Aktuelle Methoden der Dichtheitsprüfung

Aktuelle Methoden der Dichtheitsprüfung

Derzeit gibt es vier Standardverfahren zur Dichtheitsprüfung von flexiblen Verpackungen:

1/ Erkennung von CO₂-Lecks (automatische oder manuell):

Es gibt zwei verschiedene Arten von Geräten, die verwendet werden können:

A/ Automatische Erkennung:

In alle Lebensmittelpackungen wird ein nachweisbares Gas (meist CO₂) injiziert. Auf einem Förderband wird jede Packung komprimiert. Ein Messkopf erkennt jedes CO₂-Leck. Fehlerhafte Packungen werden aussortiert.

Entscheidende Vorteile:

1. 1. Der Test ist zerstörungsfrei, vorausgesetzt, das Lebensmittel ist mit dem Gas, das in die Verpackung injiziert wird, kompatibel.
  2. Der Test kann an einer Produktionslinie installiert werden und 100 % der Produktion kann getestet werden.
  3. Der Test ist schnell.
  4. Der Test benötigt keine Verbrauchsmaterialien (Septum).

Nachteile:

1. 1. Ein Leck das kleiner als 500 μm ist, wird nicht erkannt.
  2. Dies ist mit Abstand die teuerste Methode.
  3. CO2 muss in die Verpackung injiziert werden oder vorhanden sein, und das Lebensmittel muss damit kompatibel sein.
  4. Die Verpackung muss transparent sein.
  5. Es ist ein gut/schlecht Test. Es werden keine Daten erfasst oder bereitgestellt. Daher können Sie den Test nicht zur Verbesserung Ihres Prozesses verwenden.

B/ Manuelle Erkennung: Ein nachweisbares Gas (normalerweise CO2) wird in eine Lebensmittelverpackung injiziert. Zur Erkennung von CO2-Lecks wird ein tragbares Gerät verwendet.

Tragbares CO2-Messgerät

Entscheidende Vorteile:

1. Leckortung.
2. Arbeitet ohne Verbrauchsmaterial.

Nachteile:

1. Die Erkennung erfolgt manuell und ist sehr zeitaufwändig.
2. Dies ist nur ein gut/schlecht Test.
3. Das verpackte Lebensmittel muss mit CO2 kompatibel sein.

2/ Eintauchtest:

Diese Testmethode ist wahrscheinlich die heute weltweit am häufigsten verwendete Dichtheitsprüfung für Lebensmittelverpackungen. Sie entspricht der ASTM F2096-02 = Standardtestmethode zum Nachweis grober Lecks in Verpackungen durch innere Druckbeaufschlagung (Blasenprüfverfahren). Die Empfindlichkeit der Prüfmethode liegt bei 250 µ mit einer Wahrscheinlichkeit von 81 %.

Vorgehensweise: Die Verpackung wird in einen Wasserbehälter getaucht. Die undichte(n) Stelle(n) wird/werden entweder durch Einblasen von Druckluft in die flexible Verpackung oder durch Herausdrücken einer Blase aus der Verpackung mit Hilfe von Vakuum entdeckt. Es gibt auch Tests, bei denen die Verpackung in farbige Tinte getaucht wird, und die Tinte dann mit Hilfe eines Vakuums in die Verpackung gesaugt wird. Ein verfärbter Inhalt weist auf ein Leck hin.

Größter Vorteil:

Der einzige Vorteil des Eintauchtests ist, dass Sie genau sehen können, wo sich das Leck befindet (aber nur, wenn das Leck groß genug ist, um es während der Testdauer zu bemerken).

Größter Nachteil:

Der größte Nachteil ist, dass diese Methode nur bei groben Lecks funktioniert: Die 4 Mikro-Lecks auf der linken Seite entsprechen zusammen genommen einem einzigen Loch von 50 µ, und wir müssen mindestens ein 20 µ-Leck erkennen, um die Lebensmittel in der Verpackung zu schützen. (Die Baureihe von Astaara erkennt Lecks ab 5 µ).

Die geschätzte Wartezeit für den Austritt einer einzelnen Blase aus der oben genannten Verpackung beträgt 15 Minuten bis eine Stunde. Die 4 Mikrolecks werden daher bei einem Eintauchtest nach der in ASTM F2096-02 vorgeschriebenen Zeit nicht erkannt. Der Test wird gestoppt, lange bevor eine Blase austritt.

Ist das Lebensmittel in einer Schutzgasverpackung verpackt, tritt die Gasrezeptur aus, als wäre es ein einziges Leck von 50 µ, was mehr als ausreichen ist, um die Haltbarkeit zu beeinträchtigen.

Darüber hinaus kann Feuchtigkeit in die Verpackung eindringen.

