19世纪初期,法国人研制出了罐头工艺,用来长期贮藏果蔬。经过200多年的改进和发展,罐头制作工艺愈发纯熟,其包装也从玻璃瓶扩展到金属罐、软罐等多种形式。虽然玻璃瓶和金属罐都具有极好的密封性、阻湿性和保香性,但由于其热传导速率慢、空间占用率高等影响生产和运输效率的缺陷,现在已经逐渐被软罐包装所取代。
所谓软罐包装,是指采用聚酯、铝箔、聚烯烃等材料复合而成的多层复合薄膜,用粘合剂将其热合后切制为一定尺寸的软质包装容器,用于肉食、果蔬包装,一般以蒸煮袋最为典型。常见蒸煮袋制作材料包括PET、铝箔、BOPA和CPP等,这些材料在力学性能(拉伸强度、剥离强度和耐冲击性能等)、物理性能(阻湿性、阻氧性和耐寒耐热性等)方面各有优劣,因而在生产中会根据内容物的种类和要求,采用两层、三层或多层复合结构,以获得佳性能。此类包装的壁薄且热传导性能佳,在短时间内即可达到灭菌标准,从而节约能源。由于袋装占用空间少、易携带,运输和贮存费用可大大降低,因而深受企业和消费者的喜爱。
然而在实际生产应用中,蒸煮袋同样存在一定的缺陷,其中“破袋”是最为困扰生产商的问题之一。要深入分析蒸煮袋的破袋原因,首先需从蒸煮食品的生产工艺入手。常规蒸煮袋装食品通常采用以下生产流程:原料验收→加工处理→装袋→抽真空→热熔封口→检验→加热杀菌→冷却→干燥包装,其中破袋现象多出现于加热杀菌和冷却环节。
为防止封口污染对热封质量的影响,装袋环节要求填充物量低于袋体容量,且抽真空环节袋内无法达到绝对真空状态,这两种情形将会导致蒸煮袋内残存一定的气体量。当真空处理后的蒸煮袋进行高温加热时,袋内容物的水分蒸发形成水蒸气与袋内残存的气体共同受热膨胀而导致压力骤升,当其超过蒸煮袋所能承受的大压力时,袋体薄弱部位会首先发生破裂。另外,在冷却环节,当冷却水进入蒸煮锅瞬间,袋外压力骤降,但由于袋内容物不可能同步冷却而导致内外压力相差数倍,必然引起破袋事故。
目前,业界一般采用反压的方法来控制蒸煮袋的破袋率,即杀菌和冷却环节利用压缩空气向锅内加压,来平衡袋内压力,减少破袋的几率。但这仅是从工艺流程上得到的解决办法,若蒸煮袋本身存在质量问题,那么上述方法就显得舍本逐末,失去了实际意义。
在多次试验后,可发现蒸煮袋的破袋多发于以下几个部位:热封封边处破裂;热封边内侧破裂;由于热封层与外层脱层导致热封边内侧内层破裂。
1. 热封封边处破裂。目前蒸煮袋普遍采用三边封制成平袋或自立袋的形式,由食品企业灌装后进行最后一边的封合,因此在分析热封边破裂的原因时,要区分破裂源。
对于制袋环节的封边破裂,主要是由于热封工艺的不合理而导致封边热封质量不达标。热封工艺是指利用高温热封刀对封口部位的上下薄膜施加预定的压力并保持一段时间,使之变为熔融粘流状态并粘合,经过冷却后具备一定的强度。该工艺的影响因素很多,热封温度、压力和时间相辅相成的影响大,其中温度起主导作用。热封温度一般在薄膜的熔融温度和分解温度之间,蒸煮袋主要采用CPP膜或HDPE膜为热封层,其熔点较高,热封温度可设在180℃~230℃之间,若温度过低,即使压力再大、时间再长,也无法使薄膜达到熔融自粘状态。反之,温度过高则易使封口部位的膜材在压力的作用下熔融挤出,降低了热封部位的厚度和热封强度。
除了依据薄膜自身的属性设定热封温度,复合层数越少,复合厚度越薄,封刀的温度就要适度降低。薄膜熔融后,在粘流面上施加的压力大小也会对熔融材料的封合产生极大影响。需要注意的是,封刀落下的时候要保证面向内容物的封边内侧压力略小于外侧,这样避免熔接时内侧部位厚度减少,降低封边的热封强度。