因包裝袋性能不良引起的破袋問題解析(2)

伍秋濤

上節(jié)中，筆者對(duì)幾種因包裝袋性能不良引起的破袋現(xiàn)象進(jìn)行了分析，除此之外，不同的使用環(huán)境，如水煮或蒸煮加工、包裝產(chǎn)品放置時(shí)間過長(zhǎng)、內(nèi)裝物具有腐蝕性等，也會(huì)對(duì)包裝袋的性能產(chǎn)生不同程度的影響，從而引起破袋現(xiàn)象，本節(jié)中筆者將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)解析。

水煮引起破袋

1.現(xiàn)象

某款凈重為1.5kg的筍產(chǎn)品，采用的是BOPA/PE復(fù)合結(jié)構(gòu)的水煮包裝袋，當(dāng)其經(jīng)過水煮后，封邊內(nèi)側(cè)有墨層的一邊出現(xiàn)了破袋現(xiàn)象，且破袋處存在油墨轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，而其余三邊（封邊內(nèi)側(cè)邊緣無油墨）完好，包裝袋的相關(guān)性能測(cè)試數(shù)據(jù)也全部合格，由此可見，常溫環(huán)境下測(cè)試所得的包裝袋剝離強(qiáng)度、熱封強(qiáng)度并不能完全代表包裝袋在水煮條件下的性能。

2.原因分析

由于油墨與基材的附著力主要是來自分子間的吸附力，而膠黏劑與油墨表面的黏合是通過化學(xué)鍵的作用，其黏合力遠(yuǎn)大于油墨在基材表面的附著力，因而就會(huì)出現(xiàn)墨層轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。同時(shí)，分子間的吸附力在水煮條件下的衰減程度遠(yuǎn)高于化學(xué)鍵的作用力，這樣就會(huì)使本身并不高的黏合強(qiáng)度的衰減幅度加大，導(dǎo)致水煮條件下對(duì)熱封強(qiáng)度的補(bǔ)強(qiáng)作用有限，因此破袋現(xiàn)象總是出現(xiàn)于封邊上有油墨的地方?？梢?，水煮包裝袋封邊內(nèi)側(cè)有油墨的部位是整個(gè)包裝袋耐水煮性能最薄弱的區(qū)域，因此需要在油墨中添加固化劑，這樣才能達(dá)到與空白部位膠黏劑黏合強(qiáng)度同等的水平。

此外，導(dǎo)致水煮包裝袋破袋的原因還在于袋內(nèi)的壓力高于袋外壓力。袋內(nèi)壓力的來源主要是：（1）從室溫加熱到98℃的過程中，袋內(nèi)的水和空氣會(huì)使包裝袋膨脹，袋內(nèi)水的比例越高，袋內(nèi)壓力就越大；（2）袋內(nèi)水蒸氣會(huì)使袋內(nèi)壓力變大，同樣會(huì)導(dǎo)致包裝袋膨脹（水煮時(shí)是否加蓋對(duì)此有明顯影響）。其實(shí)，水煮時(shí)的破袋原因就是熱狀態(tài)下封口部位高分子材料產(chǎn)生蠕變，當(dāng)熱封強(qiáng)度不足以支持袋內(nèi)壓力時(shí)就會(huì)導(dǎo)致破袋現(xiàn)象的發(fā)生，此時(shí)的強(qiáng)度稱為“熱爆破強(qiáng)度”。

3.應(yīng)對(duì)措施

（1）盡量避免將印刷圖文設(shè)計(jì)在封邊內(nèi)側(cè)，否則容易形成封邊上抗破袋能力最薄弱的部位。

（2）當(dāng)封邊內(nèi)側(cè)要求有印刷圖文時(shí)，其鋪底白墨中應(yīng)適量添加固化劑，這樣可以消除油墨樹脂中-OH基團(tuán)與膠黏劑中-NCO基團(tuán)的反應(yīng)，以防消耗膠層中的固化劑，同時(shí)避免固化不完全的現(xiàn)象發(fā)生。

