Folia kompozytowa z tworzyw sztucznych jest powszechnie stosowanym materiałem opakowaniowym do pakowania żywności odpornej na retortowanie. Retortowanie i sterylizacja termiczna to ważny proces pakowania żywności poddanej retortowaniu w wysokiej temperaturze. Jednak właściwości fizyczne folii kompozytowych z tworzyw sztucznych są podatne na rozkład termiczny po podgrzaniu, co prowadzi do powstania nieodpowiednich materiałów opakowaniowych. W niniejszym artykule przeanalizowano typowe problemy występujące po obróbce termicznej torebek poddawanych retortowaniu w wysokiej temperaturze oraz przedstawiono metody badania ich właściwości fizycznych, mając nadzieję, że będą miały one istotne znaczenie dla rzeczywistej produkcji.
Woreczki odporne na wysokie temperatury to forma pakowania powszechnie stosowana do mięsa, produktów sojowych i innych gotowych dań. Zazwyczaj są pakowane próżniowo i po podgrzaniu i sterylizacji w wysokiej temperaturze (100-135°C) można je przechowywać w temperaturze pokojowej. Żywność zapakowana w woreczki odporne na wysokie temperatury jest łatwa w transporcie, gotowa do spożycia po otwarciu, higieniczna i wygodna, a także dobrze zachowuje smak, co czyni ją niezwykle cenioną przez konsumentów. W zależności od procesu sterylizacji i materiałów opakowaniowych, okres przydatności do spożycia produktów w opakowaniach odpornych na wysokie temperatury wynosi od pół roku do dwóch lat.
Proces pakowania żywności poddanej obróbce termicznej obejmuje wytwarzanie torebek, pakowanie, pakowanie próżniowe, zgrzewanie, kontrolę, sterylizację termiczną, suszenie i chłodzenie oraz pakowanie. Sterylizacja termiczna i termiczna stanowi kluczowy proces całego procesu. Jednak w przypadku pakowania torebek wykonanych z materiałów polimerowych – tworzyw sztucznych – ruch łańcuchów molekularnych nasila się po podgrzaniu, a właściwości fizyczne materiału ulegają osłabieniu termicznemu. W niniejszym artykule przeanalizowano typowe problemy występujące po obróbce termicznej torebek poddanych obróbce termicznej oraz przedstawiono metody badania ich właściwości fizycznych.
1. Analiza typowych problemów z opakowaniami odpornymi na retortowanie
Żywność poddana retortowaniu w wysokiej temperaturze jest pakowana, a następnie podgrzewana i sterylizowana razem z materiałami opakowaniowymi. Aby uzyskać wysokie właściwości fizyczne i dobre właściwości barierowe, opakowania odporne na retortowanie są wykonane z różnych materiałów bazowych. Powszechnie stosowane materiały to PA, PET, AL i CPP. Powszechnie stosowane struktury mają dwie warstwy folii kompozytowych, z następującymi przykładami (BOPA/CPP, PET/CPP), trójwarstwową folię kompozytową (taką jak PA/AL/CPP, PET/PA/CPP) i czterowarstwową folię kompozytową (taką jak PET/PA/AL/CPP). W rzeczywistej produkcji najczęstszymi problemami jakościowymi są zmarszczki, uszkodzone worki, nieszczelność i nieprzyjemny zapach po ugotowaniu:
1). W przypadku torebek opakowaniowych występują trzy rodzaje zmarszczek: poziome, pionowe lub nieregularne zmarszczki na materiale bazowym opakowania; zmarszczki i pęknięcia na każdej warstwie kompozytu oraz nierówna płaskość; kurczenie się materiału bazowego opakowania oraz kurczenie się warstwy kompozytowej i pozostałych warstw kompozytu. Rozdzielone, prążkowane. Złamane torebki dzielą się na dwa rodzaje: pękanie bezpośrednie oraz marszczenie i pękanie.
