BALENÍ POTRAVIN. Sylabus textů k přednáškám z předmětu. Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Ústav konzervace potravin a technologie masa

Transkript

1 Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Ústav konzervace potravin a technologie masa Sylabus textů k přednáškám z předmětu BALENÍ POTRAVIN Doc. Ing. Jaroslav Dobiáš, CSc. Prof. Ing. Dušan Čurda, CSc. Provizorní učební text V Praze 2004

2 Obsah 1.Úvod 1.1 Význam, funkce balení 1.2 Terminologie 1.3 Stručný vývoj balení potravin 1.4 Ekonomika balení 1.5 Obecné nároky na obaly Požadavky z hlediska spotřebitele Údaje na obalu Požadavky obchodu Požadavky z hlediska přepravy a skladování, výroby Legislativní úprava požadavků na obaly a obalové materiály Obecné požadavky na obal potravin Zdravotní požadavky na obaly potravin Likvidace obalového odpadu Technická normalizace Ostatní předpisy 2. Obalové prostředky pro balení potravin 2.1 Klasifikace obalových prostředků 2.2 Dřevo 2.3 Tkaniny 2.4 Papír 2.5 Kovy Ocel Nerezová ocel Hliník Příloha 1 Zdravotní aspekty použití hliníku jako obalového materiálu 2.6 Sklo 2.7 Obaly z plastů Historie Klasifikace polymerů Základní typy reakcí vedoucí ke vzniku polymerů Významné vlastnosti plastů Základní typy plastů používané v obalové technice Deriváty přírodních makromolekulárních látek Syntetické polymery Polyolefíny Vinylové polymery Akrylové polymery Dusíkaté polymery Polyestery Termosety Zkoušení plastů 2.8 Poživatelné obaly 2.9 Pomocné obalové prostředky Lepidla používaná při balení potravin 2.10 Potisk obalových materiálů Tisk z výšky BAL2004/01 2

3 Tisk z plochy Tisk z hloubky Sítotisk Další techniky potisku 3. Ochrana potravin obalem 3.1 Interakce mezi obalem a potravinou Nežádoucí důsledky interakce obal-potravina Žádoucí účinky interakce obal-potravina 3.2 Ochrana obalem před mechanickým poškozením 3.3 Ochrana potravin před změnami vlhkosti 3.4 Polymerní obalové materiály a jejich propustnost pro permanentní plyny, vlhkost a páry organických látek Úvod Teorie- možnosti vyjádření propustnosti a faktory propustnost ovlivňující Měření propustnosti 3.5 Ochrana obalem před oxido-redukčními změnami Úvod Podstata účinku MA Opracované potraviny Balení čerstvé zeleniny popř. ovoce Způsoby úpravy atmosféry v obalech Aktivní způsob úpravy atmosféry v obalu Pasivní způsob úpravy atmosféry v obalu Požadavky na obalové materiály určené pro balení potravin v MA Balení opracovaných potravin Balení čerstvého upraveného ovoce a zeleniny Předpokládaný vývoj v oblasti balení potravin v MA 3.6 Změny chuti a vůně potravin, ochrana před nimi a jejich ovlivnění obalem 3.7 Vliv záření na potraviny a ochranná úloha obalů 3.8 Ochrana obalem před změnami teploty a úloha obalu při tepelných procesech v technologii potravin 3.9 Kontaminace potravin složkami obalů 3.10 Ochrana potravin obalem před mikrobiálním znehodnocením 3.11 Ochrana potravin obalem před hmyzem a hlodavci 4. Ekologické aspekty balení potravin 4.1 Obalový odpad 4.2 LCA metody 4.3. Likvidace obalového odpadu 4.4 Biodegradovatelné obaly biodegradovatelné obaly na bázi celulosy biodegradovatelné polymery 5. Mechanizace a automatizace balení potravin 5.1 Klasifikace balících strojů 5.2 Balení tekutých výrobků 5.3 Balení sypkých výrobků 5.4 Balení heterogenních náplní 5.5 Balení kusovitých výrobků 3 BAL2004/01

4 1. Úvod 1.1 Význam, funkce balení 1. chránit výrobek před znehodnocením obal jedním z prostředků prodloužení údržnosti potravin, ochrana před vnějšími vlivy mechanickými, chemickými, fyzikálními a biologickými, pasivní x aktivní (záměrná interakce obal x potravina) funkce obalu: o o obaly pro mikrovlnný ohřev, balení v modifikované atmosféře. 2. vytvoření racionální manipulační jednotky 3. prostředek komunikace 1.2 Terminologie obalové prostředky obalové materiály hotové obaly pomocné obalové prostředky typy obalů spotřební přepravní skupinové, atd. 1.3 Stručný vývoj balení potravin BAL2004/01 4

5 obalová technika jedním z ukazatelů vyspělosti společnosti počátky balení od pradávna, vždy v souvislosti s oddělením místa výroby a místa spotřeby průmyslové počátky (19. století) dřevo a sklo odnepaměti plechovky o 1. polovina 19. století 60 ks/d o přelom století 1200 ks/d o dnes >500 ks/min papír až od poloviny 19. století, kdy objev chemického zpracování dřeva o o ( natronový způsob sulfitový způsob) plasty o bakelit (1920) o celuloid (prvé filmy) 1.4 Ekonomika balení balení v užším smyslu - operace od dávkování až po plnění do obalů, v širším smyslu: o o příprava a použití obalů + veškeré manipulace s obaly (skupinové balení atd.), v potravinářství cca 50 % spotřeby času ve výrobním procesu. náklady 5 BAL2004/01

6 obecně obal ve vyspělých zemích 5-15 % ceny výrobku, v potravinářství %, dáno zvýšenými nároky na obal. možnosti ovlivnění nákladů na balení stupeň automatizace a mechanizace balicí linky, velikost balení - jednoporcová balení až bezobalová distribuce potravin ( ocelová kráva ), vratnost obalů, volba obalového materiálu, jedním z kritérií již i snadnost likvidace obalů. 1.5 Obecné nároky na obaly obaly spojeny se sférou výroby, oběhu i spotřeby musí splňovat požadavky všech těchto sfér Požadavky z hlediska spotřebitele velikost (dávka) o o uzance zaokrouhlená množství, tj. hmotnost nebo objem u prodejních automatů někdy výhodnější zaokrouhlená cena ochranná funkce o o různý rozsah obvykle souvisí s mírou finalizace konstrukce obalu - manipulace ergonometrické řešení obalu, - snadné otevření - snadné vyprázdnění, možnost dávkování BAL2004/01 6

7 - možnost konzumace z obalu (např. nápoje, ale i tuby, aerosoly, obaly hotových pokrmů, atd.) - ohřev v obalu - varné sáčky, "dual-ovenable" výrobky, atd. - opětovné použití - informace Údaje na obalu - zákon č. 110/1997 Sb. o potravinách a tabákových výrobcích - vyhláška č.324/1997 Sb., o způsobu označování potravin a tabákových výrobků, o přípustné odchylce od údajů o množství výrobků označeného symbolem e - údaje na obalu - srozumitelné, tj. nekódované (vyjímkou šarže, před kódem písmeno L ) a) povinné - název - výrobce (sídlo, místo výroby, atd.) - typ výrobku (není ve vyhlášce č. 324/1997 Sb.) - množství (přípustná záporná odchylka, symbol e, nemusí být na potravinách vážených) - datum minimální trvanlivosti nebo datum použitelnosti (+ podmínky skladování) - údaje o způsobu použití - složení (výčet surovin v sestupné řadě, přísady E kód, pro některé typy nutriční hodnota ) - nutriční složení, použité suroviny 7 BAL2004/01

