پر کردن ظروف PET با سیستم پرکنی داغ به کمک فن آوری ThermoShape

فرآیند Hot Fill

فرآیند Hot Fill (پر کردن بطری با مایعات داغ) روشی به صرفه و متداول در میان روش های گوناگون پر کردن بطری با محصولات مایع است. استفاده از روش مذکور در دمای کنترل شده متضمن سلامت و ماندگاری طولانی محصولات آشامیدنی حساس و غذاهای مایع نظیر انواع آبمیوه، نکتارها، نوشیدنی های غیر الکلی، آب طعم دار و چای RTD(آماده نوشیدن) است.

کارآمدی و سودمندی دو ویژگی بارز فرآیند Hot Fill

در اجرای فرآیند مذکور ابتدا محصول آشامیدنی پاستوریزه می شود تا از لحاظ باکتریایی به ثبات و تعادل مورد نظر برسد. بعد از این مرحله فرآورده در حالی که هم چنان داغ  است، داخل بطری ریخته می شود تا موجب ضدعفونی شدن سطح داخلی بطری و درب پوش آن شود. بلافاصله پس از مرحله ذکر شده، ظرف محتوی ماده آشامیدنی به سرعت سرد می شود تا ویتامین های محصول آسیبی نبیند و وطعم آن حفظ شود. فن آوری Hot Fill کارایی بالایی دارد و ماندگاری محصولاتی که با استفاده از این فن آوری تولید می شوند، بین 6 تا 12 ماه است، این میزان ماندگاری، مشابه ماندگاری محصولاتی است که به صورت استریل درون بطری پر می شوند.

اما بر خلاف روش پر کردن بطری با فرآورده استریل شده، فرآیند Hot Fill به مقدمات کمتری نیاز دارد و آموزش فنی پرسنل دست اندر کار در این روش آسان تر است. در روش مذکور هیچ نیازی به گندزدایی شیمیایی پریفرم یا بطری و درب پوش آن نیست. در روش پر کردن بطری با محصول استریل شرایط سخت گیرانه ای باید رعایت شود تا اطمینان یابیم امکان آلودگی مجدد محصول یا ظرف در طول فرآیند پر کردن و درب بندی وجود ندارد. با بهره گیری از فن آوری Hot Fill دیگر نیازی به رعایت شرایط سفت وسخت مذکور نیست.

انعطاف پذیری و مقرون به صرفه بودن روش ThermoShape

بطری های PET از دهه 80 میلادی به شکل گسترده در پر کردن محصولات با اسیدیته بالا با روش Hot Fill مورد استفاده بوده است. استفاده از فن آوری جدید ThermoShape در فرآیند Hot Fill با توجه به جذابیت بالای اقتصادی و امکان ماندگاری، جایگزین مناسبی برای رویکردهای پیشین است. این رویکردها شامل پر کردن بطری های شیشه ای به روش Hot Fill، پر کردن بطری های PET با فرآورده استریل شده، استفاده از بطری های سنگین PET در فرآیند Hot Fill و پر کردن ظروف PET با محصول در دمای پایین و افزودن نگهدارنده ها است.

 

وقتی محصول داغ داخل ظرف و درب پوش ظرف خنک می شوند، حجمشان کاهش می یابد و این موضوع منجر به ایجاد خلاء (کاهش فشار درون بطری) می شود. پیش از این بطری های PET می بایست بخشی برای ایجاد تعادل و خنثی نمودن خلاء ناشی از سرد شدن محصول می داشتند که این موضوع امکانات طراحی بطری را به شدت محدود می کرد و باعث افزایش وزن بطری می شد. علاوه بر این دستگاه های ویژه ای برای ساخت این نوع بطری ها مورد نیاز بود. فن آوری ThermoShape که توسط کمپانی Plastipak ارائه شده، تطبیق پذیری بالایی با بسته بندی محصول در فرآیند Hot Fill دارد و مشکلات پبشین در طراحی وساخت بطری های PET ویژه فرآیند Hot Fill را برطرف می نماید. این روش نوید بخش ایجاد رویکرد جدیدی برای بسته بندی ظروف PET و عرضه آن به بازار است.   

