Склади тарного скла
Скло, як штучний продукт, може включати до свого складу майже всі елементи періодичної системи, але головним компонентом багатьох стекол є кисень, тому умовно склади скла виражають у вигляді суми оксидів, що входять до них елементів і називають ці скла оксидними. Усі скла, з яких виробляють тару, відносяться до оксидних, причому основним оксидом є оксид кремнію SiO2, тому дані скла називаються силікатними. До переваг силікатного скла відносяться такі показники, як: дешевизна та доступність; хімічна стійкість у найбільш поширених хімічних реагентах та газових середовищах; висока твердість; порівняно просте промислове виробництво.
Скляну тару (пляшки, банки, флакони) застосовують у харчовій, медичній, хімічній та парфумерній промисловості для розфасовки, зберігання та транспортування різних рідких, пастоподібних та твердих продуктів, тому вироби з тарного скла повинні відповідати низці вимог. Вони повинні мати гарний вигляд, бути гігієнічними та інертними по відношенню до всіх видів харчових продуктів; мати термостійкість, що дозволяє пастеризувати і стерилізувати харчові продукти; повинні мати достатню механічну міцність та світлозахисну здатність. На внутрішній поверхні виробів не допускаються відкриті бульбашки та посівки, що утворюють уламки та скляний пил. Вироби повинні вироблятися з однорідного скла, мати рівномірну товщину стінок і дна, точну вагу та розміри; горло виробів повинно мати задирок, виступаючих швів, гострого краю, посівок, заколів. Всі ці вимоги викладені в ГОСТ 1103 – 55 та 10117 – 62 на пляшки, ГОСТ 5717 – 51 на широкогорлу скляну тару та в ТУ на аптекарський посуд.
Комплекс фізико-хімічних властивостей (табл. 1),необхідні для склотари, досягається в основному при використанні стекол натрій-кальцій-силікатного складу. Невеликі відмінності у їх складі пов'язані з видом скляної тари, способом її виготовлення та призначення. Можливі добавки деяких оксидів для покращення експлуатаційних та технологічних властивостей скла. Наприклад, окремі види склотари медичного призначення виготовляються із боросилікатного скла.
Фізико-хімічні властивості та характеристики
Температурний коефіцієнт лінійного розширення (ТКЛР), 1/°C
Пропуск в області спектру 400-700 нм у перерахунку на товщину скла 3 мм, %
коричневе (в області спектру 540-560 нм)
Типові склади тарного скла
721,5
2,51 (0,1)
111,3
141
71,42
31
111,3
14,20,9
71,32
2,51 (0,5)
111,3
14,80,9
70,33
41,5 (0,8)
111,3
14,30,9
71,12
3,31,3 (0,5)
111,3
14,30,9
Склад тарного скла може змінюватись в залежності від способів виробництва тари та особливостей технологічного процесу на різних склотарних заводах. Спостерігаються деякі відмінності у складах стекол для машин із вакуумним та краплинним харчуванням. Як правило, скло для машин з вакуумним живленням містить більше лужноземельних і менше лужних оксидів. Вміст лужних оксидів збільшується при виробленні на видувних автоматичних машинах дрібної склотари (місткістю до 200 мл), а також склотари з дрібним різьбленням під гвинтовий ковпачок.
Деяку обмежену кількість скляної тари виробляють на вакуумних напівавтоматах, де технологічний процес видування більш тривалий, скло порівняно довго перебуває у зіткненні з металомформ, і тому воно має бути довшим. Склад такого скла приблизно такий:
(SiO2 + R2O3)………. 74 - 75,5%
(SiO2 + R2O3)…………..74 – 76 %
Для вироблення широкогорлої тари на пресовидувних машинах застосовують інше скло:
(SiO2 + R2O3)…………74,6 – 75,0 %
При варінні безбарвного скла широко практикується заміна Na2O до 3% на К2О. Використання такої заміни створює у скла ефект двох лугів, який дозволяє досягти підвищення хімічної стійкості скла та поліпшення технологічних властивостей при підвищеному вмісті лужних оксидів.
На технологічні та експлуатаційні властивості стекол сприятливо впливає введення до складу В2О3 та ВаО у кількості до 1 % кожного. У поєднанні з ефектом двох лугів це дає добрі результати.
