铝罐——现代工业巅峰之作铝罐——现代工业巅峰之作

铝罐——现代工业巅峰之作铝罐——现代工业巅峰之作

  在喝碳酸饮料时,你有没有对手中的罐子产生过一丝好奇呢?大多数人几乎从未注意过。这个小东西看上去毫不起眼,但事实上,它却是现代制造业的一个奇迹。

    文章选自:《防锈路漫漫》,乔纳森·沃德曼(Jonathan Waldman)著

  几年前,我设法参与一个名为“铝罐学园”的活动。这个一年一度的活动是由世界上最大的食品罐制造商、波尔公司(Ball Corporation)举办的。活动地点在多佛北边的一个会议室里,在那里,工程师们聚集在一块儿,讨论“如何改进灌注率”、“重新封闭能力”和“罐子开启方式”之类的问题。有个人给了我一张名片,上面印着公司名:“罐语者”。还有人穿着一件T恤,印着“罐子的独奏”。现场可谓热闹非凡,我也从中学习到了不少知识。其中最重要的一点是,我意识到了铝的生产是多么具有挑战性,需要耗费多么多的开发研究费用和机密仪器,以至于许多人将铝罐看成是世界上工艺最先进的产品。

  如果你喜欢饮用啤酒、碳酸饮料、运动饮料,或是曾用玻璃罐子保存蔬果,那么你应该对“波尔”这个名字应该很熟悉。全世界每年要使用1800亿个铝制饮料罐,可以搭出十几座直通月球的高塔。而在这么多饮料罐中,有四分之一都是由波尔制造的。但就算有了这么多实践经验,要想生产出完美的12盎司装(约合340克)的饮料罐,仍然存在很大的挑战性。在生产过程中,铝总是表现得很不配合。它有可能堵塞机器,有可能和罐子里盛的食品发生反应、影响食品口味。但最重要的是,铝制饮料罐很容易被腐蚀,里面的饮料渗出来,导致更多的罐子被腐蚀。因此,腐蚀是铝制饮料罐的头号死敌。唯一能保护铝的,便是上面一层只有数微米厚的、看不见的环氧树脂。如果没有这层防护,一听可乐在3天内就会腐蚀掉)。在“铝罐学园”里,我了解到了很多关于这层涂层的东西。

  判断腐蚀性

  在给罐子涂层之前,波尔公司要先知道罐子里的饮料腐蚀性有多大。毕竟环氧树脂涂层价格不菲,每听饮料都要半个便士(约合0.05元),波尔公司并不想浪费。此外,有些饮料的腐蚀性很强,无论多少环氧树脂都难以保护罐子免遭腐蚀。(有七分之一的能量饮料都具有很强的腐蚀性,不能被装在铝制饮料罐里)。波尔公司并不是世界上唯一一家为这一问题困扰的公司。但涂层必须得有,不然罐子就会破损,让公司付出更高的代价。

  但依据他们此前的经验,波尔公司成功地找出了判断饮料腐蚀性的方法。苯甲酸钠和铜离子会增强腐蚀性,糖则会降低腐蚀性。糖可以吸收二氧化碳,降低罐内压强。还可以抑制其它腐蚀反应,因为糖会黏附在保护层的孔洞中。因此,健怡可乐(一款含糖量低的可乐)的腐蚀性比普通可乐差得多。柠檬酸和磷酸也会增加饮料的腐蚀性。各种氯化物则会使腐蚀性大大提升。波尔公司已经研制出了一份有关各种食品成分腐蚀性的上限表,但在“饮料罐学校”活动中没有向大家公布出来。

  波尔公司在没有弄清某种饮料和饮料罐保护层之间会发生什么化学反应之前,不会大批量生产这种饮料罐。在工程师们从化学层面完成了相关检验之后,工厂会再从味觉上进行一次检验。为此,公司专门有一间赏味车间。在参加“饮料罐学校”活动时,我在一名名叫艾德·拉伯勒(Ed Laperle)的工程师的带领下,参观了一下这个车间。

  尝味师们有极强的味觉分辨能力。如果连他们也分辨不出异味的话,就没有人能尝出来了。大概只有猫的味觉能与他们相比。正因为猫科动物的嗅觉十分发达,湿润的猫粮必须严格密封,才不易被它们闻到。

  波尔公司的尝味师们花了大量的时间饮用啤酒,因为据拉伯勒说,啤酒非常容易“串味”,很容易吸收涂层的味道。而降低涂层成本才是最吸引波尔公司的一点。拉伯勒说,啤酒其实性质很温和,并不需要给罐体加保护层。他将啤酒称作“友善的除氧家”,意思是啤酒中的蛋白质会消耗氧气,减少啤酒与铝的反应。(橙汁也是如此,维生素C也会消耗氧气,使它不容易腐蚀罐体。也正因为这样,很久之前,人们便开始用铝罐盛装橙汁了。)事实证明,啤酒和铝罐是天造地设的一对。但啤酒罐还是要有涂层,因为要降低二氧化碳逃逸的速度。铝罐上的涂层可以使罐体更加平滑,也就减少了二氧化碳从孔洞中逃逸的机会。

