Kunststofcomposietfolie is een veelgebruikt verpakkingsmateriaal voor sterilisatiebestendige verpakkingen. Sterilisatie door verhitting is een belangrijk proces voor het verpakken van levensmiddelen die op hoge temperatuur worden gesteriliseerd. De fysieke eigenschappen van kunststofcomposietfolie zijn echter gevoelig voor thermische achteruitgang na verhitting, wat kan leiden tot ongeschikte verpakkingsmaterialen. Dit artikel analyseert veelvoorkomende problemen na verhitting van sterilisatiezakken voor hoge temperaturen en introduceert testmethoden voor hun fysieke eigenschappen, in de hoop dat dit een leidraad kan zijn voor de daadwerkelijke productie.
Hittebestendige retortverpakkingen zijn een veelgebruikte verpakkingsvorm voor vlees, sojaproducten en andere kant-en-klaarmaaltijden. Ze worden doorgaans vacuüm verpakt en kunnen na verhitting en sterilisatie op hoge temperatuur (100-135 °C) op kamertemperatuur worden bewaard. Retortbestendig verpakt voedsel is gemakkelijk mee te nemen, direct na opening te eten, hygiënisch en handig, en behoudt de smaak van het voedsel goed. Daarom is het erg populair bij consumenten. Afhankelijk van het sterilisatieproces en de verpakkingsmaterialen varieert de houdbaarheid van retortbestendige producten van een half jaar tot twee jaar.
Het verpakkingsproces van retortvoedsel omvat het maken van zakken, het vullen van de zakken, vacuüm verpakken, hitteverzegelen, inspectie, koken en steriliseren door verhitting, drogen en koelen, en verpakken. Koken en steriliseren door verhitting is de kern van het hele proces. Bij het verpakken van zakken van polymere materialen – kunststoffen – neemt de beweging van de moleculaire ketens echter toe na verhitting, waardoor de fysische eigenschappen van het materiaal thermisch kunnen verslechteren. Dit artikel analyseert veelvoorkomende problemen na het verhitten van retortzakken op hoge temperatuur en introduceert methoden voor het testen van hun fysische eigenschappen.
1. Analyse van veelvoorkomende problemen met retortbestendige verpakkingszakken
Sterilisatieproducten worden verpakt en vervolgens samen met het verpakkingsmateriaal verhit en gesteriliseerd. Om hoge fysieke eigenschappen en goede barrière-eigenschappen te bereiken, worden sterilisatiebestendige verpakkingen gemaakt van diverse basismaterialen. Veelgebruikte materialen zijn PA, PET, AL en CPP. Gangbare structuren bestaan uit twee lagen composietfolie, zoals bijvoorbeeld BOPA/CPP en PET/CPP, drie lagen composietfolie (zoals PA/AL/CPP en PET/PA/CPP) en vier lagen composietfolie (zoals PET/PA/AL/CPP). In de praktijk zijn de meest voorkomende kwaliteitsproblemen kreukels, gescheurde zakken, luchtlekkage en geurvorming na bereiding.
1). Er zijn over het algemeen drie vormen van kreukels in verpakkingszakken: horizontale, verticale of onregelmatige kreukels in het basismateriaal van de verpakking; kreukels en scheuren in elke composietlaag en een slechte vlakheid; krimp van het basismateriaal van de verpakking, waarbij de composietlaag en andere composietlagen losraken en strepen vertonen. Gescheurde zakken worden onderverdeeld in twee typen: direct scheuren en scheuren die ontstaan door kreukels.
2) Delaminatie verwijst naar het verschijnsel waarbij de composietlagen van verpakkingsmateriaal van elkaar loskomen. Lichte delaminatie uit zich als streepvormige uitstulpingen op de belaste delen van de verpakking, waarbij de afpelsterkte afneemt en de verpakking zelfs met de hand kan worden afgescheurd. In ernstige gevallen scheidt de composietlaag van de verpakking na verhitting over een groot oppervlak. Als delaminatie optreedt, verdwijnt de synergetische versterking van de fysieke eigenschappen tussen de composietlagen van het verpakkingsmateriaal, waardoor de fysieke eigenschappen en barrière-eigenschappen aanzienlijk afnemen. Hierdoor kan niet meer aan de houdbaarheidseisen worden voldaan, wat vaak leidt tot grotere verliezen voor het bedrijf.
3) Een lichte luchtlekkage heeft over het algemeen een relatief lange incubatietijd en is tijdens het koken moeilijk te detecteren. Tijdens de circulatie en opslag van het product neemt de vacuümgraad af en komt er lucht in de verpakking terecht. Daarom treft dit kwaliteitsprobleem vaak grote hoeveelheden producten en heeft het een grotere impact. Het ontstaan van luchtlekkage hangt nauw samen met een zwakke hitteafdichting en een slechte perforatieweerstand van de retortzak.
