Zachowanie integralności produktu we współczesnym łańcuchu dostaw w handlu detalicznym wymaga zastosowania zaawansowanych technik kontroli atmosfery, a także wykorzystania wysokiej jakości surowców. Wydłużające się cykle dystrybucji na skalę globalną tworzą krytyczny wąski gardło operacyjne, w którym wrażliwe produkty są narażone na szkodliwe działanie tlenu i wilgoci. Niniejszy przewodnik omawia płukanie azotem – standard techniczny stosowany w branży opakowaniowej w celu zmniejszenia ryzyka psucia się produktów pod wpływem czynników biologicznych i chemicznych. Zastosowanie płukania azotem jest często idealnym rozwiązaniem w zakresie konserwacji żywności ze względu na środki kontroli dotyczące tlenu i wilgoci.

Czym jest płukanie azotem?

Płukanie azotem pozostaje jedną z najczęściej stosowanych technik w pakowaniu w zmodyfikowanej atmosferze (MAP), znanym również pod ogólną nazwą „pakowania w atmosferze”. Jest to proces pakowania polegający na wyparciu objętościowym, w którym powietrze otoczenia znajdujące się w pojemniku lub woreczku z żywnością – składające się w około 21% z tlenu i pewnej ilości wilgoci – zostaje zastąpione azotem gazowym o wysokiej czystości (N₂).

Pakowanie w azot jest uważane za bezpieczną metodę, ponieważ gaz ten jest obojętny chemicznie, co oznacza, że jest stabilny i nie wchodzi w reakcje chemiczne ani z produktem spożywczym, ani z materiałami opakowaniowymi w standardowych warunkach przechowywania. W typowym pojemniku z atmosferą atmosferyczną obecność tlenu sprzyja rozwojowi bakterii tlenowych, co powoduje psucie się żywności. Mówiąc prościej, jeśli pojemnik zostanie poddany pakowaniu z przepłukaniem azotem, poziom tlenu zostaje obniżony do poziomu, przy którym bakterie tlenowe nie są w stanie przetrwać, co eliminuje proces psucia się żywności.

Nie chodzi tu po prostu o napełnienie worka powietrzem, lecz o specjalistyczną formę aktywnej mapy. W profesjonalnym pakowaniu często wyznacza się docelowy poziom tlenu resztkowego poniżej 3% dla większości opakowań, a w najbardziej wymagających przypadkach, takich jak preparaty dla niemowląt, dąży się do poziomu poniżej 1%. Aby osiągnąć wydłużony okres przydatności do spożycia, należy wdrożyć system zamkniętej pętli, w którym gaz jest wtryskiwany, a pojemnik jest zamykany w zsynchronizowanej sekwencji, aby uniknąć ponownego przedostania się powietrza atmosferycznego do środka.

Główne zalety stosowania azotu

W większości przypadków stosowanie azotu gazowego jest uzasadnione, biorąc pod uwagę, że przyczynia się on do fizycznej i chemicznej stabilizacji różnych produktów, co z kolei pozwala producentowi zmniejszyć ilość odpadów i zapewnia lepszą kontrolę jakości.

• Zapobieganie utlenianiu i jełczeniu

W przypadku większości produktów zawierających pewną ilość tłuszczu i oleju utlenianie jest główną przyczyną przedwczesnego skrócenia okresu przydatności do spożycia. Dzieje się tak w wyniku interakcji tlenu z lipidami, co z kolei wywołuje proces zwany utleniającym jełczeniem, który powoduje rozkład lipidów, skutkując niepożądanym smakiem i nieprzyjemnym zapachem. Stosując przepłukiwanie azotem, można stworzyć barierę chroniącą przed utlenianiem. Dzieje się tak, ponieważ azot usuwa tlen, dzięki czemu lipidy pozostają stabilne, a świeżo smażone przekąski lub świeżo prażone orzechy zachowują ten sam smak przez wiele miesięcy.

