因包裝袋性能不良引起的破袋問題解析(2)

伍秋濤

上節中，筆者對幾種因包裝袋性能不良引起的破袋現象進行了分析，除此之外，不同的使用環境，如水煮或蒸煮加工、包裝產品放置時間過長、內裝物具有腐蝕性等，也會對包裝袋的性能產生不同程度的影響，從而引起破袋現象，本節中筆者將對此進行詳細解析。

水煮引起破袋

1.現象

某款凈重為1.5kg的筍產品，采用的是BOPA/PE復合結構的水煮包裝袋，當其經過水煮后，封邊內側有墨層的一邊出現了破袋現象，且破袋處存在油墨轉移現象，而其余三邊（封邊內側邊緣無油墨）完好，包裝袋的相關性能測試數據也全部合格，由此可見，常溫環境下測試所得的包裝袋剝離強度、熱封強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鍵的作用，其黏合力遠大于油墨在基材表面的附著力，因而就會出現墨層轉移的現象。同時，分子間的吸附力在水煮條件下的衰減程度遠高于化學鍵的作用力，這樣就會使本身并不高的黏合強度的衰減幅度加大，導致水煮條件下對熱封強度的補強作用有限，因此破袋現象總是出現于封邊上有油墨的地方?？梢?，水煮包裝袋封邊內側有油墨的部位是整個包裝袋耐水煮性能最薄弱的區域，因此需要在油墨中添加固化劑，這樣才能達到與空白部位膠黏劑黏合強度同等的水平。

此外，導致水煮包裝袋破袋的原因還在于袋內的壓力高于袋外壓力。袋內壓力的來源主要是：（1）從室溫加熱到98℃的過程中，袋內的水和空氣會使包裝袋膨脹，袋內水的比例越高，袋內壓力就越大；（2）袋內水蒸氣會使袋內壓力變大，同樣會導致包裝袋膨脹（水煮時是否加蓋對此有明顯影響）。其實，水煮時的破袋原因就是熱狀態下封口部位高分子材料產生蠕變，當熱封強度不足以支持袋內壓力時就會導致破袋現象的發生，此時的強度稱為“熱爆破強度”。

3.應對措施

（1）盡量避免將印刷圖文設計在封邊內側，否則容易形成封邊上抗破袋能力最薄弱的部位。

（2）當封邊內側要求有印刷圖文時，其鋪底白墨中應適量添加固化劑，這樣可以消除油墨樹脂中-OH基團與膠黏劑中-NCO基團的反應，以防消耗膠層中的固化劑，同時避免固化不完全的現象發生。

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

（4）保證合適的膠黏劑交聯反應程度，避免出現固化不完全的現象。

（5）選用水煮級PE配方膜，以提高包裝袋在水煮溫度下的熱封強度。

蒸煮引起破袋

1.現象

包裝袋在高溫蒸煮條件下也經常發生破袋現象，具體表現為：因熱封強度不良產生的破袋，表現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生的破袋現象，均表現為封口邊緣出現離層，二者不同的是蒸煮前后剝離強度的下降率不同。

對此，國家標準對包裝袋耐蒸煮性提出了一些相關要求，如GB/T 10004-2008《包裝用塑料復合膜、袋干法復合、擠出復合》規定：使用溫度為80℃以上的產品包裝袋經耐蒸煮試驗后，應無明顯變形、層間剝離、熱封部位剝離等異?，F象。

測試方法：將薄膜熱封制成200mm×120mm的小袋（小于該尺寸的產品按實際規格），充入容積為袋容積1/2～2/3的水，然后對測試小袋進行排氣并密封好，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）熱封強度不足。即使蒸煮包裝袋的熱封強度達到了相應標準，也有可能在高溫蒸煮的條件下存在明顯的衰減現象，導致其不足以支撐袋內的壓力而產生破袋現象，如包裝袋的熱封合面未完全融合，內側有1～2mm的長度能夠被撕開。

在包裝袋封口過程中容易導致熱封強度不合格的兩個因素為：一是封口有夾料，這種情況只出現在有夾料的產品里，呈非連續性； 二是夾板有異物，導致封口不嚴或封刀壓力不均。

（2）剝離強度較差。在常溫下測試的剝離強度不能表征高溫蒸煮條件下的剝離強度，如膠黏劑的耐熱性不足（膠層交聯不充分），其在高溫下的剝離力就會大幅衰減，對熱封強度的補強作用也會下降。

