一种饮料的包装工艺设计

啤酒包装工艺设计

摘要：

啤酒是当今世界各国销量最大的低酒精度的饮料，品种很多，可根据生产方式、产品浓度、啤酒的色泽、啤酒的消费对象、啤酒的包装容器、啤酒发酵所用的酵母菌的种类、及啤酒的销售流通环境等多方面因素进行包装工艺的设计，达到食品安全卫生性保障要求。

关键词：啤酒、包装工艺的设计、食品安全卫生性保障

1、啤酒的概述及特征

啤酒是以大麦芽（包括特种麦芽）为主要原料，加酒花，经酵母发酵酿制而成的、含二氧化碳的、起泡的、低酒精度（2.5～7.5%) 的各类熟鲜啤酒。

啤酒是当今世界各国销量最大的低酒精度的饮料，品种很多，一般可根据生产方式，产品浓度、啤酒的色泽、啤酒的消费对象、啤酒的包装容器、啤酒发酵所用的酵母菌的种类来分。

啤酒可分为：淡色啤酒、浓色啤酒、黑啤酒、及其它特殊口味的啤酒；按生产方式，可将啤酒分为鲜啤酒和熟啤酒。鲜啤酒是指啤酒经过包装后，不经过低温灭菌（也称巴氏灭菌）而销售的啤酒，这类啤酒一般就地销售，保存时间不宜太长，在低温下一般为一周。熟啤酒，是指啤酒经过包装后，经过低温灭菌的啤酒，保存时间较长，可达三个月左右。

良好的啤酒应该有着很好的透明度，不应该带有浑浊的现象。泡沫是啤酒的主要特征之一，良好的啤酒，泡沫细腻洁白，有一定的持久性。

本次设计的是熟啤酒的包装。

2、啤酒对包装技术的要求

由于啤酒不同于一般饮料，为保证品质、口感等特性，对包装材料的要求十分苛刻。它要求有良好的气体阻隔性、耐热性、耐压性、遮光性、口味保持性及透明性等。其中最重要的是气体阻隔性，主要是指对氧气的长期有效阻入和对CO2的长期阻出。玻璃啤酒瓶一般都要回收重复使用或重复灌装。可再用瓶不仅要求有足够的气体阻透性和耐热耐压性等，还必须能够耐高温碱洗，不吸附异味瓶壁不易划伤等，且在瓶子的正常使用期限内多次周转后仍可保持所有上述特性。

并且由于啤酒含有二氧化破气体，具有一定的压力，而且在生产以理运输过程中还存在着碰撞等问题，会造成酒瓶的破掼以及突然增压状况，因此对于酒瓶的选择极为关键。首先，

要保证酒瓶可抗击定的压力并且各点上所受到的压力保持均一。其次，要保证玻璃耐质受到外界冲击时不致产生破损。

如果在选择了玻璃啤酒瓶后还要注意皇冠盖的选择。首要，原则是保证酒瓶与瓶盖之间结合紧密，另外皇冠盖肉柯材质必须洁净，并能保持酒瓶在装满啤酒后的密封性，以及将啤酒与马铁制瓶盖有效隔绝。以避免马口铁制皇冠盖产生锈蚀，保持酒体不受污染。

3、啤酒包装材料和容器设计

啤酒的包装类型主要有三种：瓶装，桶装，罐装。一般熟啤酒用瓶装或易拉罐装，而鲜啤多用桶装。罐装啤酒有330毫升规格的。绝大部分啤酒用小口玻璃瓶包装，其容量有350ml 和640ml两种规格，保存期为3个月。

