Аэрозольная упаковка , преимущества и недостатки, принцип действия, критерии выбора контейнера. Способ фасования продуктов

Один  из распространенных методов получения  аэрозолей – использование перегретой жидкости. Соответствующие устройства называются аэрозольными баллонами. Аэрозольный  баллон объединяет в себе распылительное устройство и источник энергии. Он состоит из баллона, клапанно-распылительной системы и содержимого. Баллон, содержащий раствор, суспензию или эмульсию лекарственного препарата и пропеллент, герметически закрыт клапаном с распылительной головкой. Принцип действия аэрозольной упаковки состоит в том, что помещенный в баллон препарат смешивается со сжиженным пропеллентом, давление насыщенного пара которого в интервале температур, при которых используется аэрозольный баллон, выше атмосферного. При этом распыляемое вещество должно либо растворяться в пропелленте, либо образовывать с ним эмульсию или суспензию. Смесь выбрасывается из баллона за счет давления насыщенного пара, находящегося над жидкостью. В атмосфере смесь становится перегретой, пропеллент моментально вскипает и дробит ее на мельчайшие частицы (капельки), диаметр которых находится в пределах от 0,5 до 200 мк (в зависимости от количества пропеллента в системе). Полученные частички образуют истинный аэрозоль, в котором в качестве диспергированного вещества находится лекарственный препарат. 
Этот метод широко применяется для получения фармацевтических аэрозолей сравнительно новой лекарственной формы. Применение аэрозольного баллона особенно рентабельно для индивидуального использования. Аэрозольные баллоны дают возможность диспергировать в единицу времени значительное количество вещества с получением частиц сравнительно малого размера при небольших затратах энергии.

Основной  задачей аэрозольной упаковки является выдача находящегося в ней под давлением вещества в таком виде, который обеспечивал бы наиболее эффективное воздействие продукта и максимальное удобство. При помощи аэрозольной упаковки можно распылять жидкие вещества и пудры, получать пену из жидких веществ и выдавать наружу пастообразные вещества в виде вязкой струи разнообразной конфигурации.

 
Современная аэрозольная  упаковка – металлические баллоны

В настоящее  время в России наблюдается большой  интерес к производству различных средств косметики и бытовой химии в аэрозольной упаковке. 
Производство различных средств в аэрозольных упаковках можно разделить на два самостоятельных технологических комплекса: изготовление самой упаковки, т.е. баллона и клапана, и наполнение упаковок различными составами. По используемому сырью, характеру технологических операций и применяемому оборудованию эти комплексы производств совершенно непохожи друг на друга.

Так, производство баллонов технологически связано непосредственно с заводами, которые выпускают металлическую посуду, консервные банки, либо изделия из стекла. Технология производства клапанов близка  к технологии изготовления пластмассовых и металлических изделий бытового назначения. Специфика наполнения аэрозольных упаковок близка к процессам, осуществляемым на заводах, выпускающих средства бытовой химии, парфюмерно-косметическую продукцию, фармацевтические препараты и т.д.

Опыт стран, где  производятся аэрозольные средства в крупных масштабах (США, Франция, Германия, Италия и т.д.) показал, что для удешевления упаковки и быстрого освоения ее производства необходимы специализация предприятий и широкая кооперация между ними. Как правило, в этих странах клапаны, которые являются ответственной и сложной частью упаковки, изготавливаются на заводах производительностью 300-500 млн. штук в год. 

Баллоны также  производятся на специализированных заводах, обычно их годовой выпуск составляет не менее 200-300 млн. штук. Наполнение аэрозольных  упаковок, т.е. выпуск готовой продукции  для потребителя, экономически выгодно в любых размерах, так как для этого не требуется сложного дорогостоящего оборудования и оснастки.

Емкости или сосуды аэрозольных упаковок, после наполнения их продуктом и  пропеллентом, находятся постоянно  под давлением, поэтому их принято называть баллонами. На заре развития аэрозольного производства, баллоны изготавливались из цельнотянутых металлических труб, причем дно и крышка приваривались. В первых аэрозольных упаковках инсектицидов, выпущенных США во время второй мировой войны, в качестве баллонов использовались корпуса артиллерийских снарядов.

Требования  к аэрозольным баллонам, по сравнению  с обычной тарой, значительно выше. Баллон должен быть легким, изящным, но, вместе с тем, обладать достаточной прочностью, чтобы выдерживать давление 18 Бар и сопротивление разрыву 23 Бар. Так, современный аэрозольный баллон из белой жести объемом 500 мл весит всего 100 грамм, а из алюминия – еще меньше. По материалу, из которого изготавливаются емкости, различают 4 типа баллонов: металлические, стеклянные, пластмассовые и комбинированные.

