Envasado con barrido de nitrógeno: VFFS, stick packs y bolsas prefabricadas

¿Qué cambia el barrido de nitrógeno dentro del envase?

El barrido de nitrógeno (nitrogen flushing) desplaza el aire antes de que se cierre el envase. Es una de las formas de crear un envasado en atmósfera modificada o MAP. Una máquina de envasado en atmósfera modificada también puede utilizar mezclas de gases seleccionadas para otros productos; el término no identifica un único mecanismo de embolsado ni una receta de gas universal.

En un proceso de formado, llenado y sellado, el film se convierte en un tubo, entra el producto y el gas reemplaza al aire antes de sellar cada envase individual. El gas de suministro y la atmósfera atrapada corresponden a mediciones distintas: el aire puede permanecer alrededor del producto o volver a mezclarse en la abertura antes del cierre. El informe técnico sobre MAP de WITT describe esta secuencia de barrido en el tubo y las funciones diferenciadas del análisis del suministro de gas y del muestreo de envases.

En el caso de patatas fritas y frutos secos que contienen grasas, reducir la exposición al oxígeno ayuda a frenar la oxidación. El café también necesita protección frente al oxígeno; su grado de tueste, tiempo de reposo y comportamiento de desgasificación deben incluirse en el pliego. Utilice la guía de envasado de café para analizar los requisitos del envase y de la válvula desgasificadora. Una lectura de oxígeno en el envase recién sellado es una comprobación del proceso, mientras que la calidad conservada del producto a lo largo de su periodo de almacenamiento es una cuestión de aceptación independiente. Para pienso seco y premios para mascotas, la página de máquinas envasadoras de alimentos para mascotas compara bolsas de bobina con bolsas prefabricadas; añada cualquier requisito de barrido de gas a ese pliego.

¿Qué ruta se adapta a una bolsa vertical, un stick pack o una bolsa prefabricada?

Elija la ruta a partir del envase terminado y luego evalúe cómo llega el nitrógeno al espacio del producto antes del cierre. El barrido de gas se especifica para cada configuración, por lo que debe confirmar la disposición del sistema de gas y su resultado de oxígeno en la máquina cotizada.

Nuestra familia VFFS incluye una configuración para patatas fritas con nitrógeno con un rango de 20 a 45 bolsas/min, sujeto al volumen de la bolsa y al volumen de barrido de gas. La velocidad cotizada y la aceptación de oxígeno deben comprobarse conjuntamente con su producto y su film; dicho rango de velocidad no constituye por sí mismo una especificación de oxígeno.

La familia de stick pack incluye una configuración para polvo probiótico con barrido de nitrógeno multipunto y dosificación independiente por tornillo sinfín multipista; su velocidad de producción y ajustes de gas se especifican para cada proyecto. En un proyecto de probióticos, aporte los requisitos de oxígeno, humedad, almacenamiento y viabilidad definidos por el propietario de la formulación; la opción de gas por sí sola no puede garantizar la supervivencia de la cepa. La guía de stick pack y sobres para polvo ayuda a definir los datos de dosis y manejo del polvo.

Para una bolsa ya confeccionada, compare la ruta de bolsas prefabricadas. Confirme la integración del nitrógeno para la bolsa, la apertura y la disposición de llenado propuestas. Un cierre zipper no sustituye al termosellado final que debe retener la atmósfera antes de que el consumidor abra el envase.

¿Qué evidencias sobre el film y el sellado debe solicitar?

Solicite la especificación completa del laminado y los datos de barrera acondicionados, y luego evalúe el envase sellado. La tasa de transmisión de oxígeno del film, u OTR, describe el paso de oxígeno a través de un material bajo condiciones de ensayo declaradas. La tasa de transmisión de vapor de agua, o WVTR, describe la transmisión de humedad. El nombre genérico de un material o un acabado metalizado no pueden sustituir ninguno de estos dos valores.

Pida al proveedor del film la estructura de capas, el espesor, la capa sellante y la temperatura y humedad de ensayo. La nota metodológica sobre OTR de AMETEK MOCON distingue el ensayo en seco según D3985 del ensayo con humedad controlada según F1927, y explica que la sensibilidad a la temperatura y a la humedad puede alterar la transmisión. Compare los informes bajo condiciones equivalentes antes de elegir una barrera para café, frutos secos o polvos higroscópicos.

La norma ASTM F88/F88M mide la fuerza necesaria para separar una tira que contiene un sello y registra el modo de fallo; utilice la misma técnica al comparar resultados. La norma no fija una fuerza de aprobación universal, ni un límite de fuga ni una duración de vida útil, por lo que debe acordar por separado el valor de resistencia del sellado y una evaluación de estanqueidad del envase terminado para su aplicación.

Durante las pruebas, registre la presencia de producto en el área de sellado, las arrugas y los daños en el envase junto con el resultado de oxígeno. Cualquier cambio de film requiere una nueva revisión de sellado, ya que las condiciones operativas válidas pertenecen al laminado específico. En el caso de polvos, revise la captación de polvo y el corte de dosificación junto con la limpieza del sello en lugar de intentar compensar un sello contaminado aumentando el caudal de gas.