• Amortyzacja fizyczna i ochrona konstrukcyjna

Chociaż stabilność chemiczna azotu może być atrakcyjną cechą, jego wyjątkowa zaleta mechaniczna zależy również od rodzaju opakowania. W opakowaniach elastycznych azot wypełnia pojemnik i przeciwdziała zewnętrznym naciskom, tworząc efekt “poduszki”. Ma to ogromne znaczenie w przypadku delikatnych produktów spożywczych, takich jak chipsy ziemniaczane, gdzie bez ochronnej warstwy azotu ułożone w stos produkty uległyby mechanicznemu zgnieceniu pod wpływem ciężaru.

W przypadku sztywnych opakowań, w tym puszek blaszanych, aluminiowych lub kompozytowych, podczas zamykania wtryskiwany jest azot w celu utrzymania ciśnienia wewnętrznego i zapobiegania zjawisku “panelingu”, polegającego na tym, że ścianki puszki pod wpływem siły przesuwają się w kierunku środka. Zjawisko to wynika z wahań ciśnienia podczas chłodzenia oraz transportu na dużych wysokościach. W tym przypadku azot pełni również funkcję wzmocnienia konstrukcyjnego, gwarantując konsumentowi nienaruszony produkt oraz wyjątkowo długi okres przydatności do spożycia produktów spożywczych.

• Zachowanie właściwości sensorycznych

Oprócz cech związanych z pozyskiwaniem i pakowaniem, takich jak kolor i konsystencja, wartość rynkowa produktów premium, w tym kawy i suszonych owoców egzotycznych, zależy również od ceny aromatu. Aromat powstaje dzięki lotnym związkom organicznym, które są bardzo podatne na utlenianie. Płukanie azotem jest jedyną metodą pakowania, która pozwala na zatrzymanie tych związków. Ponadto płukanie azotem zapobiega brązowieniu enzymatycznemu suszonych owoców. Dzięki temu produkt jest bardziej atrakcyjny dla konsumentów, zmniejsza się prawdopodobieństwo jego zwrotu oraz buduje się zaufanie konsumentów.

Proces przepłukiwania azotem podczas pakowania krok po kroku

Aby zapewnić stały okres przydatności do spożycia, proces przepłukiwania azotem musi być realizowany z zachowaniem precyzyjnej kontroli i zintegrowany z zautomatyzowanym procesem produkcyjnym. Przebieg procesu w branży obejmuje następujące etapy:

Główne zastosowania w różnych kategoriach produktów spożywczych

Różne produkty mają różne wymagania biologiczne. Znajomość zalet systemu płukania azotem ma kluczowe znaczenie dla powodzenia operacyjnego, zwłaszcza w przypadku produktów łatwo psujących się.

Najlepsze aplikacje

• Kawa i herbata: W pojemniku ziarna kawy uwalniają olejki, które szybko ulegają utlenieniu. Wprowadzanie azotu pozwala zachować delikatne olejki aromatyczne, a także zapobiega pojawieniu się “stęchłego” posmaku. W przypadku mielonej kawy w puszkach wypieranie azotem stanowi branżowy standard pozwalający zachować aromat “świeżo palonej” kawy.
• Przekąski: W produktach takich jak chipsy ziemniaczane i precle azot służy do zachowania świeżości, a także do utworzenia warstwy ochronnej. Gaz ten pozwala zachować chrupiącą konsystencję, chroni przed wilgocią i zapobiega jełczeniu tłuszczów.
• Mleko w proszku: Mleko w proszku o wyższej zawartości tłuszczu może ulec zepsuciu pod wpływem tlenu. Aby zachować stabilność witamin i minerałów, poziom tlenu resztkowego musi wynosić poniżej 1%. Zwłaszcza w przypadku mleka w proszku w puszkach stosuje się metodę próżniową z późniejszym przepłukaniem, co pozwala na jego długotrwałe przechowywanie.
• Orzechy i suszone owoce: Te produkty spożywcze zawierają dużą ilość tłuszczów nienasyconych. Orzechy i suszone owoce można przechowywać bez stosowania dodatkowych dodatków chemicznych, ponieważ azot zapobiega utlenianiu się tłuszczów nienasyconych, dzięki czemu orzechy pozostają chrupiące, a owoce zachowują intensywny kolor.

