Консервная жесть

Консервная жесть — это тонколистовой прокат из низкоуглеродистой стали, покрытый слоем олова (лужёный) или другого защитного материала, предназначенный для изготовления консервных банок и других видов упаковки, герметично изолирующей продукты от внешней среды. Основное свойство консервной жести — высокая коррозионная стойкость, позволяющая хранить пищевые продукты в течение длительного времени без потери качества.

История

Предпосылки появления

Потребность в герметичной таре для длительного хранения продуктов возникла в конце XVIII — начале XIX века в связи с ростом армий и необходимостью обеспечения войск продовольствием в дальних походах. Французский повар и изобретатель Никола Аппер в 1809 году разработал метод консервирования путём нагрева продуктов в герметично закрытых стеклянных банках. Однако стеклянная тара была хрупкой и тяжёлой, что стимулировало поиск альтернатив из металла.

Изобретение консервной банки

В 1810 году английский предприниматель Питер Дюран получил патент на метод консервирования продуктов в «сосудах из стекла, керамики, олова или других металлов». Он предложил использовать цилиндрические банки из лужёного железа. Первое промышленное производство таких банок началось в 1813 году в Лондоне на фабрике Брайана Донкина и Джона Холла. Ранние банки изготавливались вручную из листов кованого железа, покрытого оловом. Они были тяжёлыми (весили до 1,5 кг) и открывались только с помощью молотка и зубила.

Развитие технологии

В середине XIX века с развитием прокатного производства и появлением бессемеровского способа выплавки стали консервная жесть стала тоньше и легче. В 1860-х годах началось промышленное производство горячекатаной жести. В 1890-х годах американский инженер Чарльз Амс разработал метод электролитического лужения, который позволил наносить более равномерное и тонкое покрытие оловом, снизив расход дорогостоящего металла. В XX веке технология была усовершенствована: появилась холоднокатаная жесть, а затем — жесть с лаковыми и полимерными покрытиями, что расширило ассортимент консервируемых продуктов.

Производство

Сырьё

Основой консервной жести служит низкоуглеродистая сталь (содержание углерода менее 0,1 %), обладающая высокой пластичностью и способностью к глубокой вытяжке. Для защиты от коррозии на стальную основу наносят покрытие. Традиционным материалом покрытия является олово (Sn). В качестве альтернативы применяют хром, алюминий, а также органические лаки и полимеры (эпоксидные, полиэфирные, поливинилхлоридные).

Технологические этапы

Процесс производства консервной жести включает несколько стадий:

1. Прокатка стали. Стальную заготовку (сляб) нагревают и прокатывают на стане горячей прокатки до толщины 1,5–2,5 мм. Затем лист подвергают холодной прокатке до конечной толщины (обычно 0,18–0,36 мм для пищевой тары).
2. Отжиг. Холоднокатаный лист нагревают в защитной атмосфере для снятия внутренних напряжений и восстановления пластичности.
3. Дрессировка. Лёгкая дополнительная прокатка для придания листу точных геометрических размеров и улучшения поверхности.
4. Нанесение покрытия. Олово наносят методом горячего лужения (погружение в расплавленный металл) или электролитическим способом. Толщина слоя олова составляет 1–15 мкм. Для хромированной жести (хром-оксидное покрытие) применяют электролитическое осаждение.
5. Лакирование. На внутреннюю и внешнюю поверхность наносят защитные лаки для предотвращения контакта продукта с металлом и улучшения внешнего вида.

Виды консервной жести

По типу покрытия различают:

• Лужёная жесть (белая жесть) — сталь с покрытием из олова. Наиболее распространённый вид, обеспечивающий хорошую коррозионную стойкость и лёгкость пайки.
• Хромированная жесть (электрохромированная) — сталь с покрытием из хрома и оксида хрома. Дешевле лужёной, но хуже поддаётся пайке, поэтому используется в основном для цельнотянутых банок с лаковым покрытием.
• Лакированная жесть — сталь с органическим покрытием (лаком или полимером). Применяется для агрессивных продуктов (томатная паста, фруктовые соки, кислые овощи).
• Алюминированная жесть — сталь с покрытием из алюминия. Используется редко, в основном для специальных технических целей.

По способу изготовления банок жесть делят на листовую (для шовных банок) и рулонную (для цельнотянутых банок).

