因直立袋对材料的各项力学性能要求较高,根据其层数结构

一、复合材料的选择

牛奶包装的薄膜种类

近年来,伴随着人民生活水平的提高,食品愈发趋于多样化、卫生化、方便化及高档化,复合膜软包装也逐渐占据了重要的地位。

因直立袋对材料的各项力学性能要求较高,所以一般采用多层复合膜。

根据其层数结构,基本上可分为3种。

近年来,伴随着人民生活水平的提高,食品愈发趋于多样化、卫生化、方便化及高档化,复合膜软包装也逐渐占据了重要的地位。
耐高温蒸煮食品包装袋–俗称软罐头作为符合膜软包装的一种,普遍用于食品的常温存放,常用于肉类、豆制品等食品的包装形式,一般采用真空包装,经过高温加热灭菌,可在常温下储存。
耐蒸煮包装食品携带方便,开袋即食,卫生方便,又能很好地保持食品风味,深受消费者喜爱。
根据灭菌工艺、包装材料的不同,耐蒸煮包装产品的保质期从半年至两年不等。

外层即承印材料,目前市场上常用的直立袋承印材料除普通OPP外分切,还有PET、PA等高强度、高阻隔性的材料,可根据情况进行选择。
若用来包装干果类固体产品,可选用BOPP、消光BOPP等普通材料。
若包装液体类产品,一般选用PET或PA材料。

1、简易包装膜

蒸煮食品的包装流程为制袋、装袋、抽真空、热封、检验、蒸煮加热灭菌、干燥冷却、打包。
蒸煮加热灭菌是整个流程的核心工序,然而,由高分子材料–塑料制成的包装袋在受热后分子链运动加剧,材料物理性能易发生热衰减从而产生问题。

中间层一般选择高强度、高阻隔性的材料,如PET、PA、VMPET、铝箔等。
而且RFID,要求中间层材料的表面张力要满足复合要求,必须与粘合剂有良好的亲和力。

一般为单层膜,它是由各种聚乙烯料添加一定比例的白色母料,经吹膜设备生产而成的。
这种包装薄膜为非阻隔型结构,采用巴氏杀菌法进行热灌装,保质期较短。

耐蒸煮包装袋常见问题

内层即热封层,一般选用PE或CPE、CPP等具有较强低温热封性能的材料。
要求其复合面的表面张力要满足复合要求,但热封面的表面张力必须低于34mN/m,且要有良好的防污染能力、抗静电能力和热封性。

2、三层结构的黑白共挤包装膜

耐高温蒸煮食品是将食品包装后连同包装材料一起进行加热灭菌。
为达到较高的物理性和良好的阻隔性,耐蒸煮包装由多种基材复合而成,常用材料有PA、PET、AL和CPP,常用结构有两层复合膜(如BOPA/CPP、PET/CPP)、三层复合膜(如PA/AL/CPP、PET/PA/CPP)和四层复合膜。
优质的耐高温蒸煮食品包装材料应具备以下条件:

二、对制袋工艺的要求

采用LDPE、LLDPE、EVOH、MLLDPE等树脂,配合黑、白母料共挤吹制而成的高性能复合膜。
热封内层中所添加的黑色母料起到阻挡光线的作用。
这种包装膜采用超高温瞬时杀菌和双氧水杀菌法,常温下保质期可达到30天左右。

①良好的机械性能,强度高、柔软,能适应各种包装机械、制袋机、热合机的需要;

在设定热封温度时需要考虑的因素,一是热封材料的特性;二是薄膜厚度;三是热封烫压的次数以及热封面积的大小。
一般情况下,同一部位烫压次数较多时,热封温度可适当设定低一些。

3、五层结构的黑白共挤包装膜

②良好的耐热性,在121℃温度下蒸煮40min,包装膜、袋尺寸稳定,不变形,不分层,热封处不开裂;

热封时必须要加以适当的压力才可能促进热封面材料的黏合。
但若压力过大,会使熔融的材料挤出,不但影响袋子的平整度故障分析与排除,还会影响袋子的热封效果,降低热封强度。

