Ngăn chặn sự chuyển mùi trong gói nhỏ: Vật liệu & Quy trình

Chuyển mùi là một trong những lỗi chất lượng được đánh giá thấp nhất trong bao bì khổ nhỏ. Một gói cà phê dính mùi cá, một túi bột protein có mùi mực in hoặc một gói gia vị làm ô nhiễm các sản phẩm lân cận trên kệ - những lỗi này có chung một nguyên nhân sâu xa: màng bao bì được chọn không thể chứa đầy đủ các phân tử dễ bay hơi di chuyển theo một trong hai hướng. Giải quyết vấn đề đòi hỏi phải giải quyết cả vật liệu và quy trình, bởi vì ngay cả một loại màng vượt trội về mặt kỹ thuật cũng sẽ cho phép di chuyển mùi nếu việc cán màng, hàn kín hoặc xử lý mực được kiểm soát kém.

Tại sao các gói nhỏ đặc biệt dễ bị tổn thương

Kích thước gói hàng và hiệu suất mùi có mối liên hệ nghịch đảo. Một chiếc túi nhỏ có tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích cao , nghĩa là phần lớn sản phẩm nằm gần tường phim. Ngay cả sự thẩm thấu ở mức độ thấp của các hợp chất dễ bay hơi - được đo bằng nanogram trên centimet vuông - cũng trở nên có ý nghĩa về mặt cảm quan khi không gian phía trên chật hẹp.

Ba con đường di chuyển hoạt động đồng thời trong một gói nhỏ linh hoạt:

• Thẩm thấu qua tường phim - các phân tử dễ bay hơi hòa tan vào bề mặt bên ngoài của màng, khuếch tán qua nền polyme và giải hấp ở bề mặt bên trong vào khoảng trống phía trên.
• Lượng khí thoát ra còn sót lại - dung môi và các monome bị giữ lại trong các lớp mực hoặc các đường liên kết dính sẽ giải phóng từ từ vào bên trong bao bì sau khi bịt kín.
• Scalping - màng hấp thụ các hợp chất tạo mùi thơm từ chính sản phẩm, loại bỏ đặc tính hương thơm mong muốn của sản phẩm trước khi đến tay người tiêu dùng.

Quản lý mùi hiệu quả phải ngăn chặn cả ba con đường chứ không chỉ con đường rõ ràng nhất.

Vật liệu phim: Kết hợp hóa học rào cản với nhu cầu sản phẩm

Không một loại nhựa nào có thể giải quyết được mọi thách thức về mùi. Các vật liệu sau đây là công cụ chính dành cho các kỹ sư đóng gói, mỗi vật liệu đều có những ưu điểm và hạn chế riêng biệt:

EVOH (Rượu Ethylene Vinyl)

EVOH mang lại khả năng chống oxy và các hợp chất thơm dễ bay hơi vượt trội nhờ cấu trúc tinh thể liên kết hydro được sắp xếp chặt chẽ. Trong điều kiện khô ráo, nó vượt trội hơn hầu hết các loại polyme dẻo khác về khả năng chống khí. Hạn chế của nó là độ nhạy ẩm: trong môi trường ẩm ướt, các phân tử nước phá vỡ mạng lưới liên kết hydro và làm giảm hiệu suất rào cản. Vì lý do này, EVOH luôn được kẹp giữa các lớp chống ẩm - điển hình là PA (nylon) ở bên ngoài và PE trên bề mặt bịt kín - trong cấu trúc ép đùn hoặc ép nhiều lớp. Cách tiếp cận đa lớp này, phổ biến trong màng đóng gói chân không đối với thịt, hải sản và phô mai tươi, giữ mùi thơm của sản phẩm một cách đáng tin cậy đồng thời ngăn mùi hôi bên ngoài xâm nhập.

