Фасовка сухого молока в среде азота: требования к газу и подбор генератора

Кислород в упаковке ускоряет окисление жиров, содержащихся в сухом молоке. В результате продукт может приобрести посторонний запах и привкус, а также изменить цвет и другие органолептические свойства.

Один из способов снизить влияние кислорода - фасовка сухого молока в среде азота. Перед герметизацией упаковки азот вытесняет из нее воздух. Внутри остается газовая среда с пониженным содержанием кислорода.

Для подачи газа на фасовочную линию предприятие может использовать собственную азотную станцию.

Почему сухое молоко фасуют в азотной среде

Сухое молоко содержит молочный жир. При контакте с кислородом он постепенно окисляется. Скорость процесса зависит от состава продукта, остаточного содержания кислорода, температуры хранения, освещения и свойств упаковочного материала.

Окисление может привести к следующим изменениям:

• появлению постороннего привкуса и запаха;
• изменению цвета;
• снижению стабильности продукта при хранении;
• ухудшению потребительских свойств.

Исследования сухого цельного молока показывают, что хранение в воздушной среде сопровождается более активным образованием продуктов окисления. Вытеснение воздуха азотом снижает интенсивность этих процессов.

Азот инертен и при обычных условиях хранения не вступает в реакцию с большинством компонентов продукта. Поэтому его используют как упаковочный газ при производстве сухого молока, детских смесей и других чувствительных к кислороду продуктов - чтобы создать защитную атмосферу и продлить срок хранения.

Как работает фасовка сухого молока в среде азота

Азот подают в зону фасовки перед окончательной герметизацией упаковки. Конкретная схема зависит от конструкции фасовочного оборудования.

На производстве применяют несколько способов подачи газа:

1. Предварительная продувка пустой упаковки.
2. Подача азота во время дозирования продукта.
3. Продувка свободного пространства над продуктом.
4. Комбинация нескольких способов.
5. Вакуумирование упаковки с последующим заполнением азотом.

Задача процесса заключается в снижении остаточного содержания кислорода внутри упаковки.

На результат влияют не только чистота и расход азота. Значение имеют форма упаковки, ее объем, скорость фасовки, герметичность швов и продолжительность продувки. Поэтому чистота газа на выходе генератора и остаточное содержание кислорода в готовой упаковке являются разными параметрами.

Генератор может производить азот чистотой 99,999%. При этом содержание кислорода в упаковке зависит от настройки фасовочной линии и качества упаковочного процесса.

Какую чистоту азота выбрать

Для рассматриваемого проекта задана чистота азота 99,99%. Это означает, что содержание других компонентов в газовом потоке составляет около 0,01% при условии соблюдения требований к качеству газа.

Такая чистота может применяться при фасовке сухого молока и других чувствительных к окислению продуктов. Однако универсального значения для всех пищевых производств не существует.

Требуемую чистоту определяют с учетом:

• состава продукта;
• содержания жира;
• установленного срока хранения;
• допустимого уровня остаточного кислорода;
• типа упаковки;
• условий хранения и перевозки;
• требований технологического регламента предприятия.

На практике чистоту газа задают исходя из задачи, но одного лишь высокого показателя на выходе генератора недостаточно: важно грамотно выстроить весь цикл продувки и внедрить контроль остаточного кислорода непосредственно после герметизации упаковки.

Что входит в комплект азотной станции

Для фасовки сухого молока требуется не только генератор. В состав станции входит оборудование для подготовки сжатого воздуха, накопления газа и его подачи к фасовочной машине.

Компрессор

Компрессор подает воздух в систему подготовки и генератор азота. Его производительность выбирают с учетом потребления генератора, потерь в системе и требуемого запаса.

Если на предприятии уже есть компрессорная сеть, необходимо проверить:

• доступную производительность;
• минимальное и максимальное давление, а также его стабильность;
• качество сжатого воздуха;
• наличие других потребителей;
• возможность непрерывной работы.

Если параметры существующей сети не подходят, станцию комплектуют отдельным компрессором.

Воздушный ресивер

Воздушный ресивер сглаживает колебания давления и уменьшает частоту включения компрессора. Он также создает запас сжатого воздуха для стабильной работы адсорбционного генератора.

Объем ресивера рассчитывают по производительности компрессора, режиму работы и требованиям генератора.

Фильтры сжатого воздуха

Перед подачей в адсорбционные колонны воздух необходимо очистить от твердых частиц, масла и капельной влаги.

Загрязнения сокращают срок службы адсорбента и могут ухудшить качество азота. Поэтому в систему включают несколько ступеней фильтрации.

Состав фильтров определяют по характеристикам компрессора и требованиям к качеству воздуха.

Осушитель

Влажный воздух отрицательно влияет на работу адсорбента. Осушитель удаляет водяной пар и поддерживает требуемую точку росы.

Тип осушителя выбирают с учетом условий размещения, режима работы и требований к качеству сжатого воздуха. Для пищевого производства особенно важен стабильный контроль влаги. Сухой газ также помогает снизить риск увлажнения порошкового продукта в зоне фасовки.

При этом азот сам по себе не устраняет причины слеживания сухого молока. Для защиты продукта необходимо контролировать влажность газа, герметичность упаковки и условия хранения.

