第五講 包裝容器和材料

1、第四章 包裝容器和材料物質(zhì)文明愈進(jìn)步，包裝容器用得愈多，制作得也愈精美。從食品包裝容器的發(fā)展，也可一窺人類(lèi)的生活形態(tài)與質(zhì)量是如何演變的。在物質(zhì)生活較艱困的年代，食品包裝容器雖然比較粗糙，但也是稀少與珍貴的。遠(yuǎn)古時(shí)代，當(dāng)人們需要容器來(lái)裝盛食品時(shí)，通常從大自然中去尋找葫蘆、竹結(jié)、卷曲的大型葉片或大型貝殼。后來(lái)，逐漸有了利用自然資源加工而成的容器，如挖空的木頭、編織的草籃，甚至使用動(dòng)物的器官，如牛角及胃或用皮革制成容器。大約在八千年前，人類(lèi)開(kāi)始懂得制造陶器，可以用來(lái)盛裝食物、貯存食物，甚至煮熟食物。爾后，陶器成為食品包裝容器的主流。到了三千年前，由陶瓷釉藥發(fā)展而來(lái)的玻璃問(wèn)世，也逐步發(fā)展成容器。但是工

2、業(yè)化生產(chǎn)玻璃容器則可能是近兩百年才發(fā)生的。約在兩千年前，在中國(guó)東漢的時(shí)候，蔡倫發(fā)明了紙，也逐漸用來(lái)包裝食品。在金屬容器的發(fā)展方面，則可以遠(yuǎn)溯至青銅時(shí)代，我們的老祖先就懂得利用金屬材料制成容器，裝盛食品。然而以金屬罐頭包裝食品，使食物能長(zhǎng)久貯存，則起始于約兩百年前的英國(guó)。至于目前在食品包裝上占最重要地位的塑料則是包裝材料中最年輕的一類(lèi)，在十九世紀(jì)才初露頭角，而在5060年前才開(kāi)始逐漸發(fā)展成為食品包裝容器的主流材料。在物質(zhì)文明高度發(fā)展的今天，食品包裝容器成為生活中隨處可見(jiàn)且不可或缺的產(chǎn)品。各種制作精美，外觀引人注目的包裝食品陳列在各型賣(mài)場(chǎng)的貨架上，五花八門(mén)，常令人眼花撩亂，仔細(xì)觀察這些包裝材料，不

3、外乎塑料、金屬、玻璃、與紙四大類(lèi)。當(dāng)然，有一些材料是這四種材料結(jié)合而成的復(fù)合體，使得食品包裝容器更形多樣化。包裝是軟飲料生產(chǎn)中一道重要的工序，合理的包裝可以起到保護(hù)飲料、延長(zhǎng)產(chǎn)品保質(zhì)期、方便儲(chǔ)存、攜帶、促進(jìn)銷(xiāo)售等作用。用于飲料包裝的材料和容器必須滿足下列條件：1）無(wú)毒；不含有危害人體健康的成分；2）具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，不能與內(nèi)容物發(fā)生反應(yīng)；3）材料資源豐富，價(jià)格低廉、易于加工，能滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需要；4）具有優(yōu)良的綜合防護(hù)性能，阻光、阻氣、防潮性好；5）具有一定的力學(xué)性能，能適應(yīng)機(jī)械化清洗、灌裝作業(yè)，便于攜帶，不易破碎、泄漏。目前常用的材料：玻璃瓶、馬口鐵、鋁合金、塑料及各種復(fù)合材料。一玻璃

4、瓶玻璃瓶是一種歷史悠久的包裝容器，具有如下特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）無(wú)毒、無(wú)味，河西穩(wěn)定性極好，衛(wèi)生清潔。2）光亮、透明、美觀，阻隔性能極好，不透氣。3）原料來(lái)源豐富、價(jià)格便宜，成型性好，加工方便，品種形狀靈活，可回收重復(fù)使用。4）耐熱、耐壓、耐清洗，可高溫殺菌，也可低溫儲(chǔ)存。缺點(diǎn)：質(zhì)量大、運(yùn)輸費(fèi)用高；脆性大，易破碎，加工損耗大。近幾年，在玻璃瓶輕質(zhì)化和高強(qiáng)度方面做了不少工作，取得了一些成績(jī)。1.玻璃瓶的化學(xué)組成及主要性能1.1 玻璃瓶的化學(xué)組成玻璃是由石英砂（SiO2）、純堿（Na2CO3）、石灰石（CaCO3）、長(zhǎng)石（鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、鈣長(zhǎng)石等）為主要原料經(jīng)1600高溫熔制、成型、退火、而成的固體物質(zhì)