8 - výslovný zákaz některých typů klamných údajů - specifické informace typu nevhodné pro (není ve vyhlášce č. 324) - malé obaly některé údaje lze uvést jen na skupinovém balení b) volné - způsob použití - recepty (např. skládačkové etikety) Požadavky obchodu - upoutání pozornosti i méně kvalitní zboží výrazněji balené se stává prodejnějším - informace pro zákazníka nepřímo významné všechny faktory - viz předchozí kapitola - psychologie reklamy - vzbudit přání zákazníka o koupi - souvisí s vnímáním tvaru, barev, atd. - zapamatovatelnost obalu, atd. - nároky na estetické působení obalu, význam výtvarného řešení (princip kontur,princip vyváženého pole a další) - grafické řešení - otázka tradice - ochranná známka (zákon č. 137/1995 Sb., o ochranných známkách) - průmyslové vzory (zákonná ochrana originality vnější úpravy výrobku tedy i obalu, zákon č. BAL2004/01 8

9 527/1990 Sb., o vynálezech, průmyslových vzorech a zlepšovacích návrzích) - úměrnost kvality produktu a úrovně obalu - skupinové obaly - význam z hlediska rozšíření samoobsluh - odnosné obaly - obchodní skupinové obaly display kartony - násobná balení několik obalů tvarováno dohromady - čárový kód - EAN (Eupropean Article Numbering) -, v Evropě od roku převzat z USA a Kanady (UPC system Universal Product Code užívaný od roku 1966) - charakteristický pro spotřební balení - EAN místný - 13 znaků - značení zprava kontrolní číslo K národní symboly X 1 -X 10 (číslo výrobce 4-7 míst + číslo charakterizující výrobek 3-5 míst) prefix P 1 -P 3 (charakteristika země, ČR prefixfix = 859 ) - EAN 8-8 místný - 8 znaků - určen pro drobnější výrobky, u kterých není z prostorových důvodů možné používat kód EAN kontrolní číslo národní symboly, v tomto případě charakterizující výrobek Prefix, charakteristika země - celosvětové ústředí EAN v Bruselu 9 BAL2004/01

10 - v ČR zajišťuje koordinaci a řízení systému EAN firma EAN ČR, Na Pankráci 30, Praha 4 (tel nebo , tel./fax ) - pro systém EAN platí v České republice následující normy: ČSN , ČSN a ČSN P jiné typy kódů, např. - EAN/ITF (ITF 14, numerický, pro distribuční jednotky) - EAN/UCC/CODE 128 alfanumerický kód pro doplňující informace - Podrobnější informace o systému čárových kódů viz příloha I Požadavky z hlediska přepravy a skladování, výroby - manipulační funkce - vhodnost obalů pro dopravní a manipulační systémy - schopnost sdružování menších balení - paletizace - rozhodující způsob manipulace s potravinářským zbožím - prostá paleta 800 x 1200 mm - kontejnery - využití vysokozdvižných vozíků atd. - hmotnost obalů - obecně nejslabším článkem přepravního řetězce je lidská síla - lidská síla není limitujícím faktorem - využití prostoru při skladování - tvar obalů - stohovatelnost - mechanická pevnost BAL2004/01 10

11 - bezobalová přeprava - technologické vlastnosti Legislativní úprava požadavků na obaly a obalové materiály Nařízení a předpisy vztahující se k problematice balení potravin je možné rozdělit do následujících skupin: - obecné požadavky na obaly potravin (zákon č. 110/1997 Sb.), - zdravotní požadavky na obaly potravin (zákon č. 258/2000 Sb.), - předpisy týkající se likvidace obalového odpadu (zákon č. 477/2001 Sb., popř. 185/2001 Sb.), - technická normalizace (ČSN, ČSN EN, ČSN ISO), - ostatní předpisy Obecné požadavky na obal potravin Základní požadavky na obaly potravin formuluje zákon č. 110/1997 Sb., ze dne 24. dubna1997 o potravinách a tabákových výrobcích a o změně a doplnění některých souvisejících zákonů. Základní povinnosti výrobců potravin jsou zmiňovány v 5 Balení potravin. V ustanovení pod písmenem a) zde zákon ukládá tomu, kdo uvádí potraviny do oběhu, aby zajistil patřičnou technickou konstrukci obalu, zejména jeho uzávěru tak, aby nemohlo dojít ke znehodnocení potraviny bez otevření nebo poškození obalu. I když to z textu zákona přímo nevyplývá, je v zájmu každého výrobce zvolit takový uzávěr obalu, na kterém každé otevření přivodí nevratné změny patrné na první pohled. Ustanovení pod písmenem b) se odkazují na platnost zákona č. 20/1966 Sb., o kterém bude diskuse v příští kapitole. V 6 Označování potravin jsou uvedeny povinné údaje, které musí být na obalech potravin vyznačeny. Tato problematika je podrobně probrána v kapitole Zdravotní požadavky na obaly potravin 11 BAL2004/01

12 V důsledku vzájemného působení obalu a potraviny dochází vždy k transportu hmoty mezi obalem a balenou potravinou. Tento proces je obousměrný, avšak ze zdravotního hlediska je významný přestup hmoty z obalového materiálu do potraviny a tedy rozsah kontaminace potraviny složkami obalů. K uvolňování složek obalového materiálu do potraviny může docházet v důsledku migrace nebo koroze obalového materiálu. Z uvedeného je zřejmé, že pro balení potravin je třeba používat obalové materiály vyšší kvality v porovnání s ostatním zbožím. Ve všech vyspělých zemích je proto zaveden systém kontroly kvality obalových prostředků přicházejících do kontaktu s potravinami. V České republice je v současnosti základním předpisem zákon č. 258/2000 Sb., ze dne 14. července 2000 o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů. Hlavními prováděcími předpisy specifikujícími požadavky na základní typy materiálů přicházejícími do kontaktu s potravinami nebo pitnou vodou, tj. obalovými materiály, ale i součástmi potravinářských strojů a zařízení, atd., jsou - vyhláška Ministerstva zdravotnictví ČR č. 37/2001 Sb., o hygienických požadavcích na výrobky přicházející do přímého styku s vodou a na úpravu vody - vyhláška Ministerstva zdravotnictví ČR č. 38/2001 Sb., o hygienických požadavcích na výrobky určené pro styk s potravinami a pokrmy, novelizovaná vyhláškou 186/2003 Sb. Důležité je, že všechny prováděcí vyhlášky zákona č. 258/2000 Sb., a tedy i výše zmíněné vyhlášky jsou v souladu s platnou legislativou Evropské unie, což umožňuje mimo jiné uznávání zahraničních atestů na obalové prostředky vypracovaných v souladu s předpisy EU v České republice. Zákon č. 258/2000 Sb. ukládá výrobcům nebo dovozcům obalových prostředků vydat prohlášení, že výrobek vyhovuje příslušným hygienickým předpisům. V souladu se zvyklostmi v Evropské unii zákon nespecifikuje formu toho prohlášení ani podklady, na jejichž základě lze shodu se zákonnými předpisy deklarovat. V zákoně č. 258/200 Sb. ve stávající podobě nejsou uvedeny ani sankce za nesplnění této povinnosti, což v důsledku znamená, že výrobci nebo dovozci materiálů, které přicházejí do kontaktu s potravinami a které jsou užívány bez tohoto prohlášení, mohou být postiženi až po prokázání jejich nevhodnosti na základě laboratorních zkoušek. BAL2004/01 12

