Màng composite nhựa là vật liệu đóng gói thường được sử dụng cho bao bì chịu nhiệt. Quá trình tiệt trùng bằng nhiệt và hấp tiệt trùng là một quy trình quan trọng để đóng gói thực phẩm chịu nhiệt độ cao. Tuy nhiên, các đặc tính vật lý của màng composite nhựa dễ bị suy giảm do 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 chín túi chịu nhiệt độ cao và giới thiệu các phương pháp kiểm tra tính chất vật lý của chúng, hy vọng sẽ có ý nghĩa hướng dẫn cho sản xuất thực tế.
Túi đóng gói tiệt trùng chịu nhiệt là một hình thức đóng gói thường được sử dụng cho thịt, các sản phẩm đậu nành và các sản phẩm thực phẩm chế biến sẵn khác. Chúng 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 dễ mang theo, có thể ăn ngay sau khi mở túi, hợp vệ sinh và tiện lợi, đồng thời giữ được hương vị tốt của thực phẩm, vì vậy rất được người tiêu dùng ưa chuộng. Tùy thuộc vào quy trình tiệt trùng và vật liệu đóng gói, thời hạn sử dụng của các sản phẩm đóng gói chịu nhiệt dao động từ nửa năm đến hai năm.
Quy trình đóng gói thực phẩm tiệt trùng bao gồm: làm túi, đóng túi, hút chân không, hàn kín nhiệt, kiểm tra, nấu và tiệt trùng bằng nhiệt, sấy khô và làm nguội, và đóng gói. Nấu và tiệt trùng bằng nhiệt là công đoạn cốt lõi của toàn bộ quy trình. Tuy nhiên, khi sử dụng túi đóng gói làm từ vật liệu polymer – nhựa, sự chuyển động của chuỗi phân tử sẽ tăng mạnh sau khi bị nung nóng, 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 ở nhiệt độ cao đối với túi tiệt trùng và giới thiệu các phương pháp kiểm tra hiệu suất vật lý của chúng.
1. Phân tích các vấn đề thường gặp với túi đóng gói chịu nhiệt.
Thực phẩm tiệt trùng ở nhiệt độ cao được đóng gói, sau đó được gia nhiệt và khử trùng cùng với vật liệu đóng gói. Để đạt được các đặc tính vật lý cao và đặc tính chắn tốt, bao bì chịu nhiệt được làm từ nhiều loại vật liệu cơ bản. Các vật liệu thường được sử dụng bao gồm PA, PET, AL và CPP. Cấu trúc thường được sử dụng là màng composite hai lớp, ví dụ như (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 nhăn, túi bị rách, rò rỉ khí và mùi sau khi nấu:
1). Nhìn chung có ba dạng nhăn trên bao bì: nhăn ngang, dọc hoặc không đều trên chất liệu nền bao bì; nhăn và nứt trên từng lớp composite và độ phẳng kém; co rút của chất liệu nền bao bì, và sự co rút của các lớp composite tách rời, tạo thành các vệt. Túi bị rách được chia thành hai loại: rách trực tiếp và rách rồi nhăn.
2). Tách lớp là hiện tượng các lớp vật liệu composite của bao bì bị tách rời nhau. Tách lớp nhẹ biểu hiện dưới dạng các vết phồng hình sọc ở những phần chịu lực của bao bì, độ bền bóc tách giảm, thậm chí có thể bị xé nhẹ bằng tay. Trong trường hợp nghiêm trọng, lớp composite của bao bì bị tách rời trên diện tích lớn sau khi nấu. Nếu xảy ra hiện tượng tách lớp, sự tăng cường cộng hưởng các tính chất vật lý giữa các lớp composite của vật liệu bao bì sẽ biến mất, các tính chất vật lý và tính chất chắn sẽ giảm đáng kể, khiến không đáp ứng được yêu cầu về thời hạn sử dụng, thường gây thiệt hại lớn hơn cho doanh nghiệp.
3). Rò rỉ khí nhẹ thường có thời gian ủ 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 dần và xuất hiện khí rõ rệt trong bao bì. Do đó, vấn đề chất lượng này thường ảnh hưởng đến một lượng lớn sản phẩm. Sự xuất hiện của rò rỉ khí có liên quan mật thiết đến khả năng hàn kín kém và khả năng chống thủng thấp của túi tiệt trùng.
4). Mùi sau khi nấu cũng là một vấn đề chất lượng thường gặp. Mùi lạ xuất hiện sau khi nấu có liên quan đến lượng dư dung môi quá mức trong vật liệu đóng gói hoặc việc lựa chọn vật liệu không phù hợp. Nếu màng PE được sử dụng làm lớp niêm phong bên trong của túi nấu ở nhiệt độ cao trên 120°C, màng PE dễ bị ám mùi ở nhiệt độ cao. Do đó, RCPP thường được chọn làm lớp bên trong của túi nấu ở nhiệt độ cao.
