蒸煮（zhǔ）袋破袋（dài）問題分析及解決方案

摘（zhāi）要：以蒸煮袋為代表的軟罐頭憑借其重量輕、體積小、導熱快、殺菌時間短、可較好的保持內容物的（de）色香味因而逐漸取代部分鐵罐和玻（bō）璃罐，但（dàn）由於其（qí）包裝材料的眾多性（xìng）能受製袋、殺菌等工（gōng）序的影響較大，因而存在潛（qián）在的破袋風險。本文就破（pò）袋問題進行了細致分析並提出（chū）幾點解決性方案。

關鍵（jiàn）詞：蒸煮袋、破袋、熱封、剝離、拉力機

作者：濟南MD传媒视频機電技術有限（xiàn）公司

　　19世紀初期，漂泊海上的船（chuán）員由於（yú）長期吃不到新鮮果蔬，嚴重影響了身體健康，在君主拿破侖的重金懸賞下，法國人阿（ā）貝爾發明了一種（zhǒng）可長（zhǎng）期貯藏果蔬的方法，這就是今天我們熟知（zhī）的罐頭工藝。經過二百多年的改進和發展，罐頭製作工藝愈發純熟，其包裝也從玻璃瓶擴展到金屬（shǔ）罐、軟罐等多（duō）種形式。雖然前二者具有極好（hǎo）的（de）密封性、阻（zǔ）濕性和保香性，但由於其熱傳導速率慢、空間占用率高等影響生產和運輸效率的缺陷，逐漸被軟罐包裝所替代。

　　所謂（wèi）軟罐包裝，是指采用聚酯、鋁箔、聚（jù）烯烴等材料複合而成的多（duō）層複合薄膜（mó）用粘合劑熱合（hé）後切製為一定尺寸的軟質包裝（zhuāng）容器，用於肉食、果蔬包裝，一般以蒸煮袋最為典型。常見蒸煮袋製作材料包括PET、鋁箔、BOPA、CPP等，這些材料在機械（xiè）性能（拉伸、剝離、耐衝擊性能等）、物理性能（阻濕、阻氧、耐寒耐熱（rè）等）方麵各有優劣，因而在生產中會根據內容物的種類和要求采用兩層、三層或多層複合結構，以（yǐ）獲得最佳性能。此類包（bāo）裝壁薄，熱傳導性能佳，短時間內即可達到滅菌標準，節（jiē）約能源。由於袋（dài）裝（zhuāng）占用空（kōng）間少，易攜帶（dài），運輸（shū）和貯存費用（yòng）可大大降低，因而深受企業和消費（fèi）者的喜愛。

　　然而在實際生產應用（yòng）中，蒸煮袋（dài）同樣存在一定的（de）缺陷，其中（zhōng）“破袋”是最為困擾生產者的問題之一。深入（rù）分（fèn）析蒸煮袋的破袋原因，首先從蒸煮（zhǔ）食品的（de）生產工藝入手。常規蒸煮袋裝食品采用以下生產流程：原（yuán）料（liào）驗收→加工處理→裝袋→抽真空→熱熔（róng）封口→檢驗→加熱殺菌→冷卻→幹燥包裝，其中破袋現象多出現於加熱殺菌和（hé）冷卻環節。由於裝袋（dài）環節為防止封口汙染對（duì）熱封質量的影響而要求填（tián）充物量（liàng）低於袋體容量以（yǐ）及抽真空環節袋內無法達到絕對（duì）真空狀態，這兩種情形將會導致蒸煮袋內（nèi）殘（cán）存（cún）一定的氣體量。當真空處理後的（de）蒸煮袋進行高溫加熱時，袋內容物的水分蒸發形成（chéng）水蒸氣與袋內殘（cán）存的氣體共同受熱膨脹，壓力驟升，當其超過蒸煮（zhǔ）袋所能（néng）承受的最大壓力時，袋體薄（báo）弱部位會首先發生破裂。另（lìng）外（wài），在冷卻環節，也存在破（pò）袋（dài）風險。當冷卻水進入蒸煮鍋瞬間，袋外壓力驟降，但由（yóu）於袋內容物不可能同步（bù）冷卻導致內外壓力相差數倍，必然引起破袋（dài）事故。目前業界一般采用反壓的（de）方法（fǎ）來控製蒸煮袋（dài）的破袋（dài）率，即殺菌和冷卻環節利用壓縮空（kōng）氣向鍋內加壓，來平衡袋內壓力，減少破袋的幾率。但是，這僅是從工藝流程上得到的解決辦法，若蒸煮袋本身存在質（zhì）量問題，那麽上（shàng）述方法就顯得舍本（běn）逐末，失（shī）去（qù）實際意義。

