Màng nhựa tổng hợp là vật liệu đóng gói thường được sử dụng cho bao bì chống thanh trùng. Thanh trùng và tiệt trùng bằng nhiệt là một quy trình quan trọng để đóng gói thực phẩm thanh trùng ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên, các tính chất vật lý của màng nhựa tổng hợp dễ bị phân hủy nhiệt sau khi được 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 thanh trùng ở nhiệt độ cao và giới thiệu các phương pháp thử nghiệm hiệu suất vật lý của chúng, hy vọng có ý nghĩa hướng dẫn cho sản xuất thực tế.
Túi đóng gói chịu nhiệt độ cao là một dạng bao bì thường được sử dụng cho thịt, các sản phẩm từ đậu nành và các sản phẩm thực phẩm chế biến sẵn khác. Nó thường được đóng gói chân không và có thể được bảo quản ở nhiệt độ phòng sau khi được làm nóng và khử trùng ở nhiệt độ cao (100 ~ 135 ° C). Thực phẩm đóng gói chịu nhiệt độ cao dễ mang theo, sẵn sàng để ăn sau khi mở túi, vệ sinh và tiện lợi, và có thể duy trì tốt hương vị của thực phẩm, vì vậy nó được người tiêu dùng vô cùng yêu thích. Tùy thuộc vào quy trình khử trùng và vật liệu đóng gói, thời hạn sử dụng của các sản phẩm bao bì chịu nhiệt độ cao dao động từ nửa năm đến hai năm.
Quy trình đóng gói thực phẩm thanh trùng là làm túi, đóng bao, hút chân không, hàn nhiệt, kiểm tra, nấu và đun nóng tiệt trùng, sấy khô và làm mát, và đóng gói. Nấu và đun nóng tiệt 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 đun nóng và các tính chất vật lý của vật liệu dễ bị suy giảm nhiệt. Bài viết này phân tích các vấn đề thường gặp sau khi nấu túi thanh trùng nhiệt độ cao và giới thiệu các phương pháp thử nghiệm hiệu suất vật lý của chúng.
1. Phân tích các vấn đề thường gặp với túi đóng gói chống tiệt trùng
Thực phẩm thanh trùng nhiệt độ cao được đóng gói, sau đó được làm nóng và khử trùng cùng với vật liệu đóng gói. Để đạt được các tính chất vật lý cao và tính chất rào cản tốt, bao bì chống thanh trùng được làm từ nhiều loại vật liệu cơ bản. Các vật liệu thường được sử dụng bao gồm PA, PET, AL và CPP. Các cấu trúc thường được sử dụng có hai lớp màng composite, 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 phổ biến nhất là nếp nhăn, túi bị vỡ, rò rỉ không khí và mùi sau khi nấu:
1). Túi bao bì nói chung có ba dạng nhăn: nếp nhăn ngang hoặc dọc hoặc không đều trên vật liệu đế bao bì; nếp nhăn và vết nứt trên mỗi lớp composite và độ phẳng kém; co rút của vật liệu đế bao bì, và sự co rút của lớp composite và các lớp composite khác tách biệt, có sọc. Túi bị vỡ được chia thành hai loại: vỡ trực tiếp và nhăn rồi vỡ.
2). Tách lớp là hiện tượng các lớp vật liệu đóng gói tổng hợp bị tách rời nhau. Tách lớp nhẹ biểu hiện bằng các vết phồng dạng sọc ở các bộ phận chịu lực của bao bì, độ bền bóc tách giảm, thậm chí có thể xé nhẹ bằng tay. Trong trường hợp nghiêm trọng, lớp vật liệu đóng gói tổng hợp bị tách ra ở diện tích lớn sau khi nấu. Nếu xảy ra tách lớp, khả năng tăng cường hiệp đồng của các tính chất vật lý 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 không thể đáp ứng được yêu cầu về thời hạn sử dụng, thường gây ra tổn thất lớn hơn cho doanh nghiệp.
3). Rò rỉ không khí nhẹ thường có thời gian ủ tương đối dài và không dễ 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 không 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 của rò rỉ không khí có liên quan chặt chẽ đến khả năng hàn nhiệt yếu và khả năng chống thủng kém của túi retort.
4) Mùi sau khi nấu cũng là một vấn đề chất lượng phổ biến. Mùi đặc trưng xuất hiện sau khi nấu có liên quan đến dư lượng dung môi quá mức trong vật liệu đóng gói hoặc lựa chọn vật liệu không phù hợp. Nếu màng PE được sử dụng làm lớp niêm phong bên trong của túi nấu ăn nhiệt độ cao trên 120°, màng PE dễ bị mùi ở nhiệt độ cao. Do đó, RCPP thường được chọn làm lớp bên trong của túi nấu ăn nhiệt độ cao.
2. Phương pháp thử tính chất vật lý của bao bì chịu nhiệt
Các yếu tố dẫn đến vấn đề chất lượng của bao bì chống thanh 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 làm túi và composite, và quy trình thanh trùng. Để đảm bảo chất lượng bao bì và thời hạn sử dụng của thực phẩm, cần phải tiến hành thử nghiệm khả năng chịu nấu trên 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 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 là đổ đầy các túi đóng gói chịu nhiệt bằng 4% axit axetic, 1% natri sunfua, 5% natri clorua và dầu thực vật, sau đó xả và niêm phong, đun nóng và tạo áp suất 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 niêm phong 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 mặt hàng được thử nghiệm, A là giá trị trung bình của các mặt hàng được thử nghiệm trước khi thử nghiệm môi trường chịu nhiệt độ cao; B là giá trị trung bình của các mặt hàng được thử nghiệm sau khi thử nghiệm môi trường chịu nhiệt độ cao. Các yêu cầu về hiệu suất là: “Sau khi thử nghiệm khả năng chịu điện môi ở nhiệt độ cao, các sản phẩm có nhiệt độ sử dụng từ 80°C trở lên không được có hiện tượng tách lớp, hư hỏng, biến dạng rõ ràng bên trong hoặc bên ngoài túi, và lực bóc, lực kéo, độ biến dạng danh nghĩa khi đứt và độ bền hàn nhiệt giảm. Tỷ lệ này phải ≤30%”.
