Plastik kompozit film, ısıya dayanıklı ambalajlarda yaygın olarak kullanılan bir ambalaj malzemesidir. Isıl işlem ve sterilizasyon, yüksek sıcaklıkta pişirilen gıdaların ambalajlanmasında önemli bir süreçtir. Bununla birlikte, plastik kompozit filmlerin fiziksel özellikleri ısıtıldıktan sonra termal bozulmaya eğilimlidir ve bu da kalitesiz ambalaj malzemelerine yol açar. Bu makale, yüksek sıcaklıkta pişirilen ambalaj poşetlerinin pişirme sonrası karşılaştığı yaygın sorunları analiz etmekte ve fiziksel performans test yöntemlerini tanıtarak, gerçek üretim için yol gösterici bir öneme sahip olmayı amaçlamaktadır.
Yüksek sıcaklığa dayanıklı retort ambalaj poşetleri, et, soya ürünleri ve diğer hazır yemek ürünleri için yaygın olarak kullanılan bir ambalaj türüdür. Genellikle vakumla paketlenir ve yüksek sıcaklıkta (100~135°C) ısıtılıp sterilize edildikten sonra oda sıcaklığında saklanabilir. Retort ambalajlı gıdalar taşıması kolaydır, poşet açıldıktan sonra yemeye hazırdır, hijyeniktir ve kullanışlıdır ve gıdanın lezzetini iyi korur, bu nedenle tüketiciler tarafından çok sevilmektedir. Sterilizasyon işlemine ve ambalaj malzemelerine bağlı olarak, retort ambalajlı ürünlerin raf ömrü altı aydan iki yıla kadar değişmektedir.
Retort gıdaların paketleme süreci; torba yapımı, torbalama, vakumlama, ısı yalıtımı, kontrol, pişirme ve ısıtma sterilizasyonu, kurutma ve soğutma ve paketleme aşamalarından oluşmaktadır. Pişirme ve ısıtma sterilizasyonu, tüm sürecin temel aşamasıdır. Ancak, polimer malzemelerden (plastiklerden) yapılan paketleme torbalarında, ısıtıldıktan sonra moleküler zincir hareketi yoğunlaşır ve malzemenin fiziksel özellikleri termal zayıflamaya eğilimlidir. Bu makale, yüksek sıcaklıkta pişirilmiş retort torbalarının pişirme sonrası karşılaştığı yaygın sorunları analiz etmekte ve fiziksel performans test yöntemlerini tanıtmaktadır.
1. Isıya dayanıklı ambalaj poşetlerinde sık karşılaşılan sorunların analizi
Yüksek sıcaklıkta sterilize edilen gıdalar, ambalajlandıktan sonra ambalaj malzemeleriyle birlikte ısıtılıp sterilize edilir. Yüksek fiziksel özellikler ve iyi bariyer özellikleri elde etmek için, sterilizasyona dayanıklı ambalajlar çeşitli temel malzemelerden yapılır. Yaygın olarak kullanılan malzemeler arasında PA, PET, AL ve CPP bulunur. Yaygın olarak kullanılan yapılar, iki katmanlı kompozit filmlerden (örneğin BOPA/CPP, PET/CPP), üç katmanlı kompozit filmden (örneğin PA/AL/CPP, PET/PA/CPP) ve dört katmanlı kompozit filmden (örneğin PET/PA/AL/CPP) oluşur. Gerçek üretimde en sık karşılaşılan kalite sorunları arasında kırışıklıklar, yırtık poşetler, hava kaçağı ve pişirme sonrası koku yer alır.
1). Ambalaj poşetlerinde genellikle üç tür kırışıklık bulunur: ambalaj taban malzemesinde yatay, dikey veya düzensiz kırışıklıklar; her bir kompozit katmanda kırışıklıklar ve çatlaklar ile düzgünlük eksikliği; ambalaj taban malzemesinin büzülmesi ve kompozit katmanın ve diğer kompozit katmanların ayrı ayrı büzülmesi, çizgili yapı. Yırtılan poşetler ise iki tipe ayrılır: doğrudan yırtılma ve kırıştıktan sonra yırtılma.
