Plastična kompozitna folija je pogosto uporabljen embalažni material za embalažo, odporno proti retorti. Sterilizacija v retorti in toplota sta pomemben postopek za pakiranje živil, pripravljenih pri visokih temperaturah. Vendar pa so fizikalne lastnosti plastičnih kompozitnih folij nagnjene k toplotnemu razpadanju po segrevanju, kar ima za posledico nekakovostne embalažne materiale. Ta članek analizira pogoste težave po kuhanju vrečk, pripravljenih pri visokih temperaturah, in predstavlja njihove metode testiranja fizikalnih lastnosti, v upanju, da bodo imele vodilni pomen za dejansko proizvodnjo.
Visokotemperaturno odporne vrečke za pakiranje v retortni embalaži so oblika embalaže, ki se pogosto uporablja za meso, sojine izdelke in druge gotove prehrambene izdelke. Običajno so vakuumsko pakirane in jih je mogoče po segrevanju in sterilizaciji pri visoki temperaturi (100–135 °C) shraniti pri sobni temperaturi. Pakirana hrana, odporna proti retortni embalaži, je enostavna za prenašanje, po odprtju vrečke pripravljena za uživanje, higienska in priročna ter dobro ohranja okus hrane, zato jo potrošniki zelo cenijo. Odvisno od postopka sterilizacije in embalažnih materialov se rok uporabnosti embalaže, odporne proti retortni embalaži, giblje od pol leta do dveh let.
Postopek pakiranja retortne hrane vključuje izdelavo vrečk, pakiranje v vrečke, vakuumiranje, toplotno tesnjenje, pregled, sterilizacijo s kuhanjem in segrevanjem, sušenje in hlajenje ter pakiranje. Sterilizacija s kuhanjem in segrevanjem je osrednji postopek celotnega postopka. Vendar pa se pri pakiranju vrečk iz polimernih materialov – plastike – gibanje molekularne verige po segrevanju okrepi, fizikalne lastnosti materiala pa so nagnjene k toplotnemu slabljenju. Ta članek analizira pogoste težave po kuhanju visokotemperaturnih retortnih vrečk in predstavlja metode testiranja njihovih fizikalnih lastnosti.
1. Analiza pogostih težav z vrečkami za pakiranje, odpornimi proti retorti
Visokotemperaturna retortna hrana se pakira, nato pa se segreje in sterilizira skupaj z embalažnimi materiali. Za doseganje visokih fizikalnih lastnosti in dobrih pregradnih lastnosti je retortno odporna embalaža izdelana iz različnih osnovnih materialov. Pogosto uporabljeni materiali vključujejo PA, PET, AL in CPP. Pogosto uporabljene strukture imajo dvoslojne kompozitne folije, na primer (BOPA/CPP, PET/CPP), troslojne kompozitne folije (kot so PA/AL/CPP, PET/PA/CPP) in štirislojne kompozitne folije (kot so PET/PA/AL/CPP). V dejanski proizvodnji so najpogostejše težave s kakovostjo gube, pretrgane vrečke, puščanje zraka in neprijeten vonj po kuhanju:
1). Na splošno obstajajo tri oblike gubanja embalažnih vrečk: vodoravne ali navpične ali nepravilne gube na osnovnem materialu embalaže; gube in razpoke na vsaki kompozitni plasti in slaba ravnost; krčenje osnovnega materiala embalaže ter krčenje kompozitne plasti in drugih kompozitnih plasti, ločeno in progasto. Razpokane vrečke so razdeljene na dve vrsti: neposredno pokanje in gubanje in nato pokanje.
2). Delaminacija se nanaša na pojav, ko so kompozitne plasti embalažnega materiala ločene druga od druge. Rahla delaminacija se kaže kot črtaste izbokline na obremenjenih delih embalaže, odpornost proti luščenju pa se zmanjša in jo je mogoče celo nežno odtrgati z roko. V hujših primerih se kompozitna plast embalaže po kuhanju loči na velikem območju. Če pride do delaminacije, bo sinergistična krepitev fizikalnih lastnosti med kompozitnimi plastmi embalažnega materiala izginila, fizikalne in pregradne lastnosti pa se bodo znatno zmanjšale, zaradi česar ni mogoče izpolniti zahtev glede roka uporabnosti, kar pogosto povzroči večje izgube za podjetje.
3). Rahlo uhajanje zraka ima običajno relativno dolgo inkubacijsko dobo in ga med kuhanjem ni enostavno zaznati. Med kroženjem in shranjevanjem izdelka se stopnja vakuuma v izdelku zmanjša in v embalaži se pojavi očiten zrak. Zato ta težava s kakovostjo pogosto prizadene veliko število izdelkov. Izdelki imajo večji vpliv. Pojav uhajanja zraka je tesno povezan s šibkim toplotnim tesnjenjem in slabo odpornostjo retortne vrečke proti prebadanju.
