复合包材如何适应121℃高温蒸煮工艺要求,这儿全有(yǒu)
杀菌的目的主要有(yǒu)两个:
1、对有(yǒu)害细菌消灭彻底,满足无菌的要求,如医疗用(yòng)品的灭菌处理(lǐ)。
2、通过彻底灭菌后,在少加甚至不加防腐剂的情况下能(néng)抑制细菌滋生,延長(cháng)内容物(wù)的保质期,使内容物(wù)在常温下能(néng)较長(cháng)久的保持原来设计的风味,如各种食品类高温蒸煮产品。
耐高温杀菌处理(lǐ)包装袋按当前國(guó)际上比较认可(kě)的分(fēn)类如下:
1、可(kě)耐121℃的蒸煮袋,耐高温时间30-60min不等。
2、可(kě)耐135℃的蒸煮袋,耐温时间15-30min不等。
3、可(kě)耐145℃的超高温蒸煮袋,目前好的蒸煮袋,耐温时间5min以下。
现在國(guó)内市场上普遍使用(yòng)的是可(kě)耐121℃的高温蒸煮袋,一般固态物(wù)质比如肉类高温蒸煮包装还要满足抽真空的要求。
二、高温蒸煮袋对薄膜基材及化工材料要求
生产高温蒸煮袋用(yòng)的薄膜基材是满足蒸煮条件的基础,通常要根据高温蒸煮袋的蒸煮条件和内容物(wù)的特点来确定选用(yòng)哪些基材、什么规格、组合顺序,要用(yòng)哪种类型油墨和胶水等。
常用(yòng)的薄膜基材有(yǒu):BOPET 、B0PA、HDPE、RCPP、AL、共挤EVOH、共挤PVDC、共挤PE等;目前也有(yǒu)新(xīn)型五层以上共挤膜如:PP/AC/EV0H/AC/PP、PP/AC/PA/EV0H/PA/AC/PP等;另外还有(yǒu)共聚尼龙MXD6、陶瓷蒸镀膜如SiOxPET12um,多(duō)层共挤膜和陶瓷蒸镀膜因技术工艺和价格因素的影响,当前在高温蒸煮袋上的应用(yòng)还不多(duō)见。
根据表层(或承印层)、阻隔层、热封层的顺序,可(kě)以组合复合包材的结构,也有(yǒu)单层材料既做承印层也做阻隔层,所以包装袋可(kě)以根据需要设计為(wèi)两层、三层、四层或更多(duō)层,比如:BOPET//RCPP、BOPA//RCPP 、BOPET//BOPA//RCPP、BOPET//A1//RCPP、BOPET//A1//BOPA//RCPP等。
对于基材厚度通常选择為(wèi):BOPET12um,BOPA15um, AL7um或AL9um,RCPP50um、RCPP70um、RCPP80um、RCPP100um等,对于阻隔层通常选择BOPA和AL,根据实际需要也有(yǒu)选择BOPA25um和AL12um的情况,大容量和特殊要求的高温蒸煮袋所选择的RCPP厚度也有(yǒu)超过100um的。液體(tǐ)包装袋為(wèi)克服RCPP不耐跌落的缺陷,一般会在膜内添加助剂来增强其抗跌落性能(néng)。
高温蒸煮包材选用(yòng)的化工材料主要指油墨、胶水和溶剂。普通油墨不具耐高温性,蒸煮后会离层,有(yǒu)些颜色会变化,耐高温蒸煮油墨应该是以双组分(fēn)反应型聚氨酯為(wèi)连结料的油墨,它的印刷附着牢度好,经交联固化反应后,能(néng)耐高温蒸煮,与胶水之间能(néng)形成很(hěn)牢固的粘结力。
