Màng nhựa composite là vật liệu đóng gói thường được sử dụng cho bao bì chịu nhiệt retort. Quá trình retort và tiệt trùng bằng nhiệt là một quy trình quan trọng để đóng gói thực phẩm retort ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên, các đặc tính vật lý của màng nhựa composite dễ bị phân hủy nhiệt sau khi gia nhiệt, dẫn đến vật liệu đóng gói không đạt tiêu chuẩn. Bài viết này phân tích các vấn đề thường gặp sau khi nấu túi retort ở nhiệt độ cao và giới thiệu các phương pháp kiểm tra hiệu suất vật lý của chúng, hy vọng sẽ có ý nghĩa định hướng cho sản xuất thực tế.
Túi đóng gói chịu nhiệt độ cao (retort) là một dạng bao bì thường được sử dụng cho thịt, các sản phẩm từ đậu nành và các loại thực phẩm ăn liền khác. Sản phẩm thường được đóng gói chân không và có thể được bảo quản ở nhiệt độ phòng sau khi được làm nóng và tiệt trùng ở nhiệt độ cao (100~135°C). Thực phẩm đóng gói chịu nhiệt độ cao dễ dàng mang theo, có thể ăn ngay sau khi mở túi, vệ sinh và tiện lợi, đồng thời giữ được hương vị tốt, nên rất được người tiêu dùng ưa chuộng. Tùy thuộc vào quy trình tiệt trùng và vật liệu đóng gói, thời hạn sử dụng của sản phẩm bao bì chịu nhiệt độ cao dao động từ nửa năm đến hai năm.
Quy trình đóng gói thực phẩm thanh trùng bao gồm làm túi, đóng gói, hút chân không, hàn nhiệt, kiểm tra, nấu và khử trùng, sấy khô và làm mát, và đóng gói. Nấu và khử trùng là quy trình cốt lõi của toàn bộ quy trình. Tuy nhiên, khi đóng gói túi làm bằng vật liệu polyme - nhựa, chuyển động chuỗi phân tử tăng cường sau khi được gia nhiệt, và các tính chất vật lý của vật liệu dễ bị suy giảm do nhiệt. Bài viết này phân tích các vấn đề thường gặp sau khi nấu túi thanh trùng ở nhiệt độ cao và giới thiệu các phương pháp kiểm tra hiệu suất vật lý của chúng.
1. Phân tích các vấn đề thường gặp với túi bao bì chống tiệt trùng
Thực phẩm thanh trùng ở nhiệt độ cao được đóng gói, sau đó được gia nhiệt và tiệt trùng cùng với vật liệu đóng gói. Để đạt được các tính chất vật lý cao và khả năng ngăn chặn tốt, bao bì thanh trùng được làm từ nhiều loại vật liệu nền khác nhau. Các vật liệu thường được sử dụng bao gồm PA, PET, AL và CPP. Các cấu trúc thường được sử dụng là màng composite hai lớp, với các ví dụ sau (BOPA/CPP, PET/CPP), màng composite ba lớp (như PA/AL/CPP, PET/PA/CPP) và màng composite bốn lớp (như PET/PA/AL/CPP). Trong sản xuất thực tế, các vấn đề chất lượng thường gặp nhất là nếp nhăn, túi bị rách, rò rỉ khí và mùi hôi sau khi nấu:
1) Túi bao bì thường có ba dạng nhăn: nếp nhăn ngang, dọc hoặc không đều trên vật liệu đáy bao bì; nếp nhăn và vết nứt trên mỗi lớp vật liệu tổng hợp và độ phẳng kém; vật liệu đáy bao bì bị co lại, lớp vật liệu tổng hợp và các lớp vật liệu tổng hợp khác bị co lại, tách rời, có sọc. Túi rách được chia thành hai loại: rách trực tiếp và rách nhăn rồi rách.
