1. Минимальный внутренний диаметр, т- наружный диаметр резьбы, е –внешний диаметр горлыышка у основания резьбы, н – высота от верхнего края ободка до верхнего края

Рисунок5.2 Стандартные параметры венчиков

О бычная укупорка. Обычная система укупорки, используемая для пищевых продуктов, упа­ковываемых не в вакууме и не под давлением, включает колпачок из полимерных материалов и укупорку из фольги (для таких пищевых продуктов, как кофе, сухое молоко, другие порошковые или гранулированные продукты, горчица, молоко или йогурт).

Стеклянные емкости могут герметизироваться путем термосварки (нагрев – как индукционный, так и кондуктивный) без предварительной обработки сте­клянного венчика, но такой метод приемлем только для укупорки сухих смесей и некоторых продуктов типа арахисового масла и шоколадных спредов, не требую­щих последующего нагревания.

Для закрывания бутылок с молочными продуктами до сих пор применяют сравнительно экономичную укупорку обжимной фольгой.

Укупорка для вакуумной упаковки. Такая укупорка представляет собой металлическую пробку с прокладкой из ком­позитного материала, герметически соединяемого со стеклянным ободком. Такая пробка закручивается на венчик или обжимается в тот момент, когда в свободном пространстве над продуктом образуется вакуум в результате промывки паром. Про­дукт в такой упаковке может подвергаться пастеризации или стерилизации в авто­клаве; размер пробок (крышек) – от 28 до 82 мм. Пробки для бутылок с напитками обычно имеют размер 28-40 мм.

Укупорка для упаковки под давлением. Укупорка для упаковки под давлением может представлять собой металлическую или пластмассовую пробку (крышку, колпачок) с прокладкой из композитного ма­териала (рис.5.3); на венчик пробка (крышка, колпачок) может закручиваться или обжимать­ся. К этому типу средств укупорки относят:

• готовые металлические пробки, например, кронен-пробки или завинчиваю­щиеся кронен-пробки;

• металлические обжимные колпачки по стеклянной резьбе венчика;

• закатываемые колпачки с пояском для индикации несанкционированного вскрытия;

• готовые пластмассовые завинчиваемые пробки (крышки, колпачки) как с пояском для индикации несанкционированного вскрытия, так и без него.

1-корпус, 2- укупорочный колпачок, 3-подающий канал, 4-рукоятка с подвижным штоком, 5-насадка для укупорочного колпачка,6- накидная гайка, 7-рукоятка и манжета корпуса, 8-уплотнительное кольцо, 9-переключатель каналов, 10 и 11- каналы для подвода газа и напитка, 12 –дроссель, 13-трубка для дренажа, 14-патрубок, 15-втулка, 16- стеклянная тара, 17- резьба, 18- ободок 19-горловина

Переключатель каналов 9 - трехпозиционный: поз.I - закрыто, поз.II - подача газа из канала 10 в канал 3, поз.III - подача напитка из канала 11 в канал 3.

Рисунок 5.3 Устройство для ручного розлива, газирования и укупорки под давлением пенящихся или газированных напитков

Очень важно правильно подобрать тип венчика, соответствующий данному средству укупорки.

• Тепловая обработка пищевых продуктов в стеклянной таре

Стеклянная тара, при соблюдении основных правил по предотвращению растрескивания от перепада температур, позволяет осуществлять стерилизацию или пастеризацию продук­тов как холодного, так и горячего фасования (розлива), при этом необходимо обеспечить достаточный объем свободного пространства над продуктом.

При горячем розливе напитков при температуре 85°С с последующим охлаж­дением необходимо, чтобы свободное пространство над продуктом составляло не менее 5%, а при холодном розливе, после которого проводится стерилизация при температуре 121°С – 6%.

Рисунок 5.4Автоклавы Универсал-СофтРейн для стерилизации и пастеризации банок, стеклотары и теплочуствительных продуктов

Перед составлением технического за­дания на разработку стеклянной емкости необходимо ознакомиться с рекомендаци­ями производителей систем укупорки. Следует отметить, что риск растрескивания стекла при перепадах температур при охлаждении в два раза выше, чем при нагре­вании. Во избежание растрескивания необходимо, чтобы перепад температур при охлаждении не превышал 40, а при нагревании – 65 °С.

