軟包裝袋破損的原因分析
軟包裝,是指采用聚酯、鋁箔、聚烯烴等材料復(fù)合而成的多層復(fù)合薄膜,用粘合劑將其熱合后切制為一定尺寸的軟質(zhì)包裝容器,用于肉食、果蔬包裝,一般以蒸煮袋較為典型。
常見蒸煮袋制作材料包括PET、鋁箔、BOPA和CPP等,這些材料在力學(xué)性能(拉伸強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度和耐沖擊性能等)、物理性能(阻濕性、阻氧性和耐寒耐熱性等)方面各有優(yōu)劣,因而在生產(chǎn)中會根據(jù)內(nèi)容物的種類和要求,采用兩層、三層或多層復(fù)合結(jié)構(gòu),以獲得較佳性能。
軟包裝袋破損的幾種情況
軟包裝袋的破損是影響產(chǎn)品包裝質(zhì)量的主要問題之一。常規(guī)蒸煮袋裝食品通常采用以下生產(chǎn)流程:原料驗(yàn)收→加工處理→裝袋→抽真空→熱熔封口→檢驗(yàn)→加熱殺菌→冷卻→干燥包裝。
通常軟包裝袋在以下幾種情況中容易出現(xiàn)破袋:
首先是在產(chǎn)品的灌裝過程中,灌裝的內(nèi)容物會對袋底部產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊,如果袋底部無法承受沖擊力的作用就會出現(xiàn)底部開裂,不僅影響生產(chǎn)環(huán)境的清潔,而且會影響灌裝效率;其次是在產(chǎn)品堆放、運(yùn)輸時(shí),倘若軟包裝袋承受不住由于商品堆壓等原因引起的內(nèi)壓增大,也會引起袋子破裂,高溫蒸煮袋的耐壓、耐高溫,抽真空包裝耐壓、柔韌性、冷凍包裝袋的耐凍碎裂性、耐穿刺性等不良都可能可能引起包裝袋的破裂。
軟包裝袋破損的原因分析
一、灌裝過程中破損情況
在新型的灌裝生產(chǎn)線上,軟包裝袋的制作與內(nèi)容物的灌裝幾乎同步,因此在進(jìn)行內(nèi)容物灌裝時(shí)袋底部的熱封部分并未完全冷卻,而所能承受的沖擊力也會大打折扣。
通常所說的熱封強(qiáng)度指的是將兩張薄膜通過熱合的方式黏在一起到完全冷卻后的黏結(jié)強(qiáng)度,但是在生產(chǎn)線上材料并未獲得充足的冷卻時(shí)間,因此包裝材料的熱封強(qiáng)度不適宜用于此處對于材料熱封性能的評價(jià),應(yīng)采用熱黏力--材料熱封部分尚未冷卻時(shí)的剝離力--依據(jù)此進(jìn)行材料選擇。
熱黏力的檢測與應(yīng)用:薄膜熱黏力與熱封溫度及熱封時(shí)間的關(guān)系具有一定的普遍性,要達(dá)到薄膜材料的較佳熱黏力有一個(gè)合適的溫度點(diǎn),而當(dāng)熱封溫度超過這個(gè)溫度點(diǎn)后熱黏力會表現(xiàn)出下降的趨勢。同時(shí)從數(shù)據(jù)上分析,在同一熱封溫度下,延長熱封時(shí)間會增加熱黏力,薄膜在同樣的熱封溫度下,當(dāng)熱封時(shí)間為0.3s時(shí)樣品的熱黏力明顯低于當(dāng)熱封時(shí)間是0.5s時(shí)的情況。
在實(shí)際使用中應(yīng)根據(jù)灌裝的內(nèi)容物計(jì)算灌裝時(shí)對于軟包裝袋底部的沖擊力,然后使用熱黏拉力試驗(yàn)儀通過調(diào)節(jié)熱封溫度、熱封壓力和熱封時(shí)間來繪制熱黏力曲線,并在參考計(jì)算數(shù)據(jù)、結(jié)合生產(chǎn)線實(shí)際情況的基礎(chǔ)上選擇較佳的熱封參數(shù)組合用于生產(chǎn)線。
二、存儲過程中的破袋情況
