Максимальная вместимость и номинальная вместимость: почему в баночку объемом 50 мл может не поместиться 50 г крема

Данное руководство предназначено для косметических брендов, контрактных производителей, компаний-разработчиков наполнителей, отделов закупок и инженеров-упаковщиков, занимающихся подбором банок, традиционных флаконов, аэрозольных упаковок или туб. Приведенные числовые примеры носят иллюстративный характер и не являются универсальными допусками по объему свободного пространства или нормативным допускам по уровню наполнения.

«Полный», «номинальный», «целевой уровень наполнения» и «свободное пространство» — это четыре разных значения

“Термин ”емкость» в качестве самостоятельного технического параметра является неоднозначным, поскольку разные подразделения могут понимать под ним разные условия. Поставщик может иметь в виду серию инструментов, отдел маркетинга — заявленную на этикетке емкость, а производственный отдел — объем, наполняемый наливочным оборудованием. Необходимо определять исходные условия при каждом упоминании этого термина.

Почему в баночке номинальным объёмом 50 мл может не поместиться 50 г крема для лица

Масса и объём связаны между собой через плотность:

Только вещество с плотностью ровно 1,000 г/мл при указанных условиях позволяет преобразовать 50 г в ровно 50 мл. Косметическая эмульсия не всегда состоит исключительно из воды. Масла, воски, минеральные порошки, пигменты и захваченный воздух могут изменять плотность в любую сторону. Температура, сдвиговое напряжение при перемешивании, деаэрация, колебания в партиях и этап технологического процесса, на котором измеряется плотность, также могут влиять на объем, поступающий в тару.

Указанные значения плотности являются математическими примерами, а не заявленными диапазонами для всех видов взбитых сливок, увлажняющих кремов или минеральных масок. Фактические результаты расчета рецептуры следует уточнять у разработчика рецептуры или подрядчика по розливу. Компания Boyu’s Таблица пересчёта массы, объёма и плотности в ней рассматривается общая логика работы модуля; в данной статье она применяется к процессу квалификации контейнеров.

Плотность — это не вязкость

Плотность показывает, какую массу занимает данный объём. Вязкость характеризует сопротивление течению. Густой продукт может быть относительно легким, если в его составе содержится значительное количество воздуха, в то время как жидкая суспензия может быть плотной из-за содержания твердых частиц. Вязкость по-прежнему имеет значение для форсунки, скорости наполнения, выравнивания и насоса, но она не может заменить измерение плотности при расчете вместимости.

Используйте формулу расчета на самый неблагоприятный случай, а не среднее значение

Решение о вместимости должно оставаться актуальным даже в том случае, когда продукт занимает максимальный вероятный объём, а тара предоставляет минимальный допустимый внутренний объём. Это означает, что необходимо сочетать низкую плотность рецептуры с высокой массой наполнения, малую вместимость до верха с большим углублением крышки, а затем сохранять функциональное свободное пространство, обоснованное результатами испытаний.

• m_{заполнить,максимум}: масса на стороне высокого давления, которая может быть подана в соответствии с утвержденным планом установки, отклонений и контроля уровня наполнения — а не просто заявленные 50 г.
• ρ_мин: наименьшая обоснованная плотность производства при соответствующих условиях заполнения; более низкая плотность приводит к увеличению объёма при той же массе.
• V_{закрытие,max}: максимальный объем, вытесняемый ниже края внутренним диском, держателем лопатки, грушей пипетки, корпусом насоса, геометрией поршневого механизма или другим внутренним компонентом.
• H_{обязательно}: свободное пространство, которое по-прежнему необходимо после закрытия для правильной сборки, перемещения изделия, расширения, учета поведения пены/воздуха и обеспечения проверенных условий распределения.
• C_{до краев, мин.}: нижняя граница согласованных технических характеристик вместимости контейнера, а не среднее значение по трем подходящим образцам.

Как тип косметического продукта влияет на выбор производственной мощности

Плотность является первым вводным параметром для пересчета, однако поведение формулы определяет, сколько дополнительного функционального пространства и какая проверка данных потребуются. Не следует назначать процент свободного пространства, основываясь исключительно на названии продукта.