¿Cómo debe validarse la prueba de barrido de nitrógeno?

Acuerde el límite de oxígeno, el momento de medición y el método de muestreo antes de ejecutar la prueba. Registre los datos del gas de suministro por separado de las lecturas en el envase terminado y defina la producción aceptada utilizando únicamente los envases que cumplan todos los criterios acordados de llenado, sellado y atmósfera.

• Identifique el lote de producto, la dosis, el plano del envase y el lote de film. Registre las condiciones de almacenamiento y el criterio final utilizado para evaluar la calidad conservada del producto.
• Registre la pureza del suministro, el caudal y la presión en los puntos de medición acordados, junto con las condiciones de medición. Confirme que el analizador sea adecuado para el volumen de espacio de cabeza disponible y el método de muestreo seleccionado.
• Tome muestras de cada pista activa de stick pack por separado. Incluya el arranque, la producción estable, las paradas planificadas y los reinicios; conserve en el registro la identificación de la pista y el tiempo transcurrido tras el sellado.
• Verifique el llenado, la limpieza del sello, la evaluación de fugas y el oxígeno residual a la producción aceptada requerida. Mantenga los envases rechazados y sus causas dentro del registro de rendimiento.
• Conserve envases para el estudio de almacenamiento acordado y evalúe el oxígeno, la integridad del envase y la calidad del producto en los intervalos planificados. El propietario de la formulación es quien define cualquier criterio de viabilidad de probióticos.

Mantenga estos límites específicos para cada producto. Un único porcentaje genérico para patatas fritas, café y polvo probiótico ocultaría diferencias fundamentales en el producto, el espacio de cabeza, el almacenamiento y el método de medición. Utilice la preparación de pruebas de muestras para organizar el material y la documentación del film de cara a la revisión de la configuración.

¿Cuánto gas consume cada envase aceptado?

Divida el gas total medido durante un periodo definido entre los envases aceptados obtenidos en ese mismo periodo. Incluya la purga de arranque, el gas utilizado durante las paradas y los rechazos de reinicio. Un ajuste de caudal más bajo puede resultar más costoso por envase comercializable si también se reduce la producción aceptada.

Volumen de gas (m³) = caudal medio medido (L/min) × minutos transcurridos ÷ 1.000. Gas por envase aceptado (L/envase) = volumen de gas (m³) × 1.000 ÷ envases aceptados. Utilice la misma presión y temperatura de referencia tanto para el caudal como para el volumen; un contador totalizador evita tratar un ajuste nominal de caudal como si fuera el consumo real.

Por ejemplo, un turno de 420 minutos con un promedio de 60 L/min, incluidas purgas y paradas, consume 25,2 m³ y produce 12.000 envases aceptados: 2,10 L/envase. Una segunda configuración que consume 21,0 m³ durante los mismos 420 minutos pero obtiene 9.000 envases aceptados consume 2,33 L/envase. Un menor uso total de gas no equivale a un menor consumo de gas por envase aceptado; compare únicamente tiradas que cumplan las mismas condiciones de aceptación de producto, llenado, sellado y oxígeno.

Coste de transformación por envase aceptado = (suministro de gas + material de envase consumido + pérdida de producto + mano de obra + energía + coste asignado de equipo y mantenimiento) ÷ envases aceptados, todo ello referido al mismo periodo y eliminando cargos solapados. Mantenga el coste de compra del producto fuera de la comparación, salvo que ambas propuestas utilicen exactamente el mismo alcance contable.

Compruebe también la velocidad aguas abajo. Cuando los sticks se cuentan e introducen en estuches, la familia de estuchadoras ayuda a definir el alcance de transferencia y carga. Acuerde si una parada aguas abajo detiene el llenado y el flujo de gas, cómo se gestionan los reinicios y por dónde salen de la línea los envases rechazados antes de aceptar una cifra de rendimiento de línea completa.

Lista de comprobación del proyecto de barrido de nitrógeno

Copie estos campos en el pliego de su proyecto. Introduzca un requisito acordado o márquelo como abierto; los formatos de ejemplo muestran cómo describir el dato sin imponer un valor operativo.

Envíe su producto, plano del envase, requisitos de oxígeno y vida útil, especificación del film y objetivo de producción aceptada a través de la página de pliego de proyecto. Nuestro equipo de ingeniería podrá revisar la configuración y confirmar si es necesario realizar una prueba de muestras. Mantenga abiertos los campos de gas y material aún no definidos para dicha revisión.

Fuentes

Datos de máquinas: nuestra configuración VFFS para patatas fritas con nitrógeno y nuestra configuración de stick pack para polvo probiótico. El caudal de gas, la presión, el oxígeno residual y la velocidad de producción para su aplicación se detallan por escrito en la cotización y se verifican durante la prueba de muestras.

Referencias de proceso y ensayo: WITT, White Paper – Modified Atmosphere Packaging (nitrógeno, snacks y frutos secos, café, máquinas de formado-llenado-sellado, analizadores de gas); AMETEK MOCON, métodos de ensayo de tasa de transmisión de oxígeno ASTM D3985/F1927 (2023); ASTM F88/F88M-23, Método de ensayo estándar para la resistencia del sellado de materiales de barrera flexibles.