果蔬片吸潮原因排查及解決方案
發布日期：2019-11-09 09:25:06 來源：互聯網
摘要：果蔬片是近些年新興的果蔬零食，引其油炸脫水的特性，對于水蒸氣特別敏感，因而在倉儲運輸中很容易出現保質期內吸潮現象，嚴重影響食用品質和企業的銷量。文章從包裝和加工工藝的角度設計了一系列排查方案以確定吸潮原因，并提出解決方案，以限度的避免果蔬片吸潮問題。
關鍵詞：果蔬片；吸潮；包裝；泄漏；阻濕性；冷卻
潮氣，是果蔬片保持酥脆口感的威脅。果蔬片其內部、中心、外圍的水分含量不一，外圍顆粒與空氣中的水蒸氣接觸，導致水分從外圍向中心滲透直至內外部水分含量基本一致，這一過程就是業內常說的吸潮。吸潮后的果蔬片口感趨于濕軟，銷售價值折損，因此是困擾食品企業的一大難題。
在面對吸潮問題時，首先需要根據具體情況排查導致果蔬片吸潮的主要原因，進而有針對性的提出解決方案。排查的前提是建立對照樣本，分別抽取正常的果蔬片成品包裝和問題批次的果蔬片成品包裝，并取各自對應的包裝薄膜備用。排查范圍主要包括包裝的泄漏情況、包材性能、包材原料質量以及加工工藝。
包裝泄漏情況排查
包裝泄漏情況排查方案主要分為兩個階段：階段一，首先明確包裝是否存在泄漏的現象，以及確定泄漏點的位置；階段二，根據階段一的排查結果深入分析泄漏的原因。
以問題批次的果蔬片成品包裝為排查對象，從中抽取10個成品包裝，利用MFY-01密封試驗儀測試成品包裝是否存在泄漏的問題。這種方法采用的是負壓法的測試方法，將包裝置于密封罐的水中，設置真空度為-90kPa，進行抽真空操作。若包裝表面有成串的氣泡冒出，則說明泄漏。氣泡出現的部位即為泄漏點。
導致包裝泄漏的原因比較多。從泄漏部位來看，發生在袋體部分的泄漏多是由于外界異物穿刺或果蔬片的摩擦穿孔導致。油炸后的果蔬片，質地比較堅硬，外形棱角分明，從包裝到銷售過程中需經歷倉儲、搬卸、運輸、擺架等多道工序。在這一過程中，包裝受到強烈且持續的撞擊、摩擦，果蔬片的尖銳部分易在包裝內側形成細小劃傷，嚴重者會形成包材貫穿性的微孔。這些損傷足以造成包材質地和阻隔性能的破壞，造成水蒸氣的快速滲透。
另一個種情況，發生在封邊處的泄漏，多是由于封邊熱合強度不理想所致。封邊的熱封強度是反映包裝袋封邊熱合牢度的物理量，其性能的優劣直接影響包裝的密封性。筆者根據密封性試驗結果，從中抽取一個密封性完好的成品包裝和一個發生泄漏的成品包裝，從左右封邊和頂封邊各裁取15mm寬的三個試樣。將試樣以熱封部位為中心打開呈180°，兩端夾持于XLW智能電子拉力機的上下夾具上，在“熱封強度”測試模式下以300mm/min的速度分離上下夾具，試樣斷裂時的力值即為熱封強度值。測試結果見表1。
表1 熱封強度測試結果
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密封性完好的包裝
發生泄漏的包裝
試樣1
試樣2
試樣3
斷裂狀態
試樣1
試樣2
試樣3
斷裂狀態
左封邊
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">48.625
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">51.268
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">50.465
非熱封處斷裂
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">51.384
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">57.351
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">52.135
非熱封處斷裂
右封邊
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">50.864
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">53.841
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">54.378
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">53.254
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">53.762
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">55.361
頂封邊
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">51.248
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">47.632
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">48.012
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">30.248
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">21.631
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">35.364
熱封根部斷裂
泄漏情況
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">-90kPa,