کنترل باکتریایی

مخمر، مولدها (نوعی قارچ) و باکتری های مقاوم به اسید، بخش عمده فلور باکتریایی فرآورده های حساس اسیدی (pH پایین) را تشکیل می دهند. این میکروارگانیسم ها به ندرت برای سلامتی انسان مضر است اما می تواند محتویات درون ظرف را به کلی فاسد کند. بدون نظارت صحیح بر فرآورده و رفع کامل آلودگی بطری و درب پوش، این موجودات ذره بینی شرایطی را ایجاد می نمایند که از لحاظ اقتصادی هم برای تولید کننده مواد آشامیدنی و غذا و هم برای توزیع کننده فرآورده مایه نگرانی جدی است.

در واقع رفع کامل آلودگی از ظرف و درب پوش و پر کردن محصول در حالت استریل چالش فنی بزرگی است که تنها با سرمایه گذاری سنگین روی تجهیزات و حفظ تمهیدات نظارتی سخت گیرانه در طول فرآیند تولید قابل دست یابی است. از سوی دیگر، فرآیند Hot Filling در برگیرنده راه حلی ساده، سر راست و قابل ردیابی برای کنترل باکتریایی محصول است. این امر با نظارت و ثبت دمای فرآورده به هنگام پر کردن بخش فوقانی بطری قابل دست یابی است.

اکسیداسیون 

یکی از مخرب ترین تأثیرات نفوذ اکسیژن به درون فرآورده های اسیدی مثل آب میوه تخریب ویتامین ث موجود در آن است. به علاوه، حضور اکسیژن مسوول ایجاد دسته ای از واکنش های اکسیدی است که منجر به از بین رفتن طعم و بی رنگ شدن احتمالی آن می شود. بر خلاف فرآورده های که به شکل استریل داخل بطری پر می شود، فرآورده ای که در حالت داغ داخل بطری پر می شود به طور طبیعی هواگیری شده است و نیازی به حفاظت در برابر نفوذ اکسیژن نه قبل از فرآیند پر کردن بطری ها و نه در طول آن ندارد. در فرآیند Hot Fill فضای فوقانی و درب پوش بطری با استفاده از روش ساده و کم هزینه شستشو با گاز نیتروژن شسته می شود تا امکان تماس اکسیژن با فرآورده در طول فرآیند پر کردن بطری ها از بین برود. می توان مقداری ویتامین ث به محصول اضافه کرد تا به عنوان آنتی اکسیدان ماندگاری آن را افزایش دهد و اتلاف احتمالی این ماده در ضمن فرآیند Hot Filling را جبران کند.

استحکام ظروف PET

تخریب شیمیایی ناشی از نفوذ اکسیژن به درون فرآورده از فضای مابین ظرف و درب پوش بعد از پرکردن بطری، مهم ترین عامل از بین رفتن ثبات باکتریایی محصولات حساس است. قابلیت بالای ممانعت کنندگی مواد استاندارد PET نسبت به نفوذ اکسیژن مدت ماندگاری 6 تا 12 ماه را برای اکثر فرآورده های اسیدی با ابعاد یک لیتر به بالا مهیا می کند؛ البته به شرطی که تغییرات دمای محیط نگهداری، محدود و کنترل شده باشد. اگر مدت ماندگاری بیشتری مد نظر باشد یا این که حجم ظرف کم تر از یک لیتر باشد، می توان مواد جاذب فعال اکسیژن را در مرحله تزریق پریفرم به مواد PET اضافه نمود. مشابه ظروف شیشه ای، ظروف PET نیز از خصوصیات ممانعت کنندگی در برابر نور معمولی، اشعه فرا بنفش و فرو سرخ برخوردارند. برای نگهداری فرآورده های حساس به نور می توان، مواد ممانعت کننده نفوذ UV را در مرحله تزریق پریفرم به مواد PET اضافه کرد.

کارآمدی فرآیند ThermoShape

Plastipak ظروف ThermoShape خود را با استفاده از ابزار متبلور ساز عالی (Higher Crystallization) که با نام اختصاری HR شناخته می شود و یا کیت های Heat-Resistant و به کمک تجهیزات تجاری موجود در قالب گیری بادی PET تولید می کند. بعد از انجام فرآیند Hot Filling، ظروف به تونل خنک کننده منتقل می شوند. این تونل در واقع حلقه بسته ای مملو از آب است. دورن این حلقه به بطری ها به واسطه خلا ایجاد شده در اثر افت حرارت فضای بخش فوقانی و فرآورده محتوی آن، تغییر شکل پیدا می کنند. سپس بطری وارد دستگاه ThermoShape می شود. این دستگاه که کمپانی Plastipak آن را تهیه کرده است می تواند بطری ها را به آسانی به شکل اولیه شان بازگرداند.