4). Vonj po kuhanju je prav tako pogosta težava s kakovostjo. Poseben vonj, ki se pojavi po kuhanju, je povezan s prekomernimi ostanki topil v embalažnih materialih ali nepravilno izbiro materiala. Če se kot notranja tesnilna plast vrečk za kuhanje pri visokih temperaturah nad 120 °C uporablja PE folija, je PE folija pri visokih temperaturah nagnjena k vonju. Zato se kot notranja plast vrečk za kuhanje pri visokih temperaturah običajno izbere RCPP.
2. Metode preskušanja fizikalnih lastnosti embalaže, odporne proti retorti
Dejavniki, ki vodijo do težav s kakovostjo embalaže, odporne proti retorti, so relativno kompleksni in vključujejo številne vidike, kot so surovine za kompozitne plasti, lepila, črnila, nadzor procesov izdelave kompozitov in vrečk ter procesi retorte. Da bi zagotovili kakovost embalaže in rok uporabnosti živil, je treba izvesti teste odpornosti embalažnih materialov pri kuhanju.
Nacionalni standard, ki velja za embalažne vrečke, odporne proti retortni brizganju, je GB/T10004-2008 »Plastična kompozitna folija za embalažo, suho laminiranje vrečk, ekstruzijsko laminiranje«, ki temelji na standardu JIS Z 1707-1997 »Splošna načela plastičnih folij za embalažo živil«, oblikovan kot nadomestilo za standarda GB/T 10004-1998 »Kompozitne folije in vrečke, odporne proti retortni brizganju« in GB/T10005-1998 »Dvoosno usmerjene polipropilenske folije in vrečke iz polietilena nizke gostote«. Standard GB/T 10004-2008 vključuje različne fizikalne lastnosti in indikatorje ostankov topil za embalažne folije in vrečke, odporne proti retortni brizganju, ter zahteva, da se embalažne vrečke, odporne proti retortni brizganju, preizkusijo glede odpornosti na visokotemperaturne medije. Metoda vključuje polnjenje vrečk za pakiranje, odpornih proti retorti, s 4 % ocetno kislino, 1 % natrijevim sulfidom, 5 % natrijevim kloridom in rastlinskim oljem, nato pa se vrečke izsesajo in zaprejo, segrejejo in tlačijo v visokotlačnem kuhalnem loncu pri 121 °C 40 minut in nato ohladijo, medtem ko tlak ostane nespremenjen. Nato se preizkusijo videz, natezna trdnost, raztezek, sila luščenja in trdnost toplotnega varjenja, za oceno pa se uporabi stopnja upadanja. Formula je naslednja:
R = (AB) / A × 100
V formuli je R stopnja upadanja (%) preizkušenih izdelkov, A je povprečna vrednost preizkušenih izdelkov pred preskusom z visokotemperaturnim medijem; B je povprečna vrednost preizkušenih izdelkov po preskusu z visokotemperaturnim medijem. Zahteve glede zmogljivosti so: »Po preskusu dielektrične upornosti pri visoki temperaturi izdelki z delovno temperaturo 80 °C ali več ne smejo imeti delaminacije, poškodb, očitnih deformacij znotraj ali zunaj vrečke ter zmanjšanja sile luščenja, sile odtrganja, nazivne napetosti pri pretrgu in trdnosti toplotnega varjenja. Stopnja mora biti ≤30 %.«
3. Testiranje fizikalnih lastnosti vrečk za pakiranje, odpornih proti retorti
Dejanski preizkus na stroju lahko najbolj natančno zazna celotno delovanje embalaže, odporne proti retorti. Vendar pa ta metoda ni le zamudna, temveč je omejena tudi s proizvodnim načrtom in številom preizkusov. Ima slabo delovanje, veliko odpadkov in visoke stroške. Z retortnim preizkusom za zaznavanje fizikalnih lastnosti, kot so natezne lastnosti, trdnost luščenja, trdnost toplotnega varjenja pred in po retorti, je mogoče celovito oceniti kakovost odpornosti retortne vrečke proti retorti. Preskusi kuhanja običajno uporabljajo dve vrsti dejanske vsebine in simulirane materiale. Preskus kuhanja z dejansko vsebino je lahko čim bližje dejanskim proizvodnim razmeram in lahko učinkovito prepreči, da bi neustrezna embalaža vstopila v proizvodno linijo v serijah. V tovarnah embalažnih materialov se za preizkušanje odpornosti embalažnih materialov med proizvodnim procesom in pred skladiščenjem uporabljajo simulatorji. Preizkušanje učinkovitosti kuhanja je bolj praktično in operativno. Avtor predstavlja metodo preizkušanja fizikalne učinkovitosti embalažnih vrečk, odpornih proti retorti, tako da jih napolni s tekočinami za simulacijo živil treh različnih proizvajalcev in izvede preizkuse parjenja oziroma vrenja. Postopek preizkušanja je naslednji:
1). Preizkus kuhanja
Instrumenti: Varen in inteligenten visokotemperaturni lonec za kuhanje z povratnim tlakom, tester toplotnega tesnjenja HST-H3
Postopek testiranja: V retortno vrečko previdno nalijte 4 % ocetno kislino do dveh tretjin prostornine. Pazite, da ne kontaminirate tesnila, da ne bi vplivali na trdnost tesnjenja. Po polnjenju vrečke za kuhanje zaprite s HST-H3 in pripravite skupno 12 vzorcev. Pri zapiranju je treba čim bolj izsesati zrak iz vrečke, da preprečite, da bi širjenje zraka med kuhanjem vplivalo na rezultate testa.