     涂层的奥秘

  涂层的具体情况是波尔公司的商业机密,但我们知道,使用的环氧树脂必须价格合理、易于喷射、容易修补、强韧灵活,而且还必须使用食品专用的环氧树脂。用来装番茄的铝罐涂层必须防锈,装鱼的铝罐必须防硫,装水果和泡菜的铝罐则要抗酸。西红柿、豆子、土豆、玉米……几乎每种食品都有属于自己的涂层。置于啤酒罐的涂层,工程师们则要在涂层中加入环式糊精,一种环装的碳水化合物,可以吸收食物中的异味。巧克力对异味也十分敏感,因此也需要有独特的涂层。装肉的铝罐则需要打一层蜡,方便肉从罐内滑出。

  此外,甜菜、葡萄干和浆果等蔬果的存放还会带来其它问题。这些食品中都含有红色素,是一种具有高度腐蚀性的物质。而最具腐蚀性的则是大黄。光是这一种食品就需要给铝罐镀三层膜,就算有了这么多保护,大黄罐头的保质期也比同类产品要短得多。

  全部算上的话,总共有超过一万五千种涂层。其中大部分都用于盛装食品的铝罐上,但也有很多用于饮料罐。

  为了生产这么多饮料罐,美国每年要耗费2000万加仑环氧树脂(约合7万立方米)。生产这样的涂层,需要用到交联树脂、固化催化剂、染色剂、润滑剂、抗氧化剂、以及增加流动性、稳定性、可塑性和表面光滑性的各种添加剂。采用的树脂通常是环氧树脂,有时也会用乙烯基、丙烯酸、聚酯、油性树脂,甚至是苯乙烯、聚乙烯或聚苯烯。此外还需向混合物中添加溶剂,以便让其受到烘烤时固化;以及光敏引发剂,让其受到紫外线短暂照射即可固化。最常用的交联剂是双酚基丙烷(BPA)。据涂层专家称,约有百分之八十的环氧树脂涂层都使用BPA作为交联剂。

  不幸的是,BPA不仅仅是一种增塑剂,还是一种有毒的物质,会扰乱人体的荷尔蒙分泌。从生物学上来讲,荷尔蒙的分泌量极少,但对人体影响巨大。人体的内分泌系统承担着荷尔蒙制造、储存和分泌的任务,控制着生发能力、生殖能力、认知行为、受伤反应、排泄行为、感官知觉、细胞分裂和新陈代谢速率。内分泌器官包括甲状腺、脑垂体和肾上腺,它们会制造出独特的物质,对应细胞上特定的接收器,激发一系列的化学反应。体内的荷尔蒙数量哪怕发生再微弱的改变,也会产生巨大的影响,如糖尿病和雌雄同体。像BPA这样会影响人体内分泌的物质会堵塞在细胞里,导致真正的荷尔蒙无法到达细胞接收器,也就无法发挥应有的作用。有些物质则会恰好和接收器对上,激发出不该产生的化学反应。

  2011年,美国国立卫生研究院(NIEHS)发表了一篇名为《大多数塑料制品都会释放雌性激素》的论文,综合了时下各界对于这一问题的观点。研究人员对超过五百种塑料制品进行了监测,其中有很多是宣称不含BPA的。论文中指出,在大多数生产过程中(如巴氏消毒法),非雌性激素类物质都会被转化为雌性激素类物质。他们还注意到,阳光、微波炉辐射和洗碗机洗涤都会加速雌性激素类物质的转化过程。

  铝罐生产商辩称,除了铝罐之外,还有大量的现代工业产品含有BPA,而且BPA对人体其实是安全的。何况每个铝罐中含有的BPA只有极少数,能混入食品和饮料中的就更少了。尽管如此,知名生物学家弗雷德里克·冯扎尔(Frederick vom Saal)本人却拒绝购买罐装食品和饮料,家中也绝不使用聚碳酸酯塑料。2010年,在接受耶鲁大学在线期刊《生物360》的伊丽莎白·科尔伯特(Elizabeth Kolbert)采访时,他表示:“BPA目前是世界上最受关注的一种化学物质。国立卫生研究所在BPA的研究上投入了3000万美元资金。如果只有少数人认为BPA对人体存在影响的话,欧洲、美国、加拿大和日本的政府官员们难道会愿意投入这么大精力研究一种化学物质吗?”

  由于BPA的存在,人们在如何给铝罐内部涂层的命名上产生了很大争议。美国食品药物管理局(FDA)将它称作“树脂聚合物涂层”。而在“铝罐学校”里,波尔公司则将它称为“有机涂层”或“水基聚合物”。美国环境保护局将它称为“化学污染物”。健康专家则将它叫做“内分泌扰乱物”和“慢性毒素”。

  但无论如何,这种涂层大大提高了铝罐的稳定性,因此短期内大多数人都不会放弃使用它。毕竟,铝罐里盛装的美食才是我们关注的重心。

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