Filmes compostos de plástico são um material de embalagem comumente usado para embalagens resistentes à esterilização em autoclave. A esterilização em autoclave e a esterilização por calor são processos importantes para embalar alimentos que necessitam de esterilização em altas temperaturas. No entanto, as propriedades físicas dos filmes compostos de plástico são propensas à deterioração térmica após o aquecimento, resultando em materiais de embalagem inadequados. Este artigo analisa os problemas comuns após o cozimento de sacos resistentes à esterilização em altas temperaturas e apresenta métodos de teste de desempenho físico, com o objetivo de orientar a produção real.
As embalagens retortáveis resistentes a altas temperaturas são um formato de embalagem comumente usado para carnes, produtos de soja e outros alimentos prontos para consumo. Geralmente são embaladas a vácuo e podem ser armazenadas em temperatura ambiente após serem aquecidas e esterilizadas em altas temperaturas (100~135°C). Alimentos embalados em embalagens retortáveis são fáceis de transportar, prontos para consumo após a abertura da embalagem, higiênicos e convenientes, além de preservarem bem o sabor do alimento, sendo, portanto, muito apreciados pelos consumidores. Dependendo do processo de esterilização e dos materiais de embalagem, a vida útil dos produtos embalados em embalagens retortáveis varia de seis meses a dois anos.
O processo de embalagem de alimentos retortáveis compreende a fabricação de sacos, ensacamento, selagem a vácuo, selagem térmica, inspeção, cozimento e esterilização térmica, secagem e resfriamento, e embalagem. O cozimento e a esterilização térmica são etapas centrais de todo o processo. No entanto, ao embalar sacos feitos de materiais poliméricos – plásticos –, o movimento das cadeias moleculares se intensifica após o aquecimento, e as propriedades físicas do material ficam sujeitas à atenuação térmica. Este artigo analisa os problemas comuns após o cozimento de sacos retortáveis em altas temperaturas e apresenta métodos de teste de desempenho físico.
1. Análise de problemas comuns em embalagens resistentes à retortagem
Alimentos esterilizados em alta temperatura são embalados e, em seguida, aquecidos e esterilizados juntamente com os materiais de embalagem. Para obter altas propriedades físicas e boa barreira, as embalagens resistentes à esterilização são feitas de diversos materiais base. Os materiais mais comuns incluem PA, PET, AL e CPP. As estruturas mais comuns são filmes compostos de duas camadas (como PA/CPP e PET/CPP), filmes compostos de três camadas (como PA/AL/CPP e PET/PA/CPP) e filmes compostos de quatro camadas (como PET/PA/AL/CPP). Na produção, os problemas de qualidade mais comuns são rugas, embalagens rasgadas, vazamento de ar e odor após o cozimento.
1) Geralmente, existem três tipos de enrugamento em sacos de embalagem: rugas horizontais, verticais ou irregulares no material base da embalagem; rugas e rachaduras em cada camada que a compõe, resultando em má planicidade; encolhimento do material base da embalagem e encolhimento de uma camada que compõe outra, formando listras. Os sacos rompidos são divididos em dois tipos: rompimento direto e rompimento após o enrugamento.
2) A delaminação refere-se ao fenômeno de separação das camadas que compõem os materiais de embalagem. Uma delaminação leve manifesta-se como protuberâncias em forma de listras nas partes tensionadas da embalagem, e a resistência ao descascamento é reduzida, podendo até mesmo ser rasgada delicadamente com a mão. Em casos graves, a camada composta da embalagem se separa em uma grande área após o cozimento. Se ocorrer delaminação, o reforço sinérgico das propriedades físicas entre as camadas compostas do material de embalagem desaparece, e as propriedades físicas e de barreira diminuem significativamente, impossibilitando o atendimento aos requisitos de prazo de validade, frequentemente causando grandes prejuízos à empresa.
3) Pequenos vazamentos de ar geralmente têm um período de incubação relativamente longo e não são fáceis de detectar durante o cozimento. Durante a circulação e o armazenamento do produto, o grau de vácuo diminui e o ar se torna visível na embalagem. Portanto, esse problema de qualidade costuma afetar um grande número de produtos e tem um impacto maior. A ocorrência de vazamentos de ar está intimamente relacionada à selagem térmica inadequada e à baixa resistência à perfuração da embalagem retortável.
4) O odor após o cozimento também é um problema comum de qualidade. O cheiro peculiar que surge após o cozimento está relacionado ao excesso de resíduos de solventes nos materiais de embalagem ou à seleção inadequada do material. Se o filme de PE for usado como camada de selagem interna em sacos para cozimento em altas temperaturas (acima de 120 °C), ele ficará propenso a exalar odor. Portanto, o RCPP (polipropileno reciclado) é geralmente escolhido como camada interna para esses sacos.
