Аналитический журнал упаковочной индустрии   Поиск

PakkoGraff Новости Читателям Подписка Распространение Рекламодателям Обратная связь


Статьи
Свежий номер



// Читателям // Статьи // Бизнес-опыт // Практика

Фактор риска


Summary:
Когда инженер-разработчик создает новую ПЭТ-бутылку, он должен принять во внимание большое количество различных факторов, которые оказывают влияние на напиток, содержащийся в бутылке, и на саму упаковку. В данной статье мы собираемся остановиться на некоторых основных понятиях, определяющих его выбор

Когда инженер - разработчик должен создать новую ПЭТ бутылку, он должен принимать во внимание большое количество различных факторов, которые оказывают влияние на напиток, содержащийся в бутылке,  и на саму упаковку. В данной статье мы собираемся остановиться на некоторых основных понятиях, определяющих его выбор.

В настоящее время для производства бутылок в Европе ежегодно используется около 1.63 миллиона тонн полимера ПЭТ. Данный рынок растет приблизительно на 10% в год, в особенности это касается производства напитков. ПЭТ бутылки, по сравнению с традиционным однослойным или многослойным стеклом, имеют явные преимущества: низкая стоимость, легкий вес и большая прочность. Бутылочная промышленность постоянно ищет более легкие и более стабильные материалы, для того чтобы удовлетворять различным и многообразным требованиям, исходящим от законодательства и маркетинговых исследований.


Производители пластиков ответили на эти запросы множеством потенциальных решений, которые базируются, в большинстве своем, на основе ПЭТ (по-лиэтилентерефталата), привлекающей потребителей своими техническими и стоимостными показателями.

Однако даже сейчас при разработке новых ПЭТ бутылок инженер должен учитывать огромное количество различных факторов, которые могут оказать влияние на конечный продукт и упаковку.

Он может классифицировать эти факторы по различным категориям: химические, механические, а также маркетинговые факторы.
Химические факторы
Среди химических факторов первое, о чем необходимо подумать, — это возможное взаимодействие между бутылкой и ее содержимым, что может привести к эффекту перетекания или проникновения.

При выборе упаковочного материала необходимо убедиться, что напиток и бутылка полностью соответствуют друг другу.
Многие производители ингредиентов для изготовления напитков предлагают адаптировать состав напитка к упаковке, чтобы, таким образом, они могли оказывать влияние на пригодность одного к другому.

Уделяя должное внимание факторам, влияющим на упаковку и ее содержимое, можно разработать инструкции для правильного выбора ингредиентов при изготовлении напитков.

Полиэтилентерефталат может как абсорбировать, так и десорбировать различные химические вещества. Это могут быть вещества, входящие в состав напитков, которые обычно абсорбируются при контакте со стенкой бутылки, или это могут быть химические вещества, возникающие при производстве ПЭТ тары, которые могут легко перейти с пластика бутылки на продукт.

Подобные химические вещества в настоящее время хорошо известны и перечислены во всех законодательных актах, регулирующих производство напитков. Они включают уксусный альдегид, этиле-ны, диэтиленгли-коль и каталитические остатки. Уровень содержания уксусного альдегида может увеличиваться из-за множества факторов: при старении ПЭТ уксусный альдегид высвобождается гораздо легче; повторно используемый материал выделяет больше уксусного альдегида, чем чистый ПЭТ; термические нагрузки при горячем розливе в ПЭТ бутылки вызывают выделение химических веществ из упаковочного материала.   Кроме   того даже минимальная разница в уровне концентрации может привести к проникновению веществ упаковки в продукт, а также в окружающую атмосферу. Вторым важным химическим аспектом, связанным с использованием ПЭТ бутылок, является диффузия некоторых важных газов, таких как СО2,
О2, N2, внутрь контейнера и из него. Так как пластмассы являются очень легкими материалами, характеризуемыми           очень низкой плотностью, то в
их молекулярной структуре имеется достаточное количество свободного пространства, через которое могут проходить газы и жидкости. Это свободное пространство можно уменьшить посредством специальной обработки во время производства ПЭТ бутылок. Процесс проникновения газа может быть описан как растворение газа, известный также как растворение-диффузия. Газы растворяются на одной стороне материала и из-за различного уровня их концентрации проникают сквозь материал упаковки, достигая другой стороны стенки контейнера, где они десорбиру-ются. Это также объясняет разную степень проникновения различных газов: например, СО2 демонстрирует лучшую проникающую способность, чем О2, даже несмотря на то, что молекулы СО2 больше чем молекулы О2.

