劉 峰 李棟鋼 譚小剛 李 志

LIU Feng LI Dong－gang TAN Xiao－gangLI Zhi

（四川天味食品股份有限公司，四川 成都 610200）

（Sichuan Teway Food CO，.LTD，Chengdu，Sichuan 610200，China）

香腸在中國(guó)有著悠久的歷史，很多地方已經(jīng)形成自制香腸的習(xí)俗。市售香腸調(diào)料品種、口味較多。但是香腸調(diào)料屬于季節(jié)性產(chǎn)品，產(chǎn)品市場(chǎng)貨架期不長(zhǎng)，流通周期較短，一般在每年9月至次年2月（春節(jié)前）。因此，在生產(chǎn)香腸調(diào)料時(shí)，各廠家為控制包裝成本，避免過度包裝，多采用普通食品復(fù)合袋直接進(jìn)行灌裝。此種復(fù)合軟包裝是將2層或多層復(fù)合膜按一定的組合方式粘合而成，是對(duì)各層材料不同功能的組合。優(yōu)異的阻隔性能和良好的經(jīng)濟(jì)適用性，使其在食品生產(chǎn)包裝過程中被廣泛采用。其中干式復(fù)合設(shè)備投資相對(duì)低［1］，復(fù)合剝離強(qiáng)度高，技術(shù)成熟且成本相對(duì)較低是目前國(guó)內(nèi)食品包裝的主要復(fù)合方式。

目前某些口味的香腸調(diào)料為了改善口感，在配料中添加了酒類物質(zhì)。此時(shí)采用普通復(fù)合袋進(jìn)行包裝后，在較短時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)“起泡”現(xiàn)象［2，3］。當(dāng)“起泡”成片時(shí)，復(fù)合包裝袋的剝離強(qiáng)度幾乎為零，出現(xiàn)嚴(yán)重脫層。此時(shí)包裝袋的阻隔性也隨著脫層而明顯降低［4，5］，產(chǎn)品在2個(gè)月時(shí)間內(nèi)便失去大量水分而板結(jié)，特征香味也流失嚴(yán)重［6］。若遇冬季雨天等潮濕環(huán)境，包裝后1周內(nèi)，包裝材料就開始“起泡”。同時(shí)，包裝的透明性也發(fā)生較大變化，影響產(chǎn)品的商品美觀性。

聚氨酯粘合劑是目前在軟包裝材料領(lǐng)域中大量使用的粘合劑［7］，它富含的異氰酸酯基（—NCO）具有很高的化學(xué)反應(yīng)活潑性，能夠與多種基材形成良好的粘接［8］。但是，異氰酸酯基也會(huì)與滲透到膜材中與醇、酸、水等發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生CO2氣體，導(dǎo)致包裝的剝離強(qiáng)度逐漸降低。

與醇反應(yīng)：R1NCO＋HOR2→R1NHCOOR2

與酸反應(yīng)：R1NCO＋HOOCR2→R1NHCOOOR2→R1NHCOOR2＋CO2↑

R1NCO＋R1NH2→R1NHCONHR1

但是目前關(guān)于此類的研究報(bào)道鮮見，尚缺乏有效的控制措施及手段。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，采用含有PVDC等高阻隔材料的多層共擠膜、陶瓷蒸鍍膜等在一定程度上能緩解“起泡”的問題［9］，但是其高昂的價(jià)格令調(diào)味品廠家難以擔(dān)負(fù)。為了改善這種情況，保證產(chǎn)品在流通周期內(nèi)對(duì)內(nèi)裝食物的保護(hù)及商品的良好展示性，在對(duì)四川天味食品股份有限公司的香腸調(diào)料包裝長(zhǎng)期摸索的基礎(chǔ)上，本研究擬從改善包裝材質(zhì)等方面出發(fā)，在成本可行的前提下，探索解決包裝“起泡”的問題，為復(fù)合包裝袋在含酒精調(diào)味料中的廣泛應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

