plastik-ambalaj.com

Bag-in-Box (kutu içinde torba) ambalajlama sistemi

“Bag-in-Box” ya da “Beutel in der Schachtel” olarak bilinen ambalajlar, gerçekte steril bir iç torba ve stabil bir dış ambalajdan oluşan bir ambalajlama sistemidir. Söz konusu sistemde yararlanılan torbalar çeşitli plastiklerden, metalize laminatlardan ya da alüminyum folyo+plastiklerden oluşan çok katlı laminat malzemelerden üretilirler. Dış ambalaj olarak kullanılan kutular ise, karton veya oluklu mukavvadan hazırlanırlar. Ancak bu amaçla varil ve benzer metal kaplar da kullanılmaktadır. 

Bu tür ambalajlar önceleri sıvı ürünler için geliştirilmiş ve özellikle 15-20 litre kapasiteli çelik pastorize süt kaplarının yerine kullanılmak üzere dizayn edilmişlerdir. Sonraları ise, O2 geçirgenliğini sınırlayan ve önleyen laminatların gelişimine koşut olarak; pastorize ve UHT-sütün yanı sıra, sıvı yumurta, meyve suyu, meyve suyu konsantresi, domates salçası, ketçap, soslar, şarap, su, bitkisel yağlar gibi pek çok ürünün değişik hacimlerde ambalajlanmasında kullanılmışlardır. Hatta dilimlenmiş, parçalanmış halde elma, şeftali, kayısı, domates gibi ürünler ve tane halinde çilek, kiraz, böğürtlen ve benzer meyveler de, uygun aseptik bag-in-box doldurucularla ambalajlanabilmektedir. 

Bag-in-Box sisteminde kullanılan torbalar

Bag-in-box ambalajların hacimleri 2-5 litreden başlamak üzere 1000 litreye kadar olabilmektedir. Bu sistemde kullanılan torbalar, yukarıda da değinildiği gibi, çok katlı laminat malzemelerden hazırlanırlar.  Torbalar genelde yekpare (tek parça) olmasına karşın, bir dış torba ve buna gevşek durumda bağlanmış bir iç torbadan oluşan torbalar da vardır. Bu tür olanlarda, gevşek durumdaki iç torba dıştakine ısıl kaynakla veya bir ventil aracılığıyla bağlanır. Materyalin kalınlığı; torbanın hacmine, doldurulacak ürünün çeşidine ve depolama süresine bağlı olarak değişir. 

Bag-in-box sisteminde bariyer amaçlı kullanılan limantalarda; EVAL(=EVOH), PVdC, Alfoyo ve metalize malzemelerden yararlanır. Yapışma mukavemeti ve delinme direnci sağlamak için ise PA ve LDPE tercih edilir. Aşınma direnci, kopma ve kırılmaya karşı dayanım için poliester, özellikle PET malzeme kullanılır. LDPE, EVA ve ionomerlerden de ısı dikişi uygulamalarında yararlanılır. 

Ürünün doldurulacağı hacmi oluşturan iki katlı yapıdaki dış torba, ya “PA/LDPE”den veya “PA/metalize PET/LDPE” laminat malzemeden hazırlanır. Ancak çeşitli faktörler bağlamında metalize PET yerine Al-folyo da kullanılabilir. İç torba için ise, LDPE veya bir EVA-kopolimer (Etilen vinil asetat kopolimer) seçilebilir. 

Fakat bu sistemde ürünün konulacağı torbalar genellikle tek parça üretilmektedir. U amaçla “LDPE, 30µm/PET, 12 µm /LDPE, 40 µm” den oluşan laminat malzeme yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu kombinasyondaki PET’in dış tarafı çoğu kez metalize edilmekte ve sonra LDPE ile ekztrüzyonla kaplanmaktadır. Bu amaçla EVA- kopolimer de kullanılabilir. EVA kullanılması durumunda, torba daha esnek ve yumuşak özellik kazanmaktadır. Ayrıca, özellikle duyarlı ürünler için, “PET/Al-folyo/LDPE” den hazırlanan torbalara da rastlanmaktadır. 

