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高溫蒸煮包裝那些事兒我這全有。
2017-03-24 20:36:14   作者:小寶   來源:網(wǎng)絡(luò)   評論:0 點(diǎn)擊:

高溫蒸煮包裝附加值高,要做好很不容易。尤其是鋁箔結(jié)構(gòu),產(chǎn)品受熱之后經(jīng)常會出現(xiàn)鋁箔粘接失效,從而出現(xiàn)明顯的起泡或脫層。高溫蒸煮包裝引起脫層的原因有很多,其中很重要的一點(diǎn),就是食品中的辛辣類和酸性內(nèi)容物、某些食品添加劑等影響了包裝的粘連效果。

高溫蒸煮應(yīng)該如何應(yīng)對鋁箔包裝頻發(fā)的粘接失效問題?

高溫蒸煮包裝辛辣類和酸性內(nèi)容物時(shí),應(yīng)該注意哪些問題?

針對這些軟包裝企業(yè)比較頻發(fā)的問題,3月23日下午,由廣東包協(xié)情報(bào)委、《包裝前沿》、北京華騰(廣東國望)共同舉辦了“塑/塑結(jié)構(gòu)、鋁/塑結(jié)構(gòu)的高溫蒸煮復(fù)合工藝探討”在線技術(shù)交流會,包裝前沿技術(shù)QQ總?cè)骸?群和三個(gè)微信群共約3000多位群友在線參加。

交流會分兩大部分舉行,第一部分由北京華騰譚固(華騰福瑞的技術(shù)負(fù)責(zé)人)、許弟(研發(fā)博士)、馮發(fā)飛(研發(fā)博士)主講,為大家介紹了高溫蒸煮的相關(guān)工藝及控制難點(diǎn);第二部分是自由探討,就群友提出的9個(gè)高溫蒸煮相關(guān)的問題進(jìn)行了在線交流和解答。

 

一、高溫蒸煮的控制要點(diǎn)

1、主講:北京華騰(珠海福瑞)譚固

現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為肉制品熟食存放在5~6℃之間,會導(dǎo)致細(xì)菌迅速增長并有可能在4小時(shí)內(nèi)達(dá)到危險(xiǎn)水平,即使在4小時(shí)內(nèi)食用肉制熟食制品,也并非意味著絕對不會發(fā)生食品中毒事件。為了保證食物安全,人類采用了多種存儲技術(shù),以延長食物的保質(zhì)期。

(1)目前常見的幾種存儲技術(shù)

a.腌制

腌制是創(chuàng)造一個(gè)細(xì)菌無法繁殖的環(huán)境,使食物不會變質(zhì)。腌制是使食物含鹽量達(dá)到很高的濃度,使細(xì)胞無法攝取營養(yǎng)水分而無法生存,(這個(gè)可以參考細(xì)胞膜的滲透原理)。比如,咸魚、咸菜。

b.烘干

烘干多用于面食,使食物缺乏細(xì)菌繁殖所需要的水分。當(dāng)然這個(gè)方法僅適用于空氣干燥地區(qū),例如:新疆的馕餅,北方的干糧、炒面等。

c.低溫保存

如常見的冷藏、冷凍等,主要通過降低細(xì)菌繁殖速度來延長食物保存時(shí)間。

d.熏曬法

熏制食品可以使食品保存時(shí)間延長,且味道適合口味,如熏肉、雞、魚等。曬制或風(fēng)干,也可以長時(shí)間保存食物。

e.防腐劑

添加國家法律允許的防腐劑以達(dá)到延長保質(zhì)期的目的。

f.風(fēng)干法

把肉、禽類風(fēng)干也是一種食品保存方法,藏族喜歡吃的一種食品如風(fēng)干羊肉、風(fēng)干牛肉就屬此類食品。

g.高溫滅菌包裝

常見的就是高溫蒸煮包裝,也是今天我們重點(diǎn)討論的主題。高溫蒸煮可以殺死食物中絕大部分細(xì)菌,使食物失去腐敗、變質(zhì)的源頭,再進(jìn)行密封包裝,使得外界細(xì)菌無法進(jìn)入,以達(dá)到食物長時(shí)間保存而不變質(zhì)的目的。

(2)GB/T 10004-2008中規(guī)定的包裝袋按溫度分類

普通級包裝:產(chǎn)品使用溫度在80℃以下(含80℃)。

水煮級包裝:產(chǎn)品使用溫度在80℃以上~100℃(含100℃)。

半高溫蒸煮級包裝:產(chǎn)品使用溫度在100℃以上~121℃(含121℃)。

高溫蒸煮級包裝:產(chǎn)品使用溫度在121℃以上~145℃(含145℃)。

(3)常用高溫蒸煮包裝結(jié)構(gòu)

