食品制罐工艺不断进步 呼唤健全标准及品质提升
来源： 时间：2014-02-25 浏览次数：22 评论
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【海峡食品产业网】2月24日讯： 食品、饮料、酒类……罐制包装无处不在。国外把包装行业看做整个国民经济的晴雨表，是整个市场的窗口，包装行业已然是国外一些发达国家重要的支柱产业。制罐业是一个被业内人士普遍看好的金光灿灿的朝阳产业，却在成长的路上遭遇烦恼。
【海峡食品产业网】2月24日讯： 食品、饮料、酒类……罐制包装无处不在。国外把包装行业看做整个国民经济的晴雨表，是整个市场的窗口，包装行业已然是国外一些发达国家重要的支柱产业。制罐业是一个被业内人士普遍看好的金光灿灿的朝阳产业，却在成长的路上遭遇烦恼。
随着新世纪的到来，人们由于农林牧副渔业的大发展，一时消费不尽的食物，极需有可靠的、经济的保存方法，罐装食品得到迅猛发展。据了解，罐装食品起源于法国大革命后，为保存食品不变质而发明的，最初使用玻璃罐。1810年，英国人杜朗很快改用镀锡薄板空罐来替换玻璃罐，罐头工业正式诞生。到1896年，美籍德国移民亚蒙再改进成类似于现代罐头的卫生罐。
镀锡薄板制罐晚清时引进中国。1978年武钢建成第一条12万吨镀锡板生产线，1998年宝钢40万吨镀锡板专用冷连轧镀锡板厂(投资为650亿人民币)投产，期间，几个利用进口钢基板来生产电镀锡薄板的生产线投产。这样，到21世纪初，我国半个世纪以来，主要依靠进口镀锡板来支撑自己的食品罐装工业的局面，得到了彻底的改观。
钢基板的品质
镀锡薄板，简言之，就是由比较纯净的低碳冷轧软钢基板，两面镀锡而成。很明显，其质量之根本在钢基板的品质。而钢基板价值，也会占总值的80%以上，所以它是镀锡板品质的重中之重。
各国的国家标准对商品用钢基板的成分大都提出了明确的最低要求。最有代表性的是美国材料协会(ASTM)标准ASTMA623-2011。其中列出了用于食品制罐的三种钢基板成分的起码要求。很可惜，不少人将这个成分表当成了最高标准。
例如，这个成分表，要求钢基板中的含铅量(Pb)不得大于0.02%，即200ppm。但到21世纪，各国都进一步限定铅(Pb)必须小于0.01%，这是对镀锡板品质的提升。其他成分，尤其是四大非金属成分(硫、硅、磷、碳)中，对耐腐蚀有不良影响的，各国都尽力控制使之更小，对四大金属成分(锰、铜、铝、铬)也要按需进行控制。这样才可能制造出耐腐蚀性和耐加工性都优良的镀锡薄板。
我国钢厂虽多，但小厂林立，设备落后。可是只有配备了良好的精炼(有时甚至还需要采用真空冶炼)设备的现代化大钢厂，才能生产优质镀锡薄板基板所需的连铸钢。
标准问题
近几年来，我国电镀锡板的产量，从10年前的年产100多万吨猛增至484万吨，但是其中绝大多数的钢基板都达不到供食品空罐用的最低要求。原因固然很多，但是我国的电镀锡板国家标准GB/T2520-2008中，没有对各种钢基板的各成分设置起码的限定数值，也是诱因。标准中，基板成分不定，在法规上就是：薄板的内在品质，生产方无需对用户明确负责。
