การป้องกันการถ่ายโอนกลิ่นในชุดขนาดเล็ก: วัสดุและกระบวนการ

การถ่ายโอนกลิ่นเป็นหนึ่งในความล้มเหลวด้านคุณภาพที่ถูกประเมินต่ำเกินไปที่สุดในบรรจุภัณฑ์ขนาดเล็ก ถุงกาแฟที่ใช้เก็บปลา ถุงผงโปรตีนที่มีกลิ่นหมึกพิมพ์ หรือถุงเครื่องเทศที่ปนเปื้อนผลิตภัณฑ์ข้างเคียงบนชั้นวาง ความล้มเหลวเหล่านี้มีสาเหตุร่วมกัน: ฟิล์มบรรจุภัณฑ์ที่เลือกไม่สามารถบรรจุโมเลกุลระเหยที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งได้อย่างเพียงพอ การแก้ปัญหาจำเป็นต้องจัดการทั้งวัสดุและกระบวนการ เนื่องจากแม้แต่ฟิล์มที่มีเทคนิคที่เหนือกว่าก็ยังยอมให้กลิ่นเคลื่อนตัวได้ หากการเคลือบ การปิดผนึก หรือการบ่มด้วยหมึกได้รับการควบคุมไม่ดี

เหตุใดชุดขนาดเล็กจึงมีความเสี่ยงเป็นพิเศษ

ขนาดบรรจุภัณฑ์และประสิทธิภาพกลิ่นมีความเชื่อมโยงกันแบบผกผัน กระเป๋าใบเล็กมี อัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรสูง ซึ่งหมายความว่าสัดส่วนของผลิตภัณฑ์จะอยู่ใกล้กับผนังฟิล์มโดยตรง แม้แต่การซึมผ่านของสารประกอบระเหยในระดับต่ำ ซึ่งวัดเป็นนาโนกรัมต่อตารางเซนติเมตร ก็จะมีนัยสำคัญทางประสาทสัมผัสเมื่อช่องว่างส่วนหัวแน่น

เส้นทางการย้ายข้อมูลสามเส้นทางทำงานพร้อมกันในชุดข้อมูลขนาดเล็กที่ยืดหยุ่น:

• ซึมผ่านผนังฟิล์ม — โมเลกุลระเหยง่ายจะละลายเข้าสู่พื้นผิวด้านนอกของฟิล์ม กระจายผ่านเมทริกซ์โพลีเมอร์ และดูดซับบนพื้นผิวด้านในเข้าไปในช่องว่างส่วนหัว
• ก๊าซที่เหลือ — ตัวทำละลายและโมโนเมอร์ที่ติดอยู่ในชั้นหมึกหรือแนวยึดเกาะของกาวจะค่อยๆ ปล่อยออกมาสู่ด้านในของบรรจุภัณฑ์หลังจากการปิดผนึก
• ร่อน — ฟิล์มดูดซับสารประกอบอโรมาจากตัวผลิตภัณฑ์ โดยดึงผลิตภัณฑ์ที่มีโปรไฟล์กลิ่นหอมที่ต้องการก่อนที่จะส่งถึงผู้บริโภค

การจัดการกลิ่นอย่างมีประสิทธิภาพจะต้องปิดกั้นเส้นทางทั้งสาม ไม่ใช่แค่เส้นทางที่ชัดเจนที่สุดเท่านั้น

วัสดุฟิล์ม: การจับคู่เคมีกั้นกับความต้องการของผลิตภัณฑ์

ไม่มีเรซินชนิดเดียวที่สามารถแก้ปัญหาทุกกลิ่นได้ วัสดุต่อไปนี้เป็นเครื่องมือหลักสำหรับวิศวกรบรรจุภัณฑ์ โดยแต่ละชนิดมีข้อดีและข้อจำกัดที่แตกต่างกัน:

EVOH (เอทิลีน ไวนิล แอลกอฮอล์)

