Ćwiczenie
Temat Opakowania metalowe w przemyśle spożywczym
Wprowadzenie
Opakowania metalowe to jedne z najczęściej stosowanych wyrobów w celu
przechowywania produktów przemysłowych, spożywczych i wielu innych.
Najpopularniejszym fabrykantem wykonanym w stu procentach z metalu jest puszka.
Najlepszym przykładem zastosowania są konserwy. Dzięki temu materiałowi, opakowania
mogą być długo przechowywane bez obawy o u tratę ważności.
Tworzywa metalowe wykorzystywane są do produkcji zarówno opakowań
jednostkowych, jak i transportowych, które, w zależności od grubości blachy, można
podzielić na lekkie i ciężkie. Opakowania lekkie mają grubość blachy <0,5 mm, a ciężkie
>0,5 mm.
Opakowania jednostkowe
Do najczęściej stosowanych metalowych opakowań jednostkowych należą: puszki,
butelki, fiolki, tuby, tacki, puszki kombinowane, kanistry, opakowania aerozolowe, torby,
owinięcia
Puszki
SÄ… to sztywne opakowania wykonane z cienkiej blachy ocynowanej lub aluminiowej o
maksymalnej grubości nominalnej 0,49 mm, które po napełnieniu zamykane są wieczkiem na
podwójną zakładkę. Ze względu na przeznaczenie wyróżnia się cztery podstawowe rodzaje
puszek, a mianowicie: konserwowe, do napojów, z membraną oraz z wieczkiem łatwo
otwieranym do produktów spożywczych i napojów. Puszki konserwowe nie przepuszczają
gazów i cieczy, a po obróbce termicznej zabezpieczają zawartość przed skażeniem
mikrobiologicznym. Puszki do napojów przeznaczone są do ciekłych produktów, do których
dodawany jest gaz w procesie napełniania. Puszki, które mają w górnej części pierścień z
membraną zamknięty na podwójną zakładkę, i wieczko dopasowane do tego pierścienia są to
puszki z membranÄ…. Natomiast puszki z wieczkiem Å‚atwo otwieranym majÄ… jedno wieczko z
nacięciem wyznaczającym powierzchnię zrywania i są wyposażone w uchwyt przymocowany
do zrywanej powierzchni dla ułatwienia otwierania wieczka.
Ze względu na przekrój poprzeczny można wyróżnić puszki okrągłe i nieokrągłe
(prostokątne, owalne, eliptyczne i trapezoidalne), które mogą mieć kształt cylindryczny lub
stożkowy, a ponadto jako cechy specjalne mogą mieć przewężenia, rozszerzenia oraz
żłobienia wewnętrzne lub zewnętrzne występujące w puszkach żebrowanych. W zależności
od konstrukcji puszki dzieli się na trzyczęściowe, gdy wykonane są z pobocznicy, wieczka i
denka oraz dwuczęściowe składające się z dwóch elementów, a mianowicie pobocznicy i
denka stanowiącego jedną całość i wieczka.
Puszki metalowe stanowią podstawowe opakowanie do żywności utrwalanej
termicznie. Obecna pozycja na rynku opakowań metalowych w znacznym stopniu jest
wynikiem wzrostu znaczenia puszek do napojów, które skutecznie rywalizują z
opakowaniami szklanymi i z tworzyw sztucznych.
Pudełka
SÄ… to opakowania sztywne wykonane z cienkiej blachy o maksymalnej nominalnej
grubości 0,49 mm, które po napełnieniu zamykane są wieczkiem, które może być wykonane z
innego materiału i nie wymagają zamykania na zakładkę. Do ich produkcji może być
stosowana blacha stalowa elektrolitycznie ocynowana, chromowana lub cienka do głębokiego
tłoczenia oraz blacha aluminiowa. Wykorzystywane są przede wszystkim do pakowania
produktów przemysłowych i odznaczają się dużą różnorodnością.
W zależności od kształtu denka rozróżnia się pudełka o przekroju okrągłym,
prostokątnym, owalnym, eliptycznym i trapezoidalnym, a biorąc pod uwagę kształt
pobocznicy mogą być cylindryczne i stożkowe. Uwzględniając sposób zamknięcia można
wyróżnić pudełka: z wieczkiem wciskanym, z wieczkiem wciskanym i z pierścieniem
zaciskającym, z wieczkiem wciskanym w pierścień, z wieczkiem nakładanym, z zaciskaną
pokrywką, z wieczkiem płaskim oraz stożkowym. Ponadto pudełka mogą mieć jeden lub dwa
uchwyty ułatwiające czynności manipulacyjne.