Хорошо сконструированная стеклянная емкость способна выдерживать внутреннее давление до 10 бар (стандартные требо­вания редко превышают 5 бар). Кроме того, она выдерживает условия внутреннего разрежения, а также фасование густых продуктов с промывкой свободного про­странства над продуктом паром в целях создания разрежения для укупорки.

На венчик стеклянной емкости легко надева­ются готовые металлические или пластмассовые колпачки и крышки. Одноразовые кронен-пробки повторно применяться для укупорки бутылок не могут (в отличие от завинчивающихся кронен-пробок типа Twist-Off (рис.5.5)).

Рисунок 5.5 Стеклянная бутылка под винтовую крышку(твист)

Стеклянные емкости допускают разнообразные виды декорирования – этикети­рование, шелкографию особыми красками, использование рукавной полимерной пленки, травление кислотой, нанесение цветного покрытия на основе органических и неорганических красителей, а также нанесение рельефных изображений (повы­шенного разрешения, что особенно важно при декорировании бутылок с газирован­ными напитками). Твердая поверхность стеклотары удобна для декорирования, так как нанесенное изображение не искажается под действием внутреннего давления или разрежения.

При использовании рукавной пленки необходимо провести контроль исходной пленки при температурах пастеризации – это позволит убедиться, что рукавная эти­кетка не будет смещаться. Необходимо также не превышать допустимого растяжения пленки, для чего требуется обеспечить соблюдение минимального и максимального диаметров декорируемых емкостей, указанных в технических характеристиках ру­кавной пленки и соответствующих степени ее растяжимости. Применение рукавного этикетирования обеспечивает также удерживание осколков стекла при бое.

Теоретически прочность стекла очень высока, но на практике его прочность оказы­вается намного ниже из-за дефектов поверхности – например, микротрещин, кото­рые в случае ударных воздействий при транспортировке емкостей и на фасовочных линиях образуются в местах концентрации напряжений и приводят к снижению прочности отдельных участков.

Основные усилия в связи с этим направлены на:

• улучшение качества поверхности в целях снижения количества ее дефектов;

• улучшение качества наносимых покрытий;

• исключение возникновения напряжений при производстве и использовании емкости.

Улучшению эксплуатационных свойств стеклотары и устранению участков кон­центрации напряжений в стекле способствует проведение исследований рабочих характеристик емкостей на фасовочных линиях с учетом всех случаев боя, а также рапидная видеосъемка.

Разбитую бутылку можно вновь собрать из осколков — это позволит четко уви­деть, какой тип воздействия послужил причиной разрушения — например, проис­ходило ли оно быстро или медленно, была ли разрушающая сила направлена извне или изнутри. Кроме того, прочность стеклотары зависит от ее формы и толщины стенок. Эту взаимосвязь анализируют с помощью компьютерного моделирования, которое позволяет специалистам-разработчикам:

• выявить уязвимые точки предлагаемого конструктивного решения;

• рассчитать эффект от модификаций конструкции;

• смоделировать уменьшение массы емкости из-за снижения толщины корпуса.

Основные испытания стеклотары сводятся к:

• испытаниям на вертикальное раздавливание (для оценки возможности шта­белирования);

• испытаниям на внутреннее давление (для продуктов, фасуемых под давлени­ем, в частности, газированных напитков);

• испытаниям на растрескивание при резких перепадах температур (для сте­клотары, предназначенной для горячего розлива или подвергаемой пастери­зации и/или стерилизации).

Растрескивание при резких перепадах температуры связано с теплопроводно­стью; поскольку стекло является очень хорошим изолятором, при горячем розливе теплопередача происходит медленно. Еще одной немаловажной характеристикой, связанной с температурой, является изменение размеров емкости при перепаде тем­ператур на один градус (для стекла этот показатель очень невелик, но различается в зависимости от состава стекла). Так, например, «пирекс» (боросиликатное стек­ло) известно тем, что оно характеризуется еще более низким показателем теплового расширения, чем обычное натриевое стекло (прозрачный флинтгласе). Такое свой­ство пирекса объясняется тем, что в его составе натрий частично заменен оксидом бора, а доля кремния увеличена.

Общепризнано, что снизить массу стеклянных емкостей, сохранив достаточную их прочность, можно за счет обеспечения более равномерного распределения стекла по стенкам емкости.

• Требования к конструкции и характеристикам стеклотары

В настоящее время бренд-менеджер или технолог по упаковке всегда при­влекает соответствующих специалистов и использует необходимые данные для изготовле­ния красивого, удобного контейнера для пищевых продуктов нужной себестоимо­сти и качества.

