Банки для соусов и молочных продуктов: пищевая химия, покрытия и герметизация.

Для томатного соуса и сырного соуса могут использоваться банки одинакового размера, но условия их упаковки различаются.

Эффективность внутреннего покрытия зависит от фактического состава пищевого продукта: pH, кислотности, содержания соли, жира, белка, сухих веществ, добавок и термической обработки. Эти факторы могут влиять на коррозию, адгезию покрытия, миграцию, образование пятен, вздутие и долговременную барьерную функцию.

Одного названия продукта недостаточно. Согласно определениям FDA, продукты с равновесным pH выше 4,6 и активностью воды выше 0,85 обычно считаются низкокислотными, в то время как подкисленные продукты имеют равновесный pH 4,6 или ниже и активность воды выше 0,85. Соус для пиццы, чили или карри нельзя надежно классифицировать только по этикетке.

При выборе банки лучше задать следующий вопрос: С каким составом и технологическим процессом будет взаимодействовать упаковка?

1. Распространенные продукты, упакованные в банки из-под соусов и молочных продуктов.

Соусы и молочные продукты можно разделить на несколько практических групп:

• Кислотные и томатные соусы: Соус для пиццы, соус для пасты, соус для энчилады, а также несколько видов соусов чили и карри.
• Сырные и молочные соусы: сырный соус, соус для начос, соус из сыра чеддер
• Продукты на основе мяса: говяжья подливка, куриная подливка, мясной чили, мясное карри
• Кокосовые продукты: кокосовое молоко и кокосовые сливки
• Концентрированные молочные продукты: сгущенное молоко и подслащенное сгущенное молоко

Каждая группа создает внутри банки различную химическую среду.

1.1 Кислотность, солестойкость и устойчивость к покрытиям

Для соусов на томатной основе важен конечный уровень pH, но его не следует использовать в качестве единственного параметра.

Титруемая кислотность, тип кислоты, концентрация хлоридов и термический процесс также влияют на систему покрытия для пищевых продуктов. В рекомендациях FDA по контакту с пищевыми продуктами отмечается, что в кислых условиях может потребоваться оценка с использованием таких сред, как вода и уксусная кислота 3%, если кислотность может существенно повлиять на миграцию или эксплуатационные характеристики материала.источник)

Соль заслуживает такого же внимания.

Исследование, проведенное в Университете штата Огайо на жести, покрытой BPA-NI, показало, что в условиях проведенных испытаний..., 3,5 wt% NaCl оказалась одной из наиболее разрушительных сред среди протестированных.. Низкий уровень pH и содержание нитратов также усиливали деградацию покрытия.источник)

Это не означает, что любое покрытие выйдет из строя при концентрации соли 3,51 TP5T. Это показывает, почему концентрацию хлоридов следует учитывать при оценке качества банок для соусов, подливок, чили и сырных продуктов.

Два соуса с одинаковым уровнем pH, но содержанием соли 0,5% и 3%, не должны автоматически получать одинаковые спецификации упаковки.

Цвет покрытия также является плохим критерием для выбора. Золотой, белый или прозрачный — это, в основном, описание внешнего вида. Фактическая стойкость зависит от химического состава смолы, процесса отверждения, плотности пленки, целостности покрытия, подложки и характеристик упаковки.

1.2 Жиры, молочные ингредиенты и совместимость с пищевыми продуктами

Продукты с высоким содержанием жира не следует рассматривать просто как “более едкие”.”

Жиры изменяют среду, контактирующую с пищевыми продуктами, и могут влиять на миграцию и совместимость покрытий. В рекомендациях FDA для материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, в качестве имитаторов жирных пищевых продуктов используются пищевые масла, а условия испытаний должны соответствовать требуемой температуре и времени контакта.

Это относится к кокосовому молоку, кокосовым сливкам, сырному соусу, соусу для начос и сгущенному молоку.

Полезное требование заключается не в том, чтобы “использовать более толстый слой лака”. Покрытие должно быть проверено на устойчивость к контакту с жирной пищей, предполагаемому термическому процессу и требуемому сроку хранения.

Кокосовое молоко наглядно демонстрирует, почему одного лишь содержания жира недостаточно.

В соответствии с Кодексом CXS 240-2003:

• Легкое кокосовое молоко имеет минимальное содержание жира. 5%;
• кокосовое молоко, 10%;
• кокосовые сливки, 20%;
• концентрат кокосовых сливок, 29%.

Стандарт также устанавливает минимальный уровень pH. 5.9 и описывает кокосовое молоко как эмульсию, требующую соответствующей термической обработки до или после герметизации для предотвращения порчи.источник)

С точки зрения упаковки, кокосовое молоко, следовательно, является низкокислотная, высокожирная водная эмульсия, подвергнутая термической обработке.

Добавки могут снова изменить картину.