Phim kim loại hóa (VMPET, VMCPP)

Nhôm lắng đọng chân không trên nền PET hoặc CPP tạo ra một lớp vô cơ gần như không thấm nước với đặc tính ngăn cản mùi thơm và khí tuyệt vời. VMPET có độ dày lắng đọng tương đương OTR dưới 1 cm³/m2·ngày·thanh được coi là có khả năng chống mùi hiệu quả cho hầu hết các ứng dụng. Màng kim loại hóa là rẻ hơn đáng kể so với tấm nhôm lá mỏng và được sử dụng rộng rãi cho các gói đồ ăn nhẹ, gói cà phê và túi bột khô, nơi đều yêu cầu độ mờ hoàn toàn và rào cản cao.

Polyamit (PA/Nylon)

Nylon định hướng (BOPA) có khả năng chống đâm thủng tốt, hiệu suất chống nứt uốn tuyệt vời và rào cản oxy và hương thơm vừa phải. Nó là thành phần tiêu chuẩn trong cấu trúc tấm thịt và hải sản, nơi cần có khả năng chống lạm dụng vật lý và rào cản khí. Bản thân PA không sánh được với hiệu suất chặn mùi của EVOH hoặc màng kim loại; nó hiệu quả nhất như một lớp cấu trúc trong hỗn hợp.

Phim phủ PVDC (KPET, OPP phủ Saran)

Lớp phủ polyvinylidene clorua trên nền PET hoặc OPP cung cấp các rào cản khí, độ ẩm và hơi tuyệt vời trong quy trình phủ một bước. KPET nói riêng là một sự lựa chọn mạnh mẽ cho hàng khô và các sản phẩm có mùi thơm cao chẳng hạn như gói gia vị và hương liệu, trong đó việc bảo vệ các sản phẩm lân cận khỏi bị nhiễm mùi cũng quan trọng như việc bảo quản mùi thơm của chính sản phẩm.

Bảng dưới đây so sánh nhanh các đặc tính hiệu suất chính của các vật liệu này:

Kiểm soát quy trình xác định hiệu suất mùi trong thế giới thực

Xác định cấu trúc màng phù hợp là cần thiết nhưng chưa đủ. Các quyết định xử lý ở mọi giai đoạn của quy trình chuyển đổi và thực hiện sẽ trực tiếp xác định liệu rào cản có thành hiện thực trong thực tế hay không.

Dư lượng dung môi mực và keo

Dung môi còn sót lại từ mực ống đồng và chất kết dính cán khô là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây ra khiếu nại về mùi hôi trong bao bì mềm. Ethyl acetate, toluene và butyl acetate đặc biệt có vấn đề: chúng dễ bay hơi để di chuyển qua các đường nối và thấm vào khoảng trống phía trên sau khi gói được niêm phong. Điểm chuẩn của ngành thường nhắm mục tiêu tổng dung môi dư dưới 5 mg/m2 , với các dung môi riêng lẻ như toluene được giữ dưới 1 mg/m2. Để đạt được các mức này đòi hỏi phải sấy khô đường hầm đầy đủ sau mỗi lần in, độ căng cuộn được kiểm soát để cho phép thoát khí còn sót lại và đủ thời gian xử lý sau khi cán mỏng trước khi cuộn được rạch và bịt kín.

Tính toàn vẹn của trái phiếu cán

Sự tách lớp - ngay cả ở mức độ vi mô dọc theo mép bịt kín - tạo ra các kênh thẩm thấu ngoài ý muốn hoàn toàn bỏ qua lớp rào cản. Kiểm tra độ bền liên kết (thường là lực bóc tính bằng N/15mm) không chỉ được thực hiện trên các cuộn tươi mà còn sau khi lão hóa nhiệt để mô phỏng việc lưu trữ trong kho. Một liên kết mới trôi qua nhưng không hoạt động ở nhiệt độ 40 °C / 75 % RH sau hai tuần cho biết vấn đề về khả năng tương thích của màng dính sẽ biểu hiện dưới dạng khiếu nại về mùi ở hiện trường.

