La película compuesta de plástico es un material de embalaje comúnmente utilizado para envases resistentes a la esterilización. La esterilización por calor y en autoclave es un proceso importante para el envasado de alimentos que requieren altas temperaturas. Sin embargo, las propiedades físicas de las películas compuestas de plástico son propensas a la degradación térmica tras el calentamiento, lo que da como resultado materiales de embalaje inadecuados. Este artículo analiza los problemas comunes que surgen tras la cocción de bolsas resistentes a altas temperaturas y presenta métodos para evaluar su rendimiento físico, con la esperanza de que sirvan de guía para la producción real.
Las bolsas esterilizables de alta temperatura son un formato de envasado comúnmente utilizado para carne, productos de soja y otros alimentos preparados. Generalmente se envasan al vacío y, tras ser esterilizadas a alta temperatura (100-135 °C), pueden almacenarse a temperatura ambiente. Los alimentos envasados en bolsas esterilizables son fáciles de transportar, están listos para consumir inmediatamente después de abrir la bolsa, son higiénicos y prácticos, y conservan bien el sabor de los alimentos, por lo que son muy apreciados por los consumidores. Dependiendo del proceso de esterilización y los materiales de envasado, la vida útil de los productos esterilizables oscila entre seis meses y dos años.
El proceso de envasado de alimentos esterilizados comprende la fabricación de bolsas, el embolsado, el envasado al vacío, el termosellado, la inspección, la cocción y esterilización por calor, el secado y enfriamiento, y el envasado final. La cocción y esterilización por calor constituyen el proceso central. Sin embargo, al envasar en bolsas fabricadas con materiales poliméricos (plásticos), el movimiento de las cadenas moleculares se intensifica tras el calentamiento, lo que provoca una atenuación térmica de las propiedades físicas del material. Este artículo analiza los problemas comunes que surgen tras la cocción a alta temperatura de las bolsas esterilizadas y presenta los métodos para evaluar su comportamiento físico.
1. Análisis de problemas comunes con bolsas de embalaje resistentes a la esterilización
Los alimentos esterilizados a alta temperatura se envasan y luego se calientan y esterilizan junto con los materiales de envasado. Para lograr altas propiedades físicas y buenas propiedades de barrera, el envase esterilizable se fabrica con diversos materiales base. Los materiales más comunes incluyen PA, PET, AL y CPP. Las estructuras más comunes tienen dos capas de películas compuestas, como BOPA/CPP y PET/CPP; tres capas (como PA/AL/CPP y PET/PA/CPP); y cuatro capas (como PET/PA/AL/CPP). En la producción real, los problemas de calidad más comunes son arrugas, rotura de bolsas, fugas de aire y olor después de la cocción.
1). Generalmente existen tres formas de arrugamiento en las bolsas de embalaje: arrugas horizontales, verticales o irregulares en el material base del embalaje; arrugas y grietas en cada capa compuesta y planitud deficiente; contracción del material base del embalaje, y contracción de la capa compuesta y otras capas compuestas separadas, rayadas. Las bolsas rotas se dividen en dos tipos: rotura directa y arrugamiento y posterior rotura.
2) La delaminación se refiere al fenómeno por el cual las capas compuestas de los materiales de embalaje se separan entre sí. Una delaminación leve se manifiesta como protuberancias en forma de franjas en las partes sometidas a tensión del embalaje, lo que reduce la resistencia al despegue e incluso permite que se rompa suavemente con la mano. En casos graves, la capa compuesta del embalaje se separa en una gran área después de la cocción. Si se produce la delaminación, desaparece el fortalecimiento sinérgico de las propiedades físicas entre las capas compuestas del material de embalaje, y las propiedades físicas y de barrera disminuyen significativamente, lo que imposibilita el cumplimiento de los requisitos de vida útil y suele ocasionar mayores pérdidas a la empresa.
3). Las pequeñas fugas de aire generalmente tienen un período de incubación relativamente largo y no son fáciles de detectar durante la cocción. Durante la circulación y el almacenamiento del producto, el grado de vacío disminuye y aparece aire evidente en el envase. Por lo tanto, este problema de calidad suele afectar a un gran número de productos. La aparición de fugas de aire está estrechamente relacionada con el sellado térmico deficiente y la escasa resistencia a la perforación de la bolsa esterilizable.
4) El olor después de la cocción también es un problema de calidad común. El olor peculiar que aparece después de cocinar se relaciona con residuos excesivos de solventes en los materiales de empaque o con una selección inadecuada de materiales. Si se utiliza película de PE como capa de sellado interna en bolsas para cocinar a altas temperaturas (superiores a 120 °C), esta película tiende a generar olor a altas temperaturas. Por lo tanto, generalmente se elige RCPP como capa interna para estas bolsas.
