最火一体化塑料瓶的制造和包装系统

一体化塑料瓶的制造和包装系统

塑料工业以及快速增长的塑料瓶行业在2003年的变化不大。尽管在阻碍塑料技术发展的关键问题上已经做了许多有关研究，在塑料包装与饮料和食品之间的相互作用与冷、热、消毒、防腐和延长货架时间(ESL)等关系方面也有过大量的讨论。但当参加包装展时，可以看到最引人注目的仍是机械设备。其中就包括众多用于将产品装入塑料瓶的机电一体化机械设备。

上世纪50年代的时候才刚刚开始使用的过挤压式Stopette除臭剂包装瓶，早已经推出了市场。可能很少有人还记得当年吹塑成模技术进入市场的时候，高密度聚乙烯牛奶瓶对璃玻瓶容器和尖顶形的纸盒包装激烈竞争的情况。

一种观点认为，纸盒包装在运输时是压扁的，灌装时才折叠直立，占用的空间较小。塑料瓶占用的空间较大，空瓶子运输也占用一样大的空间。玻璃瓶”虽然可以重复使用，但也需要占用大量的空间。所以一个解决方法就是在牛奶场里或是其附近建立包装生产线。曾有一段时间，40%的食品罐都是食品厂 商生产的。

因此，尽管当时的技术还够成熟，在全国各地已经安装了许多塑料瓶挤-吹塑成型机械。吹塑设备与制瓶商的关系紧密，因为牛奶场需要他们的专业技术，以确保将源源不断的牛奶装瓶。瓶子供应商如Consolidated Container公司安装并运行这些设备。

聚酯瓶子

70年代至80年代，为碳酸饮料生产的聚酯瓶子已经有很多应用（例如包装花生油、果汁、非充气饮料、水、色拉调味料等）成为当的主流包装之一。聚酯容器需要压注加工，之前必须谨慎的加热和拉伸吹塑，整个过程要比聚乙烯挤压再经过吹塑的加工过程复杂的多。这以后的很多年里，除少数的风险者投资采用一体化生产方式以外，大多数的聚酯瓶子都是采用离线式两步生产方式生产的（注塑和再加热吹塑），然后传送到灌装线，空间占用大的问题仍然存在。但是随着技术的发展制瓶商对式生产聚酯瓶的方式越来越感兴趣。

尽管一些复杂的变化如加热装置（以适应热灌装的需要），多层结构(以提高严格来讲阻隔性能)都会影响生产过程。单层结构的聚酯瓶生产设备已经安装在食品或饮料包装线的附近。大多数情况下，先使用特殊的注模预加工处理，然后将它们传送到生产商，进行拉伸吹塑成型，再将加工好的瓶子传送邻近的灌装线，整个过程的速度非常快。

用于HDPE和聚酯的一体化系统

在2003年，制瓶行业主要使用两种塑料：高密度聚乙利用微机液压伺服万能实验机测定金属拉伸时的强度和塑性指标烯和聚酯。除了多层结构或附加涂层的变化外，现在有的还加入活性成份，如除氧剂。由于经济或效率的原因，式和离线式的制瓶设备现在都很常见。但一体化的系统是未来的趋势，前端是树脂原料，后端是制瓶生产线。并且对于有消毒和冷冻要求的ESL饮料，都会考虑到防腐和超净化处理。

一般认为一体化的系统可以分为三种组成：

* 微生物水平的要求。在运送饮料包装时常常需要消毒。目前主要是强酸性饮料，因为根据美国的相关规定，弱酸性饮料在商业中应用的不多。运送饮料包装的过程中常用的ESL方式是减少微生物数量，使冷冻配送的时间可以长达50~100天。

