Стеклянная тара

Стеклянная тара служит для упаковки пищевых, химических, парфюмерно-косметических и фармацевтических товаров. Ее применение имеет ряд ярко выраженных преимуществ.

1. Позволяет избежать отрицательного воздействия солнечного света на содержимое, что препятствует деструкции и выпадению осадка.
2. Увеличивает срок хранения продукта.
3. Представляет несомненную выгоду при транспортировке и реализации.
4. Позволяет разливать напитки под давлением (шампанское и игристые вина);
5. Многократная оборачиваемость. Происходит удешевление конечного продукта за счет вторичного использования тары.
6. Разнообразие форм и дизайна. Позволяет использовать индивидуальную бутылку под определенный сорт напитка, что создает «узнаваемость» товара и способствует увеличению объема продаж.
7. Напитки, разлитые в стеклянные бутылки, имеют более презентабельный вид.
8. Возможность изготовления бутылки с названием напитка или фирмы-изготовителя, что значительно затрудняет подделку напитка.
9. Изделия из стеклянной тары гигиеничны, как правило, не взаимодействуют с содержимым продуктом.
10. Позволяют осуществлять герметичную упаковку.
11. Предполагается поточное изготовление, разнообразные размеры и масса.

Наряду с указанными преимуществами стеклянной таре присущи и некоторые недостатки: она имеет сравнительно большую массу и невысокую механическую прочность.

По размеру горла подразделяют на узкогорлую (с внутренним диаметром горла до 30 мм) и широкогорлую (с внутренним диаметром горла свыше 30 мм) тару. Узкогорлая тара (бутылки) используется, как правило, для розлива, хранения и транспортировки вина, водки, коньяка, пива, безалкогольных напитков, минеральных вод, ликеров, настоек, соков, шампанских вин и растительных масел.

Выпускают узкогорлую тару вместимостью 50, 200, 250, 330, 500, 700 и 1000 мл. Вырабатывают ее из бесцветного, полубелого, темно-зеленого и оранжевого стекла. В бутылках из бесцветного стекла допускаются слабые цветные оттенки: зеленоватый, голубоватый, желтоватый и сероватый. В бутылках из полубелого стекла допускаются зеленоватые, голубоватые и желтоватые оттенки.

Широкогорлая тара (банки и бутыли) предназначена для розлива молока и молочных продуктов, расфасовки консервированных продуктов, подлежащих герметичной упаковке, хранению и транспортировке. Вырабатывают широкогорлую тару вместимостью от 100 до 10 000 мл из прозрачного и полубелого стекла.

К стеклянной таре относится также ряд других изделий , используемых для расфасовки, хранения и транспортирования химических реактивов – бутыли, посуда для хранения и отпуска медикаментов (узкогорлые материальные и рецептурные склянки), посуда для парфюмерной продукции (узкогорлая и широкогорлая тара для духов, одеколонов, парфюмерных паст).

По своему назначению тара разделяется на:

• банки, бутылки и бутыли для герметичной укупорки консервированных продуктов;
• банки, склянки, бутылки, трубки и ампулы для хранения и отпуска медикаментов;
• бутыли и банки для химической продукции;
• бутылки для пищевых жидкостей, а также для винно-водочных изделий;
• флаконы для парфюмерной продукции: духов, одеколонов и т.п.

По цвету, форме, основным размерам, емкости, весу и допускаемым отклонениям стеклянная тара должна изготовляться в соответствии с требованиями ГОСТам, ОСТам, ТУ на каждый отдельный вид тары.

Качество стеклянной тары находится в прямой зависимости от качества стекла, его выработки, термической и механической обработки. Стекло должно быть хорошо проваренным, однородным и не иметь пороков, быть химически стойким, не переходить в содержимое тары и не портить его качества, быть достаточно прозрачным для возможности просмотра содержимого тары.

В зависимости от физико-химических свойств продукции, для которой предназначена тара, в целях предотвращения влияния света на содержимое стекло должно быть окрашено в защитные цвета – оранжевый, темно-зеленый и др.

Существует огромное разнообразие форм стеклянной тары; тем не менее, все основные элементы стеклянной тары должны соответствовать ГОСТам по форме и размерам.

Производство стеклянной тары.

В качестве сырья используются, в основном, карбонаты, сульфаты или оксиды калия, кальция, бария, свинца и алюминия, которые реагируют при высокой температуре (примерно 1460 0С) с кварцевым песком (диоксидом кремния) с образованием силикатов. Для прозрачного стекла используются карбонаты натрия и кальция.

