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解密三泡法熱收縮袋
????????熱收縮膜是一種在生產(chǎn)過程中在薄膜的縱向、橫向拉伸定向，而在使用過程中受熱收縮的熱塑性塑料薄膜。薄膜的熱收縮性早在1936年就獲得應(yīng)用，最初主要用橡膠薄膜來收縮包裝易腐敗的食品。如今，熱收縮技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到幾乎可以用塑料收縮薄膜來包裝各種商品，在食品飲料、電子產(chǎn)品、汽車用品、日化、文具、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的用途。
????????熱收縮膜的生產(chǎn)工藝按薄膜的成型方式一般分流延法和吹膜法。流延法：以BOPET熱收縮標(biāo)簽的生產(chǎn)工藝為例，其生產(chǎn)流程是先將PET共聚樹脂進(jìn)行干燥處理，然后加入擠出機(jī)中熔融擠出、通過模頭/冷鼓鑄片，隨后將鑄片加熱到玻璃化溫度以上、熔融溫度以下的某一適當(dāng)溫度范圍內(nèi)，并在外力作用下，進(jìn)行單向或雙向一定倍數(shù)的拉伸，通常要求進(jìn)行橫向3.5~4.0倍的拉伸。
????????熱收縮膜的吹膜法一般分為單泡法、雙泡法和三泡法。普通吹膜生產(chǎn)工藝屬于單泡法，由于無法精確控制薄膜在縱向和橫向上的吹脹和拉伸比例，且吹脹比一般在2~3左右，薄膜的熱收縮率不高，因此一泡法生產(chǎn)的產(chǎn)品主要用于產(chǎn)品物流中的包裝，如啤酒飲料、日用電子產(chǎn)品的外包裝等。雙泡法主要應(yīng)用于POF薄膜的生產(chǎn)中。由于薄膜進(jìn)行了二次吹脹，因此可以控制薄膜在縱向和橫向上的拉伸比例，且拉伸比例高，通過工藝配方的控制，薄膜的收縮率可以達(dá)到70%以上。POF薄膜的主要應(yīng)用領(lǐng)域在一些小包裝的制品中。隨著熱收縮膜在食品中，特別是冷鮮肉中的應(yīng)用，三泡法熱收縮膜生產(chǎn)工藝應(yīng)運(yùn)而生。由于鮮肉制品對(duì)薄膜包裝的熱收縮穩(wěn)定性要求高，熱收縮使用溫度低，阻隔性能佳，普通雙泡法不能生產(chǎn)符合要求的產(chǎn)品。下文著重描述了三泡法熱收縮袋的生產(chǎn)工藝、技術(shù)難點(diǎn)以及市場(chǎng)概況等相關(guān)情況。
????????三泡法熱收縮袋生產(chǎn)工藝及原理。其三泡法工藝流程一般如下：
????????原料助劑--混合均勻--熔融擠出--多層模具擠出--膜胚(一泡)--冷卻定型--水浴加熱--熱風(fēng)預(yù)熱--二次吹脹(二泡)--冷卻定型(三泡)--旋轉(zhuǎn)收卷--交聯(lián)--印刷--制袋--包裝入庫
????????其關(guān)鍵點(diǎn)控制點(diǎn)如下：
????????1)一泡擠出:采用平擠下吹法擠出胚管，此時(shí)高聚物處于熔融狀態(tài)。
????????2)二泡吹脹:胚管經(jīng)過多層模具共擠出后，馬上通過真空筒水套冷卻，然后進(jìn)人熱水浴或加熱箱，加熱到玻璃化溫度以上進(jìn)行縱向拉伸，再利用壓縮空氣進(jìn)行橫向吹脹，吹脹比與拉伸比為3.5：1左右。
????????這里有兩個(gè)重要的概念：牽引比和吹脹比。
????????牽引比：是指薄膜的牽引速度與管胚擠出速度之間的比值。牽引比是縱向的拉伸倍數(shù)，使薄膜在牽引方向上具有定向作用。牽引比增大，則縱向拉伸強(qiáng)度也會(huì)隨之提高，且薄膜的厚度變薄，但如果牽引比過大，薄膜的厚度難以控制，甚至有可能會(huì)將薄膜拉斷，造成斷膜現(xiàn)象。
????????吹脹比：是指吹脹后膜泡的直徑與未吹脹的胚管直徑之間的比值。吹脹比為薄膜的橫向膨脹倍數(shù)，實(shí)際上是對(duì)薄膜進(jìn)行橫向拉伸，拉伸會(huì)對(duì)塑料分子產(chǎn)生一定程度的取向作用，吹脹比增大，從而使薄膜的橫向拉伸強(qiáng)度提高。但是，吹脹比既不能太大也不能太小，太大容易造成膜泡不穩(wěn)定，且膜泡容易出現(xiàn)皺折;太小則成品的收縮率不夠。因此，吹脹比應(yīng)當(dāng)同牽引比配合適當(dāng)才行。