EVOH ให้ความต้านทานต่อออกซิเจนและสารประกอบระเหยอะโรมาติกได้ดีเยี่ยม เนื่องจากมีโครงสร้างผลึกที่มีพันธะไฮโดรเจนเรียงตัวกันแน่น ในสภาวะที่แห้ง จะมีประสิทธิภาพเหนือกว่าโพลีเมอร์ที่มีความยืดหยุ่นอื่นๆ เกือบทั้งหมดในแง่ของการกั้นก๊าซ ข้อจำกัดคือความไวต่อความชื้น: ในสภาพแวดล้อมที่ชื้น โมเลกุลของน้ำจะไปรบกวนเครือข่ายพันธะไฮโดรเจน และลดประสิทธิภาพการทำงานของสิ่งกีดขวาง ด้วยเหตุนี้ EVOH จึงถูกประกบระหว่างชั้นทนความชื้น — โดยทั่วไปคือ PA (ไนลอน) ที่ด้านนอกและ PE บนพื้นผิวซีล — ในโครงสร้างอัดรีดร่วมหรือลามิเนต วิธีการหลายชั้นนี้พบได้ทั่วไปใน ฟิล์มบรรจุภัณฑ์สูญญากาศ สำหรับเนื้อสด อาหารทะเล และชีส ช่วยกักเก็บกลิ่นของผลิตภัณฑ์ได้อย่างน่าเชื่อถือ ในขณะเดียวกันก็ป้องกันไม่ให้กลิ่นภายนอกแทรกซึมเข้าไปด้วย

ฟิล์มเมทัลไลซ์ (VMPET, VMCPP)

อะลูมิเนียมที่ฝากด้วยสุญญากาศบนพื้นผิว PET หรือ CPP จะสร้างชั้นอนินทรีย์ที่แทบจะซึมผ่านไม่ได้ พร้อมคุณสมบัติป้องกันกลิ่นและก๊าซที่ดีเยี่ยม VMPET ที่มีความหนาสะสมเท่ากับ OTR ต่ำกว่า 1 ซม./ตร.ม.·วัน·บาร์ ถือว่ากันกลิ่นได้อย่างมีประสิทธิภาพสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ ฟิล์มเมทัลไลซ์คือ ราคาถูกกว่าลามิเนตฟอยล์อลูมิเนียมอย่างมาก และใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับแพ็คของว่าง ซองกาแฟ และถุงผงแห้งที่ต้องการความทึบแสงและอุปสรรคสูง

โพลีเอไมด์ (PA / ไนลอน)

Oriented Nylon (BOPA) ให้ความต้านทานการเจาะทะลุได้ดี สมรรถนะการแตกตัวแบบโค้งงอได้ดีเยี่ยม และกั้นออกซิเจนและกลิ่นได้ปานกลาง เป็นส่วนประกอบมาตรฐานในโครงสร้างลามิเนตสำหรับเนื้อสัตว์และอาหารทะเล ซึ่งจำเป็นต้องมีการต้านทานการถูกละเมิดทางกายภาพและอุปสรรคก๊าซ ด้วยตัวมันเอง PA ไม่ตรงกับประสิทธิภาพในการปิดกั้นกลิ่นของ EVOH หรือฟิล์มที่เป็นโลหะ มันจะมีประสิทธิภาพมากที่สุดในฐานะชั้นโครงสร้างภายในคอมโพสิต

ฟิล์มเคลือบ PVDC (KPET, OPP เคลือบสราญ)

การเคลือบโพลีไวนิลิดีนคลอไรด์บนพื้นผิว PET หรือ OPP ช่วยป้องกันก๊าซ ความชื้น และไอได้อย่างดีเยี่ยมในกระบวนการเคลือบขั้นตอนเดียว โดยเฉพาะ KPET ถือเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับ สินค้าแห้งและผลิตภัณฑ์ที่มีกลิ่นหอมสูง เช่น เครื่องเทศและซองใส่เครื่องปรุง ซึ่งการปกป้องผลิตภัณฑ์ข้างเคียงจากการปนเปื้อนของกลิ่นมีความสำคัญพอๆ กับการรักษาโปรไฟล์กลิ่นหอมของผลิตภัณฑ์

ตารางด้านล่างเปรียบเทียบลักษณะการทำงานที่สำคัญของวัสดุเหล่านี้โดยสรุป:

การควบคุมกระบวนการที่กำหนดประสิทธิภาพของกลิ่นในโลกแห่งความเป็นจริง

การระบุโครงสร้างฟิล์มให้ถูกต้องเป็นสิ่งจำเป็นแต่ยังไม่เพียงพอ การตัดสินใจเกี่ยวกับกระบวนการในทุกขั้นตอนของเวิร์กโฟลว์การแปลงและการเติมจะเป็นตัวกำหนดโดยตรงว่าอุปสรรคนั้นจะเกิดขึ้นจริงในทางปฏิบัติหรือไม่