（3）選用耐水煮級(jí)的膠黏劑，這樣可以避免水煮時(shí)包裝袋的剝離強(qiáng)度衰減，從而保持較高的耐破袋封合強(qiáng)度。

（4）保證合適的膠黏劑交聯(lián)反應(yīng)程度，避免出現(xiàn)固化不完全的現(xiàn)象。

（5）選用水煮級(jí)PE配方膜，以提高包裝袋在水煮溫度下的熱封強(qiáng)度。

蒸煮引起破袋

1.現(xiàn)象

包裝袋在高溫蒸煮條件下也經(jīng)常發(fā)生破袋現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為：因熱封強(qiáng)度不良產(chǎn)生的破袋，表現(xiàn)為破袋部位從兩熱封層材料之間脫開；因剝離不良或反壓操作不良產(chǎn)生的破袋現(xiàn)象，均表現(xiàn)為封口邊緣出現(xiàn)離層，二者不同的是蒸煮前后剝離強(qiáng)度的下降率不同。

對(duì)此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)包裝袋耐蒸煮性提出了一些相關(guān)要求，如GB/T 10004-2008《包裝用塑料復(fù)合膜、袋干法復(fù)合、擠出復(fù)合》規(guī)定：使用溫度為80℃以上的產(chǎn)品包裝袋經(jīng)耐蒸煮試驗(yàn)后，應(yīng)無明顯變形、層間剝離、熱封部位剝離等異常現(xiàn)象。

測(cè)試方法：將薄膜熱封制成200mm×120mm的小袋（小于該尺寸的產(chǎn)品按實(shí)際規(guī)格），充入容積為袋容積1/2～2/3的水，然后對(duì)測(cè)試小袋進(jìn)行排氣并密封好，最后放置在帶反壓裝置的高壓滅菌鍋（熱鍋）中保持30min。高壓滅菌鍋的溫度設(shè)置要求：水煮用包裝為100℃；高溫水煮用包裝按最高使用溫度處理，如135℃高溫蒸煮包裝袋按135℃處理。30min后，減壓冷卻至室溫將測(cè)試小袋取出，檢查其有無明顯變形、層間剝離、熱封部位的剝離是否異常等。

2.原因分析

（1）熱封強(qiáng)度不足。即使蒸煮包裝袋的熱封強(qiáng)度達(dá)到了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，也有可能在高溫蒸煮的條件下存在明顯的衰減現(xiàn)象，導(dǎo)致其不足以支撐袋內(nèi)的壓力而產(chǎn)生破袋現(xiàn)象，如包裝袋的熱封合面未完全融合，內(nèi)側(cè)有1～2mm的長(zhǎng)度能夠被撕開。

在包裝袋封口過程中容易導(dǎo)致熱封強(qiáng)度不合格的兩個(gè)因素為：一是封口有夾料，這種情況只出現(xiàn)在有夾料的產(chǎn)品里，呈非連續(xù)性； 二是夾板有異物，導(dǎo)致封口不嚴(yán)或封刀壓力不均。

（2）剝離強(qiáng)度較差。在常溫下測(cè)試的剝離強(qiáng)度不能表征高溫蒸煮條件下的剝離強(qiáng)度，如膠黏劑的耐熱性不足（膠層交聯(lián)不充分），其在高溫下的剝離力就會(huì)大幅衰減，對(duì)熱封強(qiáng)度的補(bǔ)強(qiáng)作用也會(huì)下降。

（3）封口及蒸煮操作不當(dāng)。如果同一家客戶反映，不同廠家提供的包裝袋都存在蒸煮破袋的問題，那么就可以排除包裝袋本身的質(zhì)量問題，而很有可能是因使用中封口、蒸煮操作、溫度控制不當(dāng)導(dǎo)致的。例如，溫度控制上存在偏差，指示溫度與實(shí)際溫度不符，超出了包裝袋能承受的溫度極限范圍。

