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含酒精香肠调料包装的应用

2014-05-10李栋钢谭小刚

食品与机械 2014年3期
关键词:阻隔性内层包装袋

刘 峰 李栋钢 谭小刚 李 志

LIU Feng LI Dong-gang TAN Xiao-gangLI Zhi

(四川天味食品股份有限公司,四川 成都 610200)

(Sichuan Teway Food CO,.LTD,Chengdu,Sichuan 610200,China)

香肠在中国有着悠久的历史,很多地方已经形成自制香肠的习俗。市售香肠调料品种、口味较多。但是香肠调料属于季节性产品,产品市场货架期不长,流通周期较短,一般在每年9月至次年2月(春节前)。因此,在生产香肠调料时,各厂家为控制包装成本,避免过度包装,多采用普通食品复合袋直接进行灌装。此种复合软包装是将2层或多层复合膜按一定的组合方式粘合而成,是对各层材料不同功能的组合。优异的阻隔性能和良好的经济适用性,使其在食品生产包装过程中被广泛采用。其中干式复合设备投资相对低[1],复合剥离强度高,技术成熟且成本相对较低是目前国内食品包装的主要复合方式。

目前某些口味的香肠调料为了改善口感,在配料中添加了酒类物质。此时采用普通复合袋进行包装后,在较短时间内会出现“起泡”现象[2,3]。当“起泡”成片时,复合包装袋的剥离强度几乎为零,出现严重脱层。此时包装袋的阻隔性也随着脱层而明显降低[4,5],产品在2个月时间内便失去大量水分而板结,特征香味也流失严重[6]。若遇冬季雨天等潮湿环境,包装后1周内,包装材料就开始“起泡”。同时,包装的透明性也发生较大变化,影响产品的商品美观性。

聚氨酯粘合剂是目前在软包装材料领域中大量使用的粘合剂[7],它富含的异氰酸酯基(—NCO)具有很高的化学反应活泼性,能够与多种基材形成良好的粘接[8]。但是,异氰酸酯基也会与渗透到膜材中与醇、酸、水等发生反应,产生CO2气体,导致包装的剥离强度逐渐降低。

与醇反应:R1NCO+HOR2→R1NHCOOR2

与酸反应:R1NCO+HOOCR2→R1NHCOOOR2→R1NHCOOR2+CO2↑

R1NCO+R1NH2→R1NHCONHR1

但是目前关于此类的研究报道鲜见,尚缺乏有效的控制措施及手段。根据经验,采用含有PVDC等高阻隔材料的多层共挤膜、陶瓷蒸镀膜等在一定程度上能缓解“起泡”的问题[9],但是其高昂的价格令调味品厂家难以担负。为了改善这种情况,保证产品在流通周期内对内装食物的保护及商品的良好展示性,在对四川天味食品股份有限公司的香肠调料包装长期摸索的基础上,本研究拟从改善包装材质等方面出发,在成本可行的前提下,探索解决包装“起泡”的问题,为复合包装袋在含酒精调味料中的广泛应用打下基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料

香肠调料、包装材料:四川天味食品股份有限公司。

1.1.2 主要仪器设备

抗压试验机:DCP-KY50KL型,四川长江造纸仪器有限责任公司;

香肠调料包装机:XY-420型,安徽信远包装科技有限公司;

压差法气体渗透仪:VAC-VBS型,济南兰光机电技术有限公司;

水蒸气透过率测试仪:W3/031型,济南兰光机电技术有限公司。

1.2 方法

1.2.1 材质改进试验 将外膜材料(BOPP,PET),中膜材料(PET,VMPET),内膜材料(CPP,RCPP,PE,乳白 PE,PPPE共挤[10])等几种膜材料按不同组合相互复合制成包装袋[11,12]。装入酒精含量为8%的调料后,分别在不同湿度的环境下贮存15 d后,检查包装袋情况。试验设计见表1。

1.2.2 复合内膜厚度的确定 选用 BOPP/VMPET/CPP组合的复合膜包装袋,其外层膜BOPP及中间层VMPET的厚度较固定。内层CPP的厚度规格较多,其热封性等直接影响包装合格率。使用BOPP18/VMPET12/CPP复合膜,装入酒精含量为8%的调料,试验不同内膜厚度对包装效果的影响。

表1 试验设计表Table 1 Test design

1.2.3 设备封合系统改进试验 选用BOPP/VMPET/CPP组合的复合膜包装袋,在封刀上增加弹簧缓冲,调节热封压力[13-16]。同时将封刀接触面设计为网纹形式,网点为四棱台形。装入酒精含量为8%的调料,分别试验改进前后的包装效果。

1.2.4 复合膜整体效果评价

(1)阻隔性能评价:使用气体渗透仪和水蒸气透过率测试仪测试BOPP/VMPET/CPP组合复合膜的透氧透湿,并与目前公认的阻隔性较好的超尼龙膜[17,18]进行对比。

