Εισαγωγή στη Συσκευασία κενού

 

 

Του Αργύρη Στούρα,
απόφοιτος της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών του ΕΜΠ και μέλος της
Kapelis Packaging
ως υπεύθυνος μηχανικός του τμήματος Ανάπτυξης Έργων της εταιρείας.

 

Η τεχνολογία συσκευασίας κενού αποτελεί μία από τις πλέον διαδεδομένες και αποδοτικές τεχνολογίες  συσκευασίας που άλλαξε δραστικά τη βιομηχανία τροφίμων μετά την εφεύρεσή της τη δεκαετία του ‘40 και την ταχύτατη εξέλιξη της όπως και της τεχνολογίας των υλικών συσκευασίας από τη δεκαετία του ’50 και έπειτα. Επίσης, ο συνδυασμός της συσκευασίας κενού και τη έγχυσης μειγμάτων αδρανών αερίων, από τη δεκαετία του ’70 και έπειτα, οδήγησε σε περαιτέρω αύξηση της διάρκειας ζωής των προϊόντων. Ωστόσο, οι σύγχρονες εφαρμογές της τεχνολογίας δεν περιορίζονται αποκλειστικά στο χώρο της συσκευασίας τροφίμων, αλλά επεκτείνονται στο χώρο των μη τροφίμων για τις ανάγκες της μείωσης του όγκου και της προστασίας από υγρασία και ηλεκτροστατικά πεδία.

 

Τεχνολογίες/Διαδικασία κενού

Η τεχνολογία των μηχανών κενού χωρίζεται σε δύο κατηγορίες: τις μηχανές εξωτερικού κενού και της μηχανές με θάλαμο κενού.

Οι μηχανές εξωτερικού κενού αποτελούν την πλέον απλή και κατά βάση οικιακή μέθοδο συσκευασίας λόγω των περιορισμένων δυνατοτήτων ως προς την δημιουργία συνθηκών κενού και την παραγωγικότητά τους. Στις μηχανές αυτές η δημιουργία κενού επιτυγχάνεται μέσω ακροφυσίου που τοποθετείται στο εσωτερικό της σακούλας και αντλεί τον αέρα από το εσωτερικό της, σφραγίζοντας παράλληλα το άνοιγμα της σακούλας. Οι σακούλες που απαιτούνται για την ορθή χρήση αυτών των μηχανών έχουν ανάγλυφη επιφάνεια, ώστε να διασφαλίζεται η ομαλή άντληση του αέρα και να αποφευχθούν τυχόν στραγγαλισμοί στο στόμιο.

Οι μηχανές με θάλαμο κενού αποτελούν την πιο αποδοτική λύση για τη συσκευασία κενού σε βιομηχανικό επίπεδο. Η διαδικασία εφαρμόζεται σε θάλαμο, ο οποίος κλείνει και σφραγίζει ερμητικά, ώστε να αποφευχθεί εισροή αέρα από το περιβάλλον κατά τη διαδικασία. Το επιθυμητό κενό ρυθμίζεται κατά ποσοστό (ή επιτυγχάνεται πειραματικά σε μηχανές που δεν διαθέτουν αισθητήρα κενού αλλά λειτουγούν με βάση το χρόνο άντλησης αέρα) έως 99,9% (τελική εσωτερική πίεση του θαλάμου 1 mbar). Η τοποθέτηση της σακούλας/ των σακουλών κενού γίνεται σε θέση μεταξύ των δύο επιφανειών/ μπαρών όπου συνήθως η μία επιφάνεια φέρει θερμαινόμενα στοιχεία και η άλλη λειτουργεί παθητικά, ασκεί δηλαδή μόνο πίεση κατά τη σφράγιση της σακούλας. Σε περιπτώσεις που απαιτείται συσκευασία σε περιβάλλον τροποποιημένης ατμόσφαιρας (Modified Atmosphere Packaging – MAP), στο άνοιγμα της σακούλας εισέρχεται ακροφύσιο έγχυσης μείγματος αερίων, τροφοδοτούμενο από φιάλη υπό πίεση.

