การแนะนำปัญหาทั่วไปและวิธีการตรวจจับของบรรจุภัณฑ์ที่ทนต่อการรีทอร์ต

ฟิล์มพลาสติกคอมโพสิตเป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์ที่นิยมใช้กันทั่วไปสำหรับบรรจุภัณฑ์ที่ทนต่อการรีทอร์ท การฆ่าเชื้อด้วยรีทอร์ทและความร้อนเป็นกระบวนการสำคัญสำหรับการบรรจุอาหารรีทอร์ทที่อุณหภูมิสูง อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติทางกายภาพของฟิล์มพลาสติกคอมโพสิตมีแนวโน้มที่จะเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อนหลังจากถูกความร้อน ส่งผลให้วัสดุบรรจุภัณฑ์ไม่ได้มาตรฐาน บทความนี้วิเคราะห์ปัญหาที่พบบ่อยหลังจากการปรุงอาหารของถุงรีทอร์ทที่อุณหภูมิสูง และแนะนำวิธีการทดสอบประสิทธิภาพทางกายภาพ โดยหวังว่าจะมีความสำคัญเป็นแนวทางสำหรับการผลิตจริง

บรรจุภัณฑ์รีทอร์ทที่ทนอุณหภูมิสูงเป็นรูปแบบบรรจุภัณฑ์ที่นิยมใช้บรรจุเนื้อสัตว์ ผลิตภัณฑ์จากถั่วเหลือง และอาหารสำเร็จรูปอื่นๆ โดยทั่วไปจะบรรจุในบรรจุภัณฑ์สุญญากาศและสามารถเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้องได้หลังจากผ่านความร้อนและฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิสูง (100-135°C) อาหารบรรจุภัณฑ์รีทอร์ทที่ทนอุณหภูมิสูงนี้พกพาสะดวก พร้อมรับประทานหลังจากเปิดถุง ถูกสุขอนามัย สะดวก และยังคงรสชาติของอาหารได้ดี จึงเป็นที่ชื่นชอบของผู้บริโภค อายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์บรรจุภัณฑ์รีทอร์ทที่ทนอุณหภูมิสูงมีตั้งแต่ครึ่งปีถึงสองปี ขึ้นอยู่กับกระบวนการฆ่าเชื้อและวัสดุบรรจุภัณฑ์

กระบวนการบรรจุภัณฑ์อาหารแบบรีทอร์ทประกอบด้วย การผลิตถุง การบรรจุถุง การดูดสูญญากาศ การปิดผนึกด้วยความร้อน การตรวจสอบ การปรุงและการทำให้ปราศจากเชื้อด้วยความร้อน การอบแห้งและการทำให้เย็น และการบรรจุ การปรุงอาหารและการทำให้ปราศจากเชื้อด้วยความร้อนเป็นกระบวนการหลักของกระบวนการทั้งหมด อย่างไรก็ตาม เมื่อถุงบรรจุภัณฑ์ที่ทำจากวัสดุพอลิเมอร์ เช่น พลาสติก การเคลื่อนที่ของโซ่โมเลกุลจะรุนแรงขึ้นหลังจากได้รับความร้อน และคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุมีแนวโน้มที่จะเกิดการเสื่อมสลายเนื่องจากความร้อน บทความนี้จะวิเคราะห์ปัญหาที่พบบ่อยหลังจากปรุงถุงรีทอร์ทที่อุณหภูมิสูง และแนะนำวิธีการทดสอบประสิทธิภาพทางกายภาพ

1. การวิเคราะห์ปัญหาทั่วไปของถุงบรรจุภัณฑ์ที่ทนต่อการรีทอร์ต
อาหารรีทอร์ทอุณหภูมิสูงจะถูกบรรจุ จากนั้นจึงให้ความร้อนและฆ่าเชื้อพร้อมกับวัสดุบรรจุภัณฑ์ เพื่อให้ได้คุณสมบัติทางกายภาพสูงและคุณสมบัติการกั้นที่ดี บรรจุภัณฑ์ที่ทนต่อการรีทอร์ทจึงทำจากวัสดุพื้นฐานหลากหลายชนิด วัสดุที่นิยมใช้ ได้แก่ PA, PET, AL และ CPP โครงสร้างที่ใช้กันทั่วไปประกอบด้วยฟิล์มคอมโพสิตสองชั้น ตัวอย่างดังต่อไปนี้ (BOPA/CPP, PET/CPP), ฟิล์มคอมโพสิตสามชั้น (เช่น PA/AL/CPP, PET/PA/CPP) และฟิล์มคอมโพสิตสี่ชั้น (เช่น PET/PA/AL/CPP) ในการผลิตจริง ปัญหาคุณภาพที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่ รอยยับ ถุงแตก การรั่วไหลของอากาศ และกลิ่นหลังจากปรุงสุก

