瓶罐玻璃的化学组成和包装特性

（一）瓶罐玻璃的化学组成

玻璃的种类很多，用于食品包装的是氧化物玻璃中的钠-钙-硅系玻璃，其主要成分为SiO2（60%～75%）、Na2O（8%～45%）、CaO（7%～16%），此外含有一定少量的Al2O3（2%～8%）、MgO （1%～4%）等。为适应被包装食品的特性及包装要求，各种食品包装用玻璃的化学组成略有不同，见表4-14。

表4-14　几种食品包装瓶罐的化学组成

玻璃的内部是由硅、氧离子按多面体结构，并且按近程有序而远程无序构成空间网络结构，钠、钙离子分布在网络断裂处的间隙中，其结构见图4-13。

（二）玻璃的包装特性

玻璃的化学组成及其内部结构特点决定了其具有以下包装特性。

1.化学稳定性　具有极好的化学稳定性是玻璃作为食品包装材料的一个突出优点。一般说来，玻璃内部离子结合紧密，高温熔炼后大部分形成不溶性盐类物质而具有极好的化学惰性，可抗气体、水、酸、碱等侵蚀，不与被包装的食品发生作用，具有良好的包装安全性，最适宜婴幼儿食品、药品的包装。但是玻璃成分中的Na2O及其他金属离子能溶于水，从而导致玻璃的侵蚀及与其接触溶液的pH发生变化。如将玻璃在蒸馏水中放一年，可测出10×10-6～15×10-6g/cm3的NaOH及其他微量成分。熔炼不好的玻璃制品可能发生来自玻璃原料的有毒物溶出问题。所以对玻璃制品应做水浸泡处理或加稀酸加热处理，对包装有严格包装要求的食品药品可改用钠钙玻璃为硼硅玻璃。同时应注意玻璃熔炼和成型加工质量，以确保被包装食品的安全性。

图4-13　Na-Ca-Si系玻璃的结构

2.物理性能

①密度较大，包装常用的玻璃密度为2.5g/cm3左右，密度远大于除金属以外的其他包装材料。玻璃制品的壁厚尺寸较大，其质量大于同容量的金属包装制品，这些性能影响玻璃制品及食品生产的运输费用，不利包装食品仓储、搬运及消费者的携带。

图4-14　玻璃的光透射(www.xing528.com)

1.蓝色　2.绿色　3.乳白色　4.红色
5.琥　珀色　6.美国药典规定的限度

②透光性好，玻璃具有良好的透光性，可充分显示内装食品的形色。对要求避光的食品，可采用有色玻璃。有色玻璃对各种波长光的透光性能见图4-14。

③玻璃的导热性能差，在高温时主要是辐射传热，低温时则以热传导为主。玻璃的热膨胀系数较低（约为1×10-6/K），因此玻璃可耐高温，用作食品包装能经受加工过程的杀菌、消毒、清洗等高温处理，能适应食品微波加工及其他热加工，但是，常用的玻璃材料对温度骤变而产生的热冲击适应能力差，尤其玻璃较厚、表面质量差时，它所能承受的急变温差更小。

④玻璃具有对气、汽、水、油等各种物质的高阻隔性，其透过率为0，这是它作为食品包装材料的又一突出优点。

3.机械性能　玻璃硬度高，抗压强度较高（200～600 MPa），但抗张强度低（50～200 MPa），脆性高，抗冲击强度低。玻璃的理论强度高达10000MPa，但实际强度只为理论强度的1%以下，这主要受玻璃内部及表面缺陷影响，如气泡、成分分布不均匀、表面质量差、微小缺口、厚薄不均等。此外，玻璃成型时冷却速度过快会使玻璃内部产生较大的内应力，也致使其机械强度降低，所以玻璃制品需要进行合理的退火处理，以消除内应力提高其强度。

玻璃强度还受负荷作用的速度及时间的影响，较长时间荷重的玻璃强度较低，这是玻璃的静态疲劳性能所决定的。玻璃的静态疲劳以及使用时承受的周期变化负荷作用都将导致其强度降低，所以玻璃包装制品重复多次使用的次数应受限制，以保证包装安全可靠。

4.良好的成型加工工艺性　玻璃可加工制成各种形状结构的容器，而且易于上色，外观光亮，用于食品包装美化效果好，但印刷等二次加工性差。

5.原料来源丰富　玻璃制品的价格较便宜，还具有可回收再利用的特点，废弃玻璃制品可回炉焙炼，再成型制品，这可节约原材料、降低能耗。形状质量合格的回收玻璃制品经清洗消毒可再使用。