豬耳朵蒸煮袋出現局部皺褶的原因分析一覽

近期見到一個不良豬耳朵蒸煮袋樣品，如下圖所示。

該豬耳朵蒸煮袋的結構為PA/R-CPP；所包裝的內容物為豬耳。該樣品已經過高溫蒸煮，內容物已被取出。

從樣品的外觀來看，該樣品豬耳朵蒸煮袋在蒸煮前經過了抽真空的處理；經過蒸煮后，與豬耳相接觸的部位出現了嚴重的表面皺褶（參見薄膜的中部），而且是內外層材料同步起皺；而該豬耳朵蒸煮袋的未與豬耳直接接觸的部位則沒有出現皺褶（參見圖片的左上角和左下角）。

客戶的投訴要求是：對上述現象，尤其是個別部位沒有皺褶的現象做出合理的解釋。

為此，向有關的專家提出了技術咨詢。專家的答復是：出現皺褶的部位是被包裝袋內的某種物質侵蝕而發生"溶脹"，抗拉伸強度降低，在高溫蒸煮的條件下，由于蒸煮袋反壓控制不良，豬耳朵蒸煮袋發生溶脹的部位被延伸的程度明顯大于正常值，故在該豬耳朵蒸煮袋冷卻后該部位出現前述的表面皺褶。

至于何種物質會使該結構的復合材料發生溶脹，專家沒有給出明確的答復。

帶著這個問題，上網進行了查詢。在《工程塑料網》的《標準頻道》查到了一則名為《聚丙烯的特性》的文章，作者不詳，文章發布時間為2010年5月20日。

該文中關于聚丙烯的化學性能是這樣描述的：

"PP（聚丙烯）的化學穩定性很好，除了強氧化劑和非極性溶劑能使PP降解外，(例:濃硫酸、濃硝酸、發煙硫酸、發煙硝酸、鉻酸溶液、鹵素、苯、四氯化碳、氯仿)，PP對化學侵蝕有很強的抵抗力。濃度較低的溶液則對PP無害。但低分子量的脂肪烴、汽油、二甲苯、氯化烴等能使PP（聚丙烯）軟化和溶脹。共聚物溶脹程度比均聚物高。PP從這類溶劑中取出后，其尺寸又會恢復原狀。"

該文已明確指出聚丙烯是可以被溶脹的，但就本案例而言，其所提供的依據又略顯不足。

翻閱了《腐蝕數據手冊》（左景伊編，化學工業出版社出版，1982年7月第一版）后，從中又有了一些新發現。

表一、不同的介質對聚丙烯的腐蝕數據

表二、不同的介質對聚酰胺的腐蝕數據

注：上表中各個符號的含義：

∨：良好，腐蝕輕或無；

○：可用，但有明顯腐蝕；

×：不適用，腐蝕嚴重；

△：同類材料由于配方等的不同，耐蝕性有差異，選用時要慎重。

從表一中可以發現：在100℃的條件下，除了橄欖油對聚丙烯薄膜沒有明顯的腐蝕作用之外，其他的常用油脂都會對聚丙烯薄膜產生或大或小的腐蝕作用。很顯然，在121℃的蒸煮條件下，這種腐蝕作用會更明顯。

從表二中則可以發現，在常溫條件下，常用的油脂類對聚酰胺的腐蝕作用不大，但《手冊》中缺少高溫條件下的腐蝕數據。

根據GB/T 20218-2006《雙向拉伸聚酰胺薄膜》，PA薄膜的拉伸強度指標為不小于180MPa（縱、橫向）；根據上海紫江企業集團股份有限公司薄膜基材事業部的《R101型高溫蒸煮膜企業標準》，蒸煮CPP膜的拉伸強度指標為不小于40/30MPa（縱/橫向）。通過查閱單位換算表得知，1MPa=1000000 N/㎡（牛頓每平方米）。

如果以PA15/CPP80的結構進行計算，15微米厚、15mm寬的PA膜的拉伸強度應不小于180×106×15×10-6×15×10-3= 40500×10-3 = 40.5 N；80微米厚、15mm寬的CPP膜的拉伸強度應不小于40×106×80×10-6×15×10-3= 48000×10-3 = 48 N；因此，此種結構的蒸煮袋就能夠滿足GB/T 10004-2008《包裝用復合膜、袋干法復合、擠出復合》中"半高溫蒸煮級"蒸煮袋的"拉斷力不小于40N"的要求。

而如果該蒸煮袋在包裝后、蒸煮前受到內容物的侵蝕而溶脹、拉伸強度因而下降以后，在高溫蒸煮過程中，由于反壓控制不良，蒸煮袋膨脹了起來，于是，已被溶脹的部分的復合膜被延伸的程度就會大于未被溶脹的部分。如果，已被溶脹的部分的復合膜被延伸的程度超過了其彈性變形的范圍，那么，在冷卻后，就會在此部分出現表面的皺褶現象。

結論：

1、加工該豬耳產品所使用的配料中的某種成分對該復合膜有溶脹作用，降低了該復合膜的拉伸強度。而這種溶脹作用在包裝袋的有內容物和無內容物的兩部分所表現出來的程度是有差別的；

2、應用該蒸煮袋包裝袋的食品加工企業在進行蒸煮殺菌處理的過程中，未對蒸煮鍋的反壓實施良好的控制，使得該蒸煮袋在蒸煮過程中發生了明顯的"漲袋"現象，但未達到"破袋"的程度；因而使包裝袋的不同部位受到了不同程度的延伸作用，在局部使包裝袋的變形程度超過了復合膜的彈性變形范圍。

解決問題的方法：

嚴格控制蒸煮鍋的反壓，力爭使蒸煮袋在蒸煮鍋內不"漲袋"或不超過其彈性變形范圍。

對于此類問題的分析，內容物對復合薄膜的溶脹作用是問題發生的必要條件，而蒸煮鍋的反壓控制不良是充分條件。即如果有溶脹作用存在，又有反壓控制不良的狀況存在，則此問題必然發生。如果僅有溶脹作用存在，而反壓條件控制良好，則一定不會發生此類問題。如果沒有溶脹作用存在，僅是反壓條件控制不良，也不會發生此類問題（但可能會發生其他類型的問題）。

來源：中夏軟包裝微信公眾號