Упаковка в пищевой промышленности преследует две разные цели: хранение и сохранение. Контейнирование - это логистический вопрос, в то время как сохранение - это научный вопрос. Задаваясь вопросом, что такое герметичная упаковка, вы должны знать, что это жизненно важное понятие на стыке увеличения срока годности и безопасности пищевых продуктов.

Для производителей порошков, ретортированных продуктов и напитков механика герметичного уплотнения - не вариант. Это основное препятствие между жизнеспособным коммерческим продуктом и ответственностью. В данном руководстве рассматриваются технические определения, требования к материалам и машинные процессы, необходимые для достижения настоящей герметичности в промышленных условиях.

Что такое герметичное уплотнение в пищевой промышленности

В потребительском маркетинге термин "герметичный" обычно используется как взаимозаменяемый с понятием "герметичный", в то время как в промышленном машиностроении и пищевой промышленности разница очень важна. Первый шаг к правильному выбору упаковочной инфраструктуры - четкое понимание этого определения.

Пластиковый контейнер с защелкивающейся крышкой кажется обычному потребителю закрытым, поскольку в нем находится вода. Это герметичное уплотнение. Это герметичное уплотнение. Она не допускает объемного движения воздуха и жидкостей. Но на молекулярном уровне герметичные уплотнения обычно проницаемы. Молекулы газа могут диффундировать через границу уплотнения или материал в течение нескольких недель или месяцев, что может привести к медленной утечке.

Для сравнения, герметичное уплотнение (или газонепроницаемое уплотнение) образует барьер, не проницаемый для вмешательства внешней среды. Она препятствует проникновению газов (кислорода, азота), водяного пара и микроорганизмов. Настоящая герметичная крышка навсегда сохраняет внутреннюю среду упаковки неизменной, независимо от изменений внешней влажности или давления.

Инженеры измеряют эту целостность двумя основными способами:

• Скорость передачи кислорода (OTR): Это скорость прохождения кислорода за 24 часа. В случае с чувствительными продуктами, такими как сухое молоко, OTR должен быть близок к нулю.
• Коэффициент пропускания водяных паров (WVTR): Это показатель проникновения влаги. Большое количество WVTR приводит к комкованию порошков или зачерствению сухих продуктов.

Поскольку сушеные специи и ретортированное мясо подвергаются воздействию высоких температур для стерилизации, промышленным стандартом является герметичное закрытие, чтобы гарантировать, что продукт, который выходит с фабрики, является тем же самым продуктом, который попадает к потребителю.

Почему герметичность важна для упаковки пищевых продуктов

Инвестиции в оборудование, обеспечивающее герметичность, такое как двухшовный аппарат или индукционный запайщик, требуют значительных капитальных затрат. Однако их окупаемость оправдывается тем, что они защищают от биологической и химической деградации.

Поэтому в современных пищевых линиях герметичность не является предметом торга:

• Предотвращение окислительного прогоркания: Кислород - главный враг жиров и масел. Воздействие кислорода приводит к быстрому окислению, что вызывает неприятный привкус и прогорклый аромат, особенно в орехах, жареных закусках и молочных порошках. Эта химическая реакция предотвращается благодаря герметичному уплотнению.
• Сохранение питательных веществ: Чувствительные питательные вещества, такие как витамин С и витамин А, разрушаются при контакте с кислородом. Герметичная упаковка используется для того, чтобы пищевые добавки и детские смеси сохраняли заявленную на этикетке питательную ценность в течение всего срока годности.
• Безопасность микроорганизмов (контроль патогенов): В низкокислотных продуктах (pH > 4,6) попадание микробов, в том числе Clostridium botulinum, является критической точкой контроля безопасности. При консервировании герметизация помогает избежать загрязнения после стерилизации, обеспечивая полную стерильность.
• Контроль влажности: Он образует полный щит от влаги. Это помогает избежать налипания сухих порошков и предотвращает размягчение хрустящих продуктов, что сохраняет текстуру и свежесть.
• Оптимизация цепей поставок: Продукты с длительным сроком хранения (12 месяцев и более) позволяют производителям выходить на экспортные рынки без необходимости использовать дорогостоящую логистику "холодных цепей". Это также сводит к минимуму возврат товаров розничными продавцами из-за преждевременного истечения срока годности, вызванного плесенью или порчей.