13 Co z uvedené změny zákonů vyplývá pro výrobce potravin? Kvalita obalových materiálů, popřípadě strojírenských zařízení, přicházejících do kontaktu s potravinami je významným momentem v systému zajištění bezpečnosti potravin (systému HACCP). Pro jeho průkazné zajištění (kontrolu kritického bodu ve výrobě) výrobci potravin vyžadují prohlášení o shodě s požadavky zákona 258/2000 Sb. od výrobců či dodavatelů obalů. Vzhledem k tomu, že ze zákona není stanovena závazná podoba tohoto prohlášení, je běžné, že obsah i forma prohlášení je výsledkem dohody vzniklé v rámci dodavatelsko-odběratelských vztahů mezi výrobcem potraviny a dodavatelem obalového materiálu. Z důvodů zajištění kvality a bezpečnosti finálního potravinářského výrobku je asi nejvýhodnější, aby výrobce potraviny trval na prohlášení podloženém výsledky laboratorních zkoušek v laboratořích způsobilých tyto testy na odpovídající úrovni provádět (tj. laboratořích akreditovaných) a obsahujícím vyjádření, resp. komplexní hodnocení hygienické způsobilosti na základě dostupných pramenů (zkušebních protokolů, údaje výrobců, atd.), kompetentním, tj. autorizovaným pracovištěm. Protože doposud nebyly osoby autorizované k posuzování výrobků podle zákona č. 258/2000 Sb. ustaveny a systém jejich výběru a hodnocení se teprve připravuje, je výhodné jak pro výrobce a dodavatele obalových materiálů tak výrobce potravin vyjádření Státního zdravotního ústavu v Praze. Lze totiž logicky předpokládat, že v případě jakéhokoliv problému v důsledku dodatečné kontroly kvality používaných obalových materiálů pracovišti hygienické služby, je posice výrobce potravin výrazně výhodnější, může-li se vykázat příznivým posouzením kvality tohoto materiálu ze Státního zdravotního ústavu jako vrcholového orgánu hygienické služby v České republice. Z uvedeného vyplývá, že vypracování prohlášení o shodě vlastností obalového materiálu s požadavky zákona 258/2000 Sb. je třeba věnovat maximální pozornost, neboť žádný posudek, byť od nejrenomovanějšího pracoviště nezbavuje výrobce obalových materiálů odpovědnosti za jeho kvalitu, a v případě, že se prokáže porušení platných limitů a nařízení, hrozí mu pokuta až do výše 2 milionů korun a v případě zavinění poškození zdraví až do výše 3 milionů korun Likvidace obalového odpadu 13 BAL2004/01

14 Zákonná nařízení týkající se likvidace obalového odpadu formuluje zákon č. 477/2001 Sb., který je v platnosti od a spolu s ustanoveními zákona č. 185/2001 Sb., o odpadech a o změně některých dalších zákonů. Znění zákona č. 477/2001 je již v souladu se směrnicí Evropského parlamentu a Rady 94/62/ES z 20. prosince 1994 o obalech a obalových odpadech. Proto je prvá část návrhu zákona ( 2) věnována definici základních pojmů, z nichž některé jsou definovány nově v souladu s výše zmíněnou směrnicí 94/62/ES. Jde např. o definici pojmu obal, dále o termíny uvedení obalu na trh, uvedení obalu do oběhu, opakované použití, vratný obal, zpětný odběr, atd. Vlastní smysl zákona spočívá ve vytvoření podmínek zabraňujících maximální možné míře ukládání obalového odpadu na skládky, tj. podpoře všech ostatních způsobů likvidace. Základní povinnosti vyplývající z tohoto zákona pro osoby uvádějící obaly do oběhu nebo na trh jsou: a) vydání Prohlášení o splnění podmínek uvedení obalu na trh, které musí vypracovat osoba uvádějící obal na trh a je povinna předat je osobě uvádějící obal do oběhu. Ta je ze zákona povinna toto prohlášení převzít tak, že je u obou na požádání dostupné kontrolním orgánům. Pro splnění těchto bodů je samozřejmě nutná spolupráce dodavatele obalů s plničem, pokud by došlo ke sporu, zda je některý výrobek obalem ve smyslu zákona nebo není, přináleží rozhodnutí Ministerstvu průmyslu a ochodu ČR ve spolupráci s Ministerstvem životního prostředí ČR. V tomto prohlášení je deklarováno splnění podmínek prevence vzniku obalového odpadu ( 3), kdy osoba uvádějící obal na trh je povinna zajistit, aby hmotnost a objem obalu byl co nejmenší při zachování jeho funkčnosti, dále ( 4) splnění omezení obsahu nebezpečných chemických látek, stanovení limitního obsahu těžkých kovů a možnosti opakovaného použití obalu nebo jeho likvidace recyklací, energetickým využitím nebo organickou recyklací. b) označování obalů a ohledem na aplikaci opakovaně použitelných obalů, vratných obalů a vratných zálohovaných obalů (viz např. ČSN a ČSN ). c) zajištění sdružené povinnosti zpětného odběru a využití odpadů z obalů pro výrobce a uživatele obalů, kdy osoba uvádějící obaly na trh nebo do oběhu je BAL2004/01 14

15 povinna zajistit zpětný odběr těchto obalů nebo odpadu z těchto obalů za stanovených podmínek ( 10) a jejich další využití v rozsahu stanoveném prováděcím právním předpisem, který určuje rozsah recyklace jednotlivých druhů odpadů z obalů v souladu s právem Evropského společenství ( 11). Osoba uvádějící obaly na trh nebo do oběhu může tyto povinnosti zajistit samostatně, nebo přenesením na jinou osobu a to při prodeji na kupce nebo na autorizovanou obalovou společností (AOS) jejichž status je v zákoně definován( 15). V České republice doposud pracuje jediná AOS a to Ekonom a.s. Převod povinnosti zpětného odběru musí být v obou případech smluvně podložen. d) registrace v Seznamu osob, které jsou nositeli povinnosti zpětného odběru a využití odpadů z obalů na Ministerstvo životního prostředí ČR nebo v seznamu smluvních partnerů AOS Technická normalizace Od je v platnosti zákon č. 22/1997 Sb., ze dne 24.ledna 1997 o technických požadavcích na výrobky a změně a doplnění některých zákonů. Tento zákon souvisí s uplatňováním českých technických norem a s požadavky státního zkušebnictví. Vyplývá z něho nutnost pro dovozce a výrobce vybraných typů výrobků vydávat tzv. Prohlášení o shodě daného výrobku s platnými harmonizovanými technickými předpisy ČR (ČSN EN, ČSN ISO). Pokud jde o obaly a obalové materiály, povinnost vydávat toto prohlášení se dnes týká jen obalů určených pro balení nebezpečného zboží, netýká se tedy obalů potravin. Pochopitelně obecná usnesení tohoto zákona o uplatňování technických předpisů při výrobě jsou platná i pro výrobu obalů potravin. Pokud jde o vlastní české technické normy harmonizované i doposud neharmonizované, v současné době již nejsou pro výrobce či uživatele obalů závazně, mají pouze doporučující charakter. Obaly a obalová technika mají vlastní třídu a to 77, normy týkající se obalů však lze nalézt i v jiných oddílech, například způsob balení jednotlivých potravinářských výrobků je zahrnut přímo v normách jakosti pro tyto výrobky. Bez ohledu na zmíněné číselné značení norem je možno technické normy v obalové technice členit na obecné normy (zabývají se názvoslovím a rozměrovou unifikací obalů), normy činnosti (normalizace balení a zkoušení obalových prostředků) a normy předmětové (normy pro jednotlivé obalové prostředky). 15 BAL2004/01

