近年來,伴隨著人民生活水平的提高,食品愈發(fā)趨于多樣化、衛(wèi)生化、方便化及高檔化,復(fù)合膜軟包裝也逐漸占據(jù)了重要的地位。耐高溫蒸煮食品包裝袋——俗稱軟罐頭作為符合膜軟包裝的一種,普遍用于食品的常溫存放,常用于肉類、豆制品等食品的包裝形式,一般采用真空包裝,經(jīng)過高溫(100~135℃)加熱滅菌,可在常溫下儲存。耐蒸煮包裝食品攜帶方便,開袋即食,衛(wèi)生方便,又能很好地保持食品風(fēng)味,深受消費者喜愛。根據(jù)滅菌工藝、包裝材料的不同,耐蒸煮包裝產(chǎn)品的保質(zhì)期從半年至兩年不等。
蒸煮食品的包裝流程為制袋、裝袋、抽真空、熱封、檢驗、蒸煮加熱滅菌、干燥冷卻、打包。蒸煮加熱滅菌是整個流程的核心工序,然而,由高分子材料——塑料制成的包裝袋在受熱后分子鏈運動加劇,材料物理性能易發(fā)生熱衰減從而產(chǎn)生問題。
耐蒸煮包裝袋常見問題
耐高溫蒸煮食品是將食品包裝后連同包裝材料一起進(jìn)行加熱滅菌。為達(dá)到較高的物理性和良好的阻隔性,耐蒸煮包裝由多種基材復(fù)合而成,常用材料有PA、PET、AL和CPP,常用結(jié)構(gòu)有兩層復(fù)合膜(如BOPA/CPP、PET/CPP)、三層復(fù)合膜(如PA/AL/CPP、PET/PA/CPP)和四層復(fù)合膜(如PET/PA/AL/CPP)。優(yōu)質(zhì)的耐高溫蒸煮食品包裝材料應(yīng)具備以下條件:
、倭己玫臋C(jī)械性能,強(qiáng)度高、柔軟,能適應(yīng)各種包裝機(jī)械、制袋機(jī)、熱合機(jī)的需要;
、诹己玫哪蜔嵝裕121℃溫度下蒸煮40min,包裝膜、袋尺寸穩(wěn)定,不變形,不分層,熱封處不開裂;
、劬哂休^高的阻隔性,氧氣透過量低于30cm3/m2.24h.23℃,RH50%,水蒸汽透過量低于5g/m2.24h.38℃.atm,RH90%;
、軆(yōu)秀的食品衛(wèi)生性,不含對人有害的物質(zhì),經(jīng)高溫蒸煮后不會產(chǎn)生對人有害的物質(zhì),長期與食品接觸,化學(xué)性能穩(wěn)定,不會與食品中各種成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成對人體有害的物質(zhì);
、萘己玫纳唐氛故拘,高度透明,表層可彩色印刷。
但是在實際生產(chǎn)中會出現(xiàn)很多問題,最常見的質(zhì)量問題為蒸煮后包裝袋起皺、破袋、漏氣和蒸煮后異味:
、侔b袋起皺一般有3種表現(xiàn)形式,即包裝基材出現(xiàn)橫向或縱向或不規(guī)則性皺痕;各復(fù)合層出現(xiàn)皺裂,平整性差;包裝基材收縮,收縮的復(fù)合層與其他復(fù)合層分離,呈條紋狀。破袋則分為直接脹裂與起皺后破裂兩種。
、诿搶邮侵赴b材料各復(fù)合層相互分離的現(xiàn)象。輕微的脫層表現(xiàn)為包裝受力部位呈現(xiàn)條紋狀凸起,剝離強(qiáng)度降低,甚至可用手撕開,而嚴(yán)重時則在蒸煮后呈現(xiàn)包裝復(fù)合層大面積分離。如出現(xiàn)脫層現(xiàn)象,則包裝材料各復(fù)合層間物理性能的相互協(xié)同加強(qiáng)作用消失,物理性能、阻隔性能大幅下降,無法滿足貨架期的要求,往往會給企業(yè)造成較大損失。
、圯p微漏氣潛伏期較長,蒸煮時不易發(fā)覺,在產(chǎn)品流通存儲期間產(chǎn)品真空度減小,包裝出現(xiàn)明顯空氣時才會被發(fā)現(xiàn),因此,該質(zhì)量問題往往涉及產(chǎn)品較多,影響較大。出現(xiàn)漏氣與蒸煮袋的熱封不牢、耐穿刺性差有較大關(guān)系。
、苷糁蠛笫称樊a(chǎn)生異味也是經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量問題。蒸煮后出現(xiàn)的異味與包裝材料的溶劑殘留超標(biāo)或材料選擇不當(dāng)有關(guān)。如采用PE膜作為120℃以上的高溫蒸煮袋內(nèi)封層,在高溫下PE膜易出現(xiàn)臭味。因此,高溫蒸煮袋的內(nèi)層選擇CPP材料為宜。
