玻璃瓶轻量化是玻璃瓶发展的必然趋势,玻璃瓶轻量化的指标用重容比表示。即玻璃容器的质量与容量之比。重容比越小,瓶壁越薄。轻量瓶的重量可以减轻20%-60%。
饮料瓶常见缺陷及检验
饮料瓶在生产的各工序中,只要有某一环节的疏忽就将产生缺陷。饮料瓶的缺陷可分两大类,玻璃本身的缺陷和瓶子生产缺陷,前者是由于原料加工、配方不适当以及在熔化过程中产生的,后者是在供料成型、退火等加工过程中产生的。
玻璃本身的缺陷
结石:又称固体夹杂物。它的存在破坏玻璃制品的外观和光线均匀性,并产生局部应力,出现裂纹或破裂。产生原因:颗粒不均匀、混合不均匀或颗粒料未熔化;熔炉上的耐火材料剥落掉入玻璃液中;玻璃液本身析晶。
条纹:又称玻璃夹杂物。产生原因:由于玻璃体内存在异类玻璃夹杂物而产生,表现出化学组成和物理性质的不均匀。大多呈线状、纤维状。
气泡:又称气体夹杂物。产生原因:配料熔化时澄清不完全,残留气体。
生产过程产生的缺陷
裂纹:经常出现在瓶口、瓶肩和瓶颈部位。是饮料瓶常见的缺陷。产生原因:主要由于玻璃本身不均匀的结构应力产生,也有由于瓶子在成型过程中与冷、湿物体接触而产生的情况。
厚薄不均:表现在饮料瓶上的玻璃分布不一致,厚薄不均。产生原因:主要由于玻璃料液温度不均匀或模型温度不均匀时,玻璃料冷热处理的黏度不同、吹制时便发生厚薄不均,易于造成玻璃瓶破裂。
变形:饮料瓶从成型模中出来后,局部未充分定型,发生下榻或变形,如扁瓶、歪瓶等。
不饱满:饮料瓶吹制的不饱满往往会产生缺口、瘪肩和花纹不清晰等缺陷,一般是带花纹的瓶子会出现这种缺陷。产生原因:一般是由于料液温度太低,使口径、瓶肩和花纹不容易吹足或制瓶机压缩空气压力不够。
皱纹:饮料瓶表面有时会有折痕或成片的很细的皱纹,其产生原因:是由于玻璃料液过冷或过粗而致,这样料液在入模型时,首先在模壁上发生或多或少的接触和堆积进而产生皱纹。
依据国家标准对玻璃瓶的检验项目包括:
对于形形色色的缺陷,目前还主要以人工检测为主。依据国家标准对玻璃瓶的检测项目包括:瓶的重量、容量;瓶口、瓶身尺寸的公差、厚薄度、合缝线;热稳定性、化学稳定性、内压力;裂纹、气泡、色泽等。
瓶盖
饮料瓶用的皇冠盖或其他类型的盖,应使饮料瓶完全密封,内容物受到应有的保护。不使内容物接触外界环境,不漏水,不漏气,即具有气密性和密封性是饮料瓶盖首先应具备的条件。此外,从消费者的角度看,饮用时应易于开启、易于发现曾被开启过的痕迹也是某些瓶盖要求的条件之一。近年来,随着大型瓶利用率的增加,对碳酸饮料瓶盖还要求有开启后再密封的可能性。这些要求,皇冠盖并不能全部满足。因此,根据需要和目的,已开发出各种与瓶口相适应的易开盖、防盗盖、耐压防盗盖可供选挥和使用。
瓶盖应具备的条件:
不与内容物发生反应;气密性、密封性好,不漏气、不漏水;易于开启。
从结构上有皇冠盖、易拉盖、螺旋盖、四旋盖等;
从制盖材料上分为塑料盖、马口铁盖、铝合金盖。
皇冠盖:专指汽水盖、啤酒盖,采用马口铁材料制作,日本皇冠盖的工业标准见表5-8。可口可乐公司、意大利SACMI公司同为21褶。
二、金属包装材料及容器
