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摘要：以蒸煮袋為代表的軟罐頭憑借其重量輕、體積小、導(dǎo)熱快、殺菌時(shí)間短、可較好的保持內(nèi)容物的色香味因而逐漸取代部分鐵罐和玻璃罐，但由于其包裝材料的眾多性能受制袋、殺菌等工序的影響較大，因而存在潛在的破袋風(fēng)險(xiǎn)。本文就破袋問題進(jìn)行了細(xì)致分析并提出幾點(diǎn)解決性方案。
關(guān)鍵詞：蒸煮袋、破袋、熱封、剝離、拉力機(jī)

　　19世紀(jì)初期，漂泊海上的船員由于長(zhǎng)期吃不到新鮮果蔬，嚴(yán)重影響了身體健康，在君主拿破侖的重金懸賞下，法國(guó)人阿貝爾發(fā)明了一種可長(zhǎng)期貯藏果蔬的方法，這就是今天我們熟知的罐頭工藝。經(jīng)過二百多年的改進(jìn)和發(fā)展，罐頭制作工藝愈發(fā)純熟，其包裝也從玻璃瓶擴(kuò)展到金屬罐、軟罐等多種形式。雖然前二者具有*的密封性、阻濕性和保香性，但由于其熱傳導(dǎo)速率慢、空間占用率高等影響生產(chǎn)和運(yùn)輸效率的缺陷，逐漸被軟罐包裝所替代。

　　所謂軟罐包裝，是指采用聚酯、鋁箔、聚烯烴等材料復(fù)合而成的多層復(fù)合薄膜用粘合劑熱合后切制為一定尺寸的軟質(zhì)包裝容器，用于肉食、果蔬包裝，一般以蒸煮袋zui為典型。常見蒸煮袋制作材料包括PET、鋁箔、BOPA、CPP等，這些材料在機(jī)械性能（拉伸、剝離、耐沖擊性能等）、物理性能（阻濕、阻氧、耐寒耐熱等）方面各有優(yōu)劣，因而在生產(chǎn)中會(huì)根據(jù)內(nèi)容物的種類和要求采用兩層、三層或多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，以獲得*性能。此類包裝壁薄，熱傳導(dǎo)性能佳，短時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到滅菌標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)約能源。由于袋裝占用空間少，易攜帶，運(yùn)輸和貯存費(fèi)用可大大降低，因而深受企業(yè)和消費(fèi)者的喜愛。

　　然而在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，蒸煮袋同樣存在一定的缺陷，其中“破袋”是zui為困擾生產(chǎn)者的問題之一。深入分析蒸煮袋的破袋原因，首先從蒸煮食品的生產(chǎn)工藝入手。常規(guī)蒸煮袋裝食品采用以下生產(chǎn)流程：原料驗(yàn)收→加工處理→裝袋→抽真空→熱熔封口→檢驗(yàn)→加熱殺菌→冷卻→干燥包裝，其中破袋現(xiàn)象多出現(xiàn)于加熱殺菌和冷卻環(huán)節(jié)。由于裝袋環(huán)節(jié)為防止封口污染對(duì)熱封質(zhì)量的影響而要求填充物量低于袋體容量以及抽真空環(huán)節(jié)袋內(nèi)無(wú)法達(dá)到真空狀態(tài)，這兩種情形將會(huì)導(dǎo)致蒸煮袋內(nèi)殘存一定的氣體量。當(dāng)真空處理后的蒸煮袋進(jìn)行高溫加熱時(shí)，袋內(nèi)容物的水分蒸發(fā)形成水蒸氣與袋內(nèi)殘存的氣體共同受熱膨脹，壓力驟升，當(dāng)其超過蒸煮袋所能承受的zui大壓力時(shí)，袋體薄弱部位會(huì)首先發(fā)生破裂。另外，在冷卻環(huán)節(jié)，也存在破袋風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)冷卻水進(jìn)入蒸煮鍋瞬間，袋外壓力驟降，但由于袋內(nèi)容物不可能同步冷卻導(dǎo)致內(nèi)外壓力相差數(shù)倍，必然引起破袋事故。目前業(yè)界一般采用反壓的方法來(lái)控制蒸煮袋的破袋率，即殺菌和冷卻環(huán)節(jié)利用壓縮空氣向鍋內(nèi)加壓，來(lái)平衡袋內(nèi)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，那么上述方法就顯得舍本逐末，失去實(shí)際意義。

