Plastová kompozitná fólia je bežne používaný obalový materiál na balenie odolné voči retortovaniu. Sterilizácia v retortovaní a teplom je dôležitým procesom balenia potravín pripravených pri vysokých teplotách. Fyzikálne vlastnosti plastových kompozitných fólií sú však po zahriatí náchylné na tepelný rozklad, čo vedie k nekvalitným obalovým materiálom. Tento článok analyzuje bežné problémy po tepelnom spracovaní vreciek pripravených pri vysokých teplotách a predstavuje metódy testovania ich fyzikálnych vlastností s cieľom poskytnúť usmernenie pre skutočnú výrobu.
Vysokoteplotne odolné retortové baliace vrecká sú bežne používanou formou balenia na mäso, sójové výrobky a iné hotové potraviny. Zvyčajne sa balia vákuovo a po zahriatí a sterilizácii pri vysokej teplote (100 – 135 °C) sa môžu skladovať pri izbovej teplote. Balené potraviny odolné voči retortovým vreckám sa ľahko prenášajú, po otvorení vrecka sú pripravené na konzumáciu, hygienické a pohodlné a dobre si zachovávajú chuť jedla, takže sú medzi spotrebiteľmi veľmi obľúbené. V závislosti od sterilizačného procesu a baliacich materiálov sa trvanlivosť obalov odolných voči retortovým vreckám pohybuje od pol roka do dvoch rokov.
Proces balenia potravín v retortových vreckách zahŕňa výrobu vreciek, balenie do vreciek, vákuovanie, tepelné uzatváranie, kontrolu, sterilizáciu varením a ohrevom, sušenie a chladenie a balenie. Sterilizácia varením a ohrevom je jadrom celého procesu. Pri balení vreciek vyrobených z polymérnych materiálov – plastov – sa však po zahriatí zintenzívni pohyb molekulárnych reťazcov a fyzikálne vlastnosti materiálu sú náchylné na tepelné útlmy. Tento článok analyzuje bežné problémy po varení vysokoteplotných retortových vreciek a predstavuje metódy testovania ich fyzikálnych vlastností.
1. Analýza bežných problémov s obalovými vreckami odolnými voči retortovému žiareniu
Potraviny balené pri vysokých teplotách v retortových baleniach sa balia a potom sa spolu s obalovými materiálmi zahrievajú a sterilizujú. Na dosiahnutie vysokých fyzikálnych vlastností a dobrých bariérových vlastností sa obaly odolné voči retortovým baleniam vyrábajú z rôznych základných materiálov. Medzi bežne používané materiály patria PA, PET, AL a CPP. Bežne používané štruktúry majú dve vrstvy kompozitných fólií, ako napríklad (BOPA/CPP, PET/CPP), trojvrstvovú kompozitnú fóliu (ako PA/AL/CPP, PET/PA/CPP) a štvorvrstvovú kompozitnú fóliu (ako PET/PA/AL/CPP). V skutočnej výrobe sú najčastejšími problémami s kvalitou pokrčenie, roztrhnuté vrecká, únik vzduchu a zápach po uvarení:
1). Vo všeobecnosti existujú tri formy vrások na obalových vreciach: horizontálne alebo vertikálne alebo nepravidelné vrásky na základnom obalovom materiáli; vrásky a praskliny na každej kompozitnej vrstve a nedostatočná rovinnosť; zmršťovanie základného obalového materiálu a zmršťovanie kompozitnej vrstvy a ostatných kompozitných vrstiev oddelene, pruhované. Roztrhnuté vrecia sa delia na dva typy: priame prasknutie a vrásky s následným prasknutím.