หมึกและกาวตัวทำละลายตกค้าง

ตัวทำละลายที่ตกค้างจากหมึกกราเวียร์และกาวเคลือบแห้งเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของการร้องเรียนเรื่องกลิ่นไม่พึงประสงค์ในบรรจุภัณฑ์แบบยืดหยุ่น เอทิลอะซิเตต โทลูอีน และบิวทิลอะซิเตตเป็นปัญหาอย่างยิ่ง โดยมีสารระเหยเพียงพอที่จะเคลื่อนตัวผ่านตะเข็บและซึมเข้าไปในช่องว่างส่วนหัวหลังจากปิดผนึกบรรจุภัณฑ์แล้ว เกณฑ์มาตรฐานอุตสาหกรรมมักกำหนดเป้าหมาย ตัวทำละลายตกค้างทั้งหมดต่ำกว่า 5 มก./ตร.ม โดยมีตัวทำละลายแต่ละตัว เช่น โทลูอีน มีค่าต่ำกว่า 1 มก./ตร.ม. การบรรลุระดับเหล่านี้ต้องใช้อุโมงค์อบแห้งที่เพียงพอหลังจากการพิมพ์แต่ละครั้ง การควบคุมความตึงของขดลวดเพื่อให้เกิดก๊าซที่ตกค้าง และเวลาในการบ่มที่เพียงพอหลังจากการเคลือบก่อนที่ม้วนจะถูกกรีดและปิดผนึก

ความสมบูรณ์ของการเคลือบบอนด์

การแยกชั้น — แม้ในระดับจุลทรรศน์ตามขอบซีล — จะสร้างช่องทางการซึมผ่านโดยไม่ได้ตั้งใจซึ่งจะข้ามชั้นกั้นทั้งหมด การทดสอบความแข็งแรงของพันธะ (โดยทั่วไปคือแรงลอกในหน่วย N/15 มม.) ควรทำไม่เพียงแต่กับม้วนใหม่เท่านั้น แต่ยังต้องทำหลังจากการบ่มด้วยความร้อนด้วย เพื่อจำลองการจัดเก็บในคลังสินค้า พันธะที่ผ่านใหม่แต่ไม่ผ่านที่อุณหภูมิ 40 °C / 75 % RH หลังจากผ่านไปสองสัปดาห์ บ่งชี้ถึงปัญหาความเข้ากันได้ของฟิล์มกาวที่จะทำให้เกิดกลิ่นไม่พึงประสงค์ในภาคสนาม

คุณภาพการซีลความร้อน

ซีลเป็นจุดที่มีกลิ่นรั่วซึมบ่อยที่สุดในกระเป๋าใบเล็ก อุณหภูมิการปิดผนึก ความดัน หรือเวลาแฝงที่ไม่เพียงพอจะสร้างช่องสัญญาณขนาดเล็กที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า แต่สามารถตรวจจับได้โดยการวิเคราะห์พื้นที่ส่วนหัวของแก๊สโครมาโทกราฟี การปนเปื้อนของพื้นผิวซีล เช่น ฝุ่นของผลิตภัณฑ์ คอนเดนเสท หรือสารเคลือบป้องกันการเกิดฝ้า ยังส่งผลต่อความสมบูรณ์อีกด้วย คุณภาพของซีลควรได้รับการตรวจสอบโดยใช้การทดสอบการแตก การทดสอบการเจาะสีย้อม และระบบตรวจสอบด้วยภาพแบบออนไลน์ หากเป็นไปได้ ที่สามารถตรวจจับความเบี่ยงเบนความกว้างของซีล ±0.3 มม.

