Пластиковая композитная пленка — это широко используемый упаковочный материал для реторт-устойчивой упаковки. Реторт и тепловая стерилизация — важный процесс для упаковки высокотемпературных ретортных пищевых продуктов. Однако физические свойства пластиковых композитных пленок подвержены термическому распаду после нагревания, что приводит к некачественным упаковочным материалам. В этой статье анализируются распространенные проблемы после приготовления высокотемпературных ретортных пакетов и представлены методы тестирования их физических характеристик, которые, как ожидается, будут иметь руководящее значение для фактического производства.
Термостойкие ретортные упаковочные пакеты — это упаковочная форма, обычно используемая для мяса, соевых продуктов и других готовых пищевых продуктов. Обычно они упаковываются в вакуум и могут храниться при комнатной температуре после нагревания и стерилизации при высокой температуре (100~135°C). Упакованные в реторт-устойчивую упаковку продукты легко переносить, они готовы к употреблению после вскрытия пакета, гигиеничны и удобны, а также хорошо сохраняют вкус пищи, поэтому они очень любимы потребителями. В зависимости от процесса стерилизации и упаковочных материалов срок годности реторт-устойчивой упаковочной продукции составляет от полугода до двух лет.
Процесс упаковки ретортных пищевых продуктов включает изготовление пакетов, расфасовку, вакуумирование, термосваривание, проверку, стерилизацию при варке и нагревании, сушку и охлаждение, а также упаковку. Стерилизация при варке и нагревании является основным процессом всего процесса. Однако при упаковке пакетов из полимерных материалов – пластика – движение молекулярной цепи усиливается после нагревания, а физические свойства материала подвержены термическому ослаблению. В этой статье анализируются распространенные проблемы после варки ретортных пакетов при высокой температуре и представлены методы тестирования их физических характеристик.
1. Анализ распространенных проблем с упаковочными пакетами, устойчивыми к стерилизации
Высокотемпературная ретортная еда упаковывается, а затем нагревается и стерилизуется вместе с упаковочными материалами. Для достижения высоких физических свойств и хороших барьерных свойств ретортная упаковка изготавливается из различных базовых материалов. Обычно используемые материалы включают PA, PET, AL и CPP. Обычно используемые структуры имеют два слоя композитных пленок, со следующими примерами (BOPA/CPP, PET/CPP), трехслойная композитная пленка (например, PA/AL/CPP, PET/PA/CPP) и четырехслойная композитная пленка (например, PET/PA/AL/CPP). В реальном производстве наиболее распространенными проблемами качества являются складки, разрывы пакетов, утечка воздуха и запах после приготовления:
1). Обычно существует три формы складок в упаковочных пакетах: горизонтальные или вертикальные или нерегулярные складки на упаковочном основном материале; складки и трещины на каждом композитном слое и плохая плоскостность; усадка упаковочного основного материала, а также усадка композитного слоя и других композитных слоев Отдельные, полосатые. Разорванные пакеты делятся на два типа: прямой разрыв и сморщивание с последующим разрывом.
2). Расслоение относится к явлению, при котором композитные слои упаковочных материалов отделяются друг от друга. Незначительное расслоение проявляется в виде полосообразных выпуклостей в напряженных частях упаковки, а прочность на отслаивание снижается, и ее даже можно аккуратно разорвать вручную. В тяжелых случаях композитный слой упаковки разделяется на большой площади после приготовления пищи. Если происходит расслоение, синергетическое усиление физических свойств между композитными слоями упаковочного материала исчезает, а физические свойства и барьерные свойства значительно снижаются, что делает невозможным соблюдение требований к сроку хранения, что часто приводит к большим потерям для предприятия.
3). Небольшая утечка воздуха обычно имеет относительно длительный инкубационный период и ее нелегко обнаружить во время приготовления. Во время циркуляции и хранения продукта степень вакуума продукта уменьшается, и в упаковке появляется очевидный воздух. Поэтому эта проблема качества часто касается большого количества продуктов. продукты оказывают большее влияние. Возникновение утечки воздуха тесно связано со слабой термосваркой и плохой устойчивостью к проколам реторт-мешка.
4). Запах после приготовления пищи также является распространенной проблемой качества. Особый запах, который появляется после приготовления пищи, связан с чрезмерным содержанием остатков растворителя в упаковочных материалах или неправильным выбором материала. Если в качестве внутреннего герметизирующего слоя высокотемпературных пакетов для приготовления пищи выше 120° используется полиэтиленовая пленка, то при высоких температурах полиэтиленовая пленка склонна к появлению запаха. Поэтому в качестве внутреннего слоя высокотемпературных пакетов для приготовления пищи обычно выбирают RCPP.
