食品制罐工藝不斷進(jìn)步 呼喚健全標(biāo)準(zhǔn)

　　食品、飲料、酒類……罐制包裝無處不在。國外把包裝行業(yè)看做整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的晴雨表，是整個(gè)市場的窗口，包裝行業(yè)已然是國外一些發(fā)達(dá)國家重要的支柱產(chǎn)業(yè)。制罐業(yè)是一個(gè)被業(yè)內(nèi)人士普遍看好的金光燦燦的朝陽產(chǎn)業(yè)，卻在成長的路上遭遇煩惱。

　　隨著新世紀(jì)的到來，人們由于農(nóng)林牧副漁業(yè)的大發(fā)展，一時(shí)消費(fèi)不盡的食物，極需有可靠的、經(jīng)濟(jì)的保存方法，罐裝食品得到迅猛發(fā)展。

　　據(jù)了解，罐裝食品起源于法國大革命后，為保存食品不變質(zhì)而發(fā)明的，最初使用玻璃罐。1810年，英國人杜朗很快改用鍍錫薄板空罐來替換玻璃罐，罐頭工業(yè)正式誕生。到1896年，美籍德國移民亞蒙再改進(jìn)成類似于現(xiàn)代罐頭的衛(wèi)生罐。

　　鍍錫薄板制罐晚清時(shí)引進(jìn)中國。1978年武鋼建成第一條12萬噸鍍錫板生產(chǎn)線，1998年寶鋼40萬噸鍍錫板專用冷連軋鍍錫板廠投資為650億人民幣投產(chǎn)，期間，幾個(gè)利用進(jìn)口鋼基板來生產(chǎn)電鍍錫薄板的生產(chǎn)線投產(chǎn)。這樣，到21世紀(jì)初，我國半個(gè)世紀(jì)以來，主要依靠進(jìn)口鍍錫板來支撐自己的食品罐裝工業(yè)的局面，得到了徹底的改觀。

　　鋼基板的品質(zhì)

　　鍍錫薄板，簡言之，就是由比較純凈的低碳冷軋軟鋼基板，兩面鍍錫而成。很明顯，其質(zhì)量之根本在鋼基板的品質(zhì)。而鋼基板價(jià)值，也會(huì)占總值的80%以上，所以它是鍍錫板品質(zhì)的重中之重。

　　各國的國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)商品用鋼基板的成分大都提出了明確的最低要求。最有代表性的是美國材料協(xié)會(huì)ASTM標(biāo)準(zhǔn)ASTMA623-2011。其中列出了用于食品制罐的三種鋼基板成分的起碼要求。很可惜，不少人將這個(gè)成分表當(dāng)成了最高標(biāo)準(zhǔn)。

　　例如，這個(gè)成分表，要求鋼基板中的含鉛量Pb不得大于0.02%，即200ppm。但到21世紀(jì)，各國都進(jìn)一步限定鉛Pb必須小于0.01%，這是對(duì)鍍錫板品質(zhì)的提升。其他成分，尤其是四大非金屬成分硫、硅、磷、碳中，對(duì)耐腐蝕有不良影響的，各國都盡力控制使之更小，對(duì)四大金屬成分錳、銅、鋁、鉻也要按需進(jìn)行控制。這樣才可能制造出耐腐蝕性和耐加工性都優(yōu)良的鍍錫薄板。

　　我國鋼廠雖多，但小廠林立，設(shè)備落后?？墒侵挥信鋫淞肆己玫木珶捰袝r(shí)甚至還需要采用真空冶煉設(shè)備的現(xiàn)代化大鋼廠，才能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鍍錫薄板基板所需的連鑄鋼。

