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如何解決固體飲料結塊的問題?可以從三個方面

由 行走在研咖路上的小研 發表于 美食2021-08-21
簡介唯一有效的應對方式是多措並舉,並且加強物料、包裝等質量控制,利用科學實驗的方式建立一套有效的、系統的水分防控管理體系,避免因固體飲料結塊帶來經濟和信譽的雙重損失

抗結劑方案一般打幾天

固體飲料的包裝在開封以後,內容物很容易結塊。這是由於一般的固體飲料含水量都比較低,在外界環境溼度稍高時,就會吸收水分。在某一溫度下,各種食品物料與外界環境的相對溼度都有一個平衡時的水分含量。當低於該水分含量時,即發生吸溼導致結塊。所以固體飲料在從生產到包裝、運輸、貯存時,都要注意防止其吸溼。具體解決方法可以從以下三大方面解決。

01、物料基質加工環節的控制

水分是導致固體飲料潮解結塊的重要成因,因此在物料基質加工環節,一方面要以國家標準或行業標準為依據嚴格控制物料的含水量,避免物料自身的根源性問題;另一方面要確保乾燥系統能有效乾燥物料。

對於易吸潮結塊的物料基質,通常建議採用制粒工藝,例如溼法制粒。這是一種在粉末物料中加入粘合液使之製成具有一定形狀與大小的粒狀物的工藝,其製得的粒狀物比粉末的粒徑大,每個粒子周圍可接觸的粒子數目少,因其黏附性、凝集性較弱,從而改善物料基質的流動性,一定程度上能降低結塊發生的機率。

另一種應對物料結塊的方法是新增能夠阻止粉狀顆粒彼此粘結成塊的抗結劑,利用其吸收水分的能力或使其附著在顆粒表面,進而讓顆粒具有憎水性,常用的抗結劑有二氧化矽和微晶纖維素。

二氧化矽含有豐富的毛細孔,當週圍空氣中含有一定量的水分時,其毛細孔迅速吸溼。但由於二氧化矽的毛細孔的孔隙容量較小以及與水分子的物理結合能力較弱,不能將水分包裹,因此,吸溼的二氧化矽很容易解吸,因此表面水分還有可能被固體飲料物料基質奪走,難以長時間地保持固體飲料的乾燥。

微晶纖維素是抗結劑的另一種應用形式,其具有極強的吸水性,以合適的量新增在固體飲料的物料基質中能夠起到防結塊和幫助流動的作用。同時,由於該物質在水中經強力剪下作用後具有生產凝膠體的能力,因此當固體飲料在水中分散時可以很快形成穩定的膠體溶液,分散性和穩定性大幅提高。

如何解決固體飲料結塊的問題?可以從三個方面

圖片來源:實拍,未經許可禁止使用。

02、灌裝環節的控制

經乾燥系統加工過的固體飲料物料基質,將投入灌裝生產線,然後封包入庫。這一環節,物料基質通常仍保持較高的溫度(50~60℃),因此封入包裝後極易出現冷凝現象,從而致使固體飲料結塊。

同時,灌裝環境的溫溼度也影響很大—灌裝機械持續運轉 , 源源不斷地產生熱量,加上氣候溫度的不斷起伏,致使灌裝環境的溫度常常發生較大變化,空氣溼度也伴隨變化,從而影響物料基質,特別是糖料的水分平衡。因此,灌裝現場應設立控溫控溼裝置,避免灌裝時包裝內空氣含溼量過高。

03、包裝環節的控制

固體飲料包裝主要有馬口鐵罐、玻璃瓶和複合膜袋 3 種形式。前兩種包裝在隔絕水蒸氣方面密封效果良好,但質重易碎、成本高、佔用空間大。塑膠薄膜袋能很好的避免以上問題,因而成為現今使用最廣的包裝形式。

當然,相較之下,在防潮方面塑膠薄膜袋與前兩種包裝形式存在一定差距。根據蘭光包裝安全檢測中心的測試經驗,從防潮結塊角度來看,固體飲料塑膠薄膜包裝應重點考慮包裝的密封性、封邊質量以及包裝材料透溼性。

一、包裝的密封性

固體飲料包裝首先應保證包裝整體具有良好的密封性,隔絕外界的水蒸氣進入。筆者[2]所在的蘭光包裝安全檢測中心曾利用 MFY-01 密封試驗儀測試過一例固體飲料鋁塑包裝袋的多項物理效能,材料為 PET/AL/O P A / C P E ,厚 度 為 9 4 μ m 。

