プラスチック複合フィルムは、レトルト耐性包装に広く使用されている包装材料です。レトルト処理と加熱殺菌は、高温レトルト食品の包装において重要なプロセスです。しかし、プラスチック複合フィルムは加熱後に物理的特性が熱劣化しやすく、結果として包装材料として不適格となることがあります。本稿では、高温レトルトバッグの調理後によく見られる問題を分析し、その物理的性能試験方法を紹介することで、実際の製造工程における指針となることを願っています。
耐熱レトルト包装は、肉類、大豆製品などの調理済み食品に広く用いられる包装形態です。一般的に真空パックされており、高温（100～135℃）で加熱殺菌した後、常温で保存できます。レトルト食品は持ち運びに便利で、袋を開けてすぐに食べられるため、衛生的で便利であり、食品の風味をしっかりと保つことができるため、消費者に深く愛されています。殺菌工程や包装材料によって、レトルト食品の賞味期限は半年から2年と異なります。
レトルト食品の包装工程は、製袋、袋詰め、真空引き、ヒートシール、検査、加熱殺菌、乾燥・冷却、包装の工程から成ります。加熱殺菌は全工程の中核工程です。しかし、高分子材料（プラスチック）製の袋を包装する場合、加熱後に分子鎖の運動が激しくなり、材料の物理的特性が熱減衰しやすくなります。本稿では、高温レトルト袋の調理後によく見られる問題を分析し、その物理的性能試験方法を紹介します。
1. レトルト耐性包装袋のよくある問題点の分析
高温レトルト食品は包装され、包装材とともに加熱殺菌されます。高い物理的特性と良好なバリア性を実現するために、レトルト耐性包装は様々な基材で作られています。一般的に使用される材料には、PA、PET、AL、CPPなどがあります。一般的に使用される構造は2層の複合フィルムで構成されており、例としてはBOPA/CPP、PET/CPP、3層複合フィルム（PA/AL/CPP、PET/PA/CPPなど）、4層複合フィルム（PET/PA/AL/CPPなど）などがあります。実際の生産において、最もよくある品質問題は、シワ、袋の破れ、空気漏れ、調理後の臭いです。
1) 包装袋のしわには、一般的に3つの形態があります。包装基材に横じわ、縦じわ、または不規則なしわが生じるもの、複合層にしわやひび割れが生じ、平面性が劣るもの、包装基材の収縮により複合層と他の複合層が分離し、縞模様になるものなどです。破裂した袋は、直接破裂するものと、しわが寄ってから破裂するものの2種類に分けられます。
2）層間剥離とは、包装材料の複合層が互いに剥離する現象を指します。軽度の層間剥離は、包装の応力を受けた部分に縞状の隆起として現れ、剥離強度が低下し、手で軽く引き裂くことさえ可能です。重度の場合には、調理後に包装複合層が広範囲にわたって剥離します。層間剥離が発生すると、包装材料の複合層間の物性強化の相乗効果が消失し、物性およびバリア性が著しく低下するため、賞味期限の要件を満たすことができなくなり、企業に大きな損失をもたらすことがよくあります。
3）微量のエア漏れは、一般的に潜伏期間が比較的長く、調理中に検出しにくいものです。製品の流通・保管期間中に製品の真空度が低下し、包装内に明らかなエア漏れが発生します。そのため、この品質問題は多くの製品に影響を及ぼすことが多く、製品への影響も大きくなります。エア漏れの発生は、レトルト袋のヒートシールの弱さと耐穿刺性の低さと密接に関係しています。
4) 調理後の臭いもよくある品質問題です。調理後に発生する独特の臭いは、包装材料に過剰な溶剤が残留しているか、不適切な材料選択に起因しています。120℃を超える高温調理用袋の内層シールにPEフィルムを使用すると、PEフィルムは高温下で臭いが発生しやすくなります。そのため、高温調理用袋の内層シールにはRCPPが一般的に選択されます。
2. レトルト耐性包装の物理的特性の試験方法
レトルト耐性包装の品質問題につながる要因は比較的複雑で、複合層の原材料、接着剤、インク、複合材および製袋工程の管理、レトルト工程など、多くの側面が関係しています。包装の品質と食品の保存期間を確保するためには、包装材料の耐調理性試験を実施する必要があります。
レトルト耐性包装袋に適用される国家規格は、GB/T10004-2008「包装用プラスチック複合フィルム、袋用ドライラミネート、押出ラミネート」であり、JIS Z 1707-1997「食品包装用プラスチックフィルム通則」をベースとし、GB/T 10004-1998「レトルト耐性複合フィルム及び袋」およびGB/T10005-1998「二軸延伸ポリプロピレンフィルム／低密度ポリエチレン複合フィルム及び袋」を置き換えるために制定されました。GB/T 10004-2008には、レトルト耐性包装フィルム及び袋の様々な物理的特性と溶剤残留指標が含まれており、レトルト耐性包装袋の高温媒体耐性試験が要求されています。方法は、レトルト耐熱包装袋に酢酸4%、硫化ナトリウム1%、塩化ナトリウム5%、植物油を充填し、排気・密封後、高圧調理釜で121℃、40分間加熱・加圧し、圧力を一定に保ちながら冷却する。その後、外観、引張強度、伸び、剥離力、ヒートシール強度を測定し、その低下率で評価する。評価式は以下のとおりである。
R=（AB）/A×100