耐蒸煮包裝物理性能檢測方法
導(dǎo)致耐蒸煮包裝質(zhì)量問題的因素比較復(fù)雜,涉及到復(fù)合層原材料、膠粘劑、油墨、復(fù)合及制袋工藝控制、蒸煮工藝等多個方面。為確保包裝質(zhì)量及食品貨架期,對包材進(jìn)行耐蒸煮試驗十分必要。
適用于耐蒸煮包裝袋的國家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 10004-2008《包裝用塑料復(fù)合膜、袋干法復(fù)合、擠出復(fù)合》,該標(biāo)準(zhǔn)參照J(rèn)IS Z 1707-1997《食品包裝用塑料薄膜總則》而制定,代替了GB/T 10004-1998《耐蒸煮復(fù)合膜、袋》和GB/T 10005-1998《雙向拉伸聚丙烯薄膜/低密度聚乙烯復(fù)合膜、袋》。GB/T 10004-2008中規(guī)定了耐蒸煮包裝膜及袋的各項物理性能及溶劑殘留指標(biāo),并要求對耐蒸煮包裝袋進(jìn)行耐高溫介質(zhì)性測試,方法為將蒸煮袋中分別裝入4%乙酸、1%硫化鈉、5%氯化鈉及植物油后排氣封口,在121℃的高壓蒸煮鍋中加熱加壓40min,在壓力保持不變的情況下冷卻。然后對其外觀、拉斷力、伸長率、剝離力和熱封強(qiáng)度進(jìn)行檢測,用下降率來評定,公式如下:
R=(A-B)/A×100
其中R為被檢測項目的下降率(%),A為耐高溫介質(zhì)試驗前被檢測項目的平均值;B為耐高溫介質(zhì)試驗后被檢測項目的平均值。性能要求為“使用溫度為80℃以上的產(chǎn)品經(jīng)耐高溫介質(zhì)性試驗后,應(yīng)無分層、破損、袋內(nèi)、外無明顯變形,剝離力、拉斷力、斷裂標(biāo)稱應(yīng)變和熱合強(qiáng)度下降率應(yīng)≤30%”。
耐蒸煮包裝袋物理性能檢測
通過蒸煮試驗對蒸煮前后拉伸性能、剝離強(qiáng)度、熱封強(qiáng)度等物理性能的檢測可對蒸煮袋的耐蒸煮質(zhì)量進(jìn)行綜合判定。蒸煮試驗一般采用實際內(nèi)容物和模擬物兩種。采用實際內(nèi)容物進(jìn)行蒸煮試驗,可最大程度地接近實際生產(chǎn)情況,能有效預(yù)防不合格包裝批次進(jìn)入生產(chǎn)線。對包材廠而言,在生產(chǎn)過程中及入庫前采用模擬物對包材耐蒸煮性能進(jìn)行檢測更具有實踐性與操作性。以下將通過對3種不同廠家的耐蒸煮包裝袋裝入食品模擬液,分別進(jìn)行蒸、煮試驗來介紹耐蒸煮包裝袋物理性能測試方法,試驗過程如下:
1 蒸煮試驗
儀器:安全智能型反壓高溫蒸煮鍋(北京發(fā)恩科貿(mào)有限公司),HST-H3熱封試驗儀(濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司)。
試驗步驟:將4%乙酸小心裝入蒸煮袋至容積的2/3,注意不要污染封口,以免影響封口牢度。裝好后,用HST-H3將蒸煮袋封口,共制樣12個。在封口時要盡量將袋內(nèi)空氣排出,以免蒸煮時空氣膨脹影響測試結(jié)果。
將密封好的試樣放入蒸煮鍋內(nèi)開始試驗。設(shè)置蒸煮溫度121℃,蒸煮時間40min,6個試樣蒸,6個試樣煮。在蒸煮試驗過程中要密切注意蒸煮鍋內(nèi)氣壓和溫度的變化,以確保溫度和壓力維持在設(shè)定的范圍內(nèi)。
試驗結(jié)束后,冷卻至室溫,取出觀察是否有破袋、皺痕、脫層等現(xiàn)象。經(jīng)試驗,1#、2#試樣蒸煮后表面平整,無脫層現(xiàn)象,3#試樣蒸煮后表面不很平整,且邊緣有不同程度的翹曲。
2 拉伸性能對比
分別取蒸煮前與蒸煮后的包裝袋,裁取橫向、縱向15mm×150mm的長方形試樣各5條,在23±2℃,50±10%RH的環(huán)境下狀態(tài)調(diào)節(jié)4h。采用XLW(PC)智能電子拉力試驗機(jī)(濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司)在200mm/min的條件下測試其拉斷力與斷裂伸長率。采用GB/T 10004-2008中耐高溫介質(zhì)性公式計算下降率。試驗結(jié)果如表1所示。