（3）封口及蒸煮操作不當。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、溫度控制不當導致的。例如，溫度控制上存在偏差，指示溫度與實際溫度不符，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裝入內裝物，排氣或抽真空后，在封口機上加熱密封并檢查其牢度，使其達到技術要求。應注意的是，在灌裝內裝物時，要盡量避免油或粉末類內裝物對封口處內膜造成污染，否則封口剝離強度就達不到要求，在蒸煮時就有可能發生破袋問題。

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

久置引起破袋

1.現象

包裝好的袋子，放置2周后，包裝袋內的氣穴數量明顯增加，真空度明顯降低，出現脹袋、破袋現象。

2.原因分析

如果包裝袋脹袋、破袋是普遍現象，則可能原因為：

（1）包裝袋的阻隔性能不良。對此，我們可以通過簡單的對比試驗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、破袋的主導因素。例如，大米包裝袋如果放置一段時間（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。實驗證明：當包裝袋內的氧氣濃度≤1%時，微生物的生長和繁殖速度就會急劇下降；氧氣濃度≤0.5%時，大多數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引起的食品變質和變色，因此還需要與其他輔助方法結合，如冷藏、速凍、脫水、高溫殺菌、輻照滅菌、微波殺菌、鹽腌制等才能達到無菌效果）。

（3）殺菌不徹底。殺菌不徹底往往會造成微生物數量超標，主要原因有兩個方面：一是殺菌工藝不合理，殺菌溫度、時間存在偏差；二是操作不當或操作失誤造成效果不穩定。

導致食品殺菌偏差的原因有：①設備、儀表方面造成的偏差，如殺菌鍋未按技術要求規范安裝，熱分布不均勻；管道系統漏水、漏氣或堵塞，鍋門或者鍋體損壞，鍋體保溫層殘缺不全，導致溫度不均勻；蒸汽、壓縮空氣、自來水等低于使用標準；水銀溫度計損壞或者顯示不準確，自動溫度記錄儀失靈或指針的弧度與記錄紙不嚙合，或顯示的溫度波動范圍超過水銀溫度計可測量的溫度范圍；②產品造成的偏差：殺菌初溫低于工藝要求；最大灌裝量超過規定要求；產品pH值超過規定范圍；生產線、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間超過工藝規定，導致初菌數量增加；排氣操作未能同時滿足工藝規定的溫度和時間要求；殺菌溫度和時間低于工藝的允許范圍。

此外，導致殺菌不徹底的原因還包括：①現場管理，如原料在挑選后存放時間過長，且流水漂洗隨意性很大，使得上道工序與下道工序之間，暴露在空氣中的時間過長；②一些產品的工程時間長，暴露在空氣中可能會引起細菌滋生現象；③產品從真空包裝后到殺菌的時間間隔過長，沒有殺菌的產品在室溫環境滯留時間過長，也會導致殺菌不徹底。

腐蝕引起破袋

1.現象

空袋的質量合格，裝入內容物放置一段時間后出現脫層、破袋現象。該現象主要出現在：①含有溶劑成分的農藥包裝袋；②一些酸辣堿性食品的包裝袋。 例如，BOPA/LDPE復合結構的包裝袋水煮40min后，無脫層、破袋現象，外觀良好，手感剝離強度為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，用手可擦去，分析認為這層霧狀物質是LDPE中的爽滑劑成分，其遷移到了薄膜界面，形成了弱界面層，導致包裝袋的剝離強度變差。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，出現了袋面脫層現象（袋面幾乎沒有剝離強度），而在封邊部位則沒有脫層現象，手感剝離強度與空袋無明顯差別。

2.原因分析

這里需要說明一個概念：耐高溫性≠耐介質性！很多企業為了減少膠黏劑的采購種類，使用半高溫蒸煮膠來生產水煮包裝袋，單從膠層的耐溫性考量是沒問題的，但是不能簡單地認為“膠黏劑的檔次越高，產品質量也就越可靠”。以上案例中的包裝袋出現脫層、破袋現象主要由于兩個方面的原因：①LDPE中助劑成分析出，使得復合膜的剝離強度受到影響；②水煮時，內容物成分透過了LDPE層，對膠層有一定的腐蝕作用，使剝離強度迅速下降，從而導致脫層、破袋現象。

3.應對措施

（1）改進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度可大于4N/15mm。

（2）通過加速實驗，確認膠黏劑型號對內容物成分的適應性。由于食品具有多樣性，一款膠黏劑是否適合包裝袋內食品成分，還需要通過加速實驗來分析，如將內容物裝入包裝袋后，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，包裝袋在加速試驗前后的剝離強度、熱封強度值的下降率≤30%，則基本可認為膠黏劑對內容物的適應性較好。（全文完）