Verpakkingen in de voedingsmiddelenindustrie hebben twee verschillende doelen, namelijk insluiting en conservering. Insluiting is een logistieke kwestie, terwijl bewaring een wetenschappelijke kwestie is. Als je je afvraagt wat hermetisch afsluiten is, moet je weten dat dit een essentieel concept is op het snijvlak van verlenging van de houdbaarheid en voedselveiligheid.

Voor fabrikanten van poeders, gereticeerde voedingsmiddelen en dranken is het mechanisme van een hermetische afsluiting geen optie. Het is het fundamentele obstakel tussen een levensvatbaar commercieel product en een verplichting. Deze gids gaat in op de technische definities, materiaalvereisten en machineprocessen die nodig zijn om een echte hermetische afdichting te bereiken in een industriële omgeving.

Wat is hermetische afdichting in de voedingsmiddelenindustrie

In de consumentenmarketing wordt de term hermetisch vaak door elkaar gebruikt met luchtdichte afsluiting, terwijl in de industriële techniek en voedingswetenschap het verschil belangrijk is. De eerste stap naar de juiste keuze van verpakkingsinfrastructuur is een duidelijk begrip van deze definitie.

Een plastic bak met een klikdeksel lijkt voor de gemiddelde consument gesloten omdat er water in zit. Dit is een luchtdichte afsluiting. Dit is een luchtdichte afsluiting. Het laat geen bulkverkeer van lucht en vloeistoffen toe. Maar op moleculair niveau zijn luchtdichte afdichtingen meestal permeabel. Gasmoleculen kunnen in de loop van weken of maanden diffunderen over de afdichtingsinterface of het materiaal, wat kan leiden tot een langzaam lek.

Ter vergelijking: een hermetische afdichting (of gasdichte afdichting) vormt een barrière die niet doorlaatbaar is voor invloeden van buitenaf. Het voorkomt de stroom van gassen (zuurstof, stikstof), waterdamp en micro-organismen. Een authentieke hermetische sluiting houdt de interne omgeving van de verpakking voor altijd onveranderd, ongeacht de veranderingen in de externe vochtigheid of druk.

Ingenieurs meten deze integriteit op twee manieren:

• Zuurstofoverdrachtsnelheid (OTR): Dit is de snelheid van zuurstofpassage in 24 uur. In het geval van gevoelige producten zoals melkpoeder moet de OTR dicht bij nul liggen.
• Waterdampdoorlaatbaarheid (WVTR): Dit is een maat voor het binnendringen van vocht. Een grote WVTR veroorzaakt klontering van poeders of bederf van droge voedingsmiddelen.

Aangezien gedroogde specerijen en gereticeerd vlees aan hoge temperaturen worden blootgesteld om ze te steriliseren, is hermetische verzegeling de industriestandaard om ervoor te zorgen dat het product dat uit de fabriek komt hetzelfde is als het product dat bij de consument komt.

Waarom hermetische integriteit belangrijk is voor voedselverpakkingen

Investeren in machines die een hermetische afsluiting mogelijk maken, zoals een dubbele naaimachine of een inductiesealer, is een aanzienlijke investering. De terugverdientijd wordt echter gerechtvaardigd door het feit dat het beschermt tegen biologische en chemische aantasting.

Daarom is hermetische integriteit geen punt van onderhandeling bij moderne voedingslijnen:

