플라스틱 복합 필름은 고온 살균 포장에 흔히 사용되는 포장재입니다. 고온 살균 식품 포장에 있어 레토르트 및 열 살균은 중요한 공정입니다. 그러나 플라스틱 복합 필름은 가열 후 물리적 특성이 저하되기 쉬워 포장재의 품질 저하를 초래할 수 있습니다. 본 논문에서는 고온 살균 포장 후 발생하는 일반적인 문제점을 분석하고, 물리적 성능 시험 방법을 소개하여 실제 생산에 실질적인 도움을 주고자 합니다.
고온 살균 처리된 레토르트 포장 파우치는 육류, 콩 제품, 기타 즉석식품에 흔히 사용되는 포장 방식입니다. 일반적으로 진공 포장되며, 100~135°C의 고온에서 살균 처리 후 상온에서 보관 가능합니다. 레토르트 포장 식품은 휴대가 간편하고, 개봉 후 바로 섭취할 수 있으며, 위생적이고 편리할 뿐만 아니라 식품의 풍미를 잘 유지해 소비자들에게 큰 인기를 얻고 있습니다. 살균 공정과 포장재에 따라 레토르트 포장 제품의 유통기한은 6개월에서 2년까지 다양합니다.
레토르트 식품의 포장 공정은 백 제조, 백 포장, 진공 포장, 열 밀봉, 검사, 가열 살균, 건조 및 냉각, 그리고 포장으로 구성됩니다. 가열 살균은 전체 공정의 핵심 단계입니다. 그러나 고분자 재질, 특히 플라스틱으로 만들어진 포장 백은 가열 후 분자 사슬 운동이 심화되어 재질의 물리적 특성이 열감쇠되기 쉽습니다. 본 논문에서는 고온 레토르트 백의 가열 후 발생하는 일반적인 문제점을 분석하고, 물리적 성능 시험 방법을 소개합니다.
1. 레토르트 내성 포장 백의 일반적인 문제점 분석
고온 레토르트 식품은 포장 후 포장재와 함께 가열 및 살균됩니다. 높은 물리적 특성과 우수한 차단성을 확보하기 위해 레토르트용 포장재는 다양한 기본 소재로 만들어집니다. 일반적으로 사용되는 소재로는 PA, PET, AL, CPP 등이 있습니다. 흔히 사용되는 구조는 2층 복합 필름(예: BOPA/CPP, PET/CPP), 3층 복합 필름(예: PA/AL/CPP, PET/PA/CPP), 4층 복합 필름(예: PET/PA/AL/CPP) 등이 있습니다. 실제 생산 과정에서 가장 흔한 품질 문제는 조리 후 주름, 포장재 파손, 공기 누출, 냄새 발생 등입니다.
1) 포장 백의 주름은 일반적으로 세 가지 형태로 나타납니다. 포장 바탕재에 가로, 세로 또는 불규칙한 주름이 생기는 경우, 각 복합층에 주름과 균열이 생기고 평탄도가 떨어지는 경우, 포장 바탕재가 수축하여 복합층끼리 분리되거나 줄무늬가 생기는 경우입니다. 파손된 백은 직접 파열되는 경우와 주름이 생긴 후 파열되는 경우 두 가지 유형으로 나뉩니다.
2) 박리란 포장재의 복합층이 서로 분리되는 현상을 말합니다. 경미한 박리는 포장재의 응력이 집중되는 부분에 줄무늬 모양의 돌출부가 나타나는 것으로, 박리 강도가 약해져 손으로도 쉽게 찢어질 수 있습니다. 심한 경우에는 조리 후 포장재 복합층이 넓은 면적에 걸쳐 분리됩니다. 박리가 발생하면 포장재 복합층 사이의 물리적 특성 강화 시너지 효과가 사라지고, 물리적 특성 및 차단성이 크게 저하되어 유통기한 요건을 충족할 수 없게 되며, 이는 기업에 막대한 손실을 초래하는 경우가 많습니다.
3) 미세한 공기 누출은 일반적으로 잠복기가 비교적 길어 조리 중에는 감지하기 어렵습니다. 제품 유통 및 보관 기간 동안 제품의 진공도가 감소하고 포장 내부에 공기가 눈에 띄게 나타나기 때문에, 이러한 품질 문제는 종종 많은 제품에 영향을 미치고 그 영향도 더욱 커집니다. 공기 누출 발생은 레토르트 백의 열 밀봉 불량 및 내구성 부족과 밀접한 관련이 있습니다.
