Вакуумопаковъчни машини

МашиниСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 5, 2012

Вакуумопаковъчни машини

SIEMENS


Съществуват различни методи за увеличаване срока на съхранение на хранителни продукти - сушене, използване на консерванти, охлаждане и замразяване, термична обработка - консервиране (пастьоризация и стерилизация), обработка с високо налягане, облъчване, електрофизична обработка и др.

Съвременен метод за увеличаване годността на един хранителен продукт за по-дълъг период от време е използването на метода за опаковане с използването на модифицирана атмосфера в опаковката и в съчетание с подходяща за хранителния продукт температура на съхранение. В зависимост от свойствата на хранителния продукт се използва и определен тип модифицирана среда. При недишащите хранителни продукти е необходимо опаковката да осигурява висока бариера по отношение на газове. Това изисква съответни опаковъчни материали. При дишащите продукти, каквито са плодовете и зеленчуците, е необходимо опаковката да притежава определена пропускливост по отношение на въглероден диоксид, кислород, вода, етилен и др. Постигането на оптимален срок на съхранение при използването на технологията МАР изисква намирането на подходяща газова среда, режими на температурно съхранение, пропускливост на опаковъчния материал и др.

Опаковане в модифицирана атмосфера
В основата на технологията МАР стои отстраняването на кислорода от средата, в която се съхранява хранителният продукт. Това предизвиква забавяне, а при определени условия и спиране развитието на микроорганизмите, водещи до развала. В добавка липсата на кислород спира и окислителните процеси в хранителния продукт. В съвременните технологии за опаковане с изменена газова среда се използва и замяната на атмосферния въздух с някои газове, водещи до подобряване условията за съхранение. Най-често използваните газове са въглероден диоксид CO2, азот N2, кислород О2, както и смеси от тях, често наричани газови миксове. Тези газове са добре пречистени и разрешени за използване в хранителната промишленост. Техният ефект върху състоянието на протичащите в опаковката процеси е различно. Въглеродният диоксид има възпиращо развитието на микроорганизмите въздействие. Дължи се най-вече на понижаването на рН-то на повърхностния слой на продукта, вследствие разтворимостта си. Азотът действа преди всичко като баластен газ, при отнемането на атмосферния въздух и неблагоприятно въздействие на атмосферното налягане върху опаковката и продукта той (при определено налягане в опаковката) създава противодействие и подобрява външния вид на изделието. Кислородът обикновено се използва с високо съдържание (70-80%) за създаване на приятен външен вид на свежи месни продукти. Вследствие на окислителни процеси месото по-дълго време запазва червения си цвят. Високият процент кислород има също и неблагоприятно въздействие върху микроорганизмите.

Опаковъчни материали за МАР технология
Характерно за МАР технологията е използването на подходящи опаковъчни материали. Днес съществува огромно разнообразие от опаковки, произведени за нуждите на МАР технологията. Използването на конкретен опаковъчен материал е свързано преди всичко със свойствата на опакования продукт и механизма на неговата развала. За някои хранителни продукти са необходими материали, имащи висока бариера спрямо кислород, въглероден диоксид, влага и светлина. За други е необходимо опаковката да притежава селективна пропускливост спрямо кислород и въглероден диоксид.

За получаването на оптимален ефект при МАР технологията съвременните опаковъчни материали притежават сложна структура. Изградени са от няколко слоя, притежават покрития за подобряване на различни технологични и експлоатационни показатели. Днес все по-често МАР технологията се съчетава с използването на активни опаковки, които придават нови свойства на опаковъчните материали. Най-често това са кислородни абсорбери, които дават възможност за понижаване нивото на кислорода в опаковката за по-дълъг период. Съвременните технологии позволяват тези активни субстанции да се вграждат вътре в опаковъчния материал и по този начин да въздействат значително по-ефективно върху състоянието на продукта.