2. Métodos de ensaio para propriedades físicas de embalagens resistentes à retortagem
Os fatores que levam a problemas de qualidade em embalagens resistentes à retortagem são relativamente complexos e envolvem muitos aspectos, como matérias-primas da camada composta, adesivos, tintas, controle do processo de fabricação do composto e da embalagem, e processos de retortagem. Para garantir a qualidade da embalagem e a vida útil dos alimentos, é necessário realizar testes de resistência ao cozimento nos materiais de embalagem.
A norma nacional aplicável a sacos de embalagem resistentes à retortagem é a GB/T10004-2008 “Filme Compósito Plástico para Embalagens, Laminação a Seco de Sacos, Laminação por Extrusão”, que se baseia na JIS Z 1707-1997 “Princípios Gerais de Filmes Plásticos para Embalagens de Alimentos”. Ela foi formulada para substituir as normas GB/T 10004-1998 “Filmes e Sacos Compósitos Resistentes à Retorta” e GB/T10005-1998 “Filme de Polipropileno Biorientado/Filmes e Sacos Compósitos de Polietileno de Baixa Densidade”. A GB/T 10004-2008 inclui diversas propriedades físicas e indicadores de resíduos de solventes para filmes e sacos de embalagem resistentes à retortagem e exige que esses sacos sejam testados quanto à resistência a altas temperaturas. O método consiste em preencher sacos de embalagem resistentes à retortagem com 4% de ácido acético, 1% de sulfeto de sódio, 5% de cloreto de sódio e óleo vegetal, exaustar e selar, aquecer e pressurizar em uma panela de alta pressão a 121°C por 40 minutos e resfriar enquanto a pressão permanece constante. Em seguida, são testados o aspecto, a resistência à tração, o alongamento, a força de descascamento e a resistência à selagem térmica, e a taxa de declínio é usada para avaliar o resultado. A fórmula é a seguinte:
R=(AB)/A×100
Na fórmula, R representa a taxa de declínio (%) dos itens testados, A é o valor médio dos itens testados antes do teste de resistência a altas temperaturas e B é o valor médio dos itens testados após o teste de resistência a altas temperaturas. Os requisitos de desempenho são: “Após o teste de resistência dielétrica a altas temperaturas, os produtos com temperatura de serviço igual ou superior a 80 °C não devem apresentar delaminação, danos, deformações visíveis interna ou externamente na embalagem, e a taxa de redução na força de descascamento, força de tração, deformação nominal na ruptura e resistência à selagem térmica deve ser ≤ 30%”.
3. Teste das propriedades físicas de embalagens resistentes à retortagem
O teste prático na máquina é o método mais eficaz para detectar o desempenho geral da embalagem resistente à retortagem. No entanto, esse método não só consome muito tempo, como também é limitado pelo planejamento da produção e pelo número de testes. Apresenta baixa operabilidade, grande desperdício e alto custo. Através do teste de retortagem, que detecta propriedades físicas como resistência à tração, resistência ao descascamento e resistência da selagem térmica antes e depois da retortagem, é possível avaliar de forma abrangente a qualidade da resistência à retortagem da embalagem. Os testes de cozimento geralmente utilizam dois tipos de conteúdo: o conteúdo real e materiais simulados. O teste de cozimento com conteúdo real se aproxima ao máximo da situação real de produção e pode evitar que embalagens não conformes entrem na linha de produção em lotes. Para fábricas de materiais de embalagem, os simulantes são usados para testar a resistência dos materiais durante o processo de produção e antes do armazenamento. O teste de desempenho por cozimento é mais prático e operacional. O autor apresenta o método de teste de desempenho físico de embalagens resistentes à retortagem, preenchendo-as com líquidos simulados de alimentos de três fabricantes diferentes e realizando testes de vaporização e fervura, respectivamente. O processo de teste é o seguinte:
1) Teste de culinária
Instrumentos: Panela de cozimento segura e inteligente com contrapressão para altas temperaturas, testador de vedação térmica HST-H3
Etapas do teste: Coloque cuidadosamente ácido acético a 4% no saco de retortagem até preencher dois terços do seu volume. Tome cuidado para não contaminar a vedação, a fim de não afetar a sua integridade. Após o enchimento, sele os sacos de cozimento com HST-H3 e prepare um total de 12 amostras. Ao selar, o ar dentro do saco deve ser removido o máximo possível para evitar que a expansão do ar durante o cozimento afete os resultados do teste.