5、。依據(jù)所用原料和化學(xué)成分不同，可分為鈉鈣玻璃、鉛玻璃、硼硅酸玻璃。軟飲料包裝所用的玻璃瓶是鈉鈣玻璃，其化學(xué)成分以SiO2為主，占含量的66%-75%，Na2O:8%-15%；CaO:6%-12%；K2O:0.1%-4%；AL2O3:0.7%-7%；MgO:0.1%-5%；Fe2O3:0.2%-1.5%；BaO:0%-5%。1.2 飲料瓶玻璃的主要性能1）化學(xué)性能:玻璃是一種惰性材料，一般認(rèn)為它對(duì)固體和液體內(nèi)容物均具有化學(xué)穩(wěn)定性，不會(huì)與內(nèi)容物發(fā)生反應(yīng)，但堿液對(duì)玻璃容器有一定影響。2）物理學(xué)性能玻璃為一種脆性材料，玻璃包裝容器的強(qiáng)度要求能承受較高的內(nèi)壓，可以用于含氣飲料的包裝，并能經(jīng)受各種操作過(guò)程

6、。3）光學(xué)性能光亮、透明。作為一種包裝，消費(fèi)者可以對(duì)內(nèi)容物一目了然，給人以明亮、清晰、高檔的感覺(jué)，具有極好的視覺(jué)效果。4）耐熱性能耐熱和導(dǎo)熱性能高，熱膨脹系數(shù)小，能經(jīng)得起殺菌、消毒過(guò)程。5）阻隔性能對(duì)氣體、液體及溶劑具有完全阻隔性能，密封性能良好，其對(duì)二氧化碳的滲透率幾乎為零。此外，玻璃具有易于清洗、可回收循環(huán)使用的特點(diǎn)。2.玻璃容器的結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度2.1玻璃瓶各種部位的名稱包括瓶口、瓶頸、瓶肩、瓶身、瓶底組成。詳見(jiàn)課本110頁(yè)圖58.2.2玻璃瓶的形狀形狀的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮使用的方便性和合理性，容量設(shè)計(jì)要合理，形狀要方便手的握持，瓶身向瓶頸的過(guò)渡要適當(dāng)，保證瓶?jī)?nèi)液體能平靜倒出。常見(jiàn)飲料瓶型見(jiàn)110頁(yè)圖

7、59.2.3 瓶型對(duì)強(qiáng)度的影響盡管玻璃瓶的造型變化無(wú)窮，但形狀對(duì)玻璃瓶的強(qiáng)度影響較大，在設(shè)計(jì)玻璃瓶時(shí)一定要按照力學(xué)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.4玻璃輕量瓶玻璃瓶輕量化是玻璃瓶發(fā)展的必然趨勢(shì)，玻璃瓶輕量化的指標(biāo)用重容比表示。即玻璃容器的質(zhì)量與容量之比。重容比越小，瓶壁越薄。輕量瓶的重量可以減輕20%-60%。2.5 飲料瓶常見(jiàn)缺陷及檢驗(yàn)1）玻璃本身的缺陷結(jié)石:又稱固體夾雜物。它的存在破壞玻璃制品的外觀和光線均勻性，并產(chǎn)生局部應(yīng)力，出現(xiàn)裂紋或破裂。產(chǎn)生原因：顆粒不均勻、混合不均勻或顆粒料未熔化；熔爐上的耐火材料剝落掉入玻璃液中；玻璃液本身析晶。條紋：又稱玻璃夾雜物。產(chǎn)生原因：由于玻璃體內(nèi)存在異類(lèi)玻璃夾雜物而

8、產(chǎn)生，表現(xiàn)出化學(xué)組成和物理性質(zhì)的不均勻。大多呈線狀、纖維狀。氣泡：又稱氣體夾雜物。產(chǎn)生原因：配料熔化時(shí)澄清不完全，殘留氣體。2）生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的缺陷裂紋：經(jīng)常出現(xiàn)在瓶口、瓶肩和瓶頸部位。是飲料瓶常見(jiàn)的缺陷。厚薄不均：主要由于玻璃液溫度不均勻或模型溫度不均勻所致，易于造成玻璃瓶破裂。變形:扁瓶、歪瓶等。不飽滿:主要指部分帶花紋的瓶子，出現(xiàn)花紋不清晰。皺紋:由于玻璃料液滴料過(guò)冷或過(guò)粗而致。3）依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)玻璃瓶的檢驗(yàn)項(xiàng)目包括：對(duì)于形形色色的缺陷，目前還主要以人工檢測(cè)為主。依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)玻璃瓶的檢測(cè)項(xiàng)目包括：瓶的重量、容量；瓶口、瓶身尺寸的公差、厚薄度、合縫線；熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、內(nèi)壓力；裂紋、氣