1) โดยทั่วไปแล้วรอยย่นในถุงบรรจุภัณฑ์มีสามแบบ ได้แก่ รอยย่นแนวนอน แนวตั้ง หรือรอยย่นไม่สม่ำเสมอบนวัสดุฐานบรรจุภัณฑ์ รอยย่นและรอยแตกบนชั้นคอมโพสิตแต่ละชั้นและความเรียบที่ไม่ดี การหดตัวของวัสดุฐานบรรจุภัณฑ์ และการหดตัวของชั้นคอมโพสิตและชั้นคอมโพสิตอื่นๆ ที่แยกออกจากกันเป็นลาย ถุงที่แตกแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ การแตกโดยตรง และการแตกแล้วแตก

2) ภาวะการแยกชั้น (Delamination) หมายถึงปรากฏการณ์ที่ชั้นวัสดุบรรจุภัณฑ์คอมโพสิตแยกออกจากกัน การแยกชั้นเล็กน้อยจะปรากฏเป็นรอยนูนคล้ายแถบในส่วนที่รับแรงกดของบรรจุภัณฑ์ ความแข็งแรงในการลอกจะลดลง และอาจฉีกขาดด้วยมือได้ ในกรณีที่รุนแรง ชั้นวัสดุบรรจุภัณฑ์คอมโพสิตจะถูกแยกออกเป็นบริเวณกว้างหลังจากผ่านกระบวนการอบ หากเกิดภาวะการแยกชั้น ความแข็งแรงทางกายภาพที่เพิ่มขึ้นระหว่างชั้นวัสดุบรรจุภัณฑ์คอมโพสิตจะหายไป และคุณสมบัติทางกายภาพและคุณสมบัติการกั้นจะลดลงอย่างมาก ทำให้ไม่สามารถผลิตได้ตามอายุการเก็บรักษา ซึ่งมักก่อให้เกิดความสูญเสียต่อบริษัทมากขึ้น

3) โดยทั่วไปแล้ว การรั่วไหลของอากาศเล็กน้อยจะมีระยะเวลาบ่มค่อนข้างนานและตรวจจับได้ยากระหว่างการปรุงอาหาร ในระหว่างการหมุนเวียนและการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์ ระดับสุญญากาศของผลิตภัณฑ์จะลดลงและอากาศที่เห็นได้ชัดจะปรากฏในบรรจุภัณฑ์ ดังนั้น ปัญหาคุณภาพนี้จึงมักเกิดขึ้นกับผลิตภัณฑ์จำนวนมาก ผลิตภัณฑ์จึงส่งผลกระทบมากกว่า การเกิดการรั่วไหลของอากาศมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับประสิทธิภาพการปิดผนึกด้วยความร้อนที่อ่อนแอและความต้านทานการเจาะที่ไม่ดีของถุงรีทอร์ท

4) กลิ่นหลังการปรุงอาหารก็เป็นปัญหาด้านคุณภาพที่พบบ่อยเช่นกัน กลิ่นเฉพาะตัวที่ปรากฏหลังการปรุงอาหารนั้นเกี่ยวข้องกับสารตกค้างของตัวทำละลายที่มากเกินไปในวัสดุบรรจุภัณฑ์หรือการเลือกใช้วัสดุที่ไม่ถูกต้อง หากใช้ฟิล์ม PE เป็นชั้นปิดผนึกด้านในของถุงปรุงอาหารที่อุณหภูมิสูงเกิน 120° ฟิล์ม PE จะมีแนวโน้มที่จะมีกลิ่นเหม็นเมื่ออุณหภูมิสูง ดังนั้น โดยทั่วไปจึงเลือกใช้ RCPP เป็นชั้นปิดผนึกด้านในของถุงปรุงอาหารที่อุณหภูมิสูง

2. วิธีการทดสอบคุณสมบัติทางกายภาพของบรรจุภัณฑ์ที่ทนทานต่อการรีทอร์ต
ปัจจัยที่นำไปสู่ปัญหาคุณภาพของบรรจุภัณฑ์ทนการฆ่าเชื้อนั้นค่อนข้างซับซ้อนและเกี่ยวข้องกับหลายแง่มุม เช่น วัตถุดิบชั้นคอมโพสิต กาว หมึกพิมพ์ การควบคุมกระบวนการผลิตคอมโพสิตและถุง และกระบวนการฆ่าเชื้อ เพื่อให้มั่นใจถึงคุณภาพของบรรจุภัณฑ์และอายุการเก็บรักษาอาหาร จำเป็นต้องทำการทดสอบความทนทานต่อการปรุงอาหารของวัสดุบรรจุภัณฑ์