　　經過多次試驗，發現蒸煮袋的破袋多發於以下幾個部位：從熱封（fēng）封邊處破裂；從熱封邊內側破裂；由於熱封層與外層脫層導致從熱封邊內側內層破裂（liè）。

　　1、熱封封（fēng）邊處破裂。目前（qián）蒸煮袋普遍采用三邊封製成平袋或自立袋的（de）形（xíng）式，由食品企業灌裝後進行最後一邊的封合，因此在分析熱封邊破裂的原因時，要區分破裂源。對於製袋環節的封邊破裂，主要（yào）是由於熱封工藝的不合理而導（dǎo）致封邊熱封質量不達標。熱封工藝是指利用高溫熱封刀對封口部位的上下（xià）薄膜施加預定的壓力並保持一段時（shí）間，使之變為熔融粘流狀態並粘合，經過冷卻後（hòu）具備一定的強度。該工藝的影響（xiǎng）因素（sù）很（hěn）多，熱封溫度（dù）、壓力和時間相輔（fǔ）相成影響最大，其中溫度起主導作用。熱封溫度一般在薄膜的熔融溫度和分解（jiě）溫度之間，蒸（zhēng）煮袋主要采（cǎi）用CPP膜或HDPE膜為熱封層，其（qí）熔點較高，熱封溫度可設180℃-230℃之間，若溫度過低，即使壓力再大、時（shí）間再長，也無法使薄膜達到熔融自粘狀態。反之，易使封口部（bù）位的膜材在（zài）壓力的作用下熔（róng）融擠出，降低了熱封部位的厚度和熱（rè）封強度。除了依據薄膜（mó）自身的屬性（xìng）設定熱封（fēng）溫度，複合層數越少，複合厚度（dù）越薄（báo），封刀的溫度就要（yào）適度降低。薄膜熔融後，在粘流麵上施加的壓力大小亦會對熔融材料的封合產生極大影響。需要注意的是，封刀落下的時候要保證麵向內容物的封邊內側壓（yā）力（lì）略小於外側，這（zhè）樣避免熔接時內側部位厚度減少，降低封邊的熱封（fēng）強度。對（duì）於灌裝封口（kǒu）環節的封邊破（pò）裂，除了同樣存在熱封工藝的問題，充填食物時的不（bú）規範操作易造成待封口部位（wèi）的汙染，影響封口強度。

　　2、熱封邊內側破裂。這種情況指的是封邊部位（wèi）沒有發生（shēng）破裂，但封邊根部薄膜卻發生拉伸斷裂現象，其原因同（tóng）樣在於製袋的熱封環（huán）節，熱（rè）封溫度、壓力設置過大，製（zhì）袋速率偏（piān）慢等綜合作用導致封（fēng）口邊緣內（nèi）層薄膜被（bèi）壓製過薄，抗拉強度減弱，耐壓能力顯著（zhe）降低。

　　3、熱封層與其外層脫層，蒸煮袋從熱封（fēng）邊內側內層破（pò）裂。複合（hé）膜層間脫離，會極大破（pò）壞複合膜整體的抗拉強度，造成（chéng）袋體易破裂，要解決這一問題，必須了解造成複合膜脫層的（de）主要因素。以CPP等薄（báo）膜（熱封層）——膠黏劑——鋁箔——膠黏劑——PET等材料構成的三層複合蒸煮袋（dài）為例，脫層現（xiàn）象可（kě）能發生在任兩種材料（liào）之間，輕（qīng）微時表（biǎo）現為複合膜（mó）在受力部位呈條紋狀脫離，嚴重時蒸煮後呈（chéng）大麵積自然脫離。造（zào）成這種現象主要有以（yǐ）下（xià）幾點：⑴膠黏劑的耐濕熱粘結強度不夠；⑵膠黏劑中固化劑與主劑的比例（lì）不（bú）當（dāng）；⑶膠黏劑塗布量不足；⑷熟化時間（jiān）不足、熟化溫度偏低；⑸內層薄（báo）膜自身熱收（shōu）縮率偏大；⑹薄膜（mó）與膠黏劑配伍性不（bú）符。據（jù）粘附理（lǐ）論，當膠黏劑（jì）與被（bèi）粘物表麵張力相等且極性相同，界麵粘附力最強，因此需要合理選（xuǎn）配與膜材相適應的膠黏劑。