Распространенные материалы и технологии, используемые для изготовления герметичных пищевых продуктов

Чтобы получить герметичную упаковку, необходимо сочетать соответствующий барьерный материал с соответствующей технологией запечатывания. Хотя цель одна и та же, процесс значительно отличается для гибкой и жесткой упаковки.

Материалы в герметичной упаковке

Гибкая упаковка: К этому типу относятся пакеты, мешки и стик-пакеты. В их основе лежит многослойный ламинат (который может содержать алюминиевую фольгу или металлизированный ПЭТ), обеспечивающий барьер. Процесс запечатывания почти полностью состоит из теплового запаивания. Машина использует тепло и давление, чтобы соединить внутренние слои герметика (обычно ПЭ или ПП) вместе. Хотя при ламинировании иногда используются стандартные клеи, сама герметизация основана на сплавлении. Хотя они полезны при производстве снеков и легких продуктов, гибкие пломбы, как правило, более восприимчивы к проколам и физическим нагрузкам по сравнению с жесткими.

Жесткая упаковка: Жесткая упаковка - это стандарт выбора, когда продукт имеет высокую стоимость, вес или требует длительной эксплуатации. К ней относятся металлические уплотнители на банках (жесть или алюминий), стеклянных банках и жестких пластиковых контейнерах.

• Металлические банки: Для них требуется механическая блокировка (двойной шов). Уплотнение создается за счет физической деформации металла крышки и корпуса банки. Это очень важно для герметичных банок и герметичных консервных банок.
• Бутылки/банки: В таких случаях часто используется индукционная герметизация, при которой фольга приклеивается к кромке контейнера.

Жесткая упаковка обеспечивает превосходную физическую защиту при транспортировке и часто является единственным возможным вариантом для применения в условиях вакуума и азотной промывки, когда перепады давления могут разрушить гибкую упаковку.

Виды техники уплотнения и их применение

Используемая техника определяет оборудование, которое потребуется на производственной линии.

• Механический двойной шов (жесткий металл/композит)
  • Необходимое оборудование: Зашивочные машины (зашивочные машины).
  • Варианты машин: К ним относятся полуавтоматические зашивочные машины (когда оператор вставляет банку) в случае бутикового производства и высокоскоростные ротационные зашивочные машины (многоголовочные системы) в случае массового производства.
  • Применение: Консервированные продукты, напитки и промышленные товары, требующие жесткости конструкции и герметичности 100%. Это позволяет создать классическую герметичную банку.
• Уплотнение индукционной крышки (жесткий пластик/стекло)
  • Необходимое оборудование: Индукционные герметизаторы крышек.
  • Варианты машин: Обычно это индукционные системы, устанавливаемые на конвейерную ленту. Они закрывают бутылки при высоких скоростях. Существуют ручные модели для лабораторных испытаний или микропроизводства.
  • Применение: Фармацевтические препараты, арахисовое масло, молочные продукты и химические бутылки, для которых наиболее важны защита от протечек и защита от вскрытия.
• Вакуумная и азотная промывка (модифицированная атмосфера)
  • Необходимое оборудование: Вакуумные запайщики банок или Машины для обработки швов с азотной промывкой.
  • Варианты машин: Эти специализированные машины имеют закрытую камеру. Машина создает вакуум и нагнетает инертный газ азот непосредственно перед процессом двойного шва.
  • Применение: Детская молочная смесь, кофейный порошок и орехи - продукты, в которых окисление является процессом, разрушающим ценность.
• Герметизация прямым нагревом (гибкая): Он предполагает использование нагретых губок или дисков для сплавления слоев пластика. Хотя его нельзя применять к жестким банкам, он является стандартом для пакетов.
  • Необходимое оборудование: Вертикальная пломба для заполнения формы (VFFS) машины, Обертыватели потока, или Запайщики пакетов.
  • Применение: Картофельные чипсы, закусочные батончики и пакетики для разового употребления.

