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【钣金加工知识】为什么水果罐头大多用玻璃罐,肉罐头用金属罐子

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  先给结论:

  1.几乎所有罐头食品都可以使用金属罐做包装;

  2.玻璃罐重,易碎,成本较高;

  3.玻璃罐因其透明的特性,对食品本身有较好的展示作用,可以提高产品卖相。

  4.专业科普:何为低酸食品,高酸食品

  5.专业科普:Shelf-stable Food

  先上两张 google 来的图片证明一下第一条观点。

  1.几乎所有罐头食品都可以使用金属罐做包装;

  这张图是正在进行灌装的黄桃,用的就是金属罐头。

  这张图片中出现的都是金属罐头,都是美国超市里常见的品牌,里面装的食品依次是:豆子,鸡汤面,混合水果,咸牛肉,沙丁鱼,菠萝片,午餐肉,以及什么鬼辣椒咖喱酱。应该不用再进一步说明了,以上产品已经包含了蔬菜,水果,肉类,汤面,还有酱料。

  那么有没有我不知道的不能用金属罐装的食品呢?都说了我不知道了!所以在论点里机智的加了“几乎”两个字嘛……不过考虑到不能使用金属,最大的可能就是 pH 值更低的食品对金属有高腐蚀性而不能使用,查了一下 FDA 官网发现大多数罐头食品 pH 值都在 3.0 以上,但有一个逆天的“醋”赫然低到了 2.0,不过醋为啥要做成罐头我是没想明白,可能有一些醋泡花生一样的存在吧。至于某层楼的一位营养师的回答里提到的“果蔬罐头属于酸性罐头,容易造成金属的腐蚀”, 还有“一般水果罐头会加一些食品添加剂,如柠檬酸、偏酒石酸、苯甲酸及其钠盐,加快金属罐头的腐蚀”。这两个观点本身没有什么问题,不过既然金属罐头在水果类高酸食品(pH<4.6)中有着广泛的应用,金属罐腐蚀的问题应当已经得到了很好的解决。

  引用维基百科 Tin_can 一页,现如今的金属罐头包装材料都是镀锡铁皮,镀锡层有很强的耐腐蚀性,钢材又保证了包装的机械强度。虽说金属锡有很强的腐蚀性,其仍有被高酸食品腐蚀的风险,有报道称有人在摄入含锡浓度为 200mg/kg 的罐头食品后出现了恶心呕吐的症状。然而,2002 年的一次研究表明,在 1200 个被测试的金属罐头中,99.5%食品含锡量低于英国国标限定的 200mg/kg,相对于之前的研究,这次测试的结果比以往有着很大的提高,研究者得出的结论是:生产商在金属罐内表面涂漆的做法大大提高的金属罐的耐腐蚀性,使得金属罐在高酸食品的应用中更加安全。

  至于说可乐罐一类的饮料包装则是更便宜的铝皮,铝同样具有较高的耐腐蚀性,虽然铝的强度较差,但用来装内部高压的碳酸饮料则恰到好处。大家有没有注意到可乐罐的金属皮比罐头要薄的多,正是因为可乐罐的内部高压使得整个金属罐像气球一样鼓起来,利用金属皮的拉伸力抵抗外界各个方向而来的冲击应力,所以罐壁不需要像罐头一样做得那么厚。罐头内部都是负压,为了延长食品质量,在封口之前填充热的食品尽可能的排除掉罐内空气,然后再封口。罐头负压有两个好处,第一是降低了罐内氧气含量减少了食品的氧化;第二是罐盖内陷,一旦内部食品在厌氧菌的作用下腐败变质产生气体,罐盖就会鼓出来提醒消费者不要再食用。

  2.玻璃罐重,易碎,成本较高;

  先举个简单的栗子(这不是错别字,这叫恶意卖萌),一个 500ml 的金属罐重量大约是 20-40g,而一个 500ml 的玻璃罐却重达 200-350g. 所以玻璃包装的产品比起金属包装运输成本更高。所以在美国这样的罐头食品消费量较大的国家,市面上的罐头食品大多都是金属罐装的,罐头食品是普通人家的日常消费品,人们对这种食品的接受度也较高。

  这幅图是 2010 年世界十大罐头食品消费国。

  而在中国,大家熟知的罐头食品种类屈指可数(豆豉鲮鱼,水果罐头,午餐肉……说不出了),罐头食品为大众的接受程度较低,水果罐头也是在改革开放初期才进入我国市场,借着玻璃包装有效的展示了其鲜亮的色彩,吸引到了足够的受众。然而市场份额本来就不大,如果某个厂家突然开脑洞说我们要节约成本采用金属罐头,估计就更加没人买了。写到这我突然想起,中国其实是有金属罐装的水果罐头的!在国内没怎么见过,可是在芝加哥的华人超市里经常见,各种水果还有炼乳调味料什么的。超市里不常见的原因可能是因为其主要目标客户是餐馆而不是日常人家,餐馆用来做成甜点或冰沙什么的,自然无所谓包装好不好看了。不过大玻璃罐装的金属罐头可是儿时的美好记忆,每次生病打针的时候就最馋这口,我最爱吃荔枝的。

  所以说玻璃罐是高成本的,只有比较好看的食品才会在需要吸引顾客的时候采用玻璃包装。而肉类,鸡汤面,意大利面一类的罐头食品本身经过长时间高温处理后卖相就差,采用相对廉价又“遮丑”的金属罐正好是上上之选啊!