9、泡、色澤等。 碳酸飲料瓶標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)課本348頁(yè)附錄二。2.6 飲料蓋1）瓶蓋應(yīng)具備的條件不與內(nèi)容物發(fā)生反應(yīng)；氣密性、密封性好，不漏氣、不漏水；易于開(kāi)啟。從結(jié)構(gòu)上有皇冠蓋、易拉蓋、螺旋蓋、四旋蓋等；從制蓋材料上分為塑料蓋、馬口鐵蓋、鋁合金蓋。2) 皇冠蓋專(zhuān)指汽水蓋、啤酒蓋，采用馬口鐵材料制作，專(zhuān)門(mén)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)指標(biāo)見(jiàn)課本116頁(yè)表71、表72。二金屬包裝材料及容器飲料包裝的金屬罐分兩片罐和三片罐，三片罐大多用于不含碳酸氣飲料的包裝，兩片罐多用于碳酸飲料的包裝。從包裝材料看，主要是鐵和鋁兩種材料，其主要產(chǎn)品有鍍錫薄鋼板 （馬口鐵）、鍍鉻薄鋼板、鋁及鋁箔等金屬材料。1金屬材料的優(yōu)缺點(diǎn)1）優(yōu)點(diǎn)具有優(yōu)良的阻

10、隔性能：不僅可以阻隔氣體，而且可以阻光及紫外線，包廂性能好。優(yōu)良的力學(xué)性能：耐高溫、耐濕度、耐壓、耐蟲(chóng)害、耐腐蝕。方便性好：不易破損，便于攜帶。表面裝飾性好：可以通過(guò)設(shè)計(jì)、印刷，提供漂亮的圖案。便于回收利用；加工技術(shù)及設(shè)備成熟。2) 缺點(diǎn)化學(xué)穩(wěn)定性差:耐酸堿能力差。經(jīng)濟(jì)性差：價(jià)格高。2常用金屬包裝材料2.1 鍍錫薄鋼板（馬口鐵）馬口鐵皮的主體是鐵皮。把鐵皮置入融熔的錫液中，通電把錫鍍?cè)阼F皮上制成所謂的馬口鐵皮。為了提高馬口鐵皮的耐腐蝕性，把它加熱處理，使錫層與鐵皮層之間產(chǎn)生錫鐵合金，使馬口鐵皮不易被氧化而變質(zhì)。最后，為了馬口鐵皮的表面潤(rùn)滑，使它在制造罐頭時(shí)容易操作，并且防止生銹，又涂上一層很薄

11、的油。為了進(jìn)一步防止食物中的成分造成罐壁的腐蝕，馬口鐵皮也常涂布一層涂料。根據(jù)食品的特性，有一次涂漆或兩次涂漆。涂料是高分子成分，如環(huán)氧樹(shù)脂、壓克力樹(shù)脂及聚酯樹(shù)脂等。涂漆后通常需經(jīng)烘烤使其固定。因此，看似簡(jiǎn)單的罐頭鐵皮其實(shí)結(jié)構(gòu)也不是那么單純，由內(nèi)到外共有五層組成：鋼基板、錫鐵合金層、錫層、氧化膜、油膜。制罐過(guò)程中的焊接有過(guò)去的錫焊變化為現(xiàn)在的電阻焊。2.2 鍍鉻薄鋼板薄鋼板鍍鉻而成，其耐腐蝕性能不如馬口鐵，常用于腐蝕性較小的啤酒和飲料等。2.3 鋁合金鋁材除具有金屬材料固有的優(yōu)良阻隔性能外（氣密性、防潮性、蔽光性），還具有重量輕、加工性能好、在空氣中不易生銹、無(wú)臭無(wú)味的特點(diǎn)。由于純鋁具有對(duì)酸、

12、堿、鹽不耐腐蝕的特點(diǎn)，所以一般采用的包裝均為鋁合金。（具體成分詳見(jiàn)課本122頁(yè)左上角的表）2.4 鋁箔它是一種將鋁板多次壓延而成的金屬薄片，分為軟質(zhì)和硬質(zhì)兩種。具有優(yōu)良的光學(xué)性能和高阻隔性能。在使用中一般將其與塑料復(fù)合應(yīng)用。三飲料包裝用金屬罐1 種類(lèi)三片罐（罐蓋、罐身、罐底）-馬口鐵制成兩片罐（罐身、罐蓋）-鋁合金制成2制罐工藝1 三片罐馬口鐵 涂料、印刷 切版 端折 成圓 焊接 補(bǔ)涂 封底（蓋） 成品2 兩片罐（沖撥罐）鋁合金板材 沖壓、拉伸 卷邊 印刷 成品四塑料及復(fù)合材料塑料包裝材料的興起與人們生活形態(tài)的改變息息相關(guān)。由于人口的高度成長(zhǎng)、糧食不足的壓力日增，使得如何利用輕便的包裝方式來(lái)方

