Современные банки для супа изготавливаются в основном из трехкомпонентной луженой стали (жести), чтобы обеспечить структурную целостность в процессе высокотемпературной реторты. В отличие от алюминиевых банок для напитков или пластиковых бутылок, в банках для супа используется многослойная система защиты: стальной сердечник для прочности, слой олова для предотвращения ржавчины и полимерная подкладка BPA-NI для защиты от кислотной коррозии, все это закреплено герметичными двойными швами.

Банка для супа - это не только одноразовый контейнер, но и герметичная система, способная выдержать многолетний тепловой шок, внутренний вакуум и химическую агрессию.

Банка для супа не сделана из какого-либо материала. Она является продуктом сложного взаимодействия металлургии, химии полимеров и физики термической обработки. Когда производитель выбирает упаковочный материал, он приобретает не только металл, но и основу, которая выдержит жесткие условия ретортной стерилизационной камеры.

В этой статье рассматриваются инженерные решения, которые были приняты при упаковке супа, не ограничиваясь поверхностными сырьевыми материалами, а также структурными и химическими технологиями, гарантирующими безопасность продуктов питания.

За пределами стали: Различие между тремя частями банки

Широко распространено мнение, что все металлические контейнеры для пищевых продуктов, включая ранние жестяные банки, одинаковы. Потребители обычно объединяют банки для напитков и банки для еды. Но с точки зрения производства и проектирования это разные изделия с разными конструктивными потребностями. Задаваясь вопросом, из чего сделаны банки для супа, следует в первую очередь обратить внимание на метод изготовления.

Разница между двух- и трехкомпонентными конструкциями

Банки для напитков практически состоят из двух частей. Они изготавливаются путем вытягивания и проглаживания одного алюминиевого диска в форме чашки, а затем накрываются крышкой. Таким образом, получается емкость с цельным торцом (дно непрерывно со стенками). Стенки настолько тонкие, что газирование напитка создает внутреннее давление, которое удерживает конструкцию.

Как правило, банки для супа состоят из трех частей. Это здание состоит из трех различных элементов:

1. Тело: Это плоский кусок листового металла, который сворачивается в цилиндр и сваривается по шву.
2. Нижний конец: Это круглый стальной диск, который пришивается к цилиндру производителем банки.
3. Верхний конец (крышка): Это часть, которая применяется упаковщиком продуктов после наполнения.

Почему для супа нужны сталь и сварка

Процесс стерилизации определяет использование стальных пищевых банок (часто называемых исторически жестяными банками) вместо алюминиевых банок для приготовления супа. Суп - это низкокислотный или подкисленный продукт, который часто нуждается в ретортной обработке. Для этого металлические банки помещают в большую скороварку (реторту), где температура повышается примерно до 121°C (250°F), чтобы уничтожить вредные патогенные микроорганизмы, такие как Clostridium botulinum.

В процессе содержимое банки разбухает, создавая сильное внутреннее давление. Когда цикл реторты завершается и камера остывает, давление инвертируется, оставляя в банке вакуум.

Двухкомпонентные алюминиевые банки обычно достаточно мягкие и податливые, чтобы выдержать такой сильный цикл давления без деформации. Сталь обеспечивает необходимую прочность на разрыв и модуль упругости (жесткость). Вертикальная жесткость трехсекционной банки обеспечивается сварным боковым швом, который позволяет контейнеру сохранять цилиндрическую форму и диаметр даже при резком изменении давления и температуры.

Внутренние прокладки: Химические барьеры и стандарты BPA-NI

Сталь химически реактивна, хотя и придает ей структуру. Когда суп помещается в изделие из сырой стали, пища вступает в реакцию с металлом, который ржавеет, и еда портится или приобретает металлический привкус, что приводит к потере качества. Металл - не самая важная часть современной банки для супа, а микроскопическое полимерное покрытие между пищей и сталью.

Эволюция к BPA-NI (неингредиентным) и полиэфирным покрытиям

На протяжении десятилетий эпоксидная смола на основе бисфенола А (BPA) была промышленным стандартом для облицовки банок. Эпоксидная смола обладала превосходной адгезией к металлу и термостойкостью. Тем не менее, растущие токсикологические проблемы и требование потребителей иметь более чистые этикетки потребовали колоссальных изменений в цепочке поставок, чтобы обеспечить оптимальную сохранность питательных веществ и безопасность.

Промышленность перешла на покрытие BPA-NI (Non-Intent). Non-Intent - это технический термин, который используется в соответствии с нормативными требованиями (FDA и ЕС). Он означает, что BPA не добавляется в химическую формулу намеренно.

Замена эпоксидной смолы является одной из основных проблем химического машиностроения. Промышленность более или менее сходится на двух вариантах:

• Акриловые смолы: Обычно они применяются для менее агрессивных пищевых продуктов.
• Полиэфирные смолы: Они используются благодаря своим высоким тепловым характеристикам.