В отличие от карбонатов кальция (встречающегося в виде мела и мрамора), карбонат натрия приходится получать из извести и хлорида натрия путем добавления аммиака: поэтому карбонат натрия – самый дорогой компонент в производстве стекла. Из оксидов неметаллов используются, в основном, диоксид кремния (песок) и сесквиоксид бора. Кварц – чистый диоксид кремния.

Песок используется всегда, а другие компоненты влияют на физические и химические свойства стекла: силикаты кальция, калия, натрия снижают температуру размягчения; присутствие окиси бария увеличивает показатель преломления и химическую инертность.

Добавление соединений свинца в расплав улучшает преломление и блеск (хрусталь); соединения бора, даже в ничтожных концентрациях, существенно уменьшают коэффициент линейного расширения стекла. Среди стеклообразных продуктов кварц имеет самый низкий коэффициент линейного расширения.

В приготовлении бесцветного стекла следует особо избегать оксидов железа и хрома, окрашивающих стекло соответственно в желто-коричневый и зеленый цвет. Другими компонентами, изменяющими окраску стекол, являются диоксид марганца (пурпурный цвет), окись меди (бирюзовый) и сесквиоксид хрома (голубой цвет). Добавка золота сообщает стеклу рубиново-красный цвет, а черное стекло получается при совместном введении оксидов марганца и кобальта.

После измельчения и дозировки исходных компонентов их тщательно перемешивают, добавляют стеклянный бой и загружают в плавильную печь. При высокой температуре карбонаты превращаются в оксиды, реагирующие с песком с образованием силикатов.

Разложение карбонатов сопровождается выделением углекислого газа, которое способствует хорошему перемешиванию расплава. С выделением СО2 связана убыль массы по сравнению с исходным сырьем: в случае карбоната кальция она составляет 44 %, в случае карбоната натрия – 42 %. Газообразные продукты сгорания, СО2 и другие удаляются через трубу в атмосферу. Стекломассу варят в ванных печах непрерывного действия.

Размеры и конструкции стекловаренных печей определяются количеством и цветом вырабатываемого стекла и способом выработки. При выработке изделий на полуавтоматах наиболее распространены ванные печи с подковообразным пламенем; при механизированной выработке – печи с поперечным направлением пламени.

Глубина варочного бассейна печи зависит от цвета стекла: при варке стекла окрашенного она должна быть не более 900 мм, полубелого – 1200 мм и обесцвеченного – 1500 мм. Глубину выработочного бассейна печи делают на 300 мм меньше глубины варочного бассейна.

Съем стекломассы с 1 м2 зеркала ванной печи в сутки при использовании высококачественного топлива составляет 900-1300 кг. Температура в зоне максимума стекловаренной печи должна быть не ниже 1450-1480 0С, причем рекомендуется в зависимости от качества используемых материалов придерживаться верхнего предела и при возможности повысить ее до 1500-1530 0С.

Во второй (необогреваемой) части печи остывшая, но все еще мягкая стекломасса подвергается формованию в бутылки и прочие изделия с помощью стеклодувного процесса механизированным способом на стеклоформующих автоматических машинах в формах различной конфигурации. При необходимости стеклянную тару отжигают в отжигательных печах-лерах.

Некоторые виды стеклянной тары после отжига дополнительно обрабатывают: притирают стеклянные пробки, шлифуют, матируют. Притирка пробок необходима для тех видов стеклянной тары, которые используют для герметической упаковки.

К стеклянной таре предъявляются требования по внешнему оформлению, соответствию размеров нормативным документам, физико-химическим свойствам, но прежде всего по механической прочности, химической устойчивости и термостойкости.

Стеклянная тара должна быть хорошо отформована, ее поверхность должна быть гладкой, не допускается наличие резко выраженных морщин, складок, кованости и других заметных дефектов. Стекло не должно содержать включений, влияющих на прочность тары из него.

В готовом изделии недопустимы поверхностные пузыри, а также пузыри с сизым налетом (щелочные); внутренние же не продавливающиеся металлическим стержнем воздушные пузырьки, начиная от мельчайших и кончая пузырьками диаметром 1,5 мм, в разбросанном виде допускаются лишь в ограниченном количестве.

Боковые и донные швы должны быть гладкими и высотой не более 0,3 мм, вертикальная ось тары должна быть перпендикулярна дну. Особые требования предъявляются к оформлению горла изделий: поверхность венчика горловины должна быть гладкой, без заусенцев и выступов, переход торца венчика горловины к внутренней его полости должен быть закруглен.