2. Tách lớp là hiện tượng các lớp vật liệu đóng gói tổng hợp bị tách rời khỏi nhau. Sự tách lớp nhẹ biểu hiện bằng các vết phồng dạng sọc ở những phần chịu lực của bao bì, làm giảm độ bền bóc tách, thậm chí có thể xé nhẹ bằng tay. Trong trường hợp nghiêm trọng, lớp vật liệu đóng gói tổng hợp bị tách ra trên một diện tích lớn sau khi nấu. Nếu xảy ra hiện tượng tách lớp, sự tăng cường tính chất vật lý hiệp đồng giữa các lớp vật liệu đóng gói tổng hợp sẽ biến mất, tính chất vật lý và tính chất rào cản sẽ giảm đáng kể, khiến việc đáp ứng các yêu cầu về thời hạn sử dụng trở nên bất khả thi, thường gây ra tổn thất lớn hơn cho doanh nghiệp.
3. Rò rỉ khí nhẹ thường có thời gian ủ bệnh tương đối dài và khó phát hiện trong quá trình nấu. Trong quá trình lưu thông và bảo quản sản phẩm, độ chân không của sản phẩm giảm và xuất hiện khí rõ ràng trong bao bì. Do đó, vấn đề chất lượng này thường liên quan đến số lượng lớn sản phẩm. Sản phẩm có tác động lớn hơn. Sự xuất hiện rò rỉ khí có liên quan chặt chẽ đến khả năng hàn nhiệt kém và khả năng chống thủng kém của túi retort.
4) Mùi sau khi nấu cũng là một vấn đề chất lượng thường gặp. Mùi đặc trưng xuất hiện sau khi nấu có liên quan đến lượng dung môi dư thừa trong vật liệu đóng gói hoặc lựa chọn vật liệu không phù hợp. Nếu sử dụng màng PE làm lớp niêm phong bên trong của túi nấu nhiệt độ cao trên 120°C, màng PE dễ bị bốc mùi ở nhiệt độ cao. Do đó, RCPP thường được chọn làm lớp niêm phong bên trong của túi nấu nhiệt độ cao.
2. Phương pháp thử nghiệm tính chất vật lý của bao bì chịu nhiệt
Các yếu tố dẫn đến vấn đề chất lượng của bao bì chịu nhiệt retort tương đối phức tạp và liên quan đến nhiều khía cạnh như nguyên liệu thô lớp composite, chất kết dính, mực in, quy trình kiểm soát sản xuất composite và túi, và quy trình retort. Để đảm bảo chất lượng bao bì và thời hạn sử dụng thực phẩm, cần phải tiến hành thử nghiệm khả năng chịu nhiệt của vật liệu đóng gói.
Tiêu chuẩn quốc gia áp dụng cho túi đóng gói chống thanh trùng là GB/T10004-2008 “Màng nhựa tổng hợp dùng để đóng gói, cán màng khô túi, cán màng đùn”, dựa trên JIS Z 1707-1997 “Nguyên tắc chung về màng nhựa dùng để đóng gói thực phẩm” được xây dựng để thay thế GB/T 10004-1998 “Màng và túi composite chống thanh trùng” và GB/T10005-1998 “Màng và túi composite màng polypropylen định hướng hai trục/màng và túi polyetylen mật độ thấp”. GB/T 10004-2008 bao gồm nhiều tính chất vật lý và chỉ số cặn dung môi khác nhau cho màng và túi đóng gói chống thanh trùng, đồng thời yêu cầu túi đóng gói chống thanh trùng phải được thử nghiệm về khả năng chịu nhiệt độ cao. Phương pháp này bao gồm việc đổ đầy túi bao bì chịu nhiệt bằng 4% axit axetic, 1% natri sunfua, 5% natri clorua và dầu thực vật, sau đó xả khí và hàn kín, gia nhiệt và nén trong nồi nấu áp suất cao ở 121°C trong 40 phút, và làm nguội trong khi áp suất không đổi. Sau đó, kiểm tra ngoại quan, độ bền kéo, độ giãn dài, lực bóc tách và độ bền hàn nhiệt, và sử dụng tốc độ suy giảm để đánh giá. Công thức như sau:
R=（AB）/A×100
Trong công thức, R là tỷ lệ suy giảm (%) của các sản phẩm được thử nghiệm, A là giá trị trung bình của các sản phẩm được thử nghiệm trước khi thử nghiệm môi trường chịu nhiệt độ cao; B là giá trị trung bình của các sản phẩm được thử nghiệm sau khi thử nghiệm môi trường chịu nhiệt độ cao. Các yêu cầu về hiệu suất như sau: “Sau thử nghiệm điện trở cách điện ở nhiệt độ cao, các sản phẩm có nhiệt độ sử dụng từ 80°C trở lên phải không bị tách lớp, hư hỏng, biến dạng rõ ràng bên trong hoặc bên ngoài túi, và lực bóc, lực kéo, biến dạng danh nghĩa khi đứt và độ bền hàn nhiệt phải giảm. Tỷ lệ này phải ≤30%”.
