جلوگیری از انتقال بو در بسته های کوچک: مواد و فرآیند

انتقال بو یکی از نارسایی‌های کیفیتی است که در بسته‌بندی‌های با فرمت کوچک نادیده گرفته می‌شود. یک کیسه قهوه که یادداشت های ماهی را می گیرد، یک کیسه پودر پروتئین که بوی جوهر چاپ می دهد، یا یک بسته ادویه که محصولات همسایه را در قفسه آلوده می کند - این خرابی ها یک دلیل اصلی دارند: فیلم بسته بندی انتخاب شده نمی تواند به اندازه کافی حاوی مولکول های فراری باشد که در هر دو جهت حرکت می کنند. حل مشکل مستلزم پرداختن به مواد و فرآیند است، زیرا حتی یک فیلم برتر از نظر فنی، امکان مهاجرت بو را فراهم می‌کند، اگر لمینیت، آب‌بندی یا پخت جوهر به خوبی کنترل نشود.

چرا بسته های کوچک آسیب پذیر هستند؟

اندازه بسته بندی و عملکرد بو ارتباط معکوس دارند. یک کیسه کوچک دارای یک نسبت سطح به حجم بالا ، به این معنی که نسبت بیشتری از محصول در مجاورت مستقیم دیواره فیلم قرار دارد. حتی نفوذ سطح پایین ترکیبات فرار - که بر حسب نانوگرم بر سانتی متر مربع اندازه گیری می شود - زمانی که فضای اصلی تنگ باشد از نظر ارگانولپتیکی مهم می شود.

سه مسیر مهاجرت به طور همزمان در یک بسته کوچک انعطاف پذیر عمل می کنند:

• نفوذ از طریق دیوار فیلم - مولکول های فرار در سطح بیرونی فیلم حل می شوند، از طریق ماتریس پلیمری پخش می شوند و در سطح داخلی به فضای اصلی جذب می شوند.
• خروج گاز باقیمانده - حلال ها و مونومرهای محبوس شده در لایه های جوهر یا خطوط چسبنده پس از آب بندی به آرامی در داخل بسته آزاد می شوند.
• اسکالپینگ - این فیلم ترکیبات معطر را از خود محصول جذب می کند و محصول را قبل از اینکه به دست مصرف کننده برسد، از مشخصات عطر مورد نظر خود خارج می کند.

مدیریت موثر بو باید هر سه مسیر را مسدود کند، نه فقط واضح ترین راه را.

مواد فیلم: مطابقت شیمی مانع با نیازهای محصول

هیچ رزین واحدی هر چالش بو را حل نمی کند. مواد زیر ابزار اصلی در دسترس مهندسان بسته بندی هستند که هر کدام مزایا و محدودیت های متمایز دارند:

EVOH (اتیلن وینیل الکل)

EVOH به دلیل ساختار کریستالی متصل به هیدروژن، مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر اکسیژن و ترکیبات فرار معطر ایجاد می‌کند. در شرایط خشک، تقریباً از هر پلیمر منعطف دیگری از نظر سد گاز بهتر عمل می کند. محدودیت آن حساسیت به رطوبت است: در محیط های مرطوب، مولکول های آب شبکه پیوند هیدروژنی را مختل می کنند و عملکرد مانع را کاهش می دهند. به همین دلیل، EVOH همیشه بین لایه‌های مقاوم در برابر رطوبت - معمولاً PA (نایلون) در خارج و PE در سطح آب‌بندی - در یک ساختار کواکسترود شده یا چند لایه قرار می‌گیرد. این رویکرد چند لایه، رایج در فیلم های بسته بندی خلاء برای گوشت تازه، غذاهای دریایی و پنیر، به طور قابل اعتمادی عطر محصول را حفظ می کند و در عین حال از نفوذ بوهای خارجی جلوگیری می کند.