除真空包裝外,用軟包裝袋包裝的物品在存放和運(yùn)輸時(shí)會由于物品的摞放而引起袋內(nèi)氣體壓力的增大,進(jìn)而能夠引起軟包裝袋的破裂。由于發(fā)生破裂的位置多集中在材料間的熱合位置,即軟包裝袋的熱封處,因此破袋可以通過檢測包裝物熱封邊的熱封強(qiáng)度、進(jìn)而更換材料或者調(diào)整熱封工藝參數(shù)來避免。
材料的熱封強(qiáng)度根據(jù)檢測方法大致可分為拉伸熱封強(qiáng)度和膨脹熱封強(qiáng)度。通常我們使用拉力機(jī)檢測的是拉伸熱封強(qiáng)度,是包裝材料在受力方向一致、力值均勻的情況下熱封處抵抗分離的能力,特別適用于評價(jià)軟包裝袋的開口性,但不適用于解決軟包裝袋的破袋問題,因?yàn)橐鹌拼拇鼉?nèi)壓力的方向和大小都不確定,而且熱封處附近的材料由于承受了部分壓力可能會出現(xiàn)形變,但是軟包裝袋的受壓破損問題可以通過檢測材料的膨脹熱封強(qiáng)度來解決。
膨脹熱封強(qiáng)度的檢測與應(yīng)用:膨脹熱封強(qiáng)度的檢測需要使用泄漏與密封強(qiáng)度測試儀,需要向軟包裝袋內(nèi)加壓,同時(shí)可以檢測出整個(gè)包裝中強(qiáng)度較差的位置(不僅限于熱封部位)。由于膨脹熱封強(qiáng)度不能代表熱封的平均強(qiáng)度,所以膨脹熱封強(qiáng)度與拉伸熱封強(qiáng)度之間沒有什么關(guān)聯(lián)。膨脹熱封強(qiáng)度與軟包裝袋的尺寸、幾何形狀、以及使用材料有關(guān),但是如果材料特別柔軟(例如一些軟包裝材料可被拉伸至原始長度的幾倍以上)會隨著試驗(yàn)壓力的增加而出現(xiàn)明顯的變形,還需要借助約束板試驗(yàn)裝置對軟包裝袋的加壓膨脹以及材料的伸展變形起抑制作用。
通過泄漏與密封強(qiáng)度測試儀不僅能夠檢測軟包裝袋的較大破裂力,還能通過設(shè)定施加的壓力來測試包裝袋的破裂時(shí)間,操作人員可以根據(jù)測試數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)堆放結(jié)構(gòu),也可以進(jìn)一步調(diào)整熱封工藝的參數(shù)以改善包裝效果,或者根據(jù)軟包裝袋破裂的位置對包裝結(jié)構(gòu)上存在的問題進(jìn)行分析。
三、真空包裝封口開裂的破袋情況
(1)食品真空包裝設(shè)計(jì)方面,如內(nèi)容物的凈含量或體積超過了所用軟包裝材料的承受范圍,在運(yùn)輸或銷售流通過程中,稍受外力,就會出現(xiàn)上述破袋、開裂問題。
(2)因食品真空包裝材料的質(zhì)量問題導(dǎo)致成品包裝出現(xiàn)封口開裂問題一般集中在以下幾個(gè)方面:
①食品包裝的物理機(jī)械性能--如拉斷力與斷裂伸長率、抗穿刺強(qiáng)度、抗擺錘沖擊性能、剝離強(qiáng)度等測試,可綜合判斷包裝袋的韌性、耐穿刺性、抗沖擊性等物理機(jī)械性能是否符合包裝、儲存堆碼及運(yùn)輸過程的需求。
②食品包裝的密封性--如爆破壓力測試,可以確定發(fā)生破袋的位置和機(jī)械強(qiáng)度薄弱的部位。如熱封強(qiáng)度測試可判斷熱封強(qiáng)度是否滿足食品內(nèi)容物的要求,并確定熱封不良的部位以及熱封效果的均勻度。如扭矩力測試可以判斷瓶蓋的擰緊程度能否滿足瓶子不發(fā)生泄露的要求。
四、高溫蒸煮袋破袋問題