3. Kiểm tra tính chất vật lý của túi bao bì chịu nhiệt
Kiểm tra thực tế trên máy có thể phát hiện chính xác nhất hiệu suất tổng thể của bao bì chịu nhiệt retort. Tuy nhiên, phương pháp này không chỉ tốn thời gian mà còn bị hạn chế bởi kế hoạch sản xuất và số lượng bài kiểm tra. Phương pháp này có khả năng vận hành kém, lãng phí lớn và chi phí cao. Thông qua bài kiểm tra retort để phát hiện các đặc tính vật lý như độ bền kéo, độ bền bóc tách, độ bền hàn nhiệt trước và sau khi retort, chất lượng chịu nhiệt retort của túi retort có thể được đánh giá toàn diện. Các bài kiểm tra nấu thường sử dụng hai loại vật liệu thực tế và vật liệu mô phỏng. Bài kiểm tra nấu sử dụng vật liệu thực tế có thể càng gần với tình hình sản xuất thực tế càng tốt và có thể ngăn chặn hiệu quả việc bao bì không đạt tiêu chuẩn được đưa vào dây chuyền sản xuất theo lô. Đối với các nhà máy sản xuất vật liệu đóng gói, chất mô phỏng được sử dụng để kiểm tra độ bền của vật liệu đóng gói trong quá trình sản xuất và trước khi lưu trữ. Việc kiểm tra hiệu suất nấu thực tế và dễ vận hành hơn. Tác giả giới thiệu phương pháp kiểm tra hiệu suất vật lý của túi bao bì chịu nhiệt retort bằng cách đổ đầy chất lỏng mô phỏng thực phẩm từ ba nhà sản xuất khác nhau vào túi và tiến hành các bài kiểm tra hấp và đun sôi tương ứng. Quy trình kiểm tra như sau:
1). Kiểm tra nấu ăn
Thiết bị: Nồi nấu áp suất cao an toàn và thông minh, máy kiểm tra độ kín nhiệt HST-H3
Các bước thử nghiệm: Cẩn thận đổ axit axetic 4% vào túi retort đến hai phần ba thể tích. Cẩn thận không làm bẩn niêm phong để không ảnh hưởng đến độ bền niêm phong. Sau khi đổ đầy, dùng HST-H3 bịt kín các túi nấu và chuẩn bị tổng cộng 12 mẫu. Khi bịt kín, phải xả hết không khí trong túi ra ngoài càng nhiều càng tốt để tránh sự giãn nở không khí trong quá trình nấu ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm.
Đặt mẫu đã niêm phong vào nồi nấu để bắt đầu thử nghiệm. Đặt nhiệt độ nấu ở 121°C, thời gian nấu 40 phút, hấp 6 mẫu và đun sôi 6 mẫu. Trong quá trình thử nghiệm nấu, hãy chú ý đến sự thay đổi áp suất không khí và nhiệt độ trong nồi nấu để đảm bảo nhiệt độ và áp suất được duy trì trong phạm vi đã đặt.
Sau khi thử nghiệm hoàn tất, để nguội đến nhiệt độ phòng, lấy ra và quan sát xem có túi bị rách, nhăn, tách lớp, v.v. không. Sau khi thử nghiệm, bề mặt của mẫu 1# và 2# sau khi nấu chín đều nhẵn và không bị tách lớp. Bề mặt của mẫu 3# sau khi nấu chín không nhẵn lắm, các cạnh bị cong vênh ở các mức độ khác nhau.
