วิธีการเลือกวัสดุสำหรับฟิล์มฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิสูง: คู่มือฉบับสมบูรณ์เกี่ยวกับความทนทานต่อการฆ่าเชื้อ อุณหภูมิมาตรฐาน และการเลือกวัสดุ

1. ระดับอุณหภูมิสำหรับการแปรรูปด้วยความร้อนสูง: ขั้นแรกให้กำหนดระดับความทนทานต่อความร้อนที่ต้องการ

คำว่า “การฆ่าเชื้อด้วยความร้อนสูง” ไม่ได้หมายถึงอุณหภูมิคงที่เพียงอุณหภูมิเดียว ผลิตภัณฑ์อาหารแต่ละชนิดต้องการสภาวะการฆ่าเชื้อที่แตกต่างกัน ตามการจำแนกประเภททั่วไปในอุตสาหกรรม การฆ่าเชื้อด้วยความร้อนสูง ฟิล์มรีทอร์ตโดยทั่วไปจะแบ่งระดับความทนความร้อนออกเป็น 3 ระดับ:

2. หลักการเลือกวัสดุหลัก: ความทนทานต่อความร้อนเป็นสิ่งสำคัญอันดับแรก

ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดระหว่างฟิล์มรีทอร์ตอุณหภูมิสูงและฟิล์มทั่วไป ฟิล์มบรรจุภัณฑ์สุญญากาศ นั่นหมายความว่าวัสดุทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการปิดผนึกด้วยความร้อนและการเคลือบจะต้องมีคุณสมบัติทนความร้อนได้ดีเพียงพอ

CPP (Cast Polypropylene) เป็นวัสดุมาตรฐานสำหรับการปิดผนึกด้วยความร้อนในถุงบรรจุแบบรีทอร์ทที่ต้องการอุณหภูมิ 121°C ขึ้นไป

CPP มีจุดหลอมเหลวประมาณ 160–165°C ในระหว่างการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนสูงที่อุณหภูมิ 121°C โครงสร้างยังคงเสถียรและรักษาความสมบูรณ์ของการปิดผนึก ทำให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพการทำงานของบรรจุภัณฑ์ที่เชื่อถือได้

ในทางตรงกันข้าม LDPE และ LLDPE ทั่วไป ซึ่งมีจุดหลอมเหลวโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 110–125°C จะอ่อนตัวและเสียรูปทรงระหว่างกระบวนการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนที่ 121°C ดังนั้นจึงไม่สามารถนำมาใช้เป็นชั้นปิดผนึกด้วยความร้อนสำหรับงานฆ่าเชื้อด้วยความร้อนที่อุณหภูมิ 121°C หรือสูงกว่าได้

อย่างไรก็ตาม พลาสติก HDPE ที่ผ่านการดัดแปลงซึ่งมีจุดหลอมเหลวประมาณ 130–137°C อาจยังคงสามารถใช้งานได้ภายใต้เงื่อนไขเฉพาะบางประการ

สำหรับการใช้งานในเครื่องปฏิกรณ์อุณหภูมิสูงมาก จำเป็นต้องใช้ CPP เกรดทนความร้อนสูงที่ผลิตขึ้นเป็นพิเศษ

สำหรับ ถุงรีทอร์ทEVOH (เอทิลีนไวนิลแอลกอฮอล์โคพอลิเมอร์) เป็นหนึ่งในวัสดุกั้นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด เนื่องจากต้องการประสิทธิภาพในการกั้นออกซิเจนสูง

อย่างไรก็ตาม ควรทราบว่าประสิทธิภาพในการเป็นฉนวนของ EVOH จะลดลงอย่างมากภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงและความชื้นสูง

โดยทั่วไปจะมีสองวิธีแก้ปัญหา:

• วางชั้น EVOH ไว้ระหว่างชั้น PA และใช้คุณสมบัติการดูดซับความชื้นของ PA เพื่อสร้างเกราะป้องกันให้กับ EVOH
• ควรใช้ชั้นกั้นที่เคลือบด้วย PVDC แทน เนื่องจากประสิทธิภาพการกั้นของ PVDC ได้รับผลกระทบจากความชื้นน้อยกว่า

PET (โพลีเอสเตอร์) มีคุณสมบัติทนความร้อนได้ดีเยี่ยมและมีความแข็งแรงสูง ทำให้เป็นวัสดุชั้นนอกที่นิยมใช้มากที่สุดชนิดหนึ่งสำหรับถุงบรรจุอาหารแบบรีทอร์ทที่อุณหภูมิ 121°C

สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการความทนทานต่อการเจาะทะลุสูง เช่น บรรจุภัณฑ์เนื้อสัตว์ที่มีกระดูก อาจมีการเพิ่มชั้น PA เข้าไปในโครงสร้างภายนอกเพื่อเพิ่มความแข็งแรงเชิงกล

ความแตกต่างระหว่างเทคโนโลยีการอัดรีดร่วมหลายชั้นและเทคโนโลยีการเคลือบแห้งมักถูกมองข้ามไปเมื่อเลือกวัสดุบรรจุภัณฑ์แบบรีทอร์ท

สำหรับการผลิตถุงบรรจุแบบลามิเนตแห้ง จำเป็นต้องใช้กาวโพลียูรีเทนที่ทนต่ออุณหภูมิสูง อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้อาจมีความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนย้ายของสารอะโรมาติกเอมีนปฐมภูมิ (PAA) นอกจากนี้ กาวอาจเสื่อมสภาพเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิและความชื้นสูงเป็นเวลานาน ซึ่งอาจทำให้เกิดการแยกชั้นได้