封口操作過程一般為：首先在蒸煮包裝袋內(nèi)裝入內(nèi)裝物，排氣或抽真空后，在封口機(jī)上加熱密封并檢查其牢度，使其達(dá)到技術(shù)要求。應(yīng)注意的是，在灌裝內(nèi)裝物時(shí)，要盡量避免油或粉末類內(nèi)裝物對(duì)封口處內(nèi)膜造成污染，否則封口剝離強(qiáng)度就達(dá)不到要求，在蒸煮時(shí)就有可能發(fā)生破袋問題。

反壓操作過程一般為：首先慢慢打開進(jìn)氣管閥門，使鍋內(nèi)壓力升高0.01～0.02MPa，然后再打開高壓冷水進(jìn)口閥門，使冷水噴淋到鍋內(nèi)。這時(shí)，鍋內(nèi)壓力會(huì)驟然下降，如果下降幅度太大又沒有高壓空氣反壓進(jìn)去，就有可能因袋內(nèi)壓力高于袋外（鍋內(nèi)空間）壓力而使包裝袋產(chǎn)生爆破、泄露問題。要想避免這一問題的發(fā)生，應(yīng)在噴淋冷卻時(shí)小心打開高壓空氣的進(jìn)氣閥門，以維持噴淋冷卻過程中鍋內(nèi)空間的壓力至少要與保溫保壓時(shí)的數(shù)值相同，絕不能使其瞬間急劇下降。

久置引起破袋

1.現(xiàn)象

包裝好的袋子，放置2周后，包裝袋內(nèi)的氣穴數(shù)量明顯增加，真空度明顯降低，出現(xiàn)脹袋、破袋現(xiàn)象。

2.原因分析

如果包裝袋脹袋、破袋是普遍現(xiàn)象，則可能原因?yàn)椋?/p>

（1）包裝袋的阻隔性能不良。對(duì)此，我們可以通過簡(jiǎn)單的對(duì)比試驗(yàn)來判斷包裝袋自身的阻隔性能是否良好，由此來排除阻隔性能是否為引起脹袋、破袋的主導(dǎo)因素。例如，大米包裝袋如果放置一段時(shí)間（2周）后真空度依然保持良好，則說明其包裝材料的阻隔性不是引起脹袋的主導(dǎo)因素。

（2）真空包裝后，因氧氣濃度過高引起微生物快速繁殖和生長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)包裝袋內(nèi)的氧氣濃度≤1%時(shí)，微生物的生長(zhǎng)和繁殖速度就會(huì)急劇下降；氧氣濃度≤0.5%時(shí)，大多數(shù)微生物將受到抑制而停止繁殖（注意：真空包裝袋不能抑制厭氧菌的繁殖和酶反應(yīng)引起的食品變質(zhì)和變色，因此還需要與其他輔助方法結(jié)合，如冷藏、速凍、脫水、高溫殺菌、輻照滅菌、微波殺菌、鹽腌制等才能達(dá)到無菌效果）。

（3）殺菌不徹底。殺菌不徹底往往會(huì)造成微生物數(shù)量超標(biāo)，主要原因有兩個(gè)方面：一是殺菌工藝不合理，殺菌溫度、時(shí)間存在偏差；二是操作不當(dāng)或操作失誤造成效果不穩(wěn)定。

導(dǎo)致食品殺菌偏差的原因有：①設(shè)備、儀表方面造成的偏差，如殺菌鍋未按技術(shù)要求規(guī)范安裝，熱分布不均勻；管道系統(tǒng)漏水、漏氣或堵塞，鍋門或者鍋體損壞，鍋體保溫層殘缺不全，導(dǎo)致溫度不均勻；蒸汽、壓縮空氣、自來水等低于使用標(biāo)準(zhǔn)；水銀溫度計(jì)損壞或者顯示不準(zhǔn)確，自動(dòng)溫度記錄儀失靈或指針的弧度與記錄紙不嚙合，或顯示的溫度波動(dòng)范圍超過水銀溫度計(jì)可測(cè)量的溫度范圍；②產(chǎn)品造成的偏差：殺菌初溫低于工藝要求；最大灌裝量超過規(guī)定要求；產(chǎn)品pH值超過規(guī)定范圍；生產(chǎn)線、配方或裝籠方式有所改變；③操作方面造成的誤差，如封口到殺菌停留時(shí)間超過工藝規(guī)定，導(dǎo)致初菌數(shù)量增加；排氣操作未能同時(shí)滿足工藝規(guī)定的溫度和時(shí)間要求；殺菌溫度和時(shí)間低于工藝的允許范圍。

