Процесс производства алюминиевых банок и крышек для напитков.

Преимущества и недостатки алюминиевой банки.

Алюминиевые банки являются высокоэкологичным видом тары они производятся из материалов, пригодных для вторичного использования. Они непроницаемы для влаги, газа и света, и, кроме того, производство алюминиевых банок и фасование в них продукции может производиться с достаточно высокой скоростью. Сегодня существует много видов банок, легко открывающихся и позволяющих извлекать содержимое без помощи специальных инструментов.

К плюсам металлической банки относят то, что большой диаметр ее горловины позволяет увеличить скорость розлива (относительно стеклобутылки и ПЭТа).

Утилизация и переработка алюминиевых банок не приводит к снижению качества продукции, при этом затраты энергии снижаются на 95% по сравнению с применением первичного алюминия, поскольку добыча алюминия из бокситовой руды является чрезвычайно энергоемким процессом. Алюминий обладает небольшим весом, хорошей теплопроводностью, устойчивостью к окислению, к воздействию разбавителей и смазочных материалов, привлекательной блестящей поверхностью. Однако он нуждается в дополнительном покрытии для защиты от большинства кислот и щелочей, а также от царапин и истирания.

Что касается типов банок, считается, что предпочтительнее банки из двух, а не трех деталей, поскольку такая конструкция благодаря отсутствию боковых швов и швов вокруг дна снижает возможность течи.

Недостатком банок из двух деталей является высокая стоимость производственной линии,, что намного превышает расходы по приобретению линии для производства банок из трех деталей. Для фасования различных пищевых продуктов, урожай которых собирается в разное время года, требуются банки различной величины, тогда как существующий выбор алюминиевых банок разных размеров еще не достаточен.

Процесс производства алюминиевых банок и крышек для напитков.

Линия по производству алюминиевых банок производительностью – 1 млрд банок в год будет емкостью 50 цл(рис 1 и рис 2).:

Рис 1.

Рис 2

Бобина или койл с алюминиевой лентой. Помещается в капер или штамп-пресс. Лента в этом агрегате обильно смазывается лубрикантом, т.е. смазкой(рис 3):

Рис 3

Из капера выходит капа, т.е. чашка. Это пока еще не банка, а заготовка для ее производства. Чтобы стать всем привычной "жестянкой", ей предстоит еще где-то 13 стадий, т.е. манипуляций с капой. На этой картинке чашки и поблескивают на конвейере, маленькие такие, сбоку напоминают шайбу:

Рис 4.

Теперь чашка попадет в новый механизм - бодимейкер, где из нее и вытягивается еще не совсем банка. Не совсем, потому что не сформирована горловина под установку крышки, да и рисунка пока нет. Номер 22 - порядковый номер бодимейкера, их установлено несколько линий. обычно.На дне банки можно увидеть цифры, что позволяет своевременно выявить источник возможного брака:

Рис 5.

После вытягивания ее обрезают под требуемый размер. Высота банки - очень важный параметр, а качество ленты может отличаться по длине, потому и производят "обрезание":

Рис 6.

Вошер - моечный агрегат, но отмыть банку требуется от смазки, потому это внушительная конструкция. Полоскание идет в 7-ми различных жидкостях, в том числе соляная кислота и специально подготовленная вода. В результате банка протравливается изнутри и снаружи и приобретает характерный блеск. На фото задняя часть вошера - печь - первая сушка:

Рис 7.

Далее продукция поступает на печать:

Рис 8.

В процессе производства даже постороннему заметно много брака. Но обслуживающий персонал это совершенно не пугает. Да и учитывая объем производства это критичным не является. Да и банки никто не выбрасывает на помойку. Все отходы собираются в контейнеры и прессуются в брикеты для переработки. В этом контейнере банки после покраски. Они еще липкие, хотя возможно покрыты защитным лаком с боковин и дна (это следующие операции с банкой после печати).сушка ведется при температуре 200 градусов по Цельсию:

Рис 10.

Осталось еще несколько манипуляций, чтобы банка приняла привычную нам форму, пусть и без крышки, это сделают на разливочном производстве. Сначала банку покрывают внутри специальным пищевым лаком, потом снова сушат. В момент внутреннего покрытия специальный агрегат ставит на дне цветную точку. Что опять же позволяет быстро обнаружить место возникновения брака.