2. Методы испытаний физических свойств реторт-устойчивой упаковки
Факторы, приводящие к проблемам качества реторт-устойчивой упаковки, относительно сложны и включают в себя множество аспектов, таких как сырье для композитного слоя, клеи, чернила, контроль процесса изготовления композита и пакетов, а также реторт-процессы. Для обеспечения качества упаковки и срока годности пищевых продуктов необходимо проводить испытания на устойчивость упаковочных материалов к приготовлению пищи.
Национальным стандартом, применимым к ретортно-устойчивым упаковочным пакетам, является GB/T10004-2008 «Пластиковая композитная пленка для упаковки, сухого ламинирования пакетов, экструзионного ламинирования», который основан на JIS Z 1707-1997 «Общие принципы пластиковых пленок для упаковки пищевых продуктов». Разработан для замены GB/T 10004-1998 «Реторто-устойчивые композитные пленки и пакеты» и GB/T10005-1998 «Двуосно-ориентированная полипропиленовая пленка/композитные пленки и пакеты из полиэтилена низкой плотности». GB/T 10004-2008 включает различные физические свойства и индикаторы остатков растворителя для ретортно-устойчивых упаковочных пленок и пакетов и требует, чтобы ретортно-устойчивые упаковочные пакеты были испытаны на устойчивость к высокотемпературным средам. Метод заключается в заполнении ретортно-устойчивых упаковочных пакетов 4% уксусной кислотой, 1% сульфидом натрия, 5% хлоридом натрия и растительным маслом, затем выпуске и запечатывании, нагревании и давлении в кастрюле высокого давления при 121°C в течение 40 минут, и охлаждении, пока давление остается неизменным. Затем проверяются его внешний вид, прочность на разрыв, удлинение, сила отслаивания и прочность термосваривания, а для оценки используется скорость снижения. Формула выглядит следующим образом:
R=(AB)/A×100
В формуле R — это скорость снижения (%) испытанных изделий, A — среднее значение испытанных изделий до испытания на устойчивость к воздействию высокотемпературной среды; B — среднее значение испытанных изделий после испытания на устойчивость к воздействию высокотемпературной среды. Требования к эксплуатационным характеристикам следующие: «После испытания на высокотемпературное диэлектрическое сопротивление изделия с рабочей температурой 80 °C или выше не должны иметь расслоений, повреждений, очевидных деформаций внутри или снаружи пакета, а также снижения усилия отрыва, усилия отрыва, номинальной деформации при разрыве и прочности термосварки. Скорость должна быть ≤30%».
3. Испытание физических свойств упаковочных пакетов, устойчивых к стерилизации
Фактический тест на машине может наиболее точно определить общую производительность ретортно-устойчивой упаковки. Однако этот метод не только отнимает много времени, но и ограничен производственным планом и количеством тестов. Он имеет низкую работоспособность, большие отходы и высокую стоимость. Благодаря ретортному тесту для определения физических свойств, таких как прочность на разрыв, прочность на отрыв, прочность термосварки до и после ретортирования, можно всесторонне оценить качество ретортной стойкости ретортного пакета. В кулинарных тестах обычно используются два типа фактического содержимого и имитированные материалы. Кулинарный тест с использованием фактического содержимого может быть максимально приближен к фактической производственной ситуации и может эффективно предотвратить попадание неквалифицированной упаковки на производственную линию партиями. На заводах по производству упаковочных материалов имитаторы используются для проверки стойкости упаковочных материалов во время производственного процесса и перед хранением. Тестирование производительности варки более практично и работоспособно. Автор представляет метод тестирования физических характеристик ретортно-устойчивых упаковочных пакетов, заполняя их жидкостями, имитирующими продукты питания, от трех разных производителей и проводя испытания на пропаривание и кипячение соответственно. Процесс испытания выглядит следующим образом:
1). Тест на приготовление пищи
Инструменты: Безопасная и интеллектуальная высокотемпературная кастрюля с противодавлением, тестер термосварки HST-H3
Этапы испытаний: Осторожно поместите 4% уксусной кислоты в ретортный мешок на две трети объема. Будьте осторожны, чтобы не загрязнить уплотнение, чтобы не повлиять на прочность уплотнения. После заполнения запечатайте кулинарные мешки с помощью HST-H3 и подготовьте в общей сложности 12 образцов. При запечатывании воздух из мешка должен быть максимально выпущен, чтобы предотвратить влияние расширения воздуха во время приготовления на результаты испытаний.
