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耐高溫包裝如何適應121℃高溫蒸煮工藝？
高溫蒸煮袋是一種食品殺菌包裝，廣泛用于肉類(lèi)、豆制品、部分醫療用品及醫藥針劑的消毒處理，近年來(lái)此工藝也逐步用于熟板栗、谷漿飲料、嬰兒果蔬泥等食品的殺菌處理。高溫蒸煮殺菌溫度范圍一般在121-135℃之間，目前也有滿(mǎn)足145℃超高溫殺菌的軟包裝材料的研究。研究資料顯示在145℃條件下，只要保持3min左右的處理時(shí)間，能把最耐熱的芽孢肉毒桿菌類(lèi)有害病菌徹底殺滅，隨此而產(chǎn)生的復合軟包裝材料也得到了廣泛地應用。根據包裝內容物的消毒殺菌條件，本文重點(diǎn)討論耐121℃高溫的包裝袋結構設計及加工工藝如何適應高溫蒸煮的要求。
復合軟包裝材料的結構設計要滿(mǎn)足高溫殺菌的工藝要求，通常要考慮多方面的因素，除了包材在生產(chǎn)工序中保證自身的功能外，還要更多地考慮內容物的要求，同時(shí)兼顧殺菌處理的工藝條件、流通倉儲條件和銷(xiāo)售使用環(huán)節對包材性能的影響，下面就逐項探討。
一、蒸煮殺菌目的及蒸煮包裝袋分類(lèi)
殺菌的目的主要有兩個(gè)：
1、對有害細菌消滅徹底，滿(mǎn)足無(wú)菌的要求，如醫療用品的滅菌處理。
2、通過(guò)徹底滅菌后，在少加甚至不加防腐劑的情況下能抑制細菌滋生，延長(cháng)內容物的保質(zhì)期，使內容物在常溫下能較長(cháng)久的保持原來(lái)設計的風(fēng)味，如各種食品類(lèi)高溫蒸煮產(chǎn)品。
耐高溫殺菌處理包裝袋按當前國際上比較認可的分類(lèi)如下：
1、可耐121℃的蒸煮袋，耐高溫時(shí)間30-60min不等。
2、可耐135℃的蒸煮袋，耐溫時(shí)間15-30min不等。
3、可耐145℃的超高溫蒸煮袋，目前為最高級別的蒸煮袋，耐溫時(shí)間5min以下。
現在國內市場(chǎng)上普遍使用的是可耐121℃的高溫蒸煮袋，一般固態(tài)物質(zhì)比如肉類(lèi)高溫蒸煮包裝還要滿(mǎn)足抽真空的要求。
二、高溫蒸煮袋對薄膜基材及化工材料要求
生產(chǎn)高溫蒸煮袋用的薄膜基材是滿(mǎn)足蒸煮條件的基礎，通常要根據高溫蒸煮袋的蒸煮條件和內容物的特點(diǎn)來(lái)確定選用哪些基材、什么規格、組合順序，要用哪種類(lèi)型油墨和膠水等。常用的薄膜基材有：BOPET 、B0PA、HDPE、RCPP、AL、共擠EVOH、共擠PVDC、共擠PE等；目前也有新型五層以上共擠膜如：PP／AC／EV0H／AC／PP、PP／AC／PA／EV0H／PA／AC／PP等；另外還有共聚尼龍MXD6、陶瓷蒸鍍膜如SiOxPET12um，多層共擠膜和陶瓷蒸鍍膜因技術(shù)工藝和價(jià)格因素的限制，當前在高溫蒸煮袋上的應用還不多見(jiàn)。
根據表層（或承印層）、阻隔層、熱封層的順序，可以組合復合包材的結構，也有單層材料既做承印層也做阻隔層，所以包裝袋可以根據需要設計為兩層、三層、四層或更多層，比如:BOPET//RCPP、BOPA//RCPP 、BOPET//BOPA//RCPP、BOPET//A1//RCPP、BOPET//A1//BOPA//RCPP等。對于基材厚度通常選擇為：BOPET12um，BOPA15um， AL7um或AL9um，RCPP50um、RCPP70um、RCPP80um、RCPP100um等,對于阻隔層通常選擇BOPA和AL，根據實(shí)際需要也有選擇BOPA25um和AL12um的情況，大容量和特殊要求的高溫蒸煮袋所選擇的RCPP厚度也有超過(guò)100um的。液體包裝袋為克服RCPP不耐跌落的缺陷，一般會(huì )在膜內添加助劑來(lái)增強其抗跌落性能。