香腸調(diào)料、包裝材料：四川天味食品股份有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

抗壓試驗(yàn)機(jī)：DCP－KY50KL型，四川長(zhǎng)江造紙儀器有限責(zé)任公司；

香腸調(diào)料包裝機(jī)：XY－420型，安徽信遠(yuǎn)包裝科技有限公司；

壓差法氣體滲透儀：VAC－VBS型，濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司；

水蒸氣透過率測(cè)試儀：W3／031型，濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 材質(zhì)改進(jìn)試驗(yàn) 將外膜材料（BOPP，PET），中膜材料（PET，VMPET），內(nèi)膜材料（CPP，RCPP，PE，乳白 PE，PPPE共擠［10］）等幾種膜材料按不同組合相互復(fù)合制成包裝袋［11，12］。裝入酒精含量為8%的調(diào)料后，分別在不同濕度的環(huán)境下貯存15 d后，檢查包裝袋情況。試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。

1.2.2 復(fù)合內(nèi)膜厚度的確定 選用 BOPP／VMPET／CPP組合的復(fù)合膜包裝袋，其外層膜BOPP及中間層VMPET的厚度較固定。內(nèi)層CPP的厚度規(guī)格較多，其熱封性等直接影響包裝合格率。使用BOPP18／VMPET12／CPP復(fù)合膜，裝入酒精含量為8%的調(diào)料，試驗(yàn)不同內(nèi)膜厚度對(duì)包裝效果的影響。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)表Table 1 Test design

1.2.3 設(shè)備封合系統(tǒng)改進(jìn)試驗(yàn) 選用BOPP／VMPET／CPP組合的復(fù)合膜包裝袋，在封刀上增加彈簧緩沖，調(diào)節(jié)熱封壓力［13－16］。同時(shí)將封刀接觸面設(shè)計(jì)為網(wǎng)紋形式，網(wǎng)點(diǎn)為四棱臺(tái)形。裝入酒精含量為8%的調(diào)料，分別試驗(yàn)改進(jìn)前后的包裝效果。

1.2.4 復(fù)合膜整體效果評(píng)價(jià)

（1）阻隔性能評(píng)價(jià)：使用氣體滲透儀和水蒸氣透過率測(cè)試儀測(cè)試BOPP／VMPET／CPP組合復(fù)合膜的透氧透濕，并與目前公認(rèn)的阻隔性較好的超尼龍膜［17，18］進(jìn)行對(duì)比。

將不同酒精含量（4%～12%）的調(diào)料裝入BOPP／VMPET／CPP組合的復(fù)合膜包裝袋。分別在常溫常濕，常溫潮濕的環(huán)境下存放15，30，45，60，90 d，查看包裝效果。

（2）跌落評(píng)價(jià)及抗壓強(qiáng)度：按照GB 4857—2008《包裝運(yùn)輸件試驗(yàn)方法》進(jìn)行跌落試驗(yàn)，驗(yàn)證BOPP／VMPET／CPP組合的復(fù)合膜包裝袋是否滿足運(yùn)輸要求。

整體跌落：?jiǎn)未鼉糁貫?20 g。按照6袋／層，共5層的方式裝箱，則整件凈重6.6 kg。整件毛重約為7 kg。按照跌落試驗(yàn)要求跌落高度為800 mm。跌落面為普通水泥地面。觀察破袋情況。

堆碼試驗(yàn)：整件堆碼20層，約2.8 m，并設(shè)立安全警戒線。堆碼24 h，觀察破袋情況。

使用DCP－KY50KL型抗壓試驗(yàn)機(jī)，測(cè)試單個(gè)獨(dú)立包裝的抗靜壓能力。分別取包裝樣各20袋。兩袋重疊放于不銹鋼凳上（抗壓機(jī)的最小高度為200 mm），用紙箱抗壓試驗(yàn)機(jī)平壓。當(dāng)其中一袋破裂或抗壓機(jī)壓力急速衰減時(shí)，停止，讀取最大壓力值。