Które produkty nie nadają się do stosowania z azotem?

• Świeże owoce i warzywa: Produkty te składają się z żywych komórek i wymagają utrzymania ich żywotności poprzez zapewnienie określonego, niskiego poziomu tlenu. W przypadku umieszczenia ich w środowisku azotowym 100% ulegną one fermentacji beztlenowej, co spowoduje ich szybkie zepsucie oraz powstanie związków o nieprzyjemnym zapachu.
• Świeże owoce morza: Podobnie jak w przypadku świeżych produktów, żywe skorupiaki i ryby potrzebują tlenu do procesów metabolicznych. Dlatego przepłukanie produktu azotem spowoduje jego zniszczenie.
• Konserwy o niskiej kwasowości: W przypadku braku innych środków konserwujących, takich jak sterylizacja w wysokiej temperaturze (sterylizacja w retorcie), środowisko czysto beztlenowe (pozbawione tlenu) może sprzyjać przetrwaniu i rozwojowi śmiertelnego patogenu – Clostridium botulinum. Dlatego też należy stosować azot w połączeniu z odpowiednimi procedurami zapewniającymi bezpieczeństwo żywności.

Porównanie płukania azotem z innymi metodami konserwacji

Przy ocenie technologii pakowania warto porównać metodę przepłukiwania azotem z innymi powszechnie stosowanymi standardami branżowymi.

Płukanie azotem jest zazwyczaj preferowane w przypadku szybkich linii zautomatyzowanych, gdzie priorytetem jest wygląd opakowania oraz ochrona kształtu produktu.

Jak skutecznie dobierać i wdrażać systemy azotowe

Wybór odpowiedniej infrastruktury polega na znalezieniu kompromisu między wymaganiami technicznymi a całkowitymi kosztami inwestycyjnymi.

Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy doborze sprzętu

Przy ocenie potencjalnego sprzętu należy wziąć pod uwagę następujące wytyczne:

• Resztowa Cele dotyczące tlenu: Czy urządzenie jest w stanie stale utrzymywać poziom tlenu zgodny z wymaganiami obowiązującymi w Państwa branży?
• Prędkość produkcji (CPM): Należy zadbać o to, aby cykl przepłukiwania gazem nie stał się wąskim gardłem na linii produkcyjnej.
• Materiał Kompatybilność: Urządzenie musi być dostosowane do rodzaju używanych pojemników, niezależnie od tego, czy są to pojemniki blaszane, aluminiowe, plastikowe czy z papieru kompozytowego.
• Normy higieniczne: W przemyśle spożywczym i farmaceutycznym do produkcji urządzeń wymagana jest stal nierdzewna typu #304 lub #316. Ważne jest, aby materiały użyte do produkcji urządzeń były odporne na korozję i łatwe do dezynfekcji.

Włączenie azotu do istniejącej linii produkcyjnej

Wprowadzenie przepłukiwania azotem do już istniejącej i działającej linii należy zintegrować w taki sposób, aby zapewnić brak strat gazu i pogorszenia jakości. Pierwszą rzeczą, którą należy ustalić, jest stabilność dostaw gazu. Zbiornik buforowy może posłużyć do wyrównania wahań ciśnienia występujących podczas krótkotrwałych skrajnych wartości szybkości napełniania. Następnie należy sprawdzić, czy sterownik PLC (programowalny sterownik logiczny) jest skonfigurowany tak, aby umożliwić koordynację napełniania i zgrzewania, sygnalizując zamknięcie okien wtrysku gazu w synchronizacji ze skokiem zgrzewania. Na koniec należy upewnić się, że zainstalowano wbudowany analizator przestrzeni nad produktem, służący do pomiaru i monitorowania zawartości tlenu.

W jaki sposób firma Levapack rozwiązuje problem precyzji

Levapack specjalizuje się właśnie w tej synchronizacji. Nasze maszyny Nie ograniczają się one jedynie do wprowadzania gazu; kontrolują one atmosferę wewnątrz pojemnika. Stosujemy architekturę typu “najpierw próżnia, potem napełnianie” — wykorzystując konstrukcję dwukomorową, która fizycznie usuwa tlen, zanim do środka dostanie się choćby jedna cząsteczka azotu. Poziom tlenu resztkowego utrzymuje się stale poniżej 3%, a w wielu przypadkach jest nawet niższy.

