До настоящего времени ни представители клиента, ни представители поставщика оборудования не были в состоянии сформировать рекомендации по подбору лотков и пленок, сколько-нибудь выходящие за рамки их собственного предыдущего опыта. Однако в настоящее время все участники процесса получают такую возможность благодаря разработанному АО «Георг Полимер» инструменту.

Упаковка в МАР-лоток
Директор международного центра Института технологии и качества мяса Max Rubner Institute Ральф Лаутеншлегер в своей статье [1] сообщает: «Основная часть упакованного свежего мяса для магазинов самообслуживания реализуется в упаковке с так называемой защитной атмосферой (Modified Atmosphere Packaging — МАР). Целью использования такой упаковки является прежде всего сохранение вишнево-красного цвета мяса, а также повышение его микробиологической стабильности».
Способ упаковки продуктов питания в лоток с МАР появился в Европе уже в 1960 году, практически одновременно с началом промышленного производства полипропилена. Однако интенсивные научные исследования влияния такой упаковки на упаковываемые продукты продолжаются до сих пор. В СССР МАР-упаковки не было, а в Россию она пришла только в 2010-е годы.
Для реализации способа упаковки пищевых продуктов в жесткий формованный лоток с МАР необходимы следующие компоненты:
— упаковочная линия, обладающая в том числе функцией запечатывания лотка пленкой. В настоящее время разработаны все основные инженерные решения для упаковки продуктов питания в лоток с пленкой. На рынке упаковочной техники представлено оборудование, позволяющее удовлетворить любые требования производства: от ручных запайщиков и полуавтоматов для небольших предприятий и торговых точек до высокоскоростных автоматизированных поточных фасовочно-укупорочных линий, эксплуатируемых на крупных предприятиях и в агрохолдингах;
— газовые смеси, подавляющие развитие патогенной микрофлоры в упакованном продукте. Специализированные газоразделительные установки могут осуществлять поставки газовых смесей заданного состава для создания модифицированной газовой среды внутри упаковок;
— полимеры, из которых, собственно, и изготавливаются лоток и покрывная пленка. Российская химическая промышленность выпускает базовые пластики, используемые для производства лотков и пленок, марочный состав полимеров обладает достаточным разнообразием для того, чтобы создавать различные варианты материалов, обладающих заданными свойствами, отвечающими требованиям потребителей, в том числе для запаивания лотков пленками. Но такое разнообразие материалов приводит к тому, что каждый производитель пленок располагает очень широкими возможностями для реализации своих идей и разработки различных вариантов пленок для сварки с лотками.
Большое количество производителей пленок и разнообразие их ассортимента создают проблемы всем участникам рынка: пользователям, производителям лотков, пленок, поставщикам запаечного оборудования. Так, например, производители пленок имеют весьма приблизительное представление о сварных свойствах лотков и предлагают свои продукты исключительно на основе знаний о том, что лотки бывают со слоем полиэтилена и без такого слоя (сварка с полипропиленом). Столкнувшись с определенными трудностями в процессе конкретного применения своих пленок, некоторые поставщики модифицируют сварные слои пленок таким образом, чтобы они удовлетворительно сваривались как с ПЭ-слоем лотка, так и при отсутствии такового на лотке. Как правило, такая универсальность не является решением всех проблем, хотя ряд клиентов успешно используют эти продукты.
С другой стороны, производители лотков также не владеют полной информацией о составе и сварных свойствах всех представленных на рынке пленок.
Все это зачастую приводит к возникновению претензий со стороны клиентов в адрес поставщиков как лотков, так и пленок; не остаются в стороне от подобных разборок и поставщики запаечного оборудования. Таким образом, описанная ситуация до последнего времени имела все признаки хаоса.

Порядок вместо хаоса
Столкнувшись вплотную с большим количеством инцидентов с незапайкой, АО «Георг Полимер» приняло решение структурировать свои знания в области сварки лотков и пленок различных производителей и поставщиков. В течение двух лет (с 2021 по 2022 годы) на предприятии велась разработка методологии, касающейся реализации данной технологии.
Физическая сущность процесса запайки лотков покрывными пленками описана, например, в статье «Запайка жестких формованных лотков покрывными пленками» [2, с. 16-17]. Имеющиеся типы сварки («в замок» и peel-эффект) упомянуты там же [2, с. 17].
С опорой на эту информацию и были проведены испытания нескольких десятков марок пленок различных производителей в широком интервале температур и времени сварки. Результатом этой работы стал постоянно актуализируемый документ, который носит название «Атлас свариваемости пленок и лотков».
При выборе лотков и пленок для достижения оптимальной структуры жесткого формованного лотка с МАР очень удобно пользоваться разработанным в АО «Георг Полимер» инструментом, который реализован в настоящее время в виде общедоступного файла, призванного ответить на самые частые вопросы, возникающие при выборе пары «лоток-пленка» [3]. Пошаговый инструмент выполнен в максимально доступном формате, позволяющем пользоваться им любому, даже совершенно неподготовленному человеку.