При необходимост от абсолютна бариера спрямо кислорода се използва алуминиево фолио. То е непрозрачно и често пъти предизвиква недоверие у потребителите относно качеството на съдържанието в опаковката. Съществуват опаковъчни материали на основата на полимери, които се доближават до качествата на абсолютна бариера. Пример за такъв материал е етиленвинилалкохола EVOH. Пропускливостта му спрямо кислород е силно зависима от влажността, което изисква съчетаването му в многослойни структури с полимери, имащи висока бариера по отношение на вода. Използват се също поливинилденхлорид PVdC, модификации на полиамид РА и други.

За оценяване възможностите на опаковъчните материали по отношение на тяхната бариера спрямо кислорода се използва показателят OTR-oxygen transmition rate или пропускливост на кислород. За производителите на хранителни продукти, използващи МАР технологията за опаковане, е важно да знаят този показател и да го изискват от доставчиците.

Опаковане във вакуум
Една от най-добре познатите МАР технологии е използването на вакуум в опаковката. В съчетание с висока бариера по отношение на кислород за периода на съхранение, хранителният продукт е предпазен от окисляване, а развитието на микроорганизмите се забавя значително, което предотвратява неговата развала.

В литературата съществуват данни за използване на вакуум съвместно с различни вещества под формата на консерванти, които допълнително увеличават срока на съхранение на хранителните продукти. Комбинираното въздействие на осоляване, масло от риган и вакуум в опаковката допълнително увеличават срока на съхранение на филе от пъстърва, например.

Принцип на работа на вакуумните и МАР опаковъчни машини
На фиг. 1. са илюстрирани основните етапи в работата на опаковъчните машини, работещи с модифицирана атмосфера, включително с вакуум в опаковката - поставяне на продукта в опаковката; изпомпване или изтласкване на атмосферния въздух от опаковката; запълване на вътрешността на опаковката с газ или газова смес; затваряне на опаковката чрез термично заваряване.
При отделните видове опаковъчни машини, работещи по тази технология, вследствие на конструктивните им особености има някои различия.

Видове машини за опаковане в МАР и вакуум
Безкамерни вакуумни опаковъчни машини. Това са най-простите като конструкция вакуумопаковъчни машини. Наричат се още щуцерни, защото основен елемент в конструкцията им е щуцер, който се поставя в отвора на опаковката. С помощта на вакуумпомпа през него се изсмуква намиращият се около продукта в опаковката въздух. При достигане на максимално възможния вакуум с помощта на термозаваряващо устройство, вътрешността се херметизира. Характерно за този тип опаковъчни машини е, че се достига до около 70% от вакуума, постиган в камерните вакуум опаковъчни машини. В тази връзка постигането на желан срок на съхранение не е много дълъг, тъй като в опаковката остава известно количество кислород, което макар и бавно се увеличава вследствие на пропускливостта на опаковъчния материал. Така след известен период от време количеството на кислорода е достатъчен за развитието на микроорганизмите и започване на окислителни процеси.

Камерни вакуумни опаковъчни машини. Камерните машини са значително по-надеждни по отношение безопасността на хранителния продукт, съхраняван в опаковката. Основен елемент в тяхната конструкция е камерата, в която се създава вакуум. Предварително в нея се поставя опаковката с продукта. Подаването може да е както ръчно, така и автоматично. След достигане на необходимия вакуум системата изключва вакуумпомпата и включва евентуално системата за доставяне на газ или газова смес. При липсата на необходимост от това се включва директно системата за термозаваряване. Така се създава необходимата херметичност на вътрешното за опаковката пространство. Следва изваждане на опакования и херметизиран продукт от работната камера на машината. Предлагат се машини с различни по обем камери. За повишаване на производителността често пъти камерите се дублират. Това са т. нар. двукамерни вакуумопаковъчни машини.