فیلم‌های متالیزه (VMPET، VMCPP)

آلومینیوم رسوب‌شده در خلاء روی یک بستر PET یا CPP یک لایه معدنی تقریباً غیرقابل نفوذ با خواص عالی عطر و مانع گاز ایجاد می‌کند. VMPET با ضخامت رسوب معادل OTR کمتر از 1cm³/m²·day·bar برای اکثر کاربردها به طور موثر ضد بو در نظر گرفته می شود. فیلم های متالیزه هستند به طور قابل توجهی ارزان تر از لمینت های فویل آلومینیومی است و به طور گسترده برای بسته‌های اسنک، کیسه‌های قهوه و کیسه‌های پودر خشک مورد استفاده قرار می‌گیرند که در آن شفافیت کامل و مانع بالا هر دو مورد نیاز است.

پلی آمید (PA / نایلون)

نایلون جهت دار (BOPA) مقاومت خوبی در برابر سوراخ شدن، عملکرد عالی در ترک انعطاف پذیری، و یک مانع اکسیژن و عطر متوسط ارائه می دهد. این یک جزء استاندارد در ساختارهای لمینت گوشت و غذاهای دریایی است که در آن مقاومت در برابر سوء استفاده فیزیکی و مانع گاز هر دو مورد نیاز است. به خودی خود، PA با عملکرد مسدود کننده بو EVOH یا فیلم های متالیز شده مطابقت ندارد. این به عنوان یک لایه ساختاری در یک کامپوزیت بسیار موثر است.

فیلم‌های با روکش PVDC (KPET، OPP با پوشش ساران)

پوشش های پلی وینیلیدین کلرید روی بسترهای PET یا OPP در یک فرآیند پوشش دهی تک مرحله ای، موانع گاز، رطوبت و بخار عالی را ارائه می دهند. KPET به طور خاص یک انتخاب قوی برای محصولات خشک و محصولات بسیار معطر مانند ادویه‌ها و کیسه‌های طعم‌دهنده، که در آن محافظت از محصولات همسایه در برابر آلودگی بو به اندازه حفظ مشخصات رایحه خود محصول مهم است.

جدول زیر ویژگی های کلیدی عملکرد این مواد را در یک نگاه مقایسه می کند:

کنترل‌های فرآیندی که عملکرد بو را در دنیای واقعی تعیین می‌کنند

تعیین ساختار فیلم مناسب ضروری است اما کافی نیست. تصمیمات فرآیندی در هر مرحله از گردش کار تبدیل و پر کردن به طور مستقیم تعیین می کند که آیا مانع در عمل تحقق می یابد یا خیر.

بقایای جوهر و حلال چسب

حلال های باقی مانده از جوهرهای گراور و چسب های لمینیت خشک یکی از دلایل اصلی شکایت از بوی بد در بسته های انعطاف پذیر هستند. اتیل استات، تولوئن و بوتیل استات به ویژه مشکل ساز هستند: آنها به اندازه ای فرار هستند که از طریق درزها مهاجرت کرده و پس از بسته شدن بسته به فضای سر نفوذ کنند. معیارهای صنعت معمولاً هدف قرار می گیرند کل حلال های باقی مانده کمتر از 5 میلی گرم بر متر مربع با حلال های منفرد مانند تولوئن که کمتر از 1 میلی گرم بر متر مربع نگه داشته می شوند. دستیابی به این سطوح مستلزم خشک کردن تونل کافی پس از هر پاس چاپ، کشش سیم پیچ کنترل شده برای امکان خروج گاز باقیمانده، و زمان پخت کافی پس از لمینیت قبل از شکاف و مهر و موم شدن قرقره است.

یکپارچگی باند لمینیت

لایه لایه شدن - حتی در سطح میکروسکوپی در امتداد لبه مهر و موم - کانال های نفوذ ناخواسته ای را ایجاد می کند که لایه مانع را به طور کامل دور می زند. آزمایش استحکام باند (معمولاً نیروی لایه‌برداری در N/15 میلی‌متر) باید نه تنها روی رول‌های تازه، بلکه پس از پیری حرارتی برای شبیه‌سازی ذخیره‌سازی انبار انجام شود. پیوندی که تازه می گذرد اما در دمای 40 درجه سانتی گراد / 75 درصد RH پس از دو هفته از بین می رود نشان دهنده یک مشکل سازگاری با فیلم چسب است که به صورت شکایات بو در مزرعه ظاهر می شود.