Далее идет формирование горловины. Происходит это механическим путем без нанесения смазки. Каждая банка проходит через ряд станков, после чего отправляется на окончательное тестирование:

Рис 11.

Технология производства пивной банки состоит из раздельных процессов по изготовлению банки и отдельно - крышки.

2.1. Двухсоставная банка

При изготовлении двухсоставной алюминиевой банки сначала из алюминиевой ленты вырубаются заготовки, формируются "чашки", а затем из них вытягиваются корпуса банок. После того, как корпуса обрезаются до нужной высоты, их поверхность моется и протравливается. После сушки в печи на боковую поверхность банки наносится рисунок и защитный лак, а на ободок донышка банки - лак для лучшего скольжения. Окрашенные банки снова сушатся в печи, после чего на их внутреннюю поверхность наносится (методом распыления) специальное пищевое покрытие, призванное исключить контакт пива непосредственно с алюминием. После третьей и последней сушки производится формирование горлышка и фланца банки и автоматическая проверка качества (с помощью видеокамер и светового тестера). Готовые банки компактно укладываются на поддоны.
Параллельно из лакированной алюминиевой ленты формируются заготовки для крышек, на которые наносится паста, играющая роль герметика и специальные насечки. Качество пастоналожения проверяется с помощью видеоконтроля. Крышки сушатся в печи, после чего к ним приклепываются "ключики". Готовые крышки упаковываются в пакеты и укладываются на поддоны.

2.2. Трехсоставная банка

Несмотря на большее количество составных частей, процесс изготовления трехсоставной сварной банки технологически является более простым.
Рисунок на листы белой жести наносится заранее, методом обычной литографической печати (аналогично печати на листах под кроненпробку). Заготовка-бланк сваривается в цилиндр, на который сразу же "закатывается" донышко из стальной жести. После проверки качества банки укладываются на поддоны.

Крышка для трехсоставной банки изготавливается по той же технологии, что и для двухсоставной.

Форма первых жестяных банок для пива создавалась по аналогии с традиционными стеклянными бутылками. Такие банки состояли из трех частей: плоскодонного цилиндра, соединительного усеченного конуса и еще одного острого конуса, имитирующего бутылочное горлышко. Закрывалась банка подобного образца, как и бутылка, стандартной кроненпробкой. Такая форма банок господствовала в Европе до конца Второй Мировой войны, когда пивной завод "Felinfoel" первым изменил форму пивной банки на более привычную, цилиндрическую - такую, как у всех пищевых консервов.

Изначально все "пивные консервы" открывались точно так же, как и обычные - с помощью консервного ножа. "Прорыв" в этой области произошел только в 1959 году, когда американец Эрмал Фрейз из Огайо отправился на пикник, взяв с собой пиво, но забыв консервный нож. Банку пришлось открывать об заостренный конец автомобильного бампера. Под впечатлением от этих попыток Фрейз изобрел новую пивную банку, на крышке которой располагался отрывной клапан и ушко-кольцо для открывания. Секрет изобретения Фрейза заключался в особой заклепке, благодаря которой отгибаемое ушко легко "выдавливало" - вскрывало клапан. Первая партия банок новой конструкции была выпущена в марте 1963 года пивоварней "Schlitz Brewing company". Банки, открываемые путем удаления отрывного клапана-язычка носят маркировку "TT". Сегодня они практически не используются, так как отрывной металлический клапан, полностью отделяющийся от банки, загрязняет окружающую среду (к слову, именно этот способ открытия использовался в первой отечественной банке "Золотое кольцо").

Современная конструкция более "экологического" отрывного клапана, ушко которого при вскрытии банки не отрывается, а остается на крышке, также является изобретением мистера Эрмала Фрейза, но более поздним - 1975 года. Такие банки маркируются "SОT" (от английского "stay-on-tab", "остающееся ушко") и являются сегодня наиболее распространенными в мире (в том числе - в РФ).

Менялся со временем и материал пивной банки. С 1960 года они начали изготавливаться из более легкого алюминия, а с 1963 года, когда компания "Reynolds Metals" (США) изобрела двухкомпонентную алюминиевую пивную банку современного вида, алюминий "вытеснил" с рынка разливного пива стальную жесть и теперь является доминирующим материалом. Используемые сегодня металлические пивные банки подразделяются на (по степени распространенности): алюминиевые (AL), стальные штампованные (ES) и стальные сварные (SS).

