走在琳琅满目的超市里，人们的目光总会不由自主地被各种商品精美的包装吸引。漫步到食品区，部分食品包装逼真的印刷效果经常会让人流连忘返，甚至馋虫拱动，恨不能立刻打开包装大快朵颐。对于食品饮料来说，其外包装除了要让消费者通过文字和图示说明了解食品的信息，其精美的印刷图案还能勾起消费者的购买欲望，此外，坚实的包装还能防止生物、化学和物理等外来因素的损害，便于贮存和携带。现在包装工业已进入包装多样化的年代。食品饮料常用的包装材料有金属、玻璃、纸质、塑料、复合材料等，其中金属罐包装因其具有阻隔性好、方便携带等优点，受到广大消费者的喜爱。
一、金属罐概述
1、金属罐的定义
金属罐是用金属薄板制成的容量较小的容器，有密封和不密封两类，在国家标准（GB/T15170-2007）中，将容量为16L以下的金属容器定义为罐。
金属罐按照材质可分为铁系和铝系两大类。铁系材质主要有冷轧薄钢板、镀锡薄钢板、镀铬薄钢板、镀铝薄钢板、镀锌薄钢板等；铝系材质主要有铝合金薄板、铝箔等。
金属罐按照结构可分为两片罐和三片罐，如图所示。两片罐是罐底和罐身采用整块金属薄板冲压拉伸成形然后将罐身与罐盖通过卷封连接在一起的金属罐；三片罐是将罐盖和罐底分别通过卷封与罐身连接在一起的金属罐。还有一种气雾罐，也包含在两片罐和三片罐之中，但由于它的耐压和喷雾阀结构的特殊性，常常把它作为单独的种类来研究，在本文中只讨论食品包装用金属罐。
图表：（a）两片罐示例；（b）三片罐示例
图表来源：公开资料整理
金属罐按照截面形状可分为圆罐和异形罐。圆罐是外形为圆柱体的金属罐；异形罐是外形为非圆柱体的金属罐的统称，常见的异形罐有方罐、长圆罐、椭圆罐、梯形罐、马蹄罐等。
图表：圆罐和异形罐横截面示意图
图表来源：公开资料整理
2、金属罐的起源
金属罐的起源与战争有关。
1795年，为了解决军队远征时的食物供应不及时问题，拿破仑悬赏12000法郎征求保存食物的方法。
1804年，法国的阿培尔（Nicolas Appert）研究成功了使用玻璃瓶保存食品的方法。他认识到了加热在食品保存中所起的重要作用，而且懂得了为防止食物变坏容器必须密封的道理，从而发明了使用软木塞密封的玻璃瓶作为食品包装容器。因此，在1809年，阿培尔获得了拿破仑悬赏的奖金。
1810年，英国的杜兰德（Peter Durand）利用阿培尔保存食品的方法，首创使用镀锡板制作了食品包装容器，即所谓的马口铁罐，并获得英王乔治三世授予的专利权。这种马口铁罐的顶端有一个大孔，食物从此处装进，然后将一个小马口铁圆片锡焊到顶端。这个小圆片上有一个小孔，此孔是罐头蒸煮时的出气孔，罐头煮好后立即用锡焊把出气口焊死密封。当时金属罐仅用剪刀和铬铁等工具进行手工制作，每人日制罐量不过60~70只。该技术比较原始，但只要认真加工，完全可以达到气密，防止微生物进入，并保证装在里面的食品处于无菌状态。
金属罐的出现为食品提供了一种可靠的包装，增加了食品的保质时间，对人类社会的饮食习惯产生了重大影响。
3、金属罐的发展
由于生产工艺和成本的限制，金属罐在诞生之后并没有得到迅速普及。直到几十年后的美国内战期间，出于军队的需求和人们为了储存食品以备战乱的需要，金属罐头才得以广泛使用。到现在，金属罐在食品包装中已被广泛应用，随处可见。从金属罐的出现至现在，共经历了三次革命性的变革发展。
第一次变革是顶盖带孔罐的出现。这种罐的顶盖上有一个小孔，食品在此装入后，盖上圆盖，然后在沸水浴中加热杀菌，之后立即用焊锡将圆盖焊封。
参考观研天下发布《2018年中国金属罐市场分析报告-行业深度分析与发展前景预测》
第二次变革是采用二重卷边结构的三片焊锡罐出现。1849年，美国人埃文斯（Henry Evans）发明了底盖冲床，奠定了三片罐制造的基础。1859年欧洲出现了封罐机，可以将底盖直接盖在罐身上进行自动卷封。从此之后，马口铁罐的封口方法由内嵌（或外嵌）加锡焊改成了卷边，用橡胶圈代替了封焊。当时的金属罐形式如下图所示。1893年，二重卷边封口机出现，改进了封口结构，金属罐的密封开始采用二重卷边。
图表：19世纪中叶时的金属罐
图表来源：公开资料整理
1896年美国首先使用液体密封胶代替厚的橡胶圈，使金属罐的密封性明显增强。1897年，为配合液体密封胶的使用，注胶机出现。经过近50年的技术积累，采用二重卷边结构的三片焊锡罐终于诞生。1910年，采用手动操作机器制罐，每分钟的制罐能力达到了120只。随着制罐技术的不断改进，1930年，自动制罐机问世，使用自动制罐机每分钟可生产金属罐300只。而到了现在，现代自动化作业线制罐速率可达每分钟1500只以上。