У зарубіжній практиці для формування вузькогорлої тари простежується тенденція до зниження у складі скла кількості MgO до 0,8 – 1,5 %. Зменшення вмісту МgО у складі тарного скла знижує схильність скломаси до кристалізації в температурному інтервалі формування (додаток 1).
Якість скляної тари знаходиться у прямій залежності від якості використовуваного скла та його обробки. Скло має бути однорідним, хімічно стійким, не переходити у вміст тари та не містити включень, що впливають на міцність тари.
В основному скляна тара, що випускається заводами, як за складами скла, так і за показниками водостійкості відповідає чинним нормативним документам. І, тим не менш, у скляній тарі, виготовленій з таких стекол, часто спостерігаються випадки псування харчових продуктів (помутніння, випадання опадів тощо). Це найхарактерніше для пляшок, у яких розфасована горілчана продукція.
Однією з основних причин псування харчовихпродуктів (горілки) може бути незадовільний стан контактної поверхні, що зумовлено термінами та умовами зберігання, як порожньої скляної тари, так і з розфасованими в неї харчовими продуктами.
У процесі тривалого зберігання порожньої склотари під впливом атмосферної вологи відбувається хімічна корозія внутрішньої поверхні скла, що згодом негативно впливає на якість харчових продуктів. Так, при розливі та зберіганні горілчаної продукції в пляшках може утворитися осад важкорозчинних солей кремнієвої кислоти.
Для з'ясування причин випадання такого роду опадів Гусівська філія ДВС спільно з Державним науково-дослідним інститутом скла провела низку досліджень. У філії протягом кількох років вивчали процес вилуговування скла пляшок Яконівського заводу різними сортами горілки виробництва Ризького та Куйбишевського лікеро-горілчаних заводів.
Хімічний склад скла пляшок Яконівського заводу наступний:
Пляшки наповнювали «Московською особою», «Столичною» горілкою та 40% сумішшю етилового харчового спирту-ректифікату з дистильованою водою.
У процесі дослідження встановлено, якщо зазначеними сортами горілки були наповнені пляшки з недавнім терміном їх виготовлення (2 – 3 місяці), то опадів не спостерігалося навіть після трирічного зберігання горілки. У пляшках, що зберігалися порожніми на складах лікеро-горілчаних заводів протягом року, в «Московській особливій» випав осад після 3 – 3,5 місяця з дня розливу. Зі збільшенням терміну зберігання осад зростав, і на кінець другого року горілка стала каламутною, і на внутрішній стороні пляшок спостерігався білий наліт. У «Столичній» горілці та 40 % суміші спирту та дистильованої води, за тих же умов, опадів виявлено небуло.
Для вивчення причин цього явища опади були відфільтровані та висушені при 105 °C, вага їх становила від 0,5 до 2,1 мг обсягом 500 – 750 мл. Потім опади були піддані спектральному, хімічному та мікроскопічному аналізам.
Результати аналізів показали, що осад складається із двох частин: одна частина – втрата при прожарюванні – може утворитися лише за рахунок горілки, інша – неорганічна – за рахунок скла. Це свідчить про хімічну взаємодію горілки та скла, тобто вилуговування скла горілкою.
Отримані дані дозволили зробити висновок, що скло для горілчаних пляшок має бути лугостійким і відповідати II гідролітичному класу (до якого висуваються підвищені вимоги).
Зіставлення результатів визначення лугостійкості показало, що кращими складами є стронцієвий, борноцирконієвий і барійний. Втрати у вазі цього скла, визначені за методикою ГОСТ 10134 – 62, склали відповідно 0,83; 1,31 та 1,63%.
Скорочення термінів зберігання пляшок на відкритих майданчиках до мінімально можливих, щоб уникнути прискорення корозії їхньої внутрішньої поверхні. Особливо це стосується пляшок, упакованих у пакети із застосуванням поліетиленової плівки. Крім впливу атмосферних опадів, добові коливання температури сприяють конденсації вологи на внутрішній поверхні та її накопиченню всередині пляшок. Поганий повітрообмін, особливо у плівкових пакетах, призводить до підвищеної вологості у внутрішньому обсязі пляшок і руйнування поверхневого шару прискорюється. У зв'язку з цим не рекомендується зберігати пляшки на відкритих майданчиках понад два місяці.
Кращими складами скла з хімічної стійкості є: стронцієвий, розроблений Гусівською філією ГІС,борноцирконієвий, що виробляється на заводі «Індустрія», і барій, що виробляється на заводі ім. Зудова (додаток 3).