Совместимость материалов и соответствие нормативным требованиям для растительных масел и приправ
Пищевые материалы, контактирующие с продуктами: требования FDA 21 CFR и ЕС 1935/2004 к компонентам, устойчивым к воздействию масел
Согласно руководящим документам FDA 21 CFR и ЕС № 1935/2004, детали, контактирующие с пищевыми маслами, должны быть спроектированы таким образом, чтобы исключить их разрушение и вымывание компонентов. В нормативных актах указано, что для каждого участка контакта с маслами должны применяться химически инертные материалы. Компоненты, предназначенные для длительного контакта с маслами, должны изготавливаться из нержавеющей стали марки 316L и уплотнений из политетрафторэтилена (PTFE). Эти материалы предотвращают вымывание или капиллярное проникновение в липофильные продукты, такие как оливковое масло. В качестве прокладок отраслевым стандартом является применение маслостойких эластомеров, соответствующих стандарту ASTM D471 и поглощающих жирные кислоты не более чем на 10 %. Покрытия подвергаются испытанию на выдержку при температуре 40 °C для определения наличия набухания или отслаивания после завершения периода выдержки. Компании, игнорирующие данные рекомендации, делают это на свой собственный риск. Например, в 2023 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) направило предупреждающие письма в связи с проблемами загрязнения из-за несовместимости материалов, а штрафы превысили 500 000 долларов США. Данные рекомендации и ограничения введены для обеспечения того, чтобы производители машин для наполнения и герметизации пакетов с носиком также соблюдали требования на всех этапах упаковочного процесса — от наполнения до герметизации, — и чтобы исключалась возможность загрязнения.
Адаптация к вязкости: работа с маслами низкой вязкости (например, рапсовым маслом) и приправами высокой вязкости (например, горчицей, чили-пастой)
Современное оборудование для розлива и герметизации спаут-пакетов способно обрабатывать диапазон вязкостей, охватывающий четыре порядка величины — от 30 сП (рапсовое масло) до 50 000 сП (чили-паста), без необходимости замены аппаратных компонентов. Этого достигают благодаря трём встроенным функциям.
1. Модульные насосные системы: (1) сменные поршневые насосы для жидкостей низкой вязкости; (2) насосы с прогрессивными полостями для паст с высоким содержанием твёрдых частиц.
2. Подогреваемые пути подачи продукта (40–50 °C) для снижения его вязкости и предотвращения загустения из-за падения температуры.
3. Индивидуальная настройка насадок: более широкие насадки с низким сдвиговым воздействием, позволяющие свободно пропускать взвешенные частицы без засорения, например семена горчицы.
Для розлива жидкостей с низкой вязкостью используются высокоскоростные насадки, предотвращающие разбрызгивание. Для приправ с высокой вязкостью требуется повышенный контроль процесса розлива, чтобы минимизировать захват воздуха и обеспечить полное заполнение полостей (на 25–50 % меньше), что позволяет точно регулировать объём дозирования. Это набор функций и модификаций, позволяющий сократить время переналадки на 70 % по сравнению с традиционными системами, предназначенными для работы с одной вязкостью.
Точность розлива в пакеты с заливным клапаном на машинах для розлива и герметизации
точность ±0,5 % при объёме 500 мл: почему сервопоршневые системы превосходят расходомеры при работе с продуктами переменной вязкости
Стандартные расходомеры обеспечивают измерение объемов с погрешностью ±2 % при измерении рапсового масла (около 50 сП) и очень вязких продуктов (с вязкостью свыше 20 000 сП), таких как паста из чили. Производительность расходомеров сильно варьируется в зависимости от измеряемой вязкости, поскольку принцип их работы основан на учете вязкости конкретной жидкости для определения расхода. Это явление обусловлено ламинарным (стационарным) и турбулентным (хаотичным) характером потока жидкости. Системы сервопоршней с положительным смещением устраняют данную проблему. Спроектированные системы приводов с положительным смещением (поршневые) способны точно измерять и дозировать одинаковый объем заданной жидкости независимо от её вязкости (включая горячие и холодные продукты) и давления во всех режимах течения (включая турбулентный поток). В обзоре «Packaging Technology Review» (2023 г.) описаны независимые испытания, в ходе которых заявлено измерение диапазона вязкости от 1 до 50 000 сП. Что это означает для производителей? Повышение рентабельности достигается за счет снижения потерь продукции. При использовании традиционных систем потери составляют примерно 1,2 %. Данная система также соответствует более строгим требованиям к маркировке и массе продукции, установленным Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA, 21 CFR Part 101.105) и Европейским союзом (Директива 2007/45/ЕС). Возможность быстрой (в реальном времени) корректировки без остановки линии для повторной калибровки (настройки) повышает стабильность выхода продукции (в том числе при высоких объемах) и тем самым улучшает эксплуатационную эффективность таких систем.