　　經(jīng)過多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)蒸煮袋的破袋多發(fā)于以下幾個(gè)部位：從熱封封邊處破裂；從熱封邊內(nèi)側(cè)破裂；由于熱封層與外層脫層導(dǎo)致從熱封邊內(nèi)側(cè)內(nèi)層破裂。

　　1、熱封封邊處破裂。目前蒸煮袋普遍采用三邊封制成平袋或自立袋的形式，由食品企業(yè)灌裝后進(jìn)行zui后一邊的封合，因此在分析熱封邊破裂的原因時(shí)，要區(qū)分破裂源。對(duì)于制袋環(huán)節(jié)的封邊破裂，主要是由于熱封工藝的不合理而導(dǎo)致封邊熱封質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。熱封工藝是指利用高溫?zé)岱獾秾?duì)封口部位的上下薄膜施加預(yù)定的壓力并保持一段時(shí)間，使之變?yōu)槿廴谡沉鳡顟B(tài)并粘合，經(jīng)過冷卻后具備一定的強(qiáng)度。該工藝的影響因素很多，熱封溫度、壓力和時(shí)間相輔相成影響zui大，其中溫度起主導(dǎo)作用。熱封溫度一般在薄膜的熔融溫度和分解溫度之間，蒸煮袋主要采用CPP膜或HDPE膜為熱封層，其熔點(diǎn)較高，熱封溫度可設(shè)180℃-230℃之間，若溫度過低，即使壓力再大、時(shí)間再長(zhǎng)，也無(wú)法使薄膜達(dá)到熔融自粘狀態(tài)。反之，易使封口部位的膜材在壓力的作用下熔融擠出，降低了熱封部位的厚度和熱封強(qiáng)度。除了依據(jù)薄膜自身的屬性設(shè)定熱封溫度，復(fù)合層數(shù)越少，復(fù)合厚度越薄，封刀的溫度就要適度降低。薄膜熔融后，在粘流面上施加的壓力大小亦會(huì)對(duì)熔融材料的封合產(chǎn)生極大影響。需要注意的是，封刀落下的時(shí)候要保證面向內(nèi)容物的封邊內(nèi)側(cè)壓力略小于外側(cè)，這樣避免熔接時(shí)內(nèi)側(cè)部位厚度減少，降低封邊的熱封強(qiáng)度。對(duì)于灌裝封口環(huán)節(jié)的封邊破裂，除了同樣存在熱封工藝的問題，充填食物時(shí)的不規(guī)范操作易造成待封口部位的污染，影響封口強(qiáng)度。

　　2、熱封邊內(nèi)側(cè)破裂。這種情況指的是封邊部位沒有發(fā)生破裂，但封邊根部薄膜卻發(fā)生拉伸斷裂現(xiàn)象，其原因同樣在于制袋的熱封環(huán)節(jié)，熱封溫度、壓力設(shè)置過大，制袋速率偏慢等綜合作用導(dǎo)致封口邊緣內(nèi)層薄膜被壓制過薄，抗拉強(qiáng)度減弱，耐壓能力顯著降低。