现在各种啤酒新型包装出现，其中，由于力学性能优良、热性能突出、气体阻隔性好、光学性能优异等突出优点使PEN在塑料啤酒瓶领域具有明显的优势，成为可再用瓶的首选材料。用PEN瓶灌装的啤酒货架期可达6个月以上，同时PEN几乎不吸附异味且易洗净、耐刻画，可基本满足可再用瓶的要求。虽然塑料啤酒瓶有很多优点，但几乎所有的阻透技术都存在或多或少的问题。表面涂覆技术提供的阻隔性能会受到瓶子的比表面积的影响，涂层也会因弯曲导致厚度不均匀或受到经常性的摩擦而使阻隔性能下降，内涂层还存在对食品的安全性问题。多层复合PET瓶则面临着回收处理复杂、环保要求高、成型过程中会出现层分离现象等问题。 PEN树脂除存在加工难度相对PET大的问题外，在回收上也存在分歧。此外，高昂的成本也是阻碍啤酒瓶塑料化的一大原因。目前，各种阻透技术方兴未艾，无人敢断言哪一种或两种技术会占据主导地位，往往是几种技术综合运用以取得较好的阻透效果。如使用啤酒瓶专用PET基础树脂，采用主被动阻氧相结合阻透层，应用新的成型加工技术进一步提高结晶度和耐热性，灌装时采用先进的密封技术。这些过程需要树脂供应商、聚酯瓶生产商、酿酒商及机械设备制造商等的共同协作才能完成。但是技术的改进往往带来成本的增加，因此啤酒瓶的塑料化进程是缓慢的。使用新型包装不太可行。

玻璃瓶由于具有隔气性好、抗热性能强、回收便利和成本低廉的特性，能满足啤酒对氧高敏感及防微生物污染、防二氧化碳和水分散失及保持风味稳定性的要求，因而在啤酒的包装上一直占据着主导的位置。瓶装啤酒主要有绿色、棕色和白色透明瓶3种。

为了满足生产要求，对啤酒玻璃瓶有一定要求。实际上，瓶子的形状对其强度有很大的影响。形状复杂的瓶子，很容易出现玻璃分布厚薄不均匀，特别在棱角突出处，易集中扭曲应力，且极易受到冲撞和划伤，使玻璃瓶的耐内压强度、抗冲击强度和耐热急变性能下降。

瓶子厚度越大、直径越小，耐内压力越好。啤酒企业为了啤酒的优质优等，CO2的含量趋向于取上限，对于需多次回收使用的啤酒瓶来说，在外形设计过程中，更要注意不能一味追求新颖、奇特和美观，要考虑到异形瓶易出现薄弱点，避免薄弱点就是避免爆破源。啤酒瓶外形以简洁圆滑为主，选择圆柱体外形设计时，还需注意瓶肩形状和瓶跟形状。

3.1、瓶肩形状

瓶颈和瓶身的连接以瓶肩过渡，要避免棱角分明的端肩形状，溜肩形状显得缓和，玻璃厚薄分布均匀，应力的分布也均匀，垂直荷重强度好。建议肩内外弧分别为78°、110°。

3.2、瓶跟形状

瓶跟处的圆角要适当大。这样，瓶底接触面减少，瓶跟不易被擦伤，又没有明显的拐弯角，厚薄差相对较小，内部应力和表面擦伤都不会集中在同一位置面上，所以抗热冲击性能、垂直荷重分布均匀性和抗水冲击强度都会很稳定。瓶跟底角弧半径45°为合适，底角弧半径45°。

3.3、关于剩余空间(顶隙)

瓶罐在灌装后，其液面到瓶盖之间的容量为剩余空间，剩余空间与公称容量之比为顶隙率，一般以内容物种类和外观要求而定。对于罐头，内容物表面与罐盖之间的距离一般为6～8mm，顶隙过大会显得盛装容量不足，而且存留空气多，对罐藏不利。顶隙过小，在杀菌时因内容物膨胀而使罐头变形，影响缝线的严密度。由于啤酒富含CO2气体，剩余空间起重要的缓冲作用。考虑到啤酒在灌装、巴氏杀菌、贮存、运输、饮用过程中，环境温度及振荡等因素的影响，顶隙率更要保证。容量规格大于640mL的啤酒瓶，液位线位置(也就是剩余空间)满足了外观要求，顶隙率会低于4.5％，很容易爆瓶；而规格容量小于640mL的啤酒瓶，顶隙空间既容易满足外观要求，顶隙率又能保证在5％以上，加上瓶身外径小，瓶子本身耐内压强度又好，所以爆瓶率很低，产品安全性就高。建议啤酒厂尽量选择小容量的啤酒瓶。