4). Geur na het koken is ook een veelvoorkomend kwaliteitsprobleem. De vreemde geur die na het koken ontstaat, hangt samen met overmatige oplosmiddelresten in het verpakkingsmateriaal of een onjuiste materiaalkeuze. Als PE-folie wordt gebruikt als binnenste afdichtingslaag van hittebestendige kookzakken boven 120 °C, is de PE-folie gevoelig voor geurvorming bij hoge temperaturen. Daarom wordt RCPP over het algemeen gekozen als binnenlaag voor hittebestendige kookzakken.
2. Testmethoden voor de fysische eigenschappen van retortbestendige verpakkingen
De factoren die leiden tot kwaliteitsproblemen bij sterilisatiebestendige verpakkingen zijn relatief complex en omvatten vele aspecten, zoals de grondstoffen voor de composietlaag, kleefstoffen, inkten, de procesbeheersing van de composiet- en zakproductie en de sterilisatieprocessen. Om de verpakkingskwaliteit en de houdbaarheid van voedsel te garanderen, is het noodzakelijk om de bestendigheid van verpakkingsmaterialen te testen.
De nationale norm die van toepassing is op sterilisatiebestendige verpakkingszakken is GB/T10004-2008 “Kunststofcomposietfolie voor verpakkingen, drooglamineren van zakken, extrusielamineren”, die is gebaseerd op JIS Z 1707-1997 “Algemene principes van kunststoffolies voor voedselverpakkingen” en is opgesteld ter vervanging van GB/T 10004-1998 “Sterilisatiebestendige composietfolies en -zakken” en GB/T10005-1998 “Biaxiaal georiënteerde polypropyleenfolie/lage-dichtheid-polyethyleencomposietfolies en -zakken”. GB/T 10004-2008 omvat diverse fysische eigenschappen en indicatoren voor oplosmiddelresten voor sterilisatiebestendige verpakkingsfolies en -zakken, en vereist dat sterilisatiebestendige verpakkingszakken worden getest op bestendigheid tegen hoge temperaturen. De methode bestaat uit het vullen van de sterilisatiebestendige verpakkingszakken met 4% azijnzuur, 1% natriumsulfide, 5% natriumchloride en plantaardige olie, vervolgens het ontluchten en afsluiten, verhitten en onder druk zetten in een hogedrukpan bij 121 °C gedurende 40 minuten, en afkoelen terwijl de druk constant blijft. Daarna worden het uiterlijk, de treksterkte, de rek, de afpelkracht en de hitteverzegelingssterkte getest, en wordt de afnamesnelheid gebruikt als evaluatiemethode. De formule is als volgt:
R=(AB)/A×100
In de formule is R het afnamepercentage (%) van de geteste items, A de gemiddelde waarde van de geteste items vóór de test op hittebestendigheid en B de gemiddelde waarde van de geteste items ná de test op hittebestendigheid. De prestatie-eisen luiden als volgt: "Na de test op diëlektrische weerstand bij hoge temperaturen mogen producten met een gebruikstemperatuur van 80 °C of hoger geen delaminatie, beschadiging of duidelijke vervorming vertonen, noch binnen noch buiten de verpakking, en mag de afpelsterkte, de trekkracht, de nominale rek bij breuk en de hitteverzegelingssterkte niet met 30% afnemen."
3. Testen van de fysieke eigenschappen van retortbestendige verpakkingszakken
De daadwerkelijke test op de machine geeft de meest accurate weergave van de algehele prestaties van de sterilisatiebestendige verpakking. Deze methode is echter niet alleen tijdrovend, maar ook beperkt door het productieplan en het aantal tests. Bovendien is de uitvoering ervan lastig, leidt het tot veel afval en is het kostbaar. Door middel van een sterilisatietest, waarbij fysieke eigenschappen zoals treksterkte, afpelsterkte en hitteverzegelingssterkte vóór en na sterilisatie worden gemeten, kan de sterilisatiebestendigheid van de sterilisatiezak volledig worden beoordeeld. Kooktests maken over het algemeen gebruik van twee soorten tests: met echte inhoud en met gesimuleerde materialen. De kooktest met echte inhoud benadert de werkelijke productiesituatie zo goed mogelijk en kan effectief voorkomen dat ongeschikte verpakkingen in batches de productielijn bereiken. Verpakkingsfabrieken gebruiken gesimuleerde materialen om de bestendigheid van verpakkingsmaterialen te testen tijdens het productieproces en vóór opslag. Het testen van de kookprestaties is praktischer en beter uitvoerbaar. De auteur beschrijft een testmethode voor de fysieke prestaties van sterilisatiebestendige verpakkingen door ze te vullen met vloeistoffen die voedsel simuleren van drie verschillende fabrikanten en vervolgens stoom- en kooktests uit te voeren. Het testproces is als volgt:
1). Kooktest
Instrumenten: Veilige en intelligente kookpan met tegendruk voor hoge temperaturen, HST-H3 hittebestendigheidstester
Teststappen: Vul de retortzak voorzichtig met 4% azijnzuur tot tweederde van het volume. Zorg ervoor dat de afsluiting niet wordt verontreinigd, zodat de afsluiting niet wordt beïnvloed. Sluit de kookzakken na het vullen af met HST-H3 en bereid in totaal 12 monsters voor. Zorg er bij het afsluiten voor dat de lucht in de zak zoveel mogelijk wordt verwijderd om te voorkomen dat uitzetting van de lucht tijdens het koken de testresultaten beïnvloedt.
