УПАКОВКА ДЛЯ СУХОЙ МОЛОЧНОЙ СМЕСИ

Предложенная конструкция относится к молочно-консервной промышленности, а именно к упаковке сухой молочной смеси для кормления детей и питания беременных женщин и кормящих матерей и может быть использована в пищевой промышленности.
Известна упаковка сухой питательной смеси, в герметично запечатанном пакете, уложенном в картонную коробку.
(См. В.Ульянов. Упаковка "Bag in box" в журнале "Упаковка и этикетка в Белоруссии", №6/2000, стр.32).
После вскрытия пакета каждую порцию сухой смеси в количестве необходимом для приготовления одной порции питательного продукта извлекают мерной ложкой.
Жесткость картонной коробки предохраняет внутренний пакет от повреждений. Наносить информацию о сухой смеси на внутренний пакет не обязательно, так как она присутствует на коробке. Эти обстоятельства позволяют применять для изготовления пакета более тонкий и более дешевый материал.
Недостаток данной упаковки в том, что при нахождении смеси в открытом виде нарушаются условия гигиеничности хранения порошка и приготовления из него продукта.
Известна, также, упаковка для сухой молочной смеси, содержащая жесткий короб, в который уложены емкости, образованные многослойной пленочной основой и многослойной пленкой-накладкой, в каждой из которых запечатана в среде инертного газа порция сухой молочной смеси.
(см. Евразийский патент №013461, B65D 30/08, 2009 г.)
Данное изобретение по технической сущности и достигаемому результату наиболее близко к предложенному техническому решению и, поэтому, принято за его прототип.
Согласно устройству-прототипу, каждая емкость представляет собой гибкий пакет, состоящий из пленки-основы и пленки-накладки, которые соединены между собой сварным швом, проходящим по периметру пакета.
Каждая порция сухой смеси запечатывается в гибкие пакеты, которые затем укладываются в картонный короб.
Такая упаковка позволяет предотвратить загрязнение смеси после начала ее использования за счет возможности хранения оставшихся порций в запечатанных пакетах.
Недостаток такой упаковки заключается в том, что в каждый жесткий короб, для исключения путаницы при приготовлении питательной смеси, укладывают пакеты с одинаковым количеством порошка. Вместе с тем, режимы кормления младенцев в течение первых шести месяцев их жизни, т.е. в период самого интенсивного и регулярного потребления сухой молочной смеси, меняются сначала еженедельно, а со второго месяца - ежемесячно. Поэтому, пакеты должны содержать или одинаковые минимальные порции, равные например, той, которая отмеряется мерной ложкой, или содержать продукт в количестве достаточном для многократного кормления. В первом случае число пакетов, отбираемых для кормления, по мере роста младенца возрастает, что создает неудобства пользователю, а во втором, в пакетах остается некое количество смеси, требующее постоянного учета, что также создает неудобства пользователю и нарушает гигиенические условия хранения продукта.
Техническим результатом данной разработки является создание упаковки для удобного порционного отбора сухой молочной смеси при соблюдении высоких требований к гигиеническим условиям хранения продукта.
1
2
1
2
-1
Указанный технический результат достигается тем, что в упаковке для сухой молочной смеси, содержащей жесткий короб, в который уложены емкости, образованные многослойной пленочной основой и многослойной пленкой-накладкой, в каждой из которых запечатана в среде инертного газа порция сухой молочной смеси, емкости сформированы на многослойной пленочной основе в виде блоков с образованием ячеек одинаковой формы, в промежутке между которыми на пленку нанесены разделительные элементы, при этом глубина каждой ячейки рассчитывается по формуле: h=mk(krS), где: r - насыпная плотность молочной смеси, S - средняя площадь поперечного сечения ячейки, m=0,004-0,005 - масса минимальной порции сухой молочной смеси, k - коэффициент кратности порций - целые числа от 1 до 20, k=0,75-0,9 - коэффициент наполненности ячейки сухой молочной смесью.
