레토르트 후 주름이나 박리: 원인, 진단 및 해결 방법

레토르트 살균은 연포장을 121°C~135°C의 온도에서 30~40분 동안 노출시킵니다. 이는 적층 필름이 견뎌야 하는 가장 가혹한 조건 중 하나입니다. 이 프로세스에서 나타나는 가장 일반적이고 비용이 많이 드는 결함 중 두 가지는 다음과 같습니다. 주름과 박리 . 이들은 함께 나타나는 경우가 많지만 근본 원인과 위험 프로필이 다르며 시정 조치가 필요합니다. 이러한 차이점을 이해하는 것이 신뢰할 수 있는 레토르트 포장 성능을 향한 첫 번째 단계입니다.

레토르트 포장의 주름과 박리란 무엇입니까?

주름이란 레토르트 사이클 후 파우치에 나타나는 표면 주름, 잔물결 또는 뒤틀림을 말합니다. 가벼운 경우에는 가방이 고르지 않거나 휘어져 보입니다. 심한 경우에는 주름이 밀봉 영역 근처에 집중되어 열 밀봉 자체의 무결성을 손상시켜 잠재적인 누출 경로를 만듭니다.

박리는 구조적으로 더 심각한 결함입니다. 이는 일반적으로 PET, BOPA, AL 포일, CPP 또는 RCPP의 조합인 적층 필름의 접착층이 분리되기 시작할 때 발생합니다. 레토르트에서 백을 제거한 후 눈에 보이는 거품, 흐린 반점 또는 대규모 벗겨짐이 나타날 수 있습니다. 부분적인 박리라도 포장의 차단 기능을 파괴합니다. , 전체 배치를 판매 불가능하게 만듭니다.

두 결함 모두 중요한 특성을 공유합니다. 근본 원인은 레토르트 주기가 시작되기 오래 전에(재료 선택, 인쇄, 라미네이션 및 노화 과정에서) 내재되어 있지만 문제는 고온 멸균 스트레스에서만 눈에 띄게 나타납니다. 이러한 지연된 발현이 바로 식품 제조업체에 큰 피해를 입히는 이유입니다. 관련된 자료에 대한 더 넓은 개요를 보려면 다음 가이드를 참조하세요. 식품용 유연 포장재 .

레토르트 후 주름의 근본 원인

주름은 주로 기계적 불일치 문제입니다. 라미네이트의 개별 필름 층이 열에 따라 서로 다른 속도로 수축하면 내부 응력이 쌓이고 구조가 평평하게 놓이지 않고 휘어집니다. 이를 추진하는 몇 가지 구체적인 요인은 다음과 같습니다.

• 레이어 간 열 수축이 일치하지 않습니다. PET, BOPA, CPP 등 각 필름 소재는 열팽창 계수가 다릅니다. 이러한 속도가 크게 달라지면 복합 구조는 레토르트 중에 균일하게 완화될 수 없으며 주름이 발생합니다. BOPA(이축 배향 폴리아미드)를 사용하는 구조는 나일론이 수분을 빠르게 흡수하고 습기로 인해 습열 수축률이 예측할 수 없게 변하기 때문에 특히 이러한 현상이 발생하기 쉽습니다.
• 접착층에 잔류 용제 또는 수분. 건식 라미네이션에서 용매로 사용되는 에틸 아세테이트는 건조 터널 동안 완전히 배출되어야 합니다. 용매의 수분 함량이 200ppm을 초과하거나 알코올 불순물이 존재하는 경우 두 구성 요소가 완전히 가교되기 전에 접착제의 경화제가 부분적으로 소모됩니다. 그 결과 열 저항이 감소된 접착층이 형성되는데, 이는 열 응력 하에서 필름을 평평하게 유지할 수 없습니다.
• 불완전한 접착제 경화. 2액형 폴리우레탄 접착제는 라미네이트를 절단, 변환 또는 충전하기 전에 올바른 온도에서 적절한 경화 시간(일반적으로 48~72시간)이 필요합니다. 이 단계를 빠르게 진행하면 결합층에 반응하지 않은 수지가 남게 되는데, 이 수지가 레토르트 열에 의해 부드러워지고 흐르게 되어 층이 이동하고 주름지게 됩니다.
• BOPA 필름 수분 흡수. 나일론 필름은 특히 주변 습도가 80%를 초과할 때 환경의 습기를 매우 빠르게 흡수합니다. 수분이 포화된 BOPA 필름은 인접한 건조층과 다르게 팽창 및 수축하여 레토르트 후 완성된 백에 주름을 주는 고르지 않은 내부 장력을 생성합니다.

계절적 조건은 이러한 위험을 크게 증폭시킵니다. 여름에는 높은 주변 온도와 습도로 인해 필름과 용제의 수분 흡수가 가속화되어 따뜻한 계절에 주름 문제가 훨씬 더 자주 발생합니다.

