高溫蒸煮袋的爆袋問題分析
高溫蒸煮袋是軟包裝中的高端產品, 為什么說高呢,有兩個因素,一個是利潤高,每個袋子的利潤是同規格普通袋的幾倍:另一個是風險高, 因為變色、剝離強度降低、爆袋等造成的問題很多,輕者導致下游廠家退貨丟失訂單,重者要賠償下游產品儲存中內容物的一大筆費用?,F就筆者經常遇到的爆袋問題做一個分析。
根據拉烏爾定律, 絕對空間里液體汽化的壓力, 由可液化物質的物質的量決定。在常壓下,每摩爾的液體完全汽化后可以給22.4L的空間一個大氣壓的壓力,以G B/T1 O004—1 998《耐蒸煮復合膜、袋》為例,試驗中要求在包裝袋內分別裝4%HAC、1% 硫化鈉(N a 2S)、5%氯化鈉(N aCI)水溶液及精制植物油,然后進行排氣封口,裝入反壓蒸煮鍋內進行試驗。我們往往認為已經很精確地控制溫度,降溫時有足夠的反壓,還是常常發現有爆袋現象。
我們知道,考察高溫蒸煮袋的蒸煮性能,主要是圖案是否變色、復合是否開膠、薄膜是否褶皺, 或者袋子的強度在蒸煮前后變化等,似乎是否爆袋不在考察范圍內。但作為蒸煮袋的生產廠,食品廠在使用你的袋子時會考察你的蒸煮爆袋率,超過3%時判定為整體不合格??梢源_定的是,爆袋肯定是因為袋內的壓力高于袋外。在水煮試驗和TS一25C反壓蒸煮的試驗中也說明了同樣的問題,即發生爆袋現象。那生產中為什么把蒸煮袋裝入蒸煮鍋內,在加熱到接近100℃就聽見噼啪的爆裂聲呢?難道在加熱時就開始爆袋了?這是什么原因呢?
1.首先分析水煮袋按規定把水裝入袋內,排氣封口。我們仔細觀察后發現,空氣沒有排干凈。其在100℃前的加熱過程示:時間密閉的玻璃球代表封閉的袋子,可以看出,加熱時水煮袋膨脹是正常的。分析其原因為:室溫時裝入水封口,這時袋內外壓力是平衡的,在室溫加熱到98℃的過程中,液體水本身要膨脹,袋內空氣要膨脹,這時產生的部分水蒸氣也占據部分空間,導致膨脹。這時候袋內壓力會增加。為支持上述結論,我們使用北京蘭德梅克的ZY一1正壓測試儀和DK一98—1A水浴鍋進行定性試驗,在加熱過程中袋內壓力確實在升高,且升高的程度和裝入試樣與殘留空氣與袋子最大容積比例有關系,與殘留的空氣多少有關系。裝入水與袋子比例高的,壓力高;殘留空氣多的,壓力高。袋子的爆破是這種熱狀態下封口部位高分子材料產生蠕變現象,不足以支持壓力導致的,這種強度我們稱為熱爆破強度。為對比冷熱爆破強度,我們在室溫和95℃下分別用ZY一1正壓測試儀檢測不同溫度下的爆破強度,抽查2O組對比發現,熱封好的袋子,室溫下爆破強度與95℃差別較大, 分析原因是受熱時強度降低所致,這是我們生產中遇到的正常情況。如果袋子沒有熱封好,在常溫下爆破強度就很小,屬于生產中的次品,雖然沒有泄漏,但是受熱時更容易爆袋。
2.蒸煮袋問題蒸煮袋在加熱到100℃以前,同水煮袋變化是一樣的。我們考察蒸煮袋在加熱到1000(2以上時,因為目前國內沒有可以觀察蒸煮過程的儀器,ZY-1正壓測試儀的傳感器又無法深入T-25C反壓蒸煮鍋內,我們只能推測,在蒸煮鍋內,加熱超過100℃時,袋內壓力永遠高于袋外壓力(這種推測目前無事實支持,我們正在研制一種帶有透明觀察窗的蒸煮鍋,以期解決這個問題)。
3.爆袋能否避免呢? 爆袋是袋內壓力高于袋外,那么有沒有辦法避免這種情況呢?從水煮過程我們了解到,袋內壓力高時環境壓力不變才形成壓差爆袋,如果讓環境變化同步能不能避免呢。我們把TS-25C反壓蒸煮鍋的排氣關閉,從試樣放進去開始就形成一個封閉的環境,設定115℃ (因為保險閥關系,不能設置更高)蒸煮,共試驗30個蒸煮袋,未見爆袋??梢韵胂?,這樣相當于從加熱開始就給袋子施加一個外壓,使內外壓力平衡,所以沒有爆袋。
4.結論:(1)高溫蒸煮袋的蒸煮爆袋問題其實是袋子的熱爆破強度問題,一般是由于熱封處受損而引起。(2)如果提前給蒸煮袋加一個外壓,并且在加熱過程中始終保持這種相對外壓,應該不會發生爆袋,但是對鍋體要求耐壓高,如135℃ ,要求正常工作耐壓從2.2kg升高到3.2kg。這樣看來,爆袋與試驗方式有關,也與生產方式有關,改進高溫殺菌工藝對減少爆袋有重要意義。
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