　　標(biāo)準(zhǔn)問題

　　近幾年來，我國電鍍錫板的產(chǎn)量，從10年前的年產(chǎn)100多萬噸猛增至484萬噸，但是其中絕大多數(shù)的鋼基板都達(dá)不到供食品空罐用的最低要求。原因固然很多，但是我國的電鍍錫板國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2520-2008中，沒有對(duì)各種鋼基板的各成分設(shè)置起碼的限定數(shù)值，也是誘因。標(biāo)準(zhǔn)中，基板成分不定，在法規(guī)上就是：薄板的內(nèi)在品質(zhì)，生產(chǎn)方無需對(duì)用戶明確負(fù)責(zé)。

　　這樣，從好的方面來理解，就是要求薄板的采購方空罐制造者和罐頭廠的用罐人員必須對(duì)鋼種，即鋼基成分與耐蝕能力的最新科技信息完全掌握，也促使用戶必須建立完善的檢測系統(tǒng);從壞的方面來看，就是只要是一張薄鐵板上面鍍了錫，就可能被認(rèn)可了，甚至也可能對(duì)存在的內(nèi)在缺陷，且通過用罐前后的技術(shù)檢測，無法獲得雙方認(rèn)可。由此可見，如果標(biāo)準(zhǔn)不嚴(yán)謹(jǐn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該是當(dāng)時(shí)生產(chǎn)和使用此產(chǎn)品的最佳技術(shù)指導(dǎo)，在市場經(jīng)濟(jì)中，對(duì)用戶就沒有技術(shù)保證，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致落后技術(shù)沉渣泛起。如再缺乏誠信，這種標(biāo)準(zhǔn)就可能成為蒙騙工具這樣對(duì)工業(yè)體系存在損害風(fēng)險(xiǎn)。

　　幾十年來，全球電鍍錫板用于食品包裝工業(yè)的，大約占年產(chǎn)量的60%左右，而我國現(xiàn)在的情況是，有總量的70%左右的鍍錫薄板不能用于食品制罐。

　　鍍錫薄板的耐蝕性能及“K板”

　　鍍錫薄板的品質(zhì)，部分是看得見的，即易于用目視和簡單測量就能查明的。例如，平整度、光亮反映電鍍水平及存放時(shí)間度、厚度公差等。但更重要的內(nèi)在品質(zhì)，例如耐蝕性能它由鍍錫量、鐵溶出值ISV、酸浸時(shí)滯值PLV，錫鐵合金層電偶ATC試驗(yàn)值、晶粒度TCS甚至防氧化的鉻層和油膜質(zhì)量等來綜合確定和機(jī)械性能調(diào)質(zhì)度。就必須依靠精密的檢測才能評(píng)定。而這些性能品質(zhì)參數(shù)又和鋼基成分這是最重要的、冷軋技術(shù)例如，軋制過程不應(yīng)產(chǎn)生過多的非金屬雜質(zhì)的趨膚效應(yīng)，否則鍍錫過程中，錫離子將不能鍍?cè)阡摪灞砻娴倪@些地方，于是形成了鍍層的漏洞即微孔，這就破壞了錫層致密，耐蝕效果受到損害有極密切的、直接的關(guān)系。

　　在對(duì)冷軋帶鋼實(shí)施電鍍錫工藝后，從上世紀(jì)30年代起，人們?yōu)榱藴p小表面錫層的不平這樣的錫層看起來是不閃光的以便減少它對(duì)空氣中水分子的吸附。人們?cè)趯⑺坑统Ｓ每岫林珼OS，3-6mg/m2之前，增加一道工序：就是在生產(chǎn)線上，將電鍍錫后的半成品，短暫加熱至232°C維持1秒左右，再急冷。于是得到很閃亮的鍍層表面，這個(gè)過程稱為“軟熔”。

　　到上世紀(jì)50年代初，一位美國學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在軟熔過程中熔融的錫，會(huì)滲入到鋼基表面的鐵的晶格中，從而形成薄薄的錫鐵合金層。這一層，研究證實(shí)，它有極好的耐蝕性能。他還查清了形成優(yōu)良合金層的相關(guān)技術(shù)條件，其中包括了對(duì)鋼基成分的要求一般需真空冶煉和加熱的最佳溫度時(shí)間，還發(fā)明了測定錫鐵合金層質(zhì)量的“錫鐵合金層電偶ATC試驗(yàn)”。后人為了紀(jì)念他的發(fā)明，就以他的名字“Kamm”來命名這種高耐蝕鍍錫薄板，中文就稱“K板”或“K鐵”。