高溫蒸煮包材選用的化工材料主要指油墨、膠水和溶劑。普通油墨不具耐高溫性，蒸煮后會(huì )離層，有些顏色會(huì )變化，耐高溫蒸煮油墨應該是以雙組分反應型聚氨酯為連結料的油墨，它的印刷附著(zhù)牢度好，經(jīng)交聯(lián)固化反應后，能耐高溫蒸煮，與膠水之間能形成很牢固的粘結力。同時(shí)，對于大面積的專(zhuān)色和白色圖案，還要選擇配套的油墨固化劑。選用油墨時(shí)要特別注意區分普通油墨、耐100℃以下水煮型油墨和耐121℃以上高溫蒸煮型油墨，以免誤用。膠水要選用耐高溫蒸煮級別的，通常認為至少是滿(mǎn)足121℃以上蒸煮要求，復合后必須具有很好的粘結牢度、高溫抗介質(zhì)性和耐熱性，目前最常用的是雙組分聚氨酯膠水。選用溶劑要和油墨、膠水能很好搭配，可滿(mǎn)足工藝要求，但不能影響油墨、膠水的耐高溫蒸煮性能。
三、高溫蒸煮袋對生產(chǎn)工藝的要求
為控制好高溫蒸煮產(chǎn)品的質(zhì)量，除了普通產(chǎn)品的生產(chǎn)要求之外，還要對個(gè)別地方提出特別要求，為清晰簡(jiǎn)化，這里只簡(jiǎn)單列出各工序的幾點(diǎn)注意事項。
1、印刷工序
實(shí)際生產(chǎn)中印刷工藝要注意的問(wèn)題：
（1）高溫蒸煮袋的印刷基材最常用的是BOPET12um和BOPA15um兩種，選用基材的級別要高，質(zhì)量要有保證，包括電暈值達到52達因以上，并且電暈均勻；厚度均勻無(wú)荷葉邊、無(wú)異物污染等。高溫蒸煮的BOPA15um（包括復合用的）不同于普通袋，最好選用同步拉伸的，以此來(lái)保證各個(gè)方向同性，固定的縱向拉伸比和特殊的機械性能。
（2）根據油墨生產(chǎn)廠(chǎng)家的技術(shù)資料選用油墨，至少選用"R"級別油墨，高溫蒸煮油墨不同廠(chǎng)家的不可混用，與油墨配套使用的混合溶劑比例必須合適，并且有效成分的純度要達到99%以上。為達到衛生要求，注意溶劑和油墨中均不含苯、甲苯、二甲苯、酮類(lèi)或其它高沸點(diǎn)溶劑。要根據承印材料的特性和復合膜結構選定適合的油墨，比如選用BOPA為承印層，個(gè)別顏色的油墨在蒸煮狀態(tài)下顏料可能會(huì )在BOPA上滲透，同樣對于只有承印層和熱封層兩層結構的蒸煮袋，油墨也有在RCPP上滲透的可能，從而帶來(lái)對內容物污染的風(fēng)險。
（3）需要大面積使用的專(zhuān)色和白色油墨要添加1%-3%的油墨固化劑，一定要根據油墨廠(chǎng)家提供的技術(shù)資料來(lái)確定添加量，不可過(guò)多或過(guò)少。墨盤(pán)中收回的剩余油墨，不論存放了多長(cháng)時(shí)間，均不可再用于高溫蒸煮產(chǎn)品的印刷。
（4）使印刷料溶劑殘留量最低化，油墨附著(zhù)牢度良好，一定要選定標準的生產(chǎn)工藝參數，比如烘箱溫度、風(fēng)量和機器速度等，對于添加了油墨固化劑的大面積油墨，其烘箱溫度要比其他油墨高10-15℃。
（5）印后的BOPA膜一定要用有AL箔的復合膜包裹嚴實(shí)，防止受潮收縮和性能改變。
（6）添加了油墨固化劑的印刷料最好要復卷一遍，存放時(shí)間不要超過(guò)三天，即三天內至少把印刷層復合完成。
2、復合工序
目前，高溫蒸煮袋主要使用干復工藝，此工序控制得如何是高溫蒸煮袋成敗的關(guān)鍵，生產(chǎn)中要注意以下問(wèn)題：
（1）高溫蒸煮膠水的使用一定要按廠(chǎng)家的說(shuō)明，比如配比、熟化的溫度和時(shí)間等，稀釋用的醋酸乙酯溶劑的純度要達到99%以上。