มาตรฐานแห่งชาติที่ใช้กับถุงบรรจุภัณฑ์ทนการรีทอร์ท คือ GB/T10004-2008 “ฟิล์มคอมโพสิตพลาสติกสำหรับบรรจุภัณฑ์ การเคลือบถุงแบบแห้ง การเคลือบแบบอัดรีด” ซึ่งอ้างอิงตามมาตรฐาน JIS Z 1707-1997 “หลักการทั่วไปของฟิล์มพลาสติกสำหรับบรรจุภัณฑ์อาหาร” ซึ่งกำหนดสูตรขึ้นเพื่อทดแทน GB/T 10004-1998 “ฟิล์มคอมโพสิตและถุงที่ทนการรีทอร์ท” และ GB/T10005-1998 “ฟิล์มโพลีโพรพิลีนแบบสองแกน/ฟิล์มคอมโพสิตโพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำและถุง” GB/T 10004-2008 ได้กำหนดคุณสมบัติทางกายภาพและตัวบ่งชี้สารตกค้างตัวทำละลายต่างๆ สำหรับฟิล์มและถุงบรรจุภัณฑ์ทนการรีทอร์ท และกำหนดให้ถุงบรรจุภัณฑ์ทนการรีทอร์ทต้องผ่านการทดสอบความทนทานต่ออุณหภูมิสูง วิธีการคือการบรรจุถุงบรรจุภัณฑ์ทนการหมักด้วยกรดอะซิติก 4%, โซเดียมซัลไฟด์ 1%, โซเดียมคลอไรด์ 5% และน้ำมันพืช จากนั้นจึงนำไปผึ่งลมและปิดผนึก นำไปให้ความร้อนและอัดแรงดันในหม้อความดันสูงที่อุณหภูมิ 121°C เป็นเวลา 40 นาที และทำให้เย็นลงโดยที่ความดันไม่เปลี่ยนแปลง จากนั้นทำการทดสอบลักษณะภายนอก ความต้านทานแรงดึง การยืดตัว แรงลอก และความแข็งแรงในการปิดผนึกด้วยความร้อน และใช้อัตราการหดตัวเพื่อประเมินค่า สูตรคำนวณมีดังนี้

R=（AB）/A×100

ในสูตร R คืออัตราการลดลง (%) ของสินค้าที่ทดสอบ A คือค่าเฉลี่ยของสินค้าที่ทดสอบก่อนการทดสอบตัวกลางที่ทนอุณหภูมิสูง B คือค่าเฉลี่ยของสินค้าที่ทดสอบหลังการทดสอบตัวกลางที่ทนอุณหภูมิสูง ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพมีดังนี้: “หลังจากการทดสอบความต้านทานไดอิเล็กทริกที่อุณหภูมิสูง ผลิตภัณฑ์ที่มีอุณหภูมิใช้งาน 80°C ขึ้นไปจะต้องไม่มีการแยกชั้น ความเสียหาย การเสียรูปที่ชัดเจนทั้งภายในและภายนอกถุง และแรงลอก แรงดึง ความเครียดที่จุดขาด และความแข็งแรงในการปิดผนึกด้วยความร้อนลดลง อัตรานี้ควรอยู่ที่ ≤30%”

