Лекция №5. Стеклянная тара

Стекло в мире и в нашей стране составляет 15% от всех упаковочных материалов. Выпуск стеклянных бутылок, несмотря на конкуренцию пластмассовых и металлических банок, продолжает увеличиваться за счёт развития индустрии напитков. В молочной промышленности наоборот стеклянные бутылки в настоящее время составляют 1,5% от всей молочной тары. Тоже самое в расфасовке растительных масел. В странах ЕС доля стеклянных молочных бутылок составляет 12% в результате административных мер по борьбе с мусором (стеклянная тара оборотная – оборот составляет 30 и более раз). Покупатели предпочитаю лёгкую пластиковую тару.

Преимущества:

• Прекрасные санитарно-гигиенические свойства (из стекла в пищевые продукты не переходят токсические вещества)

• Большие запасы сырья – основное сырьё – песок (SiO₂) и дешевизна. Одна тонна стекла в 6 раз дешевле металла, по другим данным в 12 раз.

• Экологические аспекты. В странах западной Европы утилизируется 70 % стеклянной тары. Там стеклянную тару используют на бой, которую используют вторично. В странах ЕС 25-50% стеклянной тары получают из боя. Хотя это требует дополнительной энергии. Стекло легко идентифицируется в отходах.

• Легко моется и дезинфицируется

• Высокие барьерные свойства и прочность на сжатие

• Прозрачность - для многих продуктов достоинство

Недостатки:

• Большая масса

• Хрупкость. Потери продукции при транспортировании и хранении в 4-5 раз больше, чем в металлических банках.

• Прозрачность для пива, вина и некоторых других продуктов – недостаток.

Сырьё и схемы производства

Стекло твёрдый аморфный материал, получаемый переохлаждением расплава. Промышленное стекло получают на основе систем, содержащих до 10 и более компонентов. Наиболее важный класс стекла – силикатное стекло, основной компонент которого SiO₂ - диоксид кремния (кремнезём, песок). Чистый SiO₂ в стеклообразном состоянии - это кварцевое стекло, устойчивое к перепадам температур, огнеупорно, устойчиво к действию кислот. Это стекло для химической посуды. Для получения его требуется очень высокая температура плавления.

Сырьё. Многокомпонентные силикатные получают на основе системы Na₂O – CaO - SiO₂ c добавками Al₂O₃ и MgO. Оксиды алюминия и магния повышают механическую прочность и термостойкость.

Сырьём служит белый песок (SiO₂), сода (Na₂CO₃)., известняк или мел (СаСО₃). При сплавлении этих веществ образуются силикаты – соли кремниевой кислоты и СО₂^↑.

СаСО₃ + SiO₂ → Са SiO₃ + СО₂^↑

Na₂СО₃ + SiO₂ → Na₂SiO₃ + СО₂^↑

Для белых и бесцветных стёкол используют обесцвечиватели и осветлители: для тары под пищевые продукты обесцвечиватели – селен и монооксид кобальта СоО, под другие товары – трёхокись мышьяка с селитрой.

Осветлитель: сульфат натрия Na₂SO₄.

Красители – соединение кобальта – синий цвет (не для пищевых продуктов); оксид железа – тёмно-зелёный цвет, сера – оттенки жёлтого цвета. Для получения зелёного стекла используют добавки хрома (Cr) и меди (Сu). Для получения коричневого стекла Mn (марганец) и бор (В).

При замене соды на поташ (К₂СО₃) и использовании PbO (оксида свинца) - получают хрусталь для непродовольственных товаров. При выработке цветных стёкол добавляют окислители и восстановители.

Схема производства:

• Составление шихты. Составляют смесь измельчённых компонентов, добавляя бой стекла, удаляя металлические примеси, очищают от соединений железа (придаёт песку жёлтый или красный цвет).

• Варка. Температура 1300-1460°С получают жидкую стекломассу, происходят реакции. СО₂ и Н₂О удаляются, что способствует перемешиванию стекломассы.

• Формование изделий. Узкогорлую тару формуют из цилиндрических заготовок (преформы). Выдувание производят на вакуумных аппаратах автоматически или методом центробежного литья в формы, для флаконов – ручное выдувание.

• Отжиг. Нагревание изделий до пластичного состояния при 500-580°С и выдержка для снятия внутренних напряжений, что повышает прочность и устойчивость к перепадам температур.