（2）各層材料的厚度要均勻，厚度偏差不超過(guò)7%，使用AL箔的產(chǎn)品，除了它的機械性能參數滿(mǎn)足外，AL箔表面要干燥，潔凈度一定要達到A級標準，即用蒸餾水檢查時(shí)，要全部能被浸潤，并且針孔數要越少越好，使用前的存放時(shí)間不宜超過(guò)三個(gè)月。為增強復合牢度，復合在中間的BOPA要為雙面電暈，且電暈值均不低于50達因。
（3）膠水涂布要均勻，根據不同廠(chǎng)家和不同型號膠水的特性，干基量一般要在3.5-4.8g/m2,達到最低涂布量標準的情況下，以左、中、右位置的涂布偏差不可超過(guò)0.3g/m2為基準。固化劑要按要求添加，如果干復的車(chē)間環(huán)境濕度超過(guò)了80%，要適當增加固化劑的添加量，一般在原來(lái)的基礎上增加5%-10%，如果產(chǎn)品印刷圖案有較多的黃色、白色等淺色區域，生產(chǎn)時(shí)涂布量要比深色圖案設計增加0.3g/m2左右的涂布量，以防止蒸煮后出現明顯斑點(diǎn)。
（4）確定合適的機器加工工藝參數，特別是三節的烘箱溫度比生產(chǎn)普通產(chǎn)品都要高5-10℃，復合加熱輥溫度在70-80℃，復合壓力比同規格普通產(chǎn)品增加0.1-0.2MPa，根據機器性能機速控制在120m/min以下。收卷的初始張力和錐度的選擇根據材料類(lèi)型和規格來(lái)確定，以收卷松緊度適中，卷膜不起皺為基準。
（5）熟化必須按不同型號的膠水要按廠(chǎng)家的使用要求去做，溫度和時(shí)間不可偏離要求太多，溫度偏差要在5℃以?xún)?，時(shí)間偏差不可超過(guò)4小時(shí)，熟化時(shí)間不夠和超長(cháng)均不可取。
（6）熟化后的材料要在室溫下正常冷卻12小時(shí)以上才可以分切制袋。
（7）復合高溫蒸煮膠水的選用必須與油墨和薄膜很好搭配，如果搭配不當，會(huì )出現高溫蒸煮后離層的現象，所以批量生產(chǎn)之前，必須做好樣品試驗。
（8）根據膠水的特點(diǎn)可選擇每復合一層熟化12-24h，最后一層完成后再按膠水要求的熟化時(shí)間完成最終熟化。也可以多層一次性復合完成后進(jìn)熟化室，按膠水要求的熟化時(shí)間完成最終熟化。分層熟化的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量穩定，減少復合起皺的影響；一次性完成的好處是生產(chǎn)效率高，且便于管理，但有起皺的質(zhì)量隱患。
3、制袋工序
一般來(lái)講制袋是高溫蒸煮袋的最后工序，要嚴格地控制和把關(guān)，否則會(huì )功虧一簣。制袋時(shí)要注意的問(wèn)題如下：
（1）批量制袋之前，要做樣品試驗，確定了加工工藝參數，包括各段熱封刀的溫度、壓力和機器速度等，并且這些參數能保證蒸煮前后的熱封強度均能達到標準。裝入等容量的內容物在高溫蒸煮試驗機中做耐介質(zhì)的試驗，以此來(lái)確定材料結構的符合性。
（2）保證制袋前的卷膜已充分冷卻，并且各層間的復合強度，卷膜的溶劑殘留等經(jīng)檢測后均已達標，做了首件檢查項目的確認。
（3）制袋時(shí)熱封邊寬度不低于5mm。另外，為保證熱封合區域平整美觀(guān)，冷卻模具要保證足夠低的溫度，一般要在25℃以下。
（4）制袋過(guò)程中卷膜的適應性評估要做充分，保證每次生產(chǎn)時(shí)走膜順暢，熱封狀況良好，制袋質(zhì)量穩定。特別是RCPP做熱封層，容易造成袋子開(kāi)口性不好，要防止開(kāi)口不良造成袋子板結。
（5）因高溫蒸煮材料和工藝的特殊性，制袋過(guò)程中對高溫蒸煮產(chǎn)品的抽檢比例要適當增加，以便能及早發(fā)現過(guò)程中的質(zhì)量異常，蒸煮試驗以一個(gè)生產(chǎn)班次做一次為宜，試驗方法要正確，模擬客戶(hù)的使用條件，即包入等容量同性質(zhì)的內容物，按客戶(hù)的滅菌條件（主要是蒸煮溫度、時(shí)間、壓力，比如條件參數為121℃ 、40min、0.2-0.24MPa）進(jìn)行耐高溫蒸煮性的檢測。
