The Studies of hydrolytic resistance of inner surfaces of glass containers for energy drinks

Abstract

Nowadays, the market of the energy drinks is expanding quite substantially. From the safety point of view, the contamination of heavy elements and glass composition elements which might be dissolved by their solution is concerned. The glass with a high hydrolytic resistance property can decrease the contamination of those elements. The objective of this study was to improve the hydrolytic resistance of the energy drink glass containers by means of treating the inner surfaces with 1, 2, 3 