13.14. Герметизація банок

Надійна герметизація банок є найважливішою технологічною операцією, від якої залежать тривалість зберігання консервів та їхня якість.

Для герметизації наповнених продуктом банок використовують автоматичні або напівавтоматичні закатні (для металевих банок і скляних банок І типу) та закупорювальні (для скляних банок ІІ і

ІІІ типів) машини з вакуумуванням або без вакуумування вмісту.

У світовій практиці широко використовуються різні способи за­купорювання скляної та ламістерної тари, проте застосовують ли­ше один спосіб закупорювання металевих банок — подвійним за- катним швом.

Герметизація металевих банок. Банки герметизують відра­зу після наповнення та перевірки маси нетто. Перед герметизаці­єю наповнені металеві банки накривають кришками і встановлю­ють їх на патрон закатного механізму. Нижній патрон піднімаєть­ся і притискує банку до верхнього патрона.

Закатний механізм має два ролики першої операції, розміщені під кутом 180°, і два — другої операції. Ролики закріплені на шар­нірних двоплечих важелях знизу, верхній кінець важелів спираєть­ся на відтискні кулачки (рис. 13.18). За допомогою спеціальних во­дил і шестеренчастої передачі маточина із закріпленими важелями обертається навколо банки. Верхній кінець важеля з відтискними

роликами, накочуючись на виступну частину кулачка, відхиляється і притискує нижній кінець важеля із закатними роликами до кри­шки. Ролики мають профільні виточки і при наближенні до криш­ки, одночасно обертаючись навколо неї, деформують її. Спочатку ролики першої операції підгинають завиток кришки до фланця ко­рпусу банки і формують шов. Після цього ролики другої операції одночасно стискують і ущільнюють шов. Герметизацію швів забез­печує еластична паста, яка міститься у завитку кришки, заповню­ючи зазори між шарами жерсті в подвійному шві.

Ролики першої та другої операцій і незначна різниця між час­тотою обертання кулачків і роликів дають змогу отримувати рівну поверхню закатних швів (фальців).

Для формування якісного герметичного шва на закатних маши­нах будь-яких конструкцій потрібно, щоб ролики першої операції робили 5 — 7, а ролики другої операції — 3 — 5 обертів по шву.

Закатний шов повинен бути герметичним, гладеньким, без на­катів, підрізів, зморшок і мати невелике потовщення у місці пере­тинання поздовжнього і поперечного швів (кутошов). Паста не по­винна вилізати з-під закатного шва.

Особливу увагу при закатуванні банок приділяють тому, щоб на бортах банок, які надходять на закатування, не було шматків м’яса. Наявність сировини на бортах банок може призвести до не- герметичності закатних швів (ущільнень).

Кришки перед використанням проходять санітарне оброблення

і маркуються згідно з ГОСТ 15334—91 «Консервы мясные и мясо­растительные. Упаковка, маркировка и транспортирование». Мар­кувальні позначки (цифри і літери) наносять на ударних або ро­таційних маркувальних автоматах. Маркувальні позначки нано­сять на поле кришок витисненням позначок у напрямку із сере­дини (випуклістю назовні) банок.

Метод витиснення позначок, особливо ударним способом, може призвести до порушення лакового та олов’яного покриття і, отже, до корозії кришок.

У світовій практиці поширене маркування консервів нанесен­ням маркувальних позначок незмивною фарбою. Друкувальні при­строї 2ТФК та Б4-ТФК призначені для нанесення маркувальних позначок флексографічним способом на металеві кришки до скля­них і металевих банок із швидкістю друку 160 циклів за хвилину.

Напівавтоматичні закатні машини Б4-КЗК-77-02 і Б4-КЗК-77-03 для жерстяної тари та Б4-КЗК-77 і Б4-КЗК-77-01 для скляної тари мають один закатний механізм (однопозиційні). Напівавтомат Б4-КЗК-90А призначений для закатування металевих і скляних банок. Операції накривання банки кришкою, установлення банки на стіл нижнього патрона, піднімання і притискання банки до верхнього патрона, знімання банки зі столу виконують вручну.