Тара должна иметь красивый внешний вид и форму. Парфюмерная тара должна специально разрабатываться художниками в соответствии с определенной темой или художественным замыслом и затем рассматриваться и утверждаться в установленном порядке.

Механическая прочность стеклянной тары определяется в основном по максимальному внутреннему гидростатическому давлению, которое она должна выдерживать, не разрушаясь. Согласно специальному техническому регламенту эти показатели следующие.

Бутылки круглой формы для пищевых продуктов:

• 1,67 МПа – для шампанского и игристых вин, выдерживаемых непосредственно в бутылках не менее 3 и 2 лет соответственно;
• 1,37 МПа – для остальных видов шампанского и игристых вин;
• 1,57 МПа – для сильногазированных безалкогольных напит0,98 МПа – для пива, газированных вин и винных напитков, средне- и слабогазированных безалкогольных напитков в стеклянной таре вместимостью не более 1000 см ;
• 0,67 МПа – вместимостью 1000 см и более;
  0,49 МПа – для остальных пищевых жидкостей, не содержащих СО2 вместимостью свыше 200 до 1000 см;
• 0,39 МПа – вместимостью 1000 см3 и более;
• сопротивление внутреннему гидростатическому давлению для бутылок вместимостью до 200 см, а также для сувенирных бутылок должно быть не менее требований, установленных в нормативной документации на конкретные виды бутылок;
• стеклянная тара для продуктов детского питания должна выдерживать сопротивление внутреннему гидростатическому давлению не менее 0,78 МПа.

Банки для консервов не менее:

• 0,4 МПа – вместимостью до 1000 см включительно;
• 0,3 МПа – вместимостью свыше 1000 до 3000 см включительно;
• бутылки для крови, трансфузионных и инфузионных препаратов – 0,6 МПа;
• баллоны для аэрозольных лекарственных препаратов – 2,0
  МПа.

Сопротивление усилию сжатия в направлении вертикальной оси корпуса банок должны выдерживать, не менее:

• 5000 Н – бутылки для пива;
• 3000 Н – банки для консервируемых продуктов;
• 2500 Н – банки для продуктов детского питания.

Одним из средств повышения механической прочности и эксплуатационной надежности стеклянной тары является нанесение на поверхность изделий пленочных защитно-упрочняющих покрытий – неорганических и кремнийорганических.

При этом резко увеличивается гидрофобность поверхности, что обеспечивает снижение разупрочняющего действия поверхностно-активных сред, прежде всего влаги воздуха, а поверхность стеклоизделий предохраняется от абразивного воздействия окружающих тел.

У изделий с защитными покрытиями возрастает сопротивление внутреннему давлению на 6-20 %; сопротивление внешнему давлению на корпус на 10-30 %, а по высоте изделий – до 15 %. За счет увеличения механической прочности примерно в 1,5-2 раза уменьшаются потери при транспортировании изделий. Показатели химической устойчивости определяются в зависимости от назначения стеклянной тары.

Стеклянная тара для пищевых продуктов:

• водостойкость стекла – не ниже класса 3/98 (НОВ 3 по ИСО 719);
• водостойкость бутылок, выраженная объемом раствора соляной кислоты, израсходованной на титрование водной вытяжки, см3, не более: 3
• 0,45 – для бутылок вместимостью до 200 см включительно;
• 0,35 – для бутылок вместимостью свыше 200 до 1000 см включительно;
• 0,30 – для бутылок вместимостью свыше 1000 см;
• кислотостойкость банок – отсутствие признаков разъедания и помутнения поверхности под действием 10 %-ной уксусной кислоты.

Химическая устойчивость стеклянной тары для лекарственных препаратов должна соответствовать требованиям нормативной документации на тару для конкретных видов продукции.

Водостойкость стекла стеклянной тары для парфюмернокосметической продукции, товаров бытовой химии, химических реактивов и особо чистых веществ – не ниже класса 3/98 (HGB 3 по ИСО 719).

Кислотостойкость стекла стеклянной тары для химических реактивов и особо чистых веществ должна быть не ниже 3-го класса. При контакте со щелочными средами (водка, пиво, спиртовые лекарственные препараты, напитки и др.) выделяющийся из стекла NaOH увеличивает щелочность среды и усиливает процесс разрушения стекла.