同时,对于大面积的专色和白色图案,还要选择配套的油墨固化剂。选用(yòng)油墨时要特别注意區(qū)分(fēn)普通油墨、耐100℃以下水煮型油墨和耐121℃以上高温蒸煮型油墨,以免误用(yòng)。胶水要选用(yòng)耐高温蒸煮级别的,通常认為(wèi)至少是满足121℃以上蒸煮要求,复合后必须具有(yǒu)很(hěn)好的粘结牢度、高温抗介质性和耐热性,目前常用(yòng)的是双组分(fēn)聚氨酯胶水。选用(yòng)溶剂要和油墨、胶水能(néng)很(hěn)好搭配,可(kě)满足工艺要求,但不能(néng)影响油墨、胶水的耐高温蒸煮性能(néng)。
三、高温蒸煮袋对生产工艺的要求
為(wèi)控制好高温蒸煮产品的质量,除了普通产品的生产要求之外,还要对个别地方提出特别要求,為(wèi)清晰简化,这里只简单列出各工序的几点注意事项。
1、印刷工序
实际生产中印刷工艺要注意的问题:
(1)高温蒸煮袋的印刷基材常用(yòng)的是BOPET12um和BOPA15um两种,选用(yòng)基材的级别要高,质量要有(yǒu)保证,包括電(diàn)晕值达到52达因以上,并且電(diàn)晕均匀;厚度均匀无荷叶边、无异物(wù)污染等。高温蒸煮的BOPA15um(包括复合用(yòng)的)不同于普通袋,选用(yòng)同步拉伸的,以此来保证各个方向同性,固定的纵向拉伸比和特殊的机械性能(néng)。
(2)根据油墨生产厂家的技术资料选用(yòng)油墨,至少选用(yòng)"R"级别油墨,高温蒸煮油墨不同厂家的不可(kě)混用(yòng),与油墨配套使用(yòng)的混合溶剂比例必须合适,并且有(yǒu)效成分(fēn)的纯度要达到99%以上。為(wèi)达到卫生要求,注意溶剂和油墨中均不含苯、甲苯、二甲苯、酮类或其它高沸点溶剂。要根据承印材料的特性和复合膜结构选定适合的油墨,比如选用(yòng)BOPA為(wèi)承印层,个别颜色的油墨在蒸煮状态下颜料可(kě)能(néng)会在BOPA上渗透,同样对于只有(yǒu)承印层和热封层两层结构的蒸煮袋,油墨也有(yǒu)在RCPP上渗透的可(kě)能(néng),从而带来对内容物(wù)污染的风险。
(3)需要大面积使用(yòng)的专色和白色油墨要添加1%-3%的油墨固化剂,一定要根据油墨厂家提供的技术资料来确定添加量,不可(kě)过多(duō)或过少。墨盘中收回的剩余油墨,不论存放了多(duō)長(cháng)时间,均不可(kě)再用(yòng)于高温蒸煮产品的印刷。
(4)使印刷料溶剂残留量低化,油墨附着牢度良好,一定要选定标准的生产工艺参数,比如烘箱温度、风量和机器速度等,对于添加了油墨固化剂的大面积油墨,其烘箱温度要比其他(tā)油墨高10-15℃。
(5)印后的BOPA膜一定要用(yòng)有(yǒu)AL箔的复合膜包裹严实,防止受潮收缩和性能(néng)改变。
(6)添加了油墨固化剂的印刷料要复卷一遍,存放时间不要超过三天,即三天内至少把印刷层复合完成。
2、复合工序
目前,高温蒸煮袋主要使用(yòng)干复工艺,此工序控制得如何是高温蒸煮袋成败的关键,生产中要注意以下问题:
(1)高温蒸煮胶水的使用(yòng)一定要按厂家的说明,比如配比、熟化的温度和时间等,稀释用(yòng)的醋酸乙酯溶剂的纯度要达到99%以上。
(2)各层材料的厚度要均匀,厚度偏差不超过7%,使用(yòng)AL箔的产品,除了它的机械性能(néng)参数满足外,AL箔表面要干燥,洁净度一定要达到A 级标准,即用(yòng)蒸馏水检查时,要全部能(néng)被浸润,并且针孔数要越少越好,使用(yòng)前的存放时间不宜超过三个月。為(wèi)增强复合牢度,复合在中间的BOPA要為(wèi)双面電(diàn)晕,且電(diàn)晕值均不低于50达因。
