В прошлом году один обжарщик кофе в Колумбии перешел на использование азотной продувки для своих розничных кофейных пакетов. Он купил расходомер, установил регулятор на 2 бара и наблюдал, как пакеты раздуваются на линии. Шесть месяцев спустя импортеры в Испании начали возвращать партии кофе с застоявшимся, бумажным привкусом.
Показатель остаточного кислорода составил 3,8%. Целевой показатель был ниже 2%.
Аппарат промывал систему. Азот циркулировал. Не хватало лишь того, что никто не продает вместе с аппаратом: знания места поступления кислорода и правильного измерения его концентрации.
Кислород поступает не только из газового пространства над поверхностью.
Большинство покупателей считают, что остаточный кислород равен количеству воздуха, оставшегося в пакете при запайке. Это один из пяти источников кислорода, и на хорошо настроенной линии он редко является самым крупным.
Воздух, занесенный пленкой. В ламинирующем рулоне образуется пограничный слой воздуха, прилегающий к обеим поверхностям. При скорости 60 пакетов в минуту этот воздух поступает в пакет перед азотом. Медленно работающие широкие сопла, расположенные после формовочной трубки, выталкивают большую часть воздуха наружу; одна узкая трубка, направленная на место запайки, практически ничего не выталкивает.
В продукте растворен воздух. Молотый кофе, сухое молоко и какао содержат воздух в своей структуре частиц. Он мигрирует в свободное пространство над пакетом в течение первых 48 часов после запайки, поэтому пакет, измеренный на заводе, показывает 1,21 TP3T, а тот же пакет неделю спустя показывает 2,61 TP3T. Повторите измерение через 24 часа, а не только на производственной линии.
Проницаемость пленки. Показатель пропускания кислорода для OPP/PE составляет примерно 1500–2500 см³/м²/сутки. Для металлизированного или фольгированного ламината этот показатель равен 1–5. Если срок службы вашего продукта составляет 12 месяцев, выбор пленки имеет большее значение, чем давление промывки, и никакое количество азота не компенсирует неправильную структуру.
Микроканалы в месте уплотнения. Запечатанный пакет с продуктом внутри может медленно пропускать газ. Это связь между продувкой газом и качеством запечатывания: пакет, прошедший тест на сжатие, все еще может обмениваться газом через канал шириной 0,1 мм в запечатанном пакете. Мы рассмотрели механические причины в статье [почему пакеты протекают](https://jingrui-packingmachine.com/bag-seal-failure-causes/).
Выхлопные газы от самого изделия. Свежеобжаренный кофе выделяет CO2 в течение нескольких дней. Именно поэтому обжарщики используют односторонние дегазационные клапаны, и именно поэтому уровень остаточного кислорода повышается в первые несколько дней независимо от качества промывки.
Что на самом деле дает вам остаточный кислород?
Эти цифры зависят от конкретного продукта, и стоит знать их, прежде чем тратить деньги на газовое оборудование.
Обжаренный кофе лучше всего сохраняет свои свойства при остаточном содержании кислорода 2%, при этом 1% обеспечивает заметно более длительный срок хранения. Сухое молоко и детские смеси лучше хранить при 2%. Орехи и жирные закуски требуют содержания кислорода от 1 до 2%, поскольку именно окисление жиров приводит к их прогорканию. Сухофрукты выдерживают содержание кислорода от 3 до 5%. Хлеб и выпечка практически не выигрывают — они портятся от влаги, а не от кислорода.
Если ваш продукт относится к группе, допускающей 3–5%, и продается в течение восьми недель, затраты на промывочное оборудование не окупаются. В этом случае мы советуем покупателям потратить деньги на обеспечение стабильности герметичности.
Как правильно это измерить
Показания на линии обычно неверны и искажаются в одном из двух направлений.
Отбор проб через шов с помощью иглы позволяет наружному воздуху проникать вдоль иглы, что приводит к заниженным показаниям. Отбор проб с верхней части пакета дает завышенные показания, поскольку CO2 из продукта поднимается именно там. Надежный метод: дать пакету постоять 20–30 минут, ввести иглу через перегородку в середине лицевой стороны пакета, набрать 20 мл и отбросить первую пробу перед считыванием второй.
Затем повторите процедуру на пакете, который пролежал 24 часа. Разница между двумя показаниями — это количество растворенного воздуха в вашем продукте, и она покажет, нужно ли вам сильнее промывать пакет или просто смириться с более высоким начальным значением.
Что изменить в порядке убывания стоимости
Сначала выбирайте самый дешевый вариант, потому что покупатели часто начинают с более дорогого.
Измените положение сопла. Широкое сопло с низкой скоростью потока, расположенное чуть выше уровня продукта, при замедлении процесса наполнения на 100 мс, часто снижает остаточное содержание кислорода на 1–1,5 пункта без каких-либо затрат.
Добавьте вторую точку выравнивания на пути пленки. На линии [VFFS для порошковой упаковки](https://jingrui-packingmachine.com/product/vffs-powder-packing-machine-flour-packing-machine/) это небольшой кронштейн и тройник, которые очищают пограничный слой до формирования пакета.
Перейдите на фольгу или металлизированный ламинат. Это изменит проницаемость на два-три порядка, и для продукта со сроком годности в 12 месяцев это имеет большее значение, чем оборудование для промывки.
Добавьте вакуумную промывку. Вакуумно-газовые машины уменьшают объем свободного пространства перед заполнением, достигая значения менее 0,51 TP3T. На линиях по производству готовых пакетов с вакуумной станцией это стандартная процедура; на вакуумно-газовых упаковочных машинах требуется другая последовательность запайки, и время цикла примерно удваивается.
Для упаковок в стержни продувка газом обычно бессмысленна — свободное пространство слишком мало, чтобы иметь значение, и ограничивающим фактором является пленка. Именно поэтому на линиях упаковки в стержни из многожильной пленки редко используется оборудование для работы с азотом.
Отправьте нам информацию о вашем продукте, целевом сроке годности и текущей структуре пленки, и мы сообщим вам, какой из пяти источников обходится вам дороже всего, прежде чем вы приобретете новый регулятор.
Часто задаваемые вопросы
Почему остаточный уровень кислорода повышается через неделю после упаковки?
Поскольку растворенный в продукте воздух проникает в свободное пространство после запечатывания. Молотый кофе, какао и сухое молоко содержат воздух в структуре частиц, поэтому пакет, измеренный на линии как 1,21 TP3T, через неделю может показать 2,51 TP3T. Измерьте через 24 часа после упаковки, чтобы получить число, которое фактически увидит покупатель.
Какое давление азота мне следует использовать?
Давление достаточное для вытеснения воздуха, но недостаточное для нарушения целостности продукта. В большинстве линий VFFS давление составляет от 0,3 до 0,8 бар, а широкое сопло с низкой скоростью потока расположено чуть выше уровня наполнения. Более высокое давление создает турбулентность в зоне запайки и может привести к попаданию продукта в зону запайки, что вызывает протекание пакетов вместо получения свежих.
Стоит ли промывать баллоны газом для электронных сигарет в корпусе типа «стик-паук»?
Редко. Объем свободного пространства в пакетике-стике составляет несколько миллилитров, поэтому абсолютный объем кислорода ничтожно мал, а проницаемость пленки определяет срок годности. Деньги, потраченные на промывку оборудования, обычно лучше потратить на фольгированную пленку для стиковых форматов.
