发布时间:2019-04-29 09:00

软罐头食品包装“蒸煮袋”的构成

玻璃瓶和金属罐装的食品,已于十九世纪普及到世界各国,并一直被珍视为贵重的、可藏的食品。然而,由于罐头盒本身份量重,以及长时间加热使风味受到影响,所以未必能满足消费者的要求。但罐头的出现却是人类历史上具有划时代意义的事件,像鱼、肉类等以前保留水分贮藏困难的食品,从此也可以保存下来而不损害其风味。同金属罐的情况一样,用杀菌锅成功制造了玻璃瓶罐头,这类食品在以往很长时期中一直成为食品的主要包装形式。

由此可见,玻璃瓶罐头和金属罐头的历史很长,而软罐头食品的历史还不长。软罐头食品的研究是以美国为首,于1940年就开始了。1956年伊利诺依大学的Nelson和Seinberg对包括聚酯薄膜在内的几种薄膜进行了试验。

从1958年起,美国陆军Natick研究所和Swift研究所开始从事供军队使用的软罐头食品的研究,为了用蒸煮袋代替战场上用的马口铁罐头食品进行了大量的试制和性能试验。1969年Natick研究所制成的软罐头食品受到信赖,成功地应用于阿波罗宇航计划。

由于这类包装的食品,可以在常温下放置而且有较长的使用寿命,食用时既可以冷食,又可以热食,使用方便,可以节省保存所需的能量,因此很受人们的欢迎。瑞典是世界最早生产和销售软罐头食品的国家,但是,世界上把软罐头食品作为商品化大规模生产的,当以日本为最。

1968年,日本大塚食品工业公司使用透明高温蒸煮袋包装咖喱制品,在日本最早实现了商品化。1969年改用铝箔为原料以提高袋的质量,使市场销售量不断扩大;1970年,开始生产用蒸煮袋包装的米饭制品;1972年,开发了蒸煮袋的汉堡饼,并实现了商品化,蒸煮袋装的肉丸子也投入市场。

铝箔型蒸煮袋最早是由三层耐热的材料复合制成,称之为“蒸煮袋”(英文名为RetortPouch,简称RP),日本东洋制罐公司出售的蒸煮袋,含铝箔叫做RP-F(耐135℃),不含铝箔透明的多层复合袋叫做RP-T、RR-N(耐120℃)。

欧美各国把这种袋称为软罐(FlexibleCan或SoftCan)。

蒸煮袋的特点

1.能够全部杀菌,微生物不会侵入,保存期长,透明袋有一年以上的保存期,铝箔型蒸煮袋有二年以上的保存期。

2.透氧、透湿都接近于零,使内容物几乎不可能发生化学变化,能较长期保持内容物的质量。

3.可以利用金属罐、玻璃瓶罐头食品的生产技术和设备。

4.封口可靠容易。

5.袋子热封可冲V型、U型缺口,易用手撕开食用。

6.印刷装璜美观。

7.能在3分钟内加热后食用。

8.可室温保存,可任何场合食用。

9.适于包装较薄食品,如鱼片、肉片等。

10.废弃物容易处理。

11.袋的尺寸可选择范围广,特别是小规格包装袋,比罐头食品更方便。

蒸煮袋用包装材料

软罐头使用的包装材料,可分为袋状(俗称蒸煮袋)、盘状(俗称蒸煮容器)和圆筒状三种类型。

这些包装材料,或者是单层的塑料薄膜,或者是塑料薄膜和铝箔的复合制品。在说明这些包装材料之前,有必要了解复合薄膜中的塑料薄膜及铝箔等原材料的特征和性能。

软罐头使用的复合薄膜包装材料,其外层薄膜有尼龙、聚酯,作为阻隔层的薄膜有聚偏二氯乙烯、铝箔、乙烯-乙烯醇共聚物,而作为密封层的薄膜有聚丙烯、特殊聚乙烯等。

由此表可知,复合薄膜所使用的各种原材料具有以下特征。

1.聚酯:具有优良的透明度、耐热性和耐磨性。薄膜厚度有12微米和25微米两种,印刷就在聚酯上进行,它可用作蒸煮袋或盘状容器的盖材。

2.尼龙:作为软罐头用包装材料的基材是不可缺少的。有双向拉伸和未拉伸两种。双向拉伸尼龙6薄膜,不仅具有优良的耐热性、耐寒性,而且撕裂强度和耐针孔性也好,因此,可与其它原材料复合在一起使用。另外,为了防止卷缩,提高强度,也有使用尼龙6-6薄膜的,但价格要比尼龙6高。

3.聚偏二氯乙烯:作为单层薄膜也可在软罐头中使用,可作为火腿、香肠的包装材料,其密封性、结扎性、热收缩性、气体阻隔性均优良。聚偏二氯乙烯还可作为尼龙、聚酯等膜材的涂层使用。除此以外,还有用于作为蒸煮袋的复合基材,用于高温、高压杀菌的优良的高阻隔性聚偏二氯乙烯薄膜上。