ในทางตรงกันข้าม แบบหลายชั้น ฟิล์มรีทอร์ตแบบอัดรีดร่วม ไม่จำเป็นต้องใช้กาว ความเสี่ยงจากการเคลื่อนตัวของ PAA และการเสื่อมสภาพของกาวจึงหมดไปตั้งแต่ต้นทาง

ชั้นต่างๆ ถูกยึดติดกันด้วยวิธีการเชื่อมแบบหลอมเหลว ซึ่งช่วยให้การยึดเกาะระหว่างชั้นมีความน่าเชื่อถือมากขึ้นภายใต้สภาวะในเครื่องปฏิกรณ์ที่อุณหภูมิสูงกว่า 121°C

นี่เป็นหนึ่งในข้อได้เปรียบที่สำคัญของเทคโนโลยีการอัดรีดร่วม (co-extrusion) ในการใช้งานบรรจุภัณฑ์ฆ่าเชื้อด้วยความร้อนสูง

3. การออกแบบโครงสร้าง: ตัวอย่างทั่วไปของฟิล์มรีทอร์ตอุณหภูมิสูง

โดยพิจารณาจากอุณหภูมิการฆ่าเชื้อและลักษณะของผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน โครงสร้างของฟิล์มฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิสูงที่นิยมใช้กันทั่วไปมีดังต่อไปนี้

4. การควบคุมกระบวนการ: “ขั้นตอนสุดท้าย” เพื่อป้องกันความเสียหายของถุงบรรจุแบบรีทอร์ท

แม้จะเลือกใช้วัสดุที่เหมาะสมแล้ว ก็ยังคงต้องมีการควบคุมกระบวนการอย่างเข้มงวดเพื่อรับประกันประสิทธิภาพของบรรจุภัณฑ์

ภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง 121 องศาเซลเซียสและความชื้นสูง การยึดเกาะระหว่างชั้นที่ไม่เพียงพออาจทำให้เกิดการแยกตัวระหว่างชั้นฟิล์มต่างๆ ส่งผลให้เกิดการหลุดลอก

ตามมาตรฐาน GB/T 10004-2008 ความแข็งแรงในการลอกก่อนและหลังการแปรรูปด้วยความร้อนโดยทั่วไปต้องไม่น้อยกว่า 3.0 N/15 มม.

สำหรับโครงสร้างที่มีส่วนประกอบของแผ่นฟอยล์อะลูมิเนียม โดยทั่วไปแล้วจะมีข้อกำหนดด้านความแข็งแรงในการลอกที่สูงกว่า

โดยทั่วไปแล้วชั้นปิดผนึกด้วยความร้อนของถุงบรรจุอาหารทนความร้อนสูงมักจะเป็น CPP ซึ่งมีอุณหภูมิเริ่มต้นการปิดผนึกค่อนข้างสูง (ประมาณ 160–200°C) และมีช่วงการปิดผนึกด้วยความร้อนที่แคบกว่า

ในกระบวนการผลิตถุงบรรจุภัณฑ์ ต้องควบคุมอุณหภูมิและความดันในการปิดผนึกอย่างแม่นยำ เพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุหลอมเหลวและยึดติดกันอย่างสมบูรณ์บริเวณรอยต่อของการปิดผนึก พร้อมทั้งหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปซึ่งอาจทำให้รอยปิดผนึกเปราะแตกได้

สำหรับ ถุงรีทอร์ท ผลิตโดยใช้กระบวนการเคลือบแห้ง ซึ่งกระบวนการอบแห้งเป็นขั้นตอนการผลิตที่สำคัญอย่างยิ่ง

อุณหภูมิหรือระยะเวลาการบ่มที่ไม่เพียงพออาจส่งผลให้การเชื่อมโยงของกาวไม่สมบูรณ์ ทำให้เกิดการแยกชั้นระหว่างการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนสูง

โดยทั่วไป แนะนำให้บ่มที่อุณหภูมิ 50–60°C เป็นเวลา 48–72 ชั่วโมง แต่พารามิเตอร์ที่แน่นอนจะขึ้นอยู่กับระบบกาวเฉพาะชนิด

ในทางตรงกันข้าม ฟิล์มรีทอร์ทแบบอัดรีดร่วมหลายชั้นถูกสร้างขึ้นเป็นโครงสร้างแบบบูรณาการโดยไม่ใช้กาว

วิธีนี้ช่วยขจัดความเสี่ยงของการแยกชั้นที่เกิดจากการยึดติดไม่สมบูรณ์ในกระบวนการผลิต

5. คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับฟิล์มรีทอร์ตอุณหภูมิสูง

บทสรุป

การเลือกวัสดุสำหรับ ฟิล์มรีทอร์ตอุณหภูมิสูงโดยพื้นฐานแล้วคือกระบวนการทางวิศวกรรมที่เป็นระบบซึ่งมุ่งเน้นไปที่การจัดการความต้านทานต่อความร้อน

ตั้งแต่การเลือกใช้ CPP เป็นชั้นปิดผนึกด้วยความร้อน การใช้ชั้น PA เพื่อเพิ่มความต้านทานต่อการเจาะและการเสริมโครงสร้าง ไปจนถึงการปกป้องชั้นกั้น EVOH ภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความชื้นสูง ทุกชั้นและทุกการเลือกใช้วัสดุล้วนส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของถุงบรรจุอาหารฆ่าเชื้อภายในห้องฆ่าเชื้อ

การเลือกใช้วัสดุที่เหมาะสมและการออกแบบโครงสร้างหลายชั้นที่เหมาะสมเป็นปัจจัยสำคัญในการผลิตบรรจุภัณฑ์แบบรีทอร์ทที่ทนต่ออุณหภูมิสูงโดยไม่เกิดการรั่วไหล การแยกชั้น หรือความล้มเหลวของกลไกการกั้น