吹膜时增加了中间阻隔层(由EVA、EVAL等高阻隔性树脂组成),因此,这种包装膜属于高阻隔性无菌包装膜,有较长的保质期,常温下可保存90天左右。
三层及多层黑白共挤包装膜具有优异的热封性能以及避光阻氧性,同时具有价格低廉、运输方便、储存空间小、实用性强等优点。

③具有较高的阻隔性,氧气透过量低于30cm3/m2·24h·23℃,RH50%,水蒸汽透过量低于5g/m2·24h·38℃·atm,RH90%;

热封时间除了与热封温度和热封压力有关外,还与热封材料的性能、加热方式等因素相关。
具体操作应根据不同的设备和材料,在实际试机时进行调整。

乳品用聚乙烯薄膜的性能要求

④优秀的食品卫生性,不含对人有害的物质,经高温蒸煮后不会产生对人有害的物质,长期与食品接触,化学性能稳定,不会与食品中各种成分发生化学反应,生成对人体有害的物质;

制袋热合时热封刀的加热方式可分为两类:单边加热和两边加热。
显然,两边加热方式要比单边加热方式高效、实用。

为适应牛奶灌装和印刷的要求,对聚乙烯薄膜主要有如下几个方面的要求。

⑤良好的商品展示性,高度透明,表层可彩色印刷。

直立袋在实际生产中出现的问题较多,但主要有两个突出问题:一是盛装商品时发生漏液或漏气;二是制袋过程中的袋型不平整及底封不对称。
因此,如何做好材料的选择,并采用最佳的工艺操作方式,对于直立袋的整体质量提高起着决定性的作用。

1、爽滑性

但是在实际生产中会出现很多问题,最常见的质量问题为蒸煮后包装袋起皱、破袋、漏气和蒸煮后异味:

薄膜的内外表面应当具有良好的爽滑性,以确保其在高速自动灌装机上能够顺利地进行灌装,因此,薄膜表面的动静摩擦系数要比较低,一般要求为0.2~0.4薄膜的爽滑性主要是通过添加爽滑剂来实现的,在薄膜成型后,爽滑剂从薄膜内迁移到表面,聚积成均匀的薄层,能够显著地降低薄膜的摩擦系数,使薄膜具有良好的爽滑效果。

①包装袋起皱一般有3种表现形式,即包装基材出现横向或纵向或不规则性皱痕;各复合层出现皱裂,平整性差;包装基材收缩,收缩的复合层与其他复合层分离,呈条纹状。
破袋则分为直接胀裂与起皱后破裂两种。

2、拉伸强度

②脱层是指包装材料各复合层相互分离的现象。
轻微的脱层表现为包装受力部位呈现条纹状凸起,剥离强度降低,甚至可用手撕开,而严重时则在蒸煮后呈现包装复合层大面积分离。
如出现脱层现象,则包装材料各复合层间物理性能的相互协同加强作用消失,物理性能、阻隔性能大幅下降,无法满足货架期的要求,往往会给企业造成较大损失。

由于在灌装过程中塑料薄膜要受到来自自动灌装机的机械拉力的作用,因此,要求薄膜必须具有足够的拉伸强度,防止在自动灌装机拉力的作用下而被拉断。
在吹膜过程中选用熔融指数较低的LDPE或者HDPE粒子,对于提高聚乙烯薄膜的拉伸强度十分有利。

③轻微漏气潜伏期较长,蒸煮时不易发觉,在产品流通存储期间产品真空度减小,包装出现明显空气时才会被发现,因此,该质量问题往往涉及产品较多,影响较大。
出现漏气与蒸煮袋的热封不牢、耐穿刺性差有较大关系。

3、表面润湿张力

④蒸煮后食品产生异味也是经常出现的质量问题。
蒸煮后出现的异味与包装材料的溶剂残留超标或材料选择不当有关。
如采用PE膜作为120℃以上的高温蒸煮袋内封层,在高温下PE膜易出现臭味。
因此,高温蒸煮袋的内层选择CPP材料为宜。