Напівавтоматичні закатні машини мають продуктивність від

12 до 16 банок за хвилину. їх використовують на підприємствах малої потужності, а також для герметизації банок, що потребують підпресування вмісту.

Автоматичні закатні машини здійснюють усі операції автома­тично — від приймання наповнених банок до видачі герметичних

13 визначенням їх кількості.

Для послідовного виконання всіх технологічних операцій ав­томатичні закатні машини без вакуумування банок містять такі механізми: механізм приймання банок; механізм подавання ба­нок з магазином кришок, автоматичним поштучним подаванням кришок, маркуванням їх і орієнтацією кришок відносно банок, на­криванням банок кришками і передаванням їх на столи нижніх притискних патронів закатного механізму; чотири або шість шпи­нделів (закатних механізмів) з автоматичним підніманням банок, притисненням їх до верхнього патрона з центратором, герметиза­цією банок роликами першої та другої операцій, опусканням, ра­хуванням і виведенням герметизованих банок із закатного меха­нізму на міжопераційні конвеєри.

За конструктивними ознаками автоматичні закатні машини поділяють на однопозиційні, двопозиційні лінійні та багатопози- ційні карусельні. Карусельні автомати виготовляють одно- або двобаштовими.

Однобаштові автоматичні закатні машини залежно від кілько­сті закатних механізмів поділяють на чотири- або шестишпинде­льні. Незалежно від кількості шпинделів кожен шпиндель має по два ролики першої і другої операцій. Для урівноваження зусиль притискання роликів до кришки, ролики першої операції розмі­щують у горизонтальній площині під кутом 180 °С. При цьому ро­лики другої операції розміщені між роликами першої операції (під кутом 90°). Закатні механізми (шпинделі) багатопозиційних кару­сельних автоматів обертаються навколо осі каруселі. Ролики пер­шої і другої операцій послідовно привальцьовують кришку до ко­рпусу з утворенням подвійного шва. Двобаштові автоматичні за­катні машини мають дві башти, на яких установлено по 4 або по 6 шпинделів. Перша башта призначена для виконання лише пер­шої операції, друга — виконує другу операцію, остаточно формую­чи закатний шов.

Для герметизації фігурних або прямокутних банок використо­вують закатні машини з профілями кулачків (які оббігають верхні затискні ролики важелів закатних роликів першої та другої опе­рацій), що відповідають профілю і розмірам банки.

Для досягнення високої якості консервів видаляють повітря з банок перед герметизацією.

Повітря в банці знаходиться між шматочками м’яса, у фарші, в порах продукту та розчинене в рідині (бульйоні, соусі). Наявність повітря в банці призводить до негативних наслідків при стерилі­зації і зберіганні продукції.

За підвищення температури, внаслідок розширення вмісту і повітря, тиск у банці збільшується.

Тиск, Па, у банці під час стерилізації визначають за формулою

де— тиск пари в банці при стерилізації, Па;— тиск повітря

в банці під час герметизації, Па;— тиск насиченої пари у прос­торі банки, не заповненому продуктом, Па;— об’єм незапов-

неного простору в банці відповідно в момент герметизації і під час стерилізації, м³;— абсолютна температура в банці відповід­

но при герметизації і стерилізації, К.

Відношенняз високим ступенем достовірності визначають за формулою
об’єму банки при нагріванні (для скляних банок х = 1; для мета­левих банок: № 9 — х = 1,042 ; № 13 — 1,048 при різниці тисків у банці й автоклаві Ар = 0,1 МПа); у — ступінь розширення об’єму продукту (відношення об’єму продукту в банці при стерилізації до об’єму продукту в банці при герметизації, в умовах промислової стерилізації у = 1,02...1,05).

