Машини, оборудване и материали за опаковане на консерви и бутилки

Пакетирането в хранително-вкусовата промишленост (ХВП) и производството на напитки е многоетапен процес, чиято цел е продуктът да стигне от производителя до крайния потребител. Опаковъчните дейности включват първично пакетиране (поставяне на единична доза/порция от продукта в основната му опаковка), вторично пакетиране (групиране на първичните опаковки в стекове, кашони, картонени подложки или тавички, опаковани с термосвиваемо фолио и т. н.), както и третично или транспортно пакетиране (обединяване на стековете, кашоните и другите вторични опаковки в големи контейнери и палети, които позволяват консолидиране и обезопасяване на товара и натоварването му в транспортните превозни средства).

При вторичното и третично опаковане се използват широк набор от материали с различни функции и предимства, както и богата гама специализирани машини и оборудване, разработени да обезпечат всяка отделна операция и етап в този комплексен и критично важен в рамките на жизнения цикъл на продуктите процес.

Функции на опаковките в ХВП и в производството на напитки
Опаковките за храни и напитки изпълняват няколко основни функции. Първичната им цел е да сведат до минимум предаването на топлинна и светлинна енергия към продукта, да предотвратят преминаването на газове отвън навътре, да го защитят от досег с кислорода във въздуха и от навлизане на водна пара, прах и други замърсители. Опаковките целят и да предпазят продукта от физическо увреждане, породено от външни сили, вибрации, електростатичен разряд или налягане. Вторичната им функция е да улеснят дистрибуцията на продукта от производителя към крайния потребител.

В този смисъл опаковките трябва да позволяват удобно, лесно и безопасно транспортиране на продуктите, включително товаро-разтоварни дейности. Те са и средство за идентификация на продукта – както носител на необходимата за потребителя информация, така и на специфичната кодова система, която прави възможна неговата проследимост. Опаковката е и основен инструмент на маркетинга и рекламата, като служи за формиране на идентичността на марките и спомага за тяхното разпознаване и различаване.

Използвани машини и оборудване
В процеса по вторично пакетиране на консерви, кенове и бутилки се използват както отделни машини, така и цялостни линии от опаковъчни машини, специално проектирани за този етап от жизнения цикъл на продуктите. Гамата от налично на пазара оборудване е изключително широка и включва: термофолиращи машини; палетизатори; полуавтоматични и автоматични машини за запечатване и опаковане на кашони с тиксо, лента или фолио; машини за опаковане на палети с фолио; машини за подреждане на пакети в палети; клипс и други типове машини за запечатване; хоризонтални и вертикални дозиращи и пакетиращи машини; конвейери и транспортни линии; чембер машини (за опаковане с пластмасова чембер лента); термоформовъчни машини; картонир машини (за разгъване, оформяне на кутия, поставяне в нея на продукта и затваряне на кутията); ръкавни опаковъчни и увиващи машини; изсушители; термо тунели; каруселни машини принтери; етикетиращи машини и др.

Транспортирането на продуктите и опаковките между отделните етапи на опаковъчната линията се извършва от хоризонтални или вертикални конвейери. Най-съвременните технологии в областта разполагат с последно поколение средства за автоматизация, честотни задвижвания, мотор-редуктори, електронни системи и иновативни технологии за управление на задвижването, предварително програмирани софтуерни модули и др.
Използването на палетизатори и опаковъчни машини включва движения с високи скорости и ускорения и многобройни оси на пространствено преместване. За да се гарантира, че по време на процеса бутилките, кеновете и консервите са максимално обезопасени, съвременните системи използват динамични технологии за сервозадвижване. В комбинация със съответните контролери и софтуер тези технологии осигуряват точно движение и позициониране.

Запечатващи машини
Машините за запечатване на кашони са сред най-използваното в бранша оборудване. Те могат да са автоматични или полуавтоматични. При последните оператор затваря кашона, преди да го подаде към машината за запечатване. Кашонът се придвижва по транспортна лента, докато машината облепва само горната или долната му част или и двете едновременно със залепваща лента. Автоматичните машини извършват същата операция, но сами затварят горния капак на кашона и отговарят за придвижването му. Обикновено този тип машини се настройват да запечатват кашони с определена височина, като смяната с кашони или кутии с друга височина изисква бърза и лесна пренастройка. Съществуват и модели, които могат да запечатват последователно кашони с различна големина, като запечатващото устройство автоматично се нагажда на необходимата височина при навлизането на всеки следващ кашон в машината. Недостатък на тези модели е, че са доста по-бавни от първите.

Машините за запечатване на ръбове облепват и четирите ръба на картонените кутии след поставянето на първоначалната запечатваща централна лента. Тези машини също са достъпни в полуавтоматични и автоматични версии и са предназначени за специфични приложения, при които опакованите продукти изискват допълнителна защита.