کیفیت مهر و موم حرارتی

مهر و موم رایج ترین نقطه نشت بو در یک کیسه کوچک است. دمای آب بندی، فشار، یا زمان ماندن ناکافی باعث ایجاد ریز کانال هایی می شود که با چشم غیرمسلح نامرئی هستند اما با تجزیه و تحلیل فضای بالای کروماتوگرافی گازی قابل تشخیص هستند. آلودگی سطح آب بندی - گرد و غبار محصول، میعانات، یا پوشش های ضد مه - نیز یکپارچگی را به خطر می اندازد. کیفیت مهر و موم باید با استفاده از ترکیبی از آزمایش ترکیدگی، آزمایش نفوذ رنگ، و در صورت امکان، سیستم های بازرسی بینایی آنلاین با قابلیت تشخیص انحراف عرض مهر و موم ± 0.3 میلی متر تأیید شود.

انتخاب بستر فیلم برای چاپ

انتخاب بستر چاپ بر سطوح باقیمانده حلال به روشی که همیشه بصری نیست تأثیر می گذارد. BOPP حلال را راحت‌تر از PET یا نایلون جذب می‌کند، به این معنی که ساختار لایه بیرونی BOPP به پنجره‌های خشک‌کننده طولانی‌تری برای رسیدن به سطوح باقیمانده معادل نیاز دارد. برای ساختارهایی که یک لایه بیرونی BOPP را با یک لایه داخلی با مانع بالا ترکیب می‌کنند، حلال‌های باقی‌مانده جایی برای مهاجرت در طول پخت ندارند - آنها در سطح مشترک متمرکز می‌شوند و در نهایت به داخل منتشر می‌شوند. تغییر لایه بیرونی به PET در برنامه‌های حساس به عطر، اغلب بدون نیاز به تغییر در مشخصات لایه مانع، مشکلات دائمی بوی بد را حل می‌کند.

آزمایش پروتکل‌ها برای بررسی کنترل بو قبل از راه‌اندازی

عملکرد بو باید از طریق یک برنامه آزمایش ساختاریافته قبل از تأیید ساختار بسته برای تولید تأیید شود. روش های زیر حالت های اصلی خرابی را پوشش می دهند:

• تجزیه و تحلیل GC-MS فضای سر - ترکیبات فرار منفرد را در داخل بسته مهر و موم شده شناسایی و کمیت می کند، چه از طریق نفوذ خارجی و چه از طریق خروج گاز داخلی. این استاندارد طلایی برای تشخیص منبع شکایت بو است.
• ارزیابی پنل حسی - پانلیست های آموزش دیده آستانه بوی بسته های باز شده را در شرایط کنترل شده ارزیابی می کنند. برای کاربردهای تماس با غذا که در آن مطابقت با مقررات اتحادیه اروپا 10/2011 یا FDA 21 CFR باید نشان داده شود، مورد نیاز است.
• اندازه گیری OTR و WVTR - نرخ انتقال اکسیژن و نرخ انتقال بخار آب که به ترتیب بر اساس ASTM F1927 و ASTM F1249 اندازه‌گیری می‌شوند، داده‌های نفوذپذیری اساسی مورد نیاز برای مدل‌سازی عملکرد ماندگاری را فراهم می‌کنند.
• آزمایش مهاجرت - آزمایش‌های ذخیره‌سازی سریع در دما و رطوبت بالا تأیید می‌کند که ترکیبات فرار از اجزای فیلم در سطوحی که بر طعم یا ایمنی تأثیر می‌گذارد به داخل محصول مهاجرت نمی‌کنند.
• شبیه سازی آلودگی متقابل - محصولات SKUهای مجاور با هم در شرایط خرده فروشی واقعی ذخیره می شوند تا خطر پخش بو از داخل بسته را کمیت کنند.

اجرای این آزمایش ها در مرحله توسعه فیلم - نه پس از قطع ابزار و شروع تولید - مقرون به صرفه ترین راه برای جلوگیری از شکایات میدانی است. ما محلول های فیلم بسته بندی با این الزامات راستی‌آزمایی تعبیه‌شده در فرآیند صلاحیت مواد طراحی شده‌اند و داده‌های OTR، WVTR و باقیمانده حلال‌های مورد نیاز برای تسریع تأیید را به مشتریان ارائه می‌دهند.