16 2. Obalové prostředky pro balení potravin 2.1 Klasifikace obalových prostředků - kvantitativní zastoupení obalových materiálů - charakterizuje stupeň vyspělosti společnosti - papír a lepenka obvykle okolo % - vyspělé společnosti dále relativně velká spotřeba kovů a plastů - spotřeba skla stagnuje nebo spíše klesá - objem dřeva a tkanin klesá - funkční dělení obalů - přepravní (distribuční) - skupinové - spotřebitelské - dělení obalových prostředků a obalů podle mechanických vlastností - měkké (flexibilní) - papíry - fólie z plastů, kovů, popř. tkanin - kombinace - polotuhé - papíry větší plošné hmotnosti - lepenky na skládačky - tuhé fólie z kovů a plastů (výroba misek a kelímků) - tuhé BAL2004/01 16

17 - sklo, kovy, lepenky, plasty, dřevo (láhve, sklenice, plechovky, krabice) - dělení obalů podle základních typů - sklenice, sáčky, krabice, plechovky, tuby, misky, atd. - typické spotřebitelské obaly - bedny, sudy, pytle, konve, demižony, žoky, atd. - typické přepravní obaly - dělení z hlediska látkového složení - použito v dalším výkladu - dáno možností obecného popisu aplikovatelností obalového materiálu v potravinářské technologii - možnost přímého kontaktu s potravinou - bariérové vlastnosti - odolností vůči mechanickému namáhání - odolností vůči tepelnému namáhání, atd. - druhy obalových materiálů - dřevo - papír a lepenky - tkaniny - kovy - sklo - plasty - poživatelné potahové látky či obaly 2.2 Dřevo - tradiční, velmi starý obalový materiál 17 BAL2004/01

18 - dnes na ústupu způsobeném především cenou - snaha o náhradu, odlehčení zejména aplikací plastů - současnost - v potravinářství aplikace dřeva typická pro obaly - imitující tradiční použití - luxusní obaly - výhody dřeva - dobrá mechanická pevnost při malé specifické hmotnosti - pružnost a tlumivý účinek při vibracích (možnost ohybu, malá křehkost) - dobré tepelně izolační vlastnosti - nízký koeficient tepelné roztažnosti - dobrá chemická odolnost (kyseliny i zásady) - hemicelulosy - ph < 2 rozpouští se zejména pentosany (listnáče) - ph = 7-11 dřevo obecně odolné - ph > 11 - hydrolýza hemicelulos - význam zejména pro desinfekci sudů - nevýhody dřeva - nasákavost a z ní plynoucí změny objemu podle obsahu vody - špatná odolnost vůči působení mikroorganismů - anizotropní povaha - namáhání v tahu a tlaku - nejodolnější ve směru let - namáhání ve střihu a ohybu - nejodolnější kolmo na vlákna - dnes i cena - nevhodné pro přímý styk s potravinou - pryskyřičnaté látky (jehličnany, zejména borovice) BAL2004/01 18

19 - třísloviny (dub) - trpká chuť - přechod do potravin - těkáním - extrakcí (alkohol) - zábrana obecně - vyložení ochranou vrstvou (plasty aj.) - vyluhování - druhy dřev používaných v balení potravin - měkké - především smrkové (dříve i jedle), někdy i modřín - výroba beden sudů, věder, někdy i kádí (modřín), palet, atd. - tvrdé - dub, buk - soudky na tučné potraviny máslo, sádlo, jedlé oleje, atd. - někdy kombinace - tvrdé dřevo konstrukční prvky - měkké dřevo výplně - obecně obaly potravin z málo druhů dřev, kromě smrku, borovice, dubu a buku uváděn i kaštan (sudy na víno, značkové lihoviny či pivo), topolové a lipové dřevo (dříve na krabičky), korek - tradiční výrobky - červený cedr pro krabice na doutníky - výroba dřevěných obalů - základem řezivo - dřevo opracované pilařsky - vlhkost okolo % 19 BAL2004/01

20 - velkoplošné materiály - modernější - překližky - močovino-formaldehydová lepidla pro potraviny - dýhy polepené papírem - dřevovláknité či dřevotřískové desky - u velkoplošných materiálů rozhodující vlastnosti pojiva - typy výrobků - dnes už většinou nahrazeny obaly z lineárního polyethylenu - bedny - klece na ovoce a zeleninu kg - poloklece na ovoce a zeleninu kg - platony - loubkové krabičky - sýry (lučina atd.) - sudy a škopky - velká pracnost při výrobě - dnes jen pro speciální účely (víno, luxusní lihoviny atd.), - stabilní nádrže (náhrada kovy, plasty, lamináty) - zátky korek - popis výroby sudů - viz kniha - náročné ošetřování sudů - nové se vyluhují (roztok sody po několik dní, voda, kyselina siřičitá) - "nemocné" se desinfikují - prázdné se pravidelně síří - (spalování proužků síry) - konzervace vnějšího povrchu - fermež, lněný olej, atd. - zkoušení - mechanická odolnost, nárazuvzdornost atd. - těsnost BAL2004/01 20

21 2.3 Tkaniny - tradiční obalový materiál - typické vlastnosti - pevnost - poddajnost - malá hmotnost - prodyšnost - především přepravní obaly - pytle - žoky - spotřebitelské obaly - síťky - hadicové úplety - materiály - klasické - juta - koudel (zejména lněná) - spřádaný papír (sulfátový) - novější - tkaniny z proužků plastů (především PE a PP) - netkané tkaniny - výhody - větší pevnost - menší hmotnost (až 1/5 hmotnosti juty) - odolnost vůči vlhkosti a mikrobům 21 BAL2004/01

22 - značení J T číslo plošná hmotnost v g.m -2 (např. 505 ) materiál způsob tkaní (např. K, P atd.) - významnější typy obalů: - pytle - balení sypkých materiálů ( kg) - žoky - přepravní obal hlavně na slisované zboží - větší objem než pytle - stažení páskami - síťky - spotřebitelské obaly pro čerstvé ovoce a zeleninu - umožňují kontakt s atmosférou neovlivňuje dýchání - pro moderní balící automaty vyráběny ve formě nekonečných hadic - aplikace i jako fixačních prvků (ochrana skleněných obalů před nárazem) 2.4 Papír - význam - v současnosti nejpoužívanější obalový materiál - přes 50 % světové spotřeby obalových materiálů připadá na papír - historie - papír a papyrus vynalezeny původně jako náhrada pergamenu při psaní - před 5. stol. BC Egypt a Řecko papyrus BAL2004/01 22