Bazı torba üreticileri ise, bariyer katman olarak şeffaf malzemelerden de yararlanmakta ve bu amaçla PVAL (Polivinalkol), EVAL (=EVOH), PVdC veya SiOx (Silikon = Poliorganosiloksan) kullanılmaktadır. Kimi durumlarda amorf poliamid de bariyer katman olarak tercih edilmektedir. 

Torbalara, ürün çeşidine bağlı olarak, değişik tip ve nitelikte ağız ve kapaklar (doldurma – boşlatma ventillleri) yerleştirilmektedir. Genellikle PE, PP veya ABS (Akrilonitril Butadien Stiren Kopolimer) malzemeden üretilen bu tür ventiller, döndürülerek ya da basınçla açılırlar. Ventiller, ağız ve kapak niteliğine göre buharla veya kimyasal yolla sterilize edilirler. Kusursuz ve uzun süreli aseptik koşulları garanti edebilmek için, bu tür uygulamalara en uygun olan ağızların kullanılması gerekir. Nitekim bu bağlamda geliştirilmiş olan ağızlar tam bir sızdırmazlık özelliğine ve mekanik dirence sahiptir. Yaklaşık 130˚C sıcaklığa dayanıklı ABS gibi plastik malzemelerden üretilen ağızlar buharla sterilize edilebilmektedir. Gerçekte ağızların sterilizasyonu uygulamaları ile doldurulacak ürünün asitliği arasında yakın bir ilişki vardır. Eğer doldurulacak ürün yüksek asitli ise (pH<4.5) buharla, düşük asitli ise (pH>4.5) H2O2 veya benzer kimyasal özdekle sterilize edilirler. 

Gelişmiş sitemlerde gamma ışınları ile (2.5 Mrad) sterilize edilen torbalar oda sıcaklığında depolanmalı; zehirli maddelerden, koku verici öğelerden, ısı kaynaklarından ve rutubetli koşullardan uzak tutulmalıdır. Ancak bazı torba tipleri 0˚ - 40˚C arasında korunabilmektedir. Küçük boyutlu torbalar düz konumda depolanmalıdır. Aynı şekilde büyük olanları da düz durumda depolanmalı, bükülüp katlanmamalıdır. Aksi halde, özellikle Al-folyo tabakasında çatlaklar ve diğer olumsuzluklar ortaya çıkabilir. Diğer yandan nemli koşullarda bırakılması durumunda, germe çatlaklığı korozyonu ve hatta metalizasyonda ayrılmalar oluşabilir. Nemli koşullar, EVAL kullanılması halinde, bu polimerin bariyer etkisini olumsuz yönde etkilemektedir. Ayrıca, dolum işlemi sırasında ürün bulaşması söz konusu olduğunda, ya da dezenfektan madde kalıntılarının bulunması halinde de metalizasyonda çözülmeler ortaya çıkabilmektedir. Bu nedenle filmin metalizasyon tabakasının zarar görmemesi ve delaminasyon (tabakanın ayrılması) olasılığını önlemek için, torbaların üst bölümünde bulunabilecek kodens suyu veya kimyasal kalıntılar kurutulup arındırılmaktadır. 

Bag-in-Box sistemde dış ambalajlar

Yukarıda da belirtildiği gibi bag-in-box sisteminde torbalar, ürünler birlikte karton veya oluklu mukavvadan yapılmış kutulara yerleştirilir. Söz konusu dış ambalajlar, 1-3 katlı üretilir. Bunlardan karton esaslı olan kutular 5-10 litre hacmindedir ve HDPE veya PP’den yapılmış taşıma kulpları içerir. Oluklu mukavva malzeme ise 240 litreye kadar olan hacimler için kullanılır. Bu değerin üzerindeki hacimler için (1000 litreye kadar) metal varillerden yararlanılır. 