　　3、熱封層與其外層脫層，蒸煮袋從熱封邊內(nèi)側(cè)內(nèi)層破裂。復(fù)合膜層間脫離，會(huì)極大破壞復(fù)合膜整體的抗拉強(qiáng)度，造成袋體易破裂，要解決這一問題，必須了解造成復(fù)合膜脫層的主要因素。以CPP等薄膜（熱封層）——膠黏劑——鋁箔——膠黏劑——PET等材料構(gòu)成的三層復(fù)合蒸煮袋為例，脫層現(xiàn)象可能發(fā)生在任兩種材料之間，輕微時(shí)表現(xiàn)為復(fù)合膜在受力部位呈條紋狀脫離，嚴(yán)重時(shí)蒸煮后呈大面積自然脫離。造成這種現(xiàn)象主要有以下幾點(diǎn)：⑴膠黏劑的耐濕熱粘結(jié)強(qiáng)度不夠；⑵膠黏劑中固化劑與主劑的比例不當(dāng)；⑶膠黏劑涂布量不足；⑷熟化時(shí)間不足、熟化溫度偏低；⑸內(nèi)層薄膜自身熱收縮率偏大；⑹薄膜與膠黏劑配伍性不符。據(jù)粘附理論，當(dāng)膠黏劑與被粘物表面張力相等且極性相同，界面粘附力zui強(qiáng)，因此需要合理選配與膜材相適應(yīng)的膠黏劑。

　　以上分析凸顯了蒸煮袋封邊的熱封質(zhì)量、復(fù)合膜的剝離性是造成蒸煮袋破袋的主要因素，那么如何控制復(fù)合膜質(zhì)量和蒸煮袋的熱封效果？GB/T 10004-2008 《包裝用塑料復(fù)合膜、袋干法復(fù)合、擠出復(fù)合》標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)蒸煮膜/袋的質(zhì)量和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，它根據(jù)產(chǎn)品使用溫度把蒸煮袋分為普通級(jí)（80℃以下，含80℃）、水煮級(jí)（80℃~100℃，含100℃）、半高溫蒸煮級(jí)（100℃~121℃，含121℃）和高溫蒸煮級(jí)（121℃~145℃，含145℃）四類，并對(duì)蒸煮膜/袋的質(zhì)量要求和試驗(yàn)方法做了具體規(guī)定。接下來(lái)筆者結(jié)合此標(biāo)準(zhǔn)提出幾點(diǎn)解決性方案。

1、熱封質(zhì)量

　　不同膜材、不同結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜，其熱封參數(shù)也不一樣，建議首先采用熱封試驗(yàn)儀模擬生產(chǎn)線封邊工藝，通過試驗(yàn)多組熱封溫度、時(shí)間和壓力參數(shù)進(jìn)行復(fù)合膜封合獲得初步的蒸煮袋試樣。熱封試驗(yàn)儀是一種由空氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、熱封裝置、溫度系統(tǒng)、壓力系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)共同組成的儀器，取復(fù)合膜置于上下封頭中，待封頭達(dá)到預(yù)期溫度后，儀器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)減壓閥使氣缸達(dá)到預(yù)期的熱封壓力，由單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)時(shí)、控制電磁閥的換向，從而控制上下熱封頭上下移動(dòng)，夾緊試樣完成封合。

　　接下來(lái)對(duì)蒸煮袋試樣進(jìn)行熱封強(qiáng)度測(cè)試以判斷試驗(yàn)熱封參數(shù)的合理性，選取*參數(shù)組合，作為生產(chǎn)線封邊的依據(jù)。通常材料的熱封強(qiáng)度根據(jù)檢測(cè)方法大致可分為拉伸熱封強(qiáng)度和膨脹熱封強(qiáng)度，即《包裝用塑料復(fù)合膜、袋干法復(fù)合、擠出復(fù)合》標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定熱合強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度。拉伸熱封強(qiáng)度，是包裝材料在受力方向一致、力值均勻的情況下熱封處抵抗分離的能力，特別適用于評(píng)價(jià)軟包裝袋的開口性，一般采用拉力機(jī)測(cè)試。首先分別在蒸煮袋的四面封邊部位呈垂直方向上任取寬(15±0.1)mm，展開長(zhǎng)度(100±1)mm的試樣10條，以熱封部位為中心打開呈180°。把試樣兩端夾在XLW(PC)智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)的上下夾具上，夾具間距離為50mm，夾持時(shí)要注意保持試樣軸線與上下夾具中心線重合。以(300±20)mm/min的速率分離上下夾具，讀取試樣斷裂時(shí)的zui大力值。zui終取10個(gè)試樣的算術(shù)平均值作為該部位的拉伸熱封強(qiáng)度，并且需要達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：