这样，从好的方面来理解，就是要求薄板的采购方(空罐制造者和罐头厂的用罐人员)必须对钢种，即钢基成分与耐蚀能力的最新科技信息完全掌握，也促使用户必须建立完善的检测系统;从坏的方面来看，就是只要是一张薄铁板上面镀了锡，就可能被认可了，甚至也可能对存在的内在缺陷，且通过用罐前后的技术检测，无法获得双方认可。由此可见，如果标准不严谨(产品标准，应该是当时生产和使用此产品的最佳技术指导)，在市场经济中，对用户就没有技术保证，同时也会导致落后技术沉渣泛起。如再缺乏诚信，这种标准就可能成为蒙骗工具这样对工业体系存在损害风险。
几十年来，全球电镀锡板用于食品包装工业的，大约占年产量的60%左右，而我国现在的情况是，有总量的70%左右的镀锡薄板不能用于食品制罐。
镀锡薄板的耐蚀性能及“K板”
镀锡薄板的品质，部分是看得见的，即易于用目视和简单测量就能查明的。例如，平整度、光亮(反映电镀水平及存放时间)度、厚度公差等。但更重要的内在品质，例如耐蚀性能(它由镀锡量、铁溶出值(ISV)、酸浸时滞值(PLV)，锡铁合金层电偶(ATC)试验值、晶粒度(TCS)甚至防氧化的铬层和油膜质量等来综合确定)和机械性能(调质度)。就必须依靠精密的检测才能评定。而这些性能(品质参数)又和钢基成分(这是最重要的)、冷轧技术(例如，轧制过程不应产生过多的非金属杂质的趋肤效应，否则镀锡过程中，锡离子将不能镀在钢板表面的这些地方，于是形成了镀层的漏洞即微孔，这就破坏了锡层致密，耐蚀效果受到损害)有极密切的、直接的关系。
在对冷轧带钢实施电镀锡工艺后，从上世纪30年代起，人们为了减小表面锡层的不平(这样的锡层看起来是不闪光的)以便减少它对空气中水分子的吸附。人们在将它涂油(常用葵二酸二辛脂DOS，3-6mg/m2)之前，增加一道工序：就是在生产线上，将电镀锡后的半成品，短暂加热至232°C(维持1秒左右)，再急冷。于是得到很闪亮的镀层表面，这个过程称为“软熔”。
到上世纪50年代初，一位美国学者发现，在软熔过程中熔融的锡，会渗入到钢基表面的铁的晶格中，从而形成薄薄的锡铁合金层。这一层，研究证实，它有极好的耐蚀性能。他还查清了形成优良合金层的相关技术条件，其中包括了对钢基成分的要求(一般需真空冶炼)和加热的最佳温度时间，还发明了测定锡铁合金层质量的“锡铁合金层电偶ATC试验”。后人为了纪念他的发明，就以他的名字“Kamm”来命名这种高耐蚀镀锡薄板，中文就称“K板”或“K铁”。
二次冷轧薄板和镀铬薄板
进入21世纪，我国制罐所使用的镀锡薄板，已经逐渐由从前的0.25—0.23mm，减薄至0.21—0.16mm，其实，欧洲在10年前，生产Φ99的1000ml的食品空罐，就已经全部采用0.14mm的薄板了。从冷轧工艺来看，现代的五机架(5对辊轴)连轧设备，加上今天的炼钢水平，一次冷轧产品的最低厚度可以达到0.16mm。但要得到等于和低于这个厚度的薄板，一般都采用二次冷轧，即先轧出0.20—0.18mm的带钢，并在退火、清洗表面之后，再用双机架轧机，在压下量为20%—30%左右，实施二次冷轧。即可获得0.16mm和更薄的镀锡薄板。当下，为了和其他食品包装材料竞争，常用厚度0.14—0.12mm的薄板。目前甚至0.05mm的薄板也都已经出现了。
当前，镀层的镀锡量，也在大多数情况下，已降至2.8g/m2和1.1g/m2。电镀的方法，也越来愈精致，锡层致密度有所提高。这多少弥补了一些降低镀锡量的耐蚀力的损失。
食品卫生
另一方面，为了提高空罐的耐蚀能力，降低罐内壁重金属渗入食品，从上世纪30年代起，人们就开始使用天然的或人造的树脂，涂覆在空罐内壁。这样还可以逐步减小内壁的镀锡量(由于发明了两面镀锡量不同的“差厚铁”，外壁镀锡量早就被减薄了)。这套工艺方法，一直延续到现在。