Металлические баллоны

Металлические баллоны могут состоять из трех, двух и одной детали (моноблок). 

Трехдетальный баллон из белой жести появился одним  из первых и в настоящее время  наиболее распространен. В США баллоны  такого типа были выпущены в 40-х годах  на основе существующей банки пива. Подобный баллон изготавливается по следующей схеме. На листы жести определенного размера с помощью офсетной печати (в случае необходимости нанесения высококачественного изображения — прямо на жесть) наносится лакокрасочное покрытие, затем лист на специальном станке скручивается в цилиндр необходимого диаметра и сваривается по шву. Дно и крышка изготавливаются отдельно (штамповкой) и прикатываются (привальцовываются) к корпусу, образуя двойной шов, состоящий из пяти слоев жести.

На  современном этапе развития производства баллонов для аэрозольной упаковки идеальными являются моноблочные баллоны из алюминия. Благодаря отсутствию швов, они отличаются высокой надежностью в отношении герметичности и прочности. Цилиндрические корпуса таких баллонов изготавливают из плоской заготовки с помощью мощных прессов ударного выдавливания.

Распространению алюминиевых баллонов способствовали: простая технология изготовления, возможность  придания им различной формы и  наружного оформления, в том числе  возможность анодирования. Именно поэтому  алюминиевые баллоны стали предпочитать жестяным при упаковке косметических продуктов. Первые металлические аэрозольные упаковки в Англии и других европейских странах были изготовлены из алюминия, но затем постепенно их стали вытеснять более дешевые баллоны из жести. 
 
 

Коррозия металлических  баллонов и защита от нее

Одним из главных недостатков металлических  баллонов является их подверженность коррозии. Коррозию, протекающую в аэрозольных упаковках, можно разделить на химическую и электрохимическую.  
В металлических баллонах, содержащих органические соединения, которые не являются электролитами (спирт, бензин), электрохимическая коррозия невозможна. В этом случае может происходить только химическое разрушение металла. Однако присутствие воды или других ионообразующих примесей делает органические растворы проводниками электрического тока.  
В таких системах создаются условия для электрохимических процессов. В результате коррозии металла в аэрозольных упаковках возникает опасность разрушения металлического баллона  и загрязнения содержимого баллона продуктами коррозии. 
Для предохранения металлических частей упаковки от коррозии поверхность металла подвергается специальной обработке. Это может быть:

- нанесение покрытий на основе синтетических смол, эмалирование;

- электрохимическое полирование, гальваническое покрытие.

Для придания аэрозольным упаковкам  товарного вида, а также для  защиты их от атмосферных влияний, внешняя  поверхность металлических баллонов подвергается отделке. На баллоны может быть нанесен многоцветный рисунок посредством офсетной печати. Обычно это делается при изготовлении баллонов в количестве не менее 25 000 штук одного вида. Если количество изготавливаемых баллонов меньше этой величины, на внешнюю поверхность баллона наклеивается полноцветная этикетка из бумаги или пленки.

Область применения аэрозольных упаковок

Области применения аэрозолей очень разнообразны. В настоящее время насчитывается  около 300 видов продуктов, выпускаемых в аэрозольной упаковке. Самую большую группу составляют средства бытовой химии. К ним относятся инсектициды, инсектофунгициды, репелленты, дезодоранты, лаки и краски, средства для подкрахмаливания белья, пятновыводители, средства для ухода за обувью, мебелью, автомобилями и т.п.

Инсектициды предназначаются для уничтожения  и отпугивания насекомых и  применяются для дезинфекции  производственных и бытовых помещений, транспорта, для защиты садов и  огородов, для обработки домашних животных, для индивидуальной защиты от укусов насекомых и т.д.

По  назначению аэрозольные инсектициды, фунгициды и репелленты можно  разделить на следующие категории:

- Инсектициды для уничтожения летающих насекомых.

- Инсектициды для уничтожения ползающих насекомых.

- Средства против моли.

 
- Инсектициды-дезодоранты для дезинфекции мусорных ящиков и т.п.

 
- Инсектициды для обработки домашних животных.

 
- Средства для защиты комнатных растений и садово-огородных культур от грибковых болезней и вредителей.  
Репелленты: 
- для защиты людей; 
- для защиты домашних животных

Как уже говорилось, промышленное производство аэрозольных упаковок во всех странах  начиналось именно с инсектицидов. Это не случайно: на примере аэрозольной  упаковки инсектицидов наиболее ярко демонстрируются преимущества использования вещества в виде аэрозоля. Эффективность инсектицидов в аэрозольной форме благодаря значительному увеличению активной поверхности распыленных частиц и большей легкости проникновения их в организм насекомого настолько возрастает, что их действие становится почти моментальным.

