Фасовка жидкостей и гелей: управление реологией и чистотой

Фасовка жидкостей и гелей: управление реологией и чистотой

Фасовка жидких и гелеобразных продуктов — это всегда компромисс между физикой продукта и возможностями техники. Если для воды достаточно гравитации и простого клапана, то для кетчупа, косметического крема, технической смазки или жидкого теста требуется инженерное решение, учитывающее реологию, тиксотропию, термостабильность и склонность к аэрации. Опыт показывает: ключевая ошибка — выбирать оборудование по производительности в «пакетах в час», не понимая, как поведет себя продукт в контуре этого оборудования. Успех определяется способностью линии не просто дозировать, а бережно управлять состоянием среды от бункера до укупоренной упаковки.

Реология как отправная точка: классификация сред

Прежде чем смотреть на оборудование, нужно классифицировать продукт по поведению при нагрузке.

• Ньютоновские жидкости (вода, молоко, растительное масло, сиропы). Их вязкость постоянна. С ними проще всего.

• Неньютоновские жидкости:

  • Псевдопластики (сдвигоразжижающиеся): Вязкость падает при механическом воздействии (йогурт, кетчуп, некоторые кремы). Требуют точного контроля скорости перемешивания и подачи, чтобы не «раздавить» структуру.

  • Дилатантные (сдвигозагущающиеся): Редки в пищепроме.

  • Тиксотропные: Разжижаются от механического воздействия, но затем медленно восстанавливают структуру (некоторые гели, зубные пасты, автошампуни). Критичен контроль времени покоя между операциями.

  • Вязкопластичные (имеют предел текучести): Не текут, пока не будет приложено определенное усилие (майонез, густая сметана, фарш). Требуют принудительного вытеснения под давлением.

Специализированные дозирующие системы: от точного объема до сложного поведения

1. Поршневые дозаторы с горячей или холодной санацией. Неоспоримый лидер для высоковязких и содержащих частицы продуктов (фруктовые наполнители с кусочками, оливки в рассоле, мясные паштеты). Современные системы имеют сменные цилиндры и поршни из полимерных материалов, что исключает смазку и позволяет использовать CIP-мойку. Высокая точность, но скорость ограничена.

2. Шнековые (винтовые) дозаторы для паст и гелей. Идеальны для очень вязких, липких и склонных к налипанию продуктов (сгущенное молоко, арахисовая паста, герметики, замазки). Шнек, вращаясь в коническом или цилиндрическом корпусе, плавно и без пульсаций выдавливает продукт. Возможна комплектация вакуумным деаэратором для удаления пузырьков воздуха из структуры.

3. Пневматические дозаторы с мембранным насосом. Для продуктов средней вязкости, чувствительных к сдвигу (легкие кремы, эмульсии). Подача регулируется давлением сжатого воздуха на мембрану, что позволяет дозировать очень бережно.

4. Массовые (весовые) дозаторы. Применяются для продуктов с нестабильной плотностью или при фасовке дорогостоящих компонентов. Бункер с продуктом устанавливается на высокоточные весы, и дозирование прекращается по достижении заданной массы. Это абсолютно точный метод, не зависящий от пены, пузырей или температуры.

Температурный режим: скрытый параметр точности

Для многих продуктов вязкость сильно зависит от температуры. Мед, шоколадная глазурь, жиры — их фасовка требует поддержания постоянной температуры в накопительной емкости, трубопроводах и дозирующей головке. Используются:

• Термостатированные бункеры-миксеры с рубашкой для обогрева/охлаждения и лопастной мешалкой.

• Термоизолированные или обогреваемые трубопроводы и шланги.

• Дозаторы с термоконтролем всей контактной поверхности.

Упаковочные решения: от бутылки до стика

Выбор упаковки диктует конструкцию финального узла.

• Для бутылок/банок: Используются роторные или линейные моноблоки, совмещающие ополаскивание, наполнение и укупорку. Для вязких продуктов применяются наполнение под давлением через погружную трубку, чтобы избежать пенообразования.

• Для мягкой упаковки (дой-пак): Вертикальные машины (VFFS) с поршневым или шнековым наполнением. Особенность — необходимость безупречной синхронизации движения формирующейся трубки пакета и хода дозатора.

• Для туб, стиков и небольших порций: Высокоскоростное оборудование с точным шнековым или поршневым дозированием и последующей запайкой фольгированным ламинатом.

Критические аспекты: чистота и валидация

Для пищевых, косметических и фармацевтических продуктов оборудование должно соответствовать стандартам гигиены.

• Материалы: AISI 316L, полированные швы, санитарные соединения (Clamp, Tri-Clover).

• Конструкция: Отсутствие «мертвых зон», полная разборность или поддержка CIP/SIP (очистка и стерилизация на месте).

• Валидация процесса: Особенно для дозаторов. Необходимо проводить тесты на точность и воспроизводимость не на воде, а на рабочем продукте в течение всей смены, учитывая возможные изменения его свойств.

Вопросы для поставщика, которые вскрывают суть

1. Как система компенсирует изменение вязкости продукта в течение смены (например, из-за роста температуры от работы мешалки)?

2. Какова максимально допустимая размерная фракция включений в продукте для вашего поршневого/шнекового дозатора?

3. Какое решение вы предлагаете для предотвращения подтекания и образования «соплевой нити» (stringing) у вязких гелей после среза дозы?

4. Каков реальный процент брака по недовесу/перевесу при работе на конкретном продукте? Запросите протокол испытаний.

5. Как организована защита от капель (drip-free) и возможна ли опция обратного всасывания (snuff-back)?

Заключение: фасовка как акт сохранения свойств

Главная задача фасовки жидких и гелеобразных продуктов — не перенести объем из точки А в точку Б, а сохранить все заданные свойства продукта в момент укупоривания. Это означает правильную структуру, заданную вязкость, отсутствие нежелательной аэрации и точную массу. Поэтому современная линия — это комплекс взаимосвязанных модулей, управляемых единой логикой: от подготовки продукта в термостатированном миксере до мгновенной запайки. Инвестируя в такое оборудование, вы покупаете не машину, а гарантию стабильности и качества вашего конечного продукта, что в современном рынке является не преимуществом, а необходимым условием выживания.