(3)胶水涂布要均匀,根据不同厂家和不同型号胶水的特性,干基量一般要在3.5-4.8g/m2,达到涂布量标准的情况下,以左、中、右位置的涂布偏差不可(kě)超过0.3g/m2為(wèi)基准。固化剂要按要求添加,如果干复的車(chē)间环境湿度超过了80%,要适当增加固化剂的添加量,一般在原来的基础上增加5%-10%,如果产品印刷图案有(yǒu)较多(duō)的黄色、白色等浅色區(qū)域,生产时涂布量要比深色图案设计增加0.3g/m2左右的涂布量,以防止蒸煮后出现明显斑点。
(4)确定合适的机器加工工艺参数,特别是三节的烘箱温度比生产普通产品都要高5-10℃,复合加热辊温度在70-80℃,复合压力比同规格普通产品增加0.1-0.2MPa,根据机器性能(néng)机速控制在120m/min以下。收卷的初始张力和锥度的选择根据材料类型和规格来确定,以收卷松紧度适中,卷膜不起皱為(wèi)基准。
(5)熟化必须按不同型号的胶水要按厂家的使用(yòng)要求去做,温度和时间不可(kě)偏离要求太多(duō),温度偏差要在5℃以内,时间偏差不可(kě)超过4小(xiǎo)时,熟化时间不够和超長(cháng)均不可(kě)取。
(6)熟化后的材料要在室温下正常冷却12小(xiǎo)时以上才可(kě)以分(fēn)切制袋。
(7)复合高温蒸煮胶水的选用(yòng)必须与油墨和薄膜很(hěn)好搭配,如果搭配不当,会出现高温蒸煮后离层的现象,所以批量生产之前,必须做好样品试验。
(8)根据胶水的特点可(kě)选择每复合一层熟化12-24h,一层完成后再按胶水要求的熟化时间完成熟化。也可(kě)以多(duō)层一次性复合完成后进熟化室,按胶水要求的熟化时间完成熟化。分(fēn)层熟化的优点是质量稳定,减少复合起皱的影响;一次性完成的好处是生产效率高,且便于管理(lǐ),但有(yǒu)起皱的质量隐患。
3、制袋工序
一般来讲制袋是高温蒸煮袋的工序,要严格地控制和把关,否则会功亏一篑。制袋时要注意的问题如下:
(1)批量制袋之前,要做样品试验,确定了加工工艺参数,包括各段热封刀(dāo)的温度、压力和机器速度等,并且这些参数能(néng)保证蒸煮前后的热封强度均能(néng)达到标准。装入等容量的内容物(wù)在高温蒸煮试验机中做耐介质的试验,以此来确定材料结构的符合性。
(2)保证制袋前的卷膜已充分(fēn)冷却,并且各层间的复合强度,卷膜的溶剂残留等经检测后均已达标,做了首件检查项目的确认。
(3)制袋时热封边宽度不低于5mm。另外,為(wèi)保证热封合區(qū)域平整美观,冷却模具要保证足够低的温度,一般要在25℃以下。
(4)制袋过程中卷膜的适应性评估要做充分(fēn),保证每次生产时走膜顺畅,热封状况良好,制袋质量稳定。特别是RCPP做热封层,容易造成袋子开口性不好,要防止开口不良造成袋子板结。
(5)因高温蒸煮材料和工艺的特殊性,制袋过程中对高温蒸煮产品的抽检比例要适当增加,以便能(néng)及早发现过程中的质量异常,蒸煮试验以一个生产班次做一次為(wèi)宜,试验方法要正确,模拟客户的使用(yòng)条件,即包入等容量同性质的内容物(wù),按客户的灭菌条件(主要是蒸煮温度、时间、压力,比如条件参数為(wèi)121℃ 、40min、0.2-0.24MPa)进行耐高温蒸煮性的检测。
(6)根据袋子的尺寸和重量选择合适的包装数量,注意防护,防止对袋子机械损伤。
以上為(wèi)制袋工序要注意的问题点,目前市场上也有(yǒu)高温蒸煮型接吸管的直立袋和风琴袋,控制的重点為(wèi)管的材料要与袋子热封层的材料配套,保证良好的封合效果,蒸煮后和使用(yòng)过程中不至于渗漏。
