מבוא לבעיות נפוצות ושיטות גילוי של אריזות עמידות בפני רטור

סרט פלסטיק מרוכב הוא חומר אריזה נפוץ לאריזות עמידות בפני רטור. עיקור רטור וחום הוא תהליך חשוב לאריזת מזון רטור בטמפרטורה גבוהה. עם זאת, התכונות הפיזיקליות של סרטי פלסטיק מרוכבים נוטות לדעיכה תרמית לאחר חימום, וכתוצאה מכך חומרי אריזה אינם מתאימים. מאמר זה מנתח בעיות נפוצות לאחר בישול שקיות רטור בטמפרטורה גבוהה, ומציג את שיטות בדיקת הביצועים הפיזיים שלהן, בתקווה שתהיה לכך משמעות מנחה לייצור בפועל.

שקיות אריזה עמידות בפני טמפרטורה גבוהה הן צורת אריזה הנפוצה עבור בשר, מוצרי סויה ומוצרי מזון מוכנים אחרים. הן בדרך כלל נארזות בוואקום וניתן לאחסן אותן בטמפרטורת החדר לאחר חימום ועיקור בטמפרטורה גבוהה (100~135 מעלות צלזיוס). מזון ארוז עמיד בפני רטרט קל לנשיאה, מוכן לאכילה לאחר פתיחת השקית, היגייני ונוח, ויכול לשמור היטב על טעם המזון, ולכן הוא אהוב מאוד על ידי הצרכנים. בהתאם לתהליך העיקור וחומרי האריזה, חיי המדף של מוצרי אריזה עמידים בפני רטרט נעים בין חצי שנה לשנתיים.

תהליך האריזה של מזון רטורט כולל ייצור שקיות, איסוף, שאיבת ואקום, איטום בחום, בדיקה, בישול ועיקור בחימום, ייבוש וקירור ואריזה. בישול ועיקור בחימום הם התהליך המרכזי של התהליך כולו. עם זאת, כאשר אורזים שקיות העשויות מחומרים פולימריים - פלסטיק, תנועת השרשרת המולקולרית מתעצמת לאחר החימום, והתכונות הפיזיקליות של החומר נוטות לדעיכה תרמית. מאמר זה מנתח בעיות נפוצות לאחר בישול של שקיות רטורט בטמפרטורה גבוהה, ומציג את שיטות בדיקת הביצועים הפיזיקליים שלהן.

1. ניתוח בעיות נפוצות בשקיות אריזה עמידות בפני רטור
מזון עמיד בפני רטור בטמפרטורה גבוהה נארז ולאחר מכן מחומם ומעוקר יחד עם חומרי האריזה. על מנת להשיג תכונות פיזיקליות גבוהות ותכונות מחסום טובות, אריזות עמידות בפני רטור עשויות ממגוון חומרי בסיס. חומרים נפוצים כוללים PA, PET, AL ו-CPP. מבנים נפוצים כוללים שתי שכבות של סרטים מרוכבים, כדוגמאות הבאות (BOPA/CPP, PET/CPP), סרט מרוכב תלת-שכבתי (כגון PA/AL/CPP, PET/PA/CPP) וסרט מרוכב ארבע-שכבתי (כגון PET/PA/AL/CPP). בייצור בפועל, בעיות האיכות הנפוצות ביותר הן קמטים, שקיות שבורות, דליפת אוויר וריח לאחר הבישול:

1). ישנן בדרך כלל שלוש צורות של קמטים בשקיות אריזה: קמטים אופקיים או אנכיים או לא סדירים על חומר הבסיס של האריזה; קמטים וסדקים בכל שכבה מרוכבת ושטיחות ירודה; הצטמקות של חומר הבסיס של האריזה, והצטמקות של השכבה המרוכבת ושכבות מרוכבות אחרות בנפרד, מפוספסות. השקיות השבורות מחולקות לשני סוגים: קימוט ישיר וקימוט ואז קימוט.

