食品制罐工藝不斷進步 呼喚健全標準

　　食品、飲料、酒類……罐制包裝無處不在。國外把包裝行業看做整個國民經濟的晴雨表，是整個市場的窗口，包裝行業已然是國外一些發達國家重要的支柱產業。制罐業是一個被業內人士普遍看好的金光燦燦的朝陽產業，卻在成長的路上遭遇煩惱。

　　隨著新世紀的到來，人們由于農林牧副漁業的大發展，一時消費不盡的食物，極需有可靠的、經濟的保存方法，罐裝食品得到迅猛發展。

　　據了解，罐裝食品起源于法國大革命后，為保存食品不變質而發明的，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，罐頭工業正式誕生。到1896年，美籍德國移民亞蒙再改進成類似于現代罐頭的衛生罐。

　　鍍錫薄板制罐晚清時引進中國。1978年武鋼建成第一條12萬噸鍍錫板生產線，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，期間，幾個利用進口鋼基板來生產電鍍錫薄板的生產線投產。這樣，到21世紀初，我國半個世紀以來，主要依靠進口鍍錫板來支撐自己的食品罐裝工業的局面，得到了徹底的改觀。

　　鋼基板的品質

　　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，其質量之根本在鋼基板的品質。而鋼基板價值，也會占總值的80%以上，所以它是鍍錫板品質的重中之重。

　　各國的國家標準對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會ASTM標準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，不少人將這個成分表當成了最高標準。

　　例如，這個成分表，要求鋼基板中的含鉛量Pb不得大于0.02%，即200ppm。但到21世紀，各國都進一步限定鉛Pb必須小于0.01%，這是對鍍錫板品質的提升。其他成分，尤其是四大非金屬成分硫、硅、磷、碳中，對耐腐蝕有不良影響的，各國都盡力控制使之更小，對四大金屬成分錳、銅、鋁、鉻也要按需進行控制。這樣才可能制造出耐腐蝕性和耐加工性都優良的鍍錫薄板。

　　我國鋼廠雖多，但小廠林立，設備落后。可是只有配備了良好的精煉有時甚至還需要采用真空冶煉設備的現代化大鋼廠，才能生產優質鍍錫薄板基板所需的連鑄鋼。

　　標準問題

　　近幾年來，我國電鍍錫板的產量，從10年前的年產100多萬噸猛增至484萬噸，但是其中絕大多數的鋼基板都達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準GB/T2520-2008中，沒有對各種鋼基板的各成分設置起碼的限定數值，也是誘因。標準中，基板成分不定，在法規上就是：薄板的內在品質，生產方無需對用戶明確負責。

　　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;從壞的方面來看，就是只要是一張薄鐵板上面鍍了錫，就可能被認可了，甚至也可能對存在的內在缺陷，且通過用罐前后的技術檢測，無法獲得雙方認可。由此可見，如果標準不嚴謹產品標準，應該是當時生產和使用此產品的最佳技術指導，在市場經濟中，對用戶就沒有技術保證，同時也會導致落后技術沉渣泛起。如再缺乏誠信，這種標準就可能成為蒙騙工具這樣對工業體系存在損害風險。

　　幾十年來，全球電鍍錫板用于食品包裝工業的，大約占年產量的60%左右，而我國現在的情況是，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，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間度、厚度公差等。但更重要的內在品質，例如耐蝕性能它由鍍錫量、鐵溶出值ISV、酸浸時滯值PLV，錫鐵合金層電偶ATC試驗值、晶粒度TCS甚至防氧化的鉻層和油膜質量等來綜合確定和機械性能調質度。就必須依靠精密的檢測才能評定。而這些性能品質參數又和鋼基成分這是最重要的、冷軋技術例如，軋制過程不應產生過多的非金屬雜質的趨膚效應，否則鍍錫過程中，錫離子將不能鍍在鋼板表面的這些地方，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、直接的關系。

　　在對冷軋帶鋼實施電鍍錫工藝后，從上世紀30年代起，人們為了減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空氣中水分子的吸附。人們在將它涂油常用葵二酸二辛脂DOS，3-6mg/m2之前，增加一道工序：就是在生產線上，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，這個過程稱為“軟熔”。