另外就是管和盖的搭配,能(néng)保证蒸煮前后的密封性,根据材料的伸缩变化,要保证蒸煮后的开启力矩不能(néng)变化太大,以保证开启顺畅但又(yòu)能(néng)密封良好。
生产过程中,各个控制项目要按要求检验,这是验证质量是否符合标准的基本措施,所以从原材料到成品完成整个过程,检验要严格进行,特别是验证袋子功能(néng)的耐高温蒸煮检验不可(kě)有(yǒu)丝毫马虎。
四、高温蒸煮袋如何适应内容物(wù)包装及灭菌工艺的要求
高温蒸煮袋要经受住内容物(wù)的包装工艺及后续的灭菌工艺的考验,所以这个条件对其影响很(hěn)大。包装和灭菌处理(lǐ)完成的成品,必须是袋面平整,包材本身无收缩起皱、起泡、无离层、无渗漏等现象。下面是要注意的重点:
1、根据内容物(wù)的形态和性质选用(yòng)合适的材料和结构,如固态、液态或固液混合态要选用(yòng)不同的材料结构,有(yǒu)骨头、有(yǒu)刺的肉类内容物(wù)高温蒸煮前后均不能(néng)扎破袋子。如果内容物(wù)的酸碱性有(yǒu)差别,也要根据需要调整袋子材料结构和材料规格。
2、食品企业在批量使用(yòng)蒸煮袋前,要对蒸煮袋性能(néng)通过模拟试验来确认。因為(wèi)内容物(wù)的理(lǐ)化特性影响,在高温下可(kě)能(néng)发生变化而产生新(xīn)物(wù)质,有(yǒu)可(kě)能(néng)在蒸煮袋层层之间渗透从而引起蒸煮袋包装性能(néng)的下降。
3、选择合适的包装封口温度使封口牢固,防止蒸煮过程中此处漏料,在冷却过程中防止冷却水中的细菌渗入污染。
4、如果不是抽真空包装,要注意控制包装内残留的气體(tǐ)量,能(néng)做到比例适中,残留量基本一致,不然在蒸煮过程即使有(yǒu)反压,残留气體(tǐ)量多(duō)的袋子也会胀破。
5、确定稳定的高温灭菌工艺条件,比如按标准蒸煮条件為(wèi)121℃耐温40min,制作蒸煮袋的各类材料在达到121℃时已到所能(néng)承受的极限,如果温度和时间过多(duō)超出这个工艺条件,较难保证蒸煮袋的某些性能(néng)不受破坏,如浅色油墨变色,复合强度严重衰减,热封强度降低等。
6、注意材料变化对包装物(wù)的影响,比如蒸煮后的RCPP变硬,材料中的添加剂析出等,评估蒸煮后和蒸煮前的物(wù)理(lǐ)性能(néng)变化的影响,还要注意对内容物(wù)卫生性的影响。
7、防止仓储和运输过程中发生的破包漏气,尤其是抽真空的蒸煮袋。一般蒸煮后的RCPP会变硬,抽真空的折痕处易发生漏气问题,这需要从选材和工艺上加以解决。
8、对于高温蒸煮袋包装的产品忌粗暴搬运、装卸,同时贮存于清洁、干燥、通风、阴凉的地方,不可(kě)靠热源太近,这样可(kě)以尽可(kě)能(néng)保证包装袋和内容物(wù)的理(lǐ)化性能(néng)稳定。在贮藏和销售过程中发现胀包和渗漏的产品禁止出售和食用(yòng)。如果在销售环节出现较多(duō)不良状况,将严重影响产品的形象,甚至有(yǒu)可(kě)能(néng)会毁灭一个品牌,使用(yòng)高温蒸煮袋的企业要做好充分(fēn)评估。
9、经过高温蒸煮的内容物(wù)和袋子要确定合理(lǐ)的保质期,如熟肉制品具有(yǒu)丰富的蛋白质,微生物(wù)十分(fēn)容易繁殖,而且肉制品中的脂肪在贮存中易氧化变质,一般保质期都在一年以内,即使有(yǒu)AL膜的结构也不宜超过24个月。