레토르트 후 박리의 근본 원인

박리에는 재료 화학, 표면 처리, 접착제 제제 및 공정 제어에 걸쳐 더 넓은 범위의 근본 원인이 있습니다. 올바른 진단을 위해서는 어떤 레이어가 어떤 인터페이스에서 분리되는지 이해하는 것이 필수적입니다.

• 내열성, 내습성이 부족한 접착제입니다. 대부분의 레토르트 접착제는 에스테르와 우레탄 그룹을 포함하는 폴리우레탄 수지를 기반으로 합니다. 이들 그룹은 가수분해(고온에서 물에 의한 결합이 화학적으로 분해되는 현상)에 취약합니다. 121°C의 레토르트 조건에서 표준 접착제는 접착력을 빠르게 잃을 수 있습니다. 레토르트 등급 라미네이트에는 가수분해를 방지하고 멸균 후 접착 강도를 40~50뉴턴 이상으로 유지하도록 특별히 고안된 접착제가 필요합니다.
• 경화제 비율이 잘못되었습니다. 폴리우레탄 접착제는 2성분 시스템입니다. 경화제(경화제)의 투여량이 부족하면 수지와 경화제 사이의 가교가 불충분하고 접착제 층이 고온에 필요한 구조적 완전성이 부족합니다. 직관과는 반대로, 경화제를 과도하게 투여하는 것도 똑같이 해롭습니다. 과도한 가교는 접착층의 내부 응력을 증가시키고 응집력을 손상시킬 수 있으며 필름 경계면에서 박리로 이어지는 수축을 일으킬 수 있습니다.
• 필름 표면 처리가 적절하지 않습니다. 강한 접착력을 위해서는 필름 표면에 충분한 표면 에너지가 있어야 합니다. 일반적으로 표준 라미네이션의 경우 38dynes/cm 이상, 레토르트 구조에 사용되는 BOPA의 경우 50dynes/cm 이상입니다. 장기간 보관하거나 부적절한 취급으로 인해 코로나 처리 성능이 저하된 경우 접착제는 레토르트 열을 견디는 데 필요한 분자간 및 화학적 결합을 형성할 수 없습니다. 실온에서 승인 테스트를 통과한 약한 접착력은 121°C에서 완전히 실패할 수 있습니다.
• 포장된 내용물의 접착 유형이 잘못되었습니다. 피클, 김치, 소스, 매리네이드 등 산도가 높거나 염분 함량이 높거나 오일 함량이 높은 제품에는 내화학성 등급을 받은 접착제가 필요합니다. 이러한 응용 분야에 표준 접착제를 사용하면 레토르트 중에 포장된 내용물이 접착층을 화학적으로 공격하여 다른 모든 매개변수가 정확하더라도 박리를 일으킬 수 있습니다.
• 잉크 레이어 비호환성. 인쇄 잉크는 외부 필름과 접착층 사이에 위치합니다. 잉크의 수지 시스템이 레토르트 조건에 적합하지 않거나 잉크가 고온에서 접착제로 이동하는 가소제 또는 첨가제를 방출하는 경우 잉크-접착제 및 잉크-필름 결합이 모두 실패하여 인쇄 영역에서 시작되는 계면 박리를 일으킬 수 있습니다.

차단 성능에 적합한 필름 구조를 선택하는 방법에 대한 자세한 지침은 당사에서 확인할 수 있습니다. 식품 포장 필름 선택 가이드 .

이러한 결함을 수정하고 예방하는 방법

주름과 박리를 해결하려면 생산 체인의 여러 단계에서 개입이 필요합니다. 단일 수정이 있는 경우는 거의 없습니다. 솔루션은 확인된 근본 원인과 일치해야 합니다.

재료 선택

사용 RCPP(레토르트 등급 주조 폴리프로필렌) 100°C 이상에서 레토르트 가공을 받는 파우치의 내부 밀봉층으로 사용됩니다. 표준 CPP는 실제 레토르트 조건에 적합한 내열성을 갖지 않으며 백 파손 및 내부 층 박리의 빈번한 원인입니다. 산성 또는 알칼리성 내용물과 접촉하는 알루미늄 호일이 포함된 구조물의 경우 호일과 RCPP 사이에 PA(폴리아미드) 복합층을 추가하여 호일에 대한 화학적 공격을 방지합니다. 라미네이트의 모든 레이어가 습열 수축률과 일치하거나 거의 유사한지 항상 확인하십시오.

매체 접촉 접착제의 경우 포장된 제품이 수성, 유성, 산성 또는 알칼리성인지 확인한 다음 해당 매체 클래스에 맞게 특별히 제조되고 테스트된 접착제를 선택하십시오. 레토르트 등급 접착제가 모든 내용물에 대해 자동으로 내화학성이 있다고 가정하지 마십시오.

