بررسی اشکالات فنی بسته بندی قوطی های فلزی مواد غذایی

در حال حاضر, قوطی های فلزی اولویت خود را حفظ کرده اند و تغییرات قابل توجهی در سهولت استفاده و باز کردن آن ها به عمل آمده است در بین انواع روش های نگهداری, روش کنسرو در قوطی های فلزی به دلایلی از جمله نگه داری طولانی مدت, قیمت نسبتا پایین, نگه داری و حمل ونقل آسان, تنوع زیاد و ضایعات کم و حفظ ترکیبات مغذی بهترین روشی است که در کشورهای مختلف جهان مورد استفاده قرار می گیرد

● مقدمه

در حال حاضر، قوطی های فلزی اولویت خود را حفظ کرده اند و تغییرات قابل توجهی در سهولت استفاده و باز کردن آن ها به‌عمل آمده است در بین انواع روش‌های نگهداری، روش کنسرو در قوطی های فلزی به دلایلی از جمله نگه داری طولانی مدت، قیمت نسبتا پایین، نگه داری و حمل ونقل آسان، تنوع زیاد و ضایعات کم و حفظ ترکیبات مغذی بهترین روشی است که در کشورهای مختلف جهان مورد استفاده قرار می گیرد.

در این میان تولید قوطی با دستگاه های قدیمی و دستی کم کم از دور خارج شده و جای خود را به دستگاه هایی با دقت وسرعت بالا داده اند. همین طور تنوع ورق و لاک نیز زیاد شده و فرصت انتخاب بیشتری به سازنده قوطی می دهد. حال اگر سازنده ای به تمام فرآیند تولید قوطی و به کل مواد تشکیل دهنده یک قوطی احاطه کاملی داشته باشد می تواند به یک تولید خوب و بی نفص دست پیدا کند .

در این مقاله سعی شده است به برخی اشکالات مهم در ارتباط با پوشش قوطی های مورد استفاده در صنعت بسته بندی مواد غذایی پرداخته شود.

● تعاریف

▪ ورق فلزی

در ساخت قوطی فلزی می‌توان از ورق‌های فولادی و یا آلومینیومی استفاده نمود.

▪ پوشش محافظ فلزی

ورق مورد استفاده در ساخت قوطی مواد غذایی در سطوح داخلی و خارجی باید دارای پوشش محافظ فلزی مناسبی باشد. انتخاب لاک مناسب برای محصول مورد نظر در قوطی فوق العاده مهم است و بسته به اسیدیته و ترکیب شیمیائی محصول باید لاک مناسب انتخاب شود. ترکیب الئورزین با اکسید روی برای محصولاتی مانند ذرت و نخود فرنگی و محصولات سولفوردار مصرف می شود و از اپوکسی اصلاح شده با پودر آلومینیوم برای مواد گوشتی استفاده می‌گردد.

▪ ترکیب آلیاژی

ترکیب آلیاژی مختلفی در ساخت ورق‌های فولادی کاربرد دارد. اما باید به این نکته توجه داشت که ترکیب آلیاژی ورق نباید دارای عناصر سمی و مضر برای سلامتی انسان باشد.

▪ قوطی دو تکه

یک قوطی فلزی را که از دو قسمت شامل بدنه با کف به صورت یکپارچه و سر تشکیل می‌شود، قوطی دو تکه گویند. در این نوع قوطی سر به روش دوخت مضاعف به بدنه متصل می‌شود. این نوع قوطی از کشیدن و شکل دهی ورق فلزی ساخته می‌شود. بنابراین بدنه و کف در این نوع قوطی‌ها یک تکه است که فاقد درز بدنه می‌باشند. پوشش محافظ داخلی و خارجی این نوع قوطی‌ها باید در برابر کشش شکل‌دهی و سایش مقاوم باشد.