4.高密度聚乙烯:软罐头用的特殊高密度聚乙烯在日本已有商品销售。这种薄膜虽然气体阻隔性差,但由于抗张强度、延伸率、撕裂强度优良,封口适应性好,所以可作为密封层使用。然而,高密度聚乙烯在耐热性方面存在若干特点,其最高耐热温度为120℃。

5.聚丙烯:有良好的透明度、耐油性,而且耐热性比特殊聚乙烯好,所以可用作蒸煮袋和蒸煮容器的密封层。软罐头包装材料的密封层,大部分采用未拉伸聚丙烯膜或薄片。

6.铝箔:铝箔是采用纯度99%以上的电解铝,经过压延制作而成,作为包装材料使用时,铝箔是包装材料中唯一的金属基材。蒸煮袋所使用的铝箔厚度为7-15微米,而蒸煮容器所使用的铝箔厚度为50-130微米。由于铝箔无毒、无味,具有优良的遮光性,有极高的防潮性、阻气性和保密性,能最有效地保护被包装物,所以作为含脂肪食品的包装材料最为合适。然而,由于铝箔弯曲后有产生针孔的危险,所以有必要以塑料薄膜作为外层,与其复合。

软罐头用的包装材料,多半是塑料薄膜和铝箔复合而成。由于包装食品的种类、杀菌温度和保存条件的不同,所以必需仔细考虑各种原材料的组合,这步操作是包装设计中最重要的一环。

蒸煮袋

蒸煮袋和其它的食品包装材料不同,由于蒸煮袋要在热水或水蒸气中以110-140℃的高温杀菌,所以必须有良好的热封性、耐热性、耐水性和阻隔性。在耐热性方面有三点要求:

1.复合部分及封口部分不能因热处理而发生剥离及强度降低。

2.袋内密封面之间不得发生粘连。

3.尺寸要稳定等。

此外,内层薄膜粘连的极限温度,中密度聚乙烯为110℃,特殊聚乙烯为120℃,聚丙烯为125℃,特殊聚丙烯为140℃。

在耐水性方面,尼龙具有亲水基,吸水后虽有发白的危险,但复合部分不会分层。就阻隔性材料来说,有乙烯-乙烯醇聚合物、聚偏二氯乙烯、特殊尼龙;但是聚偏二氯乙烯和其它原材料不同,虽然也出现白色混浊,但经过一段时间后会恢复正常,在此期间,阻隔性不变。

关于蒸煮袋的构成、机械适应性以及物理性能等,以下分4种类型进行说明,即:

1)透明普通型

2)透明隔绝型

3)铝箔隔绝型

4)高温杀菌用袋。

一、透明普通型

透明普通型蒸煮袋,因为能看见内容物,所以被多数食品加工厂所采用。特别是酱菜、米饭等包装以及在低温下销售的汉堡肉饼,大多采用这种类型的包装材料。这些透明普通型包装材料,其外层采用尼龙或聚酯薄膜,内层是聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃薄膜。表2为透明普通型蒸煮袋的构成和物理性能。

从这些结果可以看到,20毫米的封口强度为6-7公斤,热封范围在150-220℃,粘连温度均是124℃。其次这两种材料的阻隔性。RP-T的氧气透量为118毫升/米2.24小时.大气压,水蒸气透过性为3克/米2.24小时,RP-N的氧气透过量为55毫升/米2.24小时.大气压,水蒸气透过性为3克/米2.24小时。这两种包装材料之间之所以呈现阻隔性差异,可能是因为聚酯和尼龙薄膜固有的阻隔性不同所致。

制造蒸煮袋的复合包装材料工厂,对这种透明普通型蒸煮袋的构成进行试验,生产了许多类型的蒸煮袋,表3是代表性的蒸煮袋构成及物理性能。

由表可知,适合在120℃以下使用的蒸煮袋,其内层即密封层采用特殊高密度聚乙烯(国内尚无该产品,可采用共聚级聚丙烯),而能够在135℃温度下杀菌的蒸煮袋,须用特殊聚丙烯作为密封层。

二、透明隔绝型

蛋白质和脂肪含量高的肉食加工品和鱼肉加工品的杀菌,要求采用透明隔绝型包装材料。这些包装材料中间夹有高阻隔性聚偏二氯乙烯(K-flex)。用共挤法复合的薄膜等高阻隔性聚偏二氯乙烯作为中间层。表4是关于高阻隔性聚偏二氯乙烯复合薄膜的物理性能。根据此表,由聚酯(12微米)/高阻隔性聚偏二氯乙烯(15微米)/未拉伸聚丙烯(50微米)构成的蒸煮袋,其氧气透过量是14毫升/米2.24小时.大气压(温度30℃,相对湿度60%)。相比之下,双向拉伸聚丙烯(20微米)/乙烯-乙烯醇共聚物(17微米)/聚乙烯(60微米)的氧气透过量为10毫升/米2.24小时.大气压(30℃,相对湿度60%)。