3.4、关于瓶壁厚度

瓶壁厚度分布均匀性是影响强度的重要因素。一般瓶罐标准中是通过规定其最薄处的壁厚和瓶罐质量(重量)来控制玻璃分布的。玻璃瓶罐在消毒杀菌过程中，需经受温度的激烈变化，当张应力超过玻璃强度时，即发生破裂。耐热急变性能与瓶壁厚度有关，瓶壁越厚，越易破裂。啤酒瓶在生产过程中，除了稳定瓶重和最薄处厚度外，还需注意厚薄分布均匀。理想的厚薄是瓶身截面上厚度比不大于1倍，内应力不超过3级。啤酒瓶GB4544只规定了640mL瓶厚度不小于2.0 mm。

根据以上要求啤酒包装容器选择640ml小口玻璃瓶。

4、啤酒小口玻璃瓶外包装设计

为方便啤酒尤其是玻璃瓶装啤酒的运输，啤酒外包装也是一项必须采用的手段。啤酒外包装常见的有4种形式，即塑料绳捆扎、塑料膜热封、塑料箱包装和瓦楞纸箱包装等。小型啤酒厂为降低生产成本，一般用塑料绳对数十瓶啤酒进行捆扎，从而起到固定作用，以便于运输。而由此派生出的塑料膜热封包装与塑料绳捆扎包装形式类似。这两种包装形式具有投入少等优点但外观并不美观。一般大型啤酒厂在生产大批量中低档啤酒时，多会采用塑料箱包装储运。此种包装形式具有先期投入高，可反复利用等特点，但容易对标签等包装物产生剐蹭，从而影响整体包装效果。高档啤酒以及易拉罐装啤酒的外包装多采用瓦楞纸箱，此类包装不可重复使用而且成本较高。但精美的印刷以及对啤酒的有效保护都使得瓦楞纸箱包装方式在高端产品包装方面得到普遍应用。国内瓦楞纸箱印刷一般多采用胶印、凹印以及柔性版印刷等3种印刷方式。由于柔性版印刷具有独特的轻压力印刷特点，与先用胶印印刷面纸再进行裱糊的方式不同，它可以直接印刷瓦楞纸板，大大提高了生产效率。另外还由于柔性版印刷具有印刷色彩鲜艳等优点，因此国内的瓦楞纸箱印刷领域正保持着一种上升的势头。包装设计步骤与要点：

4.1、明确鲜明的包装主题

1、原料；

2、印象；

3、使用方便；

4、为消费者带来的好处；

5、专家褒奖；

6、特殊功能。

4.2、选择适当的表现形式

1、商品信息型：其表现重点在商品本身或某一特别值得宣传的局部。

2、消费信息型：通过消费者对商品实际使用效果的表现，突出商品给人们带来物质上和精神上的满足，也叫情感式。

3、附加型：利用与商品本身没有直接关系的风景名胜等画面提高商品身价，产生美好联想。

4.3、明确品名、说明文字、商标、插图、公司名称（随文）、背景色彩与质感

4.4、图案设计

1、应具有简洁单纯的视觉效果；

2、应勇于创新，生动有趣；

3、应有针对性；

4、应与广告标题有一致性；

5、图案表现形式有：具象；抽象。

4.5、评价标准

1、简洁明确；

2、对比得当；

3、调和得当；

4、均衡得当；

5、具有现代感、动感。

5、啤酒小口玻璃瓶包装工艺过程与分析5.1啤酒小口玻璃瓶包装工艺过程见表1-1。

5.2啤酒小口玻璃瓶包装工艺过程分析

5.2.1瓶子处理。

新瓶如无污染，只需高压水冲洗后即可使用。对回收使用的旧啤酒瓶则要加强监控，防止超过2年使用期限的旧啤酒瓶混入流进市场而带来安全隐患。在绿色啤酒瓶的包装中，回收瓶经选瓶后，要经过进行浸瓶和洗瓶处理。现代化啤酒灌装车间浸洗瓶由洗瓶机组进行。

