Лекция 3 стеклянная тара

3.1. Классификация

Стеклянная тара — преимущественно потребительская. Транспортной тарой являются только бутылки большой вместимости -бутыли с закругленным дном (баллоны), в которые разливают в основном химические товары или вещества, которые на могут быть упакованы в тару из других материалов по соображениям химической несовместимости.

Классификационные группировки стеклянной тары предусматривают ее разделение по показателям назначения на:

-бутылки для пищевых жидкостей;

-банки для пищевых продуктов;

-банки и бутылки для детского питания;

-банки и бутылки для товаров бытовой химии, химических ре|активов и особо чистых веществ;

-банки и флаконы для парфюмерной и косметической продук! ции;

-бутылки для лекарственных средств; для крови, трансфузион!ных и инфузионных препаратов (медицинское назначение).

Преимущества стеклянной тары — высокие гигиенические свойства, высокая прозрачность, химическая стойкость (инертность! сохранение вкуса (аромата, запаха) продукта, устойчивость к ежа! тию (прочность на сжатие), многократность использования, вы! сокие эстетические свойства; возможность повторной переработаки и легкость идентификации тары в отходах.

Недостатки стеклянной потребительской тары: хрупкость, высокая удельная масса (единицы упаковки), дефекты выработки.

Стеклянная тара утрачивает свои позиции в связи с мощный внедрением пластиковой тары — бутылок и банок. Однако в Западной Европе вновь возрождается интерес к стеклянной таре. Несомненными достоинствами являются инертность, безупречньй внешний вид, высокая прозрачность, превосходные оптические свойства, например у качественного калиевого или хрустального стекла, поэтому для упаковывания дорогих духов и вин никога не будут использовать пластмассовую тару.

Производители стеклянной тары активно работают в направлении снижения ее массы благодаря созданию оптимальной рецептуры и повышению прочностных характеристик стекла с пониженной массой.

3.2. Требования к сырью

Стеклянные изделия вырабатывают из стекломассы в горячем состоянии. Технологический цикл производства тары включает составление шихты, варку стекла, выработку стеклоизделий и отжиг.

Для производства стекла используют стандартное сырье — кис­лотные и щелочные соединения — кремнезем (диоксид кремния SiO₂), борный ангидрид (В₂О₃), оксид алюминия (А1₂О₃), сульфат натрия (Ма₂SО₄), соду (Ка₂СО₃), поташ (К₂СО₃), известняк (СаСО₃), доломит (СаСО₃ • МgСО₃) и другие вспомогательные компоненты, которые необходимы в технологии варки стекла.

При варке цветного стекла в стекломассу добавляют красите­ли (оксиды металлов, коллоидно-диспергированные соединения меди, золота и др.). Для придания стеклу непрозрачности (белый цвет) вводят специальные глушители цвета, например соедине­ния фосфора, олова. Окислители и восстановители добавляют при варке цветных стекол для создания специальной окисли­тельно-восстановительной среды. Для белых и бесцветных стекол используют обесцвечиватели и осветлители. В стекломассу для варки хрустальных стекол вводят оксиды свинца РЬО (свинцовый хрус­таль) или бария ВаО (бариевый хрусталь) в виде природных со­единений.

2

Хрустальное стекло, цветные (синее и красное) стекла используют только

для производства тары в парфюмерной про­мышленности.

Шихта. Это смесь мелкоизмельченных сырьевых компонентов, предназначенных для варки стекла. В состав шихты добавляют стек­лянный бой того же химического состава, что и будущее стекло, это делают для ускорения процесса варки и использования вто­ричного сырья. Металлические примеси удаляют механически (маг­нитная сепарация), а примеси соединений железа — путем обо­гащения компонентов. Очищенные исходные материалы тщатель­но перемешивают и направляют в печь.

Процесс варки стекла., например, переходят в оксиды и затем реагируют с диоксидом крем­ния:

Он происходит в стекловаренных печах Периодического или непрерывного действия с нагревом от жидrих или газообразных теплоносителей или в электропечах. Под воздействием высокой температуры шихта превращается в жидкую стекломассу. При высокой температуре (1300—1460 °С) ком­поненты шихты взаимодействуют. В результате образуются силикаты щелочных и щелочно-земельных металлов. КарбонатыСаСО₃ = СаО + СО₂

СаО + SiO₂ = СаSiO₃

С выделением пузырьков углекислого газа происходит переме­шивание стекломассы. Газообразные продукты и пары воды удаля­ются, масса стекла становится более однородной.