2). דה-למינציה מתייחסת לתופעה שבה שכבות מרוכבות של חומרי אריזה מופרדות זו מזו. דה-למינציה קלה מתבטאת בבליטות דמויות פסים בחלקים הלחוצים של האריזה, וחוזק הקילוף מופחת, ואף ניתן לקרוע אותה בעדינות ביד. במקרים חמורים, שכבת האריזה המרוכבת מופרדת על פני שטח גדול לאחר הבישול. אם מתרחשת דה-למינציה, החיזוק הסינרגיסטי של התכונות הפיזיקליות בין השכבות המרוכבות של חומר האריזה ייעלם, והתכונות הפיזיקליות ותכונות המכשול יירדו משמעותית, מה שיקשה על עמידה בדרישות חיי המדף, ולעתים קרובות גורם להפסדים גדולים יותר לארגון.

3). דליפת אוויר קלה בדרך כלל בעלת תקופת דגירה ארוכה יחסית וקשה לאתר אותה במהלך הבישול. במהלך תקופת זרימת המוצר ואחסוןו, דרגת הוואקום של המוצר יורדת ואוויר ברור מופיע באריזה. לכן, בעיית איכות זו כרוכה לעתים קרובות במספר רב של מוצרים. למוצרים יש השפעה גדולה יותר. התרחשות דליפת אוויר קשורה קשר הדוק לאיטום חום חלש ועמידות לניקוב ירודה של שקית הרטורט.

4). ריח לאחר בישול הוא גם בעיית איכות נפוצה. הריח המיוחד המופיע לאחר הבישול קשור לשאריות ממס עודפות בחומרי האריזה או לבחירת חומר לא נכונה. אם משתמשים בסרט PE כשכבת האיטום הפנימית של שקיות בישול בטמפרטורה גבוהה מעל 120°, סרט ה-PE נוטה לריח בטמפרטורות גבוהות. לכן, בדרך כלל נבחר RCPP כשכבה הפנימית של שקיות בישול בטמפרטורה גבוהה.

2. שיטות בדיקה לתכונות פיזיקליות של אריזות עמידות בפני רטור
הגורמים המובילים לבעיות איכות של אריזות עמידות בפני בישול הם מורכבים יחסית וכוללים היבטים רבים כגון חומרי גלם של שכבות מרוכבות, דבקים, דיו, בקרת תהליכי ייצור מרוכבים ושקיות, ותהליכי בישול. על מנת להבטיח את איכות האריזה ואת חיי המדף של המזון, יש צורך לבצע בדיקות עמידות לבישול על חומרי אריזה.

התקן הלאומי החל על שקיות אריזה עמידות בפני רטרט הוא GB/T10004-2008 "סרט פלסטיק מרוכב לאריזה, למינציה יבשה של שקיות, למינציה בשחול", המבוסס על JIS Z 1707-1997 "עקרונות כלליים של סרטי פלסטיק לאריזות מזון", שנוסח להחליף את GB/T 10004-1998 "סרטים ושקיות מרוכבים עמידים בפני רטרט" ואת GB/T10005-1998 "סרט פוליפרופילן בעל אוריינטציה דו-צירית/סרטים ושקיות מרוכבים מפוליאתילן בצפיפות נמוכה". GB/T 10004-2008 כולל תכונות פיזיקליות שונות ומדדי שאריות ממס עבור סרטי ושקיות אריזה עמידים בפני רטרט, ודורש לבדוק את עמידותן של שקיות אריזה עמידות בפני רטרט בטמפרטורות גבוהות. השיטה היא למלא את שקיות האריזה העמידות בפני רטור ב-4% חומצה אצטית, 1% נתרן גופרתי, 5% נתרן כלורי ושמן צמחי, לאחר מכן לרוקן ולאטום, לחמם ולהפעיל לחץ בסיר בישול בלחץ גבוה ב-121 מעלות צלזיוס למשך 40 דקות, ולקרר כשהלחץ נשאר ללא שינוי. לאחר מכן נבדקים המראה, חוזק המתיחה, ההתארכות, כוח הקילוף וחוזק האיטום בחום, וקצב הדעיכה משמש להערכתם. הנוסחה היא כדלקמן:

R=(AB)/A×100

בנוסחה, R הוא קצב הדעיכה (%) של הפריטים שנבדקו, A הוא הערך הממוצע של הפריטים שנבדקו לפני בדיקת עמידות בטמפרטורה גבוהה; B הוא הערך הממוצע של הפריטים שנבדקו לאחר בדיקת עמידות בטמפרטורה גבוהה. דרישות הביצועים הן: "לאחר בדיקת התנגדות דיאלקטרית בטמפרטורה גבוהה, מוצרים עם טמפרטורת שירות של 80 מעלות צלזיוס ומעלה לא צריכים להיות בעלי התפרקות, נזק, עיוות ברור בתוך השקית או מחוצה לה, וירידה בכוח הקילוף, כוח הניתוק, מאמץ נומינלי בעת שבירה וחוזק איטום בחום. הקצב צריך להיות ≤30%".