????????二泡工藝的物理原理是：當(dāng)高聚物處于高彈態(tài)時(shí)，對(duì)其拉伸取向，然后將高聚物驟冷至玻璃化溫度以下，分子取向被凍結(jié)，當(dāng)物品進(jìn)行包裝過程中對(duì)其加熱時(shí)，由于分子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生應(yīng)力松馳，分了恢復(fù)原來的狀態(tài)，產(chǎn)生收縮。
????????3)三泡定型:二次吹脹后的薄膜還需進(jìn)行定型處理，然后收卷。熱收縮膜即便在常溫下儲(chǔ)存，也會(huì)產(chǎn)生收縮，因此定型處理相當(dāng)關(guān)鍵。
????????4)熱收縮膜往往還需要進(jìn)行交聯(lián)處理，一般采用電子輻射交聯(lián)，分為在線交聯(lián)和離線交聯(lián)。經(jīng)過交聯(lián)的薄膜可使其性能得到大幅度的改善，不僅顯著提高了薄膜的力學(xué)性能、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能、耐化學(xué)藥品腐蝕性能、抗蠕變性和電性能等綜合性能，而且非常明顯地提高了耐溫等級(jí)，這個(gè)工藝過程是熱收縮袋生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)之一。
????????5)三泡法熱收縮膜和普通熱收縮薄膜生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵區(qū)別在于：一泡法吹漲時(shí)高聚物是在熔點(diǎn)以上進(jìn)行縱向和橫向的拉伸，而三泡法則是將胚管溫度控制在玻璃化溫度以上，熔點(diǎn)以下，然后進(jìn)行拉伸和吹漲。
????????三泡法熱收縮膜原料的選用。由于三泡熱收縮膜采用的是下吹水冷的生產(chǎn)工藝，因此原料一般選用吹膜級(jí)即可。在包裝完產(chǎn)品后的熱收縮過程中，一般采用熱水、風(fēng)淋或紅外線加熱3~5秒。為減少溫度對(duì)冷鮮肉表面的影響，因此要求薄膜的熱收縮溫度低，所以應(yīng)選用較低密度的聚乙烯、茂金屬線性聚乙烯以及EVA等原料，以便能在90℃甚至更低溫度實(shí)現(xiàn)40%以上的熱收縮。同時(shí)還要考慮薄膜的貼體性能要好，收縮率要大，收縮力低，以避免血水的擠出。
????????根據(jù)包裝內(nèi)容物的種類和保質(zhì)期要求，一般按氧氣阻隔性能分為阻隔熱收縮袋，高阻隔熱收縮袋和無阻隔熱收縮袋。阻隔層原料一般選用PVDC、EVOH、共聚尼龍。因此產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分為如下四個(gè)基本類別：
????????1)無阻氧性結(jié)構(gòu)：(MPE+EVA)/ LLDPE/ (MPE+EVA)
????????2)阻隔性結(jié)構(gòu)：PA/TI/(MPE+EVA)
????????3)高阻隔性結(jié)構(gòu)之一：PA/EVOH/TI/(MPE+EVA)
????????4)高阻隔性結(jié)構(gòu)之二: (MPE+EVA)/ EVA/PVDC/EVA/ (MPE+EVA)
????????在采用EVOH和尼龍做阻隔層時(shí)，一般設(shè)計(jì)為不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，尼龍會(huì)設(shè)計(jì)在外層，這樣內(nèi)外層材料的熔點(diǎn)相差很大，便于制袋。而對(duì)稱結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品內(nèi)外層材料溫差不大，因此需要對(duì)薄膜進(jìn)行交聯(lián)，以提高薄膜的耐溫性能，從而容易制袋。
????????這里要重點(diǎn)提一下交聯(lián)工藝。并不是所有的高分子材料都能進(jìn)行電子輻射交聯(lián)，并且交聯(lián)和裂解是同時(shí)進(jìn)行的，但總有一方面是主要的，這樣就有電子輻射交聯(lián)型和裂解型聚合物之分。如聚乙烯、EVA等屬于能進(jìn)行輻射交聯(lián)的物質(zhì)。PVDC在進(jìn)行輻射交聯(lián)后會(huì)發(fā)生黃變，影響產(chǎn)品的展示效果，目前是困擾業(yè)界的一個(gè)難題。有些公司的產(chǎn)品在此方面解決得很好，據(jù)說使用的是在線交聯(lián)，而其它公司使用的是離線交聯(lián)，即膜卷生產(chǎn)完成后再進(jìn)行交聯(lián)。離線交聯(lián)會(huì)產(chǎn)生另外一個(gè)問題，即熱收縮膜在進(jìn)行電子輻射交聯(lián)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生刺激性氣體--臭氧，由于存在于袋體之內(nèi)，無法排出，盡管符合食品安全要求，但有時(shí)會(huì)遭到客戶的拒絕。