▪ قوطی سه تکه

قوطی فلزی که از سه قسمت شامل بدنه، سر و کف تشکیل می‌شود، قوطی سه تکه گویند. در این نوع قوطی سر یا کف به روش دوخت مضاعف به بدنه متصل می‌شود. در این نوع قوطی ها سر یا کف می‌توانند دارای قطر یکسان (قوطی دیواره راست) و یا نامساوی (قوطی گردن دار) باشند. قسمت درز بدنه قوطی‌ها معمولا به وسیله جوش الکتریکی به هم متصل می‌شود.

▪ پسیویشن

این عمل موجب تثبیت روکش سطحی قلع می گردد و با کنترل رشد فیلم اکسید قلع که به طور طبیعی ایجاد می گردد، صورت می پذیرد. رشد اکسید به صورت غیر کنترل شده باعث ایجاد رنگ زرد بر روی سطح صفحات فولادی شده و متعاقب آن اثر منفی بر روی رنگ پذیری و چسبیدن لاک می‌گذارند .

▪ روغن‌کاری

عمل روغن کاری سطح صفحات آخرین عملی است که در کارخانجات تولید صفحات فولادی انجام می گیرد اصولا علت اصلی این عمل آن است که در ورق‌ها هنگام مصرف در قوطی سازی به سهولت لغزش ایجاد شده و خراش سطحی و چسبندگی در آنها کاهش می یابد.

● پوشش های شیمیایی

پوشش های داخل بسته بندی فلزی ( در تماس مستقیم با مواد غذایی )

سازنده قوطی، از تامین کنندگان دارای پروانه ساخت و علامت استاندارد، با توجه به مواد غذایی پر شونده استفاده نماید. کاهش خواص پایداری لاک منجر به کاهش کیفیت سلامت کالا می‌شود.

تحقیقات نشان می دهد لاک سفید با پایه اپوکسی دامنه وسیع‌تری از ph را پوشش داده و از جهت مقاومت در برابر خورندگی و سایر فاکتورهای منجر به تعیین عمر پایداری از شرایط مناسب تری بهره مند می باشد. این لاک معمولا شرایط پخت حساس ندارد و دچار ضعف مکانیکی به این واسطه نمی گردد.( به عبارتی مواردی مانند قطع برق و خروج کوره از کالیبراسیون تاثیرات غیر قابل جبران بر آن ندارد.)

پیشنهاد می گردد برای انبارداری و نگه‌داری از محصول به مدت ۱۸ ماه و یا بالاتر حتما از لاک سفید اپوکسی استفاده گردد.( ضمن رعایت استفاده از ورق قلع اندود مناسب با قلع مناسب و رعایت شرایط پسیویشن یکنواخت مناسب قلع )

مشخصات کاربری پوشش مانند درجه پخت، وابسته به عواملی مثل مشخصات ورق پایه، ضخامت ورق پایه، طول کوره، تعداد ناحیه های حرارتی کوره، پاکیزگی، دودکش کوره و ..می باشد.

امکان جذب رنگ لاک های سفید از مواد غذایی رنگ دار مانند رب گوجه فرنگی شاید به عنوان یک اثر نامطلوب در بدو امر دیده شود. ولی از بروز افزایش غیر مجاز رنگ های غیر طبیعی به داخل غذا جلوگیری نموده و امکان تجزیه رنگ جذب شده را از روی پوشش فراهم می کند.

● مشکلات ناشی از لاک داخلی

۱) دامنه گستره رنگ لاک به هنگام استفاده از لاک بژ( اپوکسی فنلیک)

مشکل ایجاد شده در عمل : طیف رنگی این لاک نخودی کم رنگ تا خردلی پر رنگ تغییر می کند و در خطوط پر کن نمی دانیم کدام رنگ لاک صحیح است و یا به عبارتی لاک بیش پخت است یا کم پخت.

۲) پوشش غیر یکنواخت درزجوش بر روی دوخت داخل قوطی

مشکل ایجاد شده در عمل: در بررسی این پوشش، این عدم یکنواختی موجب شده است تا برخی از اوقات شکستگی، جدا شدگی و کاهش استحکام در این پوشش مشاهده ‌شود.