2) Delaminacja odnosi się do zjawiska oddzielania się warstw kompozytowych materiału opakowaniowego od siebie. Niewielkie rozwarstwienie objawia się pasiastymi wybrzuszeniami w naprężonych częściach opakowania, a wytrzymałość na odrywanie ulega zmniejszeniu i może nawet nastąpić delikatne rozerwanie opakowania ręcznie. W ciężkich przypadkach warstwa kompozytowa opakowania oddziela się na dużym obszarze po ugotowaniu. W przypadku wystąpienia rozwarstwienia zanika synergistyczne wzmocnienie właściwości fizycznych między warstwami kompozytowymi materiału opakowaniowego, a właściwości fizyczne i barierowe znacznie spadają, uniemożliwiając dotrzymanie terminu przydatności do spożycia, co często powoduje większe straty dla przedsiębiorstwa.
3). Niewielki wyciek powietrza zazwyczaj charakteryzuje się stosunkowo długim okresem inkubacji i nie jest łatwy do wykrycia podczas gotowania. W trakcie obiegu i przechowywania produktu, stopień próżni w produkcie spada, a w opakowaniu pojawia się wyraźne powietrze. Dlatego ten problem jakościowy często dotyczy dużej liczby produktów. Produkty mają większy wpływ na jakość. Występowanie wycieku powietrza jest ściśle związane ze słabym zgrzewaniem i niską odpornością torebki apertyzowanej na przebicie.
4). Zapach po ugotowaniu jest również częstym problemem jakościowym. Nietypowy zapach, który pojawia się po ugotowaniu, jest związany z nadmierną ilością pozostałości rozpuszczalników w materiałach opakowaniowych lub niewłaściwym doborem materiału. Jeśli folia PE jest używana jako wewnętrzna warstwa uszczelniająca torebek do gotowania w wysokiej temperaturze powyżej 120°C, folia PE jest podatna na wydzielanie się zapachu w wysokich temperaturach. Dlatego RCPP jest zazwyczaj wybierany jako wewnętrzna warstwa torebek do gotowania w wysokiej temperaturze.
2. Metody badania właściwości fizycznych opakowań odpornych na retortę
Czynniki prowadzące do problemów z jakością opakowań odpornych na retortowanie są stosunkowo złożone i obejmują wiele aspektów, takich jak surowce do produkcji warstw kompozytowych, kleje, farby drukarskie, kontrola procesu produkcji kompozytów i torebek oraz procesy retortowania. Aby zapewnić jakość opakowań i okres przydatności do spożycia, konieczne jest przeprowadzenie testów odporności materiałów opakowaniowych na gotowanie.
Krajową normą mającą zastosowanie do torebek opakowaniowych odpornych na retortowanie jest norma GB/T10004-2008 „Filmy kompozytowe z tworzyw sztucznych do pakowania, laminowania torebek na sucho, laminowania metodą wytłaczania”, oparta na normie JIS Z 1707-1997 „Ogólne zasady dotyczące folii z tworzyw sztucznych do pakowania żywności”, opracowanej w celu zastąpienia norm GB/T 10004-1998 „Filmy i torby kompozytowe odporne na retortowanie” oraz GB/T10005-1998 „Filmy i torby kompozytowe z dwuosiowo orientowanego polipropylenu/polietylenu o niskiej gęstości”. Norma GB/T 10004-2008 obejmuje różne właściwości fizyczne i wskaźniki pozostałości rozpuszczalników dla folii i torebek opakowaniowych odpornych na retortowanie i wymaga, aby torby opakowaniowe odporne na retortowanie były badane pod kątem odporności na działanie wysokich temperatur. Metoda polega na napełnieniu worków opakowaniowych odpornych na retortę 4% roztworem kwasu octowego, 1% siarczku sodu, 5% chlorku sodu i oleju roślinnego, a następnie odpowietrzeniu i zgrzaniu, podgrzaniu i sprężeniu w garnku wysokociśnieniowym w temperaturze 121°C przez 40 minut, a następnie schłodzeniu bez zmiany ciśnienia. Następnie bada się wygląd, wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie, siłę odrywania i wytrzymałość na zgrzewanie, a do oceny wykorzystuje się szybkość spadku ciśnienia. Wzór jest następujący:
R=（AB）/A×100
We wzorze R oznacza tempo spadku (%) testowanych przedmiotów, A oznacza średnią wartość testowanych przedmiotów przed testem odporności na wysokie temperatury; B oznacza średnią wartość testowanych przedmiotów po teście odporności na wysokie temperatury. Wymagania dotyczące wydajności są następujące: „Po teście odporności dielektrycznej w wysokiej temperaturze, produkty o temperaturze użytkowania 80°C lub wyższej nie powinny wykazywać rozwarstwienia, uszkodzeń, widocznych odkształceń wewnątrz lub na zewnątrz torebki, a także spadku siły odrywania, siły odrywania, nominalnego odkształcenia przy zerwaniu i wytrzymałości zgrzewania. Tempo powinno wynosić ≤30%”.