2. Métodos de ensayo para las propiedades físicas de los envases resistentes a la esterilización.
Los factores que provocan problemas de calidad en los envases esterilizables son relativamente complejos e involucran muchos aspectos, como las materias primas de la capa compuesta, los adhesivos, las tintas, el control del proceso de fabricación de la capa compuesta y de la bolsa, y los procesos de esterilización. Para garantizar la calidad del envase y la vida útil de los alimentos, es necesario realizar pruebas de resistencia a la cocción en los materiales de envasado.
La norma nacional aplicable a las bolsas de embalaje resistentes a la esterilización es GB/T10004-2008 “Película compuesta de plástico para embalaje, laminación en seco de bolsas, laminación por extrusión”, que se basa en JIS Z 1707-1997 “Principios generales de las películas plásticas para el envasado de alimentos”. Esta norma sustituye a GB/T 10004-1998 “Películas y bolsas compuestas resistentes a la esterilización” y GB/T10005-1998 “Película de polipropileno biaxialmente orientado/películas y bolsas compuestas de polietileno de baja densidad”. GB/T 10004-2008 incluye diversas propiedades físicas e indicadores de residuos de disolventes para películas y bolsas de embalaje resistentes a la esterilización, y exige que las bolsas de embalaje resistentes a la esterilización se sometan a pruebas de resistencia a medios de alta temperatura. El método consiste en llenar las bolsas de envasado esterilizables con ácido acético al 4 %, sulfuro de sodio al 1 %, cloruro de sodio al 5 % y aceite vegetal. A continuación, se extraen los gases y se sellan, se calientan y presurizan en una olla a presión a 121 °C durante 40 minutos y se enfrían manteniendo la presión constante. Posteriormente, se evalúan su aspecto, resistencia a la tracción, elongación, fuerza de desprendimiento y resistencia al termosellado, utilizando la tasa de degradación. La fórmula es la siguiente:
R = (AB) / A × 100
En la fórmula, R es la tasa de disminución (%) de los artículos probados, A es el valor promedio de los artículos probados antes de la prueba de resistencia a altas temperaturas; B es el valor promedio de los artículos probados después de la prueba de resistencia a altas temperaturas. Los requisitos de rendimiento son: “Después de la prueba de resistencia dieléctrica a alta temperatura, los productos con una temperatura de servicio de 80 °C o superior no deben presentar deslaminación, daños, deformación evidente dentro o fuera de la bolsa, ni disminución de la fuerza de despegue, la fuerza de tracción, la deformación nominal a la rotura y la resistencia al termosellado. La tasa debe ser ≤30 %”.
3. Ensayo de las propiedades físicas de las bolsas de embalaje resistentes a la esterilización.
La prueba real en la máquina permite detectar con mayor precisión el rendimiento general del envase resistente a la esterilización. Sin embargo, este método no solo consume mucho tiempo, sino que también está limitado por el plan de producción y el número de pruebas. Presenta una operatividad deficiente, genera grandes residuos y tiene un alto costo. Mediante la prueba de esterilización, que detecta propiedades físicas como la resistencia a la tracción, la resistencia al despegue y la resistencia al sellado térmico antes y después de la esterilización, se puede evaluar de forma integral la calidad de la resistencia a la esterilización de la bolsa. Las pruebas de cocción generalmente utilizan dos tipos de contenido: real y simulado. La prueba de cocción con contenido real se asemeja lo máximo posible a la situación de producción real y puede prevenir eficazmente que los envases no conformes entren en la línea de producción en lotes. En las fábricas de materiales de embalaje, se utilizan simulantes para probar la resistencia de los materiales durante el proceso de producción y antes del almacenamiento. Probar el rendimiento de cocción es más práctico y operable. El autor presenta el método de prueba de rendimiento físico de bolsas de embalaje resistentes a la esterilización, llenándolas con líquidos de simulación de alimentos de tres fabricantes diferentes y realizando pruebas de vapor y ebullición, respectivamente. El proceso de prueba es el siguiente:
1). Prueba de cocción
Instrumentos: Olla de cocción a alta temperatura con contrapresión segura e inteligente, comprobador de sellado térmico HST-H3
Pasos de la prueba: Introduzca cuidadosamente ácido acético al 4% en la bolsa de esterilización hasta llenar dos tercios de su volumen. Tenga cuidado de no contaminar el sello para no afectar su hermeticidad. Después de llenarla, selle las bolsas de cocción con HST-H3 y prepare un total de 12 muestras. Al sellar, extraiga la mayor cantidad de aire posible de la bolsa para evitar que la expansión del aire durante la cocción afecte los resultados de la prueba.