Tray sealer опаковъчни машини. Това са сравнително по-нов тип опаковъчни машини. Работят с два вида опаковъчни материали - основа, направена във формата на чинийка, в която се поставя продуктът и гъвкаво фолио, с което обемът на чинийката се затваря херметично чрез термозаваряване. Този тип опаковки създават необходимите удобства както на етапа на производството, така и на етапа на използването на продукта от потребителите. И двата материала, от които са изработени чинийката и затварящото фолио трябва да притежават необходимите бариерни свойства. При използването на вакуум в опаковката е необходимо чинийката да притежава необходимата якост и коравина, за да не се деформира. От естетична гледна точка горното фолио не трябва да има термосвиваеми свойства. В противен случай в зоната около шева се проявяват деформации. Горното фолио е необходимо да притежава свойството antifog - против образуването на конденз от вътрешната страна. В противен случай вътрешността на опаковката ще е невидима, което има лош ефект върху реализацията на продукта. За създаване на необходимите за потребителя удобства често пъти се използват фолиа от типа easy peel, които дават възможност за безпрепятствено отваряне на опаковката.

Опаковъчни машини за МАР тип flow pack. Този тип машини са непригодни за опаковане във вакуумна среда. Използват се при опаковане в модифицирана атмосфера, като вътрешността на опаковката се запълва с някакъв газ или смес от такива. Тези машини са от типа form-fill-seal. При тях оформянето на опаковката става на самата машина. За целта се използва гъвкав опаковъчен материал на основата на някакъв вид пластмаса, комбинация от няколко или композитен тип, при който са съчетани пластмаса и алуминий или пластмаса, алуминий и хартия. С помощта на формообразуващ механизъм на опаковъчната машина се оформя ръкав, в който се подават продуктите за опаковане. Едновременно с това чрез система от тръби и дюзи се вкарва в ръкава газ или смес от газове. Те изтласкват атмосферния въздух и заемат неговото място. На последния етап от опаковането се оформя напречен шев, който по средата се разрязва от вграден в термозаваряващото устройство комплект от нож и контранож. В този тип машини, с цел подсигуряване на надеждно запълване на вътрешното пространство на опаковката с газ, протича непрекъснато измерване на неговото съдържание в ръкава. Машините от този тип са много производителни, надеждни и приложими за голямо брой хранителни продукти. Могат да бъдат както хоризонтален, така и вертикален тип.

Термоформовъчни МАР и вакуум опаковъчни машини. Машините са от типа form-fill-seal. Характерното при тях е, че формирането на опаковката е чрез термично формоване - изтегляне след нагряване от полимерно фолио на гнездо с определени размери и обем, необходим да поеме количеството продукт след дозирането. Така оформената опаковка се напълва с продукт и попада в камера, в която се изтегля въздухът. При създадения с необходимата степен вакуум пространството между продукта и опаковката може да се запълни с някакъв газ или смес от газове. Ако се създава само среда от вакуум, следва заваряване на горното фолио, изрязване на отпадъка и навиването му на ролка и извеждане от камерата. Този тип машини притежават висока производителност, надеждно осигурена херметичност и висока степен на хигиена. Последното се дължи на факта, че опаковката се формова при висока температура на самата машина и няма риск от нейното замърсяване при транспорт и съхранение от производството и до запълването с продукт и затваряне.

Създаване на вакуум в опаковката
Изтеглянето на въздуха от опаковките обикновено е с помощта на вакуум помпи. Съществува голямо разнообразие от работещи на различен принцип и с разнообразни конструкции вакуум помпи. При разработването на нови вакуумопаковъчни машини изборът на средства за създаване на вакуум е свързан с изискваната производителност, степен на създавания в опаковката вакуум, надеждност и редица други показатели.

Изисквания към конструкцията на вакуумопаковъчните машини
Използваните в хранителната промишленост опаковъчни машини, включително тези, опаковащи във вакуум, е необходимо да са съобразени с изискванията за подходящ хигиенен дизайн. Необходимо е те да не създават условия за развитие на микроорганизми, лесно да се почистват, мият и дезинфекцират. В Директивата за машините има специално отделено място за машините, използвани в хранителната промишленост. Това е съобразено с необходимите условия за безопасност на произвежданите хранителни продукти, въведените добри производствени и добри хигиенни практики, НАССР системата и ISO 22000. Добри решения за конструктивни изпълнения могат да се вземат при използването на препоръките на EHEDG - Европейската група за хигиенен дизайн на машините.

доц. Стефан Стефанов, Университет по хранителни технологии, Национална Академия по опаковане




ЕКСКЛУЗИВНО

Top