Plaats het verzegelde monster in de kookpan om de test te starten. Stel de kooktemperatuur in op 121 °C, de kooktijd op 40 minuten, stoom 6 monsters en kook 6 monsters. Let tijdens de kooktest goed op de veranderingen in luchtdruk en temperatuur in de kookpan om ervoor te zorgen dat de temperatuur en druk binnen het ingestelde bereik blijven.
Na afloop van de test, laat u de zakken afkoelen tot kamertemperatuur, haalt u ze eruit en controleert u of er beschadigingen, rimpels, delaminatie, enz. zijn. Na de test bleken de oppervlakken van de monsters 1 en 2 glad te zijn na het koken en vertoonden ze geen delaminatie. Het oppervlak van monster 3 was na het koken niet erg glad en de randen waren in verschillende mate vervormd.
2). Vergelijking van treksterkte-eigenschappen
Neem de verpakkingszakken vóór en na het koken, snijd er 5 rechthoekige monsters uit van 15 mm × 150 mm in de dwarsrichting en 150 mm in de lengterichting, en laat deze gedurende 4 uur conditioneren in een omgeving van 23 ± 2 °C en 50 ± 10% relatieve vochtigheid. De XLW (PC) intelligente elektronische trekbank werd gebruikt om de breekkracht en rek bij breuk te testen onder een snelheid van 200 mm/min.
3). Schilproef
Volgens methode A van GB 8808-1988 “Peeltestmethode voor zachte composietkunststofmaterialen” wordt een monster gesneden met een breedte van 15 ± 0,1 mm en een lengte van 150 mm. Neem 5 monsters in zowel de horizontale als de verticale richting. Pel de composietlaag in de lengterichting van het monster voor, plaats het in de XLW (PC) intelligente elektronische trektestmachine en test de pelkracht bij een snelheid van 300 mm/min.
4). Test van de hitteverzegelingssterkte
Volgens GB/T 2358-1998 “Testmethode voor de hitteverzegelingssterkte van plastic folieverpakkingszakken” wordt een monster van 15 mm breed afgesneden bij het hitteverzegelingsgedeelte, 180° opengevouwen en worden beide uiteinden van het monster vastgeklemd op de XLW (PC) intelligente elektronische trektestmachine. De maximale belasting wordt getest met een snelheid van 300 mm/min en de afname wordt berekend met behulp van de formule voor de diëlektrische weerstand bij hoge temperaturen in GB/T 10004-2008.
Samenvatten
Sterilisatiebestendige voedingsmiddelen worden steeds populairder bij consumenten vanwege het gemak waarmee ze gegeten en bewaard kunnen worden. Om de kwaliteit van de inhoud effectief te behouden en bederf te voorkomen, moet elke stap van het productieproces van de sterilisatiezakken nauwlettend worden gecontroleerd en beheerst.
1. Hittebestendige kookzakken moeten van geschikte materialen worden gemaakt, afhankelijk van de inhoud en het productieproces. Zo wordt bijvoorbeeld CPP over het algemeen gekozen als binnenste afdichtingslaag van hittebestendige kookzakken; wanneer verpakkingszakken met AL-lagen worden gebruikt voor het verpakken van zure en alkalische inhoud, moet een PA-composietlaag tussen de AL en CPP worden toegevoegd om de weerstand tegen zuur- en alkalidoorlaatbaarheid te verhogen; de krimp van elke composietlaag moet consistent of vergelijkbaar zijn om kromtrekken of zelfs delaminatie van het materiaal na het koken te voorkomen als gevolg van een slechte afstemming van de krimpeigenschappen.
2. Beheers het composietproces op een verstandige manier. Hittebestendige retortzakken worden meestal gemaakt met behulp van een droge compoundeermethode. Bij de productie van retortfolie is het noodzakelijk om de juiste lijm en een goed lijmproces te kiezen en de uithardingsomstandigheden op een verstandige manier te beheersen om ervoor te zorgen dat de belangrijkste lijmcomponent en de uitharder volledig reageren.
3. De hoge temperatuurbestendigheid is het meest veeleisende proces in het verpakkingsproces van hittebestendige retortzakken. Om problemen met de batchkwaliteit te minimaliseren, moeten hittebestendige retortzakken vóór en tijdens de productie worden getest en geïnspecteerd op basis van de daadwerkelijke productieomstandigheden. Controleer of de verpakking na verhitting vlak, gerimpeld, geblisterd of vervormd is, of er sprake is van delaminatie of lekkage, en of de afname van de fysieke eigenschappen (treksterkte, afpelsterkte, hitteverzegelingssterkte) aan de eisen voldoet, enzovoort.
Geplaatst op: 18 januari 2024