Technologia produkcji pudełek jest bardzo zbliżona do produkcji puszek, a w zależności od
sposobu wytwarzania rozróżnia się dwa typy pudełek, a mianowicie:
· pudeÅ‚ka dwuczęściowe, zÅ‚ożone z korpusu wykonanego z jednego wykroju blachy
oraz wieczka; znajdują zastosowanie do pakowania artykułów farmaceutycznych i
kosmetycznych, jak również używek, orzeszków i cukierków,
· pudeÅ‚ka trzyczęściowe, o przekroju koÅ‚owym lub kwadratowym z wieczkiem
wciskanym; stosowane są do pakowania produktów spożywczych takich jak np. kawa,
ciastka, herbata.
Tuby
Są to opakowania o kształcie cylindrycznym, zamykane z jednej strony nagwintowaną
nakrętką, a z drugiej, po napełnieniu produktem, zależnie od materiału, z którego zostały
wykonane, mogą być zamykane przez zagięcie lub zgrzewanie. Do ich produkcji stosuje się
głównie krążki stopu aluminiowego. Tuby aluminiowe stosuje się do pakowania artykułów
kosmetycznych i farmaceutycznych oraz produktów spożywczych takich jak np. pasty
śledziowe, mleko zagęszczone. Tuby te są od wewnątrz lakierowane. Tuby wytwarzane są w
różnych pojemnościach, o różnych wymiarach szyjek i średnicy otworu, która zależy od
konsystencji pakowanego produktu.
Tacki
Należą do opakowań metalowych półsztywnych. Do ich produkcji używa się folii
aluminiowej o grubości 0,08-0,1 mm. Mają kształt prostokątny lub owalny. Stosowane są do
pakowania żywności głęboko mrożonej w postaci przetworów mięsnych, garmażeryjnych
przeznaczonych do pieczenia, gotowych dań obiadowych oraz ciast i deserów.
Opakowania aerozolowe
Jest to opakowanie, w którym zawartość znajduje się pod ciśnieniem i po uruchomieniu
odpowiedniego mechanizmu (zaworu) wydobywa się na zewnątrz. W zależności od sposobu
stosowania opakowania aerozolowe dzieli siÄ™ na:
· natryskowe, np. do farb, Å›rodków pielÄ™gnacji wÅ‚osów,
· rozpryskowe, np. do Å›rodków owadobójczych,
· pianowe, np. kremy do golenia.
Opakowania te składają się z takich podstawowych elementów jak: pojemnik aerozolowy,
tzw.  monoblok , zawór i gaz pędny. Najważniejszym elementem opakowania aerozolowego
jest zawór mający wewnątrz dyszę (otwór) o zróżnicowanej średnicy, która pozwala na
rozprowadzenie wydobywającej się zawartości w postaci mgły, piany lub kropli o różnym
stopniu rozdrobnienia. Pojemniki aerozolowe wykonane są z blachy aluminiowej, białej lub
czarnej. Mają kształt cylindryczny ze szwem bocznym spawanym lub lutowanym oraz bez
szwa (blacha aluminiowa). Wewnętrzna część pokryta jest lakierem ochronnym, pojemniki
powinny wytrzymać ciśnienie 0,1 MPa. Gaz pędny (propelent) jest składnikiem
zapewniającym właściwe dozowanie produktu. Powinien on być tak dobrany, aby pod
względem chemicznym był obojętny, nietoksyczny oraz nie miał właściwości wybuchowych
lub palnych. Gaz pędny w aerozolu powinien być tak dobrany, aby temperatura wrzenia gazu
była niższa od temperatury pokojowej. Jako gaz pędny stosuje się przede wszystkim: azot,
dwutlenek węgla, podtlenek azotu, chlorek metylenu oraz fluoro-chloropochodne metanu i
etanu, tzw. Freony. Zasada działania opakowania aerozolowego polega na wypieraniu przez
gaz pędny zawartości w wyniku naciśnięcia zaworu.
Do zalet opakowań ciśnieniowych zaliczyć należy:
· caÅ‚kowite odizolowanie zawartoÅ›ci od powietrza, Å›wiatÅ‚a i mikroorganizmów,
· możliwość precyzyjnego dozowania zawartoÅ›ci,
· szybkość i wygoda użytkowania.
Stosowanie opakowań ciśnieniowych związane jest także z trudnościami takimi jak: właściwy
dobór gazu pędnego, zwiększone wymagania jakościowe w stosunku do samego opakowania
i zabezpieczenia go przed korozyjnym działaniem gazu, a ponadto niekorzystne
oddziaływanie gazów pędnych, szczególnie freonów na środowisko naturalne.
Opakowania transportowe
Blachy metalowe stosowane są także do produkcji opakowań transportowych. Do najbardziej
popularnych form konstrukcyjnych metalowych opakowań transportowych należą: beczki,
butle do gazów i skrzynki. Natomiast do opakowań pełniących funkcje opakowań
jednostkowych i transportowych: bębny, hoboki oraz kanistry.