式中、Rは試験品の劣化率（％）、Aは耐高温媒体試験前の試験品の平均値、Bは耐高温媒体試験後の試験品の平均値である。性能要求は、「高温誘電抵抗試験後、使用温度が80℃以上の製品は、層間剥離、破損、袋内外の明らかな変形がなく、剥離力、引張力、公称破断ひずみ、ヒートシール強度の低下がないこと。その率は30％以下であること。」である。
3. レトルト耐性包装袋の物理的特性試験
レトルト耐熱包装の総合的な性能を最も正確に判定できるのは、実機試験です。しかし、この方法は時間がかかるだけでなく、生産計画や試験回数にも制限されます。操作性が悪く、廃棄量が多く、コストも高くなります。レトルト試験では、レトルト前後の引張特性、剥離強度、ヒートシール強度などの物理的特性を測定することで、レトルト袋の耐熱性を総合的に判断できます。調理試験では、一般的に実際の内容物と模擬材料の2種類を使用します。実際の内容物を用いた調理試験は、実際の生産状況にできるだけ近づけることができ、不適格な包装がバッチで生産ラインに流入するのを効果的に防ぐことができます。包装材料工場では、製造工程中および保管前に模擬材料を用いて包装材料の耐性を試験します。調理性能試験は、より実用的で操作性に優れています。本稿では、3つの異なるメーカーの食品模擬液をレトルト耐熱包装袋に充填し、蒸煮試験と煮沸試験をそれぞれ実施することで、レトルト耐熱包装袋の物理的性能を試験する方法を紹介します。試験プロセスは以下のとおりです。
1). 調理テスト
機器：安全でインテリジェントな背圧式高温調理鍋、HST-H3ヒートシールテスター
試験手順：レトルト袋に4%酢酸を3分の2の量まで慎重に入れます。シール部分を汚染しないように注意し、密封強度に影響を与えないようにします。充填後、調理袋をHST-H3で密封し、合計12個のサンプルを調製します。密封する際は、調理中の空気の膨張が試験結果に影響を与えないように、袋内の空気を可能な限り排出する必要があります。
密封したサンプルを調理鍋に入れ、試験を開始します。調理温度を121℃、調理時間を40分に設定し、サンプル6個を蒸し、6個を煮沸します。調理試験中は、調理鍋内の気圧と温度の変化に細心の注意を払い、温度と圧力が設定範囲内に維持されていることを確認してください。
試験終了後、室温まで冷却し、取り出して袋の破れ、シワ、層間剥離などの有無を観察しました。試験後、1#と2#のサンプルは調理後の表面が滑らかで、層間剥離はありませんでした。3#のサンプルは調理後の表面があまり滑らかではなく、端が様々な程度に反っていました。
2）引張特性の比較
調理前後の包装袋から、横方向15mm×150mm、縦方向150mmの長方形サンプルを5枚切り出し、23±2℃、50±10%RHの環境で4時間放置した。XLW（PC）インテリジェント電子引張試験機を用いて、200mm/分の引張速度で破断強度と破断伸びを試験した。
3）剥離試験
GB 8808-1988「軟質複合プラスチック材料の剥離試験方法」のA法に基づき、幅15±0.1mm、長さ150mmのサンプルを切断し、水平方向と垂直方向にそれぞれ5個ずつサンプルを採取する。サンプルの長さ方向に沿って複合層を予備剥離し、XLW（PC）インテリジェント電子引張試験機にセットし、300mm/分で剥離力を試験する。
4）ヒートシール強度試験
GB/T 2358-1998「プラスチックフィルム包装袋のヒートシール強度試験方法」に基づき、サンプルのヒートシール部で幅15mmのサンプルを切り取り、180°に開き、サンプルの両端をXLW（PC）インテリジェント電子引張試験機に固定し、最大荷重を300mm /分の速度で試験し、落下速度はGB/T 10004-2008の耐高温誘電率の公式を使用して計算します。
要約する
レトルト食品は、その食感と保存の利便性から、消費者の間でますます人気が高まっています。内容物の品質を効果的に維持し、食品の劣化を防ぐためには、高温レトルトバッグ製造工程の各工程を厳密に監視し、合理的に管理する必要があります。
1. 耐熱調理用袋は、内容物と製造工程に応じて適切な材料を選択する必要があります。例えば、耐熱調理用袋の内側シール層には、一般的にCPPが選ばれます。AL層を含む包装袋で酸・アルカリ性の内容物を包装する場合は、ALとCPPの間にPA複合層を追加することで、酸・アルカリの透過性を高める必要があります。各複合層の熱収縮率は、加熱収縮特性の不一致による調理後の反りや剥離を防ぐため、均一または類似している必要があります。
2. 複合工程を適切に制御する。耐高温レトルトバッグでは、主に乾式複合工法が採用されています。レトルトフィルムの製造工程では、適切な接着剤と良好な接着工程を選択し、硬化条件を適切に制御することで、接着剤の主剤と硬化剤が十分に反応することを確保する必要があります。
3. 高温媒体耐性は、高温レトルト袋の包装工程において最も厳しい工程です。バッチ品質問題の発生を低減するために、高温レトルト袋は使用前および製造工程において、実際の生産条件に基づいてレトルト試験と検査を実施する必要があります。調理後の包装外観が平坦、しわ、膨れ、変形していないか、剥離や漏れがないか、物理的特性（引張特性、剥離強度、ヒートシール強度）の低下率が要求を満たしているかなどを確認します。
投稿日時: 2024年1月18日