• Preventie van oxidatieve ranzigheid: Zuurstof is de grootste vijand van vetten en oliën. Blootstelling resulteert in snelle oxidatie, wat aanleiding geeft tot vieze smaken en ranzige aroma's, vooral in noten, gefrituurde snacks en zuivelpoeders. Deze chemische reactie wordt voorkomen door een hermetische afsluiting.
• Behoud van voedingsstoffen: Gevoelige voedingsstoffen zoals vitamine C en vitamine A worden vernietigd als ze in contact komen met zuurstof. Hermetisch sealen wordt gebruikt om ervoor te zorgen dat voedingssupplementen en zuigelingenvoeding tijdens hun houdbaarheid de voedingswaarde behouden die op het etiket staat.
• Microbiële veiligheid (controle op ziekteverwekkers): In voedingsmiddelen met een laag zuurgehalte (pH > 4,6) is het binnendringen van microben, waaronder Clostridium botulinum, een kritisch veiligheidscontrolepunt. Bij het inblikken helpt de verzegeling om besmetting van sterilisatie na het proces te voorkomen, waardoor totale steriliteit wordt gegarandeerd.
• Vochtbeheersing: Het vormt een volledig schild tegen vocht. Dit helpt om aankoeken van droge poeders te voorkomen en voorkomt dat knapperige producten zacht worden, waardoor de textuur en versheid behouden blijven.
• Optimalisatie van de toeleveringsketen: Producten met een lange houdbaarheid (12 maanden of langer) bieden fabrikanten toegang tot exportmarkten zonder dat ze gebruik hoeven te maken van dure koude-ketenlogistiek. Het minimaliseert ook de retourzendingen van detailhandelaren vanwege voortijdig bederf door schimmel of bederf.

Gebruikelijke materialen en technologie voor hermetisch afgesloten levensmiddelen

Om een hermetische afsluiting te verkrijgen, moet het juiste barrièremateriaal worden gecombineerd met de juiste afdichtingstechnologie. Hoewel het doel hetzelfde is, verschilt het proces sterk tussen flexibele en harde verpakkingen.

Materialen in hermetisch gesloten verpakkingen

Flexibele verpakking: Dit type bestaat uit zakken, pouches en stickpacks. Ze zijn gebaseerd op meerlaagse laminaten (die aluminiumfolie of gemetalliseerd PET kunnen bevatten) om de barrière te vormen. Het sealproces is bijna volledig Heat Sealing. De machine gebruikt hitte en druk om de binnenste lagen sealant (meestal PE of PP) samen te smelten. Hoewel er soms standaardlijm wordt gebruikt bij het lamineren, is de seal zelf gebaseerd op samensmelting. Hoewel ze nuttig zijn voor snacks en lichtgewicht producten, zijn flexibele afdichtingen gevoeliger voor perforaties en fysieke spanning in vergelijking met stijve afdichtingen.

Stijve verpakking: Stijve verpakkingen zijn de standaard voor producten met een hoge waarde, die zwaar zijn of een lange levensduur vereisen. Dit zijn metalen afdichtingen op blikken (blik of aluminium), glazen potten en stijve plastic verpakkingen.

• Metalen blikjes: Deze hebben Mechanical Interlocking (dubbele naad) nodig. De afdichting wordt gecreëerd door het metaal van het deksel en het blikje fysiek te vervormen. Dit is cruciaal voor hermetisch afgesloten blikken en hermetische blikken.
• Flessen/potten: Deze maken vaak gebruik van inductiesealen, waarbij een folievoering op de lip van de verpakking wordt gesmolten.

Stijve verpakkingen bieden superieure fysieke bescherming tijdens transport en zijn vaak de enige haalbare optie voor vacuüm- en stikstofgespoelde toepassingen waarbij drukverschillen een flexibele zak zouden verpletteren.

Soorten afdichtingstechnieken en hun toepassingen

De gebruikte techniek bepaalt welke apparatuur nodig is op de productielijn.

