プラスチック複合フィルムは、レトルト殺菌包装によく用いられる包装材料です。レトルト殺菌は、高温殺菌食品の包装において重要な工程です。しかし、プラスチック複合フィルムは加熱後に熱劣化を起こしやすく、包装材料として不適格となる場合があります。本稿では、高温殺菌包装袋の加熱後に発生する一般的な問題点を分析し、その物性試験方法を紹介することで、実際の生産における指針となることを目指します。
耐熱レトルト包装パウチは、肉、大豆製品、その他の調理済み食品によ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、100～135℃の高温で加熱殺菌した後、常温で保存できます。レトルト包装食品は持ち運びやすく、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、消費者に大変人気があります。殺菌方法や包装材料によって異なりますが、レトルト包装製品の賞味期限は半年から2年です。
レトルト食品の包装工程は、製袋、袋詰め、真空パック、ヒートシール、検査、加熱殺菌、乾燥冷却、包装の4段階から構成されます。加熱殺菌は、この工程全体の核心となる部分です。しかし、ポリマー材料（プラスチック）製の包装袋は、加熱によって分子鎖の運動が活発化し、材料の物性が低下しやすいという問題があります。本稿では、高温レトルト包装袋の加熱殺菌後に発生する一般的な問題点を分析し、その物性試験方法を紹介します。
1. レトルト殺菌対応包装袋における一般的な問題点の分析
高温レトルト食品は包装後、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から作られています。一般的に使用される材料には、PA、PET、AL、CPPなどがあります。一般的な構造としては、2層複合フィルム（BOPA/CPP、PET/CPPなど）、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）があります。実際の生産において最も一般的な品質問題は、調理後のしわ、袋の破れ、空気漏れ、臭いです。
1) 包装袋のしわには、一般的に次の3つの形態があります。包装基材の水平または垂直または不規則なしわ。各複合層のしわやひび割れ、および平坦性の低下。包装基材の収縮、および複合層の収縮と他の複合層の分離、縞模様。破裂した袋は、直接破裂と、しわが寄ってから破裂する2つのタイプに分けられます。
2) 層間剥離とは、包装材料の複合層が互いに分離する現象を指します。軽度の層間剥離は、包装の応力がかかる部分に縞状の膨らみとして現れ、剥離強度が低下し、手で軽く引き裂くことさえあります。重度の場合、包装の複合層は加熱後に広範囲にわたって分離します。層間剥離が発生すると、包装材料の複合層間の物理的特性の相乗的な強化が失われ、物理的特性とバリア特性が著しく低下し、賞味期限の要件を満たすことができなくなり、多くの場合、企業に大きな損失をもたらします。
3) わずかな空気漏れは一般的に潜伏期間が比較的長く、調理中に検出するのは容易ではありません。製品の流通および保管期間中に製品の真空度が低下し、包装内に明らかな空気が現れます。そのため、この品質問題は多くの場合、多数の製品に影響を及ぼすため、影響が大きくなります。空気漏れの発生は、レトルト袋のヒートシールが弱く、耐穿刺性が低いこと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、包装材料中の過剰な溶剤残留物や不適切な材料選定に起因します。120℃以上の高温調理袋の内側シール層にPEフィルムを使用する場合、PEフィルムは高温で臭いが発生しやすい性質があります。そのため、高温調理袋の内側層には一般的にRCPPが採用されます。
2. レトルト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を引き起こす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、レトルト処理など、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、包装材料の耐熱性試験を実施する必要があります。
レトルト包装袋に適用される国家規格は、JIS Z 1707-1997「食品包装用プラスチックフィルムの一般原則」に基づき、GB/T 10004-1998「レトルト複合フィルム及び袋」及び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」に代わるものとして制定されたGB/T 10004-2008「包装用プラスチック複合フィルム、袋のドライラミネート、押出ラミネート」です。GB/T 10004-2008には、レトルト包装フィルム及び袋の様々な物性値及び溶剤残留物指標が規定されており、レトルト包装袋は高温媒体に対する耐性試験を受ける必要があります。この方法は、耐熱包装袋に4％酢酸、1％硫化ナトリウム、5％塩化ナトリウム、植物油を充填し、脱気・密封した後、高圧調理鍋で121℃で40分間加熱加圧し、圧力が一定に保たれた状態で冷却する。その後、外観、引張強度、伸び、剥離力、ヒートシール強度を試験し、低下率を用いて評価する。式は以下のとおりである。