Свойства и характеристики

Физико-механические свойства

• Толщина: от 0,12 до 0,50 мм (для пищевой тары — 0,18–0,36 мм).
• Предел прочности: 270–550 МПа в зависимости от марки стали и термической обработки.
• Твёрдость: по шкале HR30T (Rockwell) — от 46 до 65 единиц.
• Пластичность: способность выдерживать глубокую вытяжку без разрывов (коэффициент вытяжки до 1,8–2,0).

Коррозионная стойкость

Коррозионная стойкость консервной жести определяется качеством покрытия. Олово образует с железом гальваническую пару, где олово является катодом, а сталь — анодом. При повреждении покрытия коррозия стали ускоряется, поэтому для агрессивных продуктов обязательно нанесение дополнительного лакового слоя. Хромированная жесть менее стойка к точечной коррозии, но при целостности лакового покрытия обеспечивает достаточную защиту.

Экологичность

Консервная жесть является одним из наиболее перерабатываемых материалов. Сталь и олово могут быть извлечены из отходов и повторно использованы. Уровень переработки стальной тары в развитых странах достигает 70–80 %. При сжигании жесть не выделяет токсичных веществ, а при захоронении разлагается в течение 50–100 лет.

Применение

Пищевая промышленность

Основная область применения консервной жести — производство тары для консервированных продуктов:

• Мясные и рыбные консервы (тушёнка, паштеты, шпроты).
• Овощные и фруктовые консервы (горошек, кукуруза, ананасы, компоты).
• Молочные продукты (сгущённое молоко, сливки).
• Напитки (пиво, газированные напитки, соки — в алюминиевых или стальных банках с лаковым покрытием).
• Сухие продукты (кофе, чай, детские смеси — в банках с герметичной крышкой).

Технические применения

Помимо пищевой упаковки, консервную жесть используют для:

• изготовления аэрозольных баллончиков;
• производства крышек для стеклянных банок (твист-офф);
• упаковки технических масел, красок, растворителей;
• изготовления элементов декора, игрушек, сувениров.

Технологии изготовления банок

Шовные банки

Изготавливаются из листовой жести. Тело банки сворачивается в цилиндр, края соединяются пайкой или сваркой. Дно и крышка припаиваются или обжимаются. Такие банки применяются для консервов большого объёма (до 5–10 л).

Цельнотянутые банки

Изготавливаются из рулонной жести методом глубокой вытяжки. Заготовка (круглая шайба) вытягивается в цилиндр за несколько операций. Дно и стенки составляют единое целое. Крышка прикрепляется после заполнения. Этот способ позволяет получать банки с минимальной толщиной стенок (до 0,12 мм), что экономит материал.

Банки с отрывной крышкой

Снабжаются крышкой с кольцом (типа «EZO»), открывающейся без инструмента. Такие банки популярны для пива, газированных напитков, мясных и рыбных консервов.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Высокая механическая прочность — защита продукта от деформации при транспортировке.
• Герметичность — полная изоляция от воздуха, света и микроорганизмов.
• Длительный срок хранения (до 5–10 лет для большинства продуктов).
• Возможность стерилизации продукта непосредственно в банке (автоклавирование).
• Полная перерабатываемость (рециклинг).

Недостатки

• Большая масса по сравнению с пластиковой или алюминиевой тарой.
• Сложность открывания (требуется консервный нож или специальное устройство).
• Возможность коррозии при повреждении покрытия.
• Ограниченная пригодность для продуктов, чувствительных к металлическому привкусу (требуется лаковое покрытие).

Интересные факты

• Самая старая консервная банка, сохранившаяся до наших дней, была изготовлена в 1824 году. Она содержала жареную телятину с морковью и была найдена в 1960-х годах в английском графстве Кент. Продукт оставался пригодным для употребления в пищу.
• В СССР массовое производство консервной жести началось в 1930-е годы с пуском Мариупольского и Запорожского металлургических заводов.
• В 1959 году компания «Kaiser Steel» выпустила первую алюминиевую банку для напитков, что положило начало конкуренции между стальной и алюминиевой тарой.
• Современная консервная банка весит примерно в 10 раз меньше, чем её прототип начала XIX века, при сохранении той же прочности.

Источники

• ГОСТ 13345-85 «Жесть белая. Технические условия»
• ТУ 14-1-3524-83 «Жесть хромированная»
• Металлургия жести / под ред. В. И. Ковалёва. — М.: Металлургия, 1989.
• История консервирования: от Аппера до наших дней // Пищевая промышленность. — 2015. — № 4.
• Банки для консервов: конструкция и производство / А. С. Григорьев. — СПб.: Профессия, 2007.