Инженерное решение против капель: втягивание вакуумного наконечника и двухступенчатый контроль каплеобразования
Протекание жидкости после наполнения приводит к потере продукции, риску перекрёстного загрязнения, проблемам с герметизацией и отслаиванию крышки. Это наиболее характерно для вязких продуктов, таких как мёд, сироп или горчица с семенами. Дозаторы и укупорщики для пакетов с носиком нового поколения используют метод, называемый вакуум-ассистированной обратной подачей насадки, чтобы избежать этих проблем. По мере того как насадка отводится назад, создаётся вакуум, который затягивает последнюю каплю обратно. Эта операция выполняется в два этапа для повышения эффективности удаления капли. На первом этапе насадка быстро отводится назад, чтобы разорвать струю продукта, а на втором — мощный вакуум удаляет оставшуюся каплю. В исследовании, опубликованном в прошлом году в журнале «Food Processing Journal», было показано, что такие системы снижают потери от капания на 94 % по сравнению со старыми системами насадок. Поддержание чистоты насадки также имеет важное значение для предотвращения повреждения уплотнения и коррозии, вызванной остатками продукта; это особенно важно при работе с кислыми продуктами, такими как уксус и лимонные заправки, которые реагируют с оголённым металлом.
Герметичность крышки и целостность носика в гибких пакетах с носиком
Контроль крутящего момента: поиск оптимального баланса между герметичностью уплотнения и целостностью носика в ламинированных пакетах из ПЭ/АЛ/ПЭ.
Крутящий момент, используемый при процессе герметизации ламинированных пакетов, имеет большое значение. Недостаточный крутящий момент приводит к нарушению герметичности уплотнения, тогда как чрезмерный крутящий момент повреждает носик и вызывает нарушение герметичности алюминиевого слоя, что приводит к проникновению кислорода. Оптимальный крутящий момент герметизации составляет примерно от 1,2 до 1,8 Н·м. В этом диапазоне уплотнение является полным, а целостность всех слоёв сохраняется. Сервоконтролируемые головки для навинчивания крышек сегодня являются стандартом в современной упаковочной промышленности. Они регулируют крутящий момент на каждой головке навинчивания на основе данных, получаемых в реальном времени от тензодатчиков. Это позволяет компенсировать вариации материалов носика и крышки и обеспечивает высокую стабильность качества продукции на протяжении всего производственного процесса.
В приведённой ниже таблице показана взаимосвязь между моментом затяжки уплотнения и соответствующими рисками нарушения герметичности уплотнения, деформации носика и потенциальной утечки.
Контроль момента затяжки в реальном времени обеспечивает решение проблемы отказов уплотнения, являющихся причиной 23 % отзывов сезонных пакетов, связанных с неисправностями уплотнения крышки (Packaging Digest, 2023), особенно во время транспортировки, когда вязкое содержимое создаёт избыточное гидравлическое давление.
Кейс: машина для розлива охлаждающего масла CPM-800E — машина для розлива и закупорки пакетов с носиком
Компания, предлагающая высококачественные продукты из оливкового масла холодного отжима, использовала машину CPM-800E для устранения проблем с протечками и повышения точности дозирования. Сервопоршень системы обеспечивает стабильное измерение объёма масла (±0,5 %) независимо от колебаний вязкости масла, вызванных сезонными изменениями. Кроме того, для отвода насадок при дозировании была применена вакуумная помощь, что позволило полностью устранить капли масла после завершения наполнения — ранее они приводили к загрязнению пакетов и ухудшали результаты испытаний на герметичность. Для герметизации пакетов крутящий момент был отрегулирован до примерно 1,5 Н·м, что считалось приемлемым значением крутящего момента герметизации (в диапазоне от 1,2 до 1,8 Н·м). В результате были получены качественно сформированные швы, предотвращающие деформацию заливных горловин при последующей термообработке. После трёх месяцев непрерывного ускоренного испытания на срок хранения герметичность сохранилась примерно у 99,8 % пакетов. Кроме того, производительность возросла на 22 % благодаря сокращению времени, затрачиваемого на очистку оборудования, устранение ошибок и ручную корректировку крутящего момента.
Наиболее часто задаваемые вопросы
Из каких материалов могут изготавливаться изделия, контактирующие с пищевыми маслами?
Для изделий, контактирующих с пищевыми маслами, рекомендуются такие материалы, как уплотнения из ПТФЭ и нержавеющая сталь марки 316L, поскольку они устойчивы к разложению под действием масла и не выделяют вредных химических веществ в пищу. Также рекомендуется, чтобы прокладки используемых изделий изготавливались из эластомеров, устойчивых к воздействию масел.
Почему необходимо адаптировать вязкость в машинах для наполнения спаут-пакетов?
Это означает, что данные машины могут использоваться для широкого спектра продуктов — от низковязких масел, таких как рапсовое, до высоковязких продуктов, например приправы в виде чили-пасты, без необходимости замены какого-либо оборудования.
Какие преимущества даёт использование серво-поршневых систем для повышения точности дозирования?
Они используют так называемое дозирование по принципу положительного вытеснения, которое доказало свою эффективность при работе с различными уровнями вязкости и, следовательно, обеспечивает более высокую точность по сравнению с типичными системами на основе расходомеров.
Каковы преимущества использования вакуумной помощи при возврате насадки?
Это помогает минимизировать подтекание продуктов, что способствует снижению отходов и предотвращает загрязнение продукта, а также обеспечивает более надёжное уплотнение и плотную посадку крышки.
Как достигается необходимый момент затяжки в процессах закрытия крышками?
Это достигается с помощью сервоконтролируемых головок для закрытия крышками, что позволяет точно регулировать вращающий момент для обеспечения качественного уплотнения без повреждения материала пакетов.