2 結(jié)果與分析

2.1 材質(zhì)改進(jìn)試驗(yàn)

常用香腸調(diào)料復(fù)合包裝袋的“起泡”，主要位于內(nèi)層材料與中間層材料之間?！捌鹋荨?，內(nèi)部含有強(qiáng)揮發(fā)性的液體，同時(shí)伴隨強(qiáng)烈的產(chǎn)品特征香氣。可見，產(chǎn)品的特征香氣已大量穿過內(nèi)層材料。測(cè)試p H顯示，揮發(fā)性液體的p H為5，為酸性液體，與碳酸的酸性相當(dāng)。出現(xiàn)這種“起泡”的原因可能是香腸調(diào)料中的乙醇、水分等小分子物質(zhì)，穿透內(nèi)層薄膜，與聚氨酯粘合劑中的異氰酸酯基發(fā)生反應(yīng)，消耗粘合劑有效成分，同時(shí)生成CO2氣體。由于內(nèi)層材料厚薄不均，這些物質(zhì)首先穿透較薄弱部位，形成“起泡”。因此，選擇內(nèi)層對(duì)醇和水有良好阻隔性能的材料有效緩解包裝“起泡”問題。常用幾種膜的特性見表2。

考慮到內(nèi)層材料需要較好的熱封性，結(jié)合對(duì)水及乙醇的阻隔性，內(nèi)層材料可以在PE和CPP中選擇。潮濕環(huán)境中，為避免外部水分滲入的破壞，外層材料也需要考慮其水分的阻隔性。因成本等因素，PVDC膜暫未試驗(yàn)。不同組合形式的包裝效果見圖1。

可見，當(dāng)膜材質(zhì)組合為1，2，7號(hào)時(shí)，即 BOPP／PET／CPP及BOPP／PET／PPPE共擠和BOPP／VMPET／CPP時(shí)，無論是在常濕還是在高濕的條件下包裝不“起泡”均高達(dá)96%。如果內(nèi)膜CPP采用低溫?zé)岱釩PP［20，21］，可以增強(qiáng)熱封強(qiáng)度和減少高溫對(duì)外層膜的損傷［20］；中間層采用VMPET，可以增加包裝的機(jī)械性能及滿足商品遮光的要求，而PET膜無法滿足此要求；而作為外層的BOPP，不僅是印刷適應(yīng)性極好材料，同時(shí)也能對(duì)外部水分起到良好的阻隔作用。同時(shí)，PPPE材料價(jià)格較高，增加成本較多（見圖2），故優(yōu)先選擇BOPP／VMPET／CPP復(fù)合膜用于制作香腸調(diào)料包裝袋。

表2 幾種膜的特性參數(shù)［19］Table 2 Characteristic parameters of several membranes

圖1 不同組合形式對(duì)包裝效果的影響Figure 1 Effects of different combination of packing effect

圖2 幾種包裝材料的價(jià)格Figure 2 Prices of several packaging materials

2.2 復(fù)合內(nèi)膜厚度的確定

由圖3可知，隨著內(nèi)膜厚度的提高，包裝合格率也在提高。當(dāng)內(nèi)膜包裝厚度達(dá)到45μm以后，包裝合格率在99%上下浮動(dòng)。可見采用45μm的內(nèi)膜時(shí)即可在滿足包裝要求的同時(shí)控制成本。

圖3 不同厚度內(nèi)層CPP的包裝合格率Figure 3 The packaging qualified rate of the different thickness of inner CPP

2.3 設(shè)備封合系統(tǒng)改進(jìn)試驗(yàn)