将不同酒精含量(4%~12%)的调料装入BOPP/VMPET/CPP组合的复合膜包装袋。分别在常温常湿,常温潮湿的环境下存放15,30,45,60,90 d,查看包装效果。

(2)跌落评价及抗压强度:按照GB 4857—2008《包装运输件试验方法》进行跌落试验,验证BOPP/VMPET/CPP组合的复合膜包装袋是否满足运输要求。

整体跌落:单袋净重为220 g。按照6袋/层,共5层的方式装箱,则整件净重6.6 kg。整件毛重约为7 kg。按照跌落试验要求跌落高度为800 mm。跌落面为普通水泥地面。观察破袋情况。

堆码试验:整件堆码20层,约2.8 m,并设立安全警戒线。堆码24 h,观察破袋情况。

使用DCP-KY50KL型抗压试验机,测试单个独立包装的抗静压能力。分别取包装样各20袋。两袋重叠放于不锈钢凳上(抗压机的最小高度为200 mm),用纸箱抗压试验机平压。当其中一袋破裂或抗压机压力急速衰减时,停止,读取最大压力值。

2 结果与分析

2.1 材质改进试验

常用香肠调料复合包装袋的“起泡”,主要位于内层材料与中间层材料之间。“起泡”,内部含有强挥发性的液体,同时伴随强烈的产品特征香气。可见,产品的特征香气已大量穿过内层材料。测试p H显示,挥发性液体的p H为5,为酸性液体,与碳酸的酸性相当。出现这种“起泡”的原因可能是香肠调料中的乙醇、水分等小分子物质,穿透内层薄膜,与聚氨酯粘合剂中的异氰酸酯基发生反应,消耗粘合剂有效成分,同时生成CO2气体。由于内层材料厚薄不均,这些物质首先穿透较薄弱部位,形成“起泡”。因此,选择内层对醇和水有良好阻隔性能的材料有效缓解包装“起泡”问题。常用几种膜的特性见表2。

考虑到内层材料需要较好的热封性,结合对水及乙醇的阻隔性,内层材料可以在PE和CPP中选择。潮湿环境中,为避免外部水分渗入的破坏,外层材料也需要考虑其水分的阻隔性。因成本等因素,PVDC膜暂未试验。不同组合形式的包装效果见图1。

可见,当膜材质组合为1,2,7号时,即 BOPP/PET/CPP及BOPP/PET/PPPE共挤和BOPP/VMPET/CPP时,无论是在常湿还是在高湿的条件下包装不“起泡”均高达96%。如果内膜CPP采用低温热封CPP[20,21],可以增强热封强度和减少高温对外层膜的损伤[20];中间层采用VMPET,可以增加包装的机械性能及满足商品遮光的要求,而PET膜无法满足此要求;而作为外层的BOPP,不仅是印刷适应性极好材料,同时也能对外部水分起到良好的阻隔作用。同时,PPPE材料价格较高,增加成本较多(见图2),故优先选择BOPP/VMPET/CPP复合膜用于制作香肠调料包装袋。

表2 几种膜的特性参数[19]Table 2 Characteristic parameters of several membranes

图1 不同组合形式对包装效果的影响Figure 1 Effects of different combination of packing effect

图2 几种包装材料的价格Figure 2 Prices of several packaging materials

2.2 复合内膜厚度的确定

由图3可知,随着内膜厚度的提高,包装合格率也在提高。当内膜包装厚度达到45μm以后,包装合格率在99%上下浮动。可见采用45μm的内膜时即可在满足包装要求的同时控制成本。

图3 不同厚度内层CPP的包装合格率Figure 3 The packaging qualified rate of the different thickness of inner CPP

2.3 设备封合系统改进试验

CPP作为热封层,较PE脆性增加,热合温度区间相对较小,对封合系统的要求也较高。现有的食品包装设备,封合多为夹板或者滚筒式。其热合时采用气缸、伺服电机直接对封刀施压。在封刀与材料接触的封合瞬间,因封合压力难以控制,过大的冲击力对包材产生巨大的损伤。导致包装材料局部变薄、断裂等。这造成包装成品的抗冲击能力波动较大,极不稳定。故在封刀上增加弹簧缓冲,避免硬挤压损伤(见图4)。

图4 封合系统的弹簧缓冲示意图Figure 4 Diagrammatic sketch spring buffer sealing systems

同时,将封刀接触面设计为网纹形式,网点为四棱台形。避免锯齿形啮合面接触时对膜材的拉伸损伤。网纹沟槽有利于封合排气,减少封合褶皱,使整个封口更平整、美观。试验结果见图5、6。由图5、6可知,采用改进后的封合系统,包装承压力更稳定,2.8 m堆码破袋率从1%减低到0.06%,取得了明显的效果。可见增加弹簧缓冲能有效的提高包装合格率。

图5 封刀改善前后承压力测试Figure 5 Pressure test before and after the improvement of bearing in sealing knife

图6 封刀改善前后堆码破袋率Figure 6 The bag breaking rate of stacking before and after the improvement in sealing knife