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">成品包裝未發生泄漏
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">-48.3kPa
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">，頂封邊發生泄漏
熱封邊根部斷裂也稱為“根切”，這是因熱封溫度、壓力設置過大，制袋速率偏慢等因素綜合作用導致封口邊緣內層薄膜被壓制過薄，使得拉伸強度減弱易斷裂的現象。除此之外，還有封邊處斷裂和因包裝膜層間脫離導致的封邊內側內層斷裂兩種斷裂狀態。前者除了熱封工藝占主要原因外，熱封時封口部位被異物污染也是影響因素之一。后者則主要取決于包裝膜材料的復合牢度。通常果蔬片包裝膜采用2種及以上材料通過膠黏劑復合而成，若層間粘性不強的話，任意兩種材料之間均有可能發生脫層現象，導致熱封邊內層在較低的壓力下發生破裂。
包裝材料性能排查
果蔬片吸潮，歸根結底是水蒸氣的作用。在理想的情況下，果蔬片外包裝負有阻隔外界水蒸氣滲透的責任，以保障果蔬片的酥脆口感。但實際中，繁復的生產包裝條件、倉儲運輸條件、包裝材料與包裝技術諸多因素影響，包裝的防潮效果大打折扣，其中，包裝材料的水蒸氣阻隔性能影響。果蔬片包裝內外存在一定的水蒸氣壓差，水蒸氣在壓差的作用下從高濃度側（包裝外側）透過包裝材料向低濃度側（包裝內側）滲透，造成包裝內部水蒸氣含量升高引起果蔬片吸潮。若包裝內置干燥劑或外部為高濕環境，包裝內外兩側水蒸氣壓差增大，則水蒸氣的滲透量也會明顯升高。
不同材質的包裝材料的水蒸氣阻隔性能有明顯差異，主要與包材的性質和分子聚集態結構有關。水蒸氣分子為極性分子，因此在極性材料的溶解和擴散速率均高于非極性分子材料。對于親水性高聚物材料，如乙烯-乙烯醇共聚物、聚酰胺、聚乙烯醇材料等，由于材料本身易吸水，因此阻濕性能不甚理想。此外，材料的分子聚集態結構的特點也會影響材料的阻濕性，一般情況下，結晶性材料、高密度材料、定向排列的材料的阻濕性較為優異。因此，選擇阻濕性能較高的材料有益于果蔬片吸潮的控制。
根據上文分析，不同材質的包裝材料具有不同的阻濕性能。以常見的果蔬片包裝材料PE、PET/PE、BOPP20/VMcpp25、OPP/PET/AL/PE為例，利用W3/060水蒸氣透過率測試儀器對其同厚度的試樣進行測試，其阻濕性差異如表2所示。
表2四種包裝材料的水蒸氣透過率測試結果
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試樣
水蒸氣透過率 g/m2·24h
PE
25.87
PET/PE
8.63
BOPP/VMCPP
font-family:"微軟雅黑","sans-serif"">1.68
OPP/PET/AL/PE
0.61
測試結果直觀的反映了四種包材阻濕性能優劣，從高到低為OPP/PET/AL/PE > BOPP/VMCPP > PET/PE > PE。鋁箔材料的加入使得塑料膜材的阻濕性有了大幅提升，其中鋁箔層添加形式的阻濕性明顯優于鍍鋁膜這一形式，但相應成本較高。對于果蔬片這種對水蒸氣敏感的食品，企業必須明確包裝的阻濕性指標，若使用的包材的阻濕性能達不到要求，則果蔬片發生吸潮的幾率將大大提升。
對于因包材阻濕性能問題導致的果蔬片吸潮，除了更換高阻隔包材外，也可采用雙層包裝的形式。例如：（1）內包裝為透明結構，BOPP/CPP，外包裝為鋁箔復合膜或鍍鋁復合膜，PET/VMPET/PE；（2）內包裝為鋁箔復合膜或鍍鋁復合膜，BOPP/VMCPP,外包裝為透明結構，BOPP/PE。此類雙層包裝的形式阻隔性更佳，在包裝預算較為充足的前提下，能給果蔬片提供更加優異的防潮功能。
包材原料質量排查
經上述兩方面經排查后仍未發現果蔬片吸潮隱患，那么就需要進一步確定包材原料的質量是否到達預期的標準。以PET/VMPET/PE包材為例，正常情況下這種包材的阻濕性能達到1g/m2·24h左右，可以滿足大部分果蔬片包裝的水蒸氣阻隔要求。但若包材供應商提供的原材料存在質量問題，暗地更換包材材料或對復合膜中鍍鋁層/鋁箔層的厚度偷工減料，足以導致包材原料的實際性能較供應商宣傳的有所降低。避免這一問題的方法是提高對供應商提供包材的抽檢頻率和范圍，加強質量檢驗。
生產工藝排查
結露是果蔬片吸潮的又一重要因素，主要歸因于果蔬片的加工和包裝工藝。從果蔬片的生產流程來看，其脫水的主要方法是通過油炸讓果蔬的水分沸騰而出，再經過包裝流水線得到果蔬片成品包裝。很多企業在果蔬片油炸脫水后直接進行裝袋工序，此時果蔬片保持了較高的溫度，而包材仍為常溫，這種直接裝袋密封的操作非常容易導致包裝內結露現象的發生。
從理論上來說，在一定溫度下，空氣中水蒸氣分壓達到該溫度下飽和水蒸氣分壓時，水蒸氣會釋放熱量凝結成為液態水。這一溫度為露點溫度，溫度越低，對應的飽和水蒸氣分壓越小。果蔬經脫水后以較高的溫度包裝后，外部環境仍為常溫，包裝內側表面的溫度逐漸降低，包裝內的水蒸氣分壓達到該溫度下飽和水蒸氣分壓，于是在包材內側表面冷凝成水，直接引起果蔬片的吸潮。
針對這一可能性，建議設計一種冷卻試驗，試驗物為經冷卻后進行包裝的果蔬片成品包裝，對照物為未經冷卻的果蔬片包裝。經半年的試驗期后，檢驗兩個批次的果蔬片的吸潮程度。在同樣的條件下，經冷卻的果蔬片的吸潮程度基本上低于未經冷卻的果蔬片。有條件的企業可以在此試驗方法的基礎上進行深入的研究改進，以獲得冷卻操作與果蔬片吸潮之間更為精準的影響關系。
總結
果蔬片是近些年新興的果蔬零食，引其油炸脫水的特性，對于水蒸氣特別敏感，在倉儲運輸中很容易出現保質期內吸潮現象，嚴重影響食用品質和企業的銷售量。經過上述分析，從包裝和加工工藝的角度設計了詳細的排查方案以確定吸潮原因，并相應提出解決方案，以限度的避免果蔬片吸潮問題。
