冷凍食品包裝相關技術要求
發布日期：2019-07-14 12:51:34 來源：互聯網
冷凍食品是指質量合格的食品原料經過適當的加工處理，在-30℃的溫度環境下進行急凍，完成包裝后在-18℃或更低溫度下進行儲藏和流通的食品。由于全程采用低溫冷鏈保藏，冷凍食品具有貨架期長、不易腐敗、食用便利的特點，但由此也對包裝材料提出了更大的挑戰和更高的要求。
一、常見的冷凍食品包裝材料
目前，市場上常見的冷凍食品包裝袋多采用以下材料結構：
1、PET/PE
此結構在速凍食品包裝中比較常見，防潮、耐寒、低溫熱封性能較好，成本相對較低。
2、BOPP/PE、BOPP/CPP
此類結構防潮、耐寒、低溫熱封拉力強度高，成本相對比較經濟。其中，BOPP/PE結構的包裝袋外觀、手感較PET/PE結構好，能提升產品檔次。
3、PET/VMPET/CPE、BOPP/VMPET/CPE
此類結構由于鍍鋁層的存在，表面印刷精美，但低溫熱封性能稍差，成本較高，因此使用率相對較低。
4、NY/PE、PET/NY/LLDPE、PET/NY/AL/PE、NY/PE
此類結構的包裝耐冷凍、耐沖擊，由于NY層的存在，其耐刺穿性能很好，但成本相對較高，一般用于包裝有棱角或較重的產品。
另外，還有一種是單純的PE袋，一般用作蔬菜、簡裝冷凍食品的外包裝袋等。
除包裝袋以外，有些冷凍食品需要用到吸塑托盤，最常用的托盤材質是PP，食品級PP衛生性較好、可在-30℃低溫下使用，另外也有PET等材質。瓦楞紙箱作為通用運輸包裝，其防震、抗壓性能及成本優勢，是冷凍食品運輸包裝首先考慮的因素。
二、冷凍食品包裝的檢測標準
合格的商品必須有合格的包裝，商品檢測除對產品本身進行檢測外，也必須對包裝進行檢測，合格后方能進入流通領域。
目前，冷凍食品包裝的檢測沒有專門的國家標準，行業專家正在聯合冷凍食品生產企業積極推動行業標準的制定。因此，冷凍食品生產企業在采購包裝時，必須滿足相關包裝材料通用國家標準。
例如：
GB 9685-2016《食品接觸材料及制品用添加劑使用標準》規定了食品容器、包裝材料用添加劑的使用原則、允許使用的添加劑品種、使用范圍、最大使用量、最大殘留量或特定遷移量；
GB/T 10004-2008《包裝用塑料復合膜、袋干法復合、擠出復合》規定了不含紙基和鋁箔的復合膜、袋和干法復合、共擠復合工藝制成的塑料復合膜、袋的外觀、物理指標，并對復合袋、膜的殘留溶劑量做了規定；
GB 4806.7-2016《食品接觸用塑料材料及制品》對以聚丙烯樹脂為原料的食具、包裝容器及食品工業用器具做了規定。
此外，在實際操作中，冷凍食品生產企業也會根據實際需求，制定一些符合自身情況的企業標準，如對吸塑托盤、泡沫桶等成型品定量的要求。
三、兩大問題不容忽視
1、食品的干耗、凍結燒現象
凍藏，可極大程度地限制微生物的生長繁殖，降低食品腐敗變質的速率。但對于某些凍藏進程而言，食品的干耗、氧化現象也會隨著冷凍時間的延長而變得愈發嚴重。
在冷凍室內，溫度和水蒸氣分壓的分布存在這樣的情況：食品表面＞周圍空氣＞冷卻器。這一方面是由于食品表面的熱量會向周圍的空氣中傳遞，自身溫度進一步降低；另一方面，食品表面與周圍空氣存在的水蒸氣分壓差會促使食品表面的水分、冰晶蒸發和升華為水蒸氣融入空氣中。
至此，含有水蒸氣較多的空氣因吸收了熱量，密度減小，向冷凍室上空運動；當流經冷卻器時，由于冷卻器溫度極低，該溫度下的飽和水分壓也很小，在空氣被冷卻的同時，水蒸氣接觸冷卻器表面并凝結成霜附著其上，降溫后的空氣密度變大，從而下沉并再次與食品接觸。這一過程會不斷重復、循環進行，食品表面的水分則不斷損失，重量減輕，這一現象即為“干耗”。
在干耗現象持續進行的過程中，食品表面會逐漸變為多孔狀組織，增加了與氧氣的接觸面積，使食品脂肪、色素加速氧化，表層發生褐變，蛋白質發生變性，這一現象即為“凍結燒”。
由于水蒸氣的轉移以及空氣中氧氣的氧化反應是導致上述現象發生的根本原因，因此作為冷凍食品與外界的屏障，其內包裝使用到的塑料包裝材料應具有良好的水蒸氣和氧氣阻隔性能。
2、凍藏環境對包裝材料力學強度的影響
眾所周知，塑料長時間處于低溫環境中會變脆，易破裂，物理性能急劇下降，這反映了塑料材料耐寒性較差的弱點。通常，塑料的耐寒性能用脆化溫度表示。隨著溫度的降低，塑料因其聚合物分子鏈活動性的降低而變得性脆易折，在規定的沖擊強度下，50%的塑料發生脆性破壞，此時的溫度即為脆化溫度，也即塑料材料正常使用的溫度下限。如果冷凍食品采用的包裝材料耐寒性較差，在后期的運輸裝卸過程中，冷凍食品尖銳的突起很容易刺破包裝，造成泄漏問題，加快食品的腐敗。