Газированные напитки теряют больше СО2, чем растворенного кислорода за один и тот же период времени. Причем из-за хорошей растворимости СО2 в пластике газированные напитки с течением времени будут терять все больше и больше содержащегося в них СО2. Вдобавок ко всему, высокое давление в бутылке приводит к увеличению степени диффузии.

Что касается кислорода, он дает эффект окисления, а диффузия О2 в напиток может привести к реакции с некоторыми другими ингредиентами, что может вызвать видимое ухудшение и оказать влияние на вкус напитка, делая его неприятным. Эта проблема частично решается путем использования ингредиентов или добавок с анти-окислитель-ным эффектом.Газ азот (N2) не имеет окислительных свойств, поэтому он часто нагнетается в пространство под крышкой в бутылку с газированными и спокойными напитками сразу же после розлива и перед укупоркой бутылки. Это вытесняет кислород, и бутылка может быть укупорена без кислорода. Дополнительное расширение N2, во время нагревания содержимого бутылки после холодного розлива, помогает создать требуемое давление в упаковке, увеличивая ее стабильность. Одним из важных направлений научно-исследовательской работы в области упаковочных материалов является бутылка с барьерным слоем. Наилучшие достижения в этой сфере — однослойные решения с поглощающими кислород добавками и различные многослойные решения, такие, например, как использование внутреннего слоя из пассивного нейлона, который выступает в качестве барьера для СО2 и активного поглотителя О2, объединенного с нейлоном. Значительным преимуществом поглощающего кислород слоя, по сравнению с пассивным барьерным к проникновению кислорода, является то, что даже кислород, содержащийся в упаковке, удаляется посредством него.
Но в самом ПЭТ полимере находится значительное количество кислорода, и поэтому внешнее покрытие может только задержать уже имеющийся в упаковке кислород.
Механические факторы
Два основных механических фактора, на которые должен обращать внимание инженер, разрабатывающий упаковку, — это усадочная деформация материала и механические нагрузки.Растягивание и выдув пластиковых преформ при производстве ПЭТ бутылок происходит следующим образом: преформы предварительно нагреваются и растягиваются в горячей металлической пресс-форме, а затем раздуваются до нужной формы бутылки. После выхода бутылок из пресс-формы они могут храниться, готовые для последующего розлива, или же непосредственно направляться на линию розлива.


Усадочная деформация ПЭТ бутылок после формования при высокой температуре может происходить в течение 72 часов. При производстве бутылки большего размера, чем требуется, такая усадочная деформация может быть компенсирована, и бутылка будет готова для наполнения требуемого объема жидкости.При транспортировке готовых пластиковых бутылок на станцию наполнения они подвергаются трению и могут получить царапины на внешней поверхности. Царапины на внешней стороне уменьшают толщину стенки, и это может стать проблемой, в особенности для заводов, использующих оборотные ПЭТ бутылки. Кроме того, в царапинах может скапливаться грязь,которую бывает трудно удалить. Использование подходящих смазоч-ных материалов поможет избежать потертостей на бутылках и ухудшения их внешнего вида. Соответствующим образом установленные форсунки, наносящие легкий раствор мыла на конвейер, могут значительно улучшить прохождение бутылок. Такой мыльный раствор можно легко удалить водой после окончания про-из-водственной смены. Другим способом избежать повреждений из-за трения является выбор правильной формы бутылки и этикетки. Большие этикетки увеличивают способность бутылки сопротивляться механической нагрузке. Полное круговое покрытие бутылки, такое как рукавная этикетка (sleeve), создает полную защиту бутылки, что предохраняет ее от механических повреждений. Если бутылки подвергаются 20-30 рабочим циклам обработки (в некоторых странах разрешено многоразовое использование бутылок при определенных условиях), то они имеют большую толщину стенок, чем обычные одноразовые бутылки, но также должны пе-ревозиться на большие расстояния в специальных ящиках и подвергаться процессу мойки. Эти условия до-бавляются к механической нагрузке на них, что приводит к появлению новых царапин и ухудшению поверхности.

