Zapobieganie przenoszeniu zapachu w małych opakowaniach: materiały i proces

Przenikanie zapachu to jedna z najbardziej niedocenianych wad jakościowych opakowań małoformatowych. Saszetka z kawą, która zbiera nuty rybne, torebka z proszkiem białkowym pachnąca farbą drukarską lub opakowanie przypraw, które zanieczyszcza sąsiadujące produkty na półce — te awarie mają wspólną przyczynę: wybrana folia opakowaniowa nie może odpowiednio pomieścić lotnych cząsteczek przemieszczających się w żadnym kierunku. Rozwiązanie tego problemu wymaga zajęcia się zarówno materiałami, jak i procesem, ponieważ nawet doskonała technicznie folia umożliwi migrację zapachu, jeśli laminowanie, uszczelnianie lub utwardzanie atramentu nie będzie dobrze kontrolowane.

Dlaczego małe paczki są szczególnie podatne na zagrożenia

Wielkość opakowania i działanie zapachowe są ze sobą odwrotnie powiązane. Mała torebka posiada wysoki stosunek powierzchni do objętości , co oznacza, że większa część produktu znajduje się w bezpośredniej bliskości ścianki folii. Nawet niski poziom przenikania związków lotnych – mierzony w nanogramach na centymetr kwadratowy – staje się istotny organoleptycznie, gdy przestrzeń nad roztworem jest mała.

W małym, elastycznym pakiecie działają jednocześnie trzy ścieżki migracji:

• Przenikanie przez ścianę folii — lotne cząsteczki rozpuszczają się na zewnętrznej powierzchni folii, dyfundują przez matrycę polimerową i desorbują na wewnętrznej powierzchni do przestrzeni nad roztworem.
• Pozostałości odgazowania — rozpuszczalniki i monomery uwięzione w warstwach atramentu lub spoinach klejących powoli uwalniają się do wnętrza opakowania po zgrzaniu.
• Skalpowanie — folia absorbuje związki zapachowe z samego produktu, pozbawiając produkt zamierzonego profilu zapachowego, zanim dotrze do konsumenta.

Skuteczne zarządzanie zapachami musi blokować wszystkie trzy ścieżki, a nie tylko tę najbardziej oczywistą.

Materiały filmowe: Dopasowanie chemii bariery do potrzeb produktu

Żadna pojedyncza żywica nie rozwiązuje wszystkich problemów związanych z zapachem. Następujące materiały są podstawowymi narzędziami dostępnymi dla inżynierów zajmujących się pakowaniem, a każdy z nich ma odrębne zalety i ograniczenia:

EVOH (alkohol etylenowo-winylowy)

EVOH zapewnia wyjątkową odporność na tlen i lotne związki aromatyczne dzięki ściśle uporządkowanej strukturze krystalicznej związanej z wodorem. W suchych warunkach przewyższa prawie każdy inny elastyczny polimer pod względem bariery gazowej. Jego ograniczeniem jest wrażliwość na wilgoć: w wilgotnym środowisku cząsteczki wody zakłócają sieć wiązań wodorowych i pogarszają działanie bariery. Z tego powodu EVOH jest zawsze umieszczany pomiędzy warstwami odpornymi na wilgoć – zazwyczaj PA (nylon) na zewnątrz i PE na powierzchni uszczelniającej – w strukturze współwytłaczanej lub laminowanej. To wielowarstwowe podejście, powszechne w folie do pakowania próżniowego do świeżego mięsa, owoców morza i serów, niezawodnie zatrzymuje aromaty produktów, jednocześnie zapobiegając przenikaniu zapachów zewnętrznych.

