บทนำเกี่ยวกับปัญหาทั่วไปและวิธีการตรวจจับบรรจุภัณฑ์ที่ทนต่อการฆ่าเชื้อด้วยความร้อน

ฟิล์มคอมโพสิตพลาสติกเป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์ที่ใช้กันทั่วไปสำหรับบรรจุภัณฑ์ที่ทนต่อความร้อนสูง การฆ่าเชื้อด้วยความร้อนสูงเป็นกระบวนการสำคัญสำหรับการบรรจุอาหารที่ต้องผ่านกระบวนการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนสูง อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติทางกายภาพของฟิล์มคอมโพสิตพลาสติกมีแนวโน้มที่จะเสื่อมสภาพลงหลังจากได้รับความร้อน ทำให้วัสดุบรรจุภัณฑ์ไม่ได้มาตรฐาน บทความนี้วิเคราะห์ปัญหาทั่วไปที่เกิดขึ้นหลังจากการปรุงถุงบรรจุภัณฑ์ที่ทนต่อความร้อนสูง และแนะนำวิธีการทดสอบคุณสมบัติทางกายภาพ โดยหวังว่าจะเป็นประโยชน์ต่อการผลิตจริง

ถุงบรรจุภัณฑ์ทนความร้อนสูงเป็นรูปแบบบรรจุภัณฑ์ที่ใช้กันทั่วไปสำหรับเนื้อสัตว์ ผลิตภัณฑ์จากถั่วเหลือง และอาหารพร้อมรับประทานอื่นๆ โดยทั่วไปจะบรรจุในสุญญากาศและสามารถเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้องได้หลังจากผ่านความร้อนและการฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิสูง (100~135°C) อาหารที่บรรจุในถุงทนความร้อนสูงนั้นพกพาสะดวก พร้อมรับประทานได้ทันทีหลังจากเปิดถุง ถูกสุขอนามัย สะดวก และสามารถรักษารสชาติของอาหารได้เป็นอย่างดี จึงเป็นที่นิยมอย่างมากในหมู่ผู้บริโภค อายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์ที่บรรจุในถุงทนความร้อนสูงนั้นขึ้นอยู่กับกระบวนการฆ่าเชื้อและวัสดุบรรจุภัณฑ์ โดยมีระยะเวลาตั้งแต่ครึ่งปีถึงสองปี

กระบวนการบรรจุอาหารรีทอร์ทประกอบด้วย การผลิตถุง การบรรจุ การดูดอากาศ การปิดผนึกด้วยความร้อน การตรวจสอบ การปรุงและการฆ่าเชื้อด้วยความร้อน การอบแห้งและการทำให้เย็น และการบรรจุ การปรุงและการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนเป็นกระบวนการหลักของกระบวนการทั้งหมด อย่างไรก็ตาม เมื่อบรรจุถุงที่ทำจากวัสดุพอลิเมอร์ เช่น พลาสติก การเคลื่อนที่ของสายโซ่โมเลกุลจะรุนแรงขึ้นหลังจากได้รับความร้อน และคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุมีแนวโน้มที่จะเสื่อมลงเนื่องจากความร้อน บทความนี้วิเคราะห์ปัญหาทั่วไปที่เกิดขึ้นหลังจากการปรุงถุงรีทอร์ทที่อุณหภูมิสูง และแนะนำวิธีการทดสอบคุณสมบัติทางกายภาพของถุงเหล่านั้น

1. การวิเคราะห์ปัญหาทั่วไปของถุงบรรจุภัณฑ์ทนการฆ่าเชื้อด้วยความร้อน
อาหารที่ต้องผ่านกระบวนการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนสูง (retort food) จะถูกบรรจุลงในบรรจุภัณฑ์แล้วนำไปให้ความร้อนและฆ่าเชื้อพร้อมกับวัสดุบรรจุภัณฑ์ เพื่อให้ได้คุณสมบัติทางกายภาพสูงและคุณสมบัติในการกั้นที่ดี บรรจุภัณฑ์ที่ทนต่อความร้อนสูงจึงทำจากวัสดุพื้นฐานหลากหลายชนิด วัสดุที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ PA, PET, AL และ CPP โครงสร้างที่ใช้กันทั่วไปมีฟิล์มคอมโพสิตสองชั้น เช่น (BOPA/CPP, PET/CPP) ฟิล์มคอมโพสิตสามชั้น (เช่น PA/AL/CPP, PET/PA/CPP) และฟิล์มคอมโพสิตสี่ชั้น (เช่น PET/PA/AL/CPP) ในการผลิตจริง ปัญหาคุณภาพที่พบได้บ่อยที่สุดคือ รอยย่น ถุงฉีกขาด การรั่วซึมของอากาศ และกลิ่นไม่พึงประสงค์หลังการปรุงอาหาร