Zaprt vzorec postavite v kuhalni lonec, da začnete s preizkusom. Temperaturo kuhanja nastavite na 121 °C, čas kuhanja na 40 minut, 6 vzorcev kuhajte na pari in 6 vzorcev zavrite. Med preizkusom kuhanja bodite pozorni na spremembe zračnega tlaka in temperature v kuhalnem loncu, da zagotovite, da se temperatura in tlak ohranjata znotraj nastavljenega območja.
Po končanem preskusu ohladite na sobno temperaturo, vzemite ven in opazujte, ali so vrečke pretrgane, gube, delaminacija itd. Po preskusu so bile površine vzorcev 1# in 2# po kuhanju gladke in ni bilo delaminacije. Površina vzorca 3# po kuhanju ni bila zelo gladka, robovi pa so bili različno ukrivljeni.
2). Primerjava nateznih lastnosti
Pred in po kuhanju vzemite embalažne vrečke, izrežite 5 pravokotnih vzorcev velikosti 15 mm × 150 mm v prečni smeri in 150 mm v vzdolžni smeri ter jih 4 ure kondicionirajte v okolju s temperaturo 23 ± 2 ℃ in relativno vlažnostjo 50 ± 10 %. Za preizkušanje pretržne sile in raztezka pri pretrgu pri hitrosti 200 mm/min je bil uporabljen inteligentni elektronski natezni preizkuševalnik XLW (PC).
3). Preskus luščenja
V skladu z metodo A iz standarda GB 8808-1988 »Metoda preskusa luščenja za mehke kompozitne plastične materiale« izrežite vzorec širine 15 ± 0,1 mm in dolžine 150 mm. Vzemite 5 vzorcev v vodoravni in navpični smeri. Predhodno olupite kompozitno plast vzdolž dolžinske smeri vzorca, jo naložite v inteligentni elektronski natezni preskusni stroj XLW (PC) in preizkusite silo luščenja pri 300 mm/min.
4). Preskus trdnosti toplotnega tesnjenja
V skladu z GB/T 2358-1998 "Preskusna metoda za trdnost toplotnega varjenja plastičnih folijskih embalažnih vrečk" odrežite 15 mm širok vzorec na delu za toplotno varjenje, ga odprite za 180° in oba konca vzorca pritrdite na inteligentni elektronski preskusni stroj XLW (PC). Na elektronskem preskusnem stroju za natezno testiranje se največja obremenitev preizkusi s hitrostjo 300 mm/min, hitrost padca pa se izračuna z uporabo formule za dielektrično upornost pri visokih temperaturah iz GB/T 10004-2008.
Povzemi
Potrošniki vse bolj izbirajo pakirana živila, odporna proti retorti, zaradi enostavnosti uživanja in shranjevanja. Da bi učinkovito ohranili kakovost vsebine in preprečili kvarjenje živil, je treba vsak korak proizvodnega procesa visokotemperaturne retortne vrečke strogo spremljati in razumno nadzorovati.
1. Vrečke za kuhanje, odporne na visoke temperature, morajo biti izdelane iz ustreznih materialov glede na vsebino in proizvodni postopek. Na primer, CPP se običajno izbere kot notranja tesnilna plast vrečk za kuhanje, odpornih na visoke temperature; kadar se embalažne vrečke, ki vsebujejo AL plasti, uporabljajo za pakiranje kisle in alkalne vsebine, je treba med AL in CPP dodati PA kompozitno plast, da se poveča odpornost na prepustnost kislin in alkalij; toplotno skrčljiva plast vsake kompozitne plasti mora biti enakomerna ali podobna, da se prepreči upogibanje ali celo delaminacija materiala po kuhanju zaradi slabe usklajenosti lastnosti toplotnega krčenja.
2. Razumno nadzorujte postopek kompozitiranja. Visokotemperaturne retortne vrečke večinoma uporabljajo suho metodo mešanja. Pri proizvodnem procesu retortne folije je treba izbrati ustrezno lepilo in dober postopek lepljenja ter razumno nadzorovati pogoje sušenja, da se zagotovi popolna reakcija med glavnim sredstvom lepila in trdilcem.
3. Odpornost na visokotemperaturne medije je najzahtevnejši postopek v pakiranju visokotemperaturnih retortnih vrečk. Da bi zmanjšali težave s kakovostjo serije, je treba visokotemperaturne retortne vrečke pred uporabo in med proizvodnjo preizkusiti in pregledati v retorti glede na dejanske proizvodne pogoje. Preverite, ali je videz embalaže po kuhanju raven, naguban, pretisnjen, deformiran, ali pride do delaminacije ali puščanja, ali stopnja upadanja fizikalnih lastnosti (natezne lastnosti, trdnost luščenja, trdnost toplotnega varjenja) ustreza zahtevam itd.
Čas objave: 18. januar 2024