?????????三泡法熱收縮袋的市場(chǎng)前景。根據(jù)相關(guān)報(bào)道，肉食品包裝袋以每年20%的速度成為增長(zhǎng)最快的軟包裝市場(chǎng)。在全球超過百億份鮮肉包裝中，有30%以上的比例使用的是袋式包裝。可以預(yù)測(cè)，熱收縮包裝袋將成為一個(gè)高速增長(zhǎng)的軟包裝市場(chǎng)。熱收縮袋的主要優(yōu)點(diǎn)如下：
????????1. 收縮幫助減少包裝外多余材料，使包裝更緊貼，展示效果好，提升肉品銷售吸引力;
????????2. 熱收縮袋熱收縮后無褶皺，內(nèi)層材料非常貼體，消除了由其產(chǎn)生的毛細(xì)吸水現(xiàn)象，同時(shí)低收縮力也最大程度地減少了血水的滲出;
????????3. 熱收縮袋的阻隔層有效阻隔氧氣的滲透，延長(zhǎng)了肉制品的保質(zhì)期;
????????4. 熱收縮袋能有效地阻止水份的流失，保持了產(chǎn)品原有的口味，同時(shí)為企業(yè)節(jié)約了成本;
????????5. 熱收縮包裝的產(chǎn)品避免了與外界的接觸，避免了二次污染，食用更安全。
????????目前PVDC的熱收縮袋的應(yīng)用范圍主要在冷鮮肉包裝，還有一部分應(yīng)用于需要高阻隔性的海產(chǎn)品加工領(lǐng)域。我們根據(jù)美國(guó)冷鮮肉包裝發(fā)展的歷史，可以看出中國(guó)未來包裝冷鮮肉的發(fā)展方向。二次世界大戰(zhàn)后因?yàn)槌械陌l(fā)展，開始出現(xiàn)薄膜包裝的冷鮮肉，其主要用于超市后店，防止鮮肉分切后倉儲(chǔ)過程的水分散失，但這種包裝仍存在肉色改變、包裝滲漏、保存期限短的問題。隨著PVDC材料的發(fā)明和應(yīng)用，接下來的20年(1950～1970)熱收縮包裝材料逐漸演變到了阻隔性收縮袋，從而延長(zhǎng)了肉制品的保存期限，使廠商能更彈性、效率地調(diào)整生產(chǎn)和庫存。美國(guó)主要的保鮮牛肉供應(yīng)廠商都是當(dāng)年使用真空收縮袋和中央包裝工廠的先驅(qū)者，如今這些大廠的供應(yīng)量占總飼養(yǎng)牛只屠宰量的3/4 ，其中85%的產(chǎn)品采用真空收縮包裝。美國(guó)真空收縮包裝的牛肉已占其牛肉總產(chǎn)量的90%。
????????普通無阻隔熱收縮袋主要應(yīng)用于冷藏牛羊肉產(chǎn)品的包裝中，由于貼體性好，并且能在零下十八度以下的冷庫中有效防止產(chǎn)品的干耗，該產(chǎn)品已經(jīng)在我國(guó)內(nèi)蒙等北方地區(qū)廣泛使用。尼龍、EVOH熱收縮袋則主要應(yīng)用于火腿等干肉制品領(lǐng)域。我國(guó)的火腿消費(fèi)量并不高，但是在歐洲、北美及俄羅斯，這些包裝的使用量是非常大的。
????????熱收縮的包裝袋的使用范圍正越來越廣，一個(gè)很好的例子就是鹵制品。我國(guó)的鹵制品基本都是家庭作坊式的加工方式，隨著國(guó)家和百姓對(duì)食品安全的重視，一些食品加工廠開始生產(chǎn)低溫慢煮的肉制品，并且有非常好的市場(chǎng)反應(yīng)。低溫慢煮Sous-vide源自法語，是“under vacuum”-“真空烹調(diào)法”的意思，是以科學(xué)化研究，找出每種食材的蛋白細(xì)胞受熱爆破溫度范圍，從而計(jì)算出爆破溫度以內(nèi)，用多長(zhǎng)的時(shí)間把食物煮熟最好。“煮熟”的最佳方法，是將其放進(jìn)能抵御高溫的塑料袋，抽盡空氣呈真空狀態(tài)后，放進(jìn)計(jì)算好溫度的恒溫?zé)崴薪菀?guī)定的時(shí)間，讓食物在熱水中慢慢泡熟，食物便能在最適合的溫度中釋出最多的谷氨酸鈉，既最原汁原味，質(zhì)地與營(yíng)養(yǎng)也是最佳狀態(tài)。目前國(guó)內(nèi)已有多家食品加工廠在使用熱收縮袋生產(chǎn)低溫慢煮的食品。我們有理由相信熱收縮袋的市場(chǎng)前景會(huì)越來越廣泛。