1). โดยทั่วไปแล้ว รอยย่นในถุงบรรจุภัณฑ์มี 3 รูปแบบ ได้แก่ รอยย่นแนวนอน แนวตั้ง หรือรอยย่นที่ไม่สม่ำเสมอ บนวัสดุฐานของบรรจุภัณฑ์ รอยย่นและรอยแตกบนแต่ละชั้นของวัสดุประกอบ และความเรียบที่ไม่ดี การหดตัวของวัสดุฐานบรรจุภัณฑ์ และการหดตัวของชั้นวัสดุประกอบ ทำให้ชั้นวัสดุประกอบแยกออกจากกันและเป็นริ้ว ส่วนถุงที่ชำรุดแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ แตกโดยตรง และแตกหลังจากเกิดรอยย่น

2) การแยกชั้น หมายถึงปรากฏการณ์ที่ชั้นวัสดุบรรจุภัณฑ์แยกออกจากกัน การแยกชั้นเล็กน้อยจะปรากฏเป็นรอยนูนคล้ายเส้นในส่วนที่รับแรงของบรรจุภัณฑ์ และความแข็งแรงในการลอกจะลดลง สามารถฉีกออกได้ด้วยมืออย่างเบามือ ในกรณีที่รุนแรง ชั้นวัสดุบรรจุภัณฑ์จะแยกออกจากกันในบริเวณกว้างหลังจากปรุงอาหาร หากเกิดการแยกชั้น การเสริมแรงร่วมกันของคุณสมบัติทางกายภาพระหว่างชั้นวัสดุบรรจุภัณฑ์จะหายไป และคุณสมบัติทางกายภาพและคุณสมบัติในการกั้นจะลดลงอย่างมาก ทำให้ไม่สามารถตอบสนองความต้องการอายุการเก็บรักษาได้ ซึ่งมักจะก่อให้เกิดความสูญเสียอย่างมากแก่ธุรกิจ

3) โดยทั่วไปแล้ว การรั่วซึมของอากาศเพียงเล็กน้อยมักมีระยะฟักตัวค่อนข้างนานและตรวจจับได้ยากในระหว่างการปรุงอาหาร ในระหว่างการหมุนเวียนและการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์ ระดับสุญญากาศของผลิตภัณฑ์จะลดลงและอากาศจะปรากฏขึ้นอย่างชัดเจนในบรรจุภัณฑ์ ดังนั้น ปัญหาด้านคุณภาพนี้จึงมักส่งผลกระทบต่อผลิตภัณฑ์จำนวนมาก การเกิดการรั่วซึมของอากาศมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการปิดผนึกด้วยความร้อนที่ไม่แน่นหนาและความต้านทานต่อการเจาะที่ไม่ดีของถุงบรรจุอาหารแบบรีทอร์ท

4) กลิ่นหลังการปรุงอาหารก็เป็นปัญหาคุณภาพที่พบได้ทั่วไปเช่นกัน กลิ่นแปลกๆ ที่เกิดขึ้นหลังการปรุงอาหารนั้นเกี่ยวข้องกับสารตกค้างของตัวทำละลายในวัสดุบรรจุภัณฑ์มากเกินไป หรือการเลือกวัสดุที่ไม่เหมาะสม หากใช้ฟิล์ม PE เป็นชั้นปิดผนึกด้านในของถุงปรุงอาหารอุณหภูมิสูงเกิน 120°C ฟิล์ม PE จะมีกลิ่นได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง ดังนั้นโดยทั่วไปจึงเลือกใช้ RCPP เป็นชั้นด้านในของถุงปรุงอาหารอุณหภูมิสูง

2. วิธีการทดสอบคุณสมบัติทางกายภาพของบรรจุภัณฑ์ทนการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนสูง
ปัจจัยที่นำไปสู่ปัญหาด้านคุณภาพของบรรจุภัณฑ์ทนความร้อนนั้นค่อนข้างซับซ้อนและเกี่ยวข้องกับหลายด้าน เช่น วัตถุดิบของชั้นวัสดุผสม กาว หมึก การควบคุมกระบวนการผลิตวัสดุผสมและถุง และกระบวนการทนความร้อน เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของบรรจุภัณฑ์และอายุการเก็บรักษาอาหาร จึงจำเป็นต้องทำการทดสอบความทนทานต่อการปรุงอาหารของวัสดุบรรจุภัณฑ์