Сценарии поиска идеальной пары
Сценарий №1 может носить название «Я знаю тип сварки и мне нужно подобрать для него лоток и пленку». Эта ситуация возникает чаще всего тогда, когда производитель пищевых продуктов решает начать упаковывать свои продукты в лоток, запаиваемый пленкой. Цели, в соответствии с которыми производитель приходит к такому решению, могут быть разными, в том числе:
— продление срока годности продукта;
— улучшение внешнего вида и продаваемости продукции;
— выполнение требований ретейл-сетей;
— желание выделиться на полке;
— подражание западным тенденциям на рынке упаковки;
— реакция на запрет некоторых упаковочных материалов.
В зависимости от сегмента рынка пищевой продукции каждый производитель выбирает для себя тип сварки лотка с пленкой. Так, поставщики отечественных мясных и рыбных продуктов и полуфабрикатов, а также птицы предпочитают сварку «в замок» («Lock»): упаковка должна вскрываться только с помощью ножа или ему подобных средств. В то же время производители, например, из сегмента готовой еды и снеков предпочитают тип сварки с peel-эффектом, чтобы упаковка соответствовала всем необходимым требованиям в отношении герметичности и могла быть легко вскрыта в любых, в том числе походных, условиях.
После выбора сценария открывается страница, на которой нужно подтвердить выбор типа сварки. Предположим, будет выбрана сварка «в замок».
Нажав на клавишу «Следующий шаг», пользователь попадает в таблицу, в которой представлены все варианты лотков и пленок, которые обеспечивают возможность ранее выбранного типа сварки. Таблица включает сегодня более трех десятков вариантов выбора и постоянно актуализуется в результате исследований новых марок запаечных пленок.
В таблице указаны производители (или поставщики, если пленка импортная и представлена в ассортименте дистрибьютора) и марки пленок, обозначены параметры сварного слоя лотка, с которым пленка будет свариваться «в замок». Также приведены толщина пленок, наличие или отсутствие в них добавки антифога (средства от запотевания пленок после упаковки в лоток пищевого продукта), а также уровень барьерности пленок. Эти данные могут пригодиться при выборе пленки и позволят сэкономить время на выяснение различных нюансов в процессе общения с поставщиками пленок.
Заданному типу сварки (например, «в замок») отвечает множество вариантов, однако все эти они проверены и гарантируют надежность упаковки пищевых продуктов. После того как получена информация о подходящих друг другу парах «лоток-пленка», можно начинать работу над оптимальными условиями поставок данных упаковочных компонентов потенциальными поставщиками.
В финале этого процесса можно нажать на значок скачивания, соответствующий выбранной паре «лоток-пленка», и получить в формате JPG или PDF диаграмму свариваемости, помогающую подобрать оптимальный режим работы с выбранными лотком и пленкой.
Сценарии №2 («У меня есть лоток, нужно подобрать пленку к нему») и №3 («У меня есть пленка, нужно подобрать к ней лоток») сразу же приводят к сужению поля возможностей и облегчению поиска вариантов. Однако такие сценарии подходят только тем клиентам, которые уже встретились с кем-то из производителей компонентов упаковки (лотков или пленок). Либо есть вероятность того, что поставщик оборудования, сталкиваясь с вопросом выбора лотков и пленок для своих клиентов (что происходит достаточно часто), сам рекомендует определенный выбор.
Как уже было показано, «Атлас свариваемости» весьма полезен на стадии организации производства упаковки пищевых продуктов. Однако преимущества его использования не ограничиваются этим процессом.
Очень часто возникают ситуации, когда в погоне за KPI сотрудники отделов снабжения пищевых предприятий начинают самостоятельный поиск лотков или пленок, подходящих для производства продукции, но продаваемых по более низкой цене. Это понятное и правильное поведение. Образуются такие ситуации различными путями: так, например, производители пленок или лотков сами предлагают рассмотреть возможность использования своих изделий взамен текущих, или соответствующий поиск осуществляет сотрудник пищевого предприятия, взаимодействуя с пулом поставщиков. При отсутствии специальных знаний о составе и структуре лотков и пленок, о принципах их взаимодействия результаты такой деятельности зачастую приводили к ошибкам. Теперь же, получив в свое распоряжение «Атлас свариваемости», снабженец легко может оценить сделанные ему предложения либо проверить собственные предположения. Вместе с тем и поставщик пленки получает возможность сделать, как минимум, результативное предложение, не опасаясь возникновения проблем со сваркой у клиента.