蒸煮膜/袋拉伸熱封強(qiáng)度要求

單位：N/15mm

　　膨脹熱封強(qiáng)度測(cè)試是評(píng)判袋體對(duì)袋內(nèi)氣壓增大的承受能力的有效方法之一，需要借助泄漏與密封強(qiáng)度測(cè)試儀，向封裝后的蒸煮袋內(nèi)加壓，通過壓力的增大觀察蒸煮袋的變形情況，記錄蒸煮袋破裂的時(shí)間和zui大破裂力，同時(shí)可以檢測(cè)出整個(gè)袋體強(qiáng)度zui差的部位（不于熱封部位），為蒸煮袋的反壓操作提供數(shù)據(jù)支持。

2、復(fù)合膜剝離性能

　　要使蒸煮袋復(fù)合膜具有合理的剝離力，可從以下方面著手改進(jìn)：（1）一般選擇符合蒸煮要求的雙組份聚氨酯膠，高溫蒸煮環(huán)境要使用的耐高溫蒸煮膠；（2）建議電暈處理強(qiáng)度要達(dá)到42達(dá)因/厘米以上(CPP材料39達(dá)因/厘米以上)，涂膠量要達(dá)到4.5~5g/m2(干)。使用80~90線/英寸的涂膠網(wǎng)線輥。這樣可以確保在合適的涂膠液粘度下有較高的涂膠量。而且在復(fù)合前需檢查涂膠輥的清潔程度，以確保有一個(gè)良好的涂布狀態(tài)。烘箱要通風(fēng)好，環(huán)境清潔。（3）蒸煮袋內(nèi)層薄膜要具有穩(wěn)定的熱收縮率和良好的耐溫性、耐油性，防止內(nèi)容物油脂滲入膠層，造成復(fù)合膜分離。（4）合適的熟化時(shí)間和溫度，使膠黏劑反應(yīng)*，保證復(fù)合質(zhì)量。（5）對(duì)復(fù)合膜抽樣進(jìn)行剝離力檢測(cè)。首先沿樣品膜寬度方向均勻裁取寬15±0．1mm，長(zhǎng)200 mm的縱、橫試樣各5條，并沿長(zhǎng)度方向?qū)?fù)合膜與基材預(yù)剝50mm，將剝離部分的兩端分別加于XLW(PC)智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)上下夾具上，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。zui終5條試樣剝離力的算術(shù)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(zhì)性

　　2008版《包裝用塑料復(fù)合膜、袋干法復(fù)合、擠出復(fù)合》標(biāo)準(zhǔn)較1998版突出的不同點(diǎn)在于對(duì)蒸煮袋的耐熱性及耐高溫介質(zhì)性做出了各自獨(dú)立的試驗(yàn)要求。耐高溫介質(zhì)性測(cè)試沿用98版規(guī)定，在此不多贅述。耐熱性是本版標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)亮點(diǎn)指標(biāo)，要求將復(fù)合膜制成200mm*120mm的小袋，充入袋容積的1/2~2/3的水后排氣密封好，置入具有反壓裝置的高壓蒸煮鍋，按不同類型的zui高使用溫度加熱殺菌，減壓冷卻至室溫取出，再次檢測(cè)復(fù)合膜層間剝離力和熱封強(qiáng)度，以確保蒸煮后無(wú)破袋風(fēng)險(xiǎn)。這一新增測(cè)試項(xiàng)目雖然增加了測(cè)試工作強(qiáng)度，但對(duì)蒸煮袋的下游企業(yè)卻更具現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

　　以蒸煮袋為代表的軟罐頭憑借其重量輕、體積小、導(dǎo)熱快、殺菌時(shí)間短、可較好的保持內(nèi)容物的色香味因而逐漸取代部分鐵罐和玻璃罐，但由于其包裝材料的眾多性能受制袋、殺菌等工序的影響較大，因而存在潛在的破袋風(fēng)險(xiǎn)。作為蒸煮袋相關(guān)的上下游企業(yè)，應(yīng)該建立以試驗(yàn)為指導(dǎo)，以抽檢為保障的產(chǎn)品質(zhì)量控制體系，從根本上杜絕破袋事故的發(fā)生。