PET/AL/RCP ; PET/NY/AL/RCP ;NY/AL/RCP ; NY/RCP ; PET/RCP;NY/NY/RCP ;PET/NY/RCP。

(4)選材和設(shè)計(jì)

一般用普通的尼龍袋抽真空巴氏殺菌后可保存1~3個(gè)月;

用含有鋁箔的軟包裝袋,抽真空包裝后再高溫殺菌,常溫下可保存0.5~1年;

馬口鐵罐包裝殺菌后可保存2年。

所以在選用包裝袋材料結(jié)構(gòu)時(shí)需要綜合考慮保質(zhì)期、殺菌條件等。而且盡可能選擇較少的印刷圖案,四周熱封邊最好留出空白邊。

在材料選用方面應(yīng)該考慮:

a.阻隔性:良好的阻氣、阻濕性,良好的機(jī)械強(qiáng)度。

b.衛(wèi)生性:無毒、無氣味、殘留溶劑測定值小于5mg/m2;經(jīng)高溫蒸煮后沒有有害成分分解、析出。

c.耐內(nèi)容物性:耐介質(zhì)(酸、辣、鹽、堿)、抗油脂性能優(yōu)良、吸油率不大1%。

d.耐熱性:耐蒸煮性、瞬間高溫性。

e.機(jī)械強(qiáng)度:耐壓性優(yōu)良,經(jīng)高溫蒸煮后要求不變色、不變形、不離層。

(5)蒸煮包裝袋的殺菌溫度和時(shí)間

低溫蒸煮袋(105℃ 30min殺菌)

中溫蒸煮袋(121℃ 40min殺菌)

高溫蒸煮袋(135℃ 20~30min殺菌)

超高溫殺菌袋(145-150℃,幾秒~幾分鐘殺菌)

(6)蒸煮包裝袋生產(chǎn)控制要點(diǎn)

a.印刷

必須選用與殺菌工藝相匹配的油墨;油墨必須充分干燥,有條件的企業(yè)可以將印刷好的薄膜放低溫熟化室保存。

b.選擇合適的膠水

在蒸煮包裝袋中,膠黏劑面對的困難應(yīng)該是比較隱蔽的,但也是最大的。

膠粘劑既要面對包裝內(nèi)容物對膠粘劑分子的破壞和對粘接強(qiáng)度的影響,又要面對各種包裝材料表面狀況和各種薄膜添加劑的影響,在蒸煮過程中還需要面對高溫和高濕環(huán)境的挑戰(zhàn)。因此選擇合適的膠水也是一門技術(shù)活。

高溫蒸煮膠在實(shí)際應(yīng)用中,面對的主要挑戰(zhàn)是在鋁箔包裝中抵抗含有酸、辣及各種食品添加劑的內(nèi)容物對膠粘劑的破壞,而且還需要包裝很高的粘接強(qiáng)度。

2、主講:北京華騰博士研發(fā)工程師許弟

膠黏劑一方面要考慮不同基材帶來的如內(nèi)應(yīng)力差別、不同熱物理變化、表面狀況差異等對粘接的影響;另一方面還要考慮高溫情況下內(nèi)容物滲透薄膜后對粘接的破壞。因此,確認(rèn)粘接破壞源,根據(jù)最大風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的不同來選擇合適的粘接主體和復(fù)合結(jié)構(gòu)能夠讓我們達(dá)到事半功倍的效果。

軟包行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)可能或多或少碰到過在生產(chǎn)工藝、原料都控制得很穩(wěn)定的情況下,客戶的產(chǎn)品(特別是鋁箔殺菌產(chǎn)品)突然出現(xiàn)粘接失效的投訴;華騰公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)收集分析多個(gè)客戶案例之后發(fā)現(xiàn),很多情況下食品廠的配方調(diào)整是造成這些質(zhì)量事故的重要原因。

按照國家現(xiàn)行的食品添加劑標(biāo)準(zhǔn),食品用香料、香精在各類食品中的用量是“按生產(chǎn)需要適量使用, 除標(biāo)準(zhǔn)中注明的特定食品外, 其他食品是否可以加香應(yīng)按相關(guān)食品產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行”,其中絕大部分并沒有限量說明。這就是說軟包廠如果不能提高應(yīng)對該問題的抗風(fēng)險(xiǎn)閾值,出了質(zhì)量問題你都沒地方說理,因?yàn)槭称窂S是合法合規(guī)地添加食品添加劑進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)。

那么如何解決和避免這些問題的發(fā)生呢?