高阻隔性聚偏二氯乙烯复合薄膜作为软罐头的包装材料,具有非常良好的特性。图1表示高阻隔性聚偏二氯乙烯复合薄膜的杀菌温度和氧气透过量的关系。由该图可知,对有阻隔性的三种复合薄膜,在杀菌前和120℃、130℃杀菌后进行氧气透过量测定,结果表明,高阻隔性聚偏二氯乙烯复合薄膜在120℃、130℃杀菌后,氧气透过量仍变化不大,而其余两种包装材料,杀菌前氧气透过量很低,杀菌后氧气透过量则急剧增大。

图2表示高阻隔性聚偏二氯乙烯复合薄膜在杀菌处理后氧气透过量随时间推移而产生的变化,从图可知,高阻隔性聚偏二氯乙烯复合薄膜在120℃,20分钟杀菌后,在温度30℃,相对湿度80%的条件下存放15天,其氧气透过量仍是固定不变。

三、铝箔隔绝型

软罐头中大部分是咖喱类、炖制食品、肉类及高级烹调食品等。在这些食品包装材料中,铝箔是防止香气逸散,具有遮光性的基础材料。

制作这种袋子,首先要把印刷好的聚酯薄膜和铝箔干法复合,然后再和聚乙烯或聚丙烯薄膜复合。

由此表可知,这类薄膜的构成随杀菌温度而异。在120℃杀菌的薄膜,其构成是聚酯/铝箔/特殊高密度聚乙烯或共聚级聚丙烯;能耐最高135℃杀菌的薄膜,其构成为聚酯/铝箔/特殊聚丙烯。这几种薄膜的氧气透过量和透湿度几乎为零。只要没有因包装材料折曲而产生的针孔,阻隔性指标数字就能接近零。

使用铝箔隔绝型的蒸煮袋,要注意酸性食品对铝箔的腐蚀作用,以及因折曲产生的针孔而导致内容物变质。

除了这些缺点和内容物看不见以外,铝箔可说是非常优良的软罐头用包装材料。

四、高温短时间杀菌用袋

高温短时间杀菌食品蒸煮袋,简称为HTST(HighTemperaturehortTime)。高温短时间杀菌,不但食品的风味不受影响,而且可杀死细菌,这就诞生了高温杀菌的软罐头。

首先,我们来了解一下使微生物致死的条件。

罐头和蒸煮袋等容器包装密封加压加热杀菌食品的标准中,规定了食品中部位需要在120℃温度下加热4分钟以上,120℃、4分钟的加热杀菌条件,意味着可以把耐热性芽孢菌肉毒杆菌完全致死。

关于肉毒杆菌的耐热性,可以看表5。根据表中数据,肉毒杆菌的芽孢在磷酸缓冲液(PH7)中,在100℃时加热330分钟致死,115℃时加热10分钟致死,如在120℃温度下进行杀菌,经过4分钟可完全致死。

由表5可知,肉毒杆菌的芽孢在120℃加热4分钟后可以完全致死,但是,罐头食品是蛋白质、脂肪、碳水化合物等的混合食品,这些物质对细菌的芽孢构成保护层,因此,在120℃加热4分钟,有时也未必能使细菌的芽孢致死。为了安全起见,食品工业现在采用中心温度在120℃加热5-6分钟的高温高压杀菌。

为了完全杀死芽孢细菌,也采用在120℃以上的高温短时间杀菌。另外,采用高温短时间杀菌时,食品的风味不致逸散,食品的褐变反应也不致加深。

采用高温短时间杀菌,不仅可以保持食品质量,而且可以大大提高生产率。道理很简单,杀菌时间的缩短,意味着加工生产时间的缩短,这样,设备运转率可以大幅度提高,从而使生产效率大大提高。

关于高温短时间杀菌(HTST)用蒸煮袋的主要构成和物理性能如表6所示。由表可知,铝箔袋的构成为聚酯/铝箔/特殊层/聚烯烃,其氧气通过量和水蒸气透过度均为零,相对而言,透明袋有两种构成:即尼龙/特殊层/聚烯烃及聚酯/特殊层/聚烯烃,它的氧气透过量分别是30、47毫升/米2.24小时.大气压(27℃相对湿度65%),水蒸气透过度分别是10、6克/米2.24小时,这些高温短时间杀菌(HTST)用袋和其它蒸煮袋相比,其粘连温度高,为137℃,热封温度对铝箔袋为190~250℃,透明袋为180~220℃。