为了使印刷油墨能够在聚乙烯塑料薄膜表面顺利铺展、润湿和附着,要求薄膜的表面张力应当达到一定的标准,需依赖电晕处理而达到较高润湿张力,否则就会影响油墨在薄膜表面的附着力和牢固度,从而影响印刷品的质量。
一般要求聚乙烯薄膜的表面张力应达到38dyne以上,若能达到40dyne以上更佳。
由于聚乙烯属于典型的非极性高分子材料,分子结构中不含极性基团,且结晶度高,表面自由能低,惰性较强,化学性能稳定,因此,薄膜材料的印刷适性较差,对油墨的附着力不理想。

耐蒸煮包装物理性能检测方法

4、热封性

导致耐蒸煮包装质量问题的因素比较复杂,涉及到复合层原材料、胶粘剂、油墨、复合及制袋工艺控制、蒸煮工艺等多个方面。
为确保包装质量及食品货架期,对包材进行耐蒸煮试验十分必要。

薄膜自动包装最担心的就是漏封、虚封而导致破袋问题,因此,薄膜要有良好的热封制袋性,有良好的封断性,有一个较宽的热封范围,以便在包装速度变化时,热封效果不受太大的影响,还常采用MLLDPE作为热封层,以充分保证热封条件的稳定性及可热封性。
也就是说,既要保证热封,又要能够顺利切断,使熔融树脂不会粘刀。

适用于耐蒸煮包装袋的国家标准为GB/T
10004-2008《包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合》,该标准参照JISZ
1707-1997《食品包装用塑料薄膜总则》而制定,代替了GB/T
10004-1998《耐蒸煮复合膜、袋》和GB/T
10005-1998《双向拉伸聚丙烯薄膜/低密度聚乙烯复合膜、袋》。
GB/T
10004-2008中规定了耐蒸煮包装膜及袋的各项物理性能及溶剂残留指标,并要求对耐蒸煮包装袋进行耐高温介质性测试,方法为将蒸煮袋中分别装入4%乙酸、1%硫化钠、5%氯化钠及植物油后排气封口,在121℃的高压蒸煮锅中加热加压40min,在压力保持不变的情况下冷却。
然后对其外观、拉断力、伸长率、剥离力和热封强度进行检测,用下降率来评定,公式如下:

在吹膜过程中添加一定比例的LLDPE可以明显改善薄膜的低温热封性能和夹杂物热封性能,但LLDPE的添加量不能过大,否则会使聚乙烯薄膜的黏性太高,热封时就容易发生粘刀故障。
对于薄膜的结构设计,可根据包装内容物及其保质期的不同,选择相应结构的包装膜。

R=/A×100

其中R为被检测项目的下降率,A为耐高温介质试验前被检测项目的平均值;B为耐高温介质试验后被检测项目的平均值。
性能要求为”使用温度为80℃以上的产品经耐高温介质性试验后,应无分层、破损、袋内、外无明显变形,剥离力、拉断力、断裂标称应变和热合强度下降率应≤30%”。

耐蒸煮包装袋物理性能检测

通过蒸煮试验对蒸煮前后拉伸性能、剥离强度、热封强度等物理性能的检测可对蒸煮袋的耐蒸煮质量进行综合判定。
蒸煮试验一般采用实际内容物和模拟物两种。
采用实际内容物进行蒸煮试验,可最大程度地接近实际生产情况,能有效预防不合格包装批次进入生产线。
对包材厂而言,在生产过程中及入库前采用模拟物对包材耐蒸煮性能进行检测更具有实践性与操作性。
以下将通过对3种不同厂家的耐蒸煮包装袋装入食品模拟液,分别进行蒸、煮试验来介绍耐蒸煮包装袋物理性能测试方法,试验过程如下:

仪器:安全智能型反压高温蒸煮锅,HST-H3热封试验仪。

试验步骤:将4%乙酸小心装入蒸煮袋至容积的2/3,注意不要污染封口,以免影响封口牢度。
装好后,用HST-H3将蒸煮袋封口,共制样12个。
在封口时要尽量将袋内空气排出,以免蒸煮时空气膨胀影响测试结果。