最根本的方法當(dāng)然是對相關(guān)的物質(zhì)進(jìn)行加入量的限定,然后我們就可以根據(jù)要求進(jìn)行質(zhì)量管控。但這畢竟是一個(gè)長期而復(fù)雜的工作,就目前而言我們最可行的辦法只能是在高危產(chǎn)品領(lǐng)域提高抵御風(fēng)險(xiǎn)能力來規(guī)避損失。

華騰公司在聚氨酯軟包裝膠黏劑行業(yè)有著相對豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),這幾年我們結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn),有針對性地開發(fā)了以UF3026A/UF3026B為代表的多款高耐介質(zhì)性產(chǎn)品,產(chǎn)品具備極佳的耐酸、耐小分子添加劑性能,低溶劑殘留等特點(diǎn)也經(jīng)受了客戶的實(shí)際考驗(yàn)和認(rèn)可。

具體的應(yīng)用場合和效果和大家分享兩個(gè)案例來說明:

某客戶包裝禽肉類制品,PET/AL/RCPP包裝蒸煮殺菌后要求30天加速老化(60℃)不脫層(>1N),同時(shí)無大面積離層起泡現(xiàn)象。由于產(chǎn)品侵蝕性極強(qiáng),客戶之前只能使用一款德國進(jìn)口產(chǎn)品才能滿足要求。我們的技術(shù)人員對內(nèi)容物進(jìn)行分析檢測發(fā)現(xiàn),其中助劑的添加量和種類較多,且介質(zhì)呈現(xiàn)較強(qiáng)的酸性,滲透過薄膜之后對界面特別是鋁箔界面的影響很大。因此推薦客戶使用強(qiáng)耐受產(chǎn)品UF3026A/B產(chǎn)品。

 

從結(jié)果上來看,華騰公司的UF3026和現(xiàn)用的德國同類產(chǎn)品性能接近,最終強(qiáng)度衰減趨于穩(wěn)定,滿足客戶的使用需求,同期對比的日本產(chǎn)品雖然初始強(qiáng)度較高,但最終的老化效果并不好,特別是在加速老化15天后,日本樣品出現(xiàn)了局部起泡脫層的現(xiàn)象。這也說明:對于不同粘接破壞源,針對性選擇膠水非常重要,初始強(qiáng)度并不是唯一的評判選擇標(biāo)準(zhǔn)。

接下來這個(gè)案例也比較有代表性:

我們公司某個(gè)客戶之前一直正常生產(chǎn)的產(chǎn)品突然出現(xiàn)了粘接失效的現(xiàn)象,他們希望能夠找出問題出現(xiàn)的原因。我們拿到對方事故前后同樣標(biāo)識的內(nèi)容物進(jìn)行分析之后發(fā)現(xiàn),其中的幾類食品添加劑的檢出量出現(xiàn)了明顯的變化,也就是說食品廠進(jìn)行了配方的調(diào)整。

我們建議客戶試用了我們的UF3026產(chǎn)品,PET/AL/RCPP鋁箔蒸煮結(jié)構(gòu)復(fù)合制品經(jīng)客戶要求的60℃加速老化30天后,強(qiáng)度仍能達(dá)到應(yīng)用需求(>2N),而其他品牌產(chǎn)品大多在加速老化7天內(nèi)甚至剛殺菌完,就已出現(xiàn)明顯的起泡或揉搓脫層等粘接失效現(xiàn)象(<0.5N)。最終只有使用了UF3026A/B產(chǎn)品的這個(gè)彩印廠達(dá)到了客戶的要求,因此他們輕松贏得了這個(gè)訂單。

從以上幾個(gè)案例可以知道,軟包裝企業(yè)在生產(chǎn)高溫蒸煮包裝的時(shí)候,應(yīng)該有如下思路:首先對內(nèi)容物進(jìn)行分類,同時(shí)對成分進(jìn)行精確地分析,再針對性地選擇相應(yīng)的包裝結(jié)構(gòu)以及適用的復(fù)合膠黏劑。

當(dāng)然,對于彩印廠而言,對添加劑成分進(jìn)行精確分析或者精準(zhǔn)判斷粘接失效風(fēng)險(xiǎn)源有較大的技術(shù)難度。隸屬于華騰公司、經(jīng)中國輕工業(yè)聯(lián)合會認(rèn)定的行業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺“食品用包裝材料安全溯源技術(shù)公共服務(wù)平臺”可以為大家提供專業(yè)的技術(shù)支持和服務(wù)。