На стадии разработки упаковки требуется знать особенности расфасовываемого продукта и условия эксплуатации фасовочной линии. Необходимо располагать сле­дующей информацией:

о типе и плотности расфасовываемого продукта;

о степени карбонизации продукта (в случае необходимости);

о типе системы укупорки и типе горлышка стеклотары;

о дозировке фасуемого продукта;

о типе системы розлива (наполнения) – горячий розлив с последующим охлаждением, горячий розлив с последующей пастеризацией, розлив при комнатной температуре с последующей стерилизацией, а также их любые со­четания;

о необходимости использования специальных градуированных по объему ем­костей;

о планируемом способе фасования (по объему, вакуумному и т. п.);

о размере и диаметр наполнительной трубки;

о планируемом способе использования стеклотары (одно- или многоразовой);

о скорости фасовочной линии (линии розлива), бут./мин;

о силах соударений стеклотары на производственной линии — для сверхлег­ких банок и бутылок скорость транспортера не должна превышать 64 см (25 дюймов) / с;

о типоразмерах поддонов и паллет, используемых при транспортировке и складировании;

о типах используемых депаллетизаторов (со сдвигом рядов или с их захватом).

Опираясь на эти сведения, производитель стеклотары сможет подобрать под­ходящие варианты конструкции венчика и пробки (крышки), определить требуе­мый тип обработки поверхности, тип групповой (транспортной) упаковки, а также погрузочно-транспортного оборудования и приспособлений.

В настоящее время предъявляются все более высокие требования к упаковочным материалам. Хорошо известно, что потребитель воспринимает стеклянную тару как символ высокого качества товара. Такая эмоциональная связь потребителя с брендом особенно важна для торговли пищевыми продуктами и напитками. Если добавить к этому возможность придавать стеклу неповторимую форму и широкие возможности декорирования, то станет понятно, почему разработчики упаковки предпочитают работать со стеклом. Вместе с тем их свободу в выборе конструк­тивных решений ограничивает необходимость учета скорости фасовочных линий и экономики производства.

Мелкосерийное производство. При выпуске продуктов небольшими партиями, а также при производстве особых или ограниченных их партий конструктор стекло­тары располагает достаточной свободой, поскольку такая продукция выпускается обычно на линиях с ручным управлением или на полуавтоматических линиях. Та­кие бутылки могут производиться на однокапельных стекольных машинах, позво­ляющих получить высокое соотношение объема и массы упаковки (+0,8).

Производство обычных партий. При производстве более крупных партий продук­ции у разработчика стеклотары свободы в решениях меньше, так как здесь большое значение имеют возможность фасования на автоматических фасовочных линиях, а также вопросы логистики и транспортной тары. Такие стеклянные емкости произ­водятся на более крупных двухкапельных машинах, позволяющих получить соот­ношение объема и массы упаковки около 0,6-0,7.

Крупносерийное производство. При разработке стеклянной упаковки для очень больших партий продукции (часто это пищевые продукты ведущих брендов, реали­зуемые в разных странах) конструктор стеклотары ограничен строгими рамками – такая упаковка должна быть пригодна к использованию на высокоскоростных ли­ниях розлива (от 1000 бут./мин). Такие бутылки производят на наиболее крупных двух- и трехкапельных машинах (оборудовании для формования емкостей с узким горлышком с последующим выдувом), а соотношение объема упаковки и ее массы составляет всего 0,5. В ходе полного цикла разработки формируется некий спектр основных вариантов конструкций и приводятся практические оценки возможных затрат и условий реализацией каждого из них. Тем самым все варианты конструк­ции всестороннее анализируются, после чего наиболее удачные из них через неко­торое время мы видим в магазинах.

Эскизный проект (общее решение). Коллектив, работающий над разработкой нового вида стеклянной тары, основное внимание уделяет на тех ее свойствах, которые должны служить прежде всего продвижению данного бренда. На основе бренд-анализа они добиваются того, чтобы упаковка максимально эффективно от­ражала заложенные в этом бренде ценности и его позиционирование (как по месту реализации, так и в ходе ее использования конечным потребителем). Разработчики эскизного проекта имеют возможность тесно сотрудничать с дизайнерской службой фирмы-заказчика, содействуя работе дизайнеров и предлагая на рассмотрение ши­рокий круг вариантов, подчеркивая одновременно практические последствия вы­бора того или иного решения. Это позволяет на самых ранних стадиях разработки принимать реалистичные, взвешенные решения.