23 - 2. stol. BC - Číňané z kůry moruší - 8. stol. AC - Arabové zjistili odhalili tajemství složení papíru - rok 751 AD napadení Samarkandu Číňany zajatci znalí výroby papíru - postupné rozšíření jeho používání na Sicílii a do Itálie - 12.stol. Maurové přiváží papír do Španělska, odtud rychlé rozšíření do Francie; odtud pak do celé Evropy - pravděpodobný i vliv křižáků při přivezení papíru při návratu z výprav do Svaté země - prvé papíry ze lnu (popř. trávy), později ze starých lněných hadrů prvé zprávy o výrobě papíru v Anglii století objev výroby kartonu a lepenky v Číně - cca 1620 Třicetiletá válka - prvé zmínky o výrobě papírových pytlů první papírna v Americe (Germantown v Pensylvánii) Anglie prvá papírna využívající pohyblivá papírenská síta Anglie a Amerika - prvé komerčně vyrobené kartonové a lepenkové krabice - ty zpočátku převážně kulaté vzhledem k problémům s tvarováním rohů - prvé krabičky na šperky, později na pilulky a medikamenty, později (asi 1840) pro bonbóny - cca 1840 prvé potištěné papírové přebaly a etikety Bristol, Anglie komerční výroba plochých papírových pytlů a sáčků - cca 1850 objev vlnité lepenky USA, Francis Wolle, první stroj na výrobu papírových pytlů prvé stroje na vysekávání a skládání papírových a lepenkových krabic 23 BAL2004/01

24 - polovina 19. století použití dřeva pro výrobu papíru objeven natronový způsob výroby buničiny objeven sulfitový způsob lepené papírové sáčky a pytle a sáčky s postranním záhybem prvé automatické stroje na vysekávání a skládání papírových a lepenkových krabic Američan J. Jones patent na ochranu lahví papírem z vlnité lepenky na místo slámového obložení Američan Oliver Lang patent na dvouvrstvou lepenku - cca 1880 kontejnery na principu vinuté kartonáže s vrstvou asfaltu tvořící bariéru proti vodě, až ve čtyřicátých letech dvacátého století asfalt nahrazen hliníkovou fólií výroba papírů impregnovaných parafínem Amerika M.M. Smith výroba třídílné vlnité lepenky již přes 800 patentů týkajících se skládaných krabic - cca 1900 přepravní krabice z potahované vlnité lepenky - cca 1950 papírenské výrobky potažené mikrovosky - cca 1970 papírové výrobky zušlechtěné plasty - složení dřeva - 50 % celulosy - 30 % ligninu (pojivo ve střední buněčné lamele) - 20 % hemicelulosy (xylany, manany, atd.) - typy dřeva - tvrdá - krátká vlákna (délka 1 mm) jemný papír BAL2004/01 24

25 - měkká dřeva (délka 6,5 mm) hrubší papír - vliv klimatických podmínek - dřeva ze severu kratší vlákna - dřeva jarní mají vlákna pružnější, měkčí než dřeva letní - složení vlákna dřeva - uvnitř vlákna dutina (lumen) - stěny z lamel tvořených fibrilami (průměr cca 0,03 µm), ty z mikrofibril ( 3 nm x 1,3 µm), ty z řetězců molekul celulosy (jedna mikrofibrila jich obsahuje cca 3 miliony) + krátkých postranních řetězců hemicelulos - lamely, tj. vrstvy fibril, spirálně ovinuty vrstvou nazývanou kambium - působením vody fibrily bobtnají, cca 20 % v příčném a 3 % v podélném směru - vlastnosti, tj. struktura vlákna se zachovává i po odstranění inkrustujících látek struktura i bobtnání vláken papíru analogické - změna vlhkosti působí změna rozměrů papíru (více v podélném směru, tj. směru výroby, než ve směru příčném) - při zbobtnání fibrily pronikají kambiem, umožňují vzájemné zaklínění vláken při výrobě papíru (podstata zplstnatění papíroviny) - syntetické papíry - na bázi vláken syntetických polymerů - např. při balení potravin používány filtrační papíry s přídavky syntetických vláken (např. sáčky na čaj) - výroba papíru: - surovina - dřevo převážně smrkové, popř. jedlové, ale i dřevo listnáčů - dřevovina 25 BAL2004/01

26 - mechanickým rozrušováním dřeva na rychle rotujících kotoučích v přítomnosti vody (je-li horká, dřevo spařené, dřevovina hnědá) suspenze dřevných vláken včetně všech inkrustujících látek. Dřevovina přidávána někdy do méně kvalitních, tzv. dřevitých papírů, jako tzv. papírenská pololátka (spolu s buničinou, odpadovým papírem, méně i textilním odpadem). - buničina - chemické odbourání inkrustujících látek dřeva, tj. ligninu a hemicelulos - sulfitový způsob - Ca(HSO 3 ) 2 + H 2 SO 3 za vyšší teploty a tlaku - vyšší výnos buničiny - pouze malá část papírů pro obalové účely je tohoto typu - sulfátový způsob - Na 2 S + NaOH (sirník se získává tavením síranu s uhlíkatými látkami) - pro výrobu obalových papírů nejvýznamnější způsob - způsob šetrný k degradaci celulosy delší vlákna pevnost - podmínky cca 150 o C a 0,7 MPa po dobu několika hodin - nátronový způsob - NaOH - méně kvalitní papír - dnes již v praxi nepoužívaný - bělení buničiny - bělená x nebělená buničina - bělení - aktivním chlórem, např. Ca(ClO) 2, ClO 2, atd. - atomárním kyslíkem, např. H 2 O 2 BAL2004/01 26

27 - kritika tvorby dioxinů, chlorovaných derivátů, atd. - mletí papíru - neprovádí se vždy - jemné mletí ve vodní suspenzi (na vstupu cca 97 % voda, 3 % sušina) - klasicky se provádí v tzv. holandrech - ostré x mazlavé mletí - aplikace papírenských pololátek - aplikace látek upravujících vlastnosti papíru ve hmotě - plnidla - klížidla - barviva - pryskyřice (močovino-formaldehydové, popř. melaminoformaldehydové pro zvýšení odolnosti vůči vodě atd.) - papírenské síto - před sítem suspendování papíroviny v ještě větším množství vody (99,5 % voda, 0,5 % sušina) - zplstnatění papíroviny - rychlý pohyb síta (popř. vibrace síta) orientace vláken ve směru pohybu anizotropní vlastnosti (rozdíly mezi lícovou a rubovou stranou papíru) - po sítu poměr voda : buničina cca 3:2, tj. zbytek musí být dále odsušen - hlazení papíru - provádí se v zařízeních tzv. kalandrech - papír prochází mezi válci hlazení jednostranné i oboustranné - jsou li válce profilované papír vlnitý. - rozdělení papírových obalových materiálů papír < 224 g.m -2 lepenka > 224 g.m BAL2004/01

