В этом разделе дано краткое описание технологии производства стеклянной тары, ассортимента и показателей качества банок, бутылок и флаконов, методы и устройства для их контроля, процессы упаковки, транспортировки и эксплуатации стеклянной тары в разных отраслях пищевой промышленности.
В производстве многих пищевых продуктов и напитков - плодоовощных консервов, соков, безалкогольных напитков, минеральных вод, пива, вин и ликеро-водочных изделий - применяется стеклянная тара, которая благодаря своим специфическим эксплуатационным свойствам остается незаменимой для упаковки.
Развитие стеклотарной промышленности неразрывно связано с совершенствованием общего стеклоделия. До 1900 г. в производстве использовали засекреченную рецептуру составов стекол, тару изготавливали вручную с помощью примитивных устройств и приспособлений, качество изделий было низким. В течение следующих 20 лет появились первые стекловаренные печи и машины для механизированной выработки изделий. Еще 25 лет потребовалось для того, чтобы усовершенствовать технологические процессы производства стеклянной тары, внедрить скоростные питатели стекломассы и начать использовать многоместные формы на вращающихся столах стеклоформующих машин.
В последующие десятилетия происходит выбор наиболее совершенных процессов и оборудования в производстве стеклянной тары, механизация и автоматизация всего производственного процесса, стандартизация изделий.
Непрерывно возрастающие потребности пищевой промышленности в стеклянной таре могут быть удовлетворены за счет увеличения объемов производства и совершенствования ассортимента стеклянной тары, улучшения сбора и повторного использования банок и бутылок, повышения качества стеклянной тары и снижения ее потерь при транспортировке.
Несмотря на то что в последние десятилетия для упаковки пищевых продуктов широко применяют картон, бумагу, жесть и пластмассы, роль стеклянной тары возросла. В развитых странах ее выпуск составляет 55-80% от общего выпуска стекла в тоннах.
В конце 20 века выпуск тарного стекла во всем мире резко увеличился: в США он удвоился, во Франции возрос в 4 раза.
Опыт развитых в промышленном отношении стран показывает, что с точки зрения экономики и экологии стекло - наиболее предпочтительный упаковочный материал. Для производства стеклянной тары в качестве основного сырьевого материала используется кремнезем, которого в земной коре содержится около 60%. Наряду с другими компонентами для изготовления тарного стекла применяют кварцевые пески специальных месторождений, а также пески пустынь, горные породы, шлаки металлургических производств и др. Доступность и низкая стоимость сырья определяют экономичность стеклянной тары.
Существует значительная разница в стоимости стекла и других упаковочных материалов. Например, в конце 20 века в Германии стоимость 1 т стекла была приблизительно в 6 раз ниже стоимости 1 т металла и пластмассы, в 3 раза меньше стоимости 1 т бумаги и картона. В этот же период в Великобритании стоимость сырья для изготовления пластмассовых бутылок возросла на 70%. Это привело к снижению использования пластмассовых бутылок для молока и определило тенденцию роста производства стеклянных бутылок.
Вследствие повышения стоимости сырья значительно улучшилась конкурентоспособность стеклянных бутылок и банок по сравнению с металлической тарой. Удельная стоимость упаковки, отнесенная к единице массы продукта, для стеклянной тары меньше, чем для металлической. Например, в Великобритании к моменту доставки в магазин затраты на стеклянную бутылку с напитками вместимостью 0,28 л оказывалась меньше, чем на металлическую банку такой же вместимости. Еще более экономичной по сравнению с металлической оказывается стеклянная тара вместимостью 0,57 л и выше.
Для плавления стекломассы используются газообразное или жидкое топливо и электроэнергия. На долю стекольной промышленности приходится незначительная часть всей потребляемой энергии. Снижение энергозатрат может быть достигнуто повышением эффективности стекловаренных печей и уменьшением материалоемкости стеклотарных изделий. В этом направлении в промышленности имеются существенные достижения.
Экологические проблемы производства и использования стеклянной тары следует рассматривать с точки зрения истощения природных ресурсов и загрязнения окружающей среды использованной стеклянной тарой.
Перечисленные проблемы в последние десятилетия становятся все более важными, часто решающими при выборе способа производства различных промышленных изделий. Известно, что отходы ряда производств загрязняют воздух, почву, реки и озера. Поэтому предприятия вынуждены строить дорогостоящие очистные сооружения. Некоторые изделия трудно утилизировать. Стекло в этих отношениях представляется наименее опасным.
Добыча сырья для производства стеклянной тары не связана с процессами, загрязняющими окружающую среду.