Объем пивной банки довольно широко варьируется. Для США обычным является стандарт в 355 и 473 миллилитров, для Великобритании - 330 и 440 миллилитров, для Австралии и Новой Зеландии - 375 миллилитров, для большинства европейских стран (и России в том числе) - стандарт в 330 и 500 миллилитров. Диаметр горловины современной пивной банки также менялся, каждый раз - в сторону уменьшения. К примеру, в Европе конца 1980-х он составлял 64 миллиметра, в середине 1990-х - 59 миллиметров, сегодня обычным является диаметр в 54 миллиметра. Стандартная ширина отверстия в крышке банки - 15 миллиметров (в последнее время появились банки с еще большим отверстием - так называемый "большой глоток").

В 30-е годы, одновременно с рождением самой банки, возникла технология нанесения на металлическую пивную банку яркого красочного покрытия, тогда еще - преимущественно с целью промоушена или прямой рекламы чего-либо. Изначально банки обклеивались бумажной этикеткой, а теперь доминирует технология нанесения рисунка непосредственно на банку. При этом происходили постепенные изменения в применяемых красках, качестве и технологии печати (наиболее совершенной в области передачи мельчайших оттенков изображения сегодня является фотопечать). Перенос изображения с бумажной этикетки на саму банку в немалой степени был обусловлен сменой стальной банки на алюминиевую, более блестящую. Краски, наносимые непосредственно на алюминий, выглядят гораздо более яркими и сочными.

Современная двухсоставная алюминиевая или стальная пивная банка состоит из тянутой банки (с донышком) и крышки, трехсоставная жестяная - из двух донышек и сварной цилиндрической боковины. Для изготовления верхней крышки с клапаном практически всегда используется специальный алюминиевый сплав. Технология изготовления двухсоставных банок одинакова: их изготовляют по технологии вытяжки с утонением.

Трехсоставные банки изготавливаются исключительно из жести. К сварному цилиндру - телу банки прикрепляется не одно, а два донышка: нижнее (из жести) и верхнее (из специального алюминиевого сплава, как у двухсоставной банки).

За последние годы в отраслях пищевой промышленности увеличивается применение штампованных низких алюминиевых банок. Они изготовляются при небольшой высоте по отношению к диаметру, а также при высоте, равной диаметру банки, холодной штамповкой, а при большей высоте банок – методом холодного выдавливания на специальных прессах.

Для алюминиевых банок разработаны специальные надрезы на крышке; ключик в виде кольца, закреплённый на крышке, позволяет легко вскрыть банку. В последнее время применяются алюминиевые банки с кольцевым надрезом по поверхности крышки. Алюминиевые банки с легковскрывающимися крышками изготавливаются на специальных автоматических линиях.Овальные банки из тонкого проката алюминия (0,25…0,35 мм) имеют обычно недостаточную жёсткость и легко деформируются. В некоторых странах для устранения этого применяют банки с зигами, образованными на боковой поверхности корпуса, с помощью стальных шариков, вмонтированных в вытяжной штамп.

Рис 12.

Основные параметры и размер банок соответствуют параметрам, указанным на рисунке 13 и в таблице 1.1.

Рисунок 13 – Основные параметры алюминиевой банки

Таблица 1.1 - Основные параметры и размер банок

Типоразмер банки	Размеры, мм	Полная вместимость, см^3
Высота банки Н ±0,3	Наружный диаметр D, не более	Наружный диаметр фланца Z), не более	Внутренний диаметр горловины с/±0,3	Ширина фланца В ±0,25	Зазор для закатки ft, не менее
206 ×610	168,0	66,4	62,3	57,4	2,20	2,80

Основные параметры и размеры крышек должны соответствовать требованиям, указанным на рисунке 2 и в таблице 1.2.