 

آسانی تطبیق خطوط فعلی تولید با تجهیزات ThermoShape 

با توجه به ابعاد دستگاه ThermoShape جدیدی که اخیرا در دسترس قرار گرفته است، امکان تغییر شکل بطری ها با همان سرعت استاندارد تولید بطری در خطوط تولید یعنی تا 450 بطری در دقیقه مهیا شده است. در صورت وجود خطوط بسته بندی ظروف PET یا ظروف شیشه ای با استفاده از فرایند Hot Fill، می توان چندین بخش از تجهیزات مورد استفاده را برای کار با تجهیزات ThermoShape تطبیق داد. کل مراحل بسته بندی را می توان در دیاگرام زیر نشان داده شده است.

تنوع طراحی و انعطاف پذیری کارکرد

تیم طراحی ظروف Plastipak با توجه به نیاز های مصرف کننده ظروفی را طراحی می کند که کارایی بالایی داشته و از ایده های خلاقانه در طراحی آنها استفاده شده باشد. طرح خاص ته این بطری ها ویژه تجهیزات ThermoShape (که در انحصار شرکت Plastipak) طراحی شده است تا بتواند پاسخ گوی مقاصد تجاری و بازاریابی مشتریان باشد. در واقع می توان گفت، هم اکنون آزادی عمل در طراحی ظروف ThermoShape به اندازه مشابه در طراحی ظروف مورد استفاده در پر کردن فرآورده سرد رسیده است.

حجم گنجاش بطری های ThermoShape از 200 میلی لیتر تا 2 لیتر متغیر است. در جدول زیر وزن نمونه های معتبر بطری های ThermoShape درج شده است.

درب پوش گذاری با کیفیت

درب های یک تکه دو لبه HDPE که در فرآیند پر کردن فرآورده به شکل استریل شده نیز مورد استفاده قرار می گیرند و به شکل تجاری در بازار موجود است، واجد شرایط لازم برای درب پوش گذاری بطری های THermoShape در فرآیند Hot Filling است. از این درب ها می توان برای درب پوش گذاری ظروف ThermoShape در فرآیندی که دما بیش از 92 درجه سانتی گراد نباشد، بدون نیاز به دهانه متبلور شده، استفاده نمود. در صورت لزوم می توان از درب پوش های دولبه مجهز به لاینر جذب کننده اکسیژن نیز استفاده کرد.

فن آوری پر کردن بطری ها با کارایی بالا

در فرآیند Hot Fill دمای فرآورده در زمان انجام فرآیند حداقل 82 درجه است که می تواند تا 92 درجه سانتی گراد نیز بالا برود. پر کردن ظروف سبک PET توسط فرآورده داغ را می توان با استفاده از یک دستگاه Hot Filler سطحی (بخش جا به جا کننده بطری باید ارتفاع استاندارد داشته باشد، این ارتفاع تقریبا هم سطح میانه بخش فوقانی بطری است)، انجام داد. پر کردن این ظروف با استفاده دستگاه های Hot Filler حجمی بدون استفاده از تجهیزات خلا و گردش مجدد فرآورده نیز میسر است. اکثر دستگاه های Hot Filler سطحی که برای پر کردن ظروف شیشه ای مورد استفاده قرار می گیرند را می توان برای پر کردن ظروف PET (از نوع ThermoShape) تغییر کاربری داد.

در مرحله بعد درب بطری بسته شده و بطری ها به مدت 15 ثانیه به شکل مایل در می آید تا از تماس فرآورده با سطح داخلی درب پوش بطری اطمینان حاصل شود. بعد از گذشت مدت زمانی در حدود پنج دقیقه یا کمتر، بطری ها برای خنک کردن به تونل پر از آب منتقل می شوند. در فرآیند Hot Filling فرآورده برای مدتی قابل توجه در معرض حرارت قرار می گیرد که این موضوع می تواند، موجب انباشته شدن شکر و تخریب رنگ و ویتامین های موجود در آن شود. با سرد کردن سریع فرآورده می توان از این موضوع جلوگیری نمود. 