4) 조리 후 냄새 또한 흔한 품질 문제입니다. 조리 후 발생하는 특유의 냄새는 포장재에 잔류하는 용제가 과다하거나 재료 선택이 부적절한 경우와 관련이 있습니다. 120°C 이상의 고온 조리용 백의 내부 밀봉층에 PE 필름을 사용할 경우, 고온에서 냄새가 발생하기 쉽습니다. 따라서 고온 조리용 백의 내부 밀봉층에는 일반적으로 RCPP(리튬 폴리프로필렌 필름)가 사용됩니다.
2. 레토르트 내성 포장재의 물리적 특성 시험 방법
내열성 포장재의 품질 문제 발생 원인은 복합층 원료, 접착제, 잉크, 복합재 및 포장 공정 제어, 내열성 살균 공정 등 여러 측면이 복합적으로 작용하는 복잡한 요인입니다. 포장 품질과 식품의 유통기한을 확보하기 위해서는 포장재에 대한 내열성 시험을 반드시 실시해야 합니다.
레토르트 내성 포장 백에 적용되는 국가 표준은 GB/T10004-2008 "포장용 플라스틱 복합 필름, 백 건식 라미네이션, 압출 라미네이션"입니다. 이 표준은 JIS Z 1707-1997 "식품 포장용 플라스틱 필름의 일반 원칙"을 기반으로 하며, GB/T 10004-1998 "레토르트 내성 복합 필름 및 백"과 GB/T10005-1998 "이축 배향 폴리프로필렌 필름/저밀도 폴리에틸렌 복합 필름 및 백"을 대체하여 제정되었습니다. GB/T 10004-2008은 레토르트 내성 포장 필름 및 백의 다양한 물리적 특성과 용매 잔류 지표를 포함하고 있으며, 레토르트 내성 포장 백에 대해 고온 매체 저항성 시험을 요구합니다. 본 방법은 내열성 포장 백에 4% 아세트산, 1% 황화나트륨, 5% 염화나트륨 및 식물성 기름을 채운 후 공기를 빼고 밀봉한 다음, 고압 조리기에서 121°C로 40분간 가열 및 가압하고, 압력이 일정하게 유지되는 상태에서 냉각하는 것이다. 그 후 외관, 인장 강도, 신장률, 박리력 및 열 밀봉 강도를 측정하고, 감소율을 이용하여 평가한다. 공식은 다음과 같다.
R=(AB)/A×100
위 공식에서 R은 시험 항목의 감소율(%)이고, A는 고온 내성 매체 시험 전 시험 항목의 평균값, B는 고온 내성 매체 시험 후 시험 항목의 평균값입니다. 성능 요구 사항은 다음과 같습니다. "고온 절연 저항 시험 후, 사용 온도가 80°C 이상인 제품은 박리, 손상, 백 내외부의 뚜렷한 변형이 없어야 하며, 박리력, 인장력, 파단 시 공칭 변형률, 열 밀봉 강도의 감소율이 30% 이하여야 합니다."
3. 레토르트 내성 포장 백의 물리적 특성 시험
실제 기계를 이용한 시험은 레토르트 내성 포장재의 전반적인 성능을 가장 정확하게 측정할 수 있는 방법입니다. 그러나 이 방법은 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 생산 계획 및 시험 횟수에 제약이 있습니다. 또한 조작성이 떨어지고 폐기물이 많이 발생하며 비용이 많이 든다는 단점이 있습니다. 레토르트 시험을 통해 인장 강도, 박리 강도, 열 밀봉 강도 등 레토르트 전후의 물리적 특성을 측정함으로써 레토르트 백의 내성을 종합적으로 평가할 수 있습니다. 조리 시험은 일반적으로 실제 내용물과 모의 물질 두 가지 유형을 사용합니다. 실제 내용물을 사용한 조리 시험은 실제 생산 상황과 가장 유사하며, 불량 포장재가 생산 라인에 대량으로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있습니다. 포장재 제조업체에서는 생산 공정 중 및 보관 전 포장재의 내성을 시험하기 위해 모의 물질을 사용합니다. 조리 성능 시험은 더욱 실용적이고 조작이 용이합니다. 본 논문에서는 세 곳의 제조업체에서 생산한 식품 모의액을 레토르트 내성 포장 백에 채워 넣고 각각 찜 및 끓이기 시험을 실시하여 물리적 성능을 시험하는 방법을 소개합니다. 시험 과정은 다음과 같습니다.
1) 조리 테스트
기기: 안전하고 지능적인 역압 고온 조리 냄비, HST-H3 열 밀봉 시험기
시험 방법: 레토르트 백에 4% 아세트산 용액을 백 용량의 2/3까지 조심스럽게 채웁니다. 밀봉 부위가 오염되지 않도록 주의하여 밀봉 강도에 영향을 주지 않도록 합니다. 용액을 채운 후, HST-H3 밀봉제를 사용하여 레토르트 백을 밀봉하고 총 12개의 시료를 준비합니다. 밀봉 시, 조리 중 공기 팽창으로 인한 시험 결과 왜곡을 방지하기 위해 백 내부의 공기를 최대한 빼내야 합니다.