Рівняння (13.2) можна записати у вигляді

Аналіз рівняння (13.4) засвідчує, що різниця між тисками в ба­нці й автоклаві, яка може спричинити деформування металевих банок або зривання кришок зі скляних банок, створюється пере­важно за рахунок тиску повітря в банці. Тиск пари в банці прак­тично дорівнює тиску пари в автоклаві.

Рівняння (13.4) не враховує можливе збільшення тиску за ра­хунок фізико-хімічних змін сировини: набухання, виділення газів при використанні недозрілого м’яса (за рахунок автолізу) та при розпаді білків, випаровування кислот тощо. В окремих випадках тиск у банці при стерилізації досягає 0,3 — 0,4 МПа.

У решті випадків тиск у банці можна зменшити, якщо: змен­шити тиск повітря Р1 в камері герметизації; збільшити тиск пари р_п за рахунок підвищення температури продукту в момент герме­тизації; зменшити співвідношення Т2/Т1 та У1/У2.

Тиск повітря Р1 у камері герметизації банок можна зменшити вакуумуванням або витисненням повітря парою.

Ступінь розширення скляної банки х завжди менший за сту­пінь розширення продукту у і для зменшення співвідношення У1/У2 потрібно зменшувати ступінь заповнення банок продуктом ф.

Для металевих банок залежно від початкової температури про­дукту і температури стерилізації ступінь розширення продукту у може бути меншим або більшим від ступеня розширення банки х. У першому випадку для зменшення співвідношення У1/У2 потріб­но збільшити ф, а в другому — зменшити.

Відповідне вакуумування вмісту перед закатуванням банок сприяє зниженню тиску в середині банки при стерилізації. При цьому забезпечується збереження форми банок під час і після сте­рилізації, запобігання виникненню несправжнього бомбажу, де­формування банок і порушення їх герметичності.

Крім істотного впливу повітря в герметизованій банці на тиск у середині банки, кисень повітря прискорює окисні процеси в про­дукті, що негативно впливає на якість жиру і стан білків. Кисень також каталізує розпад вітамінів та ароматичних речовин, що призводить до погіршення якості консервів та скорочення терміну зберігання.

Видалення повітря з банок перед герметизацією зменшує сту­пінь проявлення негативних явищ, сприяє підвищенню швидкості прогрівання вмісту під час стерилізації і дає можливість одночас­но з видаленням повітря видаляти газоподібні продукти розпаду білків (аміак, сірководень та ін.).

У практиці консервного виробництва видалення повітря (екс- гаустування) відбувається трьома способами: механічним, тепло­вим і комбінованим.

Для здійснення процесу видалення повітря, як правило, башта другої операції розміщується в герметизованій камері (автомат Б4-КЗК-84 та ін.). Банки надходять у камеру через роторний кла­пан з герметизованими карманами для банок. Наповнені банки з приймальної зірки надходять до подавального механізму, де за сигналом від банки, що надійшла, з магазину подається кришка. Вона проходить через маркувальну станцію і надівається на бан­ку. В такому вигляді банка встановлюється на рухомий стіл клін- черного пристрою, де здійснюється попереднє негерметичне зака- тування (клінчерування) банок. Після опускання банки вона за­хоплюється живильною зірочкою і встановлюється в карман ротор­ного клапана вакуумної башти. Через клапан банка надходить у вакуумну камеру. Згідно з інструкцією щодо підготовки та напов­нення банок для забезпечення в банках достатнього рівня вакуу­му у вакуум-камерах закатних машин має бути вакуум 300 — 500 мм рт. ст. (40,0 — 66,7 кПа). Слід зазначити, що ексгаустування ефективне переважно для вмісту банок у вигляді шматків. Вакуу­мування фаршевих (паштетних) мас у вакуум-камерах малоефек­тивне. Бажано фарш готувати у вакуумних кутерах (мішалках).