Если из-за особенностей защиты состава или дозировки банка не подходит, сравните альтернативные конструкции в каталоге Boyu’s Руководство по выбору упаковки для конкретной формулы. Переход с баночки на флакон с герметичной крышкой или тубу изменяет расчёт объёма, но не исключает его.

Банка объёмом 50 мл, бутылка, аэрозольная упаковка и туба имеют разный объём полезного пространства

Вместимость, указанная в каталоге, зависит от конструкции изделия. Детали, придающие изделию престижный вид или обеспечивающие функцию дозирования, могут занимать внутреннее пространство, а размеры некоторых серий объемом “50 мл” рассчитаны с учетом рекомендуемого уровня наполнения, а не на основе одного и того же эталонного значения «до краев».

Однослойные банки

Видимая стенка обычно образует полость для продукта, однако толстое стеклянное дно, массивные боковые стенки, радиус плеча и широкое горлышко по-прежнему определяют внутренний объём и уровень наполнения. Внутренний диск должен устанавливаться так, чтобы не касаться продукта и не вдавливать его в резьбу. При сравнении форматы банок для косметических кремов, запрашивайте максимальную вместимость и допуск по нижнему пределу для каждой конкретной формы — а не в общем для всего семейства форм.

Банки с двойными стенками и в акриловом стиле

Внешняя оболочка создает визуальное впечатление о размере и весе; отдельная внутренняя чашка содержит смесь. Поэтому внешние размеры мало что говорят о объеме наполнения. Уточните, какой из компонентов определяет объем, является ли указанное число объемом при наполнении до краев или рекомендуемым объемом наполнения, насколько глубоко внутренний диск входит в чашку и может ли продукт перемещаться между чашкой и оболочкой в случае переполнения.

Обычные флаконы с помпой и капельницей

Корпус насоса, прокладка, погружная трубка и пипетка-капельница занимают объем ниже уровня наполнения. Перед закрытием в бутылку может быть залита предусмотренная жидкость, которая может перелиться при установке узла. При утверждении ёмкости следует учитывать окончательную крышку, окончательную ориентацию при наполнении и окончательный метод укупорки. Уровень наполнения также должен предотвращать затопление насоса, которое может привести к утечке или неэффективному всасыванию.

Упаковки для безвоздушного нанесения и тубы-дозаторы

Характеристики безвоздушной упаковки определяются исходным положением поршня, геометрией камеры для продукта, мертвым объёмом насоса, процессом заправки и максимальным уровнем наполнения. В случае с трубкой с зажимным механизмом требуется незаполненная конечная зона, чтобы наполнительная машина могла обеспечить надёжное уплотнение на конце; её полезный объём зависит от диаметра, длины отреза, буртика и припуска на уплотнение. Не следует применять правило, касающееся свободного пространства над уровнем наполнения в банке, к любой из этих систем.

Как измерить входные параметры перед выбором комплекта

1. Определить плотность смеси, репрезентативную для промышленного производства

1. Используйте готовую формулу, включая ароматизатор, краситель, наполнители и активные вещества, влияющие на плотность или воздухонасыщенность.
2. Определите метод измерения, откалиброванный прибор, порядок работы с пробой и температуру. Запишите значение в г/мл с обоснованной точностью.
3. Проведите отбор проб продукта в том состоянии, в котором он поступает в дозатор. Если в результате перемешивания, рециркуляции или деаэрации изменяется содержание воздуха в продукте, произведите измерения в соответствующих точках технологического процесса.
4. Используйте несколько партий или обоснованный диапазон. При калибровке по массе риск, связанный с материалами низкой плотности, как правило, сопряжен с большим объемом.
5. Проверьте, изменяется ли плотность или уровень наполнения в процессе наполнения в горячем состоянии, охлаждения, оседания или термостабилизации.

2. Проверить максимальную вместимость, используя установленный метод

Для стеклянной тары стандарт ISO 8106 устанавливает гравиметрический метод определения вместимости и соответствия пределам, указанным в технических условиях. На практике контролируемая масса воды пересчитывается в объем с использованием соответствующей плотности и температуры испытания, с заданной отметкой верхнего края или уровня наполнения. Следует использовать фактический стандарт или утвержденный метод компании; не следует произвольно изменять отметку у поставщика и на предприятии-разливщике.