Допустимо укладывать в короб блоки одинаковой высоты, при различных значениях средней площади поперечного сечения ячейки в пределах каждого блока.
Возможно, также, укладывать в короб блоки разной высоты, при одинаковом значении средней площади поперечного сечения ячейки в пределах каждого блока.
Руководствуясь рекомендациями по адаптации молочных смесей к женскому молоку по белковому, жировому и углеводному компонентам, витаминному и минеральному составу разработаны нормы приготовления готовых смесей для кормления детей различного возраста, приведенные в таблице 1. (Евразийский патент Патент 011075, B65D 30/08, 2008 г.)
Таблица 1
Возраст ребенка
1-2-я недели
3-4-я недели
2-ой мес.
3-ий мес.
4-ый мес.
5-ый мес. и старше
Число кормлений в сутки
6-7
6
5
5
5
4-5
Количество мерных ложек на одно кормление
2
3-4
4
5
6
7
С тех пор, когда сухая молочная смесь поставлялась только в коробках вместе с мерной ложкой, количество смеси на одно кормление измеряется количеством условных мерных ложек, в каждой из которых помещается с погрешностью 10% - 0,0045 кг. смеси. Таким образом, количество засыпаемой в ячейку сухой молочной смеси должно быть кратно минимальной порции сухой молочной смеси массой m (кг) равной 0,004-0,005
Оптимальным, с точки зрения коррекции рационов беременных женщин и кормящих матерей по витаминно-минеральному комплексу, повышению сопротивляемости организма заболеваниям, формированию иммунного ответа организма ребенка будет напиток, приготовленный путем разведения в кипяченой воде 11 и более мерных ложек сухой смеси.
Таким образом, число мерных ложек может быть четным и нечетным. Поэтому в одной упаковке желательно иметь возможность хранить не только порции кратные четному числу мерных ложек, но и кратные нечетному их числу, чтобы используя их сочетание повысить точность дозировки и улучшить гигиенические условия хранения смеси, исключив возможность хранения неиспользованного остатка смеси в открытой емкости.
1
Vc=mk/r - объем засыпаемой в пакет сухой молочной смеси, где:
1
k - коэффициент кратности порций - целые числа от 1 до 20. То есть в каждой ячейке содержится сухая молочная смесь в количестве кратном минимальной порции.
На пленке-накладке каждой ячейки должна быть напечатана этикетка такая, как на коробе, который представляет собой прямоугольный параллелепипед. Поэтому эта этикетка, должна быть прямоугольной, а ее площадь должна быть такой, чтобы текстовая информация могла быть различима и читаема. С технологической точки зрения предпочтительно, чтобы ячейки были правильной геометрической формы и имели в плоскости параллельной поверхности этикетки прямоугольное поперечное сечение.
2
Vя=Sh - объем ячейки, где: S(m) - средняя площадь поперечного сечения ячейки, h(м) - глубина ячейки.
Сухая молочная смесь должна находиться в среде инертного газа в течение всего срока ее хранения - 24 мес. Требуемый объем инертного газа в ячейке зависит от скорости его утечки сквозь стенки упаковки и сварные швы, которая в свою очередь, зависит от материала и конструкции упаковки и определяется экспериментально. Поэтому сухая молочная смесь занимает только часть объема ячейки, то есть:
1
2
Vс/Vя=mk/r Sh=k
1
2
-1
h=mk(krS)
2
k=0,75-0,9 - коэффициент степени наполненности ячейки сухой молочной смесью. Значения этого коэффициента определяются экспериментально и зависят от конструкции упаковки, длины и герметичности сварных соединений и газопроницаемости материала упаковки. Поэтому в конструкции упаковки используются многослойные материалы, позволяющие уменьшить значение этого коэффициента, для более рационального использования полезного объема упаковки.
Точность расчетов составляет ±10%.