　　二次冷軋薄板和鍍鉻薄板

　　進(jìn)入21世紀(jì)，我國制罐所使用的鍍錫薄板，已經(jīng)逐漸由從前的0.25—0.23mm，減薄至0.21—0.16mm，其實(shí)，歐洲在10年前，生產(chǎn)Φ99的1000ml的食品空罐，就已經(jīng)全部采用0.14mm的薄板了。從冷軋工藝來看，現(xiàn)代的五機(jī)架5對(duì)輥軸連軋?jiān)O(shè)備，加上今天的煉鋼水平，一次冷軋產(chǎn)品的最低厚度可以達(dá)到0.16mm。但要得到等于和低于這個(gè)厚度的薄板，一般都采用二次冷軋，即先軋出0.20—0.18mm的帶鋼，并在退火、清洗表面之后，再用雙機(jī)架軋機(jī)，在壓下量為20%—30%左右，實(shí)施二次冷軋。即可獲得0.16mm和更薄的鍍錫薄板。當(dāng)下，為了和其他食品包裝材料競爭，常用厚度0.14—0.12mm的薄板。目前甚至0.05mm的薄板也都已經(jīng)出現(xiàn)了。

　　當(dāng)前，鍍層的鍍錫量，也在大多數(shù)情況下，已降至2.8g/m2和1.1g/m2。電鍍的方法，也越來愈精致，錫層致密度有所提高。這多少彌補(bǔ)了一些降低鍍錫量的耐蝕力的損失。

　　食品衛(wèi)生

　　另一方面，為了提高空罐的耐蝕能力，降低罐內(nèi)壁重金屬滲入食品，從上世紀(jì)30年代起，人們就開始使用天然的或人造的樹脂，涂覆在空罐內(nèi)壁。這樣還可以逐步減小內(nèi)壁的鍍錫量由于發(fā)明了兩面鍍錫量不同的“差厚鐵”，外壁鍍錫量早就被減薄了。這套工藝方法，一直延續(xù)到現(xiàn)在。

　　但是從上世紀(jì)80年代，由于人們對(duì)食品中的有害滲入成分的認(rèn)識(shí)越來越清楚，對(duì)商品和環(huán)境保護(hù)要求愈來愈高。聯(lián)合國糧農(nóng)組織FAO，世界衛(wèi)生組織WHO，各國權(quán)威單位常以美國的食品和藥物管理局為代表都發(fā)布了相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。這對(duì)從空罐內(nèi)壁和印涂涂膜，可能遷入食品的各種微量高分子單體和重金屬，有了愈來愈嚴(yán)格的限定，這也迫使人們?nèi)チ韺じ鼉?yōu)良的解決之道。

　　環(huán)境保護(hù)覆膜鐵

　　從90年代初，德國和日本，分別找出了將更清潔更衛(wèi)生的、稍厚的20um左右的聚酯薄膜，用熱壓的方法，將它復(fù)合在鍍鉻薄板的表面，以取代用印涂工藝生產(chǎn)的涂料鐵，這樣，大大減少了印涂涂膜主要是環(huán)氧酚醛等樹脂構(gòu)成中的有害的酚、醛等高分子單體，遷移到食品中。此外，由于這種覆膜的致密度和厚度都提高了，復(fù)合工藝又使附著力也都提高了3倍以上，所以其耐蝕能力經(jīng)實(shí)用和我們檢測雙重證實(shí)，都遠(yuǎn)優(yōu)于印涂的內(nèi)涂膜。所以，它在食品衛(wèi)生方面，具有很大的優(yōu)勢。