Coloque a amostra selada na panela para iniciar o teste. Ajuste a temperatura de cozimento para 121 °C, o tempo de cozimento para 40 minutos, cozinhe 6 amostras no vapor e ferva 6 amostras. Durante o teste de cozimento, preste muita atenção às mudanças na pressão e na temperatura do ar dentro da panela para garantir que a temperatura e a pressão sejam mantidas dentro da faixa definida.
Após a conclusão do teste, deixe esfriar até a temperatura ambiente, retire e observe se há sacos rasgados, rugas, delaminação, etc. Após o teste, as superfícies das amostras 1# e 2# estavam lisas após o cozimento e não apresentaram delaminação. A superfície da amostra 3# não estava muito lisa após o cozimento e as bordas estavam deformadas em diferentes graus.
2) Comparação das propriedades de tração
Retire as embalagens antes e depois do cozimento, recorte 5 amostras retangulares de 15 mm × 150 mm na direção transversal e 150 mm na direção longitudinal e condicione-as por 4 horas em um ambiente de 23 ± 2 °C e 50 ± 10% UR. A máquina de ensaio de tração eletrônica inteligente XLW (PC) foi usada para testar a força de ruptura e o alongamento na ruptura sob a condição de 200 mm/min.
3) Teste de descolamento
De acordo com o método A da norma GB 8808-1988 “Método de Ensaio de Descolamento para Materiais Plásticos Compósitos Macios”, corte uma amostra com largura de 15 ± 0,1 mm e comprimento de 150 mm. Retire 5 amostras em cada direção (horizontal e vertical). Pré-descole a camada compósita ao longo do comprimento da amostra, insira-a na máquina de ensaio de tração eletrônica inteligente XLW (PC) e ensaie a força de descolamento a uma velocidade de 300 mm/min.
4) Teste de resistência da selagem térmica
De acordo com a norma GB/T 2358-1998 “Método de ensaio para resistência de selagem térmica de sacos de embalagem de filme plástico”, corte uma amostra de 15 mm de largura na parte de selagem térmica, abra-a a 180° e prenda ambas as extremidades da amostra na máquina de ensaio de tração eletrônica inteligente XLW (PC). A carga máxima é testada a uma velocidade de 300 mm/min e a taxa de queda é calculada usando a fórmula dielétrica de resistência a alta temperatura da norma GB/T 10004-2008.
Resumir
Alimentos embalados resistentes à retortagem são cada vez mais preferidos pelos consumidores devido à praticidade no consumo e armazenamento. Para manter a qualidade do conteúdo e evitar a deterioração dos alimentos, cada etapa do processo de produção de embalagens para retortagem de alta temperatura precisa ser rigorosamente monitorada e controlada.
1. Sacos para cozimento resistentes a altas temperaturas devem ser feitos de materiais apropriados, com base no conteúdo e no processo de produção. Por exemplo, o CPP (polipropileno de celulose) é geralmente selecionado como camada de vedação interna de sacos para cozimento resistentes a altas temperaturas; quando sacos de embalagem contendo camadas de AL (alumínio) são usados para embalar conteúdos ácidos e alcalinos, uma camada composta de PA (polietileno de poliamida) deve ser adicionada entre o AL e o CPP para aumentar a resistência à permeabilidade a ácidos e álcalis; a capacidade de retração térmica de cada camada composta deve ser consistente ou semelhante para evitar deformações ou mesmo delaminação do material após o cozimento devido à incompatibilidade das propriedades de retração térmica.
2. Controle adequadamente o processo de composição. Sacos retortáveis resistentes a altas temperaturas geralmente utilizam o método de composição a seco. No processo de produção de filmes retortáveis, é necessário selecionar o adesivo apropriado e um bom processo de colagem, além de controlar adequadamente as condições de cura para garantir que o agente principal do adesivo e o agente de cura reajam completamente.
3. A resistência a altas temperaturas é o processo mais severo na embalagem de sacos retortáveis para altas temperaturas. Para reduzir a ocorrência de problemas de qualidade em lotes, os sacos retortáveis para altas temperaturas devem ser testados e inspecionados em condições reais de produção antes do uso e durante a produção. Deve-se verificar se a aparência da embalagem após o cozimento está plana, enrugada, com bolhas, deformada, se há delaminação ou vazamento, se a taxa de deterioração das propriedades físicas (resistência à tração, resistência à abertura, resistência à selagem térmica) atende aos requisitos, etc.
Data da publicação: 18/01/2024