3. בדיקת תכונות פיזיקליות של שקיות אריזה עמידות בפני רטור
הבדיקה בפועל במכונה יכולה לזהות בצורה המדויקת ביותר את הביצועים הכוללים של האריזה העמידה בפני רטור. עם זאת, שיטה זו לא רק גוזלת זמן, אלא גם מוגבלת על ידי תוכנית הייצור ומספר הבדיקות. יש לה יכולת תפעול ירודה, בזבוז רב ועלות גבוהה. באמצעות בדיקת רטור לזיהוי תכונות פיזיקליות כגון תכונות מתיחה, חוזק קילוף, חוזק איטום בחום לפני ואחרי רטור, ניתן לשפוט באופן מקיף את איכות עמידות הרטור של שקית הרטור. בדיקות בישול משתמשות בדרך כלל בשני סוגים של תוכן אמיתי וחומרים מדומים. בדיקת הבישול המשתמשת בתוכן אמיתי יכול להיות קרוב ככל האפשר למצב הייצור בפועל ויכולה למנוע ביעילות כניסת אריזות לא מתאימות לקו הייצור בקבוצות. עבור מפעלי חומרי אריזה, משתמשים בסימולנטים לבדיקת עמידות חומרי האריזה במהלך תהליך הייצור ולפני האחסון. בדיקת ביצועי הבישול היא מעשית וקלה יותר לתפעול. המחבר מציג את שיטת בדיקת הביצועים הפיזיים של שקיות אריזה עמידות בפני רטור על ידי מילוין בנוזלי סימולציה של מזון משלושה יצרנים שונים וביצוע בדיקות אידוי ורתיחה בהתאמה. תהליך הבדיקה הוא כדלקמן:

1). מבחן בישול

מכשירים: סיר בישול בטוח וחכם בלחץ אחורי בטמפרטורה גבוהה, בודק איטום חום HST-H3

שלבי הבדיקה: יש להוסיף בזהירות חומצה אצטית 4% לשקית הרטורט עד לשני שלישים מהנפח. יש להיזהר לא לזהם את האטימה, כדי לא לפגוע בעמידות האיטום. לאחר המילוי, יש לאטום את שקיות הבישול עם HST-H3, ולהכין סך של 12 דגימות. בעת האיטום, יש לרוקן את האוויר בשקית ככל האפשר כדי למנוע מהתפשטות האוויר במהלך הבישול להשפיע על תוצאות הבדיקה.

הניחו את הדגימה האטומה בסיר הבישול כדי להתחיל את הבדיקה. כוון את טמפרטורת הבישול ל-121 מעלות צלזיוס, את זמן הבישול ל-40 דקות, אידו 6 דגימות והרתיחו 6 דגימות. במהלך בדיקת הבישול, שימו לב היטב לשינויים בלחץ האוויר ובטמפרטורה בסיר הבישול כדי לוודא שהטמפרטורה והלחץ נשמרים בטווח שנקבע.

לאחר השלמת הבדיקה, יש לקרר לטמפרטורת החדר, להוציא ולבדוק אם יש שקיות שבורות, קמטים, התפרקויות וכו'. לאחר הבדיקה, פני השטח של דגימות 1# ו-2# היו חלקים לאחר הבישול ולא הייתה התפרקות. פני השטח של דגימה 3# לא היו חלקים במיוחד לאחר הבישול, והקצוות היו מעוותים בדרגות שונות.