饮料包装的金属罐分两片罐和三片罐、三片罐由马口铁制成,大多用于不含碳酸气饮料的包装,两片罐多由铝合金制成,多用于碳酸饮料的包装。从包装材料看,主要是铁和铝两种材料,其主要产品有镀锡薄钢板、镀铬薄钢板、铝及铝箔等金属材料。
三片罐制罐工艺:
两片罐制罐工艺:
1.金属材料的优缺点
优点:具有优良的阻隔性能:不仅可以阻隔气体,而且可以阻光及紫外线,包厢性能好。
优良的力学性能:耐高温、耐湿度、耐压、耐虫害、耐腐蚀。
方便性好:不易破损,便于携带。
表面装饰性好:可以通过设计、印刷,提供漂亮的图案。
便于回收利用:加工技术及设备成熟。
缺点:化学稳定性差:耐酸碱能力差。
经济性差:价格高。
2.常用金属包装材料
镀锡铁罐
表面镀有纯锡层0.1~0.5ram的冷轧低碳薄钢板,是一种主要的表面防护冶金产品,俗称马口铁,马口铁皮的主体是铁皮。把铁皮置入融熔的锡液中,通常把锡镀在铁皮上制成所谓的马口铁皮。为了提高马口铁皮的耐腐蚀性,把它加热处理,使锡层与铁皮层之间产生锡-铁合金,使马口铁皮不易被氧化而变质。最后,为了马口铁皮的表面润滑,使它在制造罐头时容易操作,并且防止生锈,又涂上一层很薄的油。为了进一步防止食物中的成分造成罐壁的腐蚀,马口铁皮也常涂布一层涂料。涂料是高分子成分,如环氧树脂、压克力树脂及聚酯树脂等。涂漆后通常需经烘烤使其固定。镀锡薄钢板的特性是:耐腐蚀性好,无毒洁净,表面美观且能进行彩色印刷:重量轻,强度高,易于加工成形和锡焊或熔焊制成各种形状的密封容器和物件。
因此,看似简单的罐头铁皮其实结构也不是那么单纯,由内到外共有五层组成:钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化膜、油膜。
制罐过程中的焊接由过去的锡焊变化为现在的电阻焊。马口铁表面的锡层,一般多采用电镀锡工艺,少数仍采用热浸镀锡的老工艺。电镀锡比热浸镀锡具有生产连续化程度高,镀锡层薄而均匀致密的优点,机械加工性能好,可镀两面不同厚度的锡层,即一面锡层厚,另一而锡层薄,此为差厚马口铁。
镀铬铁罐
镀铬铁罐是采用一种无锡镀铬薄板所制成。镀铬薄板与镀锡薄板相比,由于铬比锡的价低,所以镀铬薄板的价格比镀锡薄板便宜。但镀铬薄板极易锈蚀,在生产三片罐的罐身时不能使用锡焊,须用电阻焊接的方法。镀铬薄板可经两面涂料后,制成罐的底盖。其耐腐蚀性能不如马口铁,常用于腐蚀性较小的啤酒和饮料等。
铝合金
铝合金罐常用的铝合金板材为铝镁合金,它的强度较纯铝为高。由于对酸、碱、盐不耐蚀,所以铝板均须涂布抗腐蚀涂料后使用。
铝合金制作饮料罐具有下列特点:
①质量轻:铝合金的相对密度仅为铁的1/3左右,冲拔饮料罐每千罐平均质量为13.2kg;
②加工性能好:铝合金的延展性、拉拔性能优良,因此可制作成很薄的两片罐;
③表面光洁美观,具有良好的气密性、遮光性、防潮性和涂布性;
④无味无臭,不影响内容物的风味。
冲拔罐又称二片罐,是罐身和罐底为一体的罐。其制法与三片罐不同,是将铝合金板经连续挤压拉伸成型,然后进行外面印刷和罐内壁层涂料,对罐口翻边即成空罐。
铝箔