28 dříve i karton (hranice mezi skupinami 150 a 250 g.m -2 ) - výroba lepenky - spojování za vlhka - tzv. plné nebo těžké lepenky - vrstvy papíru spojeny celoplošně - lepenka ruční - opakované navíjení papíroviny na jeden sběrný válec - lepenka hutnější a pevnější v průtlaku - lepenka strojní - kolik vrstev tolik papírenských sít - umožňuje kombinaci různých vrstev např. chromnáhrada - další typy plných lepenek (např. slepované, vrstvené, atd.) - spojování za sucha - vlnitá lepenka - kombinace zvlněné a krycí vrstvy - slepováním vyschlých papírů lepidlem (klasicky vodním sklem) - důležitý poměr mezi dřevem listnáčů (krátká vlna) a jehličnanů - charakteristika podle počtu vrstev dvouvrstvá, třívrstvá, pětivrstvá, atd. - podle velikosti (výška, rozteč) - normované druhy vlnité lepenky (dle FEFCO, DIN) - vlna A (hrubovlnná lepenka vln.m -1 ) - vlna C (středněvlnná lep vln.m -1 ) - vlna B (jemnovlnná lep vln.m -1 ) - nenormované druhy - vlna D (velmi jemnovlnná lepenka vln.m -1 ) BAL2004/01 28

29 - vlna E (mikrovlnná lepenka vln.m -1 ) - vlna F (minivlnná lepenka vln.m -1 ) - vlna N (cca 555 vln.m -1 ) - vlna K (cca 99 vln.m -1 ) - zvyšování pevnosti střídáním velikosti, popř. směru vlny - impregnace - plástvová lepenka - impregnování papírenských výrobků - udílí - odolnost vůči vodě - bariérové vlastnosti - možnost tepelného sváření - způsoby impregnace - impregnace ve hmotě (přídavky impregnačních činidel během mletí) - impregnace povrchu papíru - dělení impregnačních látek podle stavu v jakém aplikovány - taveniny - plastisoly - vodné disperze - organické roztoky - laminace polymerními fóliemi - impregnace povrchu - taveniny - mikrokrystalické vosky - oproti parafinům více isoparafinů a naftenů - vyšší bod tání - větší plasticita, lepivost 29 BAL2004/01

30 - krystalizace v drobnějších krystalech - "hot-melty" - mikrokrystalické vosky modifikované vysokomolekulárními přísadami (EVA kopolymery) - lepší vzhled - svařovatelnost - ohebnost - spojují výhody vosků, tj. snadná zpracovatelnost daná nízkou viskozitou v roztaveném stavu, a polymerů, tj. mechanická odolnost - plasty - tavenina může - pronikat celou strukturou papíru - nános na povrchu, tzv. vytlačované nátěry (plasty okolo g.m -2 ) - impregnace povrchu - plastisoly - polymery (zejména vinylové) - disperze v kapalném změkčovadle - záhřevem rozpuštění vznik pravého roztoku ztuhnutí a vytvoření povlaku změkčeného plastu - impregnace povrchu - vodné disperze - nutno odpařit vodu - dnes zejména na bázi disperzí PVA, PVdC. - impregnace povrchu - organické roztoky - obtíže z rozpouštědly - nitrocelulóza, popř. acetát celulózy - specifické chemické úpravy BAL2004/01 30

31 - alkoholový roztok stearátochromylchloridu hydrofóbnost afinita k vláknům papíru - silikony - dodávají odpudivost i k dalším materiálům - používají se organické roztoky nebo emulze silikonových preparátů - druhy obalů z papírenských materiálů - papírenské výrobky slouží jako obaly v nejrůznější formě - fóliový materiál - víceméně hotové obaly - měkké - tuhé - fóliový materiál - nepromastitelné papíry - pergamen - pergamenová náhrada - pergamín - imitace nepromastitelných papírů - havana bezdřevý a dřevitý - sulfitové papíry - superior bezdřevý a dřevitý - alba, a další - vrstvené materiály - kombinace s plasty či hliníkovou folií - pergamen 31 BAL2004/01

32 - nepromastitelný - nerozmáčí se ve vodě (ani vařící) - papír chemicky upravený - 50 % kyselina sírová - ztráta vláknitého charakteru - aplikace: - balení tučných potravin často v kombinaci s hliníkovou fólií (tuky, maso, sýry) - kombinace s jinými materiály (vyložení beden, kbelíků atd.) - krytí povrchu marmalád, hořčice, atd. - zpravidla g.m -2 - pergamenová náhrada - nepromastitelnost výrazně nižší než pergamen - působením vody se rozvlákňuje - částečná nepromastitelnost důsledkem mazlavého mletí - nehlazená nebo hlazená obvykle z jedné strany - aplikace - potraviny méně tučné i méně vlhké (sušenky) - menší propustnost pro organické páry balení pochutin (kávy, koření) - podlepování hliníkových fólií - pergamín - analogie pergamenové náhrady - obvykle oboustranné hlazení hladký, lesklý vzhled - imitace nepromastitelných papírů - polomazlavé mletí - např. Havana BAL2004/01 32

33 - bezdřevá modifikace beya - podlepování hliníkových folií máslo, čokoláda, atd. - sulfátové, popř. sulfitové papíry - např. čistě buničité typ alba, albino - dobře potiskovatelné - vhodné pro úpravu plasty, parafínování i potisk - balicí papíry - různý obsah dřevoviny i plošná hmotnost (např. pod 40 g.m -2 tzv. kloboukové papíry - balení lahví) - vrstvené materiály - vrstvení plasty nejčastěji kombinace s PE nebo PP či jejich směsí - papír obvykle 50 g.m -2 - vrstva plastu obvykle 20 nebo 40 g. m -2 - velice běžný typ obalového materiálu - Tapaten - TAPA Tábor - Soloten - SCP Ružomberok - papíry s nánosem thermoplastického laku - běžně PVdC či PVAC - např. materiály S65, S70, S75 atd. - Pražské papírny - papír vždy 50 g. m -2, dopočet do čísla termoplast - oproti Tapatenu či Solotenu náročnější na dodržení teploty spojování, avšak daleko lepší bariéry - Supraterm (analogie S70) - SCP Ružomberok - papír s "peel efektem" - aplikace např. pro balení zdravotnických potřeb - struktura: - papír/silikonová vrstva (separace)/termoplast 33 BAL2004/01

34 - vrstvení hliníkovou fólií - vysoce bariérové materiály - obaly kombinující papír a hliníkovou fólii - např. PEALPA (Kovohutě Břidličná) - materiály pro výrobu nápojových krabic - hotové obaly - měkké - sáčky - z různých typů papíru, často kombinace různých papírů i materiálů - čtyři základní typy - ploché dno (strojní balení menších množství) - ploché dno a postranní záhyb - sáčky s křížovým dnem - obdélníkové dno a postranní záhyb (nejnáročnější typ, dobrá stabilita, vhodné pro ruční i strojové plnění) - v ČRněkoli výrobců papírových sáčků, např. Pražské papírny, Jihočeské papírny Větřní, Olšanské papírny, Papírny Brno, KRPA Hostinné. - přepravní pytle - analogie sáčků - aplikace zejména sulfátového papíru (70 g. m -2 ) - pro zvýšení pevnosti několik vrstev (3-5) - odolnost proti vlhkosti zlepšována impregnací či vrstvením - tvar po naplnění válcovitý (křížové dno), plošší (ploché dno) - závěr růžicovým úvazkem nebo zašití, ventilové pytle BAL2004/01 34