3、主講:北京華騰(廣東國望)馮發(fā)飛

高溫蒸煮殺菌的溫度范圍一般在121~135℃之間,目前也有滿足145℃超高溫殺菌的軟包裝材料的研究。盡管從高溫蒸煮袋誕生到現(xiàn)在已有半個(gè)多世紀(jì)的時(shí)間,也有了較多高溫蒸煮蓋膜的生產(chǎn)和應(yīng)用,滿足121℃蒸煮要求的復(fù)合軟包裝材料也已經(jīng)相當(dāng)成熟,但在國內(nèi)市場上真正滿足135℃以上要求的成熟產(chǎn)品還為數(shù)不多,除了材料的限制,尤其是薄膜和油墨的搭配問題,同樣重要的是膠水的設(shè)計(jì)問題。

眾所周知,在高溫與高濕下,氨基甲酸酯基團(tuán)極容易發(fā)生水解而最終分解,造成粘結(jié)強(qiáng)度大幅降低,從而影響其使用性能。這是制約其在高溫領(lǐng)域下使用的最大瓶頸。

如何提高聚氨酯膠粘劑的耐熱性能就成為一個(gè)關(guān)鍵性的技術(shù)。

隨著眾多特殊包裝內(nèi)容物對軟包裝材料的苛刻要求,如耐穿刺性、阻氧性、耐油性與耐有機(jī)溶劑性等,聚酰胺類材料即尼龍薄膜被廣泛用于鋁箔結(jié)構(gòu)中,如NY/AL/RCPP、PET/NY/AL/RCPP、PET/AL/NY/RCPP等復(fù)合結(jié)構(gòu)。尼龍薄膜材料,一方面,由于含有大量極性較強(qiáng)的氫鍵,因此有利于提高復(fù)合材料間的粘結(jié)強(qiáng)度,另一方面,尼龍自身吸潮、透濕性較大,又給粘結(jié)帶來負(fù)面作用。如何提高含尼龍材料復(fù)合結(jié)構(gòu)的粘結(jié)強(qiáng)度就成為另一個(gè)關(guān)鍵性的技術(shù)。

針對上述兩項(xiàng)問題,經(jīng)華騰研發(fā)團(tuán)隊(duì)精心設(shè)計(jì),已經(jīng)成功開發(fā)了一款適用于NY/AL結(jié)構(gòu)且耐135℃高溫蒸煮的雙組分聚氨酯膠粘劑產(chǎn)品UF3070/UK5880A。

經(jīng)上機(jī)復(fù)膜實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,UF3070/UK5880A在典型的高溫蒸煮四層復(fù)合膜結(jié)構(gòu)PET(12)/NY(15)/AL(7)/RCPP(70)上表現(xiàn)十分優(yōu)異。該復(fù)合膜在50℃烘箱中放置72h后,基本完全熟化,可進(jìn)行制袋工序。

通過一系列的測試實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),UF3070/UK5880A具有優(yōu)異的耐熱性能。

另外,在PET/NY/AL/RCPP結(jié)構(gòu)上各層的剝離強(qiáng)度也較高。

經(jīng)測試,熟化后,PET/NY/AL/RCPP結(jié)構(gòu)由外向內(nèi)各層的剝離強(qiáng)度依次為4~5N/15mm、6~7N/15mm、10N以上/15mm(RCPP嚴(yán)重形變),包裝內(nèi)容物經(jīng)135℃高溫蒸煮45min后,PET/NY層不可剝離,NY/AL層的剝離強(qiáng)度可高達(dá)10N/15mm,AL/RCPP層的剝離強(qiáng)度為9~11N/15mm,且蒸煮后包裝袋在50℃烘箱中持續(xù)放置老化30天,外層PET/NY層仍不可剝離,中間層NY/AL層的剝離強(qiáng)度仍保持在8.5~10N/15mm,內(nèi)層AL/RCPP層的剝離強(qiáng)度也維持在8.5~10N。這一結(jié)果要優(yōu)于德國某一同類產(chǎn)品與國內(nèi)某一同類產(chǎn)品。

 

據(jù)客戶反饋,該產(chǎn)品除了具有能耐135℃高溫蒸煮的特點(diǎn)外,還在包裝內(nèi)容物方面具有較大的普適性,更大的應(yīng)用空間有待我們與客戶共同去嘗試與開發(fā)!