۳) نامناسب بودن پخت لاک

مشکل ایجاد شده در عمل : کاهش چسبندگی لاک به بدنه ورق بدنه یا سر و کف، بیشتر در لاک های بژ ( اپوکسی فنلیک ) دیده می شود واثر مستقیم نوع ورق نیز بر آن اجتناب ناپذیر است.

۴) وجود ذرات ناخالص در زیر سطح پوشیده از لاک

مشکل ایجاد شده در عمل : آلودگی ورق

۵) عدم مقاومت مناسب لاک در محیط های اسیدی

مشکل ایجاد شده در عمل : کاهش پایداری لاک

۶) وجود نقاط ریز لاک نخورده، این موضوع می تواند ناشی از موارد زیر باشد:

الف) نامناسب بودن سطح ورق قلع اندود

ب) بروز پدیده پشت پس دهی به واسطه استفاده از پوشش خارجی نامناسب

پ) نامناسب بودن پوشش مصرفی داخل

ت) عدم کاربرد غلطک مناسب در دستگاه لاک زن

مشکل ایجاد شده در عمل : کاهش مقاومت لاک در برابر خوردگی

۷) عدم وجود تعاریف مناسب و دستورالعمل روشن برای پوشش های قوطی های کششی درب های آسان باز شو

مشکل ایجاد شده در عمل : استفاده از پوشش های مختلف برای قوطی های کششی درب های آسان باز شو ) به صورت سلیقه ای

● پوشش های خارج بسته بندی فلزی

۱-) با توجه به این‌که اثر پشت پس دهی پوشش های خارجی به داخل بسته بندی فلزی تحت دما و فشار ناشی از قرار گرفتن ورق ها بر روی هم پس از لاک کاری اجتناب پذیر است.( گاهی حتی چاپ به داخل منتقل می شود و این موضوع در بسته بندی های بدون لاک داخلی مانند روغن نباتی بسیار قابل توجه است). بنابراین ضروری به نظر می رسد که این پوشش ها نیز با رعایت الزامات FDA پس از صدور پروانه ساخت جهت سازنده پوشش خارجی قابل عرضه به قوطی ساز و نهایتا پر کن باشد.

۲) در ارتباط با درب های فاقد پوشش خارجی ، اغلب زنگ زدگی در سطوح خارجی به ویژه پس از عملیات استریلیزاسیون دیده می شود که عموما به دلیل عدم یکنواختی می باشد. به نظر می رسد باید تولید کننده قوطی را موظف کرد که در این موارد ، عملیات پوشش خارجی را انجام دهد و یا اینکه از قلع بیشتر در این قطعه استفاده کرد.

۳) برخی از انواع پوشش های خارجی نسبت به عملیات فرآیندهای مربوطه مقاوم نمی باشد. از این رو لازم است کارخانجات لاک زنی حتما از پوشش های خارجی مناسب، متناسب با نوع استریلیزاسیون و یا فرآیند های مشابه جهت بسته بندی های غذایی استفاده نمود.

مناسب بودن پوشش خارجی بسته بندی وابسته به موارد زیر است:

الف) ضخامت پوشش

ب) پوشش پایه

پ) مرکب های چاپ

● ورنی

برای تکمیل یک سیکل کامل چاپ از ۳ الی ۴ گروه مختلف محصول شیمیایی استفاده می‌شود که بدیهی است تکمیل سیکل پخت در آخرین مرحله صورت می گیرد. در طی این عمل در صورتی که مواد تشکیل دهنده، قابلیت ماسیدگی (پشت زنی )، تحت فشار ناشی از وزن و گرمای ورق ها، به سطح روبرو را داشته باشند به عنوان یک خطر جدی در سلامت بسته بندی فلزی تلقی خواهد شد. اگر پوشش دهی لاک داخلی پس از عملیات چاپ باشد، ماسیدگی به داخل بافت پلیمری لاک داخلی نشست نموده و باعث مهاجرت مواد می‌شود. و در برخی اوقات نیز باعث ایجاد عدم یکنواختی در فیلم تشکیل شده می گردد. در صورتی که لاک زنی داخلی قبل از پوشش خارجی صورت گیرد، میزان آلودگی ناشی از ماسیدگی کاهش خواهد یافت.اثر این پدیده در تولید قوطی روغن نباتی که متاسفانه به علت بحث قیمت، معمولا از پوششش های صنعتی و با اثر ماسیدگی حداکثر استفاده می شود، به صورت فزآینده ای دیده می شود و مهاجرت را به داخل روغن خصوصا در شرایطHOT FILL دو چندان می کند.

● درزگیرها

درزگیرها به دو گروه تقسیم می‌شوند :

الف) درزگیر های مستقیم

ب) درزگیر های غیر مستقیم

درزگیر های مستقیم که در تماس مستقیم با مواد غذایی قرار دارند باید علاوه بر حفظ چسبندگی به سطح درب، بتوانند در گستره ای از انواع محیط‌های مواد غذایی مقاومت داشته باشند.در ایران معمولا این درزگیر ها در محیطی روغنی از رزین PVC تهیه می گردد. مواد تشکیل دهنده این درزگیرها که به آن خمیر و یا پلاستیسول نیز اطلاق می گردد، برای سال های متمادی مورد اختلاف در تعیین حدود مهاجرت و نحوه استخراج بوده است. بنابراین تعیین حدود قابل قبول مهاجرت و معرفی عوامل مجاز تشکیل دهنده خمیر، به‌ویژه با توجه به ضخامت بالای کاربری ، از مواردی است که بدون تردید باید در اجزای تشکیل دهنده الزامات قرار گیرد و باید توجه داشت که دامنه کاربری و مقاومت این درزگیرها به شرح زیر است :

- محیط های غیر اسیدی PH بزرگ‌تر از۵ با پایه آبی شامل چربی های بالا و یا پایین

- محیط های اسیدی PH کوچک‌تر از ۵/۴ با پایه آبی شامل چربی های بالا و یا پایین

- محیط های آبی با شرایط اسیدی - غیر اسیدی دارای روغن یا چربی آزاد

- مواد لبنی، امولسیونی با چربی بالا یا پایین

- چربی ها و روغن های با درصد رطوبت پایین

- نوشابه های گاز دار یا بدون گاز

- مواد خشک

درزگیرهای غیر مستقیم که عموما دارای پایه آبی اند و در سر و کف های معمولی و آسان باز شو به کار می روند. درزگیرهای بر پایه پلیمری، انواع لاتکس ها می باشند ( البته این ماده اولیه حتما باید با رعایت دستورالعمل FDA ۱۷۷.۱۲۱۰ مورد استفاده قرار گیرد). این درزگیرها باید :

الف) نسبت به شرایط سخت عملیات قوطی سازی مقاوم باشد.

ب) جهت شکل گیری روی قالب‌های استامپی دارای طراحی صحیحی باشند.

پ) نسبت به عملیات فرآیندی مانند استریلزاسیون مقاوم باشند.

ت) نسبت به انواع غذای پر شونده مقاوم باشند.

ث) نسبت به عملیات پر کنی غذا مقاوم باشند.

تولیدکنندگان درب با توجه به موارد اقتصادی در بررسی و انتخاب اولیه این نوع درزگیر با تشکیل اولیه فیلم روی درب راضی می گردند، در حالی که کاهش الاستیسیته در طی دوره انبار کردن قوطی و پرکردن، موجب می گردد تا نشتی از داخل قوطی به خارج آن وگاه واپس زدگی که منجر به فساد محتوی داخل قوطی می گردد، در دراز مدت آشکار گردد. کاهش تدریجی کیفیت آن به علت این که این درزگیرها در معرض دید نمی باشد، ارزیابی نمی شود. بنابراین لازم است تا با بروز نشتی، فساد و یا تغییر بو و طعم فورا اصلاح گردد.