35 - velikosti od 45x80 cm až 65x120 cm, (šířka polovinou výšky kvůli skládání křížem) obvykle na 25 až 50 kg - tuhé, resp. polotuhé obaly - skládačky - velice rozšířené, úspory při transportu lepenky od g. m skládačky x skládačkové přířezy - jednodílné skládačky - z jediného přířezu - typy uzávěru - lepicí - slepení klop - zasouvací (samosvorné klopy) - ouškový - lze opětovně uzavírat - jazýčkový - dvoudílné skládačky - přiklápěcí - zasouvací - hermeticky uzavíratelné skládačky - tvar hranolovitý, válcový, konický, často stříškový uzávěr - základní materiál typ PE/papír/Al/PE, nebo PE/papír/PE - firma SKI Combiblok, Švýcarsko, -systém Combiblok - firma TetraPak, Švédsko - obaly tvarovány přímo na výrobní lince (Tetrapak) - firma Elopak, Norsko (Lierstranda) obaly Pure-Pak - skládané lepenkové bedny - analogie skládaček v oblasti přepravních obalů - výroba především z vlnitých lepenek 35 BAL2004/01

36 - dnes již velká mechanická pevnost i odolnost vůči vlhkosti stále více náhrada dřevěných přepravních obalů - potažená kartonáž - obaly z hrubé, plné lepenky lepenky potažené zušlěchtěným nebo potištěným papírem - rozlišuje se potažená kartonáž - průmyslová - luxusní a dárková - oproti skládačkám větší vzpěrová pevnost - historicky nejstarší lepenkové spotřebitelské obaly - vrchol rozvoje v padesátých letech - dnes nahrazeny potištěnými skládacími kartonážemi nebo krabicemi z plastů - nevýhodou vysoké výrobní náklady a prostorové nároky při přepravě - vinutá kartonáž - někdy uváděna jako typ potažené kartonáže - tvar válcovitý či konický tvar - obal vzniká navinutím a slepením jedné nebo více vrstev kartonu či papíru - kuželová vinutá kartonáž - kelímky - kelímkový karton (pevnější než karton skládaček) - jednostranná či oboustranná parafinace - nověji impregnace PE - výlučný výrobce v ČR- PAP Sušice - vinutá kartonáž válcovitá BAL2004/01 36

37 - navíjení kartonu - většinou spirální - konvoluntní měkčí obaly - i oválné tvary - uzávěry vtlačovací nebo "konzervové" (měly by být speciální pro vinutou kartonáž) - po úpravě (vrstvení hliníkovou fólií nebo plasty) lze plnit i kapalinami, běžně obaly pro nápoje, motorové oleje atd. - lepenkové bubny, kbelíky - přepravní obaly - výrobce v ČR - Východočeské papírny Hostačov - tažená a lisovaná kartonáž - jeden z nejstarších typů kartonáže - prostorové obaly vyráběné z plochých lepenkových přířezů - na bočních stěnách vizuálně patrné vrásně, popř. klínovité tmavší skvrny vznikající slisováním zvrásněných bočnic - výhody - jednoduchost výroby - rozmanitost tvarů - nevýhody - výška bočnic nemůže překročit polovinu průměru základny - boční stěny mají snahu se roztahovat, zejména ve vlhkém prostředí - typické obaly - krabice na sýry složené ze spodního dílu s vsazeným krčkem a nasazovacího víka - dna a víka pro vinutou kartonáž - ploché tácky a misky 37 BAL2004/01

38 - obaly z nasávané papíroviny ( nasávaná kartonáž ) - tvarování na vhodně profilovaných papírenských sítech (lze vidět jeho stopy) - výroba tácků a misek, proložek, nádobek, fixačních prvků, atd. zkoušení papírových obalů - fóliové materiály - řada zkoušek testujících zejména: - mechanické vlastnosti především s ohledem na mechanické vytváření obalů - plošná hmotnost - pórovitost - stav impregnační vrstvy - nepromastitelnost - propustnost pro vlhkost - u vrstvených materiálů i propustnost pro plyny, resp. aromatické látky - hladkost - kvalita potisku, atd. - tuhé obaly - pevnost (pádové zkoušky, atd.) - kontrola rozměrů (u skládaček) - vzhled - propustnosti (u hermetických obalů) - mechanické vlastnosti (reziduální odpor v liniích ohybu, atd.) 2.5 Kovy BAL2004/01 38

39 - významný obalový materiál - aplikace v současnosti se stále rozšiřují historie: - starověk - využívání nádob ze stříbra a zlata - starověký Řím známa aplikace olova k uzavírání sklenic s mastmi, je pravděpodobné, že byly používány i fólie z olova - středověk - nádoby z cínu Londýn, Anglie, šňupací tabák prodáván v kovových tabatěrkách - cca 1810 Peter Durand - patent na použití kovových nádob, plechovek uzavíraných pájením víkem s plnícím otvorem Oersted poprvé izoloval hliník (v té době velmi drahý a vzácný kov) krabice na čaj vykládány fólií z olova (při balení cigaret se tyto fólie používaly ještě ve třicátých letech minulého století) plechové cínové krabičky na sušenky a zápalky fólie z cínu (resp. jeho slitin s Pb, Sb, Zn nebo Cu vzhledem k obtížnému válcování čistého cínu) používány pro balení čokolády. Pod názvem staniol se tyto fólie používaly až do druhé světové války pro balení čokolády, sýrů, atd první potištěná kovová krabice v USA (Dr.Lyon s tooth powder) - plechovky otevírané klíčem navinujícím proužek odtrženého plechu smaltování vnitřního povrchu konzervových plechovek prvé otvírače plechovek na principu páky prvé zmínky o uzavírání plechovek naválcováním uzávěru (The Max Ams double seamed method) kovová tuba spojená s objevem zubní pasty W. Sheffieldem 39 BAL2004/01

40 Sanitary Can Company - patent na zařízení pro výrobu double seemed plechovek zrychlení výroby (2500 plechovek.min -1 ), rychlé opuštění plechovek uzavíraných pájením, přesto některé používány ještě v šedesátých letech toho století (např. pro kondenzované mléko). Plechovky s otvorem ve víku zcela zmizely až v roce komerčně dostupná hliníková fólie - kolem kontinuální výroba plechovek na body-makerech rozvoj technik výroby a potisku hliníkové fólie sprejové balení přípravků proti hmyzu, L. Goodhuem a W. Sullivan, USA (bomby na štěnice používané v americké armádě, vlastní objev aerosolového balení již v roce 1889) nádobky a tácky z hliníkové fólie - cca easy open konzervové uzávěry hliníkové plechovky hliníkové plechovky pro pivo - aplikace kovů jako obalových materiálů - spotřebitelské i přepravní obaly různé velikosti - kovové fólie - tuby - plechovky - konve - sudy - kontejnery (i několik m 3 ) - kovy používané pro potravinářské obaly - v praxi využíváno pouze několik kovů - ocel BAL2004/01 40