Folie metalizowane (VMPET, VMCPP)

Aluminium naniesione próżniowo na podłoże PET lub CPP tworzy prawie nieprzepuszczalną warstwę nieorganiczną o doskonałych właściwościach barierowych dla aromatów i gazów. VMPET o grubości osadzania odpowiadającej OTR poniżej 1 cm3/m2·dzień·bar jest uważany za skutecznie odporny na zapachy w większości zastosowań. Folie metalizowane są znacznie tańsze niż laminaty z folii aluminiowej i są szeroko stosowane w opakowaniach z przekąskami, saszetkach z kawą i torebkach z suchym proszkiem, gdzie wymagana jest zarówno pełna nieprzezroczystość, jak i wysoka barierowość.

Poliamid (PA / Nylon)

Zorientowany nylon (BOPA) zapewnia dobrą odporność na przebicie, doskonałą odporność na pękanie przy zginaniu oraz umiarkowaną barierę dla tlenu i aromatów. Jest standardowym składnikiem konstrukcji laminowanych do mięsa i owoców morza, gdzie wymagana jest zarówno odporność na obciążenia fizyczne, jak i bariera gazowa. PA sam w sobie nie dorównuje właściwościom blokowania nieprzyjemnych zapachów folii EVOH lub metalizowanych; jest najskuteczniejsza jako warstwa strukturalna w kompozycie.

Folie powlekane PVDC (KPET, OPP powlekane Saran)

Powłoki z polichlorku winylidenu na podłożach PET lub OPP zapewniają doskonałą barierę dla gazów, wilgoci i pary w jednoetapowym procesie powlekania. Szczególnie KPET jest dobrym wyborem towary suche i produkty silnie aromatyczne takie jak przyprawy i saszetki ze aromatem, gdzie ochrona sąsiadujących produktów przed zanieczyszczeniem zapachowym jest równie ważna, jak zachowanie własnego profilu zapachowego produktu.

Poniższa tabela porównuje w skrócie najważniejsze właściwości użytkowe tych materiałów:

Kontrole procesu, które określają rzeczywiste działanie zapachu

Określenie właściwej struktury folii jest konieczne, ale niewystarczające. Decyzje procesowe na każdym etapie przetwarzania i napełniania bezpośrednio decydują o tym, czy bariera zmaterializuje się w praktyce.

Pozostałości rozpuszczalnika i atramentu

Pozostałości rozpuszczalników z farb wklęsłych i klejów do laminowania na sucho są jedną z głównych przyczyn nieprzyjemnych zapachów w opakowaniach elastycznych. Szczególnie problematyczne są octan etylu, toluen i octan butylu: są one wystarczająco lotne, aby migrować przez szwy i przenikać do przestrzeni nad zawartością opakowania po zamknięciu opakowania. Często celem są benchmarki branżowe całkowita pozostałość rozpuszczalników poniżej 5 mg/m² , przy czym stężenie poszczególnych rozpuszczalników, takich jak toluen, wynosi poniżej 1 mg/m². Osiągnięcie tych poziomów wymaga odpowiedniego suszenia w tunelu po każdym przejściu drukowania, kontrolowanego naprężenia uzwojenia, aby umożliwić resztkowe odgazowanie oraz wystarczającego czasu utwardzania po laminowaniu, zanim rolka zostanie przecięta i zgrzana.

Integralność połączenia laminowanego

Rozwarstwienie – nawet na poziomie mikroskopijnym wzdłuż krawędzi uszczelnienia – tworzy niezamierzone kanały przenikania, które całkowicie omijają warstwę barierową. Badanie wytrzymałości wiązania (zwykle siła odrywania w N/15 mm) należy przeprowadzać nie tylko na świeżych rolkach, ale także po starzeniu termicznym, aby symulować przechowywanie w magazynie. Klejenie, które jest świeże, ale zanika po dwóch tygodniach w temperaturze 40°C / 75% RH wskazuje na problem z kompatybilnością folii samoprzylepnej, który objawia się nieprzyjemnym zapachem w terenie.