Состав стекла выражают формулой силиката переменного со­става, ориентировочно по оксидам; R.₂О RO 6SiО₂, где R₂О одновалентные ионы (калия, натрия); RО — двухвалентные ионы, (кальция, магния). Трехвалентные ионы алюминия, железа, хрома содержатся в значительно меньшем количестве. В основном для производства тары применяют известково-натриевое стекло с преобладанием ионов кремния, кальция и натрия. Состав стандарт тного тарного стекла (по массе) следующий: SiO₂ — 71,97; А1₂О₃ -2,52; СаО - 6,03; MgO-3,96;

Na₂O-14,97;Cr₂O₃-0,1; Fe₂O₃-0,21; SiO₃-0,24 % .От процесса варки зависит качество стекла. Мелкие примеси, пузырьки воздуха, непроплавленные частицы, плохое перемешивание массы и многое другое являются причиной дефектов стекломассы при выработке изделий.

Выработка стеклянной тары. Она производится основными спо-| собами — прессование (для изделий простой формы), прессе выдувание, выдувание с использованием вакуумных машин-ав-томатов и специальных полуформ. Узкогорлую тару обычно фор -муют из предварительно отформованных цилиндрических заго-| товок — стеклодувных трубок с последующим раздуванием в форме.! Используют также способ центробежного литья в формы.

Для производства дорогих парфюмерных флаконов возможно] использование метода ручного выдувания, декорирования и т. п.|

Отжиг. Его применяют после изготовления изделия для того,| чтобы в стекле не оставалось внутренних напряжений, которьщ возникают в процессе выработки. Процесс отжига заключается в нагревании изделий до пластического состояния (500 —580 °С) и выдержке их при этой температуре в течение некоторого време! ни, а затем изделия охлаждают до комнатной температуры. Дл*| отжига применяют конвейерные печи. Хороший отжиг и отсутствия внутренних напряжений в стеклянной таре обеспечивают ее меха! ническую прочность и устойчивость к перепаду температур (на1| пример, для стерилизуемых консервов в банках).

3

Марки стекол. Для использования в производстве тары для пищевой и парфюмерно-косметической продукции разрешенный марки стекол приведены в ГОСТ Р 52022 — 2003. В соответствии с ним стеклянную тару вырабатывают из стекла четырех групп: бесцветное стекло, полубелое, зеленое и коричневое. Бесцветное и полубелое стекла производят без использования окислителей.

Для получения бесцветного стекла применяют обесцвечиватели селен и монооксид кобальта и увеличенное количество Nа₂SО₃. Бесцветное стекло содержит наименьшее количество полуторно­го оксида железа Fе₂О₃ (не более 0,1 %), придающего стеклу тем­но-зеленый цвет. Его выпускают двух марок: БТ-1 и БТ-2. Марка БТ-2 имеет высокую химическую стойкость.

Полубелое стекло ПТ содержит в 5 раз больше Fе₂О₃ (не более; 0,5 %) и меньше осветлителей. В состав стекла вводят А1₂О₃, при­дающий стеклу прочность и термическую стойкость. Бесцветное и полубелое стекла используют для производства узкогорлой (бу­тылки) и широкогорлой тары (банки).

Коэффициент светопропускания (спектр видимого света) в пересчете на стандартную толщину 3 мм должен быть не ниже 0,80 у бесцветного и не ниже 0,65 — у полубелого стекла. У зеленого и^! коричневого этот коэффициент ниже, поскольку такие стекла защищают упакованную продукцию от неблагоприятного действия света, ускоряющего окислительные процессы.

Зеленое стекло вырабатывают двух марок (ЗТ-1, ЗТ-2). Его ис­пользуют для производства узкогорлой тары. Оно отличается высо­ким содержанием Fе₂0₃ (0,8 — 1,5 %), повышенным содержанием А1₂О₃, использованием окислителя (Сг₂0₃).

Коричневое стекло марки КТ используется для производства узкогорлой и широкогорлой тары. Тара из зеленого и коричневого стекол рекомендуется для пива, зеленого — для вина, коричне­вого — для ликеров, медицинских препаратов, бесцветного — для водки, коньяка и безалкогольных напитков. Для продуктов, которые покупатель оценивает по цвету (масло растительное, соки, напитки и т.п.), рекомендуется тара из прозрачного бесцветного или полубелого стекла.

Гигиенические требования. К стеклянной таре они нормированы гигиеническими нормативами ГН 2.3.3.972 — 00 «Предельно допус­тимые количества химических веществ, выделяющихся из матери­алов, контактирующих с пищевыми продуктами». В приемно-сдаточных испытаниях в стеклах определяющими являются показатели ДКМ по ионам металлов, приведенных в табл.3.1 для стеклянной тары, контактирующей с пищевыми продуктами (стекла бесцвет­ные, полубелые, зеленые и коричневые), а также цветных стекол, не предназначенных для контакта с пищевыми продуктами.

4