Пластикова композитна плівка є поширеним пакувальним матеріалом для реторт-стійкої упаковки. Ретортування та теплова стерилізація є важливим процесом для упаковки харчових продуктів, що витримують високі температури в реторті. Однак фізичні властивості пластикових композитних плівок схильні до термічного розпаду після нагрівання, що призводить до неякісних пакувальних матеріалів. У цій статті аналізуються поширені проблеми після обробки реторт-пакетів високої температури та представлені методи випробування їхніх фізичних характеристик, сподіваючись, що це матиме значення для фактичного виробництва.
Високотемпературні реторт-пакетні пакети – це вид упаковки, який зазвичай використовується для м’яса, соєвих продуктів та інших готових харчових продуктів. Зазвичай вони упаковуються у вакуумі та можуть зберігатися при кімнатній температурі після нагрівання та стерилізації за високої температури (100~135°C). Реторт-стійкі упаковані продукти легко носити з собою, готові до вживання після відкриття пакета, гігієнічні та зручні, а також добре зберігають смак їжі, тому вони дуже популярні споживачами. Залежно від процесу стерилізації та пакувальних матеріалів, термін придатності реторт-стійкої упаковки коливається від півроку до двох років.
Процес пакування харчових продуктів у реторт-пакетах включає виготовлення пакетів, фасування, вакуумування, термічне запаювання, перевірку, стерилізацію варінням та нагріванням, сушіння та охолодження, а також пакування. Стерилізація варінням та нагріванням є основним процесом усього процесу. Однак, під час пакування пакетів, виготовлених з полімерних матеріалів – пластмас, рух молекулярного ланцюга посилюється після нагрівання, а фізичні властивості матеріалу схильні до термічного ослаблення. У цій статті аналізуються поширені проблеми після приготування високотемпературних реторт-пакетів та представлені методи випробування їх фізичних характеристик.
1. Аналіз поширених проблем із реторт-стійкими пакувальним пакетами
Високотемпературні продукти, що використовуються в реторті, упаковуються, а потім нагріваються та стерилізуються разом з пакувальним матеріалом. Для досягнення високих фізичних властивостей та хороших бар'єрних властивостей, реторт-стійка упаковка виготовляється з різноманітних базових матеріалів. Зазвичай використовуються такі матеріали, як PA, PET, AL та CPP. Зазвичай використовуються двошарові композитні плівки, наприклад (BOPA/CPP, PET/CPP), тришарова композитна плівка (наприклад, PA/AL/CPP, PET/PA/CPP) та чотиришарова композитна плівка (наприклад, PET/PA/AL/CPP). У реальному виробництві найпоширенішими проблемами якості є зморшки, пошкодження пакетів, витік повітря та запах після приготування:
1). Зазвичай існує три форми зморшок на пакувальних пакетах: горизонтальні, вертикальні або нерівномірні зморшки на основному пакувальному матеріалі; зморшки та тріщини на кожному композитному шарі та погана рівність; усадка основного пакувального матеріалу та усадка композитного шару та інших композитних шарів, що відокремлюються та мають смугасту структуру. Розірвані пакети поділяються на два типи: пряме розривання та зморщення, а потім розривання.
2). Розшарування – це явище, коли композитні шари пакувальних матеріалів відокремлюються один від одного. Незначне розшарування проявляється у вигляді смугоподібних опуклостей у напружених частинах упаковки, а міцність на відшаровування знижується, і його можна навіть обережно розірвати вручну. У важких випадках композитний шар упаковки після приготування відшаровується на великій площі. Якщо відбувається розшарування, синергетичне посилення фізичних властивостей між композитними шарами пакувального матеріалу зникає, а фізичні та бар'єрні властивості значно знижуються, що унеможливлює виконання вимог щодо терміну придатності, що часто призводить до більших збитків для підприємства.
3). Незначний витік повітря зазвичай має відносно тривалий інкубаційний період і його нелегко виявити під час приготування. Під час циркуляції та зберігання продукту ступінь вакууму в упаковці знижується, і в ній з'являється помітне повітря. Тому ця проблема з якістю часто виникає у великій кількості продуктів. Виникнення витоку повітря тісно пов'язане зі слабким термозварюванням та низькою стійкістю до проколів реторт-пакета.
4). Запах після приготування також є поширеною проблемою якості. Специфічний запах, який з'являється після приготування, пов'язаний з надмірною кількістю залишків розчинника в пакувальних матеріалах або неправильним вибором матеріалу. Якщо поліетиленова плівка використовується як внутрішній герметизуючий шар високотемпературних пакетів для приготування їжі вище 120°, вона схильна до запаху за високих температур. Тому RCPP зазвичай вибирають як внутрішній шар високотемпературних пакетів для приготування їжі.