Jakość uszczelnienia termicznego

Plomba jest najczęstszym miejscem wycieku zapachu w małej torebce. Niewystarczająca temperatura, ciśnienie lub czas przebywania uszczelnienia powodują powstawanie mikrokanalików niewidocznych gołym okiem, ale wykrywalnych za pomocą analizy przestrzeni nad roztworem za pomocą chromatografii gazowej. Zanieczyszczenie powierzchni uszczelniającej — pył produktowy, kondensat lub powłoki przeciwmgielne — również pogarsza integralność. Jakość uszczelnienia należy zweryfikować, stosując kombinację badania rozerwania, badania penetracji barwnika i, jeśli to możliwe, systemów kontroli wizyjnej online zdolnych wykryć odchylenie szerokości uszczelnienia o ±0,3 mm.

Wybór podłoża foliowego do druku

Wybór podłoża do drukowania wpływa na poziom resztkowego rozpuszczalnika w sposób nie zawsze intuicyjny. BOPP absorbuje rozpuszczalnik łatwiej niż PET lub nylon, co oznacza, że ​​struktura warstwy zewnętrznej BOPP wymaga dłuższych okien suszenia, aby osiągnąć równoważny poziom pozostałości. W przypadku struktur łączących warstwę zewnętrzną BOPP z warstwą wewnętrzną o wysokiej barierowości, resztkowe rozpuszczalniki nie mają dokąd migrować podczas utwardzania — koncentrują się na granicy faz i ostatecznie dyfundują do wewnątrz. Zamiana warstwy zewnętrznej na PET w zastosowaniach wrażliwych na aromat często rozwiązuje utrzymujące się problemy z przykrym zapachem bez konieczności zmiany specyfikacji warstwy barierowej.

Protokoły testowe w celu sprawdzenia usuwania nieprzyjemnych zapachów przed startem

Przed zatwierdzeniem struktury opakowania do produkcji należy zweryfikować działanie zapachowe w ramach zorganizowanego programu testów. Poniższe metody obejmują główne tryby awarii:

• Analiza fazy nadpowierzchniowej GC-MS — identyfikuje i określa ilościowo poszczególne związki lotne wewnątrz zamkniętego opakowania, zarówno pochodzące z przenikania zewnętrznego, jak i wewnętrznego odgazowania. Jest to złoty standard w diagnozowaniu źródła dolegliwości związanych z nieprzyjemnym zapachem.
• Ocena panelu sensorycznego — przeszkoleni paneliści oceniają próg zapachu otwartych opakowań w kontrolowanych warunkach. Wymagane w przypadku zastosowań mających kontakt z żywnością, gdzie należy wykazać zgodność z przepisami UE 10/2011 lub FDA 21 CFR.
• Pomiar OTR i WVTR — współczynnik przenikania tlenu i współczynnik przenikania pary wodnej, mierzone odpowiednio zgodnie z normami ASTM F1927 i ASTM F1249, dostarczają podstawowych danych dotyczących przepuszczalności potrzebnych do modelowania trwałości.
• Testowanie migracji — próby przyspieszonego przechowywania w podwyższonej temperaturze i wilgotności potwierdzają, że związki lotne nie migrują ze składników folii do produktu w ilościach, które mogłyby mieć wpływ na smak lub bezpieczeństwo.
• Symulacja zanieczyszczeń krzyżowych — produkty z sąsiednich SKU są przechowywane razem w realistycznych warunkach detalicznych, aby określić ilościowo ryzyko przeniknięcia zapachu przez zewnętrzną część opakowania.

Przeprowadzanie tych testów na etapie wywoływania folii — a nie po przycięciu narzędzi i rozpoczęciu produkcji — jest najbardziej opłacalnym sposobem uniknięcia reklamacji w terenie. Nasz rozwiązania w zakresie folii opakowaniowych zostały zaprojektowane z uwzględnieniem wymagań weryfikacyjnych wbudowanych w proces kwalifikacji materiałów, zapewniając klientom dane dotyczące OTR, WVTR i pozostałości rozpuszczalnika potrzebne do przyspieszenia zatwierdzenia.