Coloque la muestra sellada en la olla para comenzar la prueba. Ajuste la temperatura a 121 °C y el tiempo a 40 minutos. Cocine al vapor 6 muestras y hierva otras 6. Durante la prueba, observe atentamente los cambios de presión y temperatura en la olla para asegurarse de que se mantengan dentro del rango establecido.
Una vez finalizada la prueba, deje enfriar a temperatura ambiente, sáquelo y observe si hay bolsas rotas, arrugas, delaminación, etc. Tras la prueba, las superficies de las muestras n.° 1 y n.° 2 quedaron lisas después de la cocción y no presentaron delaminación. La superficie de la muestra n.° 3 no quedó muy lisa después de la cocción y los bordes se deformaron en distintos grados.
2). Comparación de las propiedades de tracción
Se tomaron las bolsas de envasado antes y después de la cocción, se cortaron 5 muestras rectangulares de 15 mm × 150 mm en sentido transversal y 150 mm en sentido longitudinal, y se acondicionaron durante 4 horas en un ambiente de 23 ± 2 ℃ y 50 ± 10 % HR. Se utilizó la máquina de ensayo de tracción electrónica inteligente XLW (PC) para medir la fuerza de rotura y la elongación a la rotura a una velocidad de 200 mm/min.
3). Prueba de despegue
Según el método A de la norma GB 8808-1988 “Método de ensayo de despegue para materiales plásticos compuestos blandos”, corte una muestra con un ancho de 15 ± 0,1 mm y una longitud de 150 mm. Tome 5 muestras en dirección horizontal y 5 en dirección vertical. Pre-despegue la capa compuesta a lo largo de la longitud de la muestra, cárguela en la máquina de ensayo de tracción electrónica inteligente XLW (PC) y mida la fuerza de despegue a 300 mm/min.
4). Prueba de resistencia al sellado térmico
Según GB/T 2358-1998 “Método de prueba para la resistencia al termosellado de bolsas de embalaje de película plástica”, corte una muestra de 15 mm de ancho en la parte termosellable de la muestra, ábrala a 180° y sujete ambos extremos de la muestra en la máquina de ensayo de tracción electrónica inteligente XLW (PC), pruebe la carga máxima a una velocidad de 300 mm/min y calcule la tasa de caída utilizando la fórmula dieléctrica de resistencia a alta temperatura en GB/T 10004-2008.
Resumir
Los alimentos envasados en bolsas esterilizables son cada vez más populares entre los consumidores debido a su comodidad para consumirlos y almacenarlos. Para mantener la calidad del contenido y evitar que los alimentos se deterioren, es necesario supervisar y controlar rigurosamente cada etapa del proceso de producción de las bolsas esterilizables a alta temperatura.
1. Las bolsas de cocción resistentes a altas temperaturas deben estar hechas de materiales apropiados según el contenido y el proceso de producción. Por ejemplo, generalmente se selecciona CPP como capa de sellado interna de las bolsas de cocción resistentes a altas temperaturas; cuando se utilizan bolsas de envasado con capas de AL para envasar contenidos ácidos y alcalinos, se debe agregar una capa compuesta de PA entre AL y CPP para aumentar la resistencia a la permeabilidad de ácidos y álcalis; la termocontracción de cada capa compuesta debe ser uniforme o similar para evitar la deformación o incluso la delaminación del material después de la cocción debido a una mala coincidencia de las propiedades de termocontracción.
2. Controlar adecuadamente el proceso de composición. Las bolsas esterilizables resistentes a altas temperaturas suelen utilizar el método de composición en seco. En el proceso de producción de la película esterilizable, es necesario seleccionar el adhesivo adecuado y un buen proceso de encolado, así como controlar adecuadamente las condiciones de curado para garantizar que el agente principal del adhesivo y el agente de curado reaccionen completamente.
3. La resistencia a altas temperaturas es el proceso más exigente en el envasado de bolsas esterilizables. Para reducir la incidencia de problemas de calidad entre lotes, estas bolsas deben someterse a pruebas de esterilización e inspección según las condiciones reales de producción, tanto antes como durante su uso. Se debe verificar si el envase, tras la cocción, presenta una apariencia plana, arrugada, con ampollas o deformada, si hay delaminación o fugas, y si la tasa de degradación de las propiedades físicas (resistencia a la tracción, resistencia al despegue, resistencia al termosellado) cumple con los requisitos, entre otros aspectos.
Fecha de publicación: 18 de enero de 2024