　　到上世紀50年代初，一位美國學者發現，在軟熔過程中熔融的錫，會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，它有極好的耐蝕性能。他還查清了形成優良合金層的相關技術條件，其中包括了對鋼基成分的要求一般需真空冶煉和加熱的最佳溫度時間，還發明了測定錫鐵合金層質量的“錫鐵合金層電偶ATC試驗”。后人為了紀念他的發明，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

　　進入21世紀，我國制罐所使用的鍍錫薄板，已經逐漸由從前的0.25—0.23mm，減薄至0.21—0.16mm，其實，歐洲在10年前，生產Φ99的1000ml的食品空罐，就已經全部采用0.14mm的薄板了。從冷軋工藝來看，現代的五機架5對輥軸連軋設備，加上今天的煉鋼水平，一次冷軋產品的最低厚度可以達到0.16mm。但要得到等于和低于這個厚度的薄板，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，再用雙機架軋機，在壓下量為20%—30%左右，實施二次冷軋。即可獲得0.16mm和更薄的鍍錫薄板。當下，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的薄板也都已經出現了。

　　當前，鍍層的鍍錫量，也在大多數情況下，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。這多少彌補了一些降低鍍錫量的耐蝕力的損失。

　　食品衛生

　　另一方面，為了提高空罐的耐蝕能力，降低罐內壁重金屬滲入食品，從上世紀30年代起，人們就開始使用天然的或人造的樹脂，涂覆在空罐內壁。這樣還可以逐步減小內壁的鍍錫量由于發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，一直延續到現在。

　　但是從上世紀80年代，由于人們對食品中的有害滲入成分的認識越來越清楚，對商品和環境保護要求愈來愈高。聯合國糧農組織FAO，世界衛生組織WHO，各國權威單位常以美國的食品和藥物管理局為代表都發布了相關的法規和標準。這對從空罐內壁和印涂涂膜，可能遷入食品的各種微量高分子單體和重金屬，有了愈來愈嚴格的限定，這也迫使人們去另尋更優良的解決之道。

　　環境保護覆膜鐵

　　從90年代初，德國和日本，分別找出了將更清潔更衛生的、稍厚的20um左右的聚酯薄膜，用熱壓的方法，將它復合在鍍鉻薄板的表面，以取代用印涂工藝生產的涂料鐵，這樣，大大減少了印涂涂膜主要是環氧酚醛等樹脂構成中的有害的酚、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，所以其耐蝕能力經實用和我們檢測雙重證實，都遠優于印涂的內涂膜。所以，它在食品衛生方面，具有很大的優勢。

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

　　由于印涂工藝對環境的污染極其嚴重，而覆膜鐵不僅有極優的耐蝕力及衛生效果，而且對環境的污染也極小。這些優勢，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計實現變形印刷，加上高速的精密沖床的大量應用，食品空罐由三片罐大量轉而采用工藝簡單得多的淺沖兩片罐，就是當前的另一個重要趨勢。這些的優勢在小罐型上表現得更為明顯，因此現在購置三片罐生產線就很不明智了。

　　食品制罐另一顯著發展，是大量使用另一重要材料：鋁合金薄板。這是因為近年來，用于制罐的鋁合金薄板的價格快速下降，所以企業多綜合考慮價格和耐蝕、美觀等方面。發達國家，不僅鋁深沖拔罐多，淺沖鋁兩片罐也就愈來愈多。這時，如果考慮到不少產品，由于可以有良好的運輸條件下，這時再采用易撕蓋EPE鋁質、鐵質的都有，罐裝成本又會有所下降，且品質提高，重量更輕巧。

　　由于鋁合金薄板的制造、加工總是和先進的航空工業掛鉤，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鉚釘，同時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，所以對所用薄板的要求就十分嚴格，尤其是采用二次冷軋板厚度0.16mm以下時。所以近10年來，發達國家，已逐漸轉向采用最簡單的、厚度僅為50um上下的鋁箔或鋼箔。當然，這里的核心技術是密封的方法。

　　具體的密封方法，除常見的黏合用食品級黏合劑法以外，針對具有負壓的食品罐，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和改進，是制罐材料的創新。這表明，材料的創新是食品空罐和制罐工藝改進創新的基礎。所以，追求用更衛生、更安全、更輕巧、更美觀的材料，通過新工藝、新技術、新設備，來做成新的空罐，是行業的方向。

來源：中國食品機械設備網 作者：章文燦

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