Do produkcji opakowań metalowych stosuje się
· blachÄ™ stalowÄ… czarnÄ… (nie nadaje siÄ™ do produktów spożywczych)
· blachÄ™ stalowÄ… ocynowanÄ… - biaÅ‚Ä… (do produktów spożywczych)
· blachÄ™ aluminiowÄ…
· blachÄ… stalowÄ… ocynkowanÄ… (opakowania transportowe bÄ™bny, hoboki)
· blachÄ™ chromowanÄ…
· blachÄ™ aluminiowanÄ… (glinowanÄ…)
cynk nie może być stosowany z artykułami spożywczymi
LAKIERY
Dobór lakieru zależy od: stosowanej blachy, sposobu nanoszenia powłoki cynowej,
projektowanej zawartości opakowania, sposobu i okresu składowania, konstrukcji
opakowania
Lakiery przeznaczone dla opakowań powinny charakteryzować się :
· dobrÄ… przyczepnoÅ›ciÄ… do podÅ‚oża
· twardoÅ›ciÄ… i elastycznoÅ›ciÄ…
· zdolnoÅ›ciÄ… do tworzenia powÅ‚ok tÅ‚ocznych
· nietoksycznoÅ›ciÄ…
· odpornoÅ›ciÄ… na dziaÅ‚anie zawartoÅ›ci opakowania
· odpornoÅ›ciÄ… na temperatury wystÄ™pujÄ…ce w procesie produkcyjnym lub przetwarzania
nie powinny nadawać zawartości puszek smaku ani zapachu
Rodzaje lakierów:
· Kreolak -konserwy wyroby spożywcze
· Aluminin 3 -puszki do przetworów konserwowych
· Orex -puszki do konserwowych przetworów mlecznych
· Geten 180
CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest kontrola puszek stosowanych w przemyśle spożywczym.
WYKONANIE ĆWICZENIA
Realizacja zadania obejmuje ocenę powierzchni zewnętrznej i wewnętrznej blachy,
oznaczenie grubości blachy, grubości powłoki lakierowej i powłoki cynowej oraz oznaczenie
porowatości powłoki cynowej.
1. Ocena powierzchni zewnętrznej i wewnętrznej blachy
Należy określić, czy powierzchnia blachy jest gładka, błyszcząca, be plam, pęknięć, pęcherzy
i innych wad widocznych nieuzbrojonym okiem.
2. Ocena powierzchni powłoki lakierowej
Badaną blachę o powierzchni 25-30 cm2, po uprzednim umyciu i osuszeniu, zważyć z
dokładnością do 0,001g. Następnie próbkę blachy zanurzyć w mieszaninie równych objętości
10% roztworu zasady sodowej z glikolem etylenowym i ostrożnie ogrzewać 1-2 min. Po
rozpuszczeniu się powłoki lakierowej próbkę umyć, osuszyć i ponownie zważyć. Wynik
wyrazić w [g] lakieru na 1 m2 powierzchni blachy.
3. Oznaczenie grubości powłoki lakierowej i grubości blachy
Za pomocą śruby mikrometrycznej zmierzyć w kilku miejscach grubość badanej blachy wraz
z powłoką lakierową. Następnie rozpuścić powłokę lakierową w sposób podany wyżej. Po
wymyciu i osuszeniu próbki blachy zmierzyć w kilku miejscach jej grubość śrubą
mikrometryczną. Wynik wyrazić w mm jako średnią arytmetyczną z 5 pomiarów.
4. Oznaczenie porowatości powłoki cynowej
Na odtłuszczoną spirytusem i eterem etylowym próbę blachy o powierzchni 25-30 cm2
nałożyć ręcznik papierowy nasączony 1% roztworem żelazocyjanku potasowego z dodatkiem
0,5% chlorku sodowego. Po 1 godzinie obliczyć liczbę niebieskich punkcików występujących
w miejscach porów, przypadających na 1 m2 powierzchni blachy. Zaszeregować badaną
blachÄ™ do odpowiedniej grupy:
· blacha sÅ‚abo porowata (normalna)  od 1 do 3 porów/ cm2,
· blacha Å›rednio porowata  od 4 do 12 porów/ cm2,
· blacha silnie porowata  powyżej porów/ cm2.
5. Oznaczenie grubości powłoki cynowej
Zważyć 25-30 cm2 badanej blachy z dokładnością do 0,001 g po uprzednim jej odtłuszczeniu
spirytusem i eterem etylowym. Próbkę blachy zanurzyć na 1 min w świeżo przygotowanym
roztworze, otrzymanym przez rozpuszczenie 20 g trójtlenku antymonu w dm2 kwasu solnego
o gęstości 1,15 g/cm2. Po zaniku wydzielania się pęcherzyków gazu próbkę blachy opłukać
wodą w celu usunięcia osadu antymonu, a następnie osuszyć i zważyć z dokładnością do
0,001 g. Z różnicy masy obliczyć ilość cyny w pobiale. Wynik wyrazić w gramach cyny na 1
m2 powierzchni badanej próby.
6. Interpretacja
Na podstawie wyżej oznaczonych parametrów należy określić rodzaj blachy i metodę, jaką
była ocynowana. Ocenić jakość blachy i powłoki lakierowej.