3. Badanie właściwości fizycznych worków opakowaniowych odpornych na retortę
Rzeczywisty test na maszynie pozwala najdokładniej określić ogólną wydajność opakowania odpornego na retortowanie. Metoda ta jest jednak nie tylko czasochłonna, ale również ograniczona przez plan produkcji i liczbę testów. Charakteryzuje się niską operacyjnością, dużą ilością odpadów i wysokimi kosztami. Dzięki testowi retortowania, który pozwala na określenie właściwości fizycznych, takich jak wytrzymałość na rozciąganie, wytrzymałość na odrywanie i wytrzymałość zgrzewu przed i po retortowaniu, można kompleksowo ocenić jakość odporności retortowej torebki. Testy gotowania zazwyczaj wykorzystują dwa rodzaje materiałów rzeczywistych i symulowanych. Test gotowania z wykorzystaniem rzeczywistej zawartości może być jak najbardziej zbliżony do rzeczywistej sytuacji produkcyjnej i skutecznie zapobiega wprowadzaniu niekwalifikowanych opakowań na linię produkcyjną partiami. W fabrykach materiałów opakowaniowych do badania wytrzymałości materiałów opakowaniowych w trakcie procesu produkcyjnego i przed przechowywaniem stosuje się płyny symulujące. Testowanie wydajności gotowania jest bardziej praktyczne i praktyczne. Autor przedstawia metodę badania wydajności fizycznej torebek opakowaniowych odpornych na retortowanie, polegającą na napełnianiu ich płynami symulującymi żywność od trzech różnych producentów i przeprowadzaniu odpowiednio testów gotowania na parze i gotowania. Proces testowania przebiega następująco:
1). Test gotowania
Przyrządy: Bezpieczny i inteligentny garnek do gotowania w wysokiej temperaturze z przeciwciśnieniem, tester zgrzewania HST-H3
Kroki testu: Ostrożnie wlać 4% roztwór kwasu octowego do worka retortowego, wypełniając go dwiema trzecimi objętości. Uważać, aby nie zanieczyścić zgrzewu i nie wpłynąć na jego szczelność. Po napełnieniu zgrzać worki do gotowania za pomocą HST-H3 i przygotować łącznie 12 próbek. Podczas zgrzewania należy maksymalnie usunąć powietrze z worka, aby zapobiec jego rozszerzaniu się podczas gotowania i wpływowi na wyniki testu.
Umieść zapieczętowaną próbkę w garnku, aby rozpocząć test. Ustaw temperaturę gotowania na 121°C, czas gotowania na 40 minut, gotuj na parze 6 próbek i gotuj w wodzie 6 próbek. Podczas testu gotowania zwróć szczególną uwagę na zmiany ciśnienia powietrza i temperatury w garnku, aby upewnić się, że temperatura i ciśnienie utrzymują się w ustawionym zakresie.
Po zakończeniu testu ostudź do temperatury pokojowej, wyjmij i sprawdź, czy nie ma pęknięć, zagnieceń, rozwarstwień itp. Po teście powierzchnie próbek 1# i 2# były gładkie po ugotowaniu i nie stwierdzono rozwarstwień. Powierzchnia próbki 3# nie była zbyt gładka po ugotowaniu, a jej krawędzie były w różnym stopniu zdeformowane.