3 剝離試驗
根據(jù)GB 8808-1988《軟質(zhì)復(fù)合塑料材料剝離試驗方法》A法,裁取寬15±0.1mm,長150mm的試樣,試樣橫、縱向各取5條。沿試樣長度方向?qū)?fù)合層進(jìn)行預(yù)剝離,裝入XLW(PC)智能電子拉力試驗機(jī)(濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司),在300mm/min的條件下測試剝離力。經(jīng)試驗,1#、2#試樣蒸煮前、后經(jīng)乙酸乙酯溶劑浸泡一端后均無法剝離。3#試樣蒸煮前、煮后經(jīng)乙酸乙酯溶劑浸泡后無法剝離,蒸后縱向平均剝離力為5.679N,橫向平均剝離力為4.921N。
4 熱封強(qiáng)度試驗
根據(jù)GB/T 2358-1998《塑料薄膜包裝袋 熱合強(qiáng)度試驗方法》,在試樣熱封部位裁取寬15mm的試樣,打開呈180°,將試樣兩端裝夾在XLW(PC) 智能電子拉力試驗機(jī)(濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司)上,在300mm/min的速度下測試最大載荷,采用GB/T 10004-2008中耐高溫介質(zhì)性公式計算下降率。本次試驗測試結(jié)果如表2。
5 試驗結(jié)果分析
經(jīng)試驗,3#試樣表面出現(xiàn)褶皺,蒸煮后斷裂伸長率下降率大,超過了GB/T 10004-2008的要求,耐高溫介質(zhì)性不合格,不適于應(yīng)用于高溫蒸煮食品。2#試樣蒸煮試驗后,橫向拉伸性能下降較縱向更為明顯,雖然拉斷力、熱封強(qiáng)度下降率符合要求,但是斷裂伸長率明顯降低,尤其是蒸的試樣,橫向斷裂伸長率下降率甚至達(dá)到了50%以上,2#試樣不能用于高溫蒸的食品包裝。1#試樣耐高溫介質(zhì)性優(yōu)異,可用于耐高溫蒸、煮食品。
從檢測結(jié)果可以看出,經(jīng)過高溫蒸煮滅菌后,包材的各項性能指標(biāo)具有不同形式的改變,因此,進(jìn)行耐高溫介質(zhì)性測試時不可只進(jìn)行單個方向的性能檢驗,以偏概全。并且,高溫滅菌方式(蒸、煮)對包材物理性能的影響有較大區(qū)別,企業(yè)應(yīng)根據(jù)實際生產(chǎn)工藝選擇蒸或煮的方式。本次試驗的3個包裝袋的適用范圍如表3。
耐蒸煮包裝袋物理性能總結(jié)
耐蒸煮包裝食品因其食用、存儲的便利性,愈發(fā)受到消費者青睞。為有效保持內(nèi)容物質(zhì)量,防止食品變質(zhì),需對高溫蒸煮袋生產(chǎn)工藝的每一道工序嚴(yán)格把關(guān),合理控制。
1、耐高溫蒸煮袋應(yīng)根據(jù)內(nèi)容物、生產(chǎn)工藝選擇合適的材質(zhì)。例如,耐高溫蒸煮袋內(nèi)封層一般選擇CPP;含AL層包裝袋用于包裝酸堿性內(nèi)容物時,應(yīng)在AL及CPP之間增加PA復(fù)合層以增加抗酸堿滲透性;各復(fù)合層的熱縮性應(yīng)一致或相似,以免因材料熱縮性能匹配性差而導(dǎo)致蒸煮后材料翹曲甚至脫層。
2、合理控制復(fù)合工藝。耐高溫蒸煮袋多采用干式復(fù)合法。在蒸煮膜生產(chǎn)過程中,要選擇合適的膠粘劑及良好的涂膠工藝,合理控制熟化條件,確保膠粘劑主劑與固化劑反應(yīng)充分。
3、耐高溫介質(zhì)性是耐高溫蒸煮袋包裝過程中最嚴(yán)峻的一道工序,為減少批量質(zhì)量問題的出現(xiàn),必須在使用前、生產(chǎn)過程中根據(jù)實際生產(chǎn)情況對耐高溫蒸煮袋進(jìn)行蒸煮試驗,檢測蒸煮后包裝的外觀是否平整、起皺、起泡、變形,是否有離層、滲漏現(xiàn)象,物理性能(拉伸性能、剝離強(qiáng)度、熱封強(qiáng)度)下降率是否符合要求等。