3. Kiểm tra tính chất vật lý của bao bì chịu nhiệt
Kiểm tra thực tế trên máy có thể phát hiện chính xác nhất hiệu suất tổng thể của bao bì chống thanh trùng. 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. Khả năng vận hành kém, lãng phí lớn và chi phí cao. Thông qua thử nghiệm thanh trùng để phát hiện các đặc tính vật lý như đặc tính kéo, độ bền bóc, độ bền hàn nhiệt trước và sau khi thanh trùng, chất lượng chống thanh trùng của túi thanh trùng có thể được đánh giá toàn diện. Các thử nghiệm nấu ăn thường sử dụng hai loại nội dung thực tế và vật liệu mô phỏng. Thử nghiệm nấu ăn sử dụng nội dung thực tế có thể gần nhất có thể với tình hình sản xuất thực tế và có thể ngăn chặn hiệu quả bao bì không đủ tiêu chuẩn xâm nhập vào dây chuyền sản xuất theo từng 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. Kiểm tra hiệu suất nấu ăn thực tế và dễ vận hành hơn. Tác giả giới thiệu phương pháp kiểm tra hiệu suất vật lý của túi bao bì chống thanh trùng bằng cách đổ đầy chất lỏng mô phỏng thực phẩm từ ba nhà sản xuất khác nhau vào chúng và tiến hành các thử nghiệm hấp và đun sôi tương ứng. Quy trình thử nghiệm như sau:
1). Kiểm tra nấu ăn
Thiết bị: Nồi nấu áp suất cao thông minh, an toàn, 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, niêm phong các túi nấu ăn bằng HST-H3 và chuẩn bị tổng cộng 12 mẫu. Khi niêm phong, phải xả hết không khí trong túi ra ngoài hết mức có thể 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 mức 121°C, thời gian nấu ở mức 40 phút, hấp 6 mẫu và đun sôi 6 mẫu. Trong quá trình thử nghiệm nấu, hãy chú ý đến những thay đổi về 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 vỡ, 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 có hiện tượng 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 đóng gói trước và sau khi nấu, cắt 5 mẫu hình chữ nhật có kích thước 15mm×150mm theo chiều ngang và 150mm theo chiều dọc, và xử lý chúng trong 4 giờ trong môi trường 23±2℃ và 50±10%RH. Máy kiểm tra độ bền kéo điện tử thông minh XLW (PC) được sử dụng để kiểm tra lực đứt và độ giãn dài khi đứt trong điều kiện 200mm/phút.
3). Kiểm tra bóc vỏ
Theo phương pháp A của GB 8808-1988 “Phương pháp thử bóc tách cho 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 tổng hợp 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 ở phần hàn nhiệt của mẫu, mở mẫu ở góc 180° và kẹp cả hai đầu mẫu trên XLW (PC) thông minh. Trên máy thử kéo điện tử, tải trọng tối đa được thử nghiệm ở tốc độ 300mm/phút và tốc độ rơi được tính toán bằng công thức điện môi chịu nhiệt độ cao trong GB/T 10004-2008.
Tóm tắt
Thực phẩm đóng gói chống thanh trùng ngày càng được người tiêu dùng ưa chuộng vì tính tiện lợi khi ăn và bảo quản. Để duy trì hiệu quả chất lượng của thực phẩm bên trong và ngăn ngừa thực phẩm bị hư hỏng, mọi bước trong quy trình sản xuất túi thanh trùng 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 bằng 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 túi đóng gói có chứa lớp AL được sử dụng để đóng gói các nội dung axit và kiềm, nên thêm một lớp tổng hợp PA giữa AL và CPP để tăng khả năng chống thấm axit và kiềm; mỗi lớp tổng hợp Độ co nhiệt phải đồng đều hoặc tương tự để tránh cong vênh hoặc thậm chí tách lớp vật liệu sau khi nấu do tính chất co nhiệt không phù hợp.
2. Kiểm soát hợp lý quá trình tổng hợp. Túi retort chịu nhiệt độ cao chủ yếu sử dụng phương pháp kết hợp khô. Trong quá trình sản xuất màng retort, cần lựa chọn chất kết dính thích hợp và quy trình dán keo tốt, kiểm soát hợp lý điều kiện lưu hóa để đảm bảo tác nhân chính của chất kết dính và tác nhân lưu hóa phản ứng đầy đủ.
3. Độ bền môi trường nhiệt độ cao là quá trình nghiêm ngặt nhất trong quá trình đóng gói túi retort nhiệt độ cao. Để giảm thiểu sự cố chất lượng hàng loạt, túi retort nhiệt độ cao phải được thử nghiệm và kiểm tra retort dựa trên điều kiện sản xuất thực tế trước khi sử dụng và trong quá trình sản xuất. Kiểm tra xem hình thức của bao bì sau khi nấu có bị phẳng, nhăn, phồng rộp, biến dạng không, có bị tách lớp hoặc rò rỉ không, tốc độ suy giảm của các tính chất vật lý (tính chất kéo, độ bền bóc, độ bền hàn nhiệt) có đáp ứng yêu cầu không, v.v.
Thời gian đăng: 18-01-2024