Механика герметичного закрытия металлических банок

Для производителей консервов, таких как тунец, детские смеси и т. д., самым важным техническим процессом на заводе является двойной шов. Герметизация банок основана на физике (деформации), в отличие от тепловой герметизации, которая основана на химии (плавлении). Он не зависит от клея или адгезива. Она основана на точном сгибании металла для формирования лабиринта, через который невозможно проникнуть бактериям или загрязняющим веществам.

Машина, которая это делает, - Can Seamer. Для контроля качества необходимо понимать, как она работает.

Объяснение процесса двойного шва

A двойной шов это герметичное уплотнение, образующееся при сцеплении краев корпуса банки и ее торца (крышки). Это двухэтапная процедура, которая выполняется роликами и патроном шовной машины.

Анатомия шва:

• Крючок для тела: Фланец баллончика откидывается вниз.
• Обложка крючком: Загнутая часть крышки отгибается вверх под крючок.
• Состав для заделки швов: Покрытие из резины или латекса на внутренней стороне завитка крышки. Это уплотнение действует как компрессионное; оно сжимается, когда металлические крючки сцепляются друг с другом, заполняя микроскопические пространства между металлическими слоями, что делает уплотнение газонепроницаемым.

Двухэтапная операция:

1. Первая операция (Завивка): Начальный ролик заставляет загибаться крышку под фланец банки. При этом два металла неплотно прилегают друг к другу. На этом этапе шов получается, но не плотным. Он выглядит округлым.
2. Вторая операция (глажка): Второй ролик используется для прижимания и затягивания шва с большим давлением. Это сжимает состав и заставляет крючок корпуса и крючок крышки соприкасаться, создавая прочное уплотнение.

Распространенные дефекты швов и их предотвращение

Поскольку процесс двойного шва зависит от точности машины, любые незначительные ошибки в калибровке машины могут привести к тому, что дефект шва. Для герметично закрытых банок даже микроскопический зазор является ошибкой.

Оператор практически не вызывает эти дефекты; их вызывает машина. Некачественные шовные машины, имеющие низкие допуски или использующие мягкие материалы, такие как стандартная латунь или медь, в зонах с высокой нагрузкой на инструмент (вместо закаленной стали) могут вибрировать во время работы, что приводит к неравномерному давлению. Ответ заключается в использовании высокоточных баночных шовных машин с устойчивой оснасткой, изготовленной из закаленной стали, которая не меняет своих настроек в течение миллионов циклов.

Достижение герметичности бутылок и банок

Консервные банки основаны на деформации металлов, но у жестких бутылок (пластиковых и стеклянных) есть другая проблема: коэффициент теплового расширения. Стеклянные и металлические крышки расширяются и сжимаются под воздействием тепла с разной скоростью, что может привести к ослаблению герметичности.

Еще один миф в отрасли - это то, что плотно завинченная крышка является герметичной. Это неверно. Простая винтовая крышка основана на крутящем моменте - трении между резьбой крышки и горлышком бутылки. Тем не менее, пластиковые материалы обладают свойством, известным как ползучесть (холодное течение), которое подразумевает, что они ползут под постоянным давлением. Со временем или при вибрации во время транспортировки винтовая крышка ослабевает на микроскопическую величину. Это приводит к нарушению герметичности и пропусканию воздуха. Таким образом, в случае с такими продуктами, как арахисовое масло, фармацевтические препараты и приправы, укупорка с крутящим моментом не является герметичной. Это просто метод укупорки.

Чтобы добиться настоящей герметичности жесткой бутылки, производителям приходится использовать индукционную герметизацию крышки.

Эта технология формирует соединение, не зависящее от крутящего момента колпачка. Для этого используется специализированный вкладыш внутри колпачка, который состоит из целлюлозной плиты, воска, алюминиевой фольги и полимерного термозапечатывающего слоя. При прохождении укупоренной бутылки через индукционную машину создается электромагнитное поле.

Это поле не нагревает пластиковый колпачок, но вызывает вихревые токи в слое алюминиевой фольги. Фольга быстро нагревается, и полимерная пленка под ней плавится. Эта пленка непосредственно прилипает к поверхности (губе) бутылки. В то же время под воздействием тепла плавится воск, и фольга отклеивается от крышки. После охлаждения бутылки фольга приваривается к горлышку емкости, образуя полный барьер для кислорода и влаги. Это также свидетельствует о несанкционированном вскрытии: потребителю приходится физически вскрывать печать, чтобы достать продукт.