Systemy te wykonujemy z wysokiej jakości stali nierdzewnej #304 lub #316 oraz wyposażamy w najwyższej klasy ekrany dotykowe z sterownikiem PLC, ponieważ maszyna, która ulega awarii, nie jest opłacalnym zakupem, niezależnie od ceny. Otrzymujesz wysoką wydajność — przetwarzanie do 30 puszek na minutę — w systemie posiadającym certyfikaty zgodności z normami CE, CSA i ISO 9001.

Dzięki 14-letniemu doświadczeniu w obsłudze klientów w ponad 36 krajach rozumiemy, że zwrot z inwestycji zależy od dwóch czynników: niezawodności i oszczędności gazu. Zapewniamy oba te elementy w cenie, która pozostaje bardziej przystępna niż u naszych konkurentów. Niezależnie od tego, czy pakujesz orzechy w tempie 15 puszek na minutę, czy też proszki o wysokiej zawartości tłuszczu, wymagające czystości na poziomie 99%, wdrażamy odpowiednią technologię, dzięki czemu możesz skupić się na produkcie, a nie na tlenie.

Nadal masz pewne obawy związane z płukaniem azotem?

Zrozumiałe jest, że zainteresowane strony mogą odczuwać obawy związane z tym, jakie nowe gazy mogą zostać wprowadzone do ich środowisk produkcyjnych. Poniżej przedstawiono niektóre z najczęstszych obaw wraz z uzasadnieniem technicznym:

• Czy jest to bezpieczne dla pracowników i konsumentów?

Azot jest nietoksyczny i niepalny, a jego zawartość w powietrzu, którym oddychamy, wynosi około 75%. O ile zakład produkcyjny jest wyposażony w odpowiednie systemy wentylacyjne zapobiegające wypieraniu przez azot powietrza nadającego się do oddychania, jest to metoda całkowicie bezpieczna dla przemysłu spożywczego. Konsument również jest bezpieczny, ponieważ azot ulatnia się do atmosfery po otwarciu opakowania.

• Czy ma to wpływ na smak lub aromat potrawy?

Nic, obiecujemy. Ponieważ azot jest chemicznie obojętny, jest tak samo bezsmakowy i bezwonny, jak neutralny, i nie wchodzi w reakcje z żywnością na żadnym poziomie molekularnym. Azot pomaga natomiast chronić żywność przed utlenianiem, które w przeciwnym razie mogłoby zmienić jej właściwości i wpłynąć na jej pierwotny stan.

• Czy paczka rozszerzy się lub pęknie podczas transportu?

Pojemność zamkniętego pojemnika lub worka, tzw. „pojemność napełnienia”, jest zazwyczaj określana przez profesjonalnych inżynierów w odniesieniu do przewidywanych wysokości transportu. Inżynierowie ds. opakowań mogą ustawić ciśnienie wtrysku gazu w stosunku do pojemności napełnienia w taki sposób, aby uszczelnienie było odpowiednio chronione podczas transportu na dużych wysokościach, bez ryzyka jego uszkodzenia.

Decyzja o zastosowaniu przepłukiwania azotem w opakowaniu to inwestycja w jakość produktu i stabilność łańcucha dostaw. Dzięki odpowiedniemu wykorzystaniu dynamiki przepływu gazu oraz przemyślanemu doborowi zintegrowanych systemów inżynierowie mogą zapewnić optymalny okres przydatności do spożycia oraz zachować charakterystyczne właściwości sensoryczne produktu, co z kolei chroni markę.

Czy chcieliby Państwo skonsultować się z ekspertem w celu ustalenia optymalnej konfiguracji przepłukiwania azotem dla konkretnego rodzaju materiału i prędkości produkcji? Skontaktuj się z Levapack Już dziś, aby uzyskać indywidualną ocenę techniczną.