* 塑料原材料。聚酯材料是透明的，并且很坚固，阻氧性能较好剂。HDPE是半透明的，相对比较容易成型，并且废料可以回收再利用，但是阻氧性能较差。

* 瓶子结构的来源。各种各样的结构都是在系统中由树脂原材料加工得到的。经过预处理的聚酯结构是在注塑过程中成型的，然后在包装线的附近生产出成品。

从树脂到罐装瓶

最先进的系统包括吹塑成型、灌装和封口。最开始是将热塑树融化，然后经由模子挤出。目前最先进的，并且被认为运行最可靠的系统是德国Rommelag公司生产的Bottlepack吹塑、灌装、封口一体化设备。其融化温度可以达到为瓶内壁消毒的目的。Rommelag公司的所有设备都是用于生产单层结构挤吹塑成型的HDPE瓶子，这种瓶子主要用于药品和水果味饮料的包装。由于瓶盖与瓶子是一体的，因此瓶子的开启是一次性的。这种系统的灵活性有限，模子的尺寸和形状都是固定的。此外，有人提出用融化干树脂的温度来进行消毒，可能不能完全杀死抗热性致病微生物。

另一种系统是注射吹塑、灌装、封口一体化系统。聚酯被预加工成试管形状，然后再进行吹塑和灌装。意大利的SIPA公司就生产这种系统，包括在消毒空气的正压下进行预处理，然后在进行挤塑成模、拉伸吹塑，最后运送到意大利Procomac公司的无菌灌装机进行灌装。该系统每分钟最大生产能力为600个瓶子，在意大利的装机量很多，主要用在常温下保质期较长的高酸性饮料。

SIPA/Procomac一体化系统不需要在瓶子生产后再进行消毒处理，由于减少了中间过程，从而降低了成本。另一方面，因为是一体化系统，如果其中任何部分出了问题，就会导致全面停机。此外，这种设备的生产率由效率最低或最慢的器件决定，并且一体化设备的资本投入也相对较高。

从预成型的HDPE到装瓶

荷兰的Stork系统是从树脂到装瓶加工方式的代表。系统首先压制并吹出一个封闭的单层瓶子，挤压的温度对瓶子内部起到消毒作用。在无菌环境中封闭的瓶口被切掉（被回收与树脂一起再利用），上端开口的瓶子再经过内部、外部的过氧化氢消毒处理。在无菌条件下瓶子被传送至无菌灌装单元，主要用于低酸饮料，例如在冷藏ESL条件下配送的咖啡等。

瑞士的Elopak公司联合挤吹塑设备制造商Techne提供一系列冷藏ESL饮料使用的HDPE制瓶系统。该系统首先将树脂制成内部消毒的密封瓶子，在无菌条件下传送至Elopak无菌灌装设备。在此设备上，封口处被切除，然后进行灌装，最后用预消毒的瓶盖封口。

从预成型的聚酯到装瓶

Tetra Pak公司的 Sidel设备与其灌装设备的兄弟公司Remy组成了一套相似的系统。Sidel加工聚酯瓶，在用消毒空气吹制之前先用过氧化氢消毒，然后在无菌的条件下传送到Remy灌装设备。因为灌装设备已经预消毒，并且保持在清洁度100级的房间里。

这些系统主要应用在冷藏ESL低酸性饮料包装，供应商认为它也可以用于常温下货架保存时间比较长的高酸性饮料和冷藏ESL保存的高酸性饮料。这种系统的产量是100~600瓶/min。预成型-灌装系统的优点是统一管理，设备总数少，不需要存储瓶子。据制造商说这种系统的生产率可以达到90%。

超越传统

这些系统的微生物安全性非常好，因为它们都对预加工的塑料瓶在灌装前进行消毒，采用过氧化氢、过乙酸、紫外线或联合除菌等方法，室内的清洁度达到x00级。德国的Krones，意大利的Sasib，日本的Shibuya Kogyo，德国的Bosch，美国的EPSI，瑞典的Tetra Pak，德国的KHS，还有Ave, Elopak, Remy等一些品牌，都提供基本的旋转(或线性)的净化和无菌化装罐、封口设备。因此与冷藏ESL技术配合可以达到良好的微生物安全性。

无论是HDPE瓶，聚酯瓶或是多层结构的容器，生产线中或者含有消毒环节，或者在净化或超净化的条件下进行生产。这样再加上控制配送的条件就可以有效的延长产品的保质期。

ESL饮料的普遍出现，受到了消费者的欢迎，并且改变了饮料市场面貌。一体化系统的设计得益于工程人员超越传统的理念，成功的将微生物学、生物化学和包装技术融合于消费产品中。

来源：《现代包装》