밀봉된 시료를 조리 냄비에 넣어 시험을 시작합니다. 조리 온도는 121°C, 조리 시간은 40분으로 설정하고, 시료 6개를 찜으로, 6개를 삶습니다. 조리 시험 중에는 조리 냄비 내부의 기압과 온도 변화를 주의 깊게 관찰하여 온도와 압력이 설정 범위 내에 유지되는지 확인합니다.
시험이 완료되면 실온으로 식힌 후 꺼내어 포장재 파손, 주름, 박리 등이 있는지 관찰하였다. 시험 결과, 1번과 2번 시료는 조리 후 표면이 매끄러웠고 박리 현상도 없었다. 반면, 3번 시료는 조리 후 표면이 매끄럽지 않았고 가장자리가 다양한 정도로 휘어져 있었다.
2) 인장 특성 비교
조리 전후의 포장 백에서 가로 15mm, 세로 150mm 크기의 직사각형 시편 5개를 잘라낸 후, 23±2℃, 습도 50±10%RH 환경에서 4시간 동안 조건화하였다. XLW(PC) 지능형 전자 인장 시험기를 사용하여 200mm/min의 유속으로 파괴력과 파단 신율을 측정하였다.
3) 박리 테스트
GB 8808-1988 "연질 복합 플라스틱 재료의 박리 시험 방법"의 방법 A에 따라, 폭 15±0.1mm, 길이 150mm의 시편을 절단한다. 가로 방향과 세로 방향으로 각각 5개의 시편을 채취한다. 시편의 길이 방향을 따라 복합층을 예비 박리한 후, XLW(PC) 지능형 전자 인장 시험기에 장착하고 300mm/min의 속도로 박리력을 측정한다.
4) 열 밀봉 강도 시험
GB/T 2358-1998 "플라스틱 필름 포장 백의 열 밀봉 강도 시험 방법"에 따라, 시료의 열 밀봉 부분에서 폭 15mm의 시료를 절단하고 180°로 펼친 후, 시료의 양 끝을 XLW(PC) 지능형 전자 인장 시험기에 고정하고 300mm/min의 속도로 최대 하중을 시험하며, GB/T 10004-2008의 고온 저항 유전체 공식을 사용하여 낙하율을 계산한다.
요약하다
고온 살균 포장 식품은 섭취 및 보관의 편리성으로 인해 소비자들에게 점점 더 인기를 얻고 있습니다. 내용물의 품질을 효과적으로 유지하고 식품의 변질을 방지하기 위해서는 고온 살균 포장 생산 공정의 모든 단계를 엄격하게 모니터링하고 합리적으로 관리해야 합니다.
1. 고온 내성 조리용 봉투는 내용물과 제조 공정에 따라 적절한 재질로 제작되어야 합니다. 예를 들어, 고온 내성 조리용 봉투의 내부 밀봉층에는 일반적으로 CPP(설핑 폴리프로필렌)가 사용됩니다. 산성 및 알칼리성 내용물을 포장하기 위해 알루미늄(AL)층이 포함된 포장 봉투를 사용하는 경우, 산성 및 알칼리성 투과 저항성을 높이기 위해 AL과 CPP 사이에 PA(폴리아민) 복합층을 추가해야 합니다. 각 복합층의 열수축률은 조리 후 재질의 변형이나 박리를 방지하기 위해 동일하거나 유사해야 합니다.
2. 복합 공정을 합리적으로 관리해야 합니다. 고온 내성 레토르트 백은 대부분 건식 배합법을 사용합니다. 레토르트 필름 생산 공정에서 적절한 접착제와 우수한 접착 공정을 선택하고, 경화 조건을 합리적으로 관리하여 접착제의 주성분과 경화제가 충분히 반응하도록 해야 합니다.
3. 고온 내열성 시험은 고온 레토르트 백 포장 공정에서 가장 까다로운 단계입니다. 배치 품질 문제 발생을 줄이기 위해 고온 레토르트 백은 사용 전과 생산 중에 실제 생산 조건에 따라 레토르트 시험 및 검사를 실시해야 합니다. 가열 후 포장 외관이 평평하지 않은지, 주름이 지거나 기포가 생기거나 변형되었는지, 박리 또는 누출이 있는지, 물리적 특성(인장 강도, 박리 강도, 열 밀봉 강도)의 저하율이 요구 사항을 충족하는지 등을 확인해야 합니다.
게시 시간: 2024년 1월 18일