• Mechanische dubbele naadverbinding (stijf metaal/composiet)
  • Vereiste machines: Kannennaaimachines.
  • Machinevarianten: Deze omvatten halfautomatische naaimachines (waar de operator het blikje inbrengt) in het geval van boutique productie en hogesnelheidsrotatienaaimachines (systemen met meerdere koppen) in het geval van massaproductie.
  • Toepassing: Ingeblikt voedsel, drank en industriële goederen die structurele stijfheid en 100% hermetische integriteit vereisen. Dit creëert het klassieke hermetische blik.
• Inductiedopafdichting (hard plastic/glas)
  • Vereiste machines: Inductiedopafdichters.
  • Machinevarianten: Dit zijn meestal Inline Inductiesystemen die op een transportband worden gemonteerd. Ze sluiten flessen bij hoge snelheden. Er zijn handheld modellen voor laboratoriumtesten of microproductie.
  • Toepassing: Flesjes voor geneesmiddelen, pindakaas, zuivelproducten en chemische producten waarbij lekpreventie en manipulatie het belangrijkst zijn.
• Vacuüm- en stikstofspoeling (gemodificeerde atmosfeer)
  • Vereiste machines: Vacuümbliknaaimachines of Stikstofspoelnaaimachines.
  • Machinevarianten: Deze gespecialiseerde naaimachines hebben een gesloten kamer. De machine creëert een vacuüm en injecteert het inerte stikstofgas net voordat het proces van het dubbel naaien plaatsvindt.
  • Toepassing: Zuigelingenvoeding, koffiepoeder en noten-producten waarbij oxidatie een waardevernietigend proces is.
• Directe hitteafdichting (flexibel): Hierbij worden verwarmde bekken of wielen gebruikt om plastic lagen samen te smelten. Hoewel het niet kan worden toegepast op harde blikken, is het de standaard voor zakken.
  • Vereiste machines: Verticale vormvulling (VFFS) machines, Flow Wrappersof Sealers voor zakken.
  • Toepassing: Aardappelchips, snackrepen en zakjes voor eenmalig gebruik.

De mechanica van hermetische afdichting voor metalen blikken

Bij fabrikanten van conserven, zoals tonijn en zuigelingenvoeding, is de dubbele naad het belangrijkste technische proces in de fabriek. Het sealen van blikjes is gebaseerd op fysica (vervorming) in tegenstelling tot thermisch sealen, dat gebaseerd is op chemie (smelten). Het is niet afhankelijk van lijm of kleefstof. Het is gebaseerd op het nauwkeurig buigen van metaal om een labyrint te vormen dat onmogelijk kan worden doorbroken door bacteriën of verontreinigingen.

De machine die dit doet is de Can Seamer. Om de kwaliteit te controleren, moet je begrijpen hoe deze werkt.

Het dubbelnaadproces uitgelegd

A dubbele naad is een hermetische afsluiting die wordt gevormd door de randen van het bliklichaam en het blikuiteinde (deksel) in elkaar te laten grijpen. Het is een procedure in twee stappen, die wordt uitgevoerd door de rollen en klauwplaat van de naaimachine.

De anatomie van de naad:

• Lichaamshaak: De flens van de blikcilinder is naar beneden geklapt.
• Omslag Haak: Het gekrulde deel van het deksel wordt omhoog gevouwen onder de lichaamshaak.
• Naaimassa: Een laag rubber of latex aan de binnenkant van de krul van het deksel. Dit werkt als een compressieafdichting; het wordt ingedrukt wanneer de metalen haken in elkaar grijpen om de microscopische ruimtes tussen de metalen lagen op te vullen en zo de afdichting gasdicht te maken.

De tweestappen-operatie:

1. Eerste operatie (de krul): De eerste wals dwingt de krul van het deksel onder de flens van het blik. Hij rolt de twee metalen losjes op. De naad wordt op dit punt gemaakt, maar niet strak. Hij ziet er afgerond uit.
2. Tweede bewerking (Het strijken): De tweede roller wordt gebruikt om de naad met veel druk aan te drukken. Dit comprimeert de verbinding en dwingt de lichaamshaak en de bekledingshaak om contact te maken, waardoor een stevige afdichting ontstaat.

Veelvoorkomende naaddefecten en preventie

Aangezien het proces van dubbel naaien afhankelijk is van de precisie van de machine, kunnen kleine fouten in de kalibratie van de machine leiden tot een naaddefect. Voor hermetisch afgesloten blikken is zelfs een microscopisch klein gaatje al een mislukking.

