В настоящее время потребители все чаще отдают предпочтение гибкой и полужесткой упаковке по сравнению с жесткими материалами, используемыми при производстве кормов для людей и домашних животных.
Потребители воспринимают пакеты, миски и подносы как новые и инновативные, экономящие пространство, удобные и более экологичные благодаря меньшему количеству отходов. Новая упаковка, пригодная для микроволновой печи, является важным фактором удобства. Гибкие и полужесткие материалы не только помогают увеличить продажи, но и снижают себестоимость продукции и позволяют сократить время стерилизации до 50%.
Отказаться от жесткой тары, такой как стальные банки, стеклянные баночки и бутылки, не так просто, как заменить один материал на другой. Гибкая и полужесткая упаковка не требует наполнения, герметизации, обработки и хранения в автоклаве, как консервные банки. По сути, требуется новая линия.
Основные компоненты оборудования
Помимо конвейеров и линий накопления, существует пять основных категорий оборудования, которые включают в себя линии для производства реторт-пакетов, мисок и лотков для кормов для людей и домашних животных:
1. Наполнитель/герметик
2. Система автоматизации ретортирования, включающая самоустанавливающиеся лотки, загрузчик и разгрузчик лотков, а также устройство для укладки и разгрузки лотков
3. Автоклавы с избыточным давлением
4. Система подачи в автоклавы
5. Комплексное упаковочное оборудование, включая сушилки, этикетировщики и кодировщики, упаковщики в ящики, паллетизаторы, стрейч—обертки и т.д.
При проектировании упаковочной линии для пакетов, лотков и мисок большинство дизайнерских решений принимаются с учетом требуемой скорости линии. Например, скорость линии определяет тип, а иногда и марку наполнителя/герметика. Устройство для наполнения/герметизации имеет характерный формат вывода для заполненной и запечатанной упаковки, например, в виде одного файла или в два ряда. На линии может быть несколько устройств для наполнения/герметизации. Этот поток вывода влияет на каждую машину и последующее решение по обработке.
Основным оборудованием, расположенным непосредственно после установки для розлива/запайки, является система подачи материалов в автоклавы, в частности, устройство для загрузки лотков и укладки в штабель. Устройство для загрузки лотков сортирует упаковки в соответствии с дизайном лотка, который значительно отличается от корзин-реторт, используемых для консервных банок. Вместо слоев жесткой упаковки, разделенных накладными листами в корзине, гибкая упаковка укладывается в несколько рядов в один слой в неглубоком лотке. Затем лотки укладываются друг на друга и формуются в виде кубиков, которые перемещаются в автоклавы и извлекаются из них.
Как показывает практика, системы загрузки и выгрузки лотков портального типа являются экономически эффективными при скорости конвейера более 500 контейнеров в минуту. Во многих случаях скорость конвейера для упаковки пакетов, полужестких лотков и чаш ниже 500 оборотов в минуту. При таких низких скоростях роботизированная загрузка имеет смысл с точки зрения возможностей и капитальных затрат. Роботы также могут обеспечить производителям продуктов питания большую гибкость при работе с упаковками различных размеров и конфигураций.
Конструкция лотков
После принятия решения о скорости линии и способах наполнения/запайки решающим становится дизайн лотка. Расположение упаковок в лотке является наиболее эффективным и обеспечивает наибольшую производительность, когда количество рядов в лотке кратно количеству линий подачи. Например, при наличии четырех линий подачи оптимальной конструкцией лотка будет ширина в 4, 8, 12 или 16 рядов.
Лоток, несмотря на простой внешний вид, должен быть хорошо спроектирован с точки зрения обеспечения оптимального потока энергии вокруг упаковки. Лоток должен быть достаточно жестким для укладки и снятия упаковки, а также выдерживать жесткие условия эксплуатации внутри автоклава. На нем также не должно быть заусенцев или дефектов, которые могут нарушить целостность гибкой упаковки.
Лотки могут быть изготовлены из нержавеющей стали, алюминия или пластика, отлитого под давлением. Металлические и пластиковые лотки имеют свои преимущества и недостатки с точки зрения первоначальных затрат, себестоимости единицы продукции и срока службы. Пластиковые лотки, отлитые под давлением, требуют значительных затрат на оснастку.
Однако удельные затраты на пластиковые лотки, изготовленные методом литья под давлением, могут составлять в десять раз меньше, чем на лотки из нержавеющей стали. Пластиковые лотки не подходят, если их размер превышает 40 на 40 дюймов. из-за проблем, связанных с прочностью и жесткостью. Срок службы пластиковых лотков обычно составляет около двух лет. Металлические лотки имеют высокую удельную стоимость, но могут обеспечить более длительный срок службы, чем пластиковые лотки.
После того как будет согласована концептуальная конструкция лотка/куба и определены размеры лотковых кубов, начинается калибровка автоклава. На этом этапе иногда возникает необходимость пересмотреть размер упаковки, поскольку небольшое изменение размеров упаковки иногда может значительно повысить эффективность конструкции линии.
Емкость автоклава/куба
Плотность гибких контейнеров по сравнению с жесткими контейнерами примерно на треть меньше в полностью загруженном автоклаве, если сравнивать эквивалентное количество корзин и кубов. Например, полностью загруженный автоклав из 3-унционных банок по сравнению с 3-унционными пакетами в автоклаве диаметром 1800 мм с 6 корзинами на куб составляет 61 560 банок против 22 032 пакетов.