  补充一点,玻璃罐头的重复使用性。金属罐头在开罐后就没办法再重新盖上了,虽说可以使用保鲜膜封口,但是远没有玻璃罐头来得方便。

  然而必须指出一点,就是并不是所有食品都有资格享受这样的重复使用待遇的,详见下文关于高酸低酸食品的区分。低酸类罐头食品几乎全都是开罐即食,不可久藏,哪怕是放冰箱也是一样。道理很简单,家里炒的菜在冰箱里放 2 天就不新鲜了,再久就容易变质了。而高酸食品例如酸黄瓜,腌制的各种酸菜,番茄酱等,则因为酸(有的还有盐)的保护能在冰箱里存更久的时间。酸和盐是最天然最古老的食品防腐剂。

  4.专业科普:食品工业中为何区分低酸食品,高酸食品

  低酸食品即 pH>4.6 的食品,比如大多数肉类蔬菜类罐头。相对应的,高酸食品则为 pH

  高酸食品相对易于保藏,因为高酸环境能有效抑制微生物的繁殖,尤其是 A,B 类梭状肉毒杆菌。而低酸食品则要面对梭状肉毒杆菌的风险。为什么肉毒杆菌这么可怕呢?因为肉毒杆菌产生的毒素毒性非常高(对人的半致死量为 0.004

  /kg),又是厌氧细菌,同时肉毒杆菌的芽孢(壁厚,水分活度低,好比植物种子一般的存在)还有极高的热抗性,一旦低酸的罐头食品中出现了肉毒杆菌,则会酿成大规模的食品安全事故。 所以高酸食品和低酸食品的所需要的热处理程度不同。针对 Shelf Stable Food 的热处理要求实现对靶标致病菌的 12 个 Log Reduction(即杀死 99.9999999999%的目标微生物),为啥不是 100%呢?这是一个概率问题,假如说每个罐头里都有一亿个

  细菌,热处理后并不是说每个罐头里还剩

  个细菌,而是说每个罐头有

  的概率还有细菌存活,看上去很低很低,但是算上大规模的生产就变每一千个罐头中有一个了。低酸食品的靶标微生物正是 A,B 类梭状肉毒杆菌芽孢这一大 Boss(120℃下 D 值为 0.2 分钟),而高酸食品(水果,酸黄瓜等)的靶标微生物的热抗性就弱得多了。 低酸食品都需要使用高温高压设备来提高热处理温度(一般为 121℃,2 倍大气压),这样高的温度下还需要 30~80 分钟的热处理才能达到目标以保证食品的安全。而高酸食品只需要放在常压下水浴中(或盐水)煮沸一定时间(10-40 分钟)就可以了。

  肉毒杆菌作为一种高毒性的神经毒素,传说 1g 能杀死 2000 万人,死在它手上的人多吗?其实并不多,记得当初上课的时候给的案例都是吃了一些奇葩的食物导致了中毒事件。映像尤其深刻的是两个美国人在树林里埋了两只水獭的爪子,腐烂发酵后拿来生吃于是中毒了……额…… 其实肉毒杆菌是蛋白毒,充分加热后是会失活的。

  关于肉毒杆菌毒素美容的话题我就不展开了,虽说是剧毒之物,但只要剂量严格控制在有害剂量之下就能很大程度上降低风险了。我只能说一定要去正规医院啊!否则万一美个容毒死了实在是太冤了啊,你对得起我们食品行业为了防止肉毒杆菌所做的努力吗!

  5.专业科普:Shelf-stable Food

  最后再说一点,其实"罐头食品"这一类食品往广一点说应该是"shelf-stable food"。字面意思是“货架保质食品”,也就是在常温下能长时间(1 年以上)储存的食品。必须得说清楚,“shelf-stable food”不包括饼干,方便面,肉干一类利用低含水量得以保藏的食品,也不包括蜂蜜果脯一类利用高糖分低水分活度得以保藏的食品。这类食品往往打开包装后保质光环就立刻失效,包装完整就可以存着当紧急储备(比如 walking dead 病毒爆发什么的)。由于材料学和食品科学的进步,这类食品的包装已经不局限于金属和玻璃了,塑料包装已经变得越来越普遍。塑料包装的好处是可以直接放到微波炉里加热,比方便面更加方便快捷。之前在实验室的时候中午经常懒得出去吃饭就从自动售货机买来吃,吃过意大利面,还有鸡肉土豆泥,不过味道就……主要是为了彻底杀菌,这类食品大多经过高温长时间加热,色香味都被无情的蹂躏了。怎样使这类食品变得更加可口健康,则是我们食品工程努力研究的方向。

  不过我真心觉得如果这种塑料包装的“货架保质食品”在中国生产一定会立马上一个档次,红烧肉啊,糖醋排骨啊,粉蒸肉啊什么的,想想就无比期待啊……


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