2) Porównanie właściwości wytrzymałościowych na rozciąganie
Przed i po ugotowaniu należy wyjąć torebki z opakowania, wyciąć 5 prostokątnych próbek o wymiarach 15 mm x 150 mm w kierunku poprzecznym i 150 mm w kierunku wzdłużnym, a następnie poddać je procesowi kondycjonowania przez 4 godziny w temperaturze 23 ± 2°C i wilgotności względnej 50 ± 10%. Do pomiaru siły zrywającej i wydłużenia przy zerwaniu przy prędkości 200 mm/min użyto inteligentnej elektronicznej maszyny do badania wytrzymałości na rozciąganie XLW (PC).
3). Test odrywania
Zgodnie z metodą A normy GB 8808-1988 „Metoda badania odrywania miękkich materiałów kompozytowych z tworzyw sztucznych” należy wyciąć próbkę o szerokości 15 ± 0,1 mm i długości 150 mm. Pobrać po 5 próbek w kierunku poziomym i pionowym. Wstępnie odkleić warstwę kompozytu wzdłuż długości próbki, umieścić ją w inteligentnej, elektronicznej maszynie wytrzymałościowej XLW (PC) i zmierzyć siłę odrywania z prędkością 300 mm/min.
4) Badanie wytrzymałości zgrzewania
Zgodnie z GB/T 2358-1998 „Metoda badania wytrzymałości zgrzewania torebek foliowych z tworzywa sztucznego” należy wyciąć próbkę o szerokości 15 mm w miejscu zgrzewania, otworzyć ją pod kątem 180° i zacisnąć oba końce próbki na inteligentnym urządzeniu XLW (PC) do badania wytrzymałości na rozciąganie. Maksymalne obciążenie testuje się przy prędkości 300 mm/min, a szybkość spadania oblicza się przy użyciu wzoru na wytrzymałość dielektryczną w wysokiej temperaturze podanego w GB/T 10004-2008.
Streszczać
Żywność pakowana w torebki odporne na retortowanie cieszy się coraz większym zainteresowaniem konsumentów ze względu na wygodę spożywania i przechowywania. Aby skutecznie utrzymać jakość zawartości i zapobiec pogorszeniu jakości żywności, każdy etap produkcji torebek do retortowania w wysokiej temperaturze musi być ściśle monitorowany i odpowiednio kontrolowany.
1. Woreczki do gotowania odporne na wysokie temperatury powinny być wykonane z odpowiednich materiałów, w zależności od zawartości i procesu produkcyjnego. Na przykład, CPP jest zazwyczaj wybierany jako wewnętrzna warstwa uszczelniająca woreczek do gotowania odpornych na wysokie temperatury; w przypadku stosowania woreczków z warstwami AL do pakowania produktów kwaśnych i zasadowych, pomiędzy AL i CPP należy dodać warstwę kompozytową PA, aby zwiększyć odporność na przenikanie kwasów i zasad; skurcz termiczny każdej warstwy kompozytowej powinien być stały lub podobny, aby uniknąć odkształceń, a nawet rozwarstwienia materiału po gotowaniu, spowodowanych niedopasowaniem właściwości skurczu termicznego.
2. Należy rozsądnie kontrolować proces kompozytowy. Worki retortowe odporne na wysokie temperatury są zazwyczaj wytwarzane metodą suchego mieszania. W procesie produkcji folii retortowej konieczny jest dobór odpowiedniego kleju i dobrego procesu klejenia, a także rozsądna kontrola warunków utwardzania, aby zapewnić pełną reakcję głównego składnika kleju i utwardzacza.
3. Odporność na wysokie temperatury to najtrudniejszy proces w procesie pakowania torebek do sterylizacji w wysokiej temperaturze. Aby zminimalizować ryzyko wystąpienia problemów z jakością partii, torebki do sterylizacji w wysokiej temperaturze muszą być poddawane testom i inspekcji w oparciu o rzeczywiste warunki produkcji przed użyciem i w trakcie produkcji. Należy sprawdzić, czy opakowanie po obróbce termicznej jest płaskie, pomarszczone, pokryło się pęcherzami, odkształcone, czy występuje rozwarstwienie lub nieszczelność, czy tempo spadku właściwości fizycznych (wytrzymałość na rozciąganie, wytrzymałość na odrywanie, wytrzymałość na zgrzewanie) spełnia wymagania itp.
Czas publikacji: 18-01-2024