（6）根據袋子的尺寸和重量選擇合適的包裝數量，注意防護，防止對袋子機械損傷。
以上為制袋工序要注意的問(wèn)題點(diǎn)，目前市場(chǎng)上也有高溫蒸煮型接吸管的直立袋和風(fēng)琴袋，控制的重點(diǎn)為管的材料要與袋子熱封層的材料配套，保證良好的封合效果，蒸煮后和使用過(guò)程中不至于滲漏。另外就是管和蓋的搭配，能保證蒸煮前后的密封性，根據材料的伸縮變化，要保證蒸煮后的開(kāi)啟力矩不能變化太大，以保證開(kāi)啟順暢但又能密封良好。
生產(chǎn)過(guò)程中，各個(gè)控制項目要按要求檢驗，這是驗證質(zhì)量是否符合標準的基本措施，所以從原材料到成品完成整個(gè)過(guò)程，檢驗要嚴格進(jìn)行，特別是驗證袋子功能的耐高溫蒸煮檢驗不可有絲毫馬虎。
四、高溫蒸煮袋如何適應內容物包裝及滅菌工藝的要求
高溫蒸煮袋最終要經(jīng)受住內容物的包裝工藝及后續的滅菌工藝的考驗，所以這個(gè)條件對其影響很大。最終包裝和滅菌處理完成的成品，必須是袋面平整，包材本身無(wú)收縮起皺、起泡、無(wú)離層、無(wú)滲漏等現象。下面是要注意的重點(diǎn)：
1、根據內容物的形態(tài)和性質(zhì)選用合適的材料和結構，如固態(tài)、液態(tài)或固液混合態(tài)要選用不同的材料結構，有骨頭、有刺的肉類(lèi)內容物高溫蒸煮前后均不能扎破袋子。如果內容物的酸堿性有差別，也要根據需要調整袋子材料結構和材料規格。
2、食品企業(yè)在批量使用蒸煮袋前，要對蒸煮袋性能通過(guò)模擬試驗來(lái)確認。因為內容物的理化特性影響，在高溫下可能發(fā)生變化而產(chǎn)生新物質(zhì)，有可能在蒸煮袋層層之間滲透從而引起蒸煮袋包裝性能的下降。
3、選擇合適的包裝封口溫度使封口牢固，防止蒸煮過(guò)程中此處漏料，在冷卻過(guò)程中防止冷卻水中的細菌滲入污染。
4、如果不是抽真空包裝，要注意控制包裝內殘留的氣體量，能做到比例適中，殘留量基本一致，不然在蒸煮過(guò)程即使有反壓，殘留氣體量多的袋子也會(huì )脹破。
5、確定穩定的高溫滅菌工藝條件，比如按標準蒸煮條件為121℃耐溫40min，制作蒸煮袋的各類(lèi)材料在達到121℃時(shí)已到所能承受的極限，如果溫度和時(shí)間過(guò)多超出這個(gè)工藝條件，較難保證蒸煮袋的某些性能不受破壞，如淺色油墨變色，復合強度嚴重衰減，熱封強度降低等。
6、注意材料變化對包裝物的影響，比如蒸煮后的RCPP變硬，材料中的添加劑析出等，評估蒸煮后和蒸煮前的物理性能變化的影響，還要注意對內容物衛生性的影響。
7、防止倉儲和運輸過(guò)程中發(fā)生的破包漏氣，尤其是抽真空的蒸煮袋。一般蒸煮后的RCPP會(huì )變硬，抽真空的折痕處易發(fā)生漏氣問(wèn)題，這需要從選材和工藝上加以解決。
8、對于高溫蒸煮袋包裝的產(chǎn)品忌粗暴搬運、裝卸，同時(shí)貯存于清潔、干燥、通風(fēng)、陰涼的地方，不可靠熱源太近，這樣可以盡可能保證包裝袋和內容物的理化性能穩定。在貯藏和銷(xiāo)售過(guò)程中發(fā)現脹包和滲漏的產(chǎn)品禁止出售和食用。如果在銷(xiāo)售環(huán)節出現較多不良狀況，將嚴重影響產(chǎn)品的形象，甚至有可能會(huì )毀滅一個(gè)品牌，使用高溫蒸煮袋的企業(yè)要做好充分評估。
