因包装袋性能不良引起的破袋问题解析(2)

伍秋涛

上节中，笔者对几种因包装袋性能不良引起的破袋现象进行了分析，除此之外，不同的使用环境，如水煮或蒸煮加工、包装产品放置时间过长、内装物具有腐蚀性等，也会对包装袋的性能产生不同程度的影响，从而引起破袋现象，本节中笔者将对此进行详细解析。

水煮引起破袋

1.现象

某款净重为1.5kg的笋产品，采用的是BOPA/PE复合结构的水煮包装袋，当其经过水煮后，封边内侧有墨层的一边出现了破袋现象，且破袋处存在油墨转移现象，而其余三边（封边内侧边缘无油墨）完好，包装袋的相关性能测试数据也全部合格，由此可见，常温环境下测试所得的包装袋剥离强度、热封强度并不能完全代表包装袋在水煮条件下的性能。

2.原因分析

由于油墨与基材的附着力主要是来自分子间的吸附力，而胶黏剂与油墨表面的黏合是通过化学键的作用，其黏合力远大于油墨在基材表面的附着力，因而就会出现墨层转移的现象。同时，分子间的吸附力在水煮条件下的衰减程度远高于化学键的作用力，这样就会使本身并不高的黏合强度的衰减幅度加大，导致水煮条件下对热封强度的补强作用有限，因此破袋现象总是出现于封边上有油墨的地方。可见，水煮包装袋封边内侧有油墨的部位是整个包装袋耐水煮性能最薄弱的区域，因此需要在油墨中添加固化剂，这样才能达到与空白部位胶黏剂黏合强度同等的水平。

此外，导致水煮包装袋破袋的原因还在于袋内的压力高于袋外压力。袋内压力的来源主要是：（1）从室温加热到98℃的过程中，袋内的水和空气会使包装袋膨胀，袋内水的比例越高，袋内压力就越大；（2）袋内水蒸气会使袋内压力变大，同样会导致包装袋膨胀（水煮时是否加盖对此有明显影响）。其实，水煮时的破袋原因就是热状态下封口部位高分子材料产生蠕变，当热封强度不足以支持袋内压力时就会导致破袋现象的发生，此时的强度称为“热爆破强度”。

3.应对措施

（1）尽量避免将印刷图文设计在封边内侧，否则容易形成封边上抗破袋能力最薄弱的部位。

（2）当封边内侧要求有印刷图文时，其铺底白墨中应适量添加固化剂，这样可以消除油墨树脂中-OH基团与胶黏剂中-NCO基团的反应，以防消耗胶层中的固化剂，同时避免固化不完全的现象发生。

（3）选用耐水煮级的胶黏剂，这样可以避免水煮时包装袋的剥离强度衰减，从而保持较高的耐破袋封合强度。

（4）保证合适的胶黏剂交联反应程度，避免出现固化不完全的现象。

（5）选用水煮级PE配方膜，以提高包装袋在水煮温度下的热封强度。

蒸煮引起破袋

1.现象

包装袋在高温蒸煮条件下也经常发生破袋现象，具体表现为：因热封强度不良产生的破袋，表现为破袋部位从两热封层材料之间脱开；因剥离不良或反压操作不良产生的破袋现象，均表现为封口边缘出现离层，二者不同的是蒸煮前后剥离强度的下降率不同。

对此，国家标准对包装袋耐蒸煮性提出了一些相关要求，如GB/T 10004-2008《包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合》规定：使用温度为80℃以上的产品包装袋经耐蒸煮试验后，应无明显变形、层间剥离、热封部位剥离等异常现象。

测试方法：将薄膜热封制成200mm×120mm的小袋（小于该尺寸的产品按实际规格），充入容积为袋容积1/2～2/3的水，然后对测试小袋进行排气并密封好，最后放置在带反压装置的高压灭菌锅（热锅）中保持30min。高压灭菌锅的温度设置要求：水煮用包装为100℃；高温水煮用包装按最高使用温度处理，如135℃高温蒸煮包装袋按135℃处理。30min后，减压冷却至室温将测试小袋取出，检查其有无明显变形、层间剥离、热封部位的剥离是否异常等。

2.原因分析

（1）热封强度不足。即使蒸煮包装袋的热封强度达到了相应标准，也有可能在高温蒸煮的条件下存在明显的衰减现象，导致其不足以支撑袋内的压力而产生破袋现象，如包装袋的热封合面未完全融合，内侧有1～2mm的长度能够被撕开。

在包装袋封口过程中容易导致热封强度不合格的两个因素为：一是封口有夹料，这种情况只出现在有夹料的产品里，呈非连续性； 二是夹板有异物，导致封口不严或封刀压力不均。

（2）剥离强度较差。在常温下测试的剥离强度不能表征高温蒸煮条件下的剥离强度，如胶黏剂的耐热性不足（胶层交联不充分），其在高温下的剥离力就会大幅衰减，对热封强度的补强作用也会下降。

（3）封口及蒸煮操作不当。如果同一家客户反映，不同厂家提供的包装袋都存在蒸煮破袋的问题，那么就可以排除包装袋本身的质量问题，而很有可能是因使用中封口、蒸煮操作、温度控制不当导致的。例如，温度控制上存在偏差，指示温度与实际温度不符，超出了包装袋能承受的温度极限范围。

封口操作过程一般为：首先在蒸煮包装袋内装入内装物，排气或抽真空后，在封口机上加热密封并检查其牢度，使其达到技术要求。应注意的是，在灌装内装物时，要尽量避免油或粉末类内装物对封口处内膜造成污染，否则封口剥离强度就达不到要求，在蒸煮时就有可能发生破袋问题。