Конструирование изделия. Получив компьютерные данные от группы разра­ботчиков эскизного проекта (или от дизайнерского бюро), разработчики изделия проводят ряд испытаний, направленных на проверку соответствия проекта особен­ностям применения тары. К таким испытаниям относятся анализ возникающих на­пряжений (подтверждающий, например, выдержит ли укупоренная емкость давле­ние карбонизации газированного напитка), испытание эксплуатационных свойств на фасовочно-упаковочной линии, а также испытания на удар, определяющие риск сбоев на линии розлива. Кроме того, емкости испытывают на вертикальное сжатие при штабелировании и транспортировке. После завершения испытаний составля­ют подробное описание технических свойств данной конструкции и создают трех­мерную компьютерную модель, которая затем используется для создания точных копий, которые применяются в маркетинговых исследованиях и представляется на утверждение как новое решение стеклянной упаковки.

Разработка пресс-формы. Разработчики пресс-форм отражают технические свойства данной емкости в виде пресс-формы, с помощью которой она будет вос­производиться партиями в миллионы штук. Разные заводы используют разные виды пресс-форм и технологий. В настоящее время при производстве стеклотары требуется соблюдение очень высокой точности, что непосредственно сказывается на качестве продукции.

Для контроля всех аспектов разработки и обеспечения точности воспроизводства образца стеклянной емкости создают компьютерную модель производимого изде­лия. После этого конструкторское решение готово для передачи его изготовителям пресс-форм.

Производство. Информация о качестве каждой партии изделий передается груп­пам разработчиков упаковки и пресс-форм. Это позволяет обеспечить применение оптимальных методов проектирования новых видов упаковки и позволяет разра­ботчикам следить за инновациями в области производства пищевых продуктов и напитков и конструировании фасовочно-укупорочных линий. На этом полный цикл разработки бутылки (банки) завершается.

• Обращение со стеклотарой

Приемка партий стеклотары. Как правило, стеклотара поставляется на пищевые предприятия в паллетах, обернутых термоусадочной пленкой. В ходе приемки сле­дует убедиться в отсутствии проколов и дыр в пленке, а также в отсутствии на под­доне стеклобоя. Дефектные паллеты приемке не подлежат, и поставщику направля­ется соответствующее уведомление на возврат.

Хранение стеклотары на предприятии. Высота штабелирования поддонов со стеклотарой не должна превышать шести ярусов; перемещать поддоны следует осторожно, не допуская сдвига бутылок или банок на них. Вилы автопогрузчика желательно закрыть специальной защитой, исключив тем самым возможность их контакта со стеклом. Если на линии розлива применяется продувка новых бутылок струей воздуха, пустая стеклотара должны храниться только в закрытых помещени­ях. Паллеты с остатками стеклобоя не должны допускаться в зону розлива.

Депаллетизация. После использования той или иной паллеты необходимо реги­стрировать время депаллетизациии и номер партии стеклотары. Полимерную плен­ку вокруг паллеты следует вскрывать осторожно, так, чтобы не повредить стеклян­ные бутылки или банки, а лезвия не используемых при этом ножей должны быть закрыты чехлами. Прокладки между слоями (ярусами) банок и бутылок на поддоне необходимо извлекать так, чтобы осколки с них не могли попасть в ниже располо­женные банки или бутылки. Любой случай стеклобоя должен документально ре­гистрироваться; кроме того, необходимо обеспечить наличие приспособлений для быстрой уборки осколков, исключив их дальнейшее рассеивание.

Способы мойки и очистки. Продувка струей воздуха. Стекло при этом должно быть выдержано при не­обходимой температуре — это позволит избежать образования конденсата навнутренней поверхности, который может препятствовать удалению картон­ной крошки и пыли. Следует следить за давлением сжатого воздуха, чтобы частицы пыли не оставались в воздухе и не оседали бы затем обратно.

Ополаскивание водой онлайн. При горячем розливе температура воды для опо­ласкивания должна быть такой, чтобы избежать растрескивания стекла от рез­ких перепадов температур при розливе, которые не должны превышать 60 °С.