将密封好的试样放入蒸煮锅内开始试验。
设置蒸煮温度121℃,蒸煮时间40min,6个试样蒸,6个试样煮。
在蒸煮试验过程中要密切注意蒸煮锅内气压和温度的变化,以确保温度和压力维持在设定的范围内。

试验结束后,冷却至室温,取出观察是否有破袋、皱痕、脱层等现象。
经试验,1#、2#试样蒸煮后表面平整,无脱层现象,3#试样蒸煮后表面不很平整,且边缘有不同程度的翘曲。

分别取蒸煮前与蒸煮后的包装袋,裁取横向、纵向15mm×150mm的长方形试样各5条,在23±2℃,50±10%RH的环境下状态调节4h。
采用XLW智能电子拉力试验机在200mm/min的条件下测试其拉断力与断裂伸长率。
采用GB/T 10004-2008中耐高温介质性公式计算下降率。

根据GB
8808-1988《软质复合塑料材料剥离试验方法》A法,裁取宽15±0.1mm,长150mm的试样,试样横、纵向各取5条。
沿试样长度方向对复合层进行预剥离,装入XLW智能电子拉力试验机,在300mm/min的条件下测试剥离力。
经试验,1#、2#试样蒸煮前、后经乙酸乙酯溶剂浸泡一端后均无法剥离。
3#试样蒸煮前、煮后经乙酸乙酯溶剂浸泡后无法剥离,蒸后纵向平均剥离力为5.679N,横向平均剥离力为4.921N。

根据GB/T 2358-1998《塑料薄膜包装袋
热合强度试验方法》,在试样热封部位裁取宽15mm的试样,打开呈180°,将试样两端装夹在XLW
智能电子拉力试验机上,在300mm/min的速度下测试最大载荷,采用GB/T
10004-2008中耐高温介质性公式计算下降率。

经试验,3#试样表面出现褶皱,蒸煮后断裂伸长率下降率大,超过了GB/T
10004-2008的要求,耐高温介质性不合格,不适于应用于高温蒸煮食品。
2#试样蒸煮试验后,横向拉伸性能下降较纵向更为明显,虽然拉断力、热封强度下降率符合要求,但是断裂伸长率明显降低,尤其是蒸的试样,横向断裂伸长率下降率甚至达到了50%以上,2#试样不能用于高温蒸的食品包装。
1#试样耐高温介质性优异,可用于耐高温蒸、煮食品。

从检测结果可以看出,经过高温蒸煮灭菌后,包材的各项性能指标具有不同形式的改变,因此,进行耐高温介质性测试时不可只进行单个方向的性能检验,以偏概全。
并且,高温灭菌方式对包材物理性能的影响有较大区别,企业应根据实际生产工艺选择蒸或煮的方式。

耐蒸煮包装袋物理性能总结

耐蒸煮包装食品因其食用、存储的便利性,愈发受到消费者青睐。
为有效保持内容物质量,防止食品变质,需对高温蒸煮袋生产工艺的每一道工序严格把关,合理控制。

1、耐高温蒸煮袋应根据内容物、生产工艺选择合适的材质。
例如,耐高温蒸煮袋内封层一般选择CPP;含AL层包装袋用于包装酸碱性内容物时,应在AL及CPP之间增加PA复合层以增加抗酸碱渗透性;各复合层的热缩性应一致或相似,以免因材料热缩性能匹配性差而导致蒸煮后材料翘曲甚至脱层。

2、合理控制复合工艺。
耐高温蒸煮袋多采用干式复合法。
在蒸煮膜生产过程中,要选择合适的胶粘剂及良好的涂胶工艺,合理控制熟化条件,确保胶粘剂主剂与固化剂反应充分。

3、耐高温介质性是耐高温蒸煮袋包装过程中最严峻的一道工序,为减少批量质量问题的出现,必须在使用前、生产过程中根据实际生产情况对耐高温蒸煮袋进行蒸煮试验,检测蒸煮后包装的外观是否平整、起皱、起泡、变形,是否有离层、渗漏现象,物理性能下降率是否符合要求等。

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