3. การทดสอบคุณสมบัติทางกายภาพของถุงบรรจุภัณฑ์ที่ทนทานต่อปฏิกิริยารีทอร์ต
การทดสอบจริงบนเครื่องสามารถตรวจจับประสิทธิภาพโดยรวมของบรรจุภัณฑ์แบบต้านทานการหมักได้อย่างแท้จริง อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ไม่เพียงแต่ใช้เวลานานเท่านั้น แต่ยังถูกจำกัดด้วยแผนการผลิตและจำนวนการทดสอบอีกด้วย การทำงานค่อนข้างยาก ทำให้เกิดของเสียจำนวนมาก และต้นทุนสูง การทดสอบการหมักเพื่อตรวจจับคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น สมบัติแรงดึง ความแข็งแรงในการลอก และความแข็งแรงในการปิดผนึกด้วยความร้อนก่อนและหลังการหมัก สามารถประเมินคุณภาพความต้านทานการหมักของถุงหมักได้อย่างครอบคลุม โดยทั่วไปการทดสอบการปรุงอาหารจะใช้วัตถุดิบจริงและวัสดุจำลองสองประเภท การทดสอบการปรุงอาหารโดยใช้วัตถุดิบจริงสามารถให้ผลใกล้เคียงกับสถานการณ์การผลิตจริงมากที่สุด และสามารถป้องกันบรรจุภัณฑ์ที่ไม่ได้มาตรฐานไม่ให้เข้าสู่สายการผลิตเป็นชุดๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ สำหรับโรงงานผลิตวัสดุบรรจุภัณฑ์ จะใช้วัสดุจำลองเพื่อทดสอบความต้านทานของวัสดุบรรจุภัณฑ์ในระหว่างกระบวนการผลิตและก่อนการจัดเก็บ การทดสอบประสิทธิภาพการปรุงอาหารนั้นใช้งานได้จริงและใช้งานได้จริงมากกว่า ผู้เขียนได้แนะนำวิธีการทดสอบประสิทธิภาพทางกายภาพของถุงบรรจุภัณฑ์แบบต้านทานการหมัก โดยการบรรจุด้วยของเหลวจำลองอาหารจากผู้ผลิตสามรายที่แตกต่างกัน และดำเนินการทดสอบการนึ่งและการต้มตามลำดับ กระบวนการทดสอบมีดังนี้:

1). การทดสอบการปรุงอาหาร

เครื่องมือ: หม้อปรุงอาหารทนแรงดันย้อนกลับที่ปลอดภัยและชาญฉลาด เครื่องทดสอบการปิดผนึกความร้อน HST-H3

ขั้นตอนการทดสอบ: ค่อยๆ ใส่กรดอะซิติก 4% ลงในถุงรีทอร์ทอย่างระมัดระวังจนเหลือปริมาตรสองในสาม ระวังอย่าให้ซีลปนเปื้อน เพื่อไม่ให้ส่งผลกระทบต่อความคงทนของการปิดผนึก หลังจากบรรจุแล้ว ให้ปิดผนึกถุงปรุงอาหารด้วย HST-H3 และเตรียมตัวอย่างทั้งหมด 12 ตัวอย่าง ขณะปิดผนึก ควรไล่อากาศในถุงออกให้มากที่สุด เพื่อป้องกันการขยายตัวของอากาศระหว่างการปรุงอาหารที่อาจส่งผลต่อผลการทดสอบ

ใส่ตัวอย่างที่ปิดผนึกลงในหม้อต้มเพื่อเริ่มการทดสอบ ตั้งอุณหภูมิในการปรุงอาหารไว้ที่ 121°C ตั้งเวลา 40 นาที นึ่งตัวอย่าง 6 ตัวอย่าง และต้มตัวอย่าง 6 ตัวอย่าง ระหว่างการทดสอบการปรุงอาหาร ให้สังเกตการเปลี่ยนแปลงของความดันอากาศและอุณหภูมิในหม้อต้มอย่างใกล้ชิด เพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิและความดันอยู่ในช่วงที่กำหนด

หลังจากการทดสอบเสร็จสิ้น ให้ปล่อยให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง นำออกจากเครื่องและสังเกตดูว่ามีถุงแตก รอยยับ รอยแยก ฯลฯ หรือไม่ หลังการทดสอบ พื้นผิวของตัวอย่างขนาด 1# และ 2# เรียบหลังการปรุง และไม่มีรอยแยก ส่วนพื้นผิวของตัวอย่างขนาด 3# ไม่เรียบหลังการปรุง และขอบมีการบิดงอในระดับที่แตกต่างกัน

2). การเปรียบเทียบสมบัติแรงดึง

ก่อนและหลังการปรุงอาหาร นำถุงบรรจุภัณฑ์มาตัดเป็นชิ้นสี่เหลี่ยมขนาด 15 มม. x 150 มม. ในแนวขวางและ 150 มม. ในแนวยาว 5 ชิ้น นำไปอบที่อุณหภูมิ 23±2°C และความชื้นสัมพัทธ์ 50±10% เป็นเวลา 4 ชั่วโมง เครื่องทดสอบแรงดึงอิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะ XLW (PC) ถูกใช้เพื่อทดสอบแรงดึงและการยืดตัวขณะขาดที่ความเร็ว 200 มม./นาที