在儲藏和運輸環節，冷凍食品是包裝在瓦楞紙箱內進行的。冷庫的溫度一般設定在-24℃～-18℃。在冷庫中，瓦楞紙箱會逐漸吸收環境中的水分，通常經4天可達水分平衡。據相關文獻表明，當瓦楞紙箱達到水分平衡時，其含水量較干燥狀態下會增加2%～3%。隨著冷藏時間的延長，瓦楞紙箱的邊壓強度、抗壓強度、粘合強度將逐步降低，4天后將分別降低31%、50%和21%，這意味著進入冷庫后，瓦楞紙箱的力學強度受到一定影響，增加了后期發生塌箱問題的潛在風險。
冷凍食品在由冷庫運輸到銷售地點的過程中，將經過多次裝卸操作，溫差的不斷變化使瓦楞紙箱箱體周圍空氣中的水蒸氣冷凝在紙箱表面，紙箱含水率迅速升高至約19%，其邊壓強度將下降約23%～25%，此時瓦楞紙箱的力學強度進一步遭到破壞，增加了塌箱發生的幾率。另外，在紙箱堆碼環節，上層紙箱會對下層紙箱施加持續的靜壓力，當紙箱因吸潮而導致抗壓能力下降時，底層紙箱會首先發生變形和壓潰。據統計，因吸潮和超高堆碼而引起的紙箱坍塌導致的經濟損失，約占流通過程總損失的20%左右。
四、解決措施
為最大程度地減少上述兩大問題的發生頻率，保證冷凍食品的安全，可以從以下幾個方面入手。
1、選擇高阻隔、高強度的內層包裝材料
包裝材料的種類繁多、性能各異，只有了解各種包裝材料的物理性能，才能根據冷凍食品的防護要求選擇合理的材料，使其既能維持食品的風味和質量，又能體現商品價值。
目前，冷凍食品領域使用的塑料軟包裝主要分為三類：
第一類是單層包裝袋，如PE袋，其阻隔效果相對較差，普遍用于蔬菜包裝等；
第二類為復合軟塑包裝袋，其采用膠黏劑將兩層或多層塑料薄膜材料粘合在一起，如OPP/LLDPE、NY/LLDPE等，防潮、耐寒、耐穿刺性能相對較好；
第三類為多層共擠軟塑包裝袋，其將不同功能的原料如PA、PE、PP、PET、EVOH等分別熔融擠出，在總模頭匯合，經吹脹成型、冷卻復合在一起，這類材料不采用膠黏劑，具有無污染、高阻隔、高強度、耐高低溫等特點。
資料表明，在發達國家和地區，第三類包裝的使用量約占冷凍食品包裝總量的40%，而我國僅占6%左右，需要進一步推廣。
隨著科技水平的不斷進步，新材料也層出不窮，可食性包裝膜是代表之一。它以生物降解多糖、蛋白質或脂質為基質，通過包裹、浸漬、涂布或噴灑等手段，在冷凍食品表面形成一層以天然可食性物質為原料、通過分子間相互作用而形成的保護膜，來控制水分轉移和氧氣滲透。這種薄膜具有明顯的阻水性、較強的抗氣體滲透能力，最重要的是可與冷凍食品一起食用，無任何污染，具有廣闊的應用前景。
2、提高內層包裝材料的耐寒性和力學強度
方法一，選擇合理的復合或共擠原料。
尼龍、LLDPE、EVA都具有優異的耐低溫性和耐撕裂、抗沖擊性能，在復合或共擠工藝中加入此類原料，可有效提高包裝材料的防水阻氣性以及機械強度。
方法二，適當提高增塑劑的比例。
增塑劑主要用來削弱聚合物分子之間的次價鍵，從而增加聚合物分子鏈的移動性，降低結晶性，表現為聚合物的硬度、模量脆化溫度下降，以及伸長率、柔韌性的提高。
3、提高瓦楞紙箱的抗壓強度
目前市場上基本采用開槽瓦楞紙箱運輸冷凍食品，這種紙箱四周由四片瓦楞紙板釘合而成，上下由四塊折翼交叉折疊封合成型。通過文獻分析和試驗驗證，可發現紙箱坍塌多發生于箱體結構中豎直放置的四塊紙板處，因此加強該處的抗壓強度可有效提高紙箱整體的抗壓強度。具體來說，首先可在紙箱內壁四周增加環形內套，建議采用A楞紙板，其彈性、減震性佳，可防止冷凍食品尖銳處刺破受潮紙板。其次，可采用套合型紙箱結構，這種箱型通常由多片瓦楞紙板加工而成，其箱體和箱蓋分離，通過套合進行使用。試驗表明，在相同包裝條件下，套合結構紙箱的抗壓強度是開槽結構紙箱的約2倍。
4、加強包裝檢測力度
包裝對冷凍食品意義重大，因此國家制定了SN/T0715-1997《出口冷凍食品類商品運輸包裝檢驗規程》等相關標準、規程，通過設定包裝材料性能的最低要求，來保障從包裝原材料供應、包裝工藝到包裝效果全流程的品質。對此，企業應建立完善的包裝質量控制實驗室，配備三腔一體集成塊結構的氧氣/水蒸氣透過率測試儀、智能電子拉力試驗機、紙箱抗壓機等試驗儀器，對冷凍包裝材料進行阻隔性能、抗壓性能、耐穿刺性能、耐撕裂性能、耐沖擊性能等一系列檢測試驗。
綜上所述，冷凍食品的包裝材料在應用過程中面臨著許多新需求和新問題，研究并解決這些問題，對提高冷凍食品的儲存和運輸質量具有莫大裨益。另外，完善包裝檢測流程，建立各類包裝材料測試數據體系，也將為未來的選材和質量控制提供研究基礎。
編輯：foodqm