Генератор азота Тесвел ТЕС.N-20

Генератор служит для разделения подготовленного сжатого воздуха на азот и кислород. Система управления автоматически переключает адсорбционные колонны и поддерживает рабочий цикл. Для проекта с требованием 10 нм³/ч при чистоте 99,99% модель ТЕС.N-20 рассматривается как пример предварительного подбора.

Азотный ресивер

Ресивер азота накапливает готовый газ и сглаживает изменения расхода. Это особенно полезно при импульсной подаче газа на фасовочную машину.

Ресивер позволяет:

• стабилизировать давление;
• компенсировать кратковременные пики потребления;
• сократить влияние цикличной работы фасовочного оборудования;
• создать небольшой технологический запас азота.

Объем ресивера рассчитывают после получения графика потребления газа.

Система контроля

Для пищевого производства рекомендуется контролировать чистоту азота и содержание остаточного кислорода.

В состав системы могут входить:

• анализатор кислорода на выходе генератора;
• датчики давления;
• измеритель расхода;
• сигнализация отклонения чистоты;
• автоматический сброс некондиционного газа;
• анализатор остаточного кислорода в упаковке.

Контроль газа на выходе генератора не заменяет проверку готовой упаковки. Эти измерения решают разные задачи.

Система подвода азота

После ресивера азот поступает к фасовочной линии по трубопроводу.

При проектировании системы подвода учитывают:

• длину трубопровода;
• диаметр труб;
• рабочее давление;
• потери давления;
• материал труб и уплотнений;
• расположение запорной арматуры;

• возможность санитарной обработки;

• защиту от загрязнения;

• количество точек потребления.

Материалы, которые контактируют с пищевым газом, должны соответствовать требованиям предприятия к безопасности и санитарии.

Требования к азоту для пищевого производства

Азот используется в пищевой промышленности как упаковочный газ E941. При проектировании станции необходимо учитывать требования технических регламентов и внутренних стандартов предприятия.

Рекомендации EIGA для азота, производимого непосредственно на пищевом предприятии, предусматривают контроль состава газа. Для таких установок также рекомендуется непрерывно измерять остаточное содержание кислорода.

Особое внимание уделяют качеству исходного сжатого воздуха. В систему не должны попадать масло, вода, частицы и другие загрязнения.

Для подтверждения качества газа предприятие может использовать:

• непрерывный контроль кислорода;

• периодический лабораторный анализ;

• контроль точки росы;

• проверку фильтров и осушителя;

• журнал технического обслуживания;

• контроль герметичности трубопроводов.

Точный перечень процедур определяют на основании требований к продукту и системы производственного контроля.

Азот не заменяет санитарную обработку и барьерную упаковку

Азот снижает содержание кислорода, но не стерилизует продукт и оборудование.

Эффективность технологии зависит от нескольких факторов:

• микробиологического качества сухого молока;

• чистоты фасовочной линии;

• качества упаковочного материала;

• температуры хранения;

• защиты от света и влаги;

• остаточного содержания кислорода.

Если упаковка пропускает кислород или имеет дефекты шва, эффект от продувки будет снижаться во время хранения. Поэтому фасовку в азотной среде рассматривают как часть общей системы защиты продукта.

Для каких порошковых продуктов подходит технология

Аналогичный подход применяют не только при фасовке сухого молока. Азотную среду используют для продуктов, которые содержат жиры, ароматические вещества или другие чувствительные к кислороду компоненты:

• детские молочные смеси;

• сухие сливки;

• молочные и сывороточные порошки;

• протеиновые смеси;

• сухие пищевые концентраты;

• порошки какао и шоколадных напитков;

• растворимый кофе;

• чай и растительные порошки;

• сухие смеси с растительными маслами;

• специализированное питание.

Для каждого продукта отдельно устанавливают чистоту азота, допустимое содержание кислорода и требуемый расход газа.

Преимущества собственного генератора азота

Адсорбционная азотная станция производит газ непосредственно на предприятии из атмосферного воздуха.

Такое решение позволяет:

• обеспечить постоянную подачу азота;

• уменьшить зависимость от графика поставок газа;

• отказаться от хранения большого количества баллонов;

• контролировать чистоту и давление;

• автоматически подавать газ на фасовочную линию;

• масштабировать систему при изменении производства.

Экономическую эффективность рассчитывают для конкретного предприятия. Учитывают расход азота, режим работы, стоимость электроэнергии, обслуживание оборудования и текущую стоимость покупного газа.

Заказать подбор генератора азота для фасовочной линии

Специалисты Тесвел подберут генератор и вспомогательное оборудование для фасовки сухого молока или другого порошкового продукта.

Для подготовки предложения необходимо указать требуемую чистоту, производительность и давление азота. Также потребуется информация о режиме работы и существующей компрессорной системе.

По результатам расчета заказчик получит состав азотной станции, параметры оборудования и требования к размещению.

Источники

1. Тесвел. Адсорбционный генератор азота ТЕС.N-20

2. Linde. Modified atmosphere packaging for dry foods and snacks

3. EIGA. Design and Operation of On-site Nitrogen Generators for Food Use

4. Евразийская экономическая комиссия. ТР ТС 029/2012

5. NC State University. Исследование хранения сухого молока в воздушной и азотной среде