라미네이션 중 공정 제어

용매 품질 모니터링 - 에틸 아세테이트 수분 함량은 200ppm 미만으로 유지되어야 하며 알코올 함량은 별도로 추적해야 합니다. 습도가 높은 여름철에는 사용하기 전에 용제통과 접착 트레이에 이슬점이 응결되어 있는지 확인하십시오. 작업장 온도와 상대습도를 적극적으로 제어합니다. 환경 통제가 없는 시설에서는 덥고 습한 계절에 품질 검사 빈도를 높여야 합니다.

와인딩 전에 접착제에서 용매를 완전히 배출할 수 있도록 건조 터널이 충분한 열과 공기 흐름을 제공하는지 확인하십시오. 불충분한 건조는 레토르트 후 박리 및 주름의 가장 직접적이고 가장 과소평가되는 원인 중 하나입니다. 라미네이션 후 변환 또는 충전 전에 전체 경화 주기(일반적으로 40~50°C에서 48~72시간)를 허용합니다. 납품 일정을 맞추기 위해 성급하게 경화하는 것은 배치 수준 실패의 주요 원인입니다.

표면처리 검증

특히 장기간 보관하거나 습한 환경에서 생산에 들어가기 전에 모든 BOPA 필름 롤의 코로나 처리 품질을 확인하십시오. BOPET//BOPA//RCPP 등 레토르트 구조에 사용되는 BOPA의 경우 표면장력이 50dynes/cm 이상으로 확인된 양면 코로나 처리가 필요합니다. 이 임계값을 충족하지 않는 롤은 표준 라미네이션 작업에 적합해 보이더라도 레토르트 용도로 사용해서는 안 됩니다. 효과적인 제공 수분 장벽 포장 필름 자체의 장벽 특성만큼 인터페이스 무결성에 크게 좌우됩니다.

잉크 및 접착제 호환성

잉크, 접착제 또는 필름 공급업체가 변경될 때마다 전체 호환성 테스트를 실행하세요. 새 배치가 동일한 공급업체에서 나온 경우에도 마찬가지입니다. 다양한 생산 배치에는 고온 조리 후 접착력에 영향을 미치는 측정 가능한 다양한 첨가제 프로필이 있을 수 있습니다. 호환성 테스트는 실제 레토르트 조건을 시뮬레이션해야 합니다. 40분 동안 121°C가 표준 벤치마크이며 전후에 박리력을 측정합니다.

대량 생산 전 품질 테스트

현실적인 충진 및 공정 조건에서 모의 레토르트 테스트를 완료하지 않고 레토르트 포장 구조를 대량 생산으로 전환해서는 안 됩니다. 표준 테스트 프로토콜에는 실제 제품(또는 제품 유형에 따라 4% 아세트산, 1% 황화나트륨, 5% 염화나트륨 또는 식물성 기름과 같은 대표적인 대체 물질)을 파우치에 채우고, 밀봉하기 전에 공기를 배출하고, 보정된 레토르트에서 목표 멸균 온도 및 시간으로 조리하는 과정이 포함됩니다.

주위 온도로 냉각한 후 각 샘플을 검사하여 다음 사항을 검사해야 합니다. 눈에 띄는 주름이나 왜곡; 박리, 기포 발생 또는 층 분리의 흔적; 열 밀봉 무결성; 측정 가능한 매개변수는 다음과 같습니다.

• 박리강도 - 레토르트 전과 후에 측정한다. 감소율을 계산합니다. 30% 이상의 하락은 근본 원인 조사가 필요한 경고 신호입니다.
• 열 밀봉 강도 - 레토르트 파우치의 경우 최소 요구 사항은 일반적으로 40~50뉴턴입니다. 장비 사양을 확인하십시오.
• 인장강도 및 파단신율 — 레토르트 후 값은 GB/T 10004-2008 또는 이에 상응하는 해당 표준에서 정의한 허용 가능한 임계값 내에 유지되어야 합니다.

조건당 구조당 최소 12개의 샘플이 권장됩니다. — 통계적으로 의미 있는 결과를 얻으려면 증기 레토르트에서 최소 6회, 수중 침지에서 6회 수행해야 합니다. 시뮬레이션 조건에서 모든 기준을 통과한 구조물만 대량 생산 실행을 위해 승인되어야 합니다. 이 확인 단계는 출시 전에 시간을 추가하는 동시에 충전 후 배치 실패보다 비용이 훨씬 저렴합니다.

반복 생산의 경우 각 생산 캠페인 전에 표면 장력, 용매 수분 함량, 접착제 경화제 비율 및 필름 수축률과 같은 주요 유입 재료 매개변수를 확인하는 입고 검사 절차를 수립하십시오. 다른 공급업체 배치의 자재는 이전 승인 기록에 관계없이 새로운 호환성 테스트를 시작해야 합니다.