Ръкавни опаковъчни и увиващи машини
Ръкавните машини са алтернатива на опаковането в кутии, като вместо в твърда картонена опаковка бутилките, консервите или кеновете се опаковат в широк пръстен от термосвиваемо фолио. Готовите пакети се придвижват в специални термо тунели, в които фолиото се свива и обгръща плътно контейнерите, за да им придаде стабилността и устойчивостта на твърда опаковка. Популярно приложение на тази технология са стековете с минерална вода и безалкохолни напитки. Особеност на този вид опаковка са двата отвора, които остават от двете страни на опакования стек. Те се оказват удобно естествено приспособление за захващане на стека при товаро-разтоварни дейности.

Хибриден вариант на опаковането в кашони и ръкавното опаковане с термосвиваемо фолио е комбинацията от картонена подложка и фолио. Тук опаковъчната конструкция е създадена да осигурява по-стабилна опора от варианта само с фолио, но да използва по-малко картон от опаковането в кашон, както и по-плътно да притисне отделните бутилки или консерви една към друга.

Машини за пакетиране, формиране и запечатване на кашони
Машините за автоматично формиране на кашони придават обемна форма на картонената кутия от плоска заготовка, а след това запечатват дъното на готовия кашон със залепваща лента или горещо течно лепило. Тези машини често се използват в комбинация с машини за автоматично запечатване на горната част на кашона. Възможни са хоризонтални и вертикални версии на машините за формиране в зависимост от особеностите на продукта, който се поставя в кашона.
Машините за пакетиране в кашони са достъпни в широка гама от модели според стоките, които се опаковат, като отново са налични в хоризонтално или вертикално изпълнение, както и с роботизирано управление. Част от продуктите, които подлежат на автоматично пакетиране в кашони, са: бутилки, консерви, черна и бяла техника и др.

Палетизиращо оборудване
Следващата стъпка след пакетирането на индивидуалните опаковки в групови е автоматичното им уедряване чрез палетизиране с цел по-лесно, удобно и безопасно натоварване и транспортиране. На пазара се предлагат богата гама палетизатори за всякакви приложения, включително за малки обекти, за складови и логистични цели, както и роботизирани модели. Освен складови единици и опаковки с правилна геометрична форма и твърда структура като кашони и картонени кутии, палетизаторите могат да опаковат и меки, гъвкави и с произволна форма пакети и обекти.

Машините за увиване на готовите палети със стреч фолио са последният етап от опаковъчния процес. Те могат да бъдат отново полуавтоматични или автоматични, като са налични множество различни конфигурации в зависимост от приложението. Освен обикновени еднофункционални машини за увиване, на пазара могат да се намерят и комплексни палетизиращи системи, които разполагат с възможности за автоматично позициониране, маркиране, опаковане и транспортиране на палетите до крайната им дестинация преди натоварване.

Възможен е избор на модели, включващи въртящи се долни платформи за подреждане на палети, подвижни рамена за подаване на опакованите единици от горе надолу, движещи се в орбита около палета устройства за увиване с фолио и др.

Вторично и третично пакетиране
Вторичното пакетиране на консерви, метални кенове за напитки и бутилки в повечето комбинирани производствено-опаковъчни линии започва с поставянето на етикет върху напълнения и затворен/запечатан контейнер на съответната напитка или хранителен продукт. В процеса на етикетиране се използват комплексни системи за машинно зрение, които проверяват дали всеки етикет върху контейнерите е с необходимите вид, позиция и ориентация, както и съответните системи за отпечатване на кодова маркировка за дата/партида на продукта върху всяка опаковка.

На следващия етап индивидуалните контейнери – кенове, бутилки и консерви, се групират в желаната бройка (стандартно по 6, 10, 12 и т. н.) и се поставят в картонени кутии, кашони, каси, подложки и табли или просто се опаковат заедно с термосвиваемо фолио. Специални системи следят дали всяка вторична опаковка съдържа необходимия брой продукти и дали е запечатана достатъчно добре.

Вторичното и третично пакетиране на кенове, бутилки и консерви е особено взискателно приложение с оглед на необходимостта да се осигури адекватно укрепване и обезопасяване на индивидуалните продукти в рамките на груповата опаковка. Дизайнът на средствата за вторично и третично пакетиране (кашони, биг-бегове, палети и т. н.) е от съществено значение за сигурността на продуктите по време на товаро-разтоварните дейности и транспортирането. Препоръчително е той да бъде съобразен с конкретния вид изделие и опаковка, които се пакетират и групират. За допълнително външно укрепване на груповите опаковки обикновено се използват стреч фолио, различни опаковъчни ленти, мрежи и т.н.

Целта на вторичните и третични опаковки е да подсигурят стабилното палетизиране на продуктите без да допуснат тяхното смачкване, деформиране, чупене или повреждане, както и да ги защитят от навлизане на влага и прах.
Консервите и кеновете традиционно се групират в няколко варианта на вторични опаковки: пакети по 6 (или друга бройка) в термосвиваемо фолио без допълнителни укрепващи средства; в картонени подложки, тавички или подноси, опаковани с термосвиваемо фолио.

Стъклените бутилки вторично се опаковат основно в: стекове с термосвиваемо фолио без допълнителни укрепващи средства; в отворени (с отвори за капачките или отворени отстрани) или затворени картонени кутии; в кашони; в картонени подложки, тавички или подноси, опаковани с термосвиваемо фолио и с картонена обвивка. Пластмасовите (PET) бутилки типично се предлагат групирани в: стекове с термосвиваемо фолио; в картонени подложки, тавички или подноси със или без термосвиваемо фолио. Рециклируемите бутилки, предназначени за връщане (например бирените бутилки от 0,330 и 0,500 л), по традиция вторично се групират в каси.