　　在2006年，日本已經(jīng)將全國幾十家印涂生產(chǎn)線幾乎全部關(guān)閉只剩一家最大的，同時(shí)，部分歐洲的鍍錫薄板廠也宣告，可以供應(yīng)覆膜的電鍍錫板。

　　由于印涂工藝對(duì)環(huán)境的污染極其嚴(yán)重，而覆膜鐵不僅有極優(yōu)的耐蝕力及衛(wèi)生效果，而且對(duì)環(huán)境的污染也極小。這些優(yōu)勢，使之成為了食品空罐的“明日之星”。

　　淺沖罐鋁薄板

　　如果再考慮到能借助于輔助設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)變形印刷，加上高速的精密沖床的大量應(yīng)用，食品空罐由三片罐大量轉(zhuǎn)而采用工藝簡單得多的淺沖兩片罐，就是當(dāng)前的另一個(gè)重要趨勢。這些的優(yōu)勢在小罐型上表現(xiàn)得更為明顯，因此現(xiàn)在購置三片罐生產(chǎn)線就很不明智了。

　　食品制罐另一顯著發(fā)展，是大量使用另一重要材料：鋁合金薄板。這是因?yàn)榻陙?，用于制罐的鋁合金薄板的價(jià)格快速下降，所以企業(yè)多綜合考慮價(jià)格和耐蝕、美觀等方面。發(fā)達(dá)國家，不僅鋁深沖拔罐多，淺沖鋁兩片罐也就愈來愈多。這時(shí)，如果考慮到不少產(chǎn)品，由于可以有良好的運(yùn)輸條件下，這時(shí)再采用易撕蓋EPE鋁質(zhì)、鐵質(zhì)的都有，罐裝成本又會(huì)有所下降，且品質(zhì)提高，重量更輕巧。

　　由于鋁合金薄板的制造、加工總是和先進(jìn)的航空工業(yè)掛鉤，所以不論是要制造各種成分的鋁鎂或鋁錳合金二次冷軋薄板，或做淺沖、深沖罐身，或是作各式各樣的易開蓋或罐底，其制作罐身工藝，都比生產(chǎn)鍍錫板和制罐更簡單，更易于控制，也更易獲得更好的后果。

　　易撕蓋EPE

　　鍍錫薄板或鋁合金薄板易開蓋，由于都需要沖出一個(gè)鉚釘，同時(shí)又不破壞局部的材料，并保證開啟刻痕深度均勻并易于開啟，所以對(duì)所用薄板的要求就十分嚴(yán)格，尤其是采用二次冷軋板厚度0.16mm以下時(shí)。所以近10年來，發(fā)達(dá)國家，已逐漸轉(zhuǎn)向采用最簡單的、厚度僅為50um上下的鋁箔或鋼箔。當(dāng)然，這里的核心技術(shù)是密封的方法。

　　具體的密封方法，除常見的黏合用食品級(jí)黏合劑法以外，針對(duì)具有負(fù)壓的食品罐，或有正壓的啤酒之類，卷封是密封牢度更好的方法。

　　超薄的鍍錫和鍍鉻板以及覆膜鐵和鋁薄板的出現(xiàn)和改進(jìn)，是制罐材料的創(chuàng)新。這表明，材料的創(chuàng)新是食品空罐和制罐工藝改進(jìn)創(chuàng)新的基礎(chǔ)。所以，追求用更衛(wèi)生、更安全、更輕巧、更美觀的材料，通過新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備，來做成新的空罐，是行業(yè)的方向。

來源：中國食品機(jī)械設(shè)備網(wǎng) 作者：章文燦

　　版權(quán)及免責(zé)聲明：凡本網(wǎng)所屬版權(quán)作品，轉(zhuǎn)載時(shí)須獲得授權(quán)并注明來源“中國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)”，違者本網(wǎng)將保留追究其相關(guān)法律責(zé)任的權(quán)力。凡轉(zhuǎn)載文章，不代表本網(wǎng)觀點(diǎn)和立場。版權(quán)事宜請(qǐng)聯(lián)系：010-65363056。

延伸閱讀