Для проведення герметизації банок з механічним видаленням повітря використовують вакуум-закатні машини Б4-КЗК-84 та ін. За наявності клінчера в закатних автоматах вакуумний насос мон­тується окремо від закатної машини, у вакуум-автоматах без клін­чера — на станині автомата.

Теплове ексгаустування передбачає нагрівання вмісту банок до їх герметизації. Під час нагрівання підвищується тиск водяної па­ри і повітря витискується з продукту. Проте ефективнішим є ком­біноване видалення повітря. Банки з підігрітим вмістом гермети­зують у вакуум-камері, де підтримується вакуум на рівні (3,3...5,3)-10⁴ Па. Глибший вакуум використовують при гермети­зації банок із вмістом у вигляді шматків.

Розроблено також автоматичні закатні машини, де повітря з банок видаляється гострою (глухою) парою, після чого банка гер­метизується.

Герметизація скляних банок. Закатні механізми автоматів для скляних банок мають закатні ролики, однакові за формою та траєкторією руху. Конструкція закатного механізму впливає на продуктивність машини, оскільки з підвищенням швидкості руху робочих роликів і тиску на банку збільшується ймовірність виник­нення склобою.

Основні способи герметизації скляних банок наведено на рис.

13.19. Кришки СКО під час герметизації деформуються способом закатування або обтискання. При деформуванні фланець кришки підгинається під кантик на вінчику горловини банки. У цьому ра­зі кантик вдавлюється в гумове ущільнювальне кільце, що забез­печує герметизацію банок (рис. 13.19, а, б).

Спосіб герметизації банок І типу кришками СКО є найбільш надійним.

Для герметизації банок СКО використовують напівавтоматич­ну машину Б4-КЗК-90А (продуктивність 12 банок за хвилину) та закатні автомати Б4-КЗК-109 (продуктивність до 160 банок за хвилину), Б4-КЗК-110 (продуктивність 40 — 80 банок за хвилину) та дозувально-закатний агрегат Б4-КАД-1 (2 і 3) (продуктивність відповідно модифікація 1 — 220 банок за хвилину; модифікація 2 — 200 і модифікація 3 — 160 банок за хвилину).

Спосіб герметизації банок з вінчиком ІІ типу кришками (рис.

13.19, в) полягає в обтисканні фланця кришки навколо кантика вінчика банки. Після напресування кришки на горловину банки фланець кришки підгинається під кантик на вінчику банки. При цьому виникають сили пружності, які притискують кришку до то­рця горловини банки. Ущільнювальне гумове (пластизольне) кі­льце між кришкою і торцем горловини банки забезпечує гермети­зацію банки.

Для герметизації банок з вінчиком ІІ типу використовують ав­томати Б4-КУТ-1 продуктивністю 125 банок за хвилину.

Банки з вінчиком ІІІ типу «Твіст-офф» герметизуються накру­чуванням кришки на вінчик за наявності на зовнішній поверхні вінчика не менш як 4 похилі виступи. Після накладання на банку кришки герметизувальний шпиндель повертає її на 90°. При цьо­му відігнуті всередину краї кришки відтягуються похилими ви­ступами на вінчику і кришка притискує (рис. 13.19, г) кільцеву ущільнювальну прокладку до горловини банки.

Для герметизації консервних банок з вінчиками горловини ІІІ типу з попереднім заповненням підкришкового простору сухою парою використовують закупорювальні паровакуумні автомати типу Б4-КУТ-2А та закупорювальні машини Ж4-УМТ-8 продукти­вністю 100 — 130 банок за хвилину.

Герметизація ламістерної тари. Тара із ламістеру після на­повнення накривається кришкою і за допомогою напівавтомата Б4-УТУ-1 відбувається її герметизація методом термозварювання.

Автомат Б4-КУТ-3 призначений для герметизації методом по­двійного термошва банок із ламістеру типу 2Л, 3Л, 21Л (цилінд­ричних) та 1Л, 4Л, 9Л (прямокутних). Продуктивність автомата до 80 банок за хвилину.