Избор на материали за вторични опаковки
Изборът на материал за вторично опаковане на консерви, кенове и бутилки е от основно значение за сигурността и функционалността на опаковката в конкретното приложение. Производителите вземат предвид всички аспекти на използването на даден материал в отделните етапи на жизнения цикъл на продукта и веригата на доставките - нормативните изисквания, цената на материалите, необходимите производствени методи и оборудване, транспортните особености, възможностите за депониране и/или рециклиране на материала и др.

С нарастващия фокус върху опазването на околната среда и “зелените” решения, все повече производители намаляват количеството не само на материалите, използвани за първичните, но и в производството на вторични опаковки за продуктите. Това се постига чрез специални инженерни технологии и методи, осигуряващи достатъчна здравина на по-тънки от стандартните опаковки. Вместо кутии и кашони, все по-често се използват само картонени подложки, опаковани с термосвиваемо фолио. Позитивите от намаляването на материалите във вторичните опаковки са много: по-малко тегло, по-малко генерирани отпадъци, повече пространство в складовете.

В съвременните модерни фабрики от ХВП и бутилиращата промишленост консервите, кеновете и бутилките се опаковат от високоскоростно автоматизирано оборудване. Ето защо използваните за вторични опаковки материали е необходимо да отговарят и на някои допълнителни технически изисквания: достатъчна якост на опън, за да се предотврати прекалено разтягане или счупване (или малка такава, за да позволи необходимата деформация); омекване или разтапяне при загряване, за да се осигури ефективно запечатване; съответната термоустойчивост, за да се предотврати нежелано деформиране или други повреди по време на запечатващата операция; здравина, гъвкавост, пластичност, за да се придаде желаната форма на опаковката чрез съответната формовъчна операция; нисък коефициент на триене (плъзгавост), за да позволи на материалите да преминават през статични части на машината или липса на такава, за да могат материалите да бъдат захванати здраво или да бъдат подредени и др.

Пластмаси
Пластмасите са най-използваният в опаковъчната промишленост материал, включително и при вторичното опаковане – под формата на термосвиваемо или стреч фолио – ръчно и машинно, мрежи, найлонови торби и опаковки, пликове, бегове, чували и др.
За съжаление, с оглед на екологичните съображения, пластмасата е и най-вредният за околната среда материал. Факторите в полза на пластмасовите опаковки пред алтернативните материали са: тяхното малко тегло, здравината им, както и лесните и евтини производствени методи. Пластмасите могат да бъдат използвани както самостоятелно, така и в комбинация с други материали.

Допълнителни предимства на пластмасите в опаковъчната индустрия са следните факти: от тях лесно могат да бъдат произведени всякакви форми; от тях могат да бъдат произведени както твърди опаковки (например каси), така и гъвкави такива (фолиа, чували и др.); пластмасите могат да осигурят удароустойчивост на опаковката; могат да бъдат лесно декорирани, върху тях може да се отпечатват информация и изображения, да се поставят етикети и др.; пластмасите могат да бъдат запечатвани чрез загряване.

Някои от широко използваните полимери в пакетиращата индустрия са: полиетилен (PE), полиетилен с ниска плътност (LDPE), полиетилен с висока плътност (HDPE), линеен полиетилен с ниска плътност (LLDPE), полипропилен (PP), полиетилен терефталат (PET), поливинилхлорид (PVC), поливинилиден хлорид (PVDC), полистирол (PS) и др.

Хартия и картон
Хартията и картонът също широко се използват в опаковъчната промишленост поради ниската им цена, възможността лесно да бъдат декорирани и от тях да бъдат произвеждани опаковки с устойчива форма. Индустриалната хартия, от която се правят опаковки, е произведена предимно от целулозни влакна от дървен материал с пулп, но може да бъде направена и от други изходни материали като памук, слама, сизал и коноп. Всички тези варианти са рециклируеми.
Хартията и картонът се различават основно по своето тегло.

Материалът с тегло, по-малко от 250 грама на квадратен метър (gsm), се нарича хартия, а материал с тегло около 250 г/кв. м и повече е картон. Влакната на машинно изработената хартия вървят успоредно на дължината на машината, която я произвежда. Тази ориентация поражда някои специфични закономерности, важни при производството на опаковки:
• Хартията (картонът) се разкъсва най-лесно по дължината на влакната.
• Сгъването е най-лесно по дължината на влакната.
• Издръжливостта на сгъване е най-голяма напречно на влакната.
• Коравината е най-голяма, когато се огъва напречно на влакната.

Хартията и картонът подлежат на ламиниране, за да се увеличи якостта им или да им бъдат придадени допълнителни бариерни свойства. Върху хартия и картон могат да бъдат поставени и ламинирани и други материали, например фолио или пластмаса, а готовата повърхност да бъде гланцова, матова или релефна в зависимост от функциите и приложението.