Με την σφράγιση του θαλάμου κενού, κλείνοντας δηλαδή το άνω μέρος του θαλάμου, ενεργοποιείται η αντλία, η οποία λειτουργεί για δεδομένο χρόνο ή έως ότου επιτευχθεί το απαιτούμενο ποσοστό κενού. Η διαδικασία της άντλησης αέρα μπορεί να γίνει είτε σε ένα βήμα είτε σε περισσότερα βήματα όταν το προϊόν λόγω δομής φέρει οπές ή πόρους όπου υπάρχει παγιδευμένος αέρας, όπως π.χ. κίτρινα τυριά με τρύπες. Με την διαδικασία της άντλησης αέρα σε βήματα επιτυγχάνεται η αφαίρεση του παγιδευμένου αέρα από το ίδιο το προϊόν, προστατεύοντάς το από τυχόν καταπονήσεις που θα οδηγήσουν σε παραμόρφωση του σχήματος ή αλλοίωση των ποιοτικών χαρακτηριστικών του.

Επιπλέον, ειδικά για προϊόντα με υψηλή περιεκτικότητα νερού, οι πιο εξελιγμένες μηχανές κενού διαθέτουν ειδικό αισθητήρα ανίχνευσης ατμών. Λόγω της μείωσης της πίεσης κατά την εκκένωση του θαλάμου, η θερμοκρασία βρασμού του νερού μειώνεται (το νερό βράζει σε θερμοκρασία χαμηλότερη των 1000C) και μπορεί να προκληθεί απώλεια προϊόντος αλλά και βλάβες στην αντλία της μηχανής. Σε περιπτώσεις τέτοιων προϊόντων συστήνεται να συσκευάζονται σε χαμηλή θερμοκρασία καθώς και η μείωση του απαιτούμενου κενού στη συσκευασία κάτω από 85%.

 

 

Στη συνέχεια, και εφόσον αφού απαιτείται, γίνεται έγχυση μείγματων αερίων και πάλι βάσει δεδομένου χρόνου ή έως ότου επιτευχθεί το απαιτούμενο ποσοστό αναπλήρωσης με μείγμα αερίων.

Στο τελικό στάδιο της συσκευασίας και εφόσον ο θάλαμος παραμένει σε περιβάλλον κενού, η κάτω μπάρα πίεσης ή και κόλλησης εφαρμόζει πίεση σε επαφή με την πάνω μπάρα, οδηγούμενο από πνευματικά έμβολα τοποθετημένα εκτός του θαλάμου, με σκοπό την σφράγιση της σακούλας. Το υλικό της σακούλας είναι συνήθως διστρωματικό ή με περισσότερα στρώματα πολυμερών όπως πολυαμίδιο (PA), EVOH, πολυαιθυλένιο (PE) και, σε ειδικότερες περιπτώσεις, λοιπών υλικών όπως αλουμινίο (ALU) και χαρτί (PAP). Ανάλογα με τη σύσταση, το πάχος και τη διαμόρφωση της σακούλας (αν π.χ. έχει πιέτες) μπορεί να απαιτηθεί η μηχανή να διαθέτει μπάρες κόλλησης και από τις δύο πλευρές, ώστε να επιτυγχάνεται η ικανή ανάπτυξη θερμότητας για μια αξιόπιστη κόλληση. Επιπλέον, ανάλογα με την απαίτηση εμφάνισης που προκύπτει για κάθε προϊόν, οι μπάρες μπορεί να διαθέτουν δύο αντιστάσεις κόλλησης ή μία αντίσταση κόλλησης και μία αντίσταση κοπής, ώστε να αφαιρείται το πλεονάζον τμήμα της σακούλας.

Στη συνέχεια, μέσω ηλεκτροβαλβίδας, εισέρχεται ατμοσφαιρικός αέρας που οδηγεί σε εξισσορρόπηση της πίεσης στο εσωτερικό του θαλάμου με το εξωτερικό και σε κατάρρευση της σακούλας γύρω από το προϊόν, συμπιέζοντάς το. Για ευαίσθητα και εύθραστα προϊόντα, οι μηχανές διαθέτουν σύστημα ομαλής εισροής αέρα (“soft air”), με σκοπό την σταδιακή επαναφορά της πίεσης στο θάλαμο με τέτοιο τρόπο, ώστε να μην καταστρέφεται το προϊόν. Τέλος, το καπάκι του θαλάμου ανοίγει και ο χειριστής μπορεί να περισυλλέξει τα έτοιμα προϊόντα και να τοποθετήσει νέες σακούλες με προϊόν για τον επόμενο κύκλο συσκευασίας κενού.