此外，導(dǎo)致殺菌不徹底的原因還包括：①現(xiàn)場(chǎng)管理，如原料在挑選后存放時(shí)間過長(zhǎng)，且流水漂洗隨意性很大，使得上道工序與下道工序之間，暴露在空氣中的時(shí)間過長(zhǎng)；②一些產(chǎn)品的工程時(shí)間長(zhǎng)，暴露在空氣中可能會(huì)引起細(xì)菌滋生現(xiàn)象；③產(chǎn)品從真空包裝后到殺菌的時(shí)間間隔過長(zhǎng)，沒有殺菌的產(chǎn)品在室溫環(huán)境滯留時(shí)間過長(zhǎng)，也會(huì)導(dǎo)致殺菌不徹底。

腐蝕引起破袋

1.現(xiàn)象

空袋的質(zhì)量合格，裝入內(nèi)容物放置一段時(shí)間后出現(xiàn)脫層、破袋現(xiàn)象。該現(xiàn)象主要出現(xiàn)在：①含有溶劑成分的農(nóng)藥包裝袋；②一些酸辣堿性食品的包裝袋。 例如，BOPA/LDPE復(fù)合結(jié)構(gòu)的包裝袋水煮40min后，無脫層、破袋現(xiàn)象，外觀良好，手感剝離強(qiáng)度為2N/15mm。但將空白部位剝開后，膠層從LDPE界面分離開來，LDPE層黏附有一層霧狀物質(zhì)，用手可擦去，分析認(rèn)為這層霧狀物質(zhì)是LDPE中的爽滑劑成分，其遷移到了薄膜界面，形成了弱界面層，導(dǎo)致包裝袋的剝離強(qiáng)度變差。隨后，將植物油、辣椒、鹽、食品添加劑、香精等配料裝入包裝袋并水煮40min后，出現(xiàn)了袋面脫層現(xiàn)象（袋面幾乎沒有剝離強(qiáng)度），而在封邊部位則沒有脫層現(xiàn)象，手感剝離強(qiáng)度與空袋無明顯差別。

2.原因分析

這里需要說明一個(gè)概念：耐高溫性≠耐介質(zhì)性！很多企業(yè)為了減少膠黏劑的采購(gòu)種類，使用半高溫蒸煮膠來生產(chǎn)水煮包裝袋，單從膠層的耐溫性考量是沒問題的，但是不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為“膠黏劑的檔次越高，產(chǎn)品質(zhì)量也就越可靠”。以上案例中的包裝袋出現(xiàn)脫層、破袋現(xiàn)象主要由于兩個(gè)方面的原因：①LDPE中助劑成分析出，使得復(fù)合膜的剝離強(qiáng)度受到影響；②水煮時(shí)，內(nèi)容物成分透過了LDPE層，對(duì)膠層有一定的腐蝕作用，使剝離強(qiáng)度迅速下降，從而導(dǎo)致脫層、破袋現(xiàn)象。

3.應(yīng)對(duì)措施

（1）改進(jìn)LDPE薄膜的配方，減少爽滑劑的含量，正常情況下空白部位的剝離強(qiáng)度可大于4N/15mm。

（2）通過加速實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)膠黏劑型號(hào)對(duì)內(nèi)容物成分的適應(yīng)性。由于食品具有多樣性，一款膠黏劑是否適合包裝袋內(nèi)食品成分，還需要通過加速實(shí)驗(yàn)來分析，如將內(nèi)容物裝入包裝袋后，在60℃的烘箱條件下放置2周后仍舊完好，則表示其在常溫下可放置2年。另外，包裝袋在加速試驗(yàn)前后的剝離強(qiáng)度、熱封強(qiáng)度值的下降率≤30%，則基本可認(rèn)為膠黏劑對(duì)內(nèi)容物的適應(yīng)性較好。（全文完）