2). Delaminácia označuje jav, pri ktorom sú kompozitné vrstvy obalových materiálov od seba oddelené. Mierna delaminácia sa prejavuje ako pruhovité vydutiny v namáhaných častiach obalu a znižuje sa pevnosť v odlupovaní, ktorú je možné dokonca jemne odtrhnúť rukou. V závažných prípadoch sa kompozitná vrstva obalu po tepelnej úprave oddelí na veľkej ploche. Ak dôjde k delaminácii, synergické posilnenie fyzikálnych vlastností medzi kompozitnými vrstvami obalového materiálu zmizne a fyzikálne vlastnosti a bariérové vlastnosti sa výrazne znížia, čo znemožní splnenie požiadaviek na trvanlivosť, čo často spôsobí podniku väčšie straty.
3). Mierny únik vzduchu má vo všeobecnosti relatívne dlhú inkubačnú dobu a nie je ľahké ho počas varenia zistiť. Počas cirkulácie a skladovania produktu sa stupeň vákua v produkte znižuje a v obale sa objavuje viditeľný vzduch. Preto sa tento problém s kvalitou často vyskytuje u veľkého množstva produktov. Produkty majú väčší vplyv. Výskyt úniku vzduchu úzko súvisí so slabým tepelným utesnením a nízkou odolnosťou retortového vrecka proti prepichnutiu.
4). Zápach po varení je tiež bežným problémom s kvalitou. Zvláštny zápach, ktorý sa objavuje po varení, súvisí s nadmerným množstvom zvyškov rozpúšťadla v obalových materiáloch alebo s nesprávnym výberom materiálu. Ak sa ako vnútorná tesniaca vrstva vysokoteplotných varných vreciek nad 120 °C použije PE fólia, PE fólia je pri vysokých teplotách náchylná na zápach. Preto sa ako vnútorná vrstva vysokoteplotných varných vreciek všeobecne volí RCPP.
2. Metódy testovania fyzikálnych vlastností obalov odolných voči retortovému žiareniu
Faktory vedúce k problémom s kvalitou obalov odolných voči retortovým farbeniam sú pomerne zložité a zahŕňajú mnoho aspektov, ako sú suroviny pre kompozitné vrstvy, lepidlá, farby, riadenie procesu výroby kompozitov a vreciek a procesy retortových farbení. Aby sa zabezpečila kvalita obalov a trvanlivosť potravín, je potrebné vykonať testy odolnosti obalových materiálov voči tepelnej úprave.
Národná norma platná pre obalové vrecká odolné voči retortovej farbe je GB/T10004-2008 „Plastová kompozitná fólia na balenie, suchá laminácia vriec, extrúzna laminácia“, ktorá je založená na norme JIS Z 1707-1997 „Všeobecné zásady plastových fólií na balenie potravín“, ktorá bola formulovaná ako náhrada za normu GB/T 10004-1998 „Kompozitné fólie a vrecká odolné voči retortovej farbe“ a GB/T10005-1998 „Biaxiálne orientovaná polypropylénová fólia/kompozitné fólie a vrecká z polyetylénu s nízkou hustotou“. Norma GB/T 10004-2008 obsahuje rôzne fyzikálne vlastnosti a indikátory zvyškov rozpúšťadiel pre obalové fólie a vrecká odolné voči retortovej farbe a vyžaduje, aby sa obalové vrecká odolné voči retortovej farbe testovali na odolnosť voči vysokoteplotným médiám. Metóda spočíva v naplnení obalových vreciek odolných voči retortovému náteru 4 % kyselinou octovou, 1 % sírnikom sodným, 5 % chloridom sodným a rastlinným olejom, následnom odsávaní a utesnení, zahrievaní a natlakovaní vo vysokotlakovom hrnci pri teplote 121 °C počas 40 minút a ochladení pri nezmenenom tlaku. Potom sa testuje ich vzhľad, pevnosť v ťahu, predĺženie, sila odlupovania a pevnosť tepelného zvaru a na vyhodnotenie sa použije miera poklesu. Vzorec je nasledovný:
R = (AB) / A × 100
Vo vzorci je R miera poklesu (%) testovaných položiek, A je priemerná hodnota testovaných položiek pred skúškou odolnou voči vysokej teplote; B je priemerná hodnota testovaných položiek po skúške odolnej voči vysokej teplote. Požiadavky na výkon sú: „Po skúške dielektrického odporu pri vysokej teplote by výrobky s prevádzkovou teplotou 80 °C alebo vyššou nemali mať delamináciu, poškodenie, zjavnú deformáciu vo vnútri alebo zvonka vrecka a pokles odlupovacej sily, odtrhovej sily, menovitého deformačného napätia a pevnosti v tepelnom zvarení. Miera poklesu by mala byť ≤ 30 %“.