Chất lượng kín nhiệt

Con dấu là điểm rò rỉ mùi phổ biến nhất trong một túi nhỏ. Nhiệt độ, áp suất hoặc thời gian dừng không đủ của con dấu tạo ra các vi kênh không thể nhìn thấy bằng mắt thường nhưng có thể phát hiện được bằng phân tích khoảng trống sắc ký khí. Sự nhiễm bẩn của bề mặt bịt kín - bụi sản phẩm, chất ngưng tụ hoặc lớp phủ chống sương mù - cũng ảnh hưởng đến tính toàn vẹn. Chất lượng con dấu phải được xác nhận bằng cách sử dụng kết hợp thử nghiệm nổ, thử nghiệm thâm nhập thuốc nhuộm và nếu có thể, hệ thống kiểm tra trực quan trực tuyến có khả năng phát hiện độ lệch chiều rộng con dấu là ± 0,3 mm.

Lựa chọn chất nền phim để in

Việc lựa chọn chất nền in ảnh hưởng đến mức dung môi còn lại theo những cách không phải lúc nào cũng trực quan. BOPP hấp thụ dung môi dễ dàng hơn PET hoặc nylon, nghĩa là cấu trúc lớp ngoài BOPP cần thời gian sấy dài hơn để đạt được mức dư lượng tương đương. Đối với các cấu trúc kết hợp lớp BOPP bên ngoài với lớp bên trong có rào cản cao, các dung môi còn sót lại không có nơi nào để di chuyển trong quá trình đóng rắn - chúng tập trung ở bề mặt phân cách và cuối cùng khuếch tán vào bên trong. Việc chuyển lớp bên ngoài sang PET trong các ứng dụng nhạy cảm với mùi thơm thường giải quyết được các vấn đề liên tục về mùi mà không yêu cầu thay đổi thông số kỹ thuật của lớp rào cản.

Quy trình thử nghiệm để xác minh khả năng ngăn mùi trước khi ra mắt

Hiệu suất mùi phải được xác minh thông qua chương trình thử nghiệm có cấu trúc trước khi cấu trúc bao bì được phê duyệt để sản xuất. Các phương pháp sau đây bao gồm các dạng lỗi chính:

• Phân tích GC-MS khoảng trống - xác định và định lượng các hợp chất dễ bay hơi riêng lẻ bên trong gói kín, cả từ sự thẩm thấu bên ngoài và thoát khí bên trong. Đây là tiêu chuẩn vàng để chẩn đoán nguồn gốc của khiếu nại về mùi.
• Đánh giá bảng cảm giác - những người tham gia hội thảo đã được đào tạo đánh giá ngưỡng mùi của các gói đã mở trong các điều kiện được kiểm soát. Bắt buộc đối với các ứng dụng tiếp xúc với thực phẩm trong đó phải chứng minh việc tuân thủ quy định theo Quy định của EU tháng 10/2011 hoặc FDA 21 CFR.
• Đo OTR và WVTR - tốc độ truyền oxy và tốc độ truyền hơi nước, được đo theo tiêu chuẩn ASTM F1927 và ASTM F1249 tương ứng, cung cấp dữ liệu về tính thấm cơ bản cần thiết để mô hình hóa hiệu suất thời hạn sử dụng.
• Kiểm tra di chuyển - các thử nghiệm bảo quản cấp tốc ở nhiệt độ và độ ẩm cao xác nhận rằng các hợp chất dễ bay hơi không di chuyển từ các thành phần màng vào sản phẩm ở mức có thể ảnh hưởng đến mùi vị hoặc độ an toàn.
• Mô phỏng ô nhiễm chéo — các sản phẩm từ các SKU liền kề được bảo quản cùng nhau trong điều kiện bán lẻ thực tế để định lượng nguy cơ nhiễm mùi qua bên ngoài bao bì.

Chạy các thử nghiệm này ở giai đoạn phát triển màng - không phải sau khi cắt công cụ và bắt đầu sản xuất - là cách hiệu quả nhất về mặt chi phí để tránh các khiếu nại tại hiện trường. của chúng tôi giải pháp màng bao bì được thiết kế với các yêu cầu xác minh này được tích hợp trong quy trình xác định chất lượng vật liệu, cung cấp cho khách hàng dữ liệu OTR, WVTR và dung môi còn sót lại cần thiết để đẩy nhanh quá trình phê duyệt.