2. Методи випробування фізичних властивостей реторт-стійкої упаковки
Фактори, що призводять до проблем з якістю упаковки, стійкої до реторти, є досить складними та включають багато аспектів, таких як сировина для композитного шару, клеї, фарби, контроль процесу виготовлення композитів та пакетів, а також процеси реторти. Для забезпечення якості упаковки та терміну придатності харчових продуктів необхідно проводити випробування пакувальних матеріалів на стійкість до приготування їжі.
Національним стандартом, що застосовується до реторт-стійких пакувальних пакетів, є GB/T10004-2008 «Пластикова композитна плівка для упаковки, сухе ламінування пакетів, екструзійне ламінування», який базується на JIS Z 1707-1997 «Загальні принципи пластикових плівок для упаковки харчових продуктів», розроблений для заміни GB/T 10004-1998 «Реторт-стійкі композитні плівки та пакети» та GB/T10005-1998 «Двоосьово-орієнтована поліпропіленова плівка/композитні плівки та пакети з поліетилену низької щільності». GB/T 10004-2008 містить різні фізичні властивості та індикатори залишків розчинників для реторт-стійких пакувальних плівок та пакетів, а також вимагає, щоб реторт-стійкі пакувальні пакети пройшли випробування на стійкість до високотемпературних середовищ. Метод полягає в тому, щоб наповнити реторт-стійкі пакувальні пакети 4% оцтовою кислотою, 1% сульфідом натрію, 5% хлоридом натрію та рослинною олією, потім відкачати повітря та загерметизувати, нагрівати та створювати тиск у котлі високого тиску при температурі 121°C протягом 40 хвилин та охолоджувати, не змінюючи тиск. Потім перевіряють зовнішній вигляд, міцність на розтяг, видовження, силу відшаровування та міцність термозварювання, а також оцінюють швидкість падіння. Формула така:
R=(AB)/A×100
У формулі R – це коефіцієнт зниження (%) для випробуваних виробів, A – середнє значення для випробуваних виробів до випробування у стійкому до високотемпературного середовища; B – середнє значення для випробуваних виробів після випробування у стійкому до високотемпературного середовища. Вимоги до експлуатаційних характеристик такі: «Після випробування на діелектричний опір за високої температури вироби з робочою температурою 80°C або вище не повинні мати розшаровування, пошкоджень, очевидної деформації всередині або зовні пакета, а також зменшення зусилля відшаровування, зусилля відриву, номінального деформаційного напруження при розриві та міцності на термозварювання. Цей показник повинен бути ≤30%».
3. Випробування фізичних властивостей реторт-стійких пакувальних пакетів
Фактичне випробування на машині може найточніше визначити загальну продуктивність реторт-стійкої упаковки. Однак цей метод не тільки займає багато часу, але й обмежений виробничим планом та кількістю випробувань. Він має погану експлуатаційну зручність, великі відходи та високу вартість. За допомогою реторт-випробування для визначення фізичних властивостей, таких як властивості на розтяг, міцність на відшарування, міцність термозварювання до та після реторти, можна всебічно оцінити якість реторт-стійкості пакета. Випробування на варіння зазвичай використовують два типи фактичного вмісту та імітовані матеріали. Випробування на варіння з використанням фактичного вмісту може бути максимально наближеним до фактичної виробничої ситуації та може ефективно запобігти потраплянню неякісної упаковки на виробничу лінію партіями. На заводах пакувальних матеріалів для перевірки стійкості пакувальних матеріалів під час виробничого процесу та перед зберіганням використовуються імітатори. Випробування на продуктивність варіння є більш практичним та операційним. Автор представляє метод тестування фізичних характеристик реторт-стійких пакувальних пакетів шляхом заповнення їх рідинами для імітації харчових продуктів від трьох різних виробників та проведення випробувань на пару та кип'ятіння відповідно. Процес випробування виглядає наступним чином:
1). Тест на приготування їжі
Прилади: Безпечна та інтелектуальна каструля для приготування їжі з високим протитиском, тестер термозварювання HST-H3
Кроки випробування: Обережно заповніть реторт-мішок 4% оцтовою кислотою до двох третин об'єму. Будьте обережні, щоб не забруднити герметичну плівку, щоб не вплинути на міцність герметизації. Після наповнення закрийте кухольні пакети за допомогою HST-H3 та підготуйте загалом 12 зразків. Під час закриття слід максимально випустити повітря з пакета, щоб запобігти впливу розширення повітря під час приготування на результати випробування.