3. Testovanie fyzikálnych vlastností obalových vreciek odolných voči retortovému žiareniu
Skutočný test na stroji dokáže najpresnejšie odhaliť celkový výkon obalu odolného voči retortovej farbe. Táto metóda je však nielen časovo náročná, ale je obmedzená aj výrobným plánom a počtom testov. Má nízku prevádzkovú schopnosť, veľký odpad a vysoké náklady. Prostredníctvom testu v retortovej farbe na zistenie fyzikálnych vlastností, ako sú pevnosti v ťahu, pevnosť v odlupovaní, pevnosť tepelného zvaru pred a po retortovej farbe, je možné komplexne posúdiť kvalitu odolnosti retortového vrecka voči retortovej farbe. Testy varenia sa vo všeobecnosti používajú dva typy skutočného obsahu a simulovaných materiálov. Test varenia s použitím skutočného obsahu sa môže čo najviac približovať skutočnej výrobnej situácii a môže účinne zabrániť tomu, aby sa nekvalifikované obaly dostali na výrobnú linku v dávkach. V továrňach na obalové materiály sa na testovanie odolnosti obalových materiálov počas výrobného procesu a pred skladovaním používajú simulátory. Testovanie varného výkonu je praktickejšie a efektívnejšie. Autor predstavuje metódu testovania fyzikálneho výkonu obalových vreciek odolných voči retortovej farbe ich naplnením tekutinami simulujúcimi potraviny od troch rôznych výrobcov a vykonaním testov naparovania a varenia. Testovací proces je nasledovný:
1). Test varenia
Prístroje: Bezpečný a inteligentný protitlakový vysokoteplotný hrniec, tester tepelného utesnenia HST-H3
Postup testu: Do retortového vrecka opatrne nalejte 4 % kyselinu octovú do dvoch tretín objemu. Dávajte pozor, aby ste nekontaminovali tesnenie, aby sa neovplyvnila jeho pevnosť. Po naplnení vrecká na varenie utesnite pomocou HST-H3 a pripravte celkovo 12 vzoriek. Pri utesňovaní by sa mal vzduch z vrecka čo najviac odsatý, aby sa zabránilo ovplyvneniu výsledkov testu expanziou vzduchu počas varenia.
Vložte uzavretú vzorku do hrnca na varenie, aby ste spustili test. Nastavte teplotu varenia na 121 °C, čas varenia na 40 minút, 6 vzoriek naparujte a 6 vzoriek varte. Počas testu varenia venujte zvýšenú pozornosť zmenám tlaku vzduchu a teploty vo hrnci na varenie, aby ste sa uistili, že teplota a tlak sa udržiavajú v nastavenom rozsahu.
Po dokončení testu nechajte vychladnúť na izbovú teplotu, vyberte a sledujte, či sa na vreckách nenachádzajú praskliny, vrásky, delaminácia atď. Po teste boli povrchy vzoriek 1# a 2# po uvarení hladké a nedošlo k delaminácii. Povrch vzorky 3# nebol po uvarení veľmi hladký a okraje boli rôznej miery zdeformované.
2). Porovnanie pevnostných vlastností v ťahu
Pred a po varení si vezmite baliace vrecká, vystrihnite z nich 5 obdĺžnikových vzoriek s rozmermi 15 mm × 150 mm v priečnom smere a 150 mm v pozdĺžnom smere a nechajte ich 4 hodiny kondicionovať v prostredí s teplotou 23 ± 2 ℃ a relatívnej vlhkosti 50 ± 10 %. Na testovanie pevnosti v tahu a predĺženia pri rýchlosti 200 mm/min bol použitý inteligentný elektronický ťahový skúšobný stroj XLW (PC).