13、便食品的貯存與運(yùn)輸，以及增加食品的保存期限，變得非常重要。而塑料包材正好可以滿足這些需求。塑料包裝材料究竟擁有哪些性質(zhì)使得它們這么好用？一般而言，由于塑料的密度低，重量比金屬或玻璃都輕很多，在加工或使用時(shí)比較輕便。塑料有很強(qiáng)的韌性，不像玻璃那么容易破碎，不像罐頭受到壓力時(shí)容易凹陷，也不像紙那樣容易被撕裂。許多塑料材料很容易成型，稍為加熱便可以使它軟化，賦予它一定形狀，只要在溫度降 低后就可以定型。我們常看到水電工在接塑料水管時(shí)，用瓦斯槍稍為加熱一下就可以使塑料管軟化，任人擺布成各種形狀。許多塑料遇熱易熔，使得它很容易密封。在許多商店都可以看到店員把食品置于塑料袋中，用熱封機(jī)一壓就可以封袋，十分

14、方便。另外，很重要的是，現(xiàn)在的科技使得塑料包裝材料有很好的阻隔性，無(wú)論是水蒸氣或氧氣都不容易透過(guò)塑料容器，因此可以延長(zhǎng)貯存時(shí)間。1 塑料包裝材料的性能它是一種以合成樹(shù)脂為主要原料，添加穩(wěn)定劑、著色劑、潤(rùn)滑劑、增塑劑等組分而得到的合成材料。它具有透明光滑、質(zhì)輕價(jià)廉、安全衛(wèi)生、防潮抗腐、易于印刷、成型性好、力學(xué)性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。還可與紙板、鋁箔等復(fù)合。2飲料包裝常用的塑料種類(lèi)及特點(diǎn)2.1 聚乙烯（PE）分為低密度、中密度、高密度聚乙烯三種。具有耐熱溫度低、熱粘合強(qiáng)度高、氣密性差的特點(diǎn)，一般將其作為內(nèi)層材料。2.2 聚丙烯（PP）具有氣密性好、透明度高、光澤好、耐熱性能好、機(jī)械性能高的特點(diǎn)。可制成耐高

15、溫能瓶和耐高溫膜。.3 聚酯(PET)即聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，俗稱滌綸。具有如下特點(diǎn)：* 具有優(yōu)良的阻氣、水、油及異味性；* 化學(xué)穩(wěn)定性良好，耐稀酸、堿及普通的有機(jī)溶劑；* 具有其他塑料所不及的高強(qiáng)韌性、耐磨，有極好的耐折疊性；* 耐熱性、耐寒性好；* 光澤性好，透明度高，氣密性好；* 印刷性能好，衛(wèi)生安全性好。缺點(diǎn)是：價(jià)格高、熱封性差、帶靜電，常制成瓶使用。2.4 聚碳酸酯（PC）無(wú)色透明，光潔美觀，在-180不脆裂，130環(huán)境下仍可使用。常制成瓶、罐及各種形狀的容器包裝牛奶、飲料、酒類(lèi)等。2.5聚氯乙烯（PVC）具有耐燃、耐酸、耐堿、耐水、耐化學(xué)品及電絕緣性的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是 加工性、熱穩(wěn)定性

16、和抗沖擊性差，其中的增塑劑在使用中發(fā)生揮發(fā)，產(chǎn)生毒性。2.6 殺菌袋（軟罐頭）它是一種能在高溫下滅菌的復(fù)合薄膜食品包裝袋。與罐頭相比，殺菌袋也能進(jìn)行密封、殺菌，且封口牢固、開(kāi)啟容易，裝潢美觀、重量輕、運(yùn)輸、攜帶方便。普通殺菌袋可耐120溫度加熱滅菌。一般為三層袋：聚酯/鋁箔/聚丙烯。（詳見(jiàn)課本133頁(yè)表82、表83）五復(fù)合材料食品包裝對(duì)包裝材料的要求是多方面的，單一包裝材料很難滿足要求，因而擁有多種綜合性能的復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生。常用的復(fù)合材料有：* 雙層復(fù)合：玻璃紙/聚乙烯、紙/鋁箔、聚酯/聚乙烯、聚氯乙烯/聚乙烯、尼龍/聚偏二氯乙烯等* 三層復(fù)合：拉伸聚丙烯/聚乙烯/未拉伸聚丙烯、聚酯/聚篇二氯乙烯/