Эти современные отделочные материалы должны играть в сложную игру баланса. Они должны быть достаточно мягкими, чтобы гнуться вместе с металлом при формировании банки, не ломаясь, но при этом достаточно твердыми, чтобы не истираться при наполнении. В случае производственной линии это изменение означает необходимость строгого контроля качества. Когда наполнительное сопло трется о дно банки, оно может легко прорвать полиэфирное покрытие, более легкое, чем старые эпоксидные покрытия, что приводит к локальной коррозии.

Регулирование кислотности томатных и овощных супов

Продукты с высоким содержанием кислоты (например, томатный суп): Томаты очень агрессивны по отношению к металлическим банкам. Кислота может проникать в микроскопические поры покрытия, вызывая водородное набухание (когда банка вздувается) или детиннинг (снятие слоя олова). Для таких продуктов требуются более толстые и высокосшитые составы покрытий, специально разработанные для защиты от кислоты.

• Продукты с высоким содержанием кислоты (например, томатный суп): Томаты очень агрессивны к металлическим банкам. Кислота может попасть в микроскопические поры в покрытии, вызывая водородное набухание (когда банка вздувается) или отслаивание (удаление слоя олова). Для таких продуктов требуются более толстые и высокосшитые составы покрытий, специально разработанные для защиты от кислоты.
• Продукты с низким содержанием кислот (например, грибной крем, куриная лапша): Они не так химически агрессивны, но для обеспечения безопасности их нужно стерилизовать при более высокой температуре. Покрытие в этом случае должно быть скорее термостойким, чем кислотостойким.

В производственном отношении целостность этого покрытия является наиболее важной. Упаковочные линии должны быть откалиброваны для работы с большими объемами банок на высокой скорости. Непрерывный полимерный барьер может быть нарушен небольшой вмятиной или царапиной на внутренней стороне инструмента, нанесенной агрессивным шнековым наполнителем или плохо установленным зажимным патроном. Когда этот барьер нарушается, начинается процесс взаимодействия между соленым супом и стальной оболочкой, что значительно сокращает срок хранения продукта.

Конструктивное исполнение: Вакуумное давление и боковые ребра

Суповая банка имеет свою физическую форму, которая не является эстетичной. Кольца, которые обычно можно наблюдать на корпусе банки, - это прямая реакция на законы физики, управляющие термической обработкой.

Борьба с имплозией в процессе охлаждения реторты

При консервировании горячего супа в пространстве между банками образуются горячий воздух и пар. Когда банка проходит процесс реторты и затем охлаждается, пар конденсируется и превращается в капельки воды. Количество газа в пространстве резко уменьшается.

В результате образуется сильный внутренний вакуум. Давление в атмосфере за пределами банки теперь намного больше, чем в самой банке. Это давление пытается вдавить банку внутрь - процесс, называемый "обшивкой" или "имплозией".

Бисера или ребра - это горизонтальные кольца, которые служат для усиления конструкции. Эти ребра повышают радиальную прочность банки, подобно тому как гофрированный металл прочнее плоского листа. Благодаря им боковые стенки не проваливаются внутрь под действием вакуума, создаваемого в процессе охлаждения.

Как жидкий азот позволяет делать стенки банок тоньше

Современная упаковка также движется в другом направлении: переход к гладкостенным банкам с изящными боками и уменьшение веса металлов для экономии ресурсов и затрат.

Оказывается, физически невозможно удалить структурные ребра стальной пищевой банки и в то же время сделать сталь тоньше за счет вакуумных сил, о которых говорилось выше. Ответ кроется в изменении технологических процессов: Дозирование жидкого азота (LN2).

В этом случае мелкая капля жидкого азота распыляется в заполненную банку за несколько миллисекунд до запечатывания крышки. Жидкий азот (-196°C) немедленно испаряется и увеличивается в объеме в 700 раз.

1. Положительное давление: Вместо вакуума расширяющийся газ создает контролируемое внутреннее положительное давление.
2. Структурная поддержка: Это внутреннее давление, которое давит на стенки банки, придавая тонкой стали жесткость. Банка практически надута, как шина.
3. Предотвращение коллапса: Это положительное давление используется для противодействия внешнему атмосферному давлению, поэтому гладкие стенки не прогибаются даже при отсутствии армирующих ребер.

Технология позволяет производителям работать с гораздо более тонкими размерами стали, что снижает стоимость материалов и вес транспорта. Однако она требует очень точных дозаторов. Избыток азота может привести к выпучиванию или разрыву банки, а недостаточное количество - к образованию панно.

Анатомия крышки и герметичность

Верхняя или торцевая часть банки для супа - это чудо инженерной мысли. В отличие от банок с краской, где часто используются фрикционные крышки, банки для пищевых продуктов требуют герметичного двойного шва.