3). Skúška odlupovaním
Podľa metódy A normy GB 8808-1988 „Metóda skúšky odlupovania pre mäkké kompozitné plastové materiály“ sa vyreže vzorka so šírkou 15 ± 0,1 mm a dĺžkou 150 mm. Odoberte 5 vzoriek v horizontálnom a vertikálnom smere. Predodlúpte kompozitnú vrstvu pozdĺž smeru dĺžky vzorky, vložte ju do inteligentného elektronického skúšobného stroja na ťah XLW (PC) a otestujte odlupovaciu silu pri rýchlosti 300 mm/min.
4). Skúška pevnosti tepelného zvaru
Podľa normy GB/T 2358-1998 „Metóda testovania pevnosti tepelného zvarenia plastových fóliových obalových vreciek“ sa v časti tepelného zvarenia odrežte vzorku so šírkou 15 mm, otvorte ju pod uhlom 180° a oba konce vzorky upnite na inteligentnom zariadení XLW (PC). Na elektronickom stroji na skúšanie ťahom sa maximálne zaťaženie testuje rýchlosťou 300 mm/min a rýchlosť pádu sa vypočíta pomocou vzorca pre dielektrickú odolnosť voči vysokým teplotám uvedeného v norme GB/T 10004-2008.
Zhrnúť
Balené potraviny odolné voči retortovaniu sú čoraz viac uprednostňované spotrebiteľmi kvôli ich pohodlnému konzumovaniu a skladovaniu. Aby sa efektívne zachovala kvalita obsahu a zabránilo sa znehodnoteniu potravín, každý krok výrobného procesu retortových vreciek pri vysokej teplote musí byť prísne monitorovaný a primerane kontrolovaný.
1. Tepelne odolné varné vrecká by mali byť vyrobené z vhodných materiálov na základe obsahu a výrobného procesu. Napríklad CPP sa všeobecne volí ako vnútorná tesniaca vrstva tepelne odolných varných vreciek; ak sa baliace vrecká obsahujúce AL vrstvy používajú na balenie kyslého a zásaditého obsahu, mala by sa medzi AL a CPP pridať PA kompozitná vrstva, aby sa zvýšila odolnosť voči priepustnosti kyselín a zásad; zmršťovacia schopnosť každej kompozitnej vrstvy by mala byť konzistentná alebo podobná, aby sa zabránilo deformácii alebo dokonca delaminácii materiálu po varení v dôsledku zlej zhody tepelných zmršťovacích vlastností.
2. Primerane kontrolovať proces kompozitovania. Vysokoteplotné retortové vrecia sa väčšinou vyrábajú suchou metódou miešania. Pri výrobe retortovej fólie je potrebné zvoliť vhodné lepidlo a dobrý proces lepenia a primerane kontrolovať podmienky vytvrdzovania, aby sa zabezpečila úplná reakcia hlavnej zložky lepidla a vytvrdzovacieho činidla.
3. Odolnosť voči vysokým teplotám je najnáročnejším procesom v procese balenia vysokoteplotných retortových vreciek. Aby sa znížil výskyt problémov s kvalitou šarže, vysokoteplotné retortové vrecká musia byť pred použitím a počas výroby testované a kontrolované v retortových vreciach na základe skutočných výrobných podmienok. Skontrolujte, či je vzhľad obalu po uvarení plochý, pokrčený, pľuzgiere, deformovaný, či nedochádza k delaminácii alebo úniku, či miera poklesu fyzikálnych vlastností (pevnosť v ťahu, pevnosť v odlupovaní, pevnosť tepelného zvarenia) spĺňa požiadavky atď.
Čas uverejnenia: 18. januára 2024