R=（AB）/A×100
式中、Rは試験対象品目の劣化率（％）、Aは高温耐性媒体試験前の試験対象品目の平均値、Bは高温耐性媒体試験後の試験対象品目の平均値です。性能要件は、「高温誘電抵抗試験後、使用温度が80℃以上の製品は、袋の内外に剥離、損傷、明らかな変形がなく、剥離力、引張力、破断時の公称ひずみ、ヒートシール強度が低下していないこと。劣化率は30％以下であること」です。
3. レトルト殺菌対応包装袋の物理的特性の試験
機械上での実際のテストは、耐熱包装の全体的な性能を最も正確に検出できます。しかし、この方法は時間がかかるだけでなく、生産計画やテスト回数によって制限されます。操作性が悪く、無駄が多く、コストも高くなります。レトルト試験によって、引張特性、剥離強度、レトルト前後のヒートシール強度などの物理的特性を検出することで、レトルト袋の耐熱性を総合的に判断できます。調理テストでは、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。実際の内容物を使用した調理テストは、実際の生産状況にできるだけ近づけることができ、不良包装がバッチで生産ラインに入るのを効果的に防ぐことができます。包装材料工場では、模擬材料を使用して、生産プロセス中および保管前に包装材料の耐性をテストします。調理性能のテストは、より実用的で操作性があります。著者は、3つの異なるメーカーの食品模擬液を充填し、それぞれ蒸しテストと沸騰テストを実施して、耐熱包装袋の物理的性能テスト方法を紹介します。テストプロセスは次のとおりです。
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：レトルトバッグに4％酢酸を容量の3分の2まで慎重に注ぎ入れます。シール部分を汚染しないように注意し、シールの耐久性に影響が出ないようにしてください。充填後、調理用バッグをHST-H3で密封し、合計12個のサンプルを用意します。密封する際は、調理中の空気膨張が試験結果に影響しないように、バッグ内の空気をできるだけ抜いてください。
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、6サンプルを蒸し、6サンプルを茹でます。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。
試験が完了したら、室温まで冷まし、取り出して、袋の破れ、しわ、剥離などがないか観察する。試験後、1番と2番のサンプルは調理後表面が滑らかで、剥離はなかった。3番のサンプルは調理後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の環境下で4時間調湿した。XLW（PC）インテリジェント電子引張試験機を用いて、200mm/分の速度で破断力と破断伸度を測定した。
3) 剥離テスト
GB 8808-1988「軟質複合プラスチック材料の剥離試験方法」のAの方法に従って、幅15±0.1mm、長さ150mmのサンプルを切り出す。水平方向と垂直方向それぞれに5つの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て、300mm/minで剥離力を測定する。
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」に従って、サンプルのヒートシール部分で幅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、GB/T 10004-2008の高温耐性誘電率式を使用して落下率を計算します。
要約する
レトルト殺菌対応の包装食品は、食べやすさや保存のしやすさから、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、高温レトルト包装の製造工程のあらゆる段階を厳密に監視し、適切に管理する必要があります。
1. 耐熱調理袋は、内容物と製造工程に基づいて適切な材料で作られるべきです。例えば、耐熱調理袋の内側シール層には一般的にCPPが選択されます。AL層を含む包装袋を酸性およびアルカリ性の内容物の包装に使用する場合は、ALとCPPの間にPA複合層を追加して、酸およびアルカリの透過に対する耐性を高める必要があります。各複合層の熱収縮性は、熱収縮特性の不一致による調理後の材料の反りや剥離を防ぐために、一貫しているか類似している必要があります。
2. 複合化プロセスを適切に管理する。耐熱レトルトバッグは主に乾式複合化法を採用している。レトルトフィルムの製造プロセスにおいては、適切な接着剤と良好な接着プロセスを選択し、接着剤の主成分と硬化剤が十分に反応するように硬化条件を適切に管理する必要がある。
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減らすため、高温レトルト袋は、使用前および製造中に、実際の製造条件に基づいてレトルト試験および検査を実施する必要があります。調理後のパッケージの外観が平坦、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