Использование в формуле, описывающей наполненность ячейки сухой молочной смесью, в качестве одного из параметров средней площади поперечного сечение ячейки, расширяет возможности конструкторов в подборе значений линейных размеров ячейки, таким образом, что при любом сочетании в одной упаковке равных или отличающихся по массе порций смеси вне зависимости от того располагаются эти ячейки на одном или на разных блоках, полезный объем короба используется максимально.
На фиг.1 показана упаковка блоков с ячейками разной площади поперечного сечения в коробе (крышка удалена). В верхнем ряду в вырове угла крайней левой ячейки в увеличенном масштабе показан многослойный материал основы, крайняя правая ячейка - с отогнутой и расслоенной пенкой-накладкой, а средние ячейки этого и нижнего рядов показаны со снятой пленкой-накладкой.
На фиг.2 представлено сечение А-А короба на фиг.1 с блоками ячеек прямоугольного сечения одинаковой высоты.
На фиг.3 представлено сечение А-А короба на фиг.1 с блоками ячеек трапецеидального сечения одинаковой высоты.
На фиг.4 показана упаковка блоков с ячейками одинаковой площади поперечного сечения в коробе (крышка удалена). В верхнем ряду крайняя левая ячейка показана со снятой пленкой-накладкой
На фиг.5 представлено сечение В-В короба на фиг.4. с блоками разной высоты.
Согласно изобретению используют пленочный трехслойный материала на основе полиэтилентерефталата, при этом средний слой выполнен из алюминия толщиной 7 мкм, а внутренний из полиэтилена низкой плотности толщиной 70 мкм, а также двухслойный материал - полиэтилентерефталат с алюминиевым покрытием.
Такие материалы препятствуют проникновению влаги в пакет и испарению инертного газа из пакета, что препятствует появлению вредоносных бактерий в сухой молочной смеси в течение 24 мес., то есть всего срока ее хранения. (Сухарев Л.А., Яковлев B.C. Полимеры в производстве тароупаковочных материалов. М., ДеЛи принт, 2005 с.132). Разовую порцию сухой молочной смеси запечатывают в ячейки в среде газообразных консервантов: азота или углекислого газа на термофасовочных автоматах типа АТ-6, АТ-8, производства компании «Теплоформ», или иных фасовочно-упаковочных аппаратах, оснащенных дозаторами. (Чернов М.Е. Упаковка сыпучих материалов. М. ДеЛи, 2000, с.28).
Конструкцию упаковки иллюстрируют примерами выполнения.
Пример 1.
1
1
2
3
Упаковка для сухой молочной смеси (фиг.1), содержит жесткий картонный короб 1, в который уложены блоки 2. Каждый блок, состоит из малых ячеек 3, для минимальной порции сухой молочной смеси (m=0,005 кг, k=1) и больших ячеек 4, для двойной порции сухой молочной смеси (k=2). Ячейки, каждого блока сформированы в виде углублений прямоугольного сечения (фиг.2) на основе 5. В каждой ячейке запечатана пленкой-накладкой 6 в среде инертного газа порция сухой молочной смеси 7 (насыпная плотность молочной смеси r=625 кг/м, коэффициент k=0,8). Сварные швы 8 расположены по периметру каждой ячейки. В промежутке между ячейками на пленку нанесены разделительные элементы 9 в виде перфорации. Основа выполнена из трехслойного материала: наружный слой 10 - полиэтилентерефталат, средний слой 11 - алюминия, а внутренний слой 12 - полиэтилен низкой плотности. Накладка выполнена из двухслойного материала: внутренний слой 13 - полиэтилентерефталат, а наружный слой 14 - алюминий. Ячейки в каждой упаковке отличаются по величине средней площади поперечного сечения S, при этом имеют одинаковую форму и глубину h (фиг.2, 3).
2
Для распознавания текста на этикетке (на чертеже не показана) линейные размеры а и b ячейки составляют 0,05x0,025 м, Соответственно площадь S сечения ячейки в плоскости параллельной плоскости накладки составляет 0,00125 м.