2). So sánh các tính chất kéo
Lấy túi bao bì trước và sau khi nấu, cắt 5 mẫu hình chữ nhật kích thước 15mm x 150mm theo chiều ngang và 150mm theo chiều dọc, ủ trong 4 giờ ở nhiệt độ 23±2℃ và độ ẩm tương đối 50±10%. Sử dụng máy kiểm tra độ bền kéo điện tử thông minh XLW (PC) để kiểm tra lực đứt và độ giãn dài khi đứt ở điều kiện 200mm/phút.
3). Kiểm tra bóc vỏ
Theo phương pháp A của GB 8808-1988 "Phương pháp thử bóc tách vật liệu nhựa tổng hợp mềm", cắt một mẫu có chiều rộng 15 ± 0,1mm và chiều dài 150mm. Lấy 5 mẫu theo chiều ngang và chiều dọc. Bóc tách lớp composite trước theo chiều dài của mẫu, đưa vào máy thử kéo điện tử thông minh XLW (PC) và thử lực bóc tách ở tốc độ 300mm/phút.
4). Kiểm tra độ bền hàn nhiệt
Theo GB/T 2358-1998 “Phương pháp thử độ bền hàn nhiệt của túi đóng gói màng nhựa”, cắt một mẫu rộng 15mm tại phần hàn nhiệt của mẫu, mở ở góc 180° và kẹp cả hai đầu mẫu trên máy thử kéo điện tử thông minh XLW (PC), thử tải trọng tối đa ở tốc độ 300mm/phút và tính toán tốc độ rơi bằng công thức điện môi chịu nhiệt độ cao trong GB/T 10004-2008.
Tóm tắt
Thực phẩm đóng gói chịu nhiệt độ cao ngày càng được người tiêu dùng ưa chuộng vì tính tiện lợi khi sử dụng và bảo quản. Để duy trì hiệu quả chất lượng sản phẩm và ngăn ngừa thực phẩm bị hư hỏng, mọi bước trong quy trình sản xuất túi retort nhiệt độ cao cần được giám sát chặt chẽ và kiểm soát hợp lý.
1. Túi nấu ăn chịu nhiệt độ cao nên được làm từ vật liệu phù hợp dựa trên nội dung và quy trình sản xuất. Ví dụ, CPP thường được chọn làm lớp niêm phong bên trong của túi nấu ăn chịu nhiệt độ cao; khi sử dụng túi bao bì chứa lớp AL để đóng gói thực phẩm có tính axit và kiềm, nên thêm lớp composite PA giữa AL và CPP để tăng khả năng chống thấm axit và kiềm; độ co nhiệt của mỗi lớp composite phải đồng đều hoặc tương đương nhau để tránh cong vênh hoặc thậm chí tách lớp vật liệu sau khi nấu do tính chất co nhiệt không đồng đều.
2. Kiểm soát hợp lý quá trình tổng hợp. Túi retort chịu nhiệt độ cao chủ yếu sử dụng phương pháp tổng hợp khô. Trong quá trình sản xuất màng retort, cần lựa chọn chất kết dính phù hợp và quy trình dán keo tốt, đồng thời kiểm soát hợp lý điều kiện đóng rắn để đảm bảo chất kết dính chính và chất đóng rắn phản ứng hoàn toàn.
3. Độ bền nhiệt độ trung bình cao là công đoạn nghiêm ngặt nhất trong quy trình đóng gói túi retort nhiệt độ cao. Để giảm thiểu các vấn đề về chất lượng lô hàng, túi retort nhiệt độ cao phải được kiểm tra và kiểm tra dựa trên điều kiện sản xuất thực tế trước khi sử dụng và trong quá trình sản xuất. Kiểm tra xem bao bì sau khi nấu có bị xẹp, nhăn, phồng rộp, biến dạng, có bị tách lớp hoặc rò rỉ không, và tốc độ suy giảm các tính chất vật lý (độ bền kéo, độ bền bóc tách, độ bền hàn nhiệt) có đạt yêu cầu không, v.v.
Thời gian đăng: 18-01-2024