มาตรฐานแห่งชาติที่ใช้บังคับกับถุงบรรจุภัณฑ์ทนการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนสูงคือ GB/T10004-2008 “ฟิล์มพลาสติกคอมโพสิตสำหรับบรรจุภัณฑ์ การเคลือบแห้งของถุง การเคลือบแบบอัดรีด” ซึ่งอิงตามมาตรฐาน JIS Z 1707-1997 “หลักการทั่วไปของฟิล์มพลาสติกสำหรับบรรจุภัณฑ์อาหาร” ที่กำหนดขึ้นเพื่อแทนที่ GB/T 10004-1998 “ฟิล์มและถุงคอมโพสิตทนการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนสูง” และ GB/T10005-1998 “ฟิล์มและถุงคอมโพสิตโพลีโพรพีลีนแบบยืดสองแกน/โพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ” GB/T 10004-2008 ครอบคลุมคุณสมบัติทางกายภาพต่างๆ และตัวบ่งชี้สารตกค้างของตัวทำละลายสำหรับฟิล์มและถุงบรรจุภัณฑ์ทนการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนสูง และกำหนดให้ต้องทดสอบความทนทานต่ออุณหภูมิสูงของถุงบรรจุภัณฑ์ทนการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนสูง วิธีการทดสอบคือ บรรจุถุงบรรจุภัณฑ์ทนการฆ่าเชื้อด้วยกรดอะซิติก 4%, โซเดียมซัลไฟด์ 1%, โซเดียมคลอไรด์ 5% และน้ำมันพืช จากนั้นระบายอากาศและปิดผนึก นำไปให้ความร้อนและเพิ่มความดันในหม้อความดันสูงที่อุณหภูมิ 121°C เป็นเวลา 40 นาที แล้วปล่อยให้เย็นลงโดยที่ความดันคงที่ จากนั้นจึงทำการทดสอบลักษณะภายนอก ความแข็งแรงดึง การยืดตัว แรงลอก และความแข็งแรงของการปิดผนึกด้วยความร้อน โดยใช้ค่าอัตราการเสื่อมสภาพในการประเมิน สูตรคำนวณมีดังนี้:

R=（AB）/A×100

ในสูตร R คืออัตราการลดลง (%) ของสินค้าที่ทดสอบ A คือค่าเฉลี่ยของสินค้าที่ทดสอบก่อนการทดสอบด้วยสารทนความร้อนสูง และ B คือค่าเฉลี่ยของสินค้าที่ทดสอบหลังการทดสอบด้วยสารทนความร้อนสูง ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพคือ: “หลังจากทดสอบความต้านทานไฟฟ้าที่อุณหภูมิสูงแล้ว ผลิตภัณฑ์ที่มีอุณหภูมิใช้งาน 80°C ขึ้นไป จะต้องไม่มีการแยกชั้น ความเสียหาย การเสียรูปที่เห็นได้ชัดทั้งภายในและภายนอกถุง และอัตราการลดลงของแรงลอก แรงดึง แรงดึงขาด และความแข็งแรงในการปิดผนึกด้วยความร้อน ควรอยู่ที่ ≤30%”

3. การทดสอบคุณสมบัติทางกายภาพของถุงบรรจุภัณฑ์ทนการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนสูง
การทดสอบจริงบนเครื่องจักรสามารถตรวจจับประสิทธิภาพโดยรวมของบรรจุภัณฑ์ทนการฆ่าเชื้อได้อย่างแท้จริงที่สุด อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ไม่เพียงแต่ใช้เวลานาน แต่ยังถูกจำกัดด้วยแผนการผลิตและจำนวนการทดสอบ มีข้อจำกัดด้านการใช้งาน มีของเสียมาก และต้นทุนสูง การทดสอบการฆ่าเชื้อเพื่อตรวจจับคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น คุณสมบัติแรงดึง ความแข็งแรงในการลอก ความแข็งแรงในการปิดผนึกด้วยความร้อน ก่อนและหลังการฆ่าเชื้อ สามารถประเมินคุณภาพการทนการฆ่าเชื้อของถุงฆ่าเชื้อได้อย่างครอบคลุม โดยทั่วไป การทดสอบการปรุงอาหารจะใช้เนื้อหาจริงและวัสดุจำลอง การทดสอบการปรุงอาหารโดยใช้เนื้อหาจริงจะใกล้เคียงกับสถานการณ์การผลิตจริงมากที่สุด และสามารถป้องกันไม่ให้บรรจุภัณฑ์ที่ไม่ได้มาตรฐานเข้าสู่สายการผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ สำหรับโรงงานผลิตวัสดุบรรจุภัณฑ์ จะใช้สารจำลองเพื่อทดสอบความทนทานของวัสดุบรรจุภัณฑ์ในระหว่างกระบวนการผลิตและก่อนการจัดเก็บ การทดสอบประสิทธิภาพการปรุงอาหารนั้นใช้งานได้จริงและมีประสิทธิภาพมากกว่า ผู้เขียนนำเสนอวิธีการทดสอบประสิทธิภาพทางกายภาพของถุงบรรจุภัณฑ์ทนการฆ่าเชื้อ โดยการบรรจุของเหลวจำลองอาหารจากผู้ผลิตสามรายที่แตกต่างกัน และทำการทดสอบการนึ่งและการต้มตามลำดับ ขั้นตอนการทดสอบมีดังนี้:

1). การทดสอบการทำอาหาร

อุปกรณ์: หม้อหุงข้าวอุณหภูมิสูงแบบมีแรงดันย้อนกลับที่ปลอดภัยและชาญฉลาด, เครื่องทดสอบการปิดผนึกด้วยความร้อน HST-H3

ขั้นตอนการทดสอบ: ค่อยๆ เทกรดอะซิติก 4% ลงในถุงรีทอร์ทให้ได้ปริมาตรสองในสามของถุง ระวังอย่าให้กรดเปื้อนบริเวณรอยปิดผนึก เพื่อไม่ให้ส่งผลต่อความแน่นหนาของการปิดผนึก หลังจากเติมกรดแล้ว ให้ปิดผนึกถุงด้วย HST-H3 และเตรียมตัวอย่างทั้งหมด 12 ตัวอย่าง ในขณะปิดผนึก ควรไล่อากาศออกจากถุงให้มากที่สุด เพื่อป้องกันการขยายตัวของอากาศระหว่างการปรุงอาหารซึ่งอาจส่งผลต่อผลการทดสอบ

เริ่มการทดสอบโดยวางตัวอย่างที่ปิดผนึกแล้วลงในหม้อหุงต้ม ตั้งอุณหภูมิในการปรุงอาหารที่ 121°C เวลาในการปรุงอาหาร 40 นาที นึ่งตัวอย่าง 6 ชิ้น และต้มตัวอย่าง 6 ชิ้น ในระหว่างการทดสอบการปรุงอาหาร ให้สังเกตการเปลี่ยนแปลงของความดันอากาศและอุณหภูมิในหม้อหุงต้มอย่างใกล้ชิด เพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิและความดันอยู่ในช่วงที่กำหนดไว้

หลังจากทำการทดสอบเสร็จแล้ว ให้ทิ้งไว้ให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง นำออกมาตรวจสอบดูว่ามีถุงฉีกขาด รอยย่น การแยกชั้น ฯลฯ หรือไม่ หลังจากทดสอบแล้ว พื้นผิวของตัวอย่างหมายเลข 1 และ 2 เรียบเนียนหลังจากปรุงอาหาร และไม่มีการแยกชั้น ส่วนพื้นผิวของตัวอย่างหมายเลข 3 ไม่เรียบเนียนนักหลังจากปรุงอาหาร และขอบมีลักษณะบิดเบี้ยวในระดับต่างๆ กัน

2) การเปรียบเทียบคุณสมบัติแรงดึง

นำถุงบรรจุภัณฑ์ก่อนและหลังการปรุงอาหารมาตัดเป็นชิ้นตัวอย่างสี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาด 15 มม. × 150 มม. ในแนวขวางและ 150 มม. ในแนวยาว จำนวน 5 ชิ้น แล้วนำไปบ่มเป็นเวลา 4 ชั่วโมงในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิ 23 ± 2℃ และความชื้นสัมพัทธ์ 50 ± 10% ใช้เครื่องทดสอบแรงดึงอิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะ XLW (PC) ในการทดสอบแรงดึงขาดและการยืดตัว ณ จุดขาด ภายใต้เงื่อนไขความเร็ว 200 มม./นาที

3). การทดสอบการลอก

ตามวิธี A ของมาตรฐาน GB 8808-1988 “วิธีการทดสอบการลอกสำหรับวัสดุพลาสติกคอมโพสิตอ่อน” ให้ตัดชิ้นงานตัวอย่างที่มีความกว้าง 15±0.1 มม. และความยาว 150 มม. ตัดชิ้นงานตัวอย่าง 5 ชิ้นในแนวราบและแนวตั้ง ลอกชั้นคอมโพสิตออกตามแนวยาวของชิ้นงานตัวอย่าง จากนั้นใส่ชิ้นงานตัวอย่างลงในเครื่องทดสอบแรงดึงอิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะ XLW (PC) และทดสอบแรงลอกที่ความเร็ว 300 มม./นาที