Deze defecten worden nauwelijks veroorzaakt door de operator, maar door de machine. Naaimachines van slechte kwaliteit die lage toleranties hebben of zachte materialen gebruiken zoals standaard messing of koper in gebieden met hoge druk op het gereedschap (in plaats van gehard staal) kunnen tijdens het gebruik trillen, wat resulteert in ongelijkmatige druk. Het antwoord is om naaimachines met hoge precisie te gebruiken met stabiele gereedschappen van geharde staalsoorten die hun instellingen niet veranderen tijdens miljoenen cycli.

Hermetische afdichtingen in flessen en potten bereiken

Blikjes zijn gebaseerd op de vervorming van metalen, maar stijve flessen (plastic en glas) hebben een andere uitdaging: de thermische uitzettingscoëfficiënt. Glazen en metalen deksels zetten op verschillende snelheden uit en krimpen in onder invloed van warmte, waardoor de verzegeling los kan raken.

Een andere mythe in de industrie is dat een stevig vastgeschroefde dop een hermetische afsluiting is. Dit is onjuist. De eenvoudige schroefdop is gebaseerd op torsie - wrijving tussen de schroefdraad van de dop en de flessenhals. Kunststof materialen hebben echter een eigenschap die bekend staat als kruip (koude stroming), wat inhoudt dat ze kruipen onder constante druk. Na verloop van tijd of door de trillingen van het transport raakt een schroefdop microscopisch los. Hierdoor wordt de verzegeling doorboord, waardoor lucht kan passeren. In het geval van producten als pindakaas, farmaceutische producten en specerijen is Torque Capping dus geen hermetische afsluitingstechniek. Het is slechts een afsluitmethode.

Om een echte hermetische afsluiting op een stijve fles te krijgen, moeten fabrikanten gebruik maken van Induction Cap Sealing.

Deze technologie vormt een verbinding die niet afhankelijk is van de torsie van de dop. Dit wordt gedaan door gebruik te maken van een speciale voering in de dop, die is gemaakt van een pulpkarton, was, aluminiumfolie en een polymeer hittebestendige afdichtingslaag. Er wordt een elektromagnetisch veld geproduceerd wanneer de fles met dop door een inductiemachine gaat.

Dit veld verhit de plastic kap niet, maar veroorzaakt wervelstromen in de aluminiumfolie laag. De folie wordt snel heet en de polymeerfilm eronder smelt. Deze film smelt direct samen met het landoppervlak (de lip) van de fles. Tegelijkertijd smelt door de hitte de was en komt de folie los van de dop. Bij het afkoelen van de fles wordt de folie aan de mond van de fles gelast, waardoor een volledige barrière tegen zuurstof en vocht wordt gevormd. Dit geeft ook aan dat er geknoeid is; de consument moet het zegel fysiek openen om het product te krijgen.

Kwaliteitscontrole en selectie van de juiste sealmachine

Om over te gaan op productie is het nodig om de juiste apparatuur te kiezen en verificatieprocedures te ontwikkelen. De apparatuur die je kiest, bepaalt de verwerkingscapaciteit, het afkeurpercentage en de arbeidskosten.

Verificatie: De verzegeling testen

Je kunt niet aannemen dat een afdichting hermetisch is; je moet het bewijzen. Er zijn twee belangrijke methoden:

• Bubbeltest (Destructief): Vaak genoemd in ASTM D3078. De vacuümkamer wordt gevuld met water en de verzegelde verpakking wordt erin ondergedompeld. De druk in de verpakking is groter dan die aan de buitenkant wanneer het vacuüm wordt getrokken. Bij lekkage komt er een stroom belletjes uit. Dit is goedkoop en gemakkelijk, maar het doodt het monster.
• Vacuümverval (niet-destructief): Door gebruik te maken van standaarden zoals ASTM F2338. Een sensor wordt gebruikt om het drukniveau te controleren in een kamer waar de verpakking zich bevindt. Als de druk varieert (afneemt) nadat het vacuüm is getrokken, betekent dit dat het gas uit de verpakking ontsnapt. Dit is nauwkeurig en geschikt voor hoogwaardige voedingsmiddelen of farmaceutische producten.