4、主講:北京華騰(珠海福瑞)譚固

(1)高溫蒸煮袋復(fù)合工藝需要特別注意的關(guān)鍵點(diǎn)

a、膠水配比必須準(zhǔn)確,盡可能成套的配制膠水,以免固化劑開封后車間環(huán)境中的水蒸氣對其的不利影響;

b、乙酯水分的控制。純度必須達(dá)標(biāo),含水率控制在0.05%以內(nèi),如果配制的膠水在幾分鐘到半小時(shí)內(nèi)就發(fā)白,一般乙酯的含水率就超過了0.1%;

c、保證涂膠量。涂膠量是膠水能夠保證粘接效果、抵抗蒸煮過程中高溫、高濕環(huán)境影響的前提條件,切忌以復(fù)合外觀是否合格來判斷涂膠量是否滿足,一般高溫蒸煮包裝要求涂布量在3.5-4g/㎡以上;

d、溶劑殘留。由于高溫蒸煮包裝材料層數(shù)較多,而且涂布量很大,總干基涂布量很有可能超過10g/㎡,大大高于普通包裝。所以必須充分掌握復(fù)合機(jī)的干燥能力,來控制機(jī)速。判斷復(fù)合機(jī)烘箱干燥能力一般從風(fēng)速、溫度、排放量及烘箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這幾個(gè)方面來判斷。

e、張力控制。除了材料自身的性能外,復(fù)合張力的控制對包裝袋蒸煮后的平整程度也有決定性的影響。

f、薄膜電暈值檢測。對于普通包裝,電暈值稍稍偏低一般不會影響產(chǎn)品的整體質(zhì)量,但是蒸煮包裝所用的薄膜若電暈值不達(dá)標(biāo),其對復(fù)合強(qiáng)度的影響會在后期的蒸煮過程中被很大程度放大,因此對電暈值不達(dá)標(biāo)的薄膜應(yīng)該實(shí)行一票否決制。

g、熟化條件。與普通膠水相比高溫蒸煮膠水需要更好的耐熱、耐氧化、耐水解的性能,所以熟化條件應(yīng)該更加嚴(yán)格。完成一次復(fù)合后,如果需要等待較長時(shí)間才復(fù)合下一層,半成品應(yīng)該在熟化房存放,完成最后的復(fù)合后應(yīng)該盡快送到熟化房熟化;建議55℃*72h連續(xù)熟化,因?yàn)橹袛嗍旎退愫髞碓傺a(bǔ)上相應(yīng)的時(shí)間,也是達(dá)不到連續(xù)熟化效果的。

(2)制袋

包裝內(nèi)容物后蒸煮時(shí),很容易由于內(nèi)容物含的游離水分過多出現(xiàn)不同程度的漲包現(xiàn)象,因此對熱封強(qiáng)度有很高的要求,制袋進(jìn)行多次熱封時(shí),各個(gè)燙刀位置必須套準(zhǔn),避免出現(xiàn)虛封情況。

(3)灌裝及高溫蒸煮殺菌

內(nèi)容物灌裝后容易還需要抽真空,所以應(yīng)該盡可能避免內(nèi)容物集中在包裝袋的一個(gè)部位造成的抽真空后應(yīng)力集中,提高包裝袋離層和破袋的風(fēng)險(xiǎn),尤其是內(nèi)容物為堅(jiān)硬或尖銳的食品時(shí),還應(yīng)該注意抽真空的程度。

殺菌條件主要是溫度和時(shí)間兩個(gè)方面來控制。

a、溫控。在食品廠實(shí)際應(yīng)用中,由于蒸煮設(shè)備溫度顯示不一定準(zhǔn)確,工人往往會根據(jù)氣壓來輔助判斷,這雖然有一定的科學(xué)依據(jù),但是溫度和壓力的關(guān)系還受到蒸煮裝置內(nèi)空氣量、注水量、放入蒸煮裝置內(nèi)待蒸煮產(chǎn)品的量的影響,所以壓力也是很難作為判斷溫度的依據(jù),正確的做法應(yīng)該是定期校準(zhǔn)溫控系統(tǒng);

b、時(shí)間。隨著蒸煮時(shí)間的延長,蒸煮對包裝袋的破壞作用越來越大,應(yīng)該嚴(yán)格控制蒸煮時(shí)間,避免出現(xiàn)過長時(shí)間蒸煮而導(dǎo)致的翹邊、卷曲、離層等問題。

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