ThermoShape روشی قابل تداوم در بسته بندی

روش ThermoShape متضمن راه کاری با ثبات و ماندنی در صنعت بسته بندی را در دسترس مشتریان قرار داده است. مواد PET که پیش از این نیز برای بسته بندی فرآورده های اسیدی چه به صورت استریل شده و یا در فرآیند Hot Filling مورد استفاده قرار می گرفته است، یکی از متدوال ترین مواد قابل بازیافت بسته بندی در جهان است. شرکت بسته بندی Plastipak یکی از پیش گامان جهانی روش تولید بطری به بطری (bottle-to-bottle) است و پریفرم های تولید شده در مرحله تزریق با استفاده از مواد بازیافتی بطری های مصرف شده تولید می شوند.

برای کمپانی Plastipak، ماندنی بودن عملیات تولید نیز اهمیت ویژه ای دارد. در فرآیند Hot Fill شرکت ما هیچ نیاز به استفاده از مواد شیمیایی برای رفع آلودگی پریفرم، ظرف و یا درب پوش آن نیست. به علاوه در فرآیند مذکور نیازی به استفاده از آب مقطر (عاری از هرگونه آلودگی) برای شستشوی ظرف و درب پوش بعد از زدودن آلودگی آنها نیست (بر خلاف روش پر کردن ظروف با فرآورده استریل شده که نیازمند شستشوی فراوان است). روش مرسوم پر کردن بطری ها با فرآورده استریل شده نیازمند مصرف آب مقطر آمیخته با مواد ضدعفونی کننده شیمیایی برای شستشو است. در بیشتر کشورها، این آب، قبل از دور ریخته شدن و برگشت به طبیعت نیازمند تصفیه است، امری که خود مستلزم صرف هزینه دیگری اضافه بر هزینه های مربوط به شتستشو با آب و استرلیزه کردن فرآورده است. اولویت Plastipak بر این است که فرآیند تولیدی اش کمترین تاثیر را بر منابع طبیعی داشته باشد.

Plastipak ارائه دهنده کلیه مراحل بسته بندی

رویکرد بسته بندی کامل، که شرکت Plastipak از آغاز پروژه به آن متعهد است، با در نظر گرفتن همه اهداف مشتری و همه محدویت ها، شامل مراحل موجود از طراحی تا توزیع است. مراکز مجهز توسعه بسته بندی کمپانی Plastipak، کلیه مراحل توسعه و نمونه سازی ظروف و انواع درب پوش را انجام می دهند. در این مراکز طیف گسترده ای از تست های مربوط به کارایی (ظروف درب پوش های طراحی شده) صورت می گیرد.

قاعده مندی راه کار بسته بندی شرکت Plastipak

دفاتر مشاوره شرکت Plastipak چشم انداز کاملی از پروژه و مراحل آن را در اختیار کارفرما قرار می دهند. شرکت ما تمامی مراحل زیر را در نظر می گیرد تا محصول نهایی را تحویل دهد:

  • طراحی خلاقانه و کارکردی ظروف
  • انتخاب مواد PET
  • انتخاب مواد ممانعت کننده PET با در نظر گرفتن شرایط لازم
  • انتخاب درب پوش با در نظر گرفتن شرایط لازم
  • طراحی و نمونه سازی پریفرم
  • نمونه سازی و تایید ظروف ThermoShape
  • هم یاری در پر کردن ظروف در سایت مشتری برای ارزیابی ماندگاری محصول
  • ساخت پریفرم و بطری ThermoShape
  • طراحی تجهیزات بسته بندی و مشورت دهی برای تغییرات در خط تولید
  • انتخاب تجهیزات قالب گیری بادی با در نظر گرفتن مشخصات
  • نصب و راه اندازی دستگاه ThermoShape و متصل نمودن آن به خط تولید بسته بندی
  • مساعدت در راه اندازی و عملکرد خط تولید مجهز به سیستم ThermoSahpe

کلام آخر

انجام فرآیند Hot filling با استفاده از فن آوری ThermoShape، رویکردی ایده آل برای آن دسته از عرضه کنندگان مواد آشامیدنی و غذاهای مایع است که می خواهند با صرف هزینه ای معقول و سرمایه گذاری نه چندان بالا و با به حداقل رساندن ریسک عملیاتی، محصولشان ماندگاری طولانی مدت داشته باشد.

 

آخرین ویرایش در دوشنبه, 06 اسفند 1397 20:29
IRANBEV Media Ltd 2018©