При производстве стеклянной тары во избежание выделения в атмосферу твердых частиц и газов устанавливают специальные фильтры. Для контроля степени прозрачности дымовых газов в трубах стекловаренных печей размещают приборы, фиксирующие интенсивность светового потока. Отходящие газы очищают в фильтрах из стеклоткани и электрофильтрах, которые обеспечивают эффективность очистки в пределах 90-99%. В стекольной промышленности Японии и США работают электрофильтры с положительными коронирующими электродами, а также с положительными и отрицательными осадительными пластинчатыми электродами.
Снижение пыления шихты при транспортировке и разгрузке достигается использованием специальных «лодочек», закрывающих дно вагонов и автомашин с нижней разгрузкой, применением небольших установок с рукавными фильтрами для пылеулавливания на силосах, на транспортном и смесительном оборудовании. В промышленности ведутся также работы по созданию новых смазок для форм и новых керамических красок, не дающих вредных выделений.
Таким образом, загрязнение окружающей среды при производстве стеклянной тары устраняется путем применения простых установок и приспособлений. На стеклотарных заводах не требуется строительство специальных дорогостоящих очистных сооружений, как это необходимо, например, при производстве бумаги, картона и полимерных материалов.
Стеклянная тара хорошо моется и дезинфицируется, что позволяет широко использовать ее повторно для упаковки пищевых продуктов. Кроме того, стеклотара легко утилизируется. Стеклобой в качестве сырьевого материала успешно применяется для варки тарного стекла и изготовления стеклотарных изделий. В шихту добавляют до 40% боя стекла. Имеется опыт производства бутылей для питьевой воды из стекломассы, сваренной из боя, без добавления обычных сырьевых материалов. Стеклобой, образующийся на заводах по производству стеклянной тары, без затруднений повторно используется на тех же заводах. Стеклобой, возникающий при транспортировке и на пищевых предприятиях, не должен содержать примесей, особенно металлических. Для сортировки стеклобоя по цвету и извлечения его из городских отходов созданы специальные установки.
Стеклобой используют не только в производстве стеклянной тары, но и для получения вспененных изоляционных блоков, асфальта, наполненного стеклом, стеклобетона, минеральной ваты и других строительных материалов.
Как показывает опыт ряда стран, потребители отдают предпочтение стеклянной таре при упаковке жидких пищевых продуктов и парфюмерно-косметических изделий. Это обусловлено главным образом не многолетними привычками покупателей и традициями упаковки продуктов, а отличными эксплуатационными свойствами стеклянной тары.
Стеклянная тара химически устойчива, обеспечивает длительное хранение пищевых продуктов без ухудшения их качества. Стекло не выделяет вредных для здоровья веществ, гигиенично, хорошо защищает содержимое от фотохимического воздействия, от загрязнения, насекомых, грызунов и микроорганизмов. Прозрачность стекла позволяет покупателю увидеть продукт, что часто лучше любой рекламы. С точки зрения герметичности укупоривания стеклянная тара не уступает металлической, пластмассовой или изготовленной из комбинированных материалов. Она газонепроницаема и способна выдержать значительное внутреннее давление, что особенно важно для выпуска шампанских вин и газированных напитков. Тара из стекла является лучшей упаковкой для вин, коньяков и других пищевых жидкостей, содержащих спирт. Применение для вин вместо стеклянных бутылок емкостей из поливинилхлорида приводит к появлению в вине вкуса и букета переокисленности, коричневых тонов в окраске, понижению ее интенсивности, снижению содержания свободного сернистого ангидрида.
Стеклянной таре можно придавать любую форму. Как правило, отдельные группы продуктов упаковывают в стеклянную тару, различающуюся по форме, цвету и оформлению. Особо важное значение имеют декоративные возможности стекла в парфюмерно-косметической промышленности, в которой заметна тенденция к сохранению стекла как материала для упаковки более дорогой продукции, находящейся в пользовании у потребителя длительное время.
Недостатками стеклянной тары являются ее значительная масса и невысокая механическая прочность. Однако в последнее время все большее применение находят способы высокоскоростного формования тонкостенной стеклянной тары, обладающей повышенной эксплуатационной надежностью.
Анализ состояния отечественной стеклотарной промышленности и развития ее в других странах показывает, что стекло в качестве упаковочного материала обладает большими потенциальными возможностями, связанными с совершенствованием технологического процесса производства, улучшением качества стекломассы, интенсификацией процессов стекловарения и формования, внедрением совершенных способов автоматизированного контроля качества, модернизацией стеклянной тары, совершенствованием ее упаковки и применением способов упрочнения бутылок, банок и флаконов.