Помістіть запечатаний зразок у каструлю, щоб розпочати випробування. Встановіть температуру приготування на 121°C, час приготування на 40 хвилин, приготуйте на парі 6 зразків і відваріть 6 зразків. Під час випробування на приготування звертайте пильну увагу на зміни тиску повітря та температури в каструлі, щоб переконатися, що температура та тиск підтримуються в межах встановленого діапазону.
Після завершення випробування охолодіть до кімнатної температури, вийміть та перевірте, чи є пошкоджені пакети, зморшки, розшарування тощо. Після випробування поверхні зразків 1# та 2# були гладкими після приготування, і розшарування не було. Поверхня зразка 3# після приготування була не дуже гладкою, а краї були деформовані різною мірою.
2). Порівняння властивостей на розтяг
Візьміть пакувальні пакети до та після приготування, виріжте 5 прямокутних зразків розміром 15 мм × 150 мм у поперечному напрямку та 150 мм у поздовжньому напрямку та витримайте їх протягом 4 годин у середовищі за температури 23±2℃ та відносної вологості 50±10%. Для випробування розривного зусилля та видовження при розриві за умови швидкості 200 мм/хв використовували інтелектуальну електронну машину для випробування на розрив XLW (PC).
3). Тест на відшаровування
Відповідно до методу A стандарту GB 8808-1988 «Метод випробування на відшарування м’яких композитних пластикових матеріалів», виріжте зразок шириною 15±0,1 мм та довжиною 150 мм. Візьміть по 5 зразків у горизонтальному та вертикальному напрямках. Попередньо відшаруйте композитний шар вздовж довжини зразка, завантажте його в інтелектуальну електронну машину для випробування на розтяг XLW (PC) та випробуйте силу відшарування зі швидкістю 300 мм/хв.
4). Випробування на міцність термозварювання
Відповідно до GB/T 2358-1998 «Метод випробування міцності термозварювання пластикових плівкових пакувальних пакетів», виріжте зразок шириною 15 мм у місці термозварювання зразка, розкрийте його на 180° та затисніть обидва кінці зразка на інтелектуальному тримачі XLW (PC). На електронній машині для випробування на розтяг максимальне навантаження випробовується зі швидкістю 300 мм/хв, а швидкість падіння розраховується за формулою діелектричного опору при високих температурах, зазначеною в GB/T 10004-2008.
Підсумувати
Споживачі все частіше віддають перевагу упакованим продуктам, стійким до реторти, завдяки зручності їх споживання та зберігання. Для ефективного збереження якості вмісту та запобігання псування продуктів харчування кожен етап виробництва високотемпературних реторт-пакетів потребує суворого контролю та належного контролю.
1. Термостійкі кухонні пакети повинні бути виготовлені з відповідних матеріалів залежно від вмісту та виробничого процесу. Наприклад, CPP зазвичай вибирається як внутрішній герметизуючий шар термостійких кухонних пакетів; коли пакувальні пакети, що містять шари AL, використовуються для упаковки кислотного та лужного вмісту, між AL та CPP слід додати шар композиту PA для підвищення стійкості до проникності кислот та лугів; термоусадка кожного композитного шару повинна бути однаковою або подібною, щоб уникнути деформації або навіть розшарування матеріалу після приготування через погану відповідність властивостей термоусадки.
2. Розумно контролювати процес композитування. Для виготовлення реторт-мішків, стійких до високих температур, здебільшого використовується метод сухого компаундування. У процесі виробництва реторт-плівки необхідно вибрати відповідний клей та належний процес склеювання, а також розумно контролювати умови затвердіння, щоб забезпечити повну реакцію основного агента клею та затверджувача.
3. Стійкість до високотемпературного середовища є найсуворішим процесом у процесі пакування високотемпературних реторт-мішків. Щоб зменшити виникнення проблем із якістю партії, високотемпературні реторт-мішки необхідно перевіряти та випробовувати в реторті на основі фактичних виробничих умов перед використанням та під час виробництва. Перевіряється, чи зовнішній вигляд упаковки після приготування плоский, зморшкуватий, здутий, деформований, чи є розшарування або протікання, чи відповідає швидкість зниження фізичних властивостей (міцність на розтяг, міцність на відшаровування, міцність на термозварювання) вимогам тощо.
Час публікації: 18 січня 2024 р.