В кислых средах (сухие вина, соки, маринады и т.п.) выделяющийся NaOH нейтрализуется кислой средой, при этом процесс разрушения стекла замедляется. Весьма характерной иллюстрацией к вышеизложенному может служить процесс взаимодействия стекла и водки, имеющей щелочную среду.

Вследствие высокой прозрачности бесцветного стекла бутылки и водки продукты взаимодействия могут быть оценены визуально. Иногда при розливе и хранении водки в бутылках в ней появляются студенистые осадки, приводящие к невозможности реализации продукта. Это связано с грубым нарушением сроков хранения бутылок.

По показателям термической стойкости стеклянная тара должна выдерживать перепад температур:

• не менее 40 0С – бутылки для соков, пива и кетчупа;
• не менее 35 0С – все остальные виды бутылок для пищевых продуктов;
• не менее 50 0С – бутылки и банки для детского питания;
• не менее 40 0С – банки для пищевых продуктов;
• не менее 35 0С – бутылки, банки и бутыли для товаров бытовой химии, для химических реактивов и особо чистых веществ;
• не менее 40 0С – банки, флаконы для лекарственных средств и баллоны для аэрозолей;
• не менее 50 0С – бутылки для крови, трансфузионных и ин- фузионных препаратов с обработанной поверхностью; не менее 60 0С – бутылки с необработанной поверхностью;
• от 10 до 20 0С – пробирки для лекарственных средств.

Для некоторых видов пищевых продуктов и лекарственных препаратов от тары требуется светозащитная способность. На сохранность пищевых продуктов большое влияние оказывает излучение в ультрафиолетовой области спектра с длиной волны до 300 нм и в видимой – до 500 нм.

Световое излучение воздействует на молоко, растительные масла, соки, пиво, некоторые сорта вин и др. Например, в пиве под воздействием света (длина волны 420-500 нм) образуются сернистые соединения и появляется «световой» привкус. Молоко в бесцветной бутылке при дневном свете быстро теряет витамин С. Свет отрицательно влияет также на витамины А, В6 и др. Растительные масла под воздействием света (длина волны 430-460 нм) стареют и портятся.

Обычно промышленные тарные стекла не пропускают излучение с длиной волны менее 300 нм, что объясняется присутствием в стекле оксидов железа. В то же время излучение с длиной волны свыше 500 нм не оказывает вредного влияния на пищевые продукты.

Защитное воздействие различных окрашенных стекол неодинаково. Предпочтительны стекла с наиболее высокими светозащитными свойствами. В то же время для высокопроизводительной механизированной выработки стеклотары необходимы стекла, обладающие прозрачностью для теплового (инфракрасного) излучения.

Теплопрозрачность оказывает влияние на кинетический процесс передачи тепла в расплаве стекла, что отражается на распределении температуры и вязкости по сечению стекла при нагреве и охлаждении.

Таким образом, теплопрозрачность стекол оказывает значительное влияние на термическую однородность, влияющую как на получение качественной стекломассы при варке, так и на распределение компонентов стекла и появление различных дефектов при формовании стеклоизделий.

В связи с этим можно утверждать, что теплопрозрачность стекол является одним из важнейших факторов, влияющих не только на технологический процесс производства, но и на эксплуатационную надежность стеклотарных изделий.

В зависимости от заданного цвета стекла лимитируется содержание оксидов железа. В бесцветных стеклах Fe2O3 содержится до 0,1 %, в полубелых – до 0,5 %. Окрашенные стекла могут содержать Fe2O3 до 1,5-2 % и MnO до 1-2 %. В последнее время часть Fe2O3 заменяют на Cr2O3.

Выбор химического состава определяется во многом способом формовки изделий. При производстве и использовании стеклянной тары следует обращать внимание на недопустимость длительного хранения порожней тары на складах, так как в этом случае даже достаточно высокая химическая устойчивость стекла не в состоянии защитить его поверхность от разрушения и коррозии.

Максимальный срок хранения не должен превышать двух месяцев. В условиях повышенной влажности этот срок сокращается примерно в 2 раза. Неблагоприятные условия создаются при хранении порожней тары, в том числе и упакованной в полиэтиленовую пленку, на открытых площадках.

Помимо воздействия атмосферных осадков, суточные колебания температуры приводят к конденсации влаги на внутренней поверхности и ее накоплению внутри стеклотары. Плохой воздухообмен, особенно в пленочных пакетах, приводит к повышенной влажности во внутреннем объеме стеклоизделий, и разрушение поверхностного слоя ускоряется.