2). Katman ayrılması, ambalaj malzemelerinin kompozit katmanlarının birbirinden ayrılması olgusunu ifade eder. Hafif katman ayrılması, ambalajın gerilme bölgelerinde şerit benzeri şişlikler şeklinde kendini gösterir ve soyulma mukavemeti azalır, hatta elle hafifçe bile yırtılabilir. Şiddetli durumlarda, pişirme işleminden sonra ambalaj kompozit katmanı geniş bir alanda ayrılır. Katman ayrılması meydana gelirse, ambalaj malzemesinin kompozit katmanları arasındaki fiziksel özelliklerin sinerjik güçlendirilmesi ortadan kalkar ve fiziksel özellikler ve bariyer özellikleri önemli ölçüde düşer, bu da raf ömrü gereksinimlerini karşılamayı imkansız hale getirir ve genellikle işletme için daha büyük kayıplara neden olur.
3) Hafif hava kaçağı genellikle nispeten uzun bir kuluçka süresine sahiptir ve pişirme sırasında tespit edilmesi kolay değildir. Ürün dolaşımı ve depolama süresi boyunca, ürünün vakum derecesi azalır ve ambalajda belirgin hava oluşur. Bu nedenle, bu kalite sorunu genellikle çok sayıda ürünü etkiler ve daha büyük bir etkiye sahiptir. Hava kaçağının oluşumu, retort torbasının zayıf ısı yalıtımı ve düşük delinme direnci ile yakından ilişkilidir.
4). Pişirme sonrası oluşan koku da yaygın bir kalite problemidir. Pişirme sonrasında ortaya çıkan kendine özgü koku, ambalaj malzemelerindeki aşırı çözücü kalıntıları veya uygunsuz malzeme seçimiyle ilgilidir. 120°C'nin üzerindeki yüksek sıcaklıklarda pişirme poşetlerinin iç sızdırmazlık katmanı olarak PE film kullanılıyorsa, PE film yüksek sıcaklıklarda kokuya eğilimlidir. Bu nedenle, yüksek sıcaklıklarda pişirme poşetlerinin iç katmanı olarak genellikle RCPP (Renk Değiştirilmiş Polipropilen) tercih edilir.
2. Isıya dayanıklı ambalajların fiziksel özelliklerinin test yöntemleri
Isıya dayanıklı ambalajların kalite sorunlarına yol açan faktörler nispeten karmaşıktır ve kompozit katman hammaddeleri, yapıştırıcılar, mürekkepler, kompozit ve torba üretim proses kontrolü ve ısıya dayanıklılık süreçleri gibi birçok yönü içerir. Ambalaj kalitesini ve gıda raf ömrünü sağlamak için ambalaj malzemeleri üzerinde ısıya dayanıklılık testleri yapılması gereklidir.
Isıya dayanıklı ambalaj poşetleri için geçerli ulusal standart, GB/T10004-2008 “Ambalaj için Plastik Kompozit Film, Poşet Kuru Laminasyonu, Ekstrüzyon Laminasyonu” olup, JIS Z 1707-1997 “Gıda Ambalajı için Plastik Filmlerin Genel Prensipleri” standardına dayanmaktadır ve GB/T 10004-1998 “Isıya Dayanıklı Kompozit Filmler ve Poşetler” ile GB/T10005-1998 “Çift Eksenli Yönlendirilmiş Polipropilen Film/Düşük Yoğunluklu Polietilen Kompozit Filmler ve Poşetler” standartlarının yerini almak üzere formüle edilmiştir. GB/T 10004-2008, ısıya dayanıklı ambalaj filmleri ve poşetleri için çeşitli fiziksel özellikler ve solvent kalıntısı göstergeleri içermekte ve ısıya dayanıklı ambalaj poşetlerinin yüksek sıcaklık ortamlarına dayanıklılık açısından test edilmesini gerektirmektedir. Yöntem, ısıya dayanıklı ambalaj poşetlerini %4 asetik asit, %1 sodyum sülfür, %5 sodyum klorür ve bitkisel yağ ile doldurmak, ardından havasını boşaltıp kapatmak, yüksek basınçlı bir tencerede 121°C'de 40 dakika ısıtıp basınçlandırmak ve basınç değişmeden soğumaya bırakmaktır. Daha sonra görünümü, çekme dayanımı, uzama, soyulma kuvveti ve ısı yalıtım dayanımı test edilir ve düşüş oranı kullanılarak değerlendirilir. Formül aşağıdaki gibidir:
R=（AB）/A×100
Formülde, R test edilen ürünlerin düşüş oranını (%) gösterirken, A yüksek sıcaklığa dayanıklı ortam testinden önce test edilen ürünlerin ortalama değerini; B ise yüksek sıcaklığa dayanıklı ortam testinden sonra test edilen ürünlerin ortalama değerini göstermektedir. Performans gereksinimleri şöyledir: “Yüksek sıcaklık dielektrik direnci testinden sonra, 80°C veya üzeri çalışma sıcaklığına sahip ürünlerde, torbanın içinde veya dışında katman ayrılması, hasar, belirgin deformasyon olmamalı ve soyulma kuvveti, çekme kuvveti, kopma anındaki nominal gerilme ve ısı yalıtım mukavemetinde azalma olmamalıdır. Oran ≤%30 olmalıdır.”