根據(jù)拉烏爾定律,空間里液體汽化的壓力,由可液化物質(zhì)的物質(zhì)的量決定。在常壓下,每摩爾的液體完全汽化后可以給22.4L的空間一個(gè)大氣壓的壓力,以GB/T10004-1998《耐蒸煮復(fù)合膜、袋》為例,試驗(yàn)中要求在包裝袋內(nèi)分別裝4%HAC、1%硫化鈉(Na2S)、5%氯化鈉(NaCl)水溶液及精制植物油,然后進(jìn)行排氣封口,裝入反壓蒸煮鍋內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。我們往往認(rèn)為已經(jīng)很地控制溫度,降溫時(shí)有足夠的反壓,還是常常發(fā)現(xiàn)有爆袋現(xiàn)象,爆袋肯定是因?yàn)榇鼉?nèi)的壓力高于袋外。
(1)首先分析水煮袋按規(guī)定把水裝入袋內(nèi),排氣封口。我們仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn),空氣沒有排干凈。其在100℃前的加熱過程中:時(shí)間密閉的玻璃球代表封閉的袋子,可以看出,加熱時(shí)水煮袋膨脹是正常的。分析其原因?yàn)椋菏覝貢r(shí)裝入水封口,這時(shí)袋內(nèi)外壓力是平衡的,在室溫加熱到98℃的過程中,液體水本身要膨脹,袋內(nèi)空氣要膨脹,這時(shí)產(chǎn)生的部分水蒸氣也占據(jù)部分空間,導(dǎo)致膨脹。這時(shí)候袋內(nèi)壓力會增加。袋子的爆破是這種熱狀態(tài)下封口部位高分子材料產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象。
(2)蒸煮袋在加熱到100℃以前,同水煮袋變化是一樣的,在蒸煮鍋內(nèi),加熱超過100℃時(shí),袋內(nèi)壓力永遠(yuǎn)高于袋外壓力。
根據(jù)上述破袋情況,一般在以下幾方面應(yīng)加強(qiáng)注意:
①材料方面
材料必須具有足夠的厚度,厚度不足,將會造成復(fù)合膜的強(qiáng)度不足,從而造成破袋問題:注意材料中再生料的加入,再生料各方面都會降低,加入過多,復(fù)合膜強(qiáng)度不足,從而造成破袋。在PE膜的制造過程中,加入LLDPE和mPE以提高PE的強(qiáng)度和柔韌性,從而減少破袋。如果在低溫冷凍環(huán)境中,使用的包裝,必須選用耐低溫的包裝材料(如BOPA),來生產(chǎn)復(fù)合膜,否則會造成低溫冷凍環(huán)境中,復(fù)合膜的脆裂。
②在制袋工藝方面
制袋的溫度過高,造成熱封處的熱封材料性能下降,從而影響到破袋;制袋的壓力過大,造成熱封處的熱封材料被擠出,封門的熱封材料降低(內(nèi)側(cè)壓力比外側(cè)壓力小),從而造成包裝袋在跌落時(shí)的破袋。制袋的熱封條過于鋒利,或有機(jī)械飛刺,也會損傷袋子的熱割邊緣,從而造成破袋現(xiàn)象。
③復(fù)合膜的剝離強(qiáng)度
如果復(fù)合膜的剝離強(qiáng)度過低,難以達(dá)到多層復(fù)合材料同時(shí)受力的要求,造成力不能更好的分散,那么在跌落過程中,就會造成破袋。另外,在高溫蒸煮袋中,由于有的粘合劑耐熱性不好,尤其在一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)中(如BOPA15/AL7/CPP70),在高溫蒸煮時(shí),也會造成在封口邊處的破裂,復(fù)合膜脫層的現(xiàn)象。
④其它方面
在包裝一些重包裝時(shí),在灌裝完該類物品后,熱封前,應(yīng)將袋內(nèi)的空氣排出,以減小包裝袋壁的受力,讓固形物直接受力,以減少袋的破損,在后加工過程中,應(yīng)特別注意耐穿刺強(qiáng)度、耐壓性能、跌落破裂性、耐溫性及耐溫介質(zhì)性和食品安合衛(wèi)生性能是否符合要求。