Для пластиковых, двустенных и безвоздушных компонентов следует использовать задокументированный метод, соответствующий конструкции и чертежу. Не следует ссылаться на стандарт по стеклу так, как будто он автоматически распространяется на все пластиковые упаковки. Отбор проб должен производиться с учетом различных полостей, времени формования и партий, поскольку результат испытания емкости без учета выборки не может служить основанием для установления производственных допусков.

3. Измерение степени закрытия или смещения вставки

Используйте последний внутренний диск, вкладыш, держатель лопатки, насос, пипетку или скребок. Простой тест на разработку заключается в наполнении емкости до заданного уровня, установке компонента в предусмотренных условиях сборки и измерении изменения объема или объема перелива. Для компонентов, в которых задерживается воздух или которые невозможно надежно смачивать, необходимо получить от поставщика данные CAD/объемные характеристики и подтвердить их на собранных образцах. Зафиксируйте максимальное значение для расчета в худшем случае.

4. Охарактеризовать распределение наполнителя

Настройка дозатора на 50,0 г не гарантирует, что в каждой единице продукции будет 50,0 г. Определите поведение оборудования на этапе прогрева, среднее значение, отклонение, дрейф, момент отключения сопла, а также метод контроля веса или отбора проб. Масса на верхней стороне влияет на физическое прилегание; масса на нижней стороне влияет на соответствие требованиям к чистому весу. Оба параметра необходимо контролировать, но они связаны с разными рисками.

5. Утвердить видимую высоту засыпки после осадки

Для прозрачной или полупрозрачной упаковки необходимо указать, как и когда оценивается внешний вид: сразу после наполнения, после удаления воздуха или оседания, а также после доведения до нужного состояния. Наполнение весом 50 г, соответствующее требованиям, может выглядеть недостаточным в широкой банке или касаться внутреннего диска в узкой. Используйте утвержденный образец с наполнителем или диапазон высоты наполнения с указанием размеров; не оставляйте оценку внешнего вида на полке до выхода первой производственной партии.

Пример с расчетами: выбор банки для крема весом 50 г

Предположим, что крем для лица продается по весу нетто. Приведенные ниже значения являются плановыми допущениями, а не производственными данными компании «Бою» или универсальной спецификацией:

• Указанный чистый вес: 50 г
• Утверждённый максимальный объем заполнения для анализа физической пригодности: 50,8 г
• Наименьшая обоснованная плотность при данном состоянии наполнения: 0,84 г/мл
• Максимальный объем впрыска во внутренний диск: 1,8 мл
• Остаточный рабочий объём головной части после закрытия для данного проекта: 3,0 мл

Шаг 1 — максимальный объем продукта: 50,8 г ÷ 0,84 г/мл = 60,48 мл.

Шаг 2 — минимальный требуемый объем до краев: 60,48 + 1,8 + 3,0 = 65,28 мл.

Шаг 3 — сравните минимальные значения, указанные в технических характеристиках каждой банки:

Кандидат B не утверждается автоматически. В ходе испытаний необходимо подтвердить правильное размещение диска, отсутствие загрязнения нити, приемлемый уровень видимости, герметичность соединения, совместимость и эффективность распределения. Номинально описанный Стеклянная банка для крема объемом 50 г является отправной точкой для коммерческого производства; чертеж и образец с наполнителем должны подтвердить это для фактической рецептуры на 50 г.

Номинальная вместимость упаковки не определяет установленное законом указание чистого веса содержимого

Правила рынка сбыта и стандарты качества продукции определяют, как указывается чистый вес содержимого; каталог поставщика упаковки на это не влияет. В США, согласно рекомендациям FDA, вес твердых, полутвердых или вязких косметических средств, как правило, указывается в авердупойсах, а вес жидких средств — в единицах объема, за исключением случаев, когда применяются устоявшиеся потребительские или торговые традиции. Для указания объёма в единицах объёма в руководстве FDA используется температура 68 °F (20 °C).