2. Phương pháp kiểm tra các đặc tính vật lý của bao bì chịu nhiệt tiệt trùng
Các yếu tố dẫn đến vấn đề chất lượng của bao bì chịu nhiệt tiệt trùng tương đối phức tạp và liên quan đến nhiều khía cạnh như nguyên liệu thô của lớp composite, chất kết dính, mực in, kiểm soát quy trình sản xuất composite và túi, và quy trình tiệt trùng. Để đảm bảo chất lượng bao bì và thời hạn sử dụng của thực phẩm, cần tiến hành các thử nghiệm khả năng chịu nhiệt đối với vật liệu bao bì.
Tiêu chuẩn quốc gia áp dụng cho túi bao bì chịu nhiệt là GB/T10004-2008 “Màng composite nhựa dùng cho bao bì, túi cán khô, cán ép đùn”, dựa trên tiêu chuẩn JIS Z 1707-1997 “Nguyên tắc chung về màng nhựa dùng cho bao bì thực phẩm”, được xây dựng để thay thế GB/T 10004-1998 “Màng và túi composite chịu nhiệt” và GB/T10005-1998 “Màng và túi composite polypropylene định hướng hai chiều/polyethylene mật độ thấp”. GB/T 10004-2008 bao gồm các đặc tính vật lý khác nhau và chỉ số dư dung môi đối với màng và túi bao bì chịu nhiệt, và yêu cầu túi bao bì chịu nhiệt phải được kiểm tra khả năng chịu nhiệt độ cao. Phương pháp này bao gồm việc đổ đầy các túi bao bì chịu nhiệt với dung dịch gồm 4% axit axetic, 1% natri sunfua, 5% natri clorua và dầu thực vật, sau đó hút chân không và hàn kín, gia nhiệt và nén trong nồi áp suất cao ở 121°C trong 40 phút, rồi làm nguội trong khi áp suất không đổi. Sau đó, kiểm tra hình thức, độ bền kéo, độ giãn dài, lực bóc tách và độ bền hàn nhiệt, và sử dụng tỷ lệ hao hụt 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. Yêu cầu về hiệu suất là: “Sau khi thử nghiệm khả năng chịu nhiệt độ cao, các sản phẩm có nhiệt độ hoạt động từ 80°C trở lên không được bị tách lớp, hư hỏng, biến dạng rõ ràng bên trong hoặc bên ngoài túi, và lực bóc tách, lực kéo, độ giãn danh nghĩa khi đứt và độ bền hàn nhiệt không được giảm với tỷ lệ ≤30%”.
3. Kiểm tra các đặc tính vật lý của túi đóng gói chịu nhiệt.
Thử nghiệm thực tế trên máy móc có thể đánh giá chính xác nhất hiệu suất tổng thể của bao bì chịu nhiệt. Tuy nhiên, phương pháp này không chỉ tốn thời gian mà còn bị hạn chế bởi kế hoạch sản xuất và số lượng thử nghiệm. Nó có tính khả thi thấp, lãng phí lớn và chi phí cao. Thông qua thử nghiệm chịu nhiệt để phát hiện các đặc tính vật lý như độ bền kéo, độ bền bóc tách, độ bền hàn nhiệt trước và sau khi tiệt trùng, chất lượng chịu nhiệt của túi tiệt trùng có thể được đánh giá toàn diện. Thử nghiệm nấu thường sử dụng hai loại: vật liệu thực tế và vật liệu mô phỏng. Thử nghiệm nấu sử dụng vật liệu thực tế có thể gần nhất với tình huống sản xuất thực tế và có thể ngăn chặn hiệu quả việc đưa bao bì không đạt tiêu chuẩn 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 khả năng chịu nhiệt của vật liệu đóng gói trong quá trình sản xuất và trước khi lưu trữ. Thử nghiệm khả năng chịu nhiệt thực tế và khả thi hơn. Tác giả giới thiệu phương pháp kiểm tra hiệu suất vật lý của túi bao bì chịu nhiệt bằng cách đổ đầy chúng bằng chất lỏng mô phỏng thực phẩm từ ba nhà sản xuất khác nhau và tiến hành các thử nghiệm hấp và luộc tương ứng. Quy trình thử nghiệm như sau:
1). Thử nghiệm nấu ăn
Thiết bị: Nồi nấu ăn chịu nhiệt áp suất ngược an toàn và thông minh, máy kiểm tra độ kín nhiệt HST-H3
Các bước thử nghiệm: Cẩn thận đổ dung dịch axit axetic 4% vào túi tiệt trùng đến hai phần ba thể tích. Cẩn thận không để dung dịch dính vào miệng túi, tránh ảnh hưởng đến độ kín của túi. Sau khi đổ đầy, dùng màng bọc HST-H3 để bịt kín các túi, chuẩn bị tổng cộng 12 mẫu. Khi bịt kín, cần loại bỏ càng nhiều không khí trong túi càng tốt để tránh hiện tượng giãn nở không khí trong quá trình tiệt trùng ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm.