但是从上世纪80年代，由于人们对食品中的有害渗入成分的认识越来越清楚，对商品和环境保护要求愈来愈高。联合国粮农组织FAO，世界卫生组织WHO，各国权威单位(常以美国的食品和药物管理局为代表)都发布了相关的法规和标准。这对从空罐内壁和印涂涂膜，可能迁入食品的各种微量高分子单体和重金属，有了愈来愈严格的限定，这也迫使人们去另寻更优良的解决之道。
环境保护覆膜铁
从90年代初，德国和日本，分别找出了将更清洁更卫生的、稍厚的(20um左右)的聚酯薄膜，用热压的方法，将它复合在镀铬薄板的表面，以取代用印涂工艺生产的涂料铁，这样，大大减少了印涂涂膜(主要是环氧酚醛等树脂构成)中的有害的酚、醛等高分子单体，迁移到食品中。此外，由于这种覆膜的致密度和厚度都提高了，复合工艺又使附着力也都提高了3倍以上，所以其耐蚀能力经实用和我们检测双重证实，都远优于印涂的内涂膜。所以，它在食品卫生方面，具有很大的优势。
在2006年，日本已经将全国几十家印涂生产线几乎全部关闭(只剩一家最大的)，同时，部分欧洲的镀锡薄板厂也宣告，可以供应覆膜的电镀锡板。
由于印涂工艺对环境的污染极其严重，而覆膜铁不仅有极优的耐蚀力及卫生效果，而且对环境的污染也极小。这些优势，使之成为了食品空罐的“明日之星”。
浅冲罐铝薄板
如果再考虑到能借助于辅助设计实现变形印刷，加上高速的精密冲床的大量应用，食品空罐由三片罐大量转而采用工艺简单得多的浅冲两片罐，就是当前的另一个重要趋势。这些的优势在小罐型上表现得更为明显，因此现在购置三片罐生产线就很不明智了。
食品制罐另一显著发展，是大量使用另一重要材料：铝合金薄板。这是因为近年来，用于制罐的铝合金薄板的价格快速下降，所以企业多综合考虑价格和耐蚀、美观等方面。发达国家，不仅铝深冲拔罐多，浅冲铝两片罐也就愈来愈多。这时，如果考虑到不少产品，由于可以有良好的运输条件下，这时再采用易撕盖EPE(铝质、铁质的都有)，罐装成本又会有所下降，且品质提高，重量更轻巧。
由于铝合金薄板的制造、加工总是和先进的航空工业挂钩，所以不论是要制造各种成分的铝镁或铝锰合金二次冷轧薄板，或做浅冲、深冲罐身，或是作各式各样的易开盖或罐底，其制作罐身工艺，都比生产镀锡板和制罐更简单，更易于控制，也更易获得更好的后果。
易撕盖EPE
镀锡薄板或铝合金薄板易开盖，由于都需要冲出一个铆钉，同时又不破坏局部的材料，并保证开启刻痕深度均匀并易于开启，所以对所用薄板的要求就十分严格，尤其是采用二次冷轧板(厚度0.16mm以下)时。所以近10年来，发达国家，已逐渐转向采用最简单的、厚度仅为50um上下的铝箔或钢箔。当然，这里的核心技术是密封的方法。
具体的密封方法，除常见的黏合(用食品级黏合剂)法以外，针对具有负压的食品罐，或有正压的啤酒之类，卷封是密封牢度更好的方法。超薄的镀锡和镀铬板以及覆膜铁和铝薄板的出现和改进，是制罐材料的创新。这表明，材料的创新是食品空罐和制罐工艺改进创新的基础。所以，追求用更卫生、更安全、更轻巧、更美观的材料，通过新工艺、新技术、新设备，来做成新的空罐，是行业的方向。
热线：0592-5572489 传真：0592-5239732
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