Однако гибкие контейнеры обычно стерилизуются быстрее, чем жесткие, и это необходимо учитывать при проектировании автоклавной камеры. Меньшее время цикла также означает более частые циклы загрузки/выгрузки. Общее время загрузки и выгрузки автоклавов, а также обработки должно быть рассчитано исходя из ожидаемой производительности линии. Для удовлетворения потребностей в гибких или полужестких контейнерах может потребоваться увеличить количество автоклавов или заказать автоклавы большей емкости.
Процесс производства в автоклавах. Автоклавы с избыточным давлением
Стерилизацию кормов для людей или домашних животных, упакованных в пакеты, миски или лотки, необходимо проводить с помощью автоклава с избыточным давлением — автоклава, который увеличивает давление на этапах приготовления и стерилизации.
Без дополнительного избыточного давления, которое сжимает упаковку, нагрев и, как следствие, повышение давления внутри гибкой или полужесткой упаковки могут привести к ее расширению и потенциальному разрыву. К различным типам автоклавов с избыточным давлением относятся:
• Разбрызгивание воды — статическое перемешивание, горизонтальное возвратно-поступательное перемешивание или вращательное перемешивание по принципу «конец за концом»
• Вращательное погружение в воду
• Паровоздушный — статический или вращающийся
Каждый из этих различных типов автоклавов по-своему влияет на качество и скорость обработки стерилизуемых продуктов, сохраняя их срок годности. Использование многорежимной лабораторного автоклава при разработке продукта является одним из наиболее эффективных способов понимания того, какой тип автоклава и технологические параметры улучшат уникальные качественные свойства при желаемой производительности. Преимущество многорежимного автоклава заключается в том, что можно протестировать все различные варианты стерилизации и определить оптимальный тип технологического процесса.
Лабораторные автоклавы с несколькими режимами работы имеются во многих коммерческих лабораториях пищевой промышленности, их также можно арендовать или приобрести для использования в домашних условиях. Одним из обязательных тестов является определение давления в упаковке. Этот тест измеряет прогиб упаковки в зависимости от температуры и давления при обработке и используется для определения надлежащего профиля избыточного давления при извлечении, стерилизации и охлаждении для обеспечения целостности упаковки.
Если система управления на многорежимном автоклаве такая же, как и на производственной, то процесс перехода от испытаний к производству может проходить без проблем. Автоматизированные системы управления на производственных автоклавах первого уровня обычно соответствуют требованиям FDA по ведению электронного учета.
Человеко-машинный интерфейс (HMI) в автоклавах должен обеспечивать быстрое переключение между продуктами и предоставлять обслуживающему персоналу информацию, необходимую для поддержания оптимальной производительности этих сложных стерилизационных емкостей в течение многих лет. Удаленная диагностика, соответствующая протоколам безопасности пользователя, необходима для быстрого и эффективного устранения неполадок и максимального времени безотказной работы. Ручное управление обходится дешевле, но устарело, поскольку повышает риск ошибки оператора и усложняет ведение документации.
Доставка автоклавов ‒ загрузка и выгрузка автоклавов
Полностью автоматизированная автоклавная камера, включая обработку материалов от начала до конца, — это разумная система, в которую стоит инвестировать, чтобы добиться минимальных затрат на рабочую силу, максимальной безопасности работников и снижения риска отзыва оборудования. Как правило, для полностью автоматизированной автоклавной камеры требуется от одного до двух операторов в смену, в отличие от четырех и более операторов в смену для ручных операций.
Полностью автоматизированные системы также снижают плотность людей на производстве, что является важным фактором сегодня, когда постоянно существует угроза возникновения проблем с безопасностью, человеческих ошибок и передаваемых воздушно-капельным путем инфекционных заболеваний, а руководители предприятий ищут способы обеспечения бесперебойного производства.
Другие важные соображения
Изучите системы экономии энергии и воды на новой установке для снижения затрат на эксплуатацию и повышения эксплуатационной устойчивости. Коррозионного растрескивания нержавеющей стали под напряжением, которое значительно сокращает срок службы автоклава, можно избежать с помощью мониторинга химического состава воды на заводе и установки систем очистки воды.
Предприятие также может инвестировать в производство высококачественной нержавеющей стали, которая обеспечивает устойчивость к коррозионному растрескиванию под напряжением. Обсудите с поставщиком экономическую эффективность приобретения двухрежимного автоклава. Двухрежимные автоклавы, как следует из названия, могут быть заменены с жестких контейнеров на гибкие, что дает организации больше возможностей для адаптации к изменяющимся рыночным условиям.
Для новой гибкой или полужесткой технологической и упаковочной линии найдите производителя автоклавов, который может предложить либо комплексное решение для линии, начиная с кухни и заканчивая конечной упаковкой, либо построит и интегрирует автоматизированную автоклавную камеру с ретортами, оборудованием для автоматизации, оборудованием для подачи автоклавов, интегрированным и проверяемая система управления и вспомогательные устройства.
Эти поставщики могут предложить полный цикл заводских приемочных испытаний (FATs) перед отправкой. Полнофункциональный FAT объединяет все элементы системы и гарантирует, что линия работает в соответствии с заданными параметрами, что сокращает время запуска и общие затраты на проект. С точки зрения интеграции и общей эффективности оборудования, полнофункциональный FAT является оптимальным решением для новой линии.