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豬耳朵蒸煮袋出現(xiàn)局部皺褶的原因分析一覽
近期見(jiàn)到一個(gè)不良豬耳朵蒸煮袋樣品，如下圖所示。
該豬耳朵蒸煮袋的結(jié)構(gòu)為PA/R-CPP；所包裝的內(nèi)容物為豬耳。該樣品已經(jīng)過(guò)高溫蒸煮，內(nèi)容物已被取出。
從樣品的外觀(guān)來(lái)看，該樣品豬耳朵蒸煮袋在蒸煮前經(jīng)過(guò)了抽真空的處理；經(jīng)過(guò)蒸煮后，與豬耳相接觸的部位出現(xiàn)了嚴(yán)重的表面皺褶（參見(jiàn)薄膜的中部），而且是內(nèi)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(méi)有出現(xiàn)皺褶（參見(jiàn)圖片的左上角和左下角）。
客戶(hù)的投訴要求是：對(duì)上述現(xiàn)象，尤其是個(gè)別部位沒(méi)有皺褶的現(xiàn)象做出合理的解釋。
為此，向有關(guān)的專(zhuān)家提出了技術(shù)咨詢(xún)。專(zhuān)家的答復(fù)是：出現(xiàn)皺褶的部位是被包裝袋內(nèi)的某種物質(zhì)侵蝕而發(fā)生"溶脹"，抗拉伸強(qiáng)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(fā)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(xiàn)前述的表面皺褶。
至于何種物質(zhì)會(huì)使該結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料發(fā)生溶脹，專(zhuān)家沒(méi)有給出明確的答復(fù)。
帶著這個(gè)問(wèn)題，上網(wǎng)進(jìn)行了查詢(xún)。在《工程塑料網(wǎng)》的《標(biāo)準(zhǔn)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(fā)布時(shí)間為2010年5月20日。
該文中關(guān)于聚丙烯的化學(xué)性能是這樣描述的：
"PP（聚丙烯）的化學(xué)穩(wěn)定性很好，除了強(qiáng)氧化劑和非極性溶劑能使PP降解外，(例:濃硫酸、濃硝酸、發(fā)煙硫酸、發(fā)煙硝酸、鉻酸溶液、鹵素、苯、四氯化碳、氯仿)，PP對(duì)化學(xué)侵蝕有很強(qiáng)的抵抗力。濃度較低的溶液則對(duì)PP無(wú)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(lèi)溶劑中取出后，其尺寸又會(huì)恢復(fù)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(jù)又略顯不足。
翻閱了《腐蝕數(shù)據(jù)手冊(cè)》（左景伊編，化學(xué)工業(yè)出版社出版，1982年7月第一版）后，從中又有了一些新發(fā)現(xiàn)。
表一、不同的介質(zhì)對(duì)聚丙烯的腐蝕數(shù)據(jù)
表二、不同的介質(zhì)對(duì)聚酰胺的腐蝕數(shù)據(jù)
注：上表中各個(gè)符號(hào)的含義：
∨：良好，腐蝕輕或無(wú)；
○：可用，但有明顯腐蝕；
×：不適用，腐蝕嚴(yán)重；
△：同類(lèi)材料由于配方等的不同，耐蝕性有差異，選用時(shí)要慎重。
從表一中可以發(fā)現(xiàn)：在100℃的條件下，除了橄欖油對(duì)聚丙烯薄膜沒(méi)有明顯的腐蝕作用之外，其他的常用油脂都會(huì)對(duì)聚丙烯薄膜產(chǎn)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(huì)更明顯。
從表二中則可以發(fā)現(xiàn)，在常溫條件下，常用的油脂類(lèi)對(duì)聚酰胺的腐蝕作用不大，但《手冊(cè)》中缺少高溫條件下的腐蝕數(shù)據(jù)。
根據(jù)GB/T 20218-2006《雙向拉伸聚酰胺薄膜》，PA薄膜的拉伸強(qiáng)度指標(biāo)為不小于180MPa（縱、橫向）；根據(jù)上海紫江企業(yè)集團(tuán)股份有限公司薄膜基材事業(yè)部的《R101型高溫蒸煮膜企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》，蒸煮CPP膜的拉伸強(qiáng)度指標(biāo)為不小于40/30MPa（縱/橫向）。通過(guò)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(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，15微米厚、15mm寬的PA膜的拉伸強(qiáng)度應(yīng)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(qiáng)度應(yīng)不小于40×106×80×10-6×15×10-3= 48000×10-3 = 48 N；因此，此種結(jié)構(gòu)的蒸煮袋就能夠滿(mǎn)足GB/T 10004-2008《包裝用復(fù)合膜、袋干法復(fù)合、擠出復(fù)合》中"半高溫蒸煮級(jí)"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(nèi)容物的侵蝕而溶脹、拉伸強(qiáng)度因而下降以后，在高溫蒸煮過(guò)程中，由于反壓控制不良，蒸煮袋膨脹了起來(lái)，于是，已被溶脹的部分的復(fù)合膜被延伸的程度就會(huì)大于未被溶脹的部分。如果，已被溶脹的部分的復(fù)合膜被延伸的程度超過(guò)了其彈性變形的范圍，那么，在冷卻后，就會(huì)在此部分出現(xiàn)表面的皺褶現(xiàn)象。
結(jié)論：
1、加工該豬耳產(chǎn)品所使用的配料中的某種成分對(duì)該復(fù)合膜有溶脹作用，降低了該復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度。而這種溶脹作用在包裝袋的有內(nèi)容物和無(wú)內(nèi)容物的兩部分所表現(xiàn)出來(lái)的程度是有差別的；
2、應(yīng)用該蒸煮袋包裝袋的食品加工企業(yè)在進(jìn)行蒸煮殺菌處理的過(guò)程中，未對(duì)蒸煮鍋的反壓實(shí)施良好的控制，使得該蒸煮袋在蒸煮過(guò)程中發(fā)生了明顯的"漲袋"現(xiàn)象，但未達(dá)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(guò)了復(fù)合膜的彈性變形范圍。
解決問(wèn)題的方法：
嚴(yán)格控制蒸煮鍋的反壓，力爭(zhēng)使蒸煮袋在蒸煮鍋內(nèi)不"漲袋"或不超過(guò)其彈性變形范圍。
對(duì)于此類(lèi)問(wèn)題的分析，內(nèi)容物對(duì)復(fù)合薄膜的溶脹作用是問(wèn)題發(fā)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(wèn)題必然發(fā)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(huì)發(fā)生此類(lèi)問(wèn)題。如果沒(méi)有溶脹作用存在，僅是反壓條件控制不良，也不會(huì)發(fā)生此類(lèi)問(wèn)題（但可能會(huì)發(fā)生其他類(lèi)型的問(wèn)題）。
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