浸瓶的目的是洗去瓶子内外残存物，并对瓶子杀菌处理。浸洗后瓶内水分应尽量淋干，滴水应无碱性反应。

洗瓶工序的技术参数如下：

1、浸洗液。应高效、低泡、无毒。常用碱性清洗液，如3%NaOH水溶液。

2、浸洗温度。玻璃导热差，升温应平稳。瓶温与液温之差不大于35℃，以防爆裂：建业最高温度为65～70℃，但不小于50℃。

3、喷淋压力。喷洗液压力0.2～0.25MPa，无菌压缩空气压力0.4～0.65MPa。

浸洗吹干后的瓶子，要用人工或光学仪器逐个验瓶，不合格的应剔除。

5.2.2 装酒。

用灌装机灌装啤酒。小型灌装机有12～24头，中型灌装机有40～70头，生产效率是20～200瓶/min。

啤酒灌装机的基本要求

1、液位精度合格率(液位差不大于±6mm) ，最低液位时的容量应达到公称容量的98.5％以上)。

2、啤酒损失率不大于0.6％。

3、灌装增氧量：一次抽真空时不大于 0.15mg／L，二次抽真空时不大于0.04mg／L。

4、瓶颈空气体积不大于2mL。

啤酒灌装的技术要求如下：

1、装酒温度控制在-1～3℃，以防CO2逃逸冒出。

2、啤酒灌装采用等压灌装技术。

等压灌装技术特点：

1、可减少CO2损失，保持含气饮料的风味和质量。

2、防止灌装中过量泛泡，保证包装机计量准确。

等压灌装技术又叫压力重力灌装、气体灌装。压力只适用于含气饮料。先向包装容器内充气，是容器内压力与贮液缸内压力相等，再将贮液缸的液体物料灌入包装容器内。

5.2.3压盖。

啤酒灌至瓶口额定容量时，送至压盖机将皇冠盖压上密封。皇冠盖的选择条件的首要，原则是保证酒瓶与瓶盖之间结合紧密，另外皇冠盖肉柯

材质必须洁净，并能保持酒瓶在装满啤酒后的密封性，以及将啤酒与马铁制瓶盖有效隔绝。以避免马口铁制皇冠盖产生锈蚀，保持酒体不受污染。皇冠盖属冲压型马口铁盖，一般根据实际需要通常选用厚度0.23mm、硬度T3或T4、镀锡层为1.1°／2.8g／ｍ2 的马口铁（SPTE）或镀铬铁（TFS）。既要有一定的强度和硬度，又要有一定的耐冲击性。

当今国际先进的啤酒压盖机的控制系统主要由光电开关位置检测部分、走瓶带、酒缸转速的变频调速部分、主控由可编程控制器、触摸屏等组成。灌装、压盖机的机械结构装置与PLC可编程控制、变频无级调速、人机界面等现代自动控制技术手段完整的结合，形成机电一体化。

