К разделу 5.3. Розлив в бутылки и банки
С 1990-х гг. для розлива минеральной воды и других безалкогольных напитков все шире стали применяться пластиковые бутылки (см. раздел 5.3.1.1), особенно ПЭТ-бутылки, в которые стали осуществлять и розлив пива (несмотря на серьезные опасения относительно потерь CO2 и проницаемости их для кислорода в период хранения продукта).
ПЭТ (полиэтилентерефталат) получают в кристаллической форме из этиленгликоля и терефталевой кислоты. Заготовки (преформы) изготавливают методом литья под давлением, а затем на предприятии по производству бутылок (в большинстве случаев непосредственно по месту розлива) их нагревают до 120 °С и на установке для выдувания бутылок формуют собственно бутылки. При этом в зависимости от конструкции преформы можно изготавливать бутылки различной формы и размера, а благодаря использованию красителей - и цвета. Основное преимущество ПЭТ-бутылок состоит в отсутствии боя и в небольшой массе - в 10 раз меньшей, чем у поллит-ровой стеклянной бутылки, весящей 380 г при одинаковой вместимости. Помимо удобства транспортировки, такая тара оказалась весьма привлекательной и для потребителей.
Недостатками ПЭТ-бутылок являются неудовлетворительная термостойкость вследствие малой толщины материала, риски усадки и деформирования, а также плохая смачиваемость материала, что затрудняет мойку. При многократном использовании ПЭТ-бутылка впитывает запахи от содержащихся в ней жидкости. При обычной мойке вещества, обусловливающие посторонний запах и диффундированные в стенку бутылки, невозможно удалить полностью, и посторонние запахи и привкусы передается продукту. В таком случае помимо просвечивания бутылок необходим контроль запаха с помощью так называемого «электронного носа» - современного аналитического оборудования, основанного на принципах газохроматографии. В этом отношении ПЭН (полиэтиленнафталат) менее восприимчив к запахах, чем ПЭТ, однако в пивоварении ПЭН еще не нашел широкого применения.
Для производства ПЭТ-бутылок расход энергии довольно велик - например, машина для выдувания 20000 бут./ч потребляет 230 кВт электроэнергии, из которых только на нагревание приходится 85 %. Энергия расходуется также на создание давления (40 бар), необходимого для выдувания бутылки. При этой производительности требуется объем воздуха 1900 м3/ч, так что общая мощность воздушного компрессора составляет 350 кВт. Некоторую экономию тепловой энергии можно получить, например, при одноступенчатом изготовлении ПЭТ-бутылок (литья под давлением с последующим выдуванием бутылок) - в этом случае теплота, образующаяся при литье под давлением, используется и в процессе выдувания.
Тем не менее главным недостатком ПЭТ-бутылок является их проницаемость для кислорода, которая при значении 40 мкг/бут. в сут за полгода при пересчете на поллитровую бутылку может составить около 14 мг/л. У существенно более дорогой ПЭН-бутылки проницаемость для кислорода намного меньше (35 % по сравнению с ПЭТ). Благодаря использованию многослойных бутылок (например, с использованием в качестве барьерного материала в среднем слое полиамидов или этиленвинилового спирта), свойства ПЭТ можно довести до показателей, сравнимых с ПЭН, однако этого недостаточно. Такие многослойные бутылки, как и «декоративные» бутылки (в которых материал с барьерными свойствами подмешивается к ПЭТ при изготовлении) плохо поддаются утилизации.
Несколько лучшими свойствами характеризуется пластиковая бутылка с покрытием, нанесенным под вакуумом (SiO2 или (CH2)n наносится на стенку бутылки тонким слоем). В зависимости от способа нанесения покрытия проницаемость для кислорода для бутылки емкостью 0,5 л можно снизить до 1 мг/л в год, причем покрытие может наносится как снаружи, так и изнутри. Преимущество внутреннего покрытия состоит в том, что барьерный слой не подвергается механическим воздействиям при транспортировке бутылки, а продукт оказывается защищенным от воздействий через стенку бутылки. Плазменное нанесение покрытий реализуется физически или химически (импульсным или непрерывным способом). В частности, к машине для выдувания бутылок может быть подсоединен агрегат для плазменного напыления покрытия.
Достаточно эффективным средством являются так называемые «поглотители кислорода», использование которых не позволяет, однако отказаться от использования в бутылке материалов с барьерными свойствами. Поглощение кислорода достигается в этом случае или за счет окисления железа (на низкой стадии окисления), или окислением полимеров (например, полиолефинов). Следует отметить, что для действия таких поглотителей кислорода необходимо определенное увлажнение и, тем самым, некоторое время для активизации. При этом важно, чтобы поглотитель активизировался быстрее, еще до начала процесса окисления продукта в бутылке.
Кроме поглощения кислорода из воздуха через стенку бутылки, определенную роль может играть и миграция в пиво кислорода, растворенного в полимерном материале. Для пол-литровых ПЭТ- и ПЭН-бутылок такая миграция за полгода может составить дополнительно 0,3-0,4 мг/л.
Не менее важным фактором, чем поглощение кислорода, является проницаемость полимерных материалов относительно CO2. Так, например, пиво в однослойной ПЭТ-бутылке в условиях испытаний (температура 23 °С в течение 6 мес.) потеряло приблизительно 33 % от первоначального уровня CO2. По сравнению с этим содержание CO2 в пиве из стеклянной бутылки со стандартной кронен-пробкой уменьшилось на 3,2 %, а с кронен-пробкой с барьерным свойствами - на 0,9 %. ПЭТ-бутылка без внутреннего покрытия со стандартным навинчивающимся колпачком даёт потерю CO2 в 8,7 %. Многослойные ПЭТ-бутылки, а также бутылки с поглотителями кислорода хотя и обеспечивают хорошие барьерные свойства относительно кислорода, в зависимости от конструкции бутылки могут вызывать высокие потери CO2. В данном случае следует запрашивать у производителей полимерных материалов сертификат на результаты испытаний.
ПЭТ-бутылки, как правило, укупоривают одно- или многокомпонентными навинчивающимися полимерными колпачками. Даже по сравнению с кронен-пробками со стандартной компаудной прокладкой (поглощение O2 в пол-литровой бутылке - до 1,5 мг/л за полгода) проницаемость для кислорода у них в 2-3 раза выше. Для ПЭТ-бутылок обязательным является включение барьера для кислорода, который в данных условиях уменьшает проницаемость для кислорода на 0,2-0,3 мг/л, но активный поглотитель кислорода еще лучше. При этом имеет значение не только сам материал колпачка для укупорки, но и тот факт, что при надевании колпачка на горлышко бутылки в цилиндрической части еще содержится некоторый объем воздуха. Таким образом, приходится использовать предварительное наложение прокладки, которая устанавливается после вспенивания пива в результате впрыска под высоким давлением. Затем следует провести опрыскивание резьбы и собственно надевание навинчивающегося колпачка. Существуют также навинчивающиеся колпачки в сборе с предварительной прокладкой - навинчивающийся колпачок устанавливается вместе с плоской уплотнительной прокладкой, производится опрыскивание резьбы, а затем уже навинчивается колпачок.