3. Isıya dayanıklı ambalaj poşetlerinin fiziksel özelliklerinin test edilmesi
Makine üzerinde yapılan gerçek test, ısıya dayanıklı ambalajın genel performansını en doğru şekilde tespit edebilir. Ancak bu yöntem sadece zaman alıcı olmakla kalmaz, aynı zamanda üretim planı ve test sayısı ile de sınırlıdır. İşlenebilirliği düşüktür, büyük miktarda atık üretir ve maliyeti yüksektir. Isıya dayanıklı ambalaj poşetlerinin ısıya dayanıklılık kalitesi, ısıl işlem öncesi ve sonrası çekme özellikleri, soyulma mukavemeti, ısı yalıtım mukavemeti gibi fiziksel özelliklerin tespit edilmesiyle kapsamlı bir şekilde değerlendirilebilir. Pişirme testleri genellikle iki tür gerçek içerik ve simüle edilmiş malzeme kullanır. Gerçek içerik kullanılarak yapılan pişirme testi, gerçek üretim durumuna mümkün olduğunca yakın olabilir ve niteliksiz ambalajların partiler halinde üretim hattına girmesini etkili bir şekilde önleyebilir. Ambalaj malzemesi fabrikaları için, üretim sürecinde ve depolamadan önce ambalaj malzemelerinin dayanıklılığını test etmek için simülantlar kullanılır. Pişirme performansının test edilmesi daha pratik ve uygulanabilirdir. Yazar, üç farklı üreticiden gıda simülasyon sıvılarıyla doldurularak ve sırasıyla buharlama ve kaynatma testleri yapılarak ısıya dayanıklı ambalaj poşetlerinin fiziksel performans test yöntemini tanıtmaktadır. Test süreci aşağıdaki gibidir:
1). Pişirme testi
Aletler: Güvenli ve akıllı geri basınçlı yüksek sıcaklık pişirme tenceresi, HST-H3 ısı yalıtım test cihazı
Test adımları: Retort torbasına hacminin üçte ikisi dolacak şekilde %4'lük asetik asit dikkatlice koyun. Sızdırmazlık özelliğini etkilememek için torbanın ağzını kirletmemeye dikkat edin. Doldurduktan sonra, pişirme torbalarını HST-H3 ile kapatın ve toplam 12 numune hazırlayın. Kapatma sırasında, pişirme sırasında hava genleşmesinin test sonuçlarını etkilemesini önlemek için torbadaki hava mümkün olduğunca dışarı atılmalıdır.
Testi başlatmak için, mühürlenmiş numuneyi pişirme kabına yerleştirin. Pişirme sıcaklığını 121°C'ye, pişirme süresini 40 dakikaya ayarlayın; 6 numuneyi buharda, 6 numuneyi ise kaynar suda pişirin. Pişirme testi sırasında, sıcaklık ve basıncın ayarlanan aralıkta kalmasını sağlamak için pişirme kabındaki hava basıncı ve sıcaklık değişikliklerine yakından dikkat edin.
Test tamamlandıktan sonra, oda sıcaklığına soğutun, çıkarın ve yırtık torbalar, kırışıklıklar, katman ayrılması vb. olup olmadığını gözlemleyin. Testten sonra, 1 ve 2 numaralı numunelerin yüzeyleri pişirme işleminden sonra pürüzsüzdü ve katman ayrılması yoktu. 3 numaralı numunenin yüzeyi pişirme işleminden sonra çok pürüzsüz değildi ve kenarları çeşitli derecelerde bükülmüştü.