Контроль качества и выбор правильного оборудования для герметизации

Чтобы перейти к производству, необходимо выбрать подходящее оборудование и разработать процедуры проверки. От того, какое оборудование вы выберете, будет зависеть производительность, процент брака и трудозатраты.

Проверка: Проверка пломбы

Нельзя считать, что уплотнение герметично, его нужно доказать. Существует два основных метода:

• Пузырьковый тест (разрушающий): Часто упоминается в ASTM D3078. Вакуумная камера заполняется водой, и в нее погружается запечатанный пакет. Давление в упаковке выше, чем снаружи, когда вакуум стягивается. В случае утечки наружу вырывается поток пузырьков. Это дешево и просто, но убивает образец.
• Вакуумный распад (неразрушающий): Используя такие стандарты, как ASTM F2338. Датчик используется для проверки уровня давления в камере, где находится упаковка. Если давление изменяется (уменьшается) после снятия вакуума, это означает, что газ выходит из упаковки. Этот метод является точным и подходит для высокоценных пищевых или фармацевтических продуктов.

Критерии выбора оборудования

При консультировании по линейной архитектуре мы учитываем три аспекта:

1. CPM (банки/контейнеры в минуту): Стоимость скоростных приводов.
   1. Начинающему предприятию может потребоваться машина с частотой 15-20 кадров в минуту.
   2. Для уже существующего предприятия может потребоваться роторная система с 50 и более CPM.
   3. Совет: Покупайте, ориентируясь на трехлетний прогноз, а не на текущее состояние.
2. Универсальность контейнера: Вы запечатываете только один диаметр герметичной банки или пять? Есть машины, на которых можно быстро менять патрон и валики, а есть машины, которые предназначены только для одного размера. Если у вас есть перечень SKU с высокой степенью смешивания и малым объемом продукции, ищите легко переналаживаемую оснастку.
3. Совместимость материалов: Для индукции бутылок из полиэтилена и ПЭТ-бутылок с помощью индукционного запайщика требуются разные настройки частоты. Для запайки алюминиевых банок требуется давление роликов, которое отличается от давления роликов для запайки герметичных банок из жести.

Уровни автоматизации

• Полуавтомат: Оператор ставит банку и включает цикл. Лучше всего подходит для бутиковых брендов, лабораторных испытаний или малотиражных специализированных партий. Она очень гибкая и трудоемкая.
• Полностью автоматический: Продукт подается конвейерами. Машина индексирует, запечатывает и выгружает автоматически. Это необходимо при масштабировании. Современные автоматические линии часто включают в себя азотную промывку и вакуум на станции запечатывания.

Обеспечение безопасности продукции с помощью передовых технологий герметизации

В конечном счете, наиболее важной точкой контроля на вашей производственной линии является герметичное уплотнение. Это последний барьер между вашим продуктом и окружающей средой, гарантирующий, что он выдержит экстремальные условия при транспортировке и хранении. Неисправность в этом случае сводит на нет все затраты на поиск, обработку и фасовку. Надежность - это не роскошь, а рабочее требование.

Именно в этот момент сотрудничество со специализированным производителем становится стратегически выгодным.

Левапак потратила более 14 лет на совершенствование инженерных решений, лежащих в основе автоматизации герметизации банок и упаковки. Мы не просто продаем стандартные устройства, мы разрабатываем решения, которые соответствуют конкретным производственным площадям и производственным целям. Будь то небольшое предприятие, которому требуется надежный полуавтоматический запайщик, или крупный объект, которому требуется азотная вакуумная линия производительностью 40 банок в минуту, наше оборудование создано с использованием высококачественных компонентов Siemens и Schneider, обеспечивающих постоянную герметичность. Благодаря 16-месячной гарантии и возможности изготовления оснастки на заказ мы поможем вам обеспечить качество продукции и репутацию вашего бренда.

Не рискуйте целостностью своей продукции. Если вы не уверены, какая технология герметизации подходит для вашего контейнера или объема производства, свяжитесь с техническим специалистом прямо сейчас. Свяжитесь с нами, чтобы договориться об индивидуальной упаковке, отвечающей вашим требованиям по срокам годности и безопасности.