Рисунок 14 – Параметры крышки 1 — номер линии; 2 — номер инструмента; 3 — логотип

Таблица 1.2 - Размеры крышек

Наименование показателя	Значение показателя
Диаметр крышки Di, мм	59,44 ± 0,25
Высота подвивки hi, мм	2,11 ±0,15
Глубина крышки Н, мм	6,86 ±0,15
Раскрытие подвивки Ь, мм, не менее	2,70
Количество крышек в стопе высотой 50,8 мм, шт.	26 ±2

Показатели механической прочности банок соответствуют указанным в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Показатели механической прочности банок

Наименование показателя	Значение показателя
Давление выпучивания дна, кПа, не менее
Осевая нагрузка деформации, Н (кгс), не менее	1000 (102)

Показатели механической прочности крышек соответствуют параметрам, указанным в таблице 1.4

Таблица 1.4 – Показатели механической прочности

Наименование показателя	Значение показателя
Давление выпучивания, кПа, не менее
Усилие прокола, Н (кгс), не более	35 (3,6)
Усилие вскрытия, Н (кгс), не более	40(4,1)

Банки и крышки без механических повреждений, загрязнения, вмятин и изгибов. Допускается наличие на отдельных банках и крышках вмятин, не нарушающих внутреннего защитного покрытия.

Литографированное покрытие банок должно иметь четкий отпечаток воспроизводимого оригинала с точной передачей цветов в соответствии с утвержденным в установленном порядке образцом-эталоном. Допускается не совмещение красок до 0,5 мм.

Лаковое покрытие внутренней поверхности банок должно иметь адгезию к поверхности металла после выдержки в дистиллированной воде в течение 20 мин при температуре 70 °С не более 2 баллов.

Края корпусов банок должны быть отбортованы. Отбортованные края не должны иметь повреждений.

Банки и крышки поставляются комплектно.

Почему банки для пива сужаются вверху и внизу?

Сужения вверху и внизу связаны с общей конструкцией банки. Это «архитектурный вопрос»: жестяные банки, как и подвесные мосты, работают как единое целое. Это часто означает, что нелегко дать конкретное объяснение, почему какая то деталь выглядит именно так.

Если говорить об истории сужений — изначально они не были предназначены для того, чтобы банки были крепче. Банки и так были достаточно прочны, чтобы держать в них пиво. А что еще требуется от пивной банки? Сужения были элементом конструкции, который позволял уменьшить расход металла. Это может показаться пустяковой экономией, если только вы не задумаетесь о том, сколько банок выпускается и перерабатывается каждый год.

Было время, когда пиво и газированные безалкогольные напитки выпускали в тяжелых стальных банках, которые были в сечении почти прямоугольными. Сталь должна была быть достаточно толстой, чтобы выдержать давление газированных напитков. Эти банки изготавливались из трех частей, это значит, что закругленные верх и низ прикреплялись при помощи опрессовки к цилиндрической середине.

Когда компаниям, изготавливающим эти банки, пришлось больше заботиться о снижении затрат и охране окружающей среды, они перешли на более тонкие алюминиевые банки. Тонкий алюминий менее прочен. Подобно яичной скорлупе, сегодняшние банки делаются настолько тонкими, насколько это возможно, чтобы надежно сохранять их содержимое. Это требует применения «архитектурных трюков», в которых не было необходимости при использовании стальных банок.

Самая толстая и прочная часть банки — это ее верх, который крепится при помощи обжима. Он должен выдерживать усилие при открывании банки. Поскольку металл верхней крышки банки толще, производитель заинтересован в том, чтобы минимизировать диаметр этой крышки, поэтому диаметр верха немного меньше, чем диаметр середины, и, чтобы их можно было соединить, банка должна сужаться вверху (нельзя уменьшить диаметр всей банки, потому что в нее тогда поместится меньше пива). Но раз уж вы сузили верх, вам придется сделать то же самое и с донышком, чтобы банки можно было ставить друг на друга.

Есть уже одна причина, по которой банка внизу сужается. Донышко и средняя часть банки прессуются из одного листа тонкого алюминия, что позволяет избежать дополнительной операции — крепления донышка к банке. Это проще сделать, если в нижней части банка идет на конус, чем если бы требовался изгиб под прямым углом. Это сужение также делает банку чуть более устойчивой к вмятинам на концах.

Похожий вопрос для интервью: «Почему дно банки для кока колы вогнуто внутрь?» (У пивных банок такое же вогнутое донышко.) Ответ таков: металл на донышке настолько тонкий, что, если бы донышко было плоским, оно бы легко деформировалось. Вогнутый металл прочнее, чем плоский, точно так же, как выпуклая яичная скорлупа делает его более прочным по сравнению с яйцами, у которых была бы кубическая скорлупа. Прочность не зависит от того, вогнутое донышко или выпуклое, но, если бы донышки были выпуклыми, банки нельзя было бы ставить друг на друга.

Дата добавления: 2015-08-05