А 2021 Журнал пищевой инженерии В исследовании жестяных банок с эпоксидно-фенольным покрытием для кокосового молока изучались гуаровая камедь, КМЦ, полисорбат 60, лимонная кислота и метабисульфит натрия. Стерилизация снизила эффективность покрытия в условиях проведенных исследований. Метабисульфит натрия и КМЦ продемонстрировали наиболее агрессивное воздействие., включая образование пузырей. Исследование связало образование пузырей с проникновением ионов Na⁺, воды и кислорода через покрытие.источник)

Поэтому при оценке совместимости упаковки с консервированным кокосовым молоком следует учитывать наличие стабилизаторов, загустителей, эмульгаторов и консервантов.

Сгущенное молоко создает другое сочетание.

В соответствии с требованиями Кодекса, для стандартного сгущенного молока необходимо, чтобы оно соответствовало как минимум следующим условиям: 7,5% молочного жира и 25% молочных сухих веществ, в то время как сгущенное молоко с высоким содержанием жира может содержать по меньшей мере 15% молочный жир. В состав разрешенных рецептурных систем также могут входить цитраты, фосфаты, хлориды, каррагинан и лецитин.

Таким образом, покрытие обращено к:

Жиры + белки + минеральные ионы + высокое содержание сухих веществ + термическая обработка.

Устойчивость к автоклавированию, адгезия, миграционные свойства, ионная стойкость, нейтральность вкуса и долговременная барьерная целостность — все это имеет значение.

При производстве сгущенного молока с сахаром не следует просто использовать те же самые предположения.

Кодекс CXS 282-1971 указывает, по меньшей мере, 8% молочного жира и 28% молочных сухих веществ для стандартного сгущенного молока с сахаром, тогда как версия с высоким содержанием жира содержит не менее 16% молочный жир.

Высокое содержание сахара не означает автоматически более высокую коррозию. Сахар изменяет содержание твердых веществ, активность воды, вязкость и структуру пищевой матрицы. Фактическое поведение покрытия по-прежнему зависит от pH, солей, добавок, химического состава покрытия и процесса обработки.

1.3 Сырный соус, подливка и другие сложные продукты

Сырные соусы сочетают в себе сразу несколько компонентов: молочный жир, белок, натрий и хлорид, фосфаты или цитраты, эмульгирующие соли, крахмалы или камеди, а иногда и перец или томаты.

Спецификация типа “пищевой золотой лак” мало что говорит о том, выдержит ли банка фактическое нанесение упаковки.

В коммерческих системах нанесения покрытий все чаще используются технологии, не содержащие BPA/BPA-NI. Например, компания Sherwin-Williams описывает свои полиэфирные системы V30/V60 для пищевых банок как платформы, пригодные для автоклавирования. банки D&I, трехкомпонентный консервные банки, и закрытия.источник)

Это не означает, что полиэстер автоматически подходит для любого сырного соуса. Необходимо провести испытания в упаковке, учитывая систему смол, вес покрытия, процесс отверждения, основу, состав и условия стерилизации.

Продукты с высоким содержанием белка, такие как говяжий соус, куриный соус, мясной чили и мясное карри, создают еще одну проблему: окрашивание, вызванное серой, и совместимость с покрытием.

Устойчивость к сере остается обязательным свойством в некоторых платформах для нанесения покрытий на пищевые банки. Например, компания AkzoNobel описывает системы внутреннего покрытия для пищевых банок с высокими барьерными и серостойкими свойствами для трехкомпонентных банок.источник)

Поэтому для продуктов с высоким содержанием белка устойчивость к сере может быть одним из критериев выбора покрытия, особенно при использовании автоклавной обработки.

2. Требования к внутреннему покрытию банок для соусов и молочных продуктов.

Выбор внутреннего покрытия следует начинать с определения окончательного состава, а не с выбора цвета покрытия.

Полезные квалификационные данные включают в себя:

• равновесный pH и титруемая кислотность;
• концентрация соли и хлорида;
• Содержание жиров и белков;
• содержание сахара, показатель Брикса и общее содержание сухих веществ;
• крахмалы и камеди;
• сульфиты и консерванты;
• эмульгаторы;
• температура заполнения;
• температура и время автоклавирования;
• целевой срок годности.

Эти значения описывают фактические условия воздействия.

Соль и кислоты влияют на химический состав поверхности покрытия. Жиры изменяют требования к миграции и совместимости. Продукты, богатые белком, могут вызывать проблемы, связанные с содержанием серы. Камеди и крахмалы влияют на вязкость, а некоторые добавки могут непосредственно взаимодействовать с покрытием.

Термическая обработка создает дополнительную нагрузку.

Покрытие должно сохранять адгезию и барьерные свойства после воздействия тепла, влаги, давления и пищевого состава одновременно. Образование пузырьков, потеря адгезии, пятна или повышенная проницаемость могут стать заметными только после автоклавирования.

Также необходимо учитывать срок годности. Покрытие, которое выглядит приемлемо сразу после обработки, не обязательно продемонстрирует приемлемые эксплуатационные характеристики через 12, 24 или 36 месяцев.

По этой причине Матрица совместимости пищевых покрытий с фактическими испытаниями упаковки. Это гораздо полезнее, чем присваивать одну универсальную марку лака всей категории товаров.