第三次变革是两片罐的出现。制造浅冲两片罐的冲拔工艺由泰勒（ATaylor）在1847年发明，后来随着技术的不断进步，人们开发出了利用多级拉深方法制成的深冲罐（DRD罐），使罐径罐高比达到1:1.5。在上世纪50年代，出现了冲击挤压法这种新的深冲技术，制出了罐径罐高比超过1:10的高罐，该技术如今仍在应用于某些铝瓶的生产工艺上。1964年，通过多级拉深变薄工艺制成的易拉罐面世，从此食品包装容器的开发进入了新的时代。
4、金属罐的性能和特点
与其他材质的包装容器相比，金属罐的优点和缺点都非常明显。
4.1金属罐的优点
（1）优良的阻隔性。金属罐不但可以阻隔气体（氧气、二氧化碳、水蒸汽等），还可以阻隔光线，特别是阻隔紫外光。这一特性使它的内容物（如食品、饮料等）有着较长的货架寿命。
（2）优良的抗压强度。这一特性使得用金属罐包装的食品便于运输和贮存，并且销售范围大大增加。
（3）良好的加工适应性。现代金属罐的生产都有着非常高的生产速率。例如马口铁三片罐生产线，速度可达到2000罐/min，而铝质两片罐生产线的生产速度可达3000-4000罐/min。这样高的生产速率，可以使金属罐以较低的成本去满足消费者最大量的需求。
（4）方便携带使用。金属罐比较牢固，不易破损，携带方便。很多饮料罐和食品罐都配备了易开盖，更增加了使用的方便性。（5）装潢美观性。金属表面一般都具有美丽的光泽，再配以色彩艳丽的图文印刷，极大增加了商品包装的美观性，显得档次较高。
（6）材质可回收性。废弃的金属罐可以回炉再生，循环使用，既回收了资源，节约了能源，又可以消除环境污染。即使锈蚀后散落在土壤之中，也会自然降解，不会对环境造成恶劣的影响。
（7）较好的卫生性。用于食品包装的金属罐内壁一般都喷涂了食品涂料，使其在卫生质量方面达到了安全食品卫生的要求。
4.2金属罐的缺点
（1）化学稳定性差。金属罐特别是马口铁罐，在酸、碱、盐和湿空气的作用下，容易锈蚀甚至泄露，这在一定程度上限制了它的使用范围。但是如今通过各种保护涂料的合理应用，这个缺点完全可以被弥补。
（2）经济性较差。金属罐价格较贵，无形中提升了食品、饮料的价格。如今，通过技术上的不断进步，金属罐的成本在逐渐降低。近年来金属罐的轻量化就是降低成本的一个非常好的措施。
二、金属罐的发展方向
近几年来，金属包装行业发展迅速，金属罐的应用领域在逐渐扩大，制罐企业间的竞争也日趋激烈。成本优化、产品差异化已经迫在眉睫。因此，金属罐未来的发展方向已经非常明显。
发展方向一：轻量化。制罐材料的减薄，从成本和能源角度为制罐企业以及金属包装行业注入了活力。依托现代的先进技术，制罐企业能够在减小金属罐壁厚的同时，仍然保持金属罐的高性能。从金属罐诞生以来，世界各国都在轻量化方面进行着不懈的努力，并不断取得进展。在将来，随着加工工艺、设备和设计能力等技术水平的不断提高，金属罐包装会有更多更好的发展空间。发展方向二：个性化。目前，金属包装行业的同质化竞争越来越激烈，这促使制罐企业持续进行技术创新，不断开发差异化产品，以追求市场占有率和效益的最大化。未来，金属罐的个性化创新将主要围绕“视觉、触觉、嗅觉、听觉”几方面做文章。在视觉方面，主要是开发各种异形罐，或采用特殊油墨印刷，在视觉上带给消费者巨大的冲击效果。在触觉方面，可以通过金属浮雕或印刷油墨产生浮雕效果等方式，让消费者在触觉上产生不同的感受。在嗅觉方面，通过采用特殊油墨，使油墨可散发出与内容物类似的香味，让消费者直观感受自己喜欢的味道。在听觉方面，也是通过特殊油墨的应用，使金属罐能发出各种声音，与消费者交流，使消费者产生兴趣。
经过200多年的发展，金属罐已由过去的粗、重、笨、厚改变为如今的细、轻、巧、薄。在科技创新的魔力下，金属罐凭借其出色的印刷性能、高贵的金属质感、优异的风味保持性能等特点，已在食品包装行业拥有不可替代的地位。随着社会的不断发展，人们消费水平的不断提高，食品和快速消费品产业也将快速增长，这必将带动金属罐在各类食品包装中的份额增长。金属罐包装也将在人们的日常生活中起到越来越重要的作用。
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