درزگیر های پایه آبی ( مایع آب بندی ) جهت سر و کف و قوطی و خمیر ها جهت درب هایی مانند جار باید با استناد به دستورالعمل FDA ۱۷۷.۱۲۱۰ از تامین کنندگان دارای پروانه ساخت تهیه گردد. با توجه به فقدان وجود دستورالعمل آزمون این درزگیرها ،لازم است تا قوطی ساز اطلاعات دقیق مربوط به تامین کننده درزگیر را در اختیار مصرف کنننده قرار دهد تا در صورت بروز نشتی بتوان نسبت به حل ریشه ای مساله اقدام نمود.

لایه عایق باید از نظر ایجاد درزبندی مناسب ( داخلی و خارجی و بالعکس) مطلوب باشد و کاربر از خشک شدن ( پخت ) کامل آن اطمینان حاصل نموده باشد.

● مشکلات مربوطه

الف) عدم یکنواختی درزگیر در درب یا کف و بیرون زدگی آن پس از درب‌بندی

ب) عدم وجود برگه های اطلاعاتی فنی تایید شده تامین کننده درزگیر

پ) پخت نامناسب درزگیر و عدم مقاومت آن به محلول های شبیه ساز

ت) عدم وجود مقاومت در عملیات مناسب در عملیات استریلیزاسیون

ث) عدم وجود استاندارد و روش آن جهت درزگیرها

● اشکالات دیگر( مربوط به خود قوطی)

ارتفاع قوطی، بید قوطی ها، فلنج سر قوطی ها و منحنی درب قوطی و غیره

● نتیجه گیری

با توجه به توضیحات بالا برای فائق آمدن به اشکالات تولید قوطی بعد از شناخت کلیه آنها پیشنهاد می شود به موارد زیر توجه شود:

الف) رعایت دامنه استاندارد۱۸۸۱ در کاربری حداقل ضخامت ورق ۱۸/۰ میلی متر برای بدنه

ب) رعایت دامنه کاربری حداقل ضخامت ورق ۲/۰ میلی متر برای سر و کف

پ) استفاده از لاک کاری مناسب و کاربرد لاک سفید پایه اپوکسی جهت به دست آمدن عمر مناسب انبارداری

ت) استفاده از پوشش های خارجی ( بیس کوت، مرکب و ورنی ) دارای پروانه ساخت

ث) کاربرد درزگیر ها و مایع آب بندی مناسب دارای پروانه ساخت و مورد تائید کیفی

ج) تدوین استاندارد های مربوط به متمم ۲۵۰۹ جهت درب های آسان باز شو، متمم ۲۵۰۹ جهت قوطی های کششی یا ۲ تکه، درزگیر ها، پودر درزجوش

ح) توجه به دیگر موارد فنی مطرح شده در متن مقاله

منابع و مراجع

۱- پردیس بهمنی، کارشناس ارشد آموزشی طراحی صنعتی دانشگاه علم و صنعت ایران

۲- روسو . پی یر، تاریخ صنایع و اختراعات، ترجمه حسن صفاری

۳- هاوکس . باری ،۱۳۸۲ ، طراحی محصول، ترجمه سید رضا مرتضایی، دانشگاه هنر

۴- کاشانی، ش.،۱۳۸۸ ،ورق های آلومینیومی مورد استفاده در بسته بندی مواد غذایی، ماهنامه استاندارد

۵- کاشانی اصل،ش،۱۳۸۴ ،بررسی نقاط ریز لاک نخورده در قوطی‌های نوشابه،تحقیقات استاندارد

۶- محمدی نژاد . فرامرز ،۱۳۸۱ ، فرآیند طراحی محصول ، انتشارات بامداد کتاب

۷- گزارش های خانم مهندس افسانه فرخی، آقای مهندس ایرج فتحی مهر و خانم مهندس ماندانا فتحی.

شهرام کاشانی اصل