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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(chǎn)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(guī)格普通袋的幾倍：另一個是風(fēng)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(dǎo)致下游廠家退貨丟失訂單，重者要賠償下游產(chǎn)品儲存中內(nèi)容物的一大筆費用。現(xiàn)就筆者經(jīng)常遇到的爆袋問題做一個分析。
根據(jù)拉烏爾定律， 絕對空間里液體汽化的壓力， 由可液化物質(zhì)的物質(zhì)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(fù)合膜、袋》為例，試驗中要求在包裝袋內(nèi)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(nèi)進行試驗。我們往往認為已經(jīng)很精確地控制溫度，降溫時有足夠的反壓，還是常常發(fā)現(xiàn)有爆袋現(xiàn)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(fù)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(nèi)。但作為蒸煮袋的生產(chǎn)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。可以確定的是，爆袋肯定是因為袋內(nèi)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(fā)生爆袋現(xiàn)象。那生產(chǎn)中為什么把蒸煮袋裝入蒸煮鍋內(nèi)，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(guī)定把水裝入袋內(nèi)，排氣封口。我們仔細觀察后發(fā)現(xiàn)，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(nèi)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(nèi)空氣要膨脹，這時產(chǎn)生的部分水蒸氣也占據(jù)部分空間，導(dǎo)致膨脹。這時候袋內(nèi)壓力會增加。為支持上述結(jié)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(nèi)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(guān)系，與殘留的空氣多少有關(guān)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(tài)下封口部位高分子材料產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象，不足以支持壓力導(dǎo)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(fā)現(xiàn)，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(chǎn)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(chǎn)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(nèi)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(nèi)，我們只能推測，在蒸煮鍋內(nèi)，加熱超過100℃時，袋內(nèi)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(nèi)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(nèi)壓力高時環(huán)境壓力不變才形成壓差爆袋，如果讓環(huán)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(guān)閉，從試樣放進去開始就形成一個封閉的環(huán)境，設(shè)定115℃ (因為保險閥關(guān)系，不能設(shè)置更高)蒸煮，共試驗30個蒸煮袋，未見爆袋。可以想象，這樣相當(dāng)于從加熱開始就給袋子施加一個外壓，使內(nèi)外壓力平衡，所以沒有爆袋。
4．結(jié)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(yīng)該不會發(fā)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(guān)，也與生產(chǎn)方式有關(guān)，改進高溫殺菌工藝對減少爆袋有重要意義。本文藉此拋磚引玉，期望能為食品包裝的進一步完善提供幫助。
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