亚高温PET瓶的制造以及在茶饮料热灌装生产工艺中的使用

1．安徽省淮化集团有限公司，安徽 淮南 232038 2．合肥通用机械研究院，合肥 230031 摘要：以普通高粘PET管坯为原料，采用改进的两步法吹瓶工艺生产出的塑胶瓶在茶 饮料（果汁饮料）生产使用时应注意的事项及经济性分析。 关键词：亚高温PET瓶；茶饮料；经济效益 前 言 茶饮料最早出现在20世纪70年代的美国市场，它起初是以玻璃瓶或PET瓶装含气的软饮料面向消费者的。80年代初在日本便携式不含气的PET瓶装茶饮料的开发成功使之得以进一步推广，并在我国台湾及欧美等地逐渐流行。茶饮料作为世界上三大无醇饮料，含有丰富的保健和营养成分，如茶多酚、儿茶素、多种氨基酸、微量元素、维生素和碳水化合物等。它具有低热值、低钠、刺激、爽口、清淡、甘醇的品质风格，符合现代人对健康理念的追求。它的提神利尿、帮助消化等有益作用早已被广大消费者所认知，而且现代医学更证实了它的降压、降脂、降糖及抗粥状动脉硬化、防癌、延缓衰老等多种保健作用。 鉴于茶饮料的上述功能和市场的巨大需求，因此大力开发和推广茶饮料产品是饮料行业的当务之急，但作为茶饮料包装容器的塑胶瓶市场售价太高（由于工艺要求生产灌装时温度要超过90℃），因此对瓶子的质量（主要是耐热性能有较高的要求），是目前困扰茶饮料生产的瓶颈所在。如何突破这一障碍，以满足中小企业对茶饮料生产时的要求，降低生产成本，并最大程度让利消费者，以便于茶饮料的全面推广（同时对果汁及乳制品的热灌装具有同样的指导作用），本文将着重从以下几个方面加以论述。 1 亚高温PET瓶 PET化学名为：聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene）是一种热塑性材料，一般是由对苯二甲酸乙二醇经过酯化作用形成单体，然后经过聚合作用形成聚合物。所谓的亚高温PET瓶，是指满足亚高温生产工艺灌装时所用的PET瓶（灌装温度在80～85℃）它是相对于高温灌装（灌装温度要求在90％以上）时使用的包装容器而言的。目前国内市场上的一些知名品牌的茶饮料，大都采用高温灌装工艺，其PET瓶的耐热值一般都超过95℃，有的甚至超过100℃。这样以来对茶饮料灌装的工艺设备和员工的生产操作都有较高的要求，同时茶饮料内容物较长时间处于高温状态，必定会对茶饮料的品质和营养成分造成一定的不利影响，而采用亚高温塑胶瓶灌装时，可以有效克服这一缺陷。 2 亚高温PET瓶的制造 2．1 生产设备 H-6s型船用活塞式空气压缩机（天津）、QCS—18型多功能远红外线塑料管坯加热器（浙江）、SAD-1HF型冷冻空气干燥器（浙江）、多功能高压吹塑机（浙江）。 2．2 生产工艺 2．3 操作规程 2．3． 管坯 挑选瓶口无缺陷、厚薄适中、瓶体无瑕疵、色母分布均匀的合格管坯待用。 生产热灌装所用的瓶子一般要对瓶口进行特殊处理，否则在灌装过程中瓶口会因为受热而产生变形，导致产品密封失效，出现质量问题。两步法吹瓶一般通过对管坯瓶口部位结晶的方式来解决。PET材料在结晶的状态下，其耐热性能大大提高，可以抵抗热灌装的温度而不产生形变。瓶口结晶的方式是将瓶口部分单独加热并保温足够的时间使其结晶。 2．3．2 管坯加热器 由子管坯的高度和吹制瓶形的不同；管坯在被加热时各加热段的温度应能够调整，以适应管坯不同高度所需要的不同温度值。加热器的热源是红外线发热管，在加热炉旋转通道的外侧与水平垂直的方向按一定的间隔平行排列若干数量的加热管，每组的发热功率可调节，瓶坯在加热炉内被输送加热时不断旋转，这样瓶坯的温度就可以根据吹瓶的实际需要沿着高度的方向分段控制。在加热的过程中瓶口如果受热会产生不期望有的变形，所以瓶口部分（即使做过结晶预处理的）一定要避免受到较高温度的辐射。瓶坯经过加热处理后，已经分段达到预期的温度，这样吹制的瓶子分子结构就能够按照设计要求分布，具有比较理想的均匀厚度和机械性能。 