopa treba biti ≤30%”.
3. Ispitivanje fizičkih svojstava vrećica za pakiranje otpornih na retortu
Stvarno ispitivanje na stroju može najtočnije otkriti ukupne performanse ambalaže otporne na retortu. Međutim, ova metoda nije samo dugotrajna, već je i ograničena proizvodnim planom i brojem ispitivanja. Ima lošu operativnost, veliki otpad i visoke troškove. Pomoću retort ispitivanja za otkrivanje fizičkih svojstava poput vlačnih svojstava, čvrstoće ljuštenja, čvrstoće toplinskog zatvaranja prije i nakon retorte, može se sveobuhvatno procijeniti kvaliteta otpornosti retortne vrećice na retortu. Ispitivanja kuhanjem općenito koriste dvije vrste stvarnog sadržaja i simuliranih materijala. Ispitivanje kuhanja korištenjem stvarnog sadržaja može biti što bliže stvarnoj proizvodnoj situaciji i može učinkovito spriječiti ulazak nekvalificirane ambalaže u proizvodnu liniju u serijama. Za tvornice ambalažnog materijala, simulatori se koriste za ispitivanje otpornosti ambalažnih materijala tijekom proizvodnog procesa i prije skladištenja. Ispitivanje performansi kuhanja je praktičnije i operativnije. Autor predstavlja metodu ispitivanja fizičkih performansi ambalažnih vrećica otpornih na retortu punjenjem tekućinama za simulaciju hrane od tri različita proizvođača i provođenjem ispitivanja pare odnosno kuhanja. Postupak ispitivanja je sljedeći:
1). Test kuhanja
Instrumenti: Sigurna i inteligentna posuda za kuhanje s visokim povratnim tlakom, HST-H3 tester toplinskog brtvljenja
Koraci ispitivanja: Pažljivo stavite 4%-tnu octenu kiselinu u retortu do dvije trećine volumena. Pazite da ne kontaminirate brtvu kako ne biste utjecali na čvrstoću brtvljenja. Nakon punjenja, zatvorite vrećice za kuhanje s HST-H3 i pripremite ukupno 12 uzoraka. Prilikom zatvaranja, zrak iz vrećice treba što više ispustiti kako bi se spriječilo da širenje zraka tijekom kuhanja utječe na rezultate ispitivanja.
Za početak ispitivanja stavite zatvoreni uzorak u posudu za kuhanje. Postavite temperaturu kuhanja na 121 °C, vrijeme kuhanja na 40 minuta, kuhajte na pari 6 uzoraka i kuhajte 6 uzoraka. Tijekom ispitivanja kuhanja obratite posebnu pozornost na promjene tlaka zraka i temperature u posudi za kuhanje kako biste osigurali da se temperatura i tlak održavaju unutar postavljenog raspona.
Nakon što je ispitivanje završeno, ohladite na sobnu temperaturu, izvadite i provjerite ima li puknutih vrećica, nabora, delaminacije itd. Nakon ispitivanja, površine uzoraka 1# i 2# bile su glatke nakon kuhanja i nije bilo delaminacije. Površina uzorka 3# nije bila baš glatka nakon kuhanja, a rubovi su bili iskrivljeni u različitom stupnju.
2). Usporedba vlačnih svojstava
Prije i poslije kuhanja uzmite vrećice za pakiranje, izrežite 5 pravokutnih uzoraka dimenzija 15 mm × 150 mm u poprečnom smjeru i 150 mm u uzdužnom smjeru te ih kondicionirajte 4 sata u okruženju temperature 23 ± 2 ℃ i 50 ± 10 % relativne vlažnosti. Za ispitivanje prekidne sile i prekidnog istezanja pod uvjetom brzine od 200 mm/min korišten je inteligentni elektronički stroj za ispitivanje vlačne čvrstoće XLW (PC).
3). Test ljuštenja
Prema metodi A iz GB 8808-1988 „Metoda ispitivanja ljuštenja za meke kompozitne plastične materijale“, izrežite uzorak širine 15 ± 0,1 mm i duljine 150 mm. Uzmite po 5 uzoraka u horizontalnom i vertikalnom smjeru. Prethodno ogulite kompozitni sloj duž smjera duljine uzorka, stavite ga u inteligentni elektronički stroj za ispitivanje vlačne čvrstoće XLW (PC) i testirajte silu ljuštenja pri 300 mm/min.
4). Ispitivanje čvrstoće toplinskog brtvljenja
Prema GB/T 2358-1998 „Metoda ispitivanja čvrstoće toplinskog brtvljenja plastičnih folijskih vrećica za pakiranje“, izrežite uzorak širine 15 mm na dijelu uzorka za toplinsko brtvljenje, otvorite ga pod kutom od 180° i stegnite oba kraja uzorka na XLW (PC) inteligentni elektronički stroj za ispitivanje vlačne čvrstoće, maksimalno opterećenje se ispituje brzinom od 300 mm/min, a brzina pada izračunava se pomoću formule za dielektričnu otpornost na visoke temperature u GB/T 10004-2008.
Rezimirati
Potrošači sve više preferiraju pakiranu hranu otpornu na retortu zbog praktičnosti konzumiranja i skladištenja. Kako bi se učinkovito održala kvaliteta sadržaja i spriječilo kvarenje hrane, svaki korak u procesu proizvodnje visokotemperaturnih retort vrećica mora se strogo pratiti i razumno kontrolirati.
1. Vrećice za kuhanje otporne na visoke temperature trebaju biti izrađene od odgovarajućih materijala na temelju sadržaja i proizvodnog procesa. Na primjer, CPP se općenito odabire kao unutarnji brtveni sloj vrećica za kuhanje otpornih na visoke temperature; kada se vrećice za pakiranje koje sadrže AL slojeve koriste za pakiranje kiselih i lužinastih sadržaja, između AL i CPP treba dodati PA kompozitni sloj kako bi se povećala otpornost na propusnost kiselina i lužina; toplinsko skupljanje svakog kompozitnog sloja treba biti konzistentno ili slično kako bi se izbjeglo savijanje ili čak delaminacija materijala nakon kuhanja zbog lošeg usklađivanja svojstava toplinskog skupljanja.
2. Razumno kontrolirati proces kompozita. Vrećice za retorte otporne na visoke temperature uglavnom se izrađuju metodom suhog miješanja. U procesu proizvodnje retortne folije potrebno je odabrati odgovarajuće ljepilo i dobar proces lijepljenja te razumno kontrolirati uvjete stvrdnjavanja kako bi se osiguralo da glavni agens ljepila i sredstvo za stvrdnjavanje potpuno reagiraju.
3. Otpornost na visokotemperaturne medije je najteži proces u procesu pakiranja visokotemperaturnih retort vrećica. Kako bi se smanjila pojava problema s kvalitetom serije, visokotemperaturne retort vrećice moraju se testirati i pregledati u retorti na temelju stvarnih proizvodnih uvjeta prije upotrebe i tijekom proizvodnje. Provjeriti je li izgled pakiranja nakon kuhanja ravan, naborano, s mjehurićima, deformirano, ima li delaminacije ili curenja, zadovoljava li stopa pada fizičkih svojstava (vlakna svojstva, čvrstoća ljuštenja, čvrstoća toplinskog brtvljenja) zahtjeve itd.
Vrijeme objave: 18. siječnja 2024.