Selectiecriteria voor machines

Bij line architecture consulting houden we rekening met drie aspecten:

1. CPM (blikken/containers per minuut): Snelheid bepaalt de kosten.
   1. Een startende onderneming kan een machine met 15-20 CPM nodig hebben.
   2. Een gevestigde fabriek kan een roterend systeem met 50 of meer CPM nodig hebben.
   3. Advies: Koop voor je 3-jaarsprognose, niet voor je huidige status.
2. Veelzijdigheid van containers: Seal je slechts één diameter hermetisch blik, of vijf? Er zijn machines waarbij de klauwplaat en rollen snel verwisseld kunnen worden, en er zijn machines die specifiek zijn voor één formaat. Als je een lijst met SKU's hebt met een hoge mix en lage volumes, zoek dan naar gereedschappen die gemakkelijk verwisselbaar zijn.
3. Materiaal compatibiliteit: PE-flessen en PET-flessen hebben verschillende frequentie-instellingen nodig om te worden geïnduceerd met een inductiesealer. Een aluminium bliksealer heeft een andere walsdruk nodig dan een bliksealer met hermetische sluiting.

Automatiseringsniveaus

• Halfautomatisch: De operator plaatst het blikje en schakelt de cyclus in. Het meest geschikt voor boetiekmerken, laboratoriumtests of speciale producties in kleine volumes. Het is erg flexibel en arbeidsintensief.
• Volautomatisch: Het product wordt aangevoerd via transportbanden. De machine indexeert, verzegelt en voert automatisch uit. Dit is noodzakelijk bij schaalvergroting. De huidige automatische lijnen bevatten vaak stikstofspoel- en vacuümmogelijkheden in het sealstation.

Productveiligheid garanderen met geavanceerde afdichtingstechnologie

Uiteindelijk is hermetische afdichting het belangrijkste controlepunt in uw productielijn. Het is de laatste barrière tussen uw product en de omgeving, die ervoor zorgt dat het product bestand is tegen extreme omstandigheden tijdens transport en opslag. Falen in dit geval doet alle toegevoegde waarde bij het sourcen, verwerken en afvullen teniet. Betrouwbaarheid is geen luxe; het is een werkvereiste.

Dit is het punt waarop het een strategisch voordeel is om samen te werken met een gespecialiseerde fabrikant.

Levapack is al meer dan 14 jaar bezig met het verfijnen van de techniek achter het sealen van blikken en het automatiseren van verpakkingen. Wij verkopen niet zomaar standaard units; wij ontwikkelen oplossingen die passen bij specifieke fabrieksruimtes en productiedoelen. Of u nu een kleine onderneming bent die een robuuste halfautomatische naaimachine nodig heeft of een grote fabriek die een stikstofvacuümlijn met een capaciteit van 40 blikken per minuut nodig heeft, onze apparatuur is gebouwd met eersteklas componenten van Siemens en Schneider om een consistente, hermetische integriteit te garanderen. Met een garantie van 16 maanden en de mogelijkheid om op maat gemaakte gereedschappen te maken, helpen we u om de kwaliteit van uw producten en uw merkreputatie veilig te stellen.

Zet de integriteit van uw product niet op het spel. Als u niet zeker weet welke afdichtingstechnologie geschikt is voor uw container of productiesnelheid, neem dan nu contact op met een technisch specialist. Neem contact met ons op om te onderhandelen over een verpakking op maat die voldoet aan uw behoeften op het gebied van houdbaarheid en veiligheid.