2．3．4 吹瓶机 吹瓶过程分为合模、拉伸、延吹、吹气、冷却等五个阶段。当管坯完成调温过程后，迅速将管坯从旋转加热炉的出口处送至吹瓶模具中。模具合模，拉伸杆在汽缸的作用下向下运动，带动管坯沿轴线方向拉伸。拉伸的速度对吹出来的瓶子质量有很大的影响，速度太快，则瓶子底部的材料分布过多，最终导致瓶身部分材料分布不足，整体机械性能有严重缺陷。当然如果速度过慢，则瓶子底部的材料过少，会导致瓶坯穿孔，吹不出理想的瓶子。以吹制500ml的瓶子为例，吹瓶的工作参数如下：合模时间5-6s、合模延时1.5s、左拉伸（右拉伸）4.5s、左延吹（右延吹）0.25s、左吹气（右吹气）2.5s。加热管温度设置（自下到上130℃、73℃、60℃、80％）。旋转烘箱整体温度设置130℃、实际温度129℃。转速23r/min。 亚高温PET瓶的制造过程中，吹瓶是在PET材料完成高度方向的合理分布的情况下，在管坯内迅速通入高压压缩空气，使PET材料同模具内壁充分接触。吹瓶压力控制在2.5～3.0MPa。吹出的瓶子是否能够满足亚高温灌装工艺的需要，则要求瓶子要有一定的耐热性能，这就要通过采用提高瓶壁PET材料的结晶度的方式来完成。一般情况下PET材料的结晶度要达到20－35％才能具备较高的耐热值。提高结晶度本文介绍的是热模吹瓶，它是亚高温PET瓶的制造的关键所在。具体办法是利用油域加热的方式来控制模具的温度。模具的温度被控制在大约140％左右。当PET材料接触模具内壁时被模具迅速加热到135～1400℃的结晶温域，加上PET材料在拉伸的过程中分子链已经有序化，在这种温度条件下，张力诱导的结晶将很快形成，结晶度迅速提高。吹瓶机的拉伸杆兼具有冷却的功效，瓶子达到结晶的效果后通过拉伸杆向已经初步成型的瓶子的内部快速吹入大量的冷却空气，使瓶子的温度迅速降低到定型的温度以下，即可脱模，完成亚高温PET瓶的制造。 2．3．5 空气干燥器 工作压力3.0MPa，进气温度≤80℃，冷煤R12，成品气露点-23℃。由于压缩空气中含有油份和大量的水分等杂质，因此必须对压缩空气进行干燥过滤，否则将影响吹瓶的效果和质量。 2．3．6 检验、包装、入库。剔除厚薄不均、异型、残次品的瓶子，把合格的瓶子放置于有内膜的包装箱内密封包装成品入库。 3 亚高温PET瓶在茶饮料热灌装生产工艺中的使用 亚高温PET瓶的耐热性能会随着时间的推移而逐渐降低。生产出的瓶子存放十日后，其耐热值可下降3～5℃，因此应当现吹现用，尽量减少库存，这样不仅可以大大减少瓶子二次污染的机会，还可以有利于车间的生产管理。由于亚高温PET瓶装茶饮料的生产工艺在灌装后不再进行二次杀菌，这就要求在灌装前首先对瓶子进行消毒灭菌工作。具体措施是将亚高温PET瓶灌满消毒溶液（OXONIA过氧棕榈酸—过氧化氢溶液或二氧化氯溶液），并浸泡1～2min取出后倒置将瓶子内的消毒液排除，通过输送带进入洗瓶、灌装、封口机。当然瓶子的预处理有很多种，通过紫外NLC消毒系统处理后，在辅以臭氧消毒效果也很好。各生产灌装厂家可视其具体情况作适宜的选择。 灌装时灌装机的选型最好全部采用卡瓶颈技术。卡瓶颈结构简单，在瓶子的清洗、灌装和封口的输送过程中不接触瓶口螺纹部位，避免了瓶口的二次污染。 灌装环境配备100级空气净化系统及隔离密封窗，并在进瓶口和出瓶口设有净化风幕或风帘，防止不清洁空气的侵入，操作人员应着防护服装进出。 4 不同的经济效益 目前高温PET瓶的市场售价为0.9元左右，亚高温PET瓶的制造成本为0.5元左右，这样仅就灌装容器而言其生产成本就可以节省0.4元左右，因此具有良好的经济效益和市场前景。 5 结论 通过以上所述可以看出，茶饮料（包括果汁饮料）生产厂家如果采用亚高温PET瓶生产饮料，不仅能简化一部分生产工艺，而且能大大降低生产成本，有利于中小型食品饮料企业的发展，很值得加以推广应用。