反压操作过程一般为：首先慢慢打开进气管阀门，使锅内压力升高0.01～0.02MPa，然后再打开高压冷水进口阀门，使冷水喷淋到锅内。这时，锅内压力会骤然下降，如果下降幅度太大又没有高压空气反压进去，就有可能因袋内压力高于袋外（锅内空间）压力而使包装袋产生爆破、泄露问题。要想避免这一问题的发生，应在喷淋冷却时小心打开高压空气的进气阀门，以维持喷淋冷却过程中锅内空间的压力至少要与保温保压时的数值相同，绝不能使其瞬间急剧下降。

久置引起破袋

1.现象

包装好的袋子，放置2周后，包装袋内的气穴数量明显增加，真空度明显降低，出现胀袋、破袋现象。

2.原因分析

如果包装袋胀袋、破袋是普遍现象，则可能原因为：

（1）包装袋的阻隔性能不良。对此，我们可以通过简单的对比试验来判断包装袋自身的阻隔性能是否良好，由此来排除阻隔性能是否为引起胀袋、破袋的主导因素。例如，大米包装袋如果放置一段时间（2周）后真空度依然保持良好，则说明其包装材料的阻隔性不是引起胀袋的主导因素。

（2）真空包装后，因氧气浓度过高引起微生物快速繁殖和生长。实验证明：当包装袋内的氧气浓度≤1%时，微生物的生长和繁殖速度就会急剧下降；氧气浓度≤0.5%时，大多数微生物将受到抑制而停止繁殖（注意：真空包装袋不能抑制厌氧菌的繁殖和酶反应引起的食品变质和变色，因此还需要与其他辅助方法结合，如冷藏、速冻、脱水、高温杀菌、辐照灭菌、微波杀菌、盐腌制等才能达到无菌效果）。

（3）杀菌不彻底。杀菌不彻底往往会造成微生物数量超标，主要原因有两个方面：一是杀菌工艺不合理，杀菌温度、时间存在偏差；二是操作不当或操作失误造成效果不稳定。

导致食品杀菌偏差的原因有：①设备、仪表方面造成的偏差，如杀菌锅未按技术要求规范安装，热分布不均匀；管道系统漏水、漏气或堵塞，锅门或者锅体损坏，锅体保温层残缺不全，导致温度不均匀；蒸汽、压缩空气、自来水等低于使用标准；水银温度计损坏或者显示不准确，自动温度记录仪失灵或指针的弧度与记录纸不啮合，或显示的温度波动范围超过水银温度计可测量的温度范围；②产品造成的偏差：杀菌初温低于工艺要求；最大灌装量超过规定要求；产品pH值超过规定范围；生产线、配方或装笼方式有所改变；③操作方面造成的误差，如封口到杀菌停留时间超过工艺规定，导致初菌数量增加；排气操作未能同时满足工艺规定的温度和时间要求；杀菌温度和时间低于工艺的允许范围。

此外，导致杀菌不彻底的原因还包括：①现场管理，如原料在挑选后存放时间过长，且流水漂洗随意性很大，使得上道工序与下道工序之间，暴露在空气中的时间过长；②一些产品的工程时间长，暴露在空气中可能会引起细菌滋生现象；③产品从真空包装后到杀菌的时间间隔过长，没有杀菌的产品在室温环境滞留时间过长，也会导致杀菌不彻底。

腐蚀引起破袋

1.现象

空袋的质量合格，装入内容物放置一段时间后出现脱层、破袋现象。该现象主要出现在：①含有溶剂成分的农药包装袋；②一些酸辣碱性食品的包装袋。 例如，BOPA/LDPE复合结构的包装袋水煮40min后，无脱层、破袋现象，外观良好，手感剥离强度为2N/15mm。但将空白部位剥开后，胶层从LDPE界面分离开来，LDPE层黏附有一层雾状物质，用手可擦去，分析认为这层雾状物质是LDPE中的爽滑剂成分，其迁移到了薄膜界面，形成了弱界面层，导致包装袋的剥离强度变差。随后，将植物油、辣椒、盐、食品添加剂、香精等配料装入包装袋并水煮40min后，出现了袋面脱层现象（袋面几乎没有剥离强度），而在封边部位则没有脱层现象，手感剥离强度与空袋无明显差别。

2.原因分析

这里需要说明一个概念：耐高温性≠耐介质性！很多企业为了减少胶黏剂的采购种类，使用半高温蒸煮胶来生产水煮包装袋，单从胶层的耐温性考量是没问题的，但是不能简单地认为“胶黏剂的档次越高，产品质量也就越可靠”。以上案例中的包装袋出现脱层、破袋现象主要由于两个方面的原因：①LDPE中助剂成分析出，使得复合膜的剥离强度受到影响；②水煮时，内容物成分透过了LDPE层，对胶层有一定的腐蚀作用，使剥离强度迅速下降，从而导致脱层、破袋现象。

3.应对措施

（1）改进LDPE薄膜的配方，减少爽滑剂的含量，正常情况下空白部位的剥离强度可大于4N/15mm。

（2）通过加速实验，确认胶黏剂型号对内容物成分的适应性。由于食品具有多样性，一款胶黏剂是否适合包装袋内食品成分，还需要通过加速实验来分析，如将内容物装入包装袋后，在60℃的烘箱条件下放置2周后仍旧完好，则表示其在常温下可放置2年。另外，包装袋在加速试验前后的剥离强度、热封强度值的下降率≤30%，则基本可认为胶黏剂对内容物的适应性较好。（全文完）