五、高温蒸煮袋加工要求

许多企业在高温蒸煮袋的加工中,虽然人、物、料等环节都经过严格控制,但生产出的产品仍不尽人意,因复合袋胀袋脱层而屡遭客户投诉。在实际生产中要注意以下几个问题:

1.印刷油墨的选择。采用特定的高温蒸煮油墨经过121℃40分钟的蒸煮,仍不发黄、发黑、发暗,不会因附着力下降而脱色,多选用双组份聚氨酯油墨。

2.复合黏合剂的选用。一般选择符合蒸煮要求的双组份聚氨酯胶,更高温度(135℃以上)要使用专用的耐高温蒸煮的胶。

3.高温蒸煮袋应当有9.8N/20mm宽的剥离强度,为确保这样高的剥离强度,电晕处理强度要达到42达因/厘米以上(CPP39达因/厘米以上),涂胶量要达到4.5~5g/m2(干)。最好使用80~90线/英寸的涂胶网线辊。这样可以确保在合适的涂胶液粘度下有较高的涂胶量。而且在复合前需检查涂胶辊的清洁程度,以确保有一个良好的涂布状态。烘箱要通风好,环境清洁(一个点就是一个破坏源)。

4.高温蒸煮袋的内层要有良好的热封性、耐温性、无毒性。LDPE是100℃30分钟的低温煮沸袋内层材料,为了确保内层的热封强度和耐油性等,厚度应在70μm以上,LDPE本身的耐油脂是不大好的,如果低于这个厚度,在蒸煮过程中,食品中的油脂会透过LDPE进入到胶层,从而引起脱层,其热封制袋温度就在160~180℃,过低的温度不利于热封制袋强度的提高,过高温度会产生热封面上、热封塑料的被挤压流出,使热封处薄膜变薄,也不利于强度的提高。对于以PP料为热封层时,温度可控制在200~230℃,温度提高,有利于热封牢度的提高。

5.高温蒸煮袋的热封强度十分重要,因为在高温蒸煮过程中,虽然已经抽了真空,但是还是有残余压力,这个残压在高温下会有较大的体积膨胀,为此袋受到一定的内压,热封不好极易在封口不牢的地方被压破。

6.进行充分熟化,要使双组份反应彻底,保证复合质量,因此必须进行50-60℃,3-5天的熟化期。

7.蒸煮复合对铝箔的要求较高。其使用厚度一般为7-15μm。135℃需选择9μm以上的,另外要注意针孔数和针孔直径,不应有密集的、连续的、周期性的针孔。

8.AL、NY的贮存要求。这两种材料均为怕湿怕潮物品,为此要特别注意使用中的防护和用后的贮存,且铝箔特别注意端面不可碰伤。

9.乙酯的选择。对于复合蒸煮袋使用的乙酯,其水、醇含量更要严格控制。

由于高温蒸煮袋食品包装已经从袋的型式发展到各种容器包装,超高温杀菌和高温蒸煮杀菌组合以微波炉和电阻炉为热源的托盘容器进入了千家万户,因此高温蒸煮食品的含意已大大扩大了范围。根据日本厚生省17号告示“容器包装加压加热杀菌食品的规格基准”确定以下几项:

1.容器应具有遮光性、无气体渗透性,因此内容物不会因油脂的腐败而变质。

2.热熔融密封性优良。

3.耐加压加热杀菌。

4.加热加压杀菌时不会发生容器变形、破损、变色等现象。

5.耐压缩试验、热封强度试验、跌落试验均能符合要求。

在高温蒸煮容器的毒性试验方面,日本规定镉、铅含量在100PPm以下(我国标准目前没有规定),溶出试验法重金属量应在1PPm以下,高锰酸钾消耗量在10PPm以下。个别规格的溶出试验,蒸发残留物、正已烷、65%乙醇,以及4%乙酸都应在30PPm以下(国标GB-10004未要求,但药包标准YY0236-1996有同标准要求)。

六、结束语

高温蒸煮袋用复合包装材料,除前述可用于蒸煮袋,真空气密性包装袋外,含铝箔复合材料已用于牙膏管材、牛奶、果汁的复合纸罐包装、军械弹药、精密仪器包装。另外,用铝箔与聚酯薄膜及其它材料复合还可以用在电讯行业作电容器芯或通讯电缆、光缆的屏蔽层取代传统的铜编织网。石油勘探中,常需采取矿石样品微量分析,过去用普通塑料袋装,因同系石油衍生物,会发生浸出-迁移现象,造成测试结果不准,可采用铝箔作内层,仅在热封部位涂热封胶就解决了。

总而言之,复合材料的种类繁多,它是与多学科均有联系的分支,应用领域不断在开拓,我们相信,随着科学化、市场化地不断发展,会给我们带来很多令人欢欣鼓舞的优秀成果。

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