В настоящее время потребители почти полностью перешли на крышки Easy Open Ends (EOE) - крышки с оттягивающимся язычком. Это удобство привносит в производственный процесс важную переменную: линию Score Line.

Вырезанный на крышке желобок, который открывается при оттягивании язычка, называется партитурой. Богатство этой партитуры очень важно.

• Слишком мелко: Потребитель не может открыть банку, или вкладка срывается.
• Слишком глубоко: Металл, оставшийся на дне желобка (остаток), слишком тонок, чтобы выдержать давление процесса реторты, и банка лопается во время стерилизации.

Допуск на глубину линии счёта выражается в микронах. Производителям приходится искать компромисс между открытостью и живучестью процесса.

Кроме того, на рынках супов высокого класса наблюдается тенденция к использованию отрывных концов. Они изготовлены из тонкой алюминиевой фольги или композитной мембраны, приклеенной к стальному кольцу. Они обеспечивают более безопасное открывание (без острых краев) и более легкие. Тем не менее, они имеют другие параметры запечатывания, чем жесткие стальные концы, чтобы гарантировать, что связь не будет потеряна в процессе трения при запечатывании.

Скрытая роль герметизирующих составов в обеспечении безопасности

Двойной шов - край, в котором соединяются крышка и корпус, - это не два согнутых вместе куска металла. Сгибание металлов само по себе не может образовать герметичное уплотнение: остаются микроскопические неровности, через которые могут проникнуть бактерии.

Целостность супа зависит от герметизирующего состава. Это жидкий латекс или синтетический материал из каучука, который заливается в завиток крышки при ее изготовлении.

Этот состав выдавливается между крючком корпуса и крючком крышки, когда упаковочная машина выполняет операцию двойного шва. Он служит в качестве прокладки, герметизируя зазоры в металлических складках.

Это вещество должно обладать определенными химическими характеристиками:

1. Устойчивость: Он должен оставаться эластичным даже под воздействием высокой температуры процесса реторты.
2. Химическая стойкость: Он не должен портиться при контакте с жирами, маслами и солями, содержащимися в супе.

Герметичность нарушается, когда состав набухает или растворяется при контакте с горячим растительным маслом или куриным жиром. Это приводит к микроутечкам - ситуации, когда невооруженным глазом банка выглядит закрытой, но под микроскопом обнаруживаются микропути, через которые после обработки могут проникнуть загрязняющие вещества, находящиеся в воздухе. Это подчеркивает важность точной механики заделки швов; если зажимные ролики слишком тугие, они могут выдавить состав из шва; если слишком свободные, то состав не может заполнить зазор.

Будущие тенденции в области экологичных материалов для упаковки супов

Экологическая устойчивость и эффективность использования материалов - вот две силы, определяющие направление развития упаковки для супа.

В настоящее время промышленность активно стремится к снижению объемов производства. Это включает в себя применение более прочных стальных сплавов, которые могут использоваться для получения более тонких стенок без ущерба для структурных характеристик, необходимых при ретортировании. Это, как уже говорилось, часто требует применения вспомогательных технологий, таких как дозирование жидкого азота.

В то же время наблюдается тенденция к созданию покрытий из мономатериалов. Традиционные ламинаты сложно перерабатывать из-за того, что в них сочетаются различные виды пластиков и металлов. Новые технологии нанесения покрытий стараются использовать упрощенные полимерные структуры, которые легче сжечь в процессе переработки стали, что повышает степень извлечения исходного металла.

Заключение

Современная банка для супа - это передовой инженерный дизайн, в основе которого лежит трехкомпонентная стальная конструкция и превосходная подкладка из BPA-NI, позволяющая найти баланс между жесткостью конструкции и безопасностью продуктов питания. Однако для производителей знакомство с этими материалами - только начало; самое главное - убедиться, что производственные линии могут вместить эти более тонкие и меняющиеся спецификации, не разрушаясь.

Переходите ли вы на покрытия BPA-NI или осваиваете более тонкую сталь с дозированием жидкого азота, ваша упаковочная линия должна адаптироваться. Взаимодействие между современными материалами и вашим оборудованием для розлива и запечатывания - это разница между прибыльным продуктом и некачественной партией.

Более 14 лет инженерного опыта, Левапак специализируется на высокоточных консервных решениях для мирового рынка. Мы понимаем, что современные упаковочные материалы - от деликатных банок с покрытием BPA-NI до тонкостенных конструкций, требующих дозирования азота, - требуют соблюдения строгих стандартов оборудования. Наши автоматизированные упаковочные линии разработаны с учетом гибкости, позволяющей работать с различными материалами, обеспечивая целостность упаковки и безопасность продукта. Компания Levapack, которой доверяют производители более чем в 30 странах, обеспечивает техническую надежность, необходимую вашей производственной линии.

Свяжитесь с нами чтобы обсудить, как наше оборудование справляется с новейшими технологиями производства материалов для суповых банок.