Оптимизация работы оборудования
Практика показывает, что ни у кого из участников процесса подготовки производства, связанного с упаковкой пищевого продукта в лоток, запаиваемый пленкой, нет времени на поиск оптимального режима запайки. По большей части технологические параметры сварки устанавливаются точечным образом и технологи (или те сотрудники, которые исполняют функции технолога) стараются поддерживать найденный режим как можно дольше. Однако найденные таким образом режимы сварки далеко не всегда являются оптимальными: как правило, запайка ведется при температурах и интервалах сварки, значительно превышающих необходимые. При этом технолог опасается отойти от однажды установленных режимов, не располагая информацией о том, к чему это приведет. Такая эксплуатация дорогостоящего импортного оборудования ведет к износу основных узлов и деталей линии: сбивается настройка нагревателей, они быстрее исчерпывают свой ресурс и перегорают; опорные резинки быстрее «прибиваются», теряют эластичность под действием высоких температур, их чаще приходится менять; высокие температуры и время сварки ускоряют образование нагаров, которые, в свою очередь, негативно влияют на теплопередачу, а снижение теплопередачи приводит к необходимости еще и еще повышать температуру. Таким образом, оборудование работает в условиях автоускоряющегося старения и в конце концов выходит из строя.
Получая в свое распоряжение диаграмму свариваемости пары «лоток-пленка», технолог обретает реальную возможность улучшить условия эксплуатации оборудования, обеспечив тем самым его долгую и продуктивную «жизнь», снижая потребность в расходных материалах и увеличивая длительность межремонтных периодов.
Диаграмма свариваемости может быть также весьма полезна для механической службы предприятия, в задачу которой входит поддержание оборудования в работоспособном состоянии.
Процесс запайки лотков с пищевой продукцией протекает при высоких температурах. Температуры сварки значительно выше температур кипения входящих в состав пищевого продукта веществ. При этом имеет место неравномерное разбрызгивание жидких и твердых компонентов пищевого продукта (масел, солевых растворов, органических веществ, фрагментов продукта), попадающих на различные элементы линии. Длительное воздействие высоких температур на эти случайные выбросы приводит к постепенному коксованию таких образований, потере ими воды и водорода, обогащению их углеродным компонентом — так образуются нагары. Нагары на утюгах снижают теплопроводность поверхности нагревателей, постепенно ухудшая сварку. Этот процесс протекает на всех без исключения линиях. Если посмотреть на промежуточный результат, образующийся при этом, то видно, что полноценный сварной шов (А — отсутствие нагара: ровный сварной шов шириной 3-4 мм по всей запаечной поверхности) постепенно превращается в нерегулярное образование (Б — на утюгах образовался нагар, теплопроводность снизилась, и при установленных температуре и времени сварки не удается получить сварной шов удовлетворительного качества).
Правильно подобранная пара «лоток-пленка» позволяет обеспечивать высокую прочность сварного шва и герметичность упаковки, даже когда шов значительно сужается, тем не менее для признания практики работы с узким сварным швом нормальной нет никаких оснований. Если подобная ситуация возникает во время работы, то это всегда повод для профилактики работы оборудования.
При постоянном увеличении нагара на утюгах со временем (или от партии к партии) на лотках начинает появляться так называемая частичная незапайка: в некоторых местах пленка приваривается, тогда как в других местах происходит отслоение пленки от сварной поверхности лотка. И это легко объясняется: образование нагара происходит неравномерно по всей поверхности утюга: где-то его больше, где-то меньше, куда-то попало больше продукта, а в каких-то местах осели только пары жидкости.
Обычно в таких случаях клиент предъявляет претензию поставщику лотков (пленок), однако в подавляющем большинстве случаев проблема связана не с этими компонентами упаковочного процесса.
Опыт работы со многими клиентами показывает, что на тенденцию ухудшения сварного шва не обращают внимания до тех пор, пока не проявится частичная незапайка. Более того, весьма распространенной практикой в таких случаях является повышение температуры и времени запайки, позволяющих временно купировать проблему и продолжить работу. Однако при этом становится заметным, что точка работы на диаграмме свариваемости постепенно сдвигается вправо и вверх. Данный сигнал обслуживающий линию персонал может и должен трактовать, как повод для привлечения механической службы с целью проведения профилактических работ на линии и ее чистки.
Конечно, образование нагара является далеко не единственной причиной, вызывающей проблемы с запайкой лотков. Весьма важным фактором является техническое состояние линии, поэтому необходимо своевременное обслуживание, замена расходных материалов, смазка узлов и деталей, обеспечение корректной работы датчиков температуры, усилия прижатия, проверка таймеров, поддержание параллельности плит в узле запайки и многое другое. Специалисты АО «Георг Полимер» готовы оказать любую техническую поддержку своим клиентам, чтобы упаковка пищевых продуктов осуществлялась на самом высоком уровне.

Литература
1. Лаутеншлегер Р. Упаковка свежего мяса в модифицированной атмосфере: аргументы за и против // «Все о мясе». — №6, декабрь. — 2012. — с.19
2. Рожавский М.Г. Запайка жестких формованных лотков покрывными пленками // «Мясные технологии». — №6. — 2023. — с.16-20
3. clck.ru/36rmCE