Многие компании отказались от многократного использования бутылок, предпочитая одноразовые бутылки, которые в некоторых странах должны быть возвращены в переработку через систему сбора тары, или через отдельную систему сбора отходов упаковки.

Использованные бутылки измельчаются, а пластик перерабатывается для дальнейшего использования. Эта система переработки позволяет производителям использовать старые бутылки для, например, изготовления ящиков для бутылок, поддонов или для множества других целей.
Физические факторы
Физические факторы, которые оказывают влияние как на технологический процесс, так и на продукты — это температура и свет.
Температура играет ключевую роль в переработке полимера и в производстве ПЭТ бутылок. Преформы должны быть растянуты и нагреты до строго определенной температуры, и эти установленные значения должны контролироваться вплоть до выхода готовой бутылки из пресс-формы.
Повышенная температура имеет тенденцию ускорять реакции, воздействуя на напиток, содержащийся в бутылке. Если необходимо избежать использования консервантов, то напитки должны разливаться в горячем виде. Тепло убивает микроорганизмы, которые могут очень быстро размножаться даже в кислотной среде, такой, как газированные напитки. Любой ингредиент, который теряется во время процесса пастеризации, должен подаваться в избытке, чтобы компенсировать эти потери. Температура также играет свою роль при транспортировке и хранении наполненных бутылок. Естественное старение продукта происходит быстрее при повышенной температуре, а предусмотренный срок реализациипродуктов уменьшается при хранении в помещении с температурой, превышающей комнатную.

Правильное хранение продукта в прохладном помещении защитит его от ускоренного естественного старения. ПЭТ представляет особую проблему при горячем розливе при температурах 85-95°С, так как он начинает размягчаться после 70°С. Классическим способом преодолеть эту проблему является использование более тяжелой преформы и выдув бутылки в предварительно нагретой пресс-форме. Тепло в пресс-форме заставляет материал принимать более кристаллическую структуру, чем обычно она бывает в растянутой и выдутой бутылке, и, соответственно, оставаться жесткой при более высоких температурах. Эта уловка заметно увеличивает так называемую температуру стеклования.
Вторым серьезным требованием при горячем розливе бутылок является их прочность на сжимание, когда укупоренная бутылка и ее содержимое охлаждаются, и давление под крышкой заметно падает. Некоторые производители используют такое решение этой проблемы, как встраиваемые гибкие «вакуумные панели» в стенки бутылок.

Добавочной особенностью бутылок для горячего розлива, при котором используются более высокие температуры, является кристаллизация горлышка бутылки. Во время этого процесса, который выполняется перед выдувом, нагревается только область горлышка, оставляя корпус преформы защищенным тепловым экраном. ПЭТ кристаллизуется привысокой температуре и становится матовым (белым на прозрачной пре-форме).

Высокая температура и последующее охлаждение оказывают свое воздействие на форму горлышка бутылки (критическая область в отношении размеров), которая в свою очередь требует более высокой степени подготовки и опыта в дизайне пре-форм. Если свет оказывает незначительное влияние на пластик, то для содержимого бутылки он становится значительно более критичным. Очень тонкий прозрачный пластик ПЭТ бутылки позволяет свету проникать до содержимого и может вызвать определенные изменения внешнего вида и вкусовых характеристик напитка. Под воздействием света могут образовываться новые радикалы, которые могут вступить в реакцию с некоторыми компонентами содержимого бутылки. Аналогично окислению, может произойти изменение цвета и появление постороннего запаха. Этого влияния можно избежать только изме-нением самой упаковки. Окрашенные бутылки и дополнительная внешняя упаковка, такая как, например, круговая этикетка, могут сильно уменьшить влияние света на продукт.