其 中 ,負壓密封性測試測得, 當 壓 力為 -67。6kPa 時包裝出現洩漏,位置在包裝正面袋體中部壓痕處。仔細觀察此處,會發現其存在深淺不一的劃痕,鋁箔層極有可能已經遭到破壞,導致此處的耐衝擊、耐穿刺能力下降,從而在壓力環境下最先發生洩漏。

該劃痕可能由於制袋或運輸、倉儲過程中人為或機器造成,而此類微小洩漏若能及時檢驗發現,可以及時採取調整灌裝和包裝等補救措施,若發現不及時,保質期內的固體飲料將有較大機率出現結塊現象。

二、封口質量

塑膠薄膜包裝的固體飲料通常採用熱封工藝封口,即採用熱封機器對封口處薄膜以一定溫度的熱壓封口,並持續一段時間,使其達到預定的封口強度。這一過程中存在多重可能影響封口質量的因素,如熱封的壓力、溫度和時間引數、封刀設計等。其中,影響最大的當屬封口處的粉料汙染。

固體飲料的物料基質往往質輕、乾燥,因而易隨氣流飛揚擴散。在利用包裝機灌裝時,粉體物料顆粒以積聚流的形態自由下落進入包裝袋,攪動了原本相對靜止的空氣,使之向上流動。

隨著粉料加速下落,附近的氣流被裹入粉料顆粒中,粉料流外層的顆粒發生內旋,逐漸脫離粉料流,懸浮於空氣中。由於下料口位置粉體物料下落的初速度相對較小,因此更多的顆粒被氣流帶離粉體流,懸浮在下料口四周。

與此同時,持續下落的粉料顆粒與已沉降顆粒、懸浮顆粒、包裝壁面相互撞擊,易導致部分顆粒懸浮於空氣中。這些懸浮顆粒被向上的氣流沿袋壁攜帶至包裝口,因而造成了包裝上封口部位四周大量粉料顆粒的聚集,為後續粉料對封口的汙染製造了先決條件。

對此,筆者建議採用縮短下料口與包裝底部的距離、增加除塵裝置以及更換防靜電包裝材料等手段,以改善上述問題。最終可藉助熱封試驗及熱封強度試驗對改善效果進行驗證測試。

三、合理選擇包裝材料

除因洩漏和封口不嚴導致的水分滲入外,選擇不同的包裝材料也會影響袋內的水分含量。筆者針對不同包裝材料的袋裝豆乳粉做了含水量檢測,如表 1。

表 1 不同包裝材料的袋裝豆乳粉貯藏水分變化

如何解決固體飲料結塊的問題?可以從三個方面

透過觀測,可以明顯發現採用俗稱“鋁箔袋”的鋁塑複合膜包裝的豆乳粉,其固體飲料顆粒的含水量控制優於鍍鋁複合膜,其原因在於複合膜的阻隔層不同。相比之下,AL 對水蒸氣的滲透阻隔性更佳,因此更能獲得良好的防潮性。

對於 AL的易折性,可以透過在其和印刷層之間增加一層樹脂材料,從而起到緩衝作用。但鋁箔價格偏貴,會造成生產成本的增加。

四、巧用充氣包裝

前文對固體飲料結塊原因分析中提到,固體飲料灌裝後貯藏、堆碼的壓力致使固體飲料顆粒更加緊密接觸,從而加劇結塊。為緩解這一問題,生產者可以引入充氣包裝技術,即向包裝內充入一定量的乾燥惰性氣體,比如氮氣,如此既不會影響固體飲料的風味,同時也會降低固體飲料所承受的壓力,保證其良好的流動性。

初峰等人的“固體棗粉飲料結塊與內包裝充氣量之間的關係”研究試驗證明,包裝內充氣有效延緩了固體粉料的結塊。需要注意的是,充氣包裝技術有效性的關鍵在於維持袋內氣體量的恆定,即最大限度防止氣體的逸失,而這同樣與包裝的密封性、封口質量和包裝材料的氣體滲透阻隔性有關。

固體飲料結塊,根源在於水分的控制。這涉及到原料、加工、新增劑、灌裝、包裝、倉儲、環境管理等諸多環節。可以說,結塊控制是一個系統工程。唯一有效的應對方式是多措並舉,並且加強物料、包裝等質量控制,利用科學實驗的方式建立一套有效的、系統的水分防控管理體系,避免因固體飲料結塊帶來經濟和信譽的雙重損失。

封面圖來源:千圖網會員

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