Системы мойки возвратных бутылок. В зоне подачи бутылок в бутылкомоеч­ную машину необходимо контролировать степень предварительной очистки бутылки. Оставлять бутылки на замачивание на ночь нельзя, так как в даль­нейшем это может существенно снизить прочность бутылки и нарушить на­несенное на нее покрытие из-за реакции со щелочным моющим раствором. При горячем розливе необходимо обеспечить достижение стеклотарой необ­ходимой температуры, предотвратив тем самым растрескивание из-за резкого перепада температур при розливе.

Розлив/фасование. Инструкции по проведению мойки и очистки должны быть вы­вешены на видном месте так, чтобы персонал линии розлива/фасования четко знал последовательность действий в случае боя стеклотары и необходимость регистра­ции всех подобных случаев. При этом важно обеспечить требуемую степень очистки наливного клапана (фасовочной насадки) путем сплошной мойки так, чтобы бой стекла не попал в следующие бутылки (банки). Уровень наполнения стеклянной тары должен соответствовать действующим отраслевым стандартам.

Укупорка. Инструкции по проведению мойки и очистки в случае боя стекла в уку­порочной машине должны быть вывешены на видном месте, а все подобные случаи должны надлежащим образом регистрироваться. Через определенное время необходи­мо контролировать крутящий момент при навинчивании крышки и степень разреже­ния, а для бутылок с газированными напитками — и надежность крепления пробки.

Пастеризация и стерилизация. Чтобы исключить растрескивание стекла при пе­репаде температур при охлаждении водой после пастеризации или стерилизации, он не должен превышать 40 °С. В идеале температура емкости после охлаждения долж­на быть 40 °С, что позволит крышкам (пробкам) остаться сухими и предотврапЬп появление ржавчины на металлических крышках (пробках). Кроме того, возмож­ность их ржавления минимизируется благодаря устранению воды с крышек (про­бок) системой «воздушных ножей» (ракелей).

Этикетирование. При использовании самоклеющихся этикеток с поверхности стекла следует удалить все следы конденсата, обеспечив тем самым оптимальные условия для наклеивания. Клеящие вещества не следует менять без предваритель­ного согласования с поставщиком стеклотары, поскольку новый адгезив может не­гативно сказаться на свойствах поверхности стекла.

Дистрибьюция. Стеклотару необходимо располагать на подложке поддона (как правило, пластиковой или из гофрокартона) так, чтобы при транспортировке емко­сти не смещались; термоусадочная пленка должна быть натянута плотно, а марки­ровка партии нанесена правильно и хорошо читаться.

Складирование. Паллеты с расфасованным продуктом следует штабелировать очень аккуратно, исключив избыточную нагрузку на отдельные участки, — это мо­жет привести к разрыву уплотнительных прокладок крышек (пробок) и, соответ­ственно, отбраковке упаковок.

Менеджмент качества. Описанные в данной главе процедуры «правильной управленческой практики» при разработке, производстве, фасовании (розливе), укупорке, тепловой обработке (при ее использовании), хранении и дистрибьюции пищевых продуктов и напитков в стеклянной таре были разработаны в целях обе­спечения высокого качества продукции и ее безопасности для потребителя. Их при­менение свидетельствует о «должном отношении» персонала к выполнению этих целей. Очень важно, чтобы все процедуры были четко прописаны, чтобы проводи­лась соответствующая профессиональная подготовка персонала и чтобы регулярно проводился контроль соблюдения предписанных норм.

Фирмы могут засвидетельствовать свое «должное отношение» в виде серти­фикации по стандартам системы менеджмента качества, в частности, по ISO 9000.

Заключение

Таким образом, можно выделить пять важнейших характерных преимуществ стеклотары для упаковывания пищевых продуктов, а именно:

• эстетическая привлекательность;

• ассоциация с высоким качеством упакованного продукта;

• сохранение вкуса продукта;

• возможность видеть продукт с соответствующим пробуждением аппетита;

• возможность повторной укупорки.

Исследования процессов миграции веществ из стекла и в стекло показали, что при­менительно к пищевым продуктам его можно считать инертным, а с точки зрения гигиены и здоровья потребителей стекло считают наиболее оптимальным материа­лом для упаковывания пищевых продуктов и напитков. Стекло является одним из наиболее удобных для вторичной переработки материа­лов, поскольку его можно измельчать, переплавлять и вновь бесконечное количе­ство раз придавать необходимую форму, не ухудшая при этом структуру материала. Стекло – единственный упаковочный материал, сохраняющий после вторичной переработки все свои свойства.