В Европейском союзе статья 19 Регламента (ЕС) № 1223/2009 требует, чтобы номинальное содержание на момент упаковки указывалось по весу или объему, за исключением указанных случаев, таких как очень маленькие упаковки, бесплатные образцы и упаковки для однократного использования. Контроль количества может регулироваться отдельными национальными или региональными правилами в области метрологии. Перед выпуском продукции на рынок специалисты по нормативным вопросам должны уточнить точные требования рынка сбыта и утвердить макет упаковки.

Таким образом, “банка объемом 50 мл” может содержать продукт, продаваемый как 50 г, но эта взаимосвязь должна быть подтверждена. И наоборот, замена банки на тару с большей вместимостью «по краю» не дает права изменять информацию на этикетке. Вместимость тары, контроль наполнения и заявленное чистое количество входят в одну спецификацию, но остаются отдельными величинами.

Распространенные проблемы с производительностью и меры по их устранению

Шесть ошибок при определении размеров, которые приводят к проблемам при запуске, которых можно избежать

1. Считать граммы и миллиликтры взаимозаменяемыми величинами. Данное приближение точное только в том случае, если плотность в соответствующих условиях составляет 1,000 г/мл. Преобразуйте максимальную расчетную массу наполнения с использованием обоснованной минимальной плотности, указанной в формуле, а затем добавьте объем, занимаемый крышкой, и функциональное свободное пространство.

2. Сравнение средних значений вместо наихудших сценариев. Средний контейнер, наполненный кремом средней плотности при средней производительности разливочной линии, может выглядеть идеально, в то время как на производстве могут совпасть такие факторы, как самая маленькая полость, партия с самой низкой плотностью и максимальный уровень наполнения. Укажите диапазоны и допуски на чертеже и в технологической спецификации, а также оцените неблагоприятные комбинации.

3. Определение вместимости на основе внешних размеров. Тяжелые стеклянные основания, толстые стенки и внутренние чаши с двойными стенками могут привести к тому, что две банки одинакового размера будут иметь совершенно разный объем. Ориентируйтесь на указанную емкость полости, соприкасающейся с продуктом; ни в коем случае не рассчитывайте полезный объем по внешнему диаметру и высоте.

4. Измерение объёма открытой тары и упущение крышки. После розлива пространство занимают внутренний диск, вкладыш, корпус насоса, скребок, дозатор или поршень. Установите заводскую крышку на указанном уровне наполнения и убедитесь, что продукт не попадает на резьбу, в вентиляционный канал или на уплотнительную площадку.

5. Корректировка внешнего вида путем изменения чистой массы. Операторы не должны добавлять или удалять продукт только потому, что банка выглядит полупустой или переполненной. Контроль веса обеспечивает соблюдение заявленного количества; утвержденный диапазон высоты наполнения, определяемый по времени, контролирует внешний вид. Если невозможно соблюсти оба этих требования, следует изменить геометрию формовочной камеры или форму упаковки, а не импровизировать при наполнении.

6. Утверждение ручного заполнения и отказ от пробного запуска линии. Ручная розливка не позволяет воспроизвести погружение сопла, обрезанные хвосты, увлечение воздуха, скорость линии или давление укупорки. Используйте пробную партию, соответствующую производственным условиям, и более широкий контрольный список квалификационных испытаний косметических флаконов прежде чем заказывать партии в промышленных объемах.

Как определить качество выбранной бутылки или банки

Простые вычисления позволяют отсеять явно несоответствующие требованиям варианты, но не дают полной оценки коммерческой привлекательности упаковки. Используйте компоненты, предназначенные для серийного производства, и итоговую формулу, чтобы учесть взаимосвязь между производственной мощностью, процессом розлива, укупоркой, внешним видом на полке и дистрибуцией.

1. Зафиксировать идентификатор образца. Запишите данные о форме/гнезде, материале, внутренней чашке, вкладыше или диске, крышке, декоре, рецептуре партии и настройках розлива.
2. Измерить исходные распределения. Проверьте пустую тару, объем до краев, плотность, наполненную нетто-массу, брутто-массу, высоту наполнения, закрепление крышки, а также работоспособность насоса и диафрагмы.
3. Запустите достаточное количество последовательных блоков, чтобы проанализировать процесс. Несколько образцов, наполненных вручную, могут подтвердить правильность геометрии, но не позволяют оценить скорость линии, отсечку сопла, образование пены, работу конвейера или загрязнение крышек.
4. Приведите всю упаковку в надлежащее состояние. Используйте выравнивание по ширине, вертикальную, перевернутую или боковую ориентацию, а также температурные режимы, соответствующие составу продукта, типу укупорки и способу доставки.
5. Проведите окончательную упаковку. Включите розничную коробку, вкладыш и транспортную упаковку в тех случаях, когда в результате падения, вибрации, сжатия или пониженного давления продукт может сместиться в сторону уплотнения.
6. Проверьте ещё раз после восстановления. После того как образцы вернутся в заданные условия наблюдения, проверьте наличие утечек, чистоту крышки, деформацию, внешний вид наполнителя, изменение массы и процесс дозирования.

Используйте разработанный Boyu протокол испытаний косметической упаковки на совместимость для построения более обширной матрицы старения пакетов с формулами и выбора подходящих методы испытания косметических флаконов на герметичность для окончательного закрытия и маршрута распределения. Вместимость является одним из исходных параметров; совместимость, герметичность уплотнения и дозирование остаются отдельными вопросами, подлежащими утверждению.

Информация о производственных мощностях, которую необходимо указать в запросе предложений и соглашении о качестве

В эффективном запросе следует обратиться к поставщику упаковки с просьбой предоставить количественные показатели и указать производителю наполнителя, что должна вмещать упаковка. Укажите:

• Заявленное количество и единица измерения: 50 г, 50 мл или другое указание, характерное для конкретного рынка; ни в коем случае не указывайте только цифру “50”.
• Информация о формуле: класс продукта, диапазон измеренной плотности и температура, вязкость/текучесть, аэрация, содержание твердых частиц, летучесть и температура розлива.
• Данные процесса заполнения: тип наполнителя, сопло, целевое значение, верхний и нижний пределы технологического процесса, скорость, температура продукта, время оседания и последовательность укупорки.
• Вместимость контейнера: номинальное обозначение, исчерпывающее определение, заданные значения и допуски, метод измерения, план отбора проб и прослеживаемость по формам и полостям.
• Внутренние компоненты: внутренний диск, вкладыш, скребок, держатель скребка, насос, капельница, поршень или иные вторжения, включая максимальный рабочий объём, если применимо.
• Внешний вид готового изделия: допустимый диапазон уровня наполнения, время проведения наблюдений, стандарты к поверхности продукта и допустимый уровень размазывания по стенкам.
• Производительность: момент затяжки или степень затяжки, критерии герметичности, программа совместимости, маршрут распределения, диапазон температур, требования к насосу/дозатору и остатки продукта.
• Управление изменениями: Перед изменением формы, ремонтом полости, заменой смолы, внутренней чашки, крышки, наполнителя, температуры процесса или метода расчета производительности требуется получить разрешение.

Требуйте, чтобы в техническом задании было указано, является ли производственная мощность поставщика расчетным показателем, минимальным значением, средним значением или диапазоном. При сравнении предложений отклоняйте позицию, в которой указано лишь “50 мл”, как неполную. Более вместительная банка может увеличить массу единицы продукции, объем картонной упаковки и стоимость перевозки; менее вместительная банка может сэкономить материал, но привести к потерям на линии или утечкам. Сравнивайте общую стоимость полезной упаковки после квалификации, а не только указанную на этикетке вместимость.

Часто задаваемые вопросы

Источники и технические материалы

1. Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) — Руководство по маркировке косметических средств
2. Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) — Краткое изложение требований к маркировке косметических средств
3. Европейский союз — Регламент (ЕС) № 1223/2009, статья 19
4. OIML R 87:2016 — Количество продукта в фасованных товарах
5. Справочник NIST № 133 — Проверка нетто-веса упакованных товаров
6. ISO 8106:2004 — Стеклянная тара: Определение объёма гравиметрическим методом
7. Bormioli Pharma — Технические характеристики флакона «Beauty Bottle» модели FI8068
8. The Jar Factory — Технические характеристики косметических баночек серии «Standard»
9. Amcor — Технические характеристики косметической баночки объемом 300 мл
10. Thrace Group — Технические характеристики продукции с указанием номинальной и полной вместимости