Правильные условия хранения, в помещении с минимальным освещением, обеспечат долгий срок хранения продукта.
Маркетинговые факторы
В конце концов, ПЭТ бутылка - это не просто контейнер, он является также маркетинговым инструментом, цвет которого может влиять на выбор заказчика. Поэтому не удивительно, что растущее использование ПЭТ бутылок принесло за собой запросы на специфические цвета для того, чтобы соответствовать цвету привычной стеклянной тары, которую ПЭТ бутылки призваны заменить в повседневной жизни, а в последствии стать цветом бренда, или дать потребителю что-то новое. Выбор правильного цвета при одних и тех же обстоятельствах очень часто определяется традициями. Как когда-то, много   лет    назад, определенный цвет стал ассоциироваться в сознании потребителей с различными типами продуктов, цвет бутылок был выбран на роль «метки».
Прозрачный синий или зеленый цвет стал ассоциироваться с минеральной водой; прозрачный желтый или красный часто используется для растительного масла; янтарный цвет означает пиво. Цвет бутылки может быть так же непосредственно связан с брендом продукта (например, зеленая бутылка напитка 7-Up), и в этих ситуациях ПЭТ- бутылка нужного цвета будет совершенно необходима для того, чтобы убедить специалиста по маркетингу принять его. С другой стороны, ясно также, что неправильный выбор цвета бутылки может оказать отрицательное воздействие на потребителя, когда он увидит ее на полках супермарке та. Для удовлетворения этих запросов производители пигментов разработали широкую гамму красителей   для   ПЭТ.   Они включают традиционные янтарные, синие и зеленые, а также большое количество прозрачных и матовых. В частности, особый интерес вызывает цвет льда, успешная имитация замороженного стекла, для которого производители разработали специальные цветовые таблицы.

Там, где производство превышает 100 миллионов бутылок в год, обычно процесс изготовления ПЭТ бутылок проходит в две стадии: вначале изготавливается преформа, а затем выдувается бутылка, которая производится непосредственно перед розливом для уменьшения размеров складских помещений. Цвет обычно добавляется путем подмешивания master-batch, который производится с тенденцией создания все более концентрированных красителей с целью минимизации стоимости окраски бутылки. Также растет спрос на все более мелкие гранулы полимера, для облегчения дисперсии концентрированного красителя в нем. Для крупных производств применяется также жидкий концентрат, как для прозрачных, так и для матовых  цветов.

   Высокая концентрация пигментов в этих жидкостях приводит к значительному снижению себестоимости, но, естественно, не без некоторых недостатков, особенно в плане дозирования жидкости, и, прежде всего, мойки оборудования. Существует также возможность проникновения жидкого пигмента сквозь бутылку. Альтернативные решения предлагаются производителями в форме очень мелких гранул высококонцентрированных красителей, которые могут использоваться как и жидкие красители. Из-за низкой точки плавления рекомендуется использовать высовысокопроизводительное дозирующее оборудование. Бутылки окрашиваются в различные цвета скорее из маркетинговых соображений, чем из функциональных. Однако при определенных условиях требуется защита против ультрафиолетового излучения или функция стабилизации напитка, поэтому в настоящее время разрабатываются комбинированные формулы, включая цвет, стабилизирующие и барьерные добавки.

Светлана Гаврикова

 


2005 #7


PakkograffOnLine
выберите номер
#
Логин
Пароль »
Регистрация / Забыли пароль?

Электронная газета PakkograffExpress
выберите номер
#
[ Карта сайта ] [ Помощь ] [ Ответственность и правила ]
Upakovano Group