2.4 复合膜整体效果评价

将内膜厚度为45μm的BOPP/VMPET/CPP复合膜与当前公认阻隔性能非常优异的超BOPA/PE材料进行对比,结果见表3。由表3可知,无论是水蒸气透过率还是氧气透过率,BOPP/VMPET/CPP复合膜均优于超 BOPA/PE材料,可以满足含酒精调味料的包装需求。

表3 复合材料参数特性Table 3 Parameter characteristics of composite material

BOPP/VMPET/CPP复合膜对乙醇耐受性结果见图7。在高(12%)、中(8%)、低(4%)3个乙醇含量试验组中,在90 d内,中、低酒精浓度的试验组均能保持较高的包装合格率。但是在高浓度的试验组中,45 d后,包装合格率逐步下降。但是在实际应用中,香肠调料的酒精含量不会高于8%,即维持在试验组中的中等水平。可见BOPP/VMPET/CPP复合膜完全能够满足香肠调料的包装需求。

图7 不同酒精浓度的包装存放合格率Figure 7 Packing qualified rate of different alcohol concentration

在跌落试验中,无论是整件跌落还是单袋重叠跌落均无破损现象,满足运输的需求。同时使用抗压机测定抗压强度,结果见表4。封合系统改善后,能够明显提升抗压强度,有利于成品的运输及贮藏[22]。

表4 抗压强度试验结果Table 4 Test results of compressive strength

3 结论

使用BOPP18/VMPET12/CPP45低温的包装材质,能够满足含白酒香肠调料包装的储运条件。较好地解决“起泡”问题,并且能承受一定的冲击力,满足市场流通。这也是在不使用价格昂贵的高性能阻隔材料的条件下,综合考虑产品流通周期等因素,成功地将传统包装材料重新组合并应用于实践。

1 涂志刚,吴增青,麦堪成.阻隔性塑料包装薄膜的发展[J].包装工程,2003,28(6):1~3.

2 马兰.软包装干式复合膜气泡成因分析[J].印刷技术,2003(24):50~53.

3 汪来胜.干式复合中气泡现象的分析[J].塑料包装,2004(2):37~38.

4 杨慧萍,王超超,蔡雪梅,等.不同软塑包材与食品品质相关性研究进展[J].安徽农业科学,2012,40(5):2 882~2 884.

5 刘容宏,王微山,宋亚光.不同材质食品包装用塑料膜、袋透氧性研究[J].塑料包装,2011,21(1):40~43.

6 徐毅.常用塑料包装材料的香气阻隔性研究[D].重庆:西南农业大学,2005.

7 赵有中.第十讲聚氨酯胶粘剂在复合软包装材料中的应用[J].聚氨酯,2007(12):78~80,8.

8 张宏元,王雪琴,夏萍,等.双组分水性聚氨酯胶粘剂在复合软包装中的应用研究[J].包装工程,2007,28(12):41~43.

9 谷吉海,高德,高翔,等.高阻隔透明陶瓷膜蒸镀技术[J].包装工程,2007,28(11):27~30.

10 骆光林,卢立新.包装材料学[M].北京:印刷工业出版社,2011:70~73.

11 董文丽.阻隔性包装材料及生产技术的应用发展[J].包装工程,2009,30(10):117~120.

12 杨水彬,傅和青,邹桂梅.高阻隔性塑料包装膜及其应用[J].包装工程,2005,26(1):54~56.

13 裴育朴,赵美宁,王芳.基于仿真分析的弹药引信塑料盒封口机的优化设计[J].包装工程,2010,31(9):80~82.

14 赵漫漫,卢立新.有关PET/AL/PE复合包装薄膜热封工艺参数的研究[J].塑料,2008(2):87~91.

15 赵漫漫.软塑复合包装材料热封工艺及其机理研究[D].无锡:江南大学,2008.

16 韩炬,王莹,郭亚楠.包装机热封机构的建模及动力学分析[J].食品与机械,2013,29(1):146~148.

17 李泽.EVOH树脂的性能、生产工艺及国内外市场分析[J].塑料工业,2011,39(2):1~4.

18 王波,易建政,祁立雷,等.弹药包装高阻隔防潮封套材料透湿性研究[J].包装工程,2010,31(13):47~51.

19 刘秋菊,李旭阳,陈国伟,等.阻隔性高分子复合材料研究与应用进展[J].塑料科技,2013,41(7):104~108.

20 周祥兴.什么是塑料的热封性、各种热封用树脂的特性如何[J].塑料包装,2007,17(1):42~43.

21 Yasuo Hashimoto,Tsujii Tetsuya,U S Ishiaku,et al.Theeffect of heat sealing temperature on the properties of OPP or CPP heat seal.I.Mechanicalproperties[J].Polymer Engineering and Science,2006,46(2):205~214.

22 卢立新,王志伟.果品运输中的机械损伤机理及减损包装研究进展[J].包装工程,2004,25(4):131~134.

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