况且,经过高温蒸煮时,包材中某些添加剂在高温条件下会加快游离到表面,如塑料薄膜中添加的开口剂、抗静電(diàn)剂、爽滑剂等会慢慢渗出,同时有(yǒu)慢慢污染食品的风险,并且塑料产品都会有(yǒu)逐步老化的过程,会不断影响袋子性能(néng),因此不宜長(cháng)时间存放。
尽管根据复合材料的结构,理(lǐ)论上可(kě)以根据其透湿、透氧数据和老化时间来计算内容物(wù)保质期,理(lǐ)论保质期可(kě)以是两年甚至五年以上,但实际应用(yòng)中不确定因素太多(duō),鉴于复合材料本身的特点及内容物(wù)性质的不确定性,保质期不能(néng)只依赖包材的透湿、透氧数据和密封性来判定,因此高温蒸煮食品确定两年以上的保质期是缺乏事实依据的。
10、不可(kě)忽视特殊要求,如500ml以上风琴边封高温蒸煮输液袋客户标准要求必须满足1.8m高自然跌落无破袋的情况,这时就不能(néng)按國(guó)家标准来生搬硬套,只有(yǒu)通过增加材料厚度或在热封层添加抗跌破的助剂来满足这种要求。
以上分(fēn)析了高温蒸煮袋在生产和使用(yòng)过程中要注意的问题,不同于普通袋的地方在于:高温蒸煮袋不但在蒸煮前要满足标准,蒸煮后和保质期内也要在外观、功能(néng)和卫生性等方面满足使用(yòng)的要求,这个实际要求甚至会遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高温蒸煮袋的某项國(guó)家标准。
五、高温蒸煮包材结构设计需要综合考虑
包材是否满足要求,包材使用(yòng)者和生产者都非常关注。尤其是使用(yòng)者,一定要考虑包装的内容物(wù)是哪一种性质的物(wù)品,包装的容量是多(duō)少,包装好后要经受什么样的蒸煮灭菌条件,保存在什么样的环境中,要求多(duō)長(cháng)的保质期等。
不同内容物(wù)的要求,对蒸煮袋质量的要求就不同,对材料结构的组合、胶粘剂和油墨的选择也不同,生产工艺控制也会有(yǒu)差异,同样也就会有(yǒu)成本的不同。
确定使用(yòng)哪种结构之前,一定要做充分(fēn)的评估,比如同样是150g容量、同样规格尺寸的高温蒸煮板栗复合直立袋,其结构可(kě)以是PET12um//AL7um//RCPP70um,也可(kě)以是PET12um //AL7um //BOPA15um//CPP70um,究竟选用(yòng)哪一种,要根据使用(yòng)者的具體(tǐ)要求来确定,选择有(yǒu)BOPA15 um的结构,袋子会有(yǒu)较好的封合强度,有(yǒu)较好的耐穿刺、耐挤压、防渗漏和抗跌破的性能(néng),同时阻隔性能(néng)更强一些,适合長(cháng)途运输、多(duō)次搬运周转和遠(yuǎn)距离销售(如出口到國(guó)外)。
如果以上两种结构都能(néng)满足其功能(néng)要求,价格可(kě)能(néng)就是要考虑的重点了,肯定会取消BOPA15um的使用(yòng)。
另外,有(yǒu)印刷的高温蒸煮袋,尽量不要选择PET //RCPP或BOPA//RCPP两层结构,因在高温蒸煮状态下油墨颜料会在RCPP内加速渗透,会对内容物(wù)造成污染,為(wèi)防止此风险,就需要在RCPP前加一层适当厚度的AL箔。确定结构后,就需要生产者严格选材,严格按工艺要求生产,保证高温蒸煮袋的安全使用(yòng)是生产者和使用(yòng)者双方的共同责任。