Weitere Nachteile:

1. Der Vorgang dauert sehr lange, und Sie und Sie wissen nicht, ob Sie warten sollten, um ein Leck zu sehen. In den meisten Fällen wird der Test abgebrochen, bevor etwas zu sehen ist.
2. Der Erfolg des Vorgangs hängt ganz von der Geschicklichkeit und Aufmerksamkeit des Anwenders ab – eine Automatisierung ist nicht möglich.
3. Es gibt keine Messung für die Größe des Lecks. Es liegen keine Daten zur Verbesserung der Integrität der Dichtigkeit vor.
4. Es besteht die Gefahr einer Kontamination mit Wasser (in den meisten Ländern ist Wasser in der Nähe von Produktionslinien verboten).
5. Es werden Verbrauchsmaterialien (Septum) benötigt.

3/ Dichtheitsprüfung durch Druckabfall:

80% der industriellen Leckprüfgeräte verwenden heute die Druckabfallmethode zur Dichheitsprüfung.

Diese Methode ist sehr effektiv für die Messung von Lecks in Produkten, die starr sind und deren Form sich unter Druck nicht ändert.

Vorgehensweise: Eine Probe wird mit Druckluft beaufschlagt. Wenn der Druck den Referenzwert erreicht, wird das Ventil geschlossen und ein Drucksensor misst, ob im geschlossenen Kreislauf ein Druckabfall vorhanden ist. Wenn kein Druckabfall auftritt, liegt auch kein Leck vor.

(a) = Luftversorgung (b) = Prozessventil

Größter Vorteil:

Es liegen einige Daten vor.

Größter Nachteil:

Die genaue Messung eines Lecks durch Messung des Druckabfalls ist nur dann präzise und zuverlässig, wenn sich das Volumen der Probe während der Messung nicht ändert.

L = (V x P) / ΔT <=======> Leck = Volumen x Druck über eine bestimmte Zeitspanne.

L = Wert des Lecks. V = Volumen der Probe. P = Druck. T = Zeit.

Für eine genaue Messung muss das Volumen konstant sein, während die Druckänderungen gemessen werden.

Die Messung des „Druckabfalls“ ist daher für flexible Verpackungen nicht geeignet, da sich das Volumen während der Prüfung ändert. Die Methode reicht aus, um festzustellen, ob ein Leck vorhanden ist oder nicht. Die Messung wird jedoch nicht sehr genau sein.

Weitere Nachteile:

1. 1. Diese Methode ist empfindlich gegenüber dem gemessenen Volumen. Das gleiche 30-µ-Leck wird bei einer 0,5-Liter-Probe erkannt, nicht aber bei einer 3-Liter-Probe.
  2. Das geprüfte Volumen ist das Volumen nach dem Schließen des Ventils, d. h. es beinhaltet das Luftvolumen in der Leitung, das bei kleinen Proben die Hälfte des geprüften Volumens betragen kann. Dadurch wird die Gesamtempfindlichkeit reduziert.
  3. Es werden Verbrauchsmaterialien (Septum) benötigt.

Fazit: Prüfgeräte, welche die „Druckabfall“-Methode nutzen, wurden ursprünglich für viel größere industrielle Anwendungen entwickelt, wie zum Beispiel für Automobilteile mit starren Gehäusen. Sie können Lecks in flexiblen Verpackungen erkennen, sind aber ungeeignet, diese sehr genau zu messen.

4/ Volumenstrommessung bei konstantem Druck:

Die Messung des Volumenstroms bei konstantem Druck ist die einzige zuverlässige Methode zur Messung eines Lecks in flexiblen Verpackungen. Sie entspricht der DIN 55508-1 vom 01.02.2018. Die Dichtheitsprüfung von flexiblen Verpackungen ist ein relativ kleiner Anwendungsbereich im Vergleich zur Dichtheitsprüfung von z. B. Automobilteilen. Daher bieten nur sehr wenige Hersteller von Dichtheitsprüfgeräten Geräte nach dieser Methode an.

(1) = Durchfluss (a) = konstanter Luftversorgung

(b) = Massendurchflusssensor (c) = Probe

Vorgehensweise: Eine Probe wird mit Druckluft aus einer Quelle mit konstantem Druck beaufschlagt. Sobald die Probe vollständig aufgeblasen ist, stoppt der Durchfluss und der Massendurchflusssensor zeigt Null an, „WENN KEIN LECK“ vorhanden ist“.

Wenn die Probe jedoch undicht ist, werden die Luftmoleküle (der Durchfluss) weiterhin durch den Massendurchflusssensor strömen. Der Wert des vom Massendurchflusssensors erfassten Volumenstroms entspricht dem Leckagewert.

Größter Vorteil:

Diese Methode kann zum Testen von allen Produktarten, sowohl mit starren Gehäusen als auch von flexiblen Verpackungen verwendet werden.

Nachteil:

Es ist nicht möglich, den Ort des Lecks genau zu bestimmen.

5/ Fazit.

Von den vier oben genannten herkömmlichen Methoden zur Erkennung und Messung von Lecks ist nur die „Volumenstrommessung bei konstantem Druck“ für die Prüfung flexibler Verpackungen geeignet und zuverlässig.

Diese Methode wurde für die Entwicklung der Astaara Produktreihe verwendet und gewährleistet absolute Genauigkeit und Zuverlässigkeit.