CPP作為熱封層，較PE脆性增加，熱合溫度區(qū)間相對(duì)較小，對(duì)封合系統(tǒng)的要求也較高?，F(xiàn)有的食品包裝設(shè)備，封合多為夾板或者滾筒式。其熱合時(shí)采用氣缸、伺服電機(jī)直接對(duì)封刀施壓。在封刀與材料接觸的封合瞬間，因封合壓力難以控制，過大的沖擊力對(duì)包材產(chǎn)生巨大的損傷。導(dǎo)致包裝材料局部變薄、斷裂等。這造成包裝成品的抗沖擊能力波動(dòng)較大，極不穩(wěn)定。故在封刀上增加彈簧緩沖，避免硬擠壓損傷（見圖4）。

圖4 封合系統(tǒng)的彈簧緩沖示意圖Figure 4 Diagrammatic sketch spring buffer sealing systems

同時(shí)，將封刀接觸面設(shè)計(jì)為網(wǎng)紋形式，網(wǎng)點(diǎn)為四棱臺(tái)形。避免鋸齒形嚙合面接觸時(shí)對(duì)膜材的拉伸損傷。網(wǎng)紋溝槽有利于封合排氣，減少封合褶皺，使整個(gè)封口更平整、美觀。試驗(yàn)結(jié)果見圖5、6。由圖5、6可知，采用改進(jìn)后的封合系統(tǒng)，包裝承壓力更穩(wěn)定，2.8 m堆碼破袋率從1%減低到0.06%，取得了明顯的效果?？梢娫黾訌椈删彌_能有效的提高包裝合格率。

圖5 封刀改善前后承壓力測(cè)試Figure 5 Pressure test before and after the improvement of bearing in sealing knife

圖6 封刀改善前后堆碼破袋率Figure 6 The bag breaking rate of stacking before and after the improvement in sealing knife

2.4 復(fù)合膜整體效果評(píng)價(jià)

將內(nèi)膜厚度為45μm的BOPP／VMPET／CPP復(fù)合膜與當(dāng)前公認(rèn)阻隔性能非常優(yōu)異的超BOPA／PE材料進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表3。由表3可知，無論是水蒸氣透過率還是氧氣透過率，BOPP／VMPET／CPP復(fù)合膜均優(yōu)于超 BOPA／PE材料，可以滿足含酒精調(diào)味料的包裝需求。

表3 復(fù)合材料參數(shù)特性Table 3 Parameter characteristics of composite material

BOPP／VMPET／CPP復(fù)合膜對(duì)乙醇耐受性結(jié)果見圖7。在高（12%）、中（8%）、低（4%）3個(gè)乙醇含量試驗(yàn)組中，在90 d內(nèi)，中、低酒精濃度的試驗(yàn)組均能保持較高的包裝合格率。但是在高濃度的試驗(yàn)組中，45 d后，包裝合格率逐步下降。但是在實(shí)際應(yīng)用中，香腸調(diào)料的酒精含量不會(huì)高于8%，即維持在試驗(yàn)組中的中等水平。可見BOPP／VMPET／CPP復(fù)合膜完全能夠滿足香腸調(diào)料的包裝需求。

圖7 不同酒精濃度的包裝存放合格率Figure 7 Packing qualified rate of different alcohol concentration

在跌落試驗(yàn)中，無論是整件跌落還是單袋重疊跌落均無破損現(xiàn)象，滿足運(yùn)輸?shù)男枨?。同時(shí)使用抗壓機(jī)測(cè)定抗壓強(qiáng)度，結(jié)果見表4。封合系統(tǒng)改善后，能夠明顯提升抗壓強(qiáng)度，有利于成品的運(yùn)輸及貯藏［22］。

表4 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Test results of compressive strength

3 結(jié)論

使用BOPP18／VMPET12／CPP45低溫的包裝材質(zhì)，能夠滿足含白酒香腸調(diào)料包裝的儲(chǔ)運(yùn)條件。較好地解決“起泡”問題，并且能承受一定的沖擊力，滿足市場(chǎng)流通。這也是在不使用價(jià)格昂貴的高性能阻隔材料的條件下，綜合考慮產(chǎn)品流通周期等因素，成功地將傳統(tǒng)包裝材料重新組合并應(yīng)用于實(shí)踐。

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