Torbaların doldurulması 

Bag-in-box sisteminde torbaların doldurulmasında hem aseptik hem de aseptik olmayan dolum makinelerinden yararlanılmaktadır. Aseptik olmayan dolum makineleri manuel kullanılabileceği gibi bir veya iki kafalı (dolum başlıklı) yarı otomatik yahut tam otomatik de olabilmektedir. Aseptik dolum makineleri ise genelde tam otomatiktir. Tüm yarı ve tam otomatik dolum makineleri doldurulacak ürünün kontaminasyonunu önlemek amacıyla, laminer hava akımı sistemi ile donatılmışlardır. 

Manzini firmasının “Sterile Bag” patent adlı torbalarının kullanıldığı dolum sistemlerinde; önceden sterilize edilmiş torbalar kutu içinde dolum başlığının altına getirilirler. Vakumlu dolum başlığı torbanın esnek ağız başlığını vakum yardımı ile kavrar. Bu kavramadan sonra dıştan herhangi bir bulaşma olasılığı bulunmamaktadır. Kavramanın tamamlanmasından sonra başlık içi bölgesi 70˚C derecedeki etkin çözelti ile 30 saniye sterilize edilir. Bu çözeltinin uzaklaştırılmasından sonra, ağzı bıçak şeklinde olan bir doldurma başlığı yerinden dik olarak çıkar ve belirli bir yerde başlığı keserek açar. Torba, azot veya diğer inert gaz verilerek düşük bir basınç altında doldurulur. Torbanın belirli bir kısmına kadar giren başlıktan ürün verilmeye başlanır. Dolum tamamlanınca başlık eski yerine çekilir. Bir ısıtmalı kapatma düzeneği ile torba ağzı çerçevesinde açılmış delik hermetik olarak kapatılır. Vakum kaldırılarak torba alınır. 

“Elpo” aseptik doldurucularda ise, ürünün geçtiği tüm bölümler, dolum işlemi öncesinde buhar veya sıcak su ile sterilize edilir. Steril dolum başlığının bütün bağlantıları buhar gömleği ile çevrilidir ve işlem süresince hafif buhar basıncı altında tutulur. Önce torbanın ağız kısmı doldurma başlığına sokulur. Bu sırada torba ağzının kapak bölümü sterilize edilerek kaldırılır. Makinenin doldurma borusu torba flanşına gömüldükten sonra doldurma valfı açılır. Ürün doldurulur. Dolum tamamlanınca valf tekrar kapatılır. Doldurma borusu geri çekilir, kapak yerleştirilir ve torba serbest hale geçirilir. 

Hacmi 30 litreye kadar olan torbalar doldurma sisteminin tezgahı üzerinde düz konumda iken doldurulur ve sonra karton dış ambalajına yerleştirilirler. 220-240 litreye kadar olan torbalar ise, oluklu mukavva dış ambalaj içinde veya plastik yahut metal varillerde iken doldurulurlar. 

Elpo aseptik sistemi ile torbalar, varil ve kutuların içinde, dikişlere basınç gelmeyecek şekilde sarsıntısız olarak doldurulabilmektedir. Bunlarda da dolum kafası hermetik olarak kapalıdır ve sadece torba ağza geldiğinde açılır. Bu sistemde ısıl kaynak gerektirmeyen kapaklar kullanıldığı için, kaynaklama tekniği ile kapanan kapak tiplerindeki sorunlar ortaya çıkmamaktadır. Önceden de değinildiği gibi, kapak dolumdan önce sterilize edilebilmektedir. Ayrıca makine, steril azot veya hava yerine daha güvenli bir steril ortam olan buhar altında çalışabilmektedir. Böylece torbaların ön sterilizasyonunda yararlanılan kimyasal özdeklerin kullanımına gerek kalmamaktadır. Bunun yanı sıra; her dolum işleminden sonra dolum başlığı buharla tamamen temizlenebilmektedir. Bu işlem ürünün hem dolum başlığı hem de ağız ve kapak üzerinde kirlenmeye yol açmasını önlemekte ve torbaların üzerinde küf oluşumu gözlenmektedir. 

Bu yazı ASD-Ambalaj Sanayicileri Derneği tarafından yayınlanan Gıda Ambalajlama Teknolojisi isimli kitaptan alınmıştır. Daha ayrıntılı bilgi için www.ambalaj.org.tr