Наиболее  быстро действуют те препараты, которые  проникают в организм насекомых  через органы дыхания и кожные покровы. Именно эти препараты применяются  в аэрозольных упаковках. 

Освежители  воздуха являются одним из наиболее распространенных продуктов, применяемых в аэрозольной упаковке. Назначение этих дезодорантов - удаление неприятного запаха в помещениях, обработка мусорных ящиков и т.п. Жилым помещениям освежители воздуха придают желаемый аромат.

Прочие средства бытовой химии: полирующие, чистящие составы, крахмальные растворы в аэрозольной упаковке – предназначены для облегчения труда домохозяек

С помощью  аэрозольной упаковки, содержащей готовый  раствор крахмала, можно быстро накрахмалить воротнички и манжеты. Специальные вещества, включенные в рецептуру, облегчают скольжение утюга и исключают прилипание его к накрахмаленной ткани. Аэрозольная упаковка позволяет нанести тончайший слой лака на мебель, пол, пластмассовые предметы, обработать защитным составом металлические предметы для предохранения их от коррозии, очистить стеклянные и зеркальные поверхности и т.п.

Вторую  большую группу товаров, выпускаемых  в настоящее время в аэрозольной  упаковке, составляют парфюмерно-косметические  средства. 
Наиболее распространены здесь средства ухода за волосами. Например, лаки для волос, ассортимент которых чрезвычайно разнообразен. Выпускаются лаки для тонких волос, оттеночные, лаки с блестками, лаки для сохранения прически в дождливую погоду и т.д. Аэрозольная упаковка дает возможность получать тончайшую пленку лака на волосах наиболее быстрым и удобным способом и поэтому имеет неоспоримое преимущество перед другими способами нанесения. 

Популярна эта форма выпуска для кремов и гелей для бритья, такое производство было впервые налажено в 1950 году в США и теперь постепенно вытесняет все не аэрозольные типы этого вида продукции несмотря на то, что кремы для бритья в аэрозольной упаковке несколько дороже обычных. Кремы для бритья в аэрозольной форме не только более удобны в употреблении, но и обладают лучшими физическими и гигиеническими свойствами: пена, образуемая ими, может сохраняться без изменения свойств от 2 до 5 минут, обладает относительно хорошими поверхностно-активными свойствами и не раздражает кожу (pH от 8,0 до 9,0).

В аэрозольной  упаковке выпускаются и кремы  для рук, масла для загара, дезодоранты  и т.д. Например, аэрозольная упаковка масел для загара имеет неоспоримое  преимущество перед обычным видом  упаковки. Во-первых, продукт не изменяется под влиянием солнечных лучей, повышенной температуры и поэтому удобен для пользования на пляже. Во-вторых, металлический баллон хорошо защищает содержимое от загрязнения. Кроме того, такая упаковка дает возможность экономно расходовать продукт.  
Лаки и краски также являются одним из наиболее перспективных продуктов для использования в аэрозольной упаковке. Пользуясь лаком в аэрозольной упаковке, можно быстро и легко в домашних условиях обновить поверхность деревянных, металлических и кожаных предметов. Лакокрасочные составы в аэрозольной упаковке имеют преимущество перед обычными лаками и красками как при хранении (полная герметичность), так и при нанесении (исключение тары, необходимости в дорогостоящем оборудовании для распыления и в растворителях для мытья кистей).

Аэрозольные упаковки со смазочными маслами производятся в США, Франции, Норвегии, Финляндии, Австрии и других странах. Выпускают как жировые, так и сухие смазки. Медицинские аэрозоли успешно развиваются в течение последних 20 лет в США и 13 лет в странах Западной Европы. Хотя эта область применения весьма перспективна, темпы развития производства здесь значительно медленнее, чем в других областях. Причинами являются отсутствие некоторых исходных веществ и недостаточная разработка технологии наполнения.

Преимущество аэрозольной упаковки с медицинскими средствами перед обычной тарой заключается в следующем:

-повышается активность препарата благодаря увеличению его поверхност

-сохраняется стерильность препаратов;

-исключаются загрязнения и прочие посторонние включения;

-сохраняются первоначальные свойства независимо от атмосферных явлений (состав не поглощает воду, не высыхает и т.п.).

Кроме того, некоторые аэрозольные ингаляционные  препараты могут применяться  для оказания немедленной помощи и заменять инъекцию. Пользование препаратом наружного применения в аэрозольной упаковке способствует быстрой адсорбции медикамента пораженной поверхностью, так как препарат распределяется по ней тонким слоем без обычной для мазей жировой основы, затрудняющей доступ самого препарата к коже.