5.2.4杀菌。

为了延长保质期，啤酒要进行巴氏杀菌。杀菌可用喷淋式隧道杀菌。

杀菌工艺要求：

1、瓶内应留有3%～4%瓶容的剩余空间，酒不得灌满。

2、杀菌温度一般为65℃，保温10～15min。

3、加热水与酒的温差应保持在2～3℃，以防局部过热。

4、升温、降温应和缓，以防瓶子破损。

5.2.5验酒。

普通浅色啤酒应该是淡黄色或金黄色，瓶内啤酒应清明透亮，无悬浮物和杂质；啤酒注入无油腻的玻璃杯中时，泡沫应迅速升起，泡沫高度应占杯子的三分之一，当啤酒温度在8-15℃时，5分钟内泡沫不应消失：同时泡沫还应细腻，洁白，散落杯壁后仍然留有泡沫的痕迹（"挂杯"）；闻香气，在酒杯上方，用鼻子轻轻吸气，应有明显的酒花香气，新鲜、无老化气味及生酒花气味；品尝味道，入口纯正，没有酵母味或其他怪味杂味；口感清爽、协调、柔和，苦味愉快而消失迅速，无明显的涩味，有二氧化碳的刺激，使人感到杀口。瓶盖不漏气漏酒；上部空隙高度保持在6～8cm；瓶外无不洁物。

5.2.6贴标。

一般用耐湿耐碱纸商标，用贴标机粘贴。为得证包装的完整‘表征商品啤酒的特性，标签起到了有效的补充。一般啤酒标包括顶标、底标、身标以及背标等。

5.2.7热收缩包装。

热收缩包装使包装材料收缩而裹紧产品，使包装件充分显示物品的外观以达到完美的收缩效果，具有密封、收缩成打、防潮、防污染并保护物品免受外部冲击，防止产品在运输过程中产生松散，破裂的作用。

5.2.8装箱。

可用花格木箱、塑料周转箱或瓦楞纸箱集装。现在的发展趋势是采用瓦楞纸箱，它轻便，价格适中，回收处理较方便。装箱可用人工操作或集装机。花格箱用于无防湿、防潮要求而怕磕碰损坏的产品，用料省，结构简单，较经济。塑料周转箱在发达国家已经普遍使用, 它们的使用, 使仓储管理合理化, 节省空间，作业一元化, 大大提高了生产效率。带盖周转箱是普通周转箱的改进型, 无清洗死角, 底面具有有效

的防滑设计, 带有折叠式箱盖, 防尘, 防压, 堆垛效果好, 箱盖和箱体可以锁, 防止箱内物品丢失, 有合理舒适的搬运把手，尺寸符合国际标准, 可以同标准托盘配合使用，箱体结构合理, 强度高, 可以保护箱内产品不致轻易损坏，易于存放, 并可以从仓库到生产车间一体化运用，可以多次循环使用, 节省包装成本。

为了提高效率, 操作一体化，一般结合塑料托盘使用。即：将周转箱堆放到托盘上, 用托盘车或叉车搬运。

注意事项：

在长途运输过程中, 建议用拉伸回缩膜包裹，以防止每托盘上之各箱货物散乱, 并有防尘, 防水等优点, 亦节省装卸货的时间。

6、啤酒包装件检测

运输包装主要考虑以下几个方面：

1、冲击能量的吸收性能

2、振动能量的吸收性能

3、耐压性能

4、机械搬运性能

检测运输包装的合格与否，除了以上性能要求，还要有以下几类进行判定包装容器是否破裂：包括玻璃瓶的破裂、塑瓶的变形；内容物是否溢出等。

7、玻璃瓶的防破损

玻璃包装容器性脆，所包装产品在流通过程中易发生破损。据统计，在短距离储运时其破损率为5%～7%，长距离储运则达20%～30%。因此，玻璃包装容器，尤其在包装液态产品时，要特别注意防破损。因此啤酒应进行防护措施。

1、选用合适的外包装。

2、为了便于运输、储存，单个外包装的产品总重和体积要适当。

3、瓶罐在外包装内的安放形式要合适，有时要考虑增加缓冲措施。

8、总结：

在对啤酒进行包装中，应对包装各流程，需要考虑各环节多方面因素，从而达到食品安全卫生性标准。

参考文献

[1].潘松年. 包装工艺学. 北京：印刷工业出版社，2001

[2].孙风兰. 食品包装机械学. 哈尔滨：黑龙江科技出版社, 1990

[3].陈海鱼. 包装装潢设计［M］.湖南美术出版社.1997.5

[4].孙诚. 包装结构设计[M].北京:中国轻工业出版社,2003～12