　　以上分析凸顯了蒸煮袋封邊的（de）熱封質量（liàng）、複合膜的剝離性（xìng）是造成蒸煮袋破袋的主要因素，那麽如何（hé）控製複合膜質量（liàng）和蒸煮袋的熱封效果？GB/T 10004-2008 《包裝用塑料（liào）複合膜、袋幹法複合（hé）、擠出複合》標準是針對蒸煮膜（mó）/袋的最新質（zhì）量（liàng）和測試標準，它根據產品使（shǐ）用溫度把蒸煮袋（dài）分為普通級（80℃以下，含80℃）、水煮級（80℃~100℃，含100℃）、半高溫蒸煮級（100℃~121℃，含121℃）和（hé）高溫蒸煮級（121℃~145℃，含145℃）四類，並對蒸煮膜/袋的質量要求和試驗方法做了具體（tǐ）規定。接下來筆者結合此標準提出（chū）幾點解決（jué）性方（fāng）案。

1、熱封質量

　　不（bú）同膜材、不同結構的複合膜，其熱（rè）封（fēng）參數也不一（yī）樣，建議首先采用熱封試驗儀模擬生產線封邊工藝，通（tōng）過試驗多組（zǔ）熱封（fēng）溫度、時間和壓（yā）力參數進行複合（hé）膜封合獲得初步的蒸煮袋試樣。熱封試驗儀是一種由空氣驅（qū）動（dòng）係統、熱封裝置、溫度係統、壓力係統和時間係統共同組成的儀器，取複合膜置於（yú）上下封頭中，待封頭達到預（yù）期溫度後（hòu），儀器根據預先設定的參數自動調節減壓閥使氣缸達（dá）到預期的熱封壓力，由單片機係統（tǒng）進行計（jì）時、控製電磁閥的換（huàn）向，從而控製上下熱封頭上下移動（dòng），夾緊試樣完成封合。

　　接下來對蒸（zhēng）煮袋試樣進行熱封強度測（cè）試以判斷試驗熱封參數的合理性（xìng），選取最佳參數組合，作為生產線封（fēng）邊的依據。通常材料的熱封強度根據檢（jiǎn）測方法大致（zhì）可分為拉伸熱封強度和膨脹熱封強度，即《包（bāo）裝用塑料（liào）複合（hé）膜、袋幹法複合、擠出複合》標準所規定熱合強（qiáng）度和耐（nài）壓強度。拉伸熱封強度，是包裝材料在受力方向（xiàng）一致、力值均勻的情況下熱封處抵抗分離的能力，特別適用於評價軟包裝袋（dài）的（de）開口性，一般采用拉力機測試。首先分別在蒸煮袋的四麵封邊部位呈垂直方向上任取寬(15±0.1)mm，展（zhǎn）開長度(100±1)mm的試樣10條，以熱封部位為中心打開呈180°。把試樣兩（liǎng）端夾在XLW(PC)智能電子拉力（lì）試驗機的上下夾具上，夾具間距離為50mm，夾（jiá）持時要注意保持試樣軸線與上下夾具（jù）中心線重（chóng）合。以(300±20)mm/min的速率分離（lí）上下夾具，讀（dú）取試（shì）樣斷裂時的最大力（lì）值。最終（zhōng）取10個試樣的算術平均值作為該部位的拉伸熱（rè）封強（qiáng）度，並且（qiě）需要達到（dào）以下標準：