Đặt mẫu đã được niêm phong vào nồi nấu để bắt đầu thử nghiệm. Cài đặt nhiệt độ nấu là 121°C, thời gian nấu là 40 phút, hấp 6 mẫu và luộc 6 mẫu. Trong quá trình thử nghiệm, hãy chú ý kỹ đến sự thay đổi áp suất và nhiệt độ trong nồi nấu để đảm bảo nhiệt độ và áp suất được duy trì trong phạm vi đã cài đặt.
Sau khi hoàn tất thử nghiệm, để nguội đến nhiệt độ phòng, lấy ra và quan sát xem có bị rách túi, nhăn, bong tróc, v.v. hay không. Sau khi thử nghiệm, bề mặt của mẫu số 1 và số 2 mịn sau khi nấu và không bị bong tróc. Bề mặt của mẫu số 3 không được mịn lắm sau khi nấu, và các cạnh bị cong vênh ở các mức độ khác nhau.
2). So sánh các đặc tính kéo
Lấy các túi đựng sản phẩm trước và sau khi nấu, cắt ra 5 mẫu hình chữ nhật có kích thước 15mm×150mm theo chiều ngang và 150mm theo chiều dọc, và để ổn định trong 4 giờ ở môi trường có nhiệt độ 23±2℃ và độ ẩm tương đối 50±10%. Sử dụng máy thử độ bền kéo điện tử thông minh XLW (PC) để kiểm tra lực đứt và độ giãn dài khi đứt ở tốc độ 200mm/phút.
3). Thử nghiệm bóc vỏ
Theo phương pháp A của tiêu chuẩn GB 8808-1988 “Phương pháp thử độ bóc tách đối với vật liệu nhựa composite mềm”, cắt một mẫu có chiều rộng 15±0,1mm và chiều dài 150mm. Lấy 5 mẫu theo hướng ngang và 5 mẫu theo hướng dọc. Bóc sơ bộ lớp composite dọc theo chiều dài của mẫu, đưa vào máy thử độ bền kéo điện tử thông minh XLW (PC) và kiểm tra lực bóc tách ở tốc độ 300mm/phút.
4). Kiểm tra độ bền hàn nhiệt
Theo tiêu chuẩn GB/T 2358-1998 “Phương pháp thử độ bền hàn nhiệt của túi bao bì màng nhựa”, cắt một mẫu rộng 15mm tại phần hàn nhiệt, mở mẫu ra 180°, và kẹp chặt hai đầu mẫu trên máy thử độ bền kéo điện tử thông minh XLW (PC), thử tải trọng tối đa ở tốc độ 300mm/phút, và tính toán tỷ lệ rơi bằng công thức điện môi chịu nhiệt độ cao trong tiêu chuẩn GB/T 10004-2008.
Tóm tắt
Thực phẩm đóng gói chịu nhiệt ngày càng được người tiêu dùng ưa chuộng vì sự tiện lợi trong ăn uống và bảo quản. Để duy trì hiệu quả chất lượng sản phẩm và ngăn ngừa hư hỏng, mọi bước trong quy trình sản xuất túi tiệt trùng ở nhiệt độ cao cần được giám sát chặt chẽ và kiểm soát hợp lý.
1. Túi nấu ăn chịu nhiệt độ cao cần được làm từ vật liệu phù hợp dựa trên thành phần 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 có lớp AL để đóng gói các chất có tính axit và kiềm, cần thêm một lớp composite PA giữa AL và CPP để tăng khả năng chống thấm axit và kiềm; độ co nhiệt của mỗi lớp composite cần phải nhất quán hoặc tương tự nhau để tránh bị biến dạng hoặc thậm chí bong tróc vật liệu sau khi nấu do tính chất co nhiệt không phù hợp.
2. Kiểm soát hợp lý quá trình ghép nối. Túi tiệt trùng chịu nhiệt chủ yếu sử dụng phương pháp ghép nối khô. Trong quá trình sản xuất màng tiệt trùng, cần phải lựa chọn chất kết dính phù hợp và quy trình dán tốt, đồng thời kiểm soát hợp lý các điều kiện đóng rắn để đảm bảo thành phần chính của chất kết dính và chất đóng rắn phản ứng hoàn toàn.
3. Khả năng chịu nhiệt độ cao là khâu quan trọng nhất trong quy trình đóng gói túi tiệt trùng nhiệt độ cao. Để giảm thiểu các vấn đề về chất lượng theo lô, túi tiệt trùng nhiệt độ cao phải được kiểm tra và thử nghiệm dựa trên điều kiện sản xuất thực tế trước và trong quá trình sản xuất. Kiểm tra xem sau khi tiệt trùng, bao bì có bị phẳng, nhăn, phồng rộp, biến dạng không, có bị tách lớp hoặc rò rỉ không, tỷ lệ suy giảm các đặc tính vật lý (độ bền kéo, độ bền bóc tách, độ bền hàn nhiệt) có đáp ứng yêu cầu không, v.v.
Thời gian đăng bài: 18/01/2024