Глубина ячейки:
1
2
-1
h=mk(krS)=(0,005x1):(0,8x625x0,00125)=0,005:0,625=0,008 м
Исходя из того, что для максимального использования полезного объема короба глубина всех ячеек блока должна быть одинакова, а с технологической точки зрения для удобства формования ячеек на основе длина одной из сторон малой ячейки должна равняться длине одной из сторон более крупной ячейки, размер сторон ячейки для двойной порции сухой молочной смеси составит 0,05x0,05 м.
Упаковку сухой молочной смеси 7 в ячейки 3, 4 блока 2 производят при атмосферном давлении в среде азота одновременно с формованием ячеек на ленточной основе 5 и их опечатыванием ленточной пленкой - накладкой 6 методом термосварки с помощью фасовочно-упаковочного аппарата, который, также, наносит перфорацию 9 между ячейками.
Трехслойный материал основы позволяет хранить сухую молочную смесь в течение всего гарантийного срока - 24 месяца, при этом использование слоя из полиэтилентерефталата 10 обеспечивает хорошую формоустойчивость ячейки, слой алюминия 11 защищает хранимый продукт от влаги, а внутренний слой 12 из полиэтилена низкой плотности обеспечивает надежность и герметичность сварных соединений с внутренним слоем 13 пленки-накладки из полиэтилентерефталата. Наружный алюминиевый слой 14 пленки-накладки, дает возможность качественной печати картинки и текста этикетки.
Ширину ленты основы подбирают таким образом, чтобы на ней уместилось три ячейки. Длину блока регулируют путем обрезания ленты по перфорации каждого третьего ряда ячеек. Этикетки для каждой ячейки заранее печатают на поверхности алюминия, так, чтобы они находились в поле, образованном сварными швами, герметизирующими ячейку. Затем блоки укладывают в картонный короб 1, на прямоугольной крышке которого (на чертеже не показана), напечатана этикетка, такая же, как на каждой пленке-накладке ячейки блока.
Каждая ячейка легко выламывается из блока по перфорации и вскрывается путем отрыва пленки-накладки по сварному шву. Сухая молочная смесь высыпается в приготовленную посуду и смешивается с водой в количестве, требуемом для приготовления порции питательного продукта.
Пример 2.
Упаковка для сухой молочной смеси имеет ту же конструкцию, собирается и разбирается так же, как в примере 1. Отличие заключается в том, что ячейки, каждого блока сформированы в виде углублений трапециевидного сечения (фиг.3) на пленке-основе. Соответственно средняя площадь S сечения ячейки в плоскости параллельной плоскости накладки является среднеарифметической суммой площадей верхнего и нижнего основания трапеций. Расчет размеров ячейки ведут так же, как в примере 1.
2
Пример 3. Упаковка для сухой молочной смеси (фиг.4) имеет ту же конструкцию, собирается и разбирается так же, как в примере 1. Отличие заключается в том, что ячейки, в пределах каждого блока имеют одинаковые размеры, но в разных блоках, уложенных в короб, ячейки отличаются друг от друга по глубине (фиг.5). Упаковка в блоках с ячейками глубиной h=0,008 м содержит минимальные порции сухой молочной смеси, равные по массе одной условной ложке или 0,005 кг, а в блоках с ячейками глубиной 2h=0,016 м - двойные порции сухой молочной смеси. При этом во всех блоках в данной упаковке площади и линейные размеры поперечного сечения ячеек одинаковые (S=0,00125 м а=0,05 и b=0,025 м).
Предложенная конструкция позволяет, максимально используя полезный объем упаковки, хранить как одинаковые, так и различные по массе порции сухой молочной смеси, и в соответствии с нормами приготовления готовых смесей готовить их, используя разовые упаковки различной емкости без остатка. Это не только улучшает гигиенические условия хранения продукта, но и повышает точность и надежность его дозировки.