9、經(jīng)過(guò)高溫蒸煮的內容物和袋子要確定合理的保質(zhì)期，如熟肉制品具有豐富的蛋白質(zhì)，微生物十分容易繁殖，而且肉制品中的脂肪在貯存中易氧化變質(zhì)，一般保質(zhì)期都在一年以?xún)?，即使?/span>AL膜的結構也不宜超過(guò)24個(gè)月。況且，經(jīng)過(guò)高溫蒸煮時(shí)，包材中某些添加劑在高溫條件下會(huì )加快游離到表面，如塑料薄膜中添加的開(kāi)口劑、抗靜電劑、爽滑劑等會(huì )慢慢滲出，同時(shí)有慢慢污染食品的風(fēng)險，并且塑料產(chǎn)品都會(huì )有逐步老化的過(guò)程，會(huì )不斷影響袋子性能，因此不宜長(cháng)時(shí)間存放。
盡管根據復合材料的結構，理論上可以根據其透濕、透氧數據和老化時(shí)間來(lái)計算內容物保質(zhì)期，理論保質(zhì)期可以是兩年甚至五年以上，但實(shí)際應用中不確定因素太多，鑒于復合材料本身的特點(diǎn)及內容物性質(zhì)的不確定性，保質(zhì)期不能只依賴(lài)包材的透濕、透氧數據和密封性來(lái)判定，因此高溫蒸煮食品確定兩年以上的保質(zhì)期是缺乏事實(shí)依據的。
10、不可忽視特殊要求，如500ml以上風(fēng)琴邊封高溫蒸煮輸液袋客戶(hù)標準要求必須滿(mǎn)足1.8m高自然跌落無(wú)破袋的情況，這時(shí)就不能按國家標準來(lái)生搬硬套，只有通過(guò)增加材料厚度或在熱封層添加抗跌破的助劑來(lái)滿(mǎn)足這種要求。
以上分析了高溫蒸煮袋在生產(chǎn)和使用過(guò)程中要注意的問(wèn)題，不同于普通袋的地方在于：高溫蒸煮袋不但在蒸煮前要滿(mǎn)足標準，蒸煮后和保質(zhì)期內也要在外觀(guān)、功能和衛生性等方面滿(mǎn)足使用的要求，這個(gè)實(shí)際要求甚至會(huì )遠遠高于高溫蒸煮袋的某項國家標準。
五、高溫蒸煮包材結構設計需要綜合考慮
包材是否滿(mǎn)足要求，包材使用者和生產(chǎn)者都非常關(guān)注。尤其是使用者，一定要考慮包裝的內容物是哪一種性質(zhì)的物品，包裝的容量是多少，包裝好后要經(jīng)受什么樣的蒸煮滅菌條件，保存在什么樣的環(huán)境中，要求多長(cháng)的保質(zhì)期等。不同內容物的要求，對蒸煮袋質(zhì)量的要求就不同，對材料結構的組合、膠粘劑和油墨的選擇也不同，生產(chǎn)工藝控制也會(huì )有差異，同樣也就會(huì )有成本的不同。
確定使用哪種結構之前，一定要做充分的評估，比如同樣是150g容量、同樣規格尺寸的高溫蒸煮板栗復合直立袋，其結構可以是PET12um//AL7um//RCPP70um，也可以是PET12um //AL7um //BOPA15um//CPP70um，究竟選用哪一種，要根據使用者的具體要求來(lái)確定，選擇有BOPA15 um的結構，袋子會(huì )有較好的封合強度，有較好的耐穿刺、耐擠壓、防滲漏和抗跌破的性能，同時(shí)阻隔性能更強一些，適合長(cháng)途運輸、多次搬運周轉和遠距離銷(xiāo)售（如出口到國外）。如果以上兩種結構都能滿(mǎn)足其功能要求，價(jià)格可能就是要考慮的重點(diǎn)了，肯定會(huì )取消BOPA15um的使用。
另外，有印刷的高溫蒸煮袋，盡量不要選擇PET //RCPP或BOPA//RCPP兩層結構，因在高溫蒸煮狀態(tài)下油墨顏料會(huì )在RCPP內加速滲透，會(huì )對內容物造成污染，為防止此風(fēng)險，就需要在RCPP前加一層適當厚度的AL箔。確定結構后，就需要生產(chǎn)者嚴格選材，嚴格按工藝要求生產(chǎn)，保證高溫蒸煮袋的安全使用是生產(chǎn)者和使用者雙方的共同責任。
來(lái)源中夏軟包裝