4). การทดสอบความแข็งแรงของการปิดผนึกด้วยความร้อน

ตามมาตรฐาน GB/T 2358-1998 “วิธีการทดสอบความแข็งแรงของการปิดผนึกด้วยความร้อนของถุงบรรจุภัณฑ์ฟิล์มพลาสติก” ให้ตัดตัวอย่างกว้าง 15 มม. ที่ส่วนปิดผนึกด้วยความร้อนของตัวอย่าง เปิดออกที่มุม 180° และหนีบปลายทั้งสองข้างของตัวอย่างบนเครื่องทดสอบแรงดึงอิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะ XLW (PC) ทดสอบแรงดึงสูงสุดที่ความเร็ว 300 มม./นาที และคำนวณอัตราการตกโดยใช้สูตรความต้านทานไดอิเล็กทริกที่อุณหภูมิสูงใน GB/T 10004-2008

สรุป
อาหารบรรจุภัณฑ์ทนความร้อนสูงกำลังได้รับความนิยมจากผู้บริโภคมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากสะดวกในการรับประทานและเก็บรักษา เพื่อรักษาคุณภาพของอาหารภายในอย่างมีประสิทธิภาพและป้องกันการเสื่อมสภาพ ทุกขั้นตอนของกระบวนการผลิตถุงบรรจุภัณฑ์ทนความร้อนสูงจึงจำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบอย่างเข้มงวดและควบคุมอย่างเหมาะสม

1. ถุงสำหรับปรุงอาหารที่ทนความร้อนสูงควรทำจากวัสดุที่เหมาะสมตามเนื้อหาและกระบวนการผลิต ตัวอย่างเช่น โดยทั่วไปจะเลือกใช้ CPP เป็นชั้นปิดผนึกด้านในของถุงปรุงอาหารที่ทนความร้อนสูง เมื่อใช้ถุงบรรจุภัณฑ์ที่มีชั้น AL สำหรับบรรจุสารที่เป็นกรดและด่าง ควรเพิ่มชั้นคอมโพสิต PA ระหว่าง AL และ CPP เพื่อเพิ่มความต้านทานต่อการซึมผ่านของกรดและด่าง และความสามารถในการหดตัวเมื่อได้รับความร้อนของแต่ละชั้นคอมโพสิตควรมีความสม่ำเสมอหรือคล้ายคลึงกัน เพื่อหลีกเลี่ยงการบิดเบี้ยวหรือแม้แต่การแยกชั้นของวัสดุหลังการปรุงอาหารเนื่องจากคุณสมบัติการหดตัวเมื่อได้รับความร้อนที่ไม่เข้ากัน

2. ควบคุมกระบวนการผสมอย่างเหมาะสม ถุงบรรจุอาหารทนความร้อนส่วนใหญ่ใช้วิธีการผสมแบบแห้ง ในกระบวนการผลิตฟิล์มบรรจุอาหารทนความร้อน จำเป็นต้องเลือกกาวที่เหมาะสมและกระบวนการติดกาวที่ดี และควบคุมสภาวะการบ่มอย่างเหมาะสม เพื่อให้แน่ใจว่าส่วนประกอบหลักของกาวและสารเร่งปฏิกิริยาทำปฏิกิริยากันอย่างสมบูรณ์

3. ความทนทานต่ออุณหภูมิสูงเป็นกระบวนการที่รุนแรงที่สุดในกระบวนการบรรจุถุงรีทอร์ทอุณหภูมิสูง เพื่อลดปัญหาคุณภาพของสินค้าเป็นล็อตๆ ถุงรีทอร์ทอุณหภูมิสูงจะต้องผ่านการทดสอบและตรวจสอบภายใต้สภาวะการผลิตจริงก่อนใช้งานและระหว่างการผลิต ตรวจสอบว่าลักษณะของบรรจุภัณฑ์หลังการปรุงสุกเรียบ ย่น เป็นฟองอากาศ เสียรูปทรง มีการแยกชั้นหรือรั่วซึมหรือไม่ อัตราการลดลงของคุณสมบัติทางกายภาพ (คุณสมบัติแรงดึง ความแข็งแรงในการลอก ความแข็งแรงในการปิดผนึกด้วยความร้อน) เป็นไปตามข้อกำหนดหรือไม่ เป็นต้น