蒸煮膜/袋拉伸熱封強度要求

單位：N/15mm

　　膨脹熱封強度測試是評判袋體對（duì）袋（dài）內氣壓增大的承受能力的有效方（fāng）法之一，需要借助泄漏與密封強度測試儀，向封裝後的蒸煮袋內加壓（yā），通過壓（yā）力的增大觀察蒸煮袋的變形情況（kuàng），記錄蒸煮袋破裂的時間和最大破（pò）裂力，同時（shí）可以檢測出整個（gè）袋體強度最差的部位（不（bú）僅（jǐn）限於（yú）熱封部位），為蒸煮袋的反壓操作提供數據支持。

2、複合（hé）膜剝離性能

　　要使蒸煮（zhǔ）袋複合膜（mó）具有合理（lǐ）的剝離（lí）力，可從以下方麵著（zhe）手改進：（1）一般選擇符合蒸煮要求的雙組份聚氨酯膠，高溫蒸煮（zhǔ）環境要（yào）使用專用的耐高溫蒸煮膠（jiāo）；（2）建議（yì）電暈處理強度要（yào）達到42達因/厘米以上(CPP材料39達因（yīn）/厘（lí）米以上)，塗膠（jiāo）量要達到4.5~5g/m²(幹（gàn）)。最好使用80~90線/英寸的塗膠網線輥（gǔn）。這樣可以確保在合適的塗膠液粘度下有較高的塗（tú）膠量。而且在複合前需檢查塗膠輥的清潔程度，以（yǐ）確保有一個良好的塗布狀態。烘箱要通風好（hǎo），環境（jìng）清潔。（3）蒸煮袋內層薄膜要具有穩定的熱收縮率和良好的耐溫性、耐油性，防止內容物油脂滲入膠層，造成複合膜分離。（4）合適的熟化時間和溫度，使膠黏劑反應徹底，保（bǎo）證複合（hé）質（zhì）量。（5）對複合膜抽樣（yàng）進行剝離（lí）力檢測。首先（xiān）沿樣品膜寬度方向均勻裁取寬15±0．1mm，長200 mm的縱、橫試樣各5條，並沿長（zhǎng）度方向將（jiāng）複合膜與基材預剝50mm，將（jiāng）剝離部分的兩端（duān）分別加於XLW(PC)智能（néng）電子拉力試驗機上下（xià）夾具上，使未剝開部分與拉伸方向呈T型，如圖（1），以300±50mm/min的速度分離上下夾具，從而獲得剝離力平均值。最終5條試（shì）樣剝離力的算術平均值要符合以下要求：

蒸煮膜/袋剝離力要求

單位：N/15mm

圖1、試樣加持圖示

3、耐熱性及耐高溫介質性

　　2008版《包裝用塑料複合（hé）膜、袋幹法複（fù）合、擠出複合》標準較1998版突出的不（bú）同點（diǎn）在於對蒸煮（zhǔ）袋的耐（nài）熱性及（jí）耐高溫介質性做（zuò）出了各自獨立的試驗（yàn）要求。耐（nài）高溫介質性測試沿用98版規定，在此不多（duō）贅述。耐熱性是本版標準中的一個（gè）亮點指標，要求將複合膜製成200mm*120mm的小袋，充入袋容積的1/2~2/3的水後排氣密封好，置入具有反壓裝置的高壓蒸煮鍋，按不同類型的最高使用溫（wēn）度加熱殺菌，減壓冷卻至室（shì）溫（wēn）取出，再次檢測複合膜層間剝離力和熱封強度，以確保蒸煮後無破袋風險。這一新增（zēng）測試項目雖然增加了測試工作強度，但對蒸煮袋的下遊企業卻更具現實指導意義。

　　以蒸煮袋為代表的軟罐頭憑借（jiè）其（qí）重（chóng）量輕、體（tǐ）積小、導熱快、殺菌時間短（duǎn）、可較好的保持內容物的色香味（wèi）因而逐漸取代部分鐵罐（guàn）和玻璃（lí）罐，但由於其包裝材料的眾多性能受製袋、殺菌等工序的影響較大，因而存在潛在的破袋風險。作為蒸煮袋相關的上下遊企業，應該建（jiàn）立以試驗為指導，以（yǐ）抽檢為保障的產品質（zhì）量控製體係，從根本上杜絕破袋事（shì）故的發生。