2). Çekme özelliklerinin karşılaştırılması
Pişirme öncesi ve sonrası ambalaj poşetlerinden, enine yönde 15 mm × 150 mm ve boyuna yönde 150 mm ölçülerinde 5 adet dikdörtgen numune kesilerek, 23 ± 2℃ sıcaklık ve %50 ± 10 bağıl nem ortamında 4 saat süreyle şartlandırıldı. XLW (PC) akıllı elektronik çekme test cihazı kullanılarak, 200 mm/dak hızında çekme kuvveti ve kopma uzaması test edildi.
3). Soyma testi
GB 8808-1988 “Yumuşak Kompozit Plastik Malzemeler İçin Soyma Testi Yöntemi”nin A yöntemine göre, 15±0,1 mm genişliğinde ve 150 mm uzunluğunda bir numune kesilir. Yatay ve dikey yönlerde her birinden 5 numune alınır. Numunenin uzunlamasına yönünde kompozit katman önceden soyulur, XLW (PC) akıllı elektronik çekme test cihazına yüklenir ve 300 mm/dak hızda soyma kuvveti test edilir.
4). Isı yalıtım dayanımı testi
GB/T 2358-1998 “Plastik Film Ambalaj Poşetlerinin Isı Yalıtım Mukavemeti Test Yöntemi”ne göre, numunenin ısı yalıtım bölgesinden 15 mm genişliğinde bir parça kesilir, 180° açılır ve numunenin her iki ucu XLW (PC) akıllı elektronik çekme test cihazına sabitlenir. Maksimum yük, 300 mm/dak hızda test edilir ve düşme oranı, GB/T 10004-2008'deki yüksek sıcaklık direnci dielektrik formülü kullanılarak hesaplanır.
Özetleyin
Yüksek sıcaklıkta sterilize edilebilen ambalajlı gıdalar, tüketim ve saklama kolaylığı nedeniyle tüketiciler tarafından giderek daha çok tercih edilmektedir. İçeriğin kalitesini etkili bir şekilde korumak ve gıdaların bozulmasını önlemek için, yüksek sıcaklıkta sterilize edilebilen ambalaj üretim sürecinin her aşamasının sıkı bir şekilde izlenmesi ve makul bir şekilde kontrol edilmesi gerekmektedir.
1. Yüksek sıcaklığa dayanıklı pişirme poşetleri, içeriğe ve üretim sürecine bağlı olarak uygun malzemelerden yapılmalıdır. Örneğin, yüksek sıcaklığa dayanıklı pişirme poşetlerinin iç sızdırmazlık katmanı olarak genellikle CPP seçilir; asit ve alkali içeriklerin paketlenmesinde AL katmanları içeren ambalaj poşetleri kullanıldığında, asit ve alkali geçirgenliğine karşı direnci artırmak için AL ve CPP arasına bir PA kompozit katman eklenmelidir; her bir kompozit katmanın ısı büzüşme özelliği tutarlı veya benzer olmalıdır, aksi takdirde ısı büzüşme özelliklerinin kötü eşleşmesi nedeniyle pişirme sonrasında malzemenin bükülmesi veya hatta ayrılması önlenir.
2. Kompozit işlemini makul bir şekilde kontrol edin. Yüksek sıcaklığa dayanıklı sterilizasyon torbaları çoğunlukla kuru bileşim yöntemiyle üretilir. Sterilizasyon filminin üretim sürecinde, uygun yapıştırıcı ve iyi bir yapıştırma işlemi seçmek ve yapıştırıcının ana maddesi ile kürleme maddesinin tamamen reaksiyona girmesini sağlamak için kürleme koşullarını makul bir şekilde kontrol etmek gereklidir.
3. Yüksek sıcaklık ortamına dayanıklılık, yüksek sıcaklıkta sterilize edilmiş poşetlerin paketleme sürecindeki en zorlu aşamadır. Parti kalitesi sorunlarının oluşmasını azaltmak için, yüksek sıcaklıkta sterilize edilmiş poşetler, kullanımdan önce ve üretim sırasında gerçek üretim koşullarına göre sterilize edilmeli ve incelenmelidir. Pişirme sonrası paketin görünümünün düz, buruşuk, kabarcıklı, deforme olup olmadığı, katman ayrılması veya sızıntı olup olmadığı, fiziksel özelliklerin (çekme dayanımı, soyulma mukavemeti, ısı yalıtım mukavemeti) azalma oranının gereksinimleri karşılayıp karşılamadığı vb. kontrol edilmelidir.
Yayın tarihi: 18 Ocak 2024