การเลือกพื้นผิวฟิล์มสำหรับการพิมพ์

การเลือกวัสดุพิมพ์ในการพิมพ์ส่งผลต่อระดับตัวทำละลายที่ตกค้างในลักษณะที่ไม่เป็นไปตามธรรมชาติเสมอไป BOPP ดูดซับตัวทำละลายได้ง่ายกว่า PET หรือไนลอน ซึ่งหมายความว่าโครงสร้างชั้นนอกของ BOPP ต้องใช้หน้าต่างการทำให้แห้งนานกว่าเพื่อให้ได้ระดับที่เหลือที่เท่ากัน สำหรับโครงสร้างที่รวม BOPP ด้านนอกเข้ากับชั้นในที่มีอุปสรรคสูง ตัวทำละลายที่ตกค้างจะไม่มีการย้ายออกระหว่างการบ่ม — พวกมันจะรวมตัวกันที่ส่วนต่อประสานและแพร่กระจายเข้าไปด้านในในที่สุด การเปลี่ยนชั้นนอกเป็น PET ในการใช้งานที่ไวต่อกลิ่นมักจะแก้ไขปัญหากลิ่นไม่พึงประสงค์ที่คงอยู่โดยไม่ต้องเปลี่ยนข้อกำหนดเฉพาะของชั้นกั้น

การทดสอบโปรโตคอลเพื่อตรวจสอบการกักเก็บกลิ่นก่อนการเปิดตัว

ประสิทธิภาพของกลิ่นควรได้รับการตรวจสอบผ่านโปรแกรมการทดสอบที่มีโครงสร้างก่อนที่โครงสร้างบรรจุภัณฑ์จะได้รับการอนุมัติสำหรับการผลิต วิธีการต่อไปนี้ครอบคลุมโหมดความล้มเหลวหลัก:

• การวิเคราะห์เฮดสเปซ GC-MS — ระบุและหาปริมาณสารประกอบระเหยแต่ละตัวภายในบรรจุภัณฑ์ที่ปิดสนิท ทั้งจากการซึมผ่านภายนอกและการปล่อยก๊าซภายใน นี่คือมาตรฐานทองคำในการวินิจฉัยแหล่งที่มาของกลิ่นไม่พึงประสงค์
• การประเมินแผงประสาทสัมผัส — ผู้ร่วมอภิปรายที่ได้รับการฝึกอบรมจะประเมินเกณฑ์กลิ่นของบรรจุภัณฑ์ที่เปิดแล้วภายใต้สภาวะที่ได้รับการควบคุม จำเป็นสำหรับการใช้งานที่ต้องสัมผัสกับอาหารซึ่งต้องแสดงให้เห็นถึงการปฏิบัติตามกฎระเบียบภายใต้กฎระเบียบของสหภาพยุโรป 10/2011 หรือ FDA 21 CFR
• การวัด OTR และ WVTR — อัตราการส่งผ่านออกซิเจนและอัตราการส่งผ่านไอน้ำ ซึ่งวัดตาม ASTM F1927 และ ASTM F1249 ตามลำดับ ให้ข้อมูลการซึมผ่านพื้นฐานที่จำเป็นในการสร้างแบบจำลองประสิทธิภาพอายุการเก็บรักษา
• การทดสอบการโยกย้าย — การทดลองจัดเก็บแบบเร่งที่อุณหภูมิและความชื้นสูงขึ้นยืนยันว่าสารประกอบระเหยไม่ย้ายจากส่วนประกอบที่เป็นฟิล์มไปสู่ผลิตภัณฑ์ในระดับที่อาจส่งผลต่อรสชาติหรือความปลอดภัย
• การจำลองการปนเปื้อนข้าม — ผลิตภัณฑ์จาก SKU ที่อยู่ติดกันจะถูกจัดเก็บไว้ด้วยกันภายใต้เงื่อนไขการขายปลีกที่สมจริง เพื่อหาปริมาณความเสี่ยงที่กลิ่นจะสะสมผ่านด้านนอกของบรรจุภัณฑ์

การดำเนินการทดสอบเหล่านี้ในขั้นตอนการพัฒนาฟิล์ม ไม่ใช่หลังจากการตัดเครื่องมือและเริ่มการผลิตแล้ว เป็นวิธีที่คุ้มค่าที่สุดในการหลีกเลี่ยงการร้องเรียนในภาคสนาม ของเรา โซลูชั่นฟิล์มบรรจุภัณฑ์ ได้รับการออกแบบโดยมีข้อกำหนดการตรวจสอบเหล่านี้อยู่ในกระบวนการตรวจสอบคุณสมบัติของวัสดุ โดยให้ข้อมูล OTR, WVTR และตัวทำละลายตกค้างแก่ลูกค้า ซึ่งจำเป็นต่อการเร่งการอนุมัติ