3). การทดสอบการลอก

ตามวิธี A ของ GB 8808-1988 “วิธีทดสอบการลอกสำหรับวัสดุพลาสติกคอมโพสิตแบบอ่อน” ให้ตัดตัวอย่างที่มีความกว้าง 15 ± 0.1 มม. และยาว 150 มม. แบ่งตัวอย่าง 5 ตัวอย่างในแนวนอนและแนวตั้ง ลอกชั้นคอมโพสิตตามทิศทางความยาวของตัวอย่างก่อน บรรจุลงในเครื่องทดสอบแรงดึงอิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะ XLW (PC) และทดสอบแรงลอกที่ 300 มม./นาที

4). การทดสอบความแข็งแรงของการปิดผนึกด้วยความร้อน

ตาม GB/T 2358-1998 “วิธีทดสอบความแข็งแรงในการปิดผนึกด้วยความร้อนของถุงบรรจุภัณฑ์ฟิล์มพลาสติก” ให้ตัดตัวอย่างที่มีความกว้าง 15 มม. ที่ส่วนปิดผนึกด้วยความร้อนของตัวอย่าง เปิดออกที่ 180° และยึดปลายทั้งสองข้างของตัวอย่างไว้บน XLW (PC) อัจฉริยะ บนเครื่องทดสอบแรงดึงอิเล็กทรอนิกส์ จะทำการทดสอบโหลดสูงสุดด้วยความเร็ว 300 มม./นาที และคำนวณอัตราการตกโดยใช้สูตรไดอิเล็กตริกความต้านทานอุณหภูมิสูงใน GB/T 10004-2008

สรุป
อาหารบรรจุภัณฑ์ที่ทนทานต่อความร้อนกำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นในหมู่ผู้บริโภค เนื่องจากความสะดวกในการรับประทานและการเก็บรักษา เพื่อรักษาคุณภาพของอาหารอย่างมีประสิทธิภาพและป้องกันอาหารเสื่อมเสีย กระบวนการผลิตถุงรีทอร์ตที่อุณหภูมิสูงทุกขั้นตอนจึงจำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบอย่างเข้มงวดและควบคุมอย่างเหมาะสม

1. ถุงทนความร้อนสูงควรทำจากวัสดุที่เหมาะสมตามเนื้อหาและกระบวนการผลิต ตัวอย่างเช่น โดยทั่วไปแล้ว CPP จะถูกเลือกใช้เป็นชั้นปิดผนึกด้านในของถุงทนความร้อนสูง เมื่อใช้ถุงบรรจุภัณฑ์ที่มีชั้น AL เพื่อบรรจุกรดและด่าง ควรเพิ่มชั้นคอมโพสิต PA ระหว่าง AL และ CPP เพื่อเพิ่มความทนทานต่อการซึมผ่านของกรดและด่าง วัสดุคอมโพสิตแต่ละชั้นควรมีคุณสมบัติการหดตัวจากความร้อนที่สม่ำเสมอหรือใกล้เคียงกัน เพื่อป้องกันการบิดงอหรือหลุดลอกของวัสดุหลังการปรุงอาหารอันเนื่องมาจากคุณสมบัติการหดตัวจากความร้อนที่ไม่เข้ากัน

2. ควบคุมกระบวนการผสมอย่างเหมาะสม ถุงรีทอร์ทที่ทนอุณหภูมิสูงส่วนใหญ่ใช้วิธีการผสมแบบแห้ง ในกระบวนการผลิตฟิล์มรีทอร์ท จำเป็นต้องเลือกกาวที่เหมาะสมและกระบวนการติดกาวที่ดี รวมถึงควบคุมสภาวะการบ่มอย่างเหมาะสม เพื่อให้มั่นใจว่าสารยึดติดหลักและสารบ่มทำปฏิกิริยากันอย่างสมบูรณ์

3. ความต้านทานความร้อนปานกลางเป็นกระบวนการที่เข้มงวดที่สุดในการบรรจุถุงรีทอร์ทอุณหภูมิสูง เพื่อลดปัญหาคุณภาพในแต่ละล็อต ถุงรีทอร์ทอุณหภูมิสูงต้องผ่านการทดสอบและตรวจสอบโดยอ้างอิงจากสภาพการผลิตจริงก่อนใช้งานและระหว่างการผลิต ตรวจสอบว่าบรรจุภัณฑ์หลังการอบมีลักษณะแบน ย่น พอง ผิดรูป มีการแยกชั้นหรือรั่วซึมหรือไม่ อัตราการลดลงของคุณสมบัติทางกายภาพ (คุณสมบัติแรงดึง ความแข็งแรงในการลอก และความแข็งแรงในการปิดผนึกด้วยความร้อน) เป็นไปตามข้อกำหนดหรือไม่