2). השוואה של תכונות מתיחה

קחו את שקיות האריזה לפני ואחרי הבישול, גזרו 5 דגימות מלבניות בגודל 15 מ"מ × 150 מ"מ בכיוון הרוחבי ו-150 מ"מ בכיוון האורך, והתנו אותן למשך 4 שעות בסביבה של 23±2℃ ו-50±10% לחות יחסית. מכונת בדיקת מתיחה אלקטרונית חכמה XLW (PC) שימשה לבדיקת כוח השבירה וההתארכות בזמן השבירה בתנאים של 200 מ"מ/דקה.

3). בדיקת קילוף

בהתאם לשיטה A של תקן GB 8808-1988 "שיטת בדיקת קילוף לחומרים פלסטיים מרוכבים רכים", יש לחתוך דגימה ברוחב של 15±0.1 מ"מ ובאורך של 150 מ"מ. יש לקחת 5 דגימות כל אחת בכיוונים אופקיים ואנכיים. יש לקלף מראש את שכבת המרוכבת לאורך הדגימה, להכניס אותה למכונת בדיקת מתיחה אלקטרונית חכמה XLW (PC), ולבדוק את כוח הקילוף במהירות של 300 מ"מ/דקה.

4). בדיקת חוזק איטום בחום

בהתאם לתקן GB/T 2358-1998 "שיטת בדיקה לחוזק איטום בחום של שקיות אריזת פלסטיק", חותכים דגימה ברוחב 15 מ"מ בחלק האיטום בחום של הדגימה, פותחים אותה ב-180°, ומחברים את שני קצוות הדגימה על גבי מכונת XLW (PC) חכמה. במכונת בדיקת מתיחה אלקטרונית, העומס המרבי נבדק במהירות של 300 מ"מ/דקה, וקצב הנפילה מחושב באמצעות נוסחת הדיאלקטרי לעמידות בטמפרטורה גבוהה בתקן GB/T 10004-2008.

לְסַכֵּם
מזונות ארוזים עמידים בפני רטורט (Retort) פופולריים יותר ויותר על ידי צרכנים בשל נוחות האכילה והאחסון שלהם. על מנת לשמור ביעילות על איכות התכולה ולמנוע התדרדרות של המזון, יש לנטר בקפדנות ולשלוט באופן סביר בכל שלב בתהליך ייצור שקיות הרטורט בטמפרטורה גבוהה.

1. שקיות בישול עמידות לטמפרטורות גבוהות צריכות להיות עשויות מחומרים מתאימים בהתאם לתוכן ולתהליך הייצור. לדוגמה, CPP נבחר בדרך כלל כשכבת האיטום הפנימית של שקיות בישול עמידות לטמפרטורות גבוהות; כאשר משתמשים בשקיות אריזה המכילות שכבות AL לאריזת תוכן חומצי ובסיסי, יש להוסיף שכבת PA מרוכבת בין AL ל-CPP כדי להגביר את העמידות בפני חדירות חומצית ובסיסית; יכולת ההתכווצות בחום של כל שכבה מרוכבת צריכה להיות עקבית או דומה כדי למנוע עיוות או אפילו התפרקות של החומר לאחר הבישול עקב התאמה לקויה של תכונות ההתכווצות בחום.

2. שליטה סבירה בתהליך הקומפוזיט. שקיות רטורט עמידות לטמפרטורות גבוהות משתמשות בעיקר בשיטת הרכבה יבשה. בתהליך הייצור של סרט רטורט, יש צורך לבחור את הדבק המתאים ותהליך הדבקה טוב, ולשלוט באופן סביר בתנאי הריפוי על מנת להבטיח שהחומר העיקרי של הדבק וחומר הריפוי יגיבו במלואם.

3. עמידות בפני טמפרטורה גבוהה היא התהליך החמור ביותר בתהליך האריזה של שקיות רטורט בטמפרטורה גבוהה. על מנת להפחית את התרחשותן של בעיות איכות באצווה, יש לבדוק ולבדוק שקיות רטורט בטמפרטורה גבוהה על סמך תנאי הייצור בפועל לפני השימוש ובמהלך הייצור. יש לבדוק האם מראה האריזה לאחר הבישול שטוח, מקומט, בועות, מעוות, האם יש התפרקות או דליפה, האם קצב הירידה בתכונות הפיזיקליות (תכונות מתיחה, חוזק קילוף, חוזק איטום בחום) עומד בדרישות וכו'.