Για πιο απαιτητικές περιπτώσεις εμφάνισης συσκευασίας, οι μηχανές κενού συνδυάζονται σε γραμμές παραγωγής με σταθμούς θερμοσυρρίκνωσης με ζεστό νερό και με τη χρήση κατάλληλων θερμοσυρρικνούμενων σακούλων κενού και έτσι επιτυγχάνεται συρρίκνωση των «αυτιών» της σακούλας γύρω από το προϊόν για ένα οπτικά βελτιωμένο αποτέλεσμα. Επιπλέον, για αύξηση της παραγωγικότητας, οι μηχανές διπλού θαλάμου κενού διαθέτουν και πάλι μία αντλία κενού αλλά δύο θαλάμους που κλείνουν με το ίδιο μετακινούμενο καπάκι. Αυτό δίνει στους χειριστές τη δυνατότητα περισυλλογής των έτοιμων συσκευασιών και νέας τοποθέτησης και προετοιμασίας των συσκευασιών στον ένα πάγκο, ενώ ταυτόχρονα η μηχανή προχωρά σε κύκλο κενού στο άλλο πάγκο, πρακτικά διπλασιάζοντας την παραγωγικότητα της μηχανής.

 


Το σύνολο των μερών που συνθέτουν την διαδικασία της συσκευασίας κενού (μηχανή, υλικό συσκευασίας, πρόσθετο μείγμα αερίων) στοχεύουν:

  • στον περιορισμό της ανάπτυξης βακτηριών και μυκητών
  • στην παρεμπόδιση της εξάτμισης πτητικών συστατικών του προϊόντος
  • στην διατήρηση της υγρασίας στο εσωτερικό της συσκευασίας
  • στην προστασία του προϊόντος από επιμολύνσεις και λερώματα
  • στην μείωση της διαπερατότητας από το ηλιακό φως
  • στον περιορισμό των «εγκαυμάτων» από την βαθιά κατάψυξη των προϊόντων
  • στη μείωση του όγκου του προϊόντος
  • στην προστασία του προϊόντος απέναντι σε ηλεκτροστατικά φορτία και υγρασία.

Το σύνολο των παραπάνω παρατείνει τη διάρκεια ζωής των τροφίμων (έως και 5 φορές μεγαλύτερη διάρκεια ζωής φρέσκων τροφίμων  σε συνθήκες οικιακής ψύξης σε σχέση με μη συσκευασμένο αντίστοιχο προϊόν) χωρίς πρόσθετα.

Για της περιπτώσεις συσκευασίας ηλεκτρονικών μερών, ειδικές μηχανές κενού (ESD), κατάλληλες για ηλεκτροστατικά προστατευμένους χώρους παραγωγής, πραγματοποιούν συσκευασία κενού που προστατεύει το προϊόν από οξειδώσεις λόγω υγρασίας και εξωτερικά ηλεκτροστατικά πεδία.

 

Αντλίες κενού

Ο πλέον συνηθισμένος τύπος αντλίας που χρησιμοποιείται στις μηχανές συσκευασίας κενού είναι οι περιστροφικές αντλίες κενού.

Η τεχνολογία των αντλιών βασίζεται σε ένα σύστημα κυλινδρικού κελύφους με ένα έκκεντρα περιστρεφόμενο διάφραμμα, το οποίο δημιουργεί μια συνεχώς αυξανόμενη κοιλότητα, αντλώντας αέρα από την οπή εισόδου και εκτονώνοντάς το σε μία συνεχώς μειούμενη κοιλότητα σε μια οπή εξόδου. Το αποτέλεσμα την άντλησης αέρα με αυτό το σύστημα προκαλεί συνεχή μείωση της πίεσης στο εσωτερικό του θαλάμου κενού με όριο το 1 mbar σε αντλίες ενός σταδίου (για αντλίες που διαθέτουν περισσότερα τέτοια συστήματα σε σειρά, η πτώση πίεση φτάνει έως το 0,000001 mbar!). Η συγκεκριμένη τεχνολογία προσφέρει αξιόπιστες αντλίες βιομηχανικής χρήσης, ενεργειακά αποδοτικές με προσδόκιμη διάρκεια ζωής τα 30 χρόνια.

H Kapelis Packaging είναι ο αποκλειστικός αντιπρόσωπος του γερμανικού οίκου κατασκευής μηχανών θαλάμου κενού BOSS – VACUUM με μία πλήρη γκάμα λύσεων συσκευασίας κενού, γραμμών κενού/ θερμοσυρρίκνωσης και μηχανών κατάλληλων για ηλεκτροστατικά προστατευμένους χώρους. Οι μηχανές της εταιρείας είναι εξοπλισμένες με υψηλής αποδοτικότητας και αξιόπιστες αντλίες κενού του οίκου κατασκευής BUSCH.