3. Автоклавная обработка и термостойкость

Многие соусы и молочные продукты подвергаются термической обработке после закрытия упаковки, поэтому устойчивость к автоклавированию является частью технических требований к упаковке.

Изменения температуры автоклава, времени выдержки, температуры розлива, содержания сухих веществ в продукте, размера контейнера или вязкости могут изменить условия, в которых находится как продукт, так и упаковка.

Вязкость особенно важна для сырных соусов, подливок, чили и густых соусов для пасты.

В рекомендациях FDA вязкость соуса признается потенциально критическим фактором в процессе термической обработки. Нагрев может происходить за счет конвекции, теплопроводности или их комбинации, а консистенция продукта влияет на проникновение тепла.

Изменение состава, затрагивающее крахмал, камедь, размер частиц, вес наполнителя или вязкость, не следует рассматривать как незначительную деталь упаковки.

Свободное пространство внутри контейнера также имеет значение. В рекомендациях FDA отмечается, что недостаточное свободное пространство может повлиять на термическую обработку и формирование вакуума, а также способствовать возникновению таких проблем, как «вздутие» или «отскок» контейнера. Избыточное свободное пространство может оставить слишком много воздуха в контейнере и ускорить порчу продукта или упаковки.

Термическая обработка остается в ведении переработчика и ответственного за этот процесс органа. Со стороны производителя банок все просто: Изменение условий хранения или упаковки продукта может потребовать повторного пересмотра процесса.

4. Требования к двойному шву и герметизации

В случае банок для соусов и молочных продуктов подходящее внутреннее покрытие по-прежнему зависит от надежной системы укупорки.

Корпус банки, профиль торца, герметик, настройки запайщика и условия процесса должны работать согласованно. Для жирных, соленых, кислых или ретортированных продуктов совместимость герметика следует оценивать с учетом предполагаемого продукта и процесса, а не только по возможности механического закрытия торца.

Трехсоставные банки требуют дополнительного внимания в месте сварного шва.

Сварка нарушает первоначальное покрытие кузова, поэтому полоса бокового шва или ремонтное покрытие Наносится на зону сварки. Для соусов и молочных продуктов, прошедших стерилизацию в автоклаве, эта полоса является частью системы защиты от контакта с пищевыми продуктами, а не декоративным покрытием.

Контроль качества должен проверять целостность полосы, качество сварного шва, отверждение, адгезию и наличие открытого металла.

Для контроля качества двойного шва также необходимы четко определенные механизмы контроля.

Для низкокислотных продуктов консервированные продукты, Согласно рекомендациям FDA по проведению инспекций, визуальный осмотр двойного шва следует проводить с интервалом не более 30 минут рабочего времени, с дополнительными проверками после таких событий, как застревание упаковочной машины, регулировка или длительные простои.

Проверки состояния конструкций, проводимые квалифицированным персоналом по закрытию объектов, должны выполняться с интервалами, не превышающими определенного значения. 4 часа работы, включая как минимум одну банку с каждой запаечной головки.

Типичные проверки включают проверку зацепа за корпус, зацепа за покрывало, ширины шва, толщины, плотности и нахлеста.

Указанная частота проверок не создает универсальных спецификаций для шва. Точные размеры шва и допустимые пределы должны соответствовать утвержденным спецификациям для конкретной банки, торца, уплотнительного состава и запаечного устройства, а также правилам целевого рынка.

5. Как выбрать подходящий соус или молочный продукт в банке

Практический процесс выбора консервных банок начинается с четырех наборов информации.

Состав пищевого продукта: Равновесный pH, титруемая кислотность, содержание соли или хлоридов, жиров, белков, сахара или показатель Брикса, общее содержание сухих веществ и соответствующие добавки.

Структура продукта: вязкость, размер частиц, крахмалы, камеди, эмульгаторы и консерванты.

Условия процесса: температура наполнения, вес наполнителя, объем свободного пространства, температура в автоклаве и время обработки.

Требования к упаковке: Размер банки, конструкция банки, торцевая система, герметик, защита боковых швов (при необходимости) и целевой срок годности.

Затем внутреннее покрытие можно подобрать в соответствии с реальными химическими и термическими условиями, что подтверждается испытаниями в пакетном режиме.

В случае банок, состоящих из трех частей, покрытие корпуса, полоса бокового шва, покрытие торца, герметик и обработанный шов следует рассматривать как единую упаковочную систему.

6. Заключение

Правильный соус или молочный продукт в банке определяется рецептурой и условиями производства, а не цветом лака или названием продукта.

Томатные соусы вносят кислотность и хлор в процесс квалификации. Сырные соусы добавляют жир, белок, соль, эмульгаторы и вязкость. Кокосовое молоко сочетает в себе высокое содержание жира, водную эмульсию, добавки и обработку в автоклаве. Мясные продукты могут потребовать внимания к устойчивости к сере.

Перед выбором системы покрытия и укупорки необходимо получить информацию о фактическом составе, термическом процессе и требуемом сроке годности.

Эти ценности обеспечивают гораздо более надежную основу для квалификации банки, чем простой вопрос о том, нужна ли клиенту “банка с золотым лаком”.”