Поместите запечатанный образец в кастрюлю для приготовления пищи, чтобы начать испытание. Установите температуру приготовления пищи на 121°C, время приготовления пищи на 40 минут, пропарьте 6 образцов и прокипятите 6 образцов. Во время испытания на приготовление пищи уделяйте особое внимание изменениям давления воздуха и температуры в кастрюле для приготовления пищи, чтобы гарантировать, что температура и давление поддерживаются в установленном диапазоне.
После завершения теста охладите до комнатной температуры, выньте и проверьте, нет ли рваных пакетов, складок, расслоений и т. д. После теста поверхности образцов 1# и 2# были гладкими после приготовления, и расслоений не было. Поверхность образца 3# была не очень гладкой после приготовления, а края были деформированы в разной степени.
2). Сравнение свойств при растяжении
Возьмите упаковочные пакеты до и после приготовления, вырежьте 5 прямоугольных образцов размером 15 мм × 150 мм в поперечном направлении и 150 мм в продольном направлении и кондиционируйте их в течение 4 часов при температуре 23±2℃ и относительной влажности 50±10%. Интеллектуальная электронная испытательная машина на растяжение XLW (PC) использовалась для испытания разрывной силы и удлинения при разрыве при скорости 200 мм/мин.
3). Тест на отслаивание
Согласно методу A GB 8808-1988 «Метод испытания на отслаивание мягких композитных пластиковых материалов», вырежьте образец шириной 15±0,1 мм и длиной 150 мм. Возьмите по 5 образцов в горизонтальном и вертикальном направлениях. Предварительно отслоите композитный слой вдоль направления длины образца, загрузите его в интеллектуальную электронную испытательную машину на растяжение XLW (PC) и проверьте усилие отслаивания при 300 мм/мин.
4). Испытание прочности при термосварке
В соответствии с GB/T 2358-1998 «Метод испытания прочности термосваривания упаковочных пакетов из пластиковой пленки» отрежьте образец шириной 15 мм в месте термосваривания, откройте его на 180° и зажмите оба конца образца на интеллектуальной электронной испытательной машине XLW (PC). Испытание на максимальную нагрузку проводится со скоростью 300 мм/мин, а скорость падения рассчитывается с использованием формулы для расчета диэлектрической стойкости при высоких температурах, приведенной в GB/T 10004-2008.
Подвести итог
Упакованные продукты, устойчивые к ретортированию, все больше пользуются популярностью у потребителей из-за удобства их употребления и хранения. Чтобы эффективно поддерживать качество содержимого и не допускать порчи продуктов, каждый этап процесса производства высокотемпературных ретортных пакетов должен строго контролироваться и разумно контролироваться.
1. Высокотемпературные пакеты для приготовления пищи должны быть изготовлены из соответствующих материалов в зависимости от содержимого и производственного процесса. Например, CPP обычно выбирается в качестве внутреннего герметизирующего слоя высокотемпературных пакетов для приготовления пищи; когда упаковочные пакеты, содержащие слои AL, используются для упаковки кислотного и щелочного содержимого, между AL и CPP следует добавить композитный слой PA для повышения устойчивости к проницаемости кислот и щелочей; каждый композитный слой Термоусадка должна быть постоянной или похожей, чтобы избежать деформации или даже расслоения материала после приготовления пищи из-за плохого соответствия термоусадочных свойств.
2. Разумно контролировать композитный процесс. Высокотемпературные ретортные мешки в основном используют метод сухого компаундирования. В процессе производства ретортной пленки необходимо выбрать подходящий клей и хороший процесс склеивания, а также разумно контролировать условия отверждения, чтобы гарантировать, что основной агент клея и отвердитель полностью реагируют.
3. Сопротивление высокотемпературной среде является наиболее жестким процессом в процессе упаковки высокотемпературных ретортных пакетов. Чтобы уменьшить возникновение проблем с качеством партии, высокотемпературные ретортные пакеты должны быть испытаны и проверены в ретортной камере на основе фактических условий производства перед использованием и во время производства. Проверьте, является ли внешний вид упаковки после приготовления плоским, сморщенным, вздутым, деформированным, нет ли расслоения или утечки, соответствует ли скорость снижения физических свойств (прочность на растяжение, прочность на отрыв, прочность на термосваривание) требованиям и т. д.
Время публикации: 18 января 2024 г.