41 - technické železo s obsahem uhlíku do 1,7 % - různá povrchová úprava - hliník - různá povrchová úprava - technické železo s obsahem uhlíku do 1,7 % - různá povrchová úprava - cín - dříve i jako samostatný obalový materiál staniol (fólie) - dnes celosvětový deficit - doposud nepostradatelný při povrchové ochraně ocelových plechů pro konzervové plechovky - chrom - povrchová ochrana konzervových plechovek - zinek - povrchová ochrana některých přepravních obalů - olovo - tuby pro technické účely - součást pájek pro plechové obaly (pro potravinářské plechovky v současnosti prakticky nepoužíváno) - výhody kovů jako obalových materiálů - výhodné mechanické vlastnosti - dokonalé bariérové vlastnosti - někdy výhodou i dobrá tepelná vodivost - nevýhody kovů jako obalových materiálů - možnost koroze působením některých náplní i vlivem atmosférických podmínek 41 BAL2004/01

42 2.5.1 Ocel výroba ocelových plechů - ocelové plechy surovinou pro výrobu konzervových plechovek - již ve fázi výroby je možné podstatně ovlivnit kvalitu plechu a tím budoucího obalu - vliv přísad - vliv technologického postupu při výrobě oceli, zejména průběh teplot - ocelové plechy se klasifikují podle tvrdosti, pevnosti v tahu. Ta předurčuje použitelnost plechu pro různé obaly - měkčí plechy - obaly vyráběné tažením, tvarované uzávěry atd. - tvrdší plechy - tlakové nádobky, tuhé plechovky atd. - černý ocelový plech - získává se válcováním - válcování v tabulích - starší technologie - menší polotovar - nižší teploty o C - příměsi (Si, P) - kontinuální válcování v pásech - dnes prakticky výhradně - vychází z ingotů 6-8 tun - při 1200 o C válcování až na 2 mm - na konečnou tloušťku 0,16-0,25 mm válcování za studena - další operace - "moření v H 2 SO 4 " (odstranění oxidů Fe) BAL2004/01 42

43 - různé žíhání a řízené chladnutí (rozhoduje o mechanických vlastnostech plechu), atd. - výsledkem černý ocelový plech v tabulích i rolích - snaha o úspory válcování na tloušťky pod 0,20 mm - důležité vlastnosti - rovnoměrná tloušťka - pravoúhlost tabulí - korýtkovitost - pevnost plechu - cípatost - zkouška homogenity plechu pro tažené obaly - test dle Eriksona, atd. - černý plech v minulosti byl použít pro potravinářské obaly - plechovky z druhé světové války - nutnost odolné souvislé vrstvy laku - zmenšení možnosti koroze fosfatizací - nemožnost letování bílý plech - z černého pocínováním po celé ploše a po obou stranách - cínování navazuje obvykle bezprostředně na válcování plechu - použitý cín musí vyhovovat hygienickým požadavkům (max. 0,1 % Pb, 0,05 % As, 0,1 % Bi, 0,05 % Sb) - způsoby nanášení cínu - v roztaveném stavu - starší způsob - plech prochází lázní roztaveného cínu 43 BAL2004/01

44 - silné vrstvy cínu (obvykle g.m -2, bohatě cínované plechy g.m -2 i více) - tloušťka pocínování dosti kolísá - elektrolyticky - kontinuální (rychlosti okolo 500 m.min -1 ) - elektrolytické odmašťování, moření plechů a galvanické pocínování - tenké vrstvy, zhruba 3-10 g.m -2,dnes většinou ve spodní polovině intervalu - charakteristická rovnoměrnost tloušťky vrstvy cínu - nanesený povlak matný nutno zahřát nad bod tání (232 o C) vrstva cínu se slije a stane se lesklou - typická struktura bílého plechu, vrstvy od povrchu: - olejový film - oxidy cínu (SnO), tloušťka řádově cca 1 nm - vrstva Sn, 0,38-1,54 µm (2,8-5,6 g.m -2, 2,8 g.m -2 je minimum nezbytné pro pájení, pro odporové svařování lze i 1 g.m -2 ) - slitina FeSn 2, 0,1 µm - ocel, 0,1-0,3 mm - snaha o úspory rok průměrná tloušťka konzervových plechů průměrný nános cínu ,262 mm 15,8 g.m ,237 mm 9,4 g.m ,16-0,20 mm 2,5 6,0 g.m -2 - pocínovaný plech někdy vyjímečně používán pro potravinářské aplikace vyrábí se z něho přímo plechovky BAL2004/01 44

45 - vyspělé země konzervový pocínovaný plech třeba lakovat - lakování - buď ve válcovnách nebo těsně před výrobou obalů - lak se navaluje na tabule pryžovými válci - vytvrzování ve vypalovací peci (energetická náročnost, podmiňuje dokonalé přilnutí k plechu) - laky - vypalovací olejové laky na bázi přírodních pryskyřic a vysychavých olejů - dříve nejčastěji používané - vhodnější spíše pro nižší sterilační teploty - syntetické laky - typu fenol-formaldehydových pryskyřic - epoxidové pryskyřice - dnes pro třídílné plechovky používány prakticky výhradně - pozor na bisfenoly a jejich deriváty (BADGE, BFDGE) - termosetové polyestery, atd., - tyto laky obvykle vhodnější pro nekyselé sterilované potraviny. - obvyklá množství laku g.m -2 - je-li požadován potisk, provádí se obvykle současně s lakováním. - náhrada cínování - cínování - klasický způsob ochrany konzervových plechů - snaha o náhradu Sn - chromované plechy 45 BAL2004/01

46 - elektrolytické pochromování - ochranná vrstva buď kovový chrom nebo oxid chromitý, většinou oboje současně - výhody - vrstvy extremně tenké, okolo 5 µm, (u Sn 0,38-2,5 µm) - výborná přilnavost laků daná možností vypálení na vyšší teplotu - nízká cena - nevýhody - absence anodické ochrany - nelze pájet - dnes již není nevýhodou, potravinářské plechovky se nepájí - lze lepit (lepidla snášející teplotu až do 125 o C, např. Japonsko, fi Teyo Seikan Kaisha) - lze svářet, před svářením však nutno odfrézovat oxidy - použití - plechovky vyráběné tažením - víčka a dna běžných plechovek (plášť pocínovaný) - vrstva chrómu je velmi tenká plech se vždy lakuje - aplikace zejména masné a rybí konzervy (odolnost vůči mapování) - někdy námitky hygieniků - chrom šestimocný toxický - v ochranné vrstvě však chrom pouze třímocný a ten nezávadný - ocelových plechy s vakuově naneseným hliníkem BAL2004/01 46

47 - další možností úspor cínu použití - aplikace zatím bez většího významu. výroba konzervových plechovek - třídílné plechovky - klasické plechovky z pláště a dna a víčka - výchozí plech tabule (tolerance tloušťky + 0,02 mm) - postup: - plášť - vystřihnutí z tabule - obruba rovnoběžná se směrem válcování - spojení - stroje tzv. "bodymakery" - svařování - dnes prakticky výhradně - nutné důkladné přelakování svaru - pájení - pro potravinářské aplikace opuštěno - systémy Bax (pouhé přiložení plechů) - systém Bliss (zaháknutí plechů) - pájka by neměla přijít do styku s potravinou - obsahuje Pb) - lepení - nános plastu (PA), viz lepení chromovaných plechů - přelakování švu - tvarování pláště (např. vlnovec) a vyválcování obruby k přichycení víček - víčka 47 BAL2004/01