它是一种将铝板多次压延而成的金属薄片,分为软质和硬质两种。具有优良的光学性能和高阻隔性能。在使用中一般将其与塑料复合应用。
三、塑料材料
塑料包装材料的兴起与人们生活形态的改变息息相关。由于人口的高度增长、粮食不足的压力日增,使得如何利用轻便的包装方式来方便食品的贮存与运输,以及增加食品的保存期限,变得非常重要。而塑料包材正好可以满足这些需求。
塑料包装材料究竟拥有哪些性质使得它们这么好用?一般而言,由于塑料的密度低,重量比金属或玻璃都轻很多,在加工或使用时比较轻便。塑料有很强的韧性,不像玻璃那么容易破碎,不像罐头受到压力时容易凹陷,也不像纸那样容易被撕裂。许多塑料遇热易熔,使得它很容易密封。在许多商店都可以看到店员把食品置于塑料袋中,用热封机一压就可以封袋,十分方便。另外,很重要的是,现代科技的发展研究出了一些高阻隔性的塑料材料,无论是水蒸气或氧气都不容易透过塑料容器,因此可以延长贮存时间。
1.塑料包装材料的性能
它是一种以合成树脂为主要原料,添加稳定剂、着色剂、润滑剂、增塑剂等组分而得到的合成材料。
它具有透明光滑、质轻价廉、安全卫生、防潮抗腐、易于印刷、成型性好、力学性能优良等优点。还可与纸板、铝箔等复合。
2.饮料包装常用的塑料种类及特点
聚乙烯
分为低密度、中密度、高密度聚乙烯三种。具有耐热温度低、热黏合强度高、气密性差的特点,一般将其作为内层材料。
聚丙烯
具有气密性好、透明度高、光泽好、耐热性能好、机械性能高的特点。可制成耐高温PP瓶和耐高温膜。
聚酯
即聚对苯二甲酸乙二醇酯,具有如下特点:
具有优良的阻气、水、油及异味性;
化学稳定性良好,耐稀酸、碱及普通的有机溶剂;
具有其他塑料所不及的高强韧性、耐磨,有极好的耐折叠性;
耐热性、耐寒性好;
光泽性好,透明度高,气密性好;
印刷性能好,卫生安全性好。
缺点是:价格高、热封性差、带静电,常制成瓶使用。
聚碳酸酯
无色透明,光洁美观,在-180℃不脆裂,130℃环境下仍可使用。PC具有良好的耐冲击性能,常制成瓶、罐及各种形状的容器包装牛奶、饮料、酒类等。
聚氯乙烯
具有耐燃、耐酸、耐碱、耐水、耐化学品及电绝缘性的特点。缺点是加工性、热稳定性和抗冲击性差,其中的增塑剂在使用中发生挥发,可能产生毒性。聚氯乙烯包装材料的安全性问题主要是单体的氯乙烯,多年来,通过人们的不断努力,PVC中氯乙烯的含量已下降到卫生学上允许的水平。
杀菌袋
它是一种能在高温下灭菌的复合薄膜食品包装袋。与罐头相比,杀菌袋也能进行密封、杀菌,且封口牢固、开启容易,装潢美观、重量轻、运输、携带方便。
普通杀菌袋可耐120℃温度加热灭菌。一般为三层袋:聚酯/铝箔/聚丙烯。
四、复合材料
食品包装对包装材料的要求是多方面的,单一包装材料很难满足要求,因而拥有多种综合性能的复合材料应运而生。
常用的复合材料有:
双层复合:玻璃纸/聚乙烯、纸/铝箔、聚酯/聚乙烯、聚氯乙烯/聚乙烯、尼龙/聚偏二氯乙烯等
三层复合:拉伸聚丙烯/聚乙烯/未拉伸聚丙烯、聚酯/聚偏二氯乙烯/聚乙烯、聚酯/玻璃纸/聚乙烯、玻璃纸/铝箔/聚乙烯等。
四层复合:玻璃纸/聚乙烯/拉伸聚丙烯/聚乙烯、纸/铝箔/纸/聚乙烯、拉伸聚酯/聚乙烯/纸/聚乙烯
五层复合:聚偏二氯乙烯/玻璃纸/聚乙烯/铝箔/聚乙烯
六层复合:聚乙烯/纸/聚乙烯/铝箔/聚乙烯/聚乙烯
印刷层/聚乙烯/纸板/聚乙烯/铝箔/聚乙烯复合材料是目前利乐包、康美包、艾罗派克包使用较为广泛的材料。
五、软饮料的包装
碳酸型饮料包装碳酸饮料是指产品中充有CO2气体的饮料,如可口可乐、百事可乐、橘汁汽水、菠萝汁汽水、苏打盐汽水、醒目系列饮料等。二氧化碳可赋予饮料特殊的风味,对舌头产生刺激作用,并有增加酸度、防腐和发泡等作用。由于常温下CO2气体的溶解度很低,因此要求包装首先能够承受一定压力,阻隔CO2气体的渗漏,保证成品的理化质量稳定;另外,碳酸饮料大多含有浓郁的香气,在包装中要求能尽量避免香气成分散失。碳酸饮料常用包装有以下几种。
1.塑料容器
目前塑料容器因质量轻、价格低廉而得到广泛应用。常用的聚乙烯容器透气率高,不能用于碳酸饮料的包装。双向拉伸聚酯吹塑瓶常用作碳酸饮料的包装。与玻璃瓶相比,聚酯瓶的质量轻、强度高,特别是冲击强度大大优于玻璃瓶,且废料也容易处理。但是,聚酯瓶对CO2的阻隔性较差,可以通过在聚酯瓶表面涂覆PVDC的方法来提高阻气性。一般涂覆厚度为0.01m左右,阻气性大大提高,能使被包装饮料的货架寿命增加2倍。
双向拉伸聚丙烯吹塑瓶价格便宜,机械强度和对水蒸气的阻隔性均比较理想,缺点是对氧和二氧化碳的渗透性过大,经涂覆PVDC,其阻气性能得到改善,可用于要求较低的碳酸饮料包装。
除上述容器外,碳酸饮料还可以用共挤吹塑来包装,这些共挤吹塑瓶用PP/PVDC/PP、PP/EVA/PP等制成,阻气性等各种包装性能均较理想,但工艺复杂价格高,因此应用还不十分广泛。
2.玻璃瓶
玻璃瓶阻隔性好,安全无毒,又可被回收重复使用,很早就用于碳酸饮料的包装,目前还有相当部分的碳酸饮料采用玻璃瓶包装,但玻璃瓶笨重、易碎、回收困难、不便于清洗,又由于运输困难等缺点,所以近年来已逐渐被各种塑料瓶取代。
3.金属罐
金属罐主要是马口铁三片罐和铝质二片罐。目前,碳酸饮料的金属罐包装主要是铝质二片罐。
非碳酸型饮料的包装
非碳酸型饮料种类很多,如各种含乳饮料、果蔬汁、蛋白饮料、矿泉水、茶饮料及各种配制饮料等。这类饮料的特点是不充CO2气体,由一定量的糖、果汁果酸或其他植物提取物及少量的香精色素与处理过的水配制而成。
这类饮料的主要成分是水和糖,蛋白饮料还含有蛋白质和脂肪,一般要经过超高温瞬时杀菌处理或高温加热处理,以达到延长保质期的要求。所以,这类饮料的包装要求主要是防止饮料内部未被杀死的细菌等微生物继续生长繁殖,因此应选择具有一定阻隔性要求,特别是有一定隔氧性要求的包装材料,阻止氧气的渗入,造成包装内一定的缺氧环境,从而抑制微生物的生长繁殖,延长保质期。
玻璃瓶盛装是非碳酸饮料的传统包装形式。玻璃瓶阻隔性非常好,而且能回收重复利用,所以一些产品如果茶、乳酸饮料、果汁、果露等至今仍在用玻璃瓶包装。相对而言,金属罐和塑料容器更适合于大规模生产的要求。吹塑瓶以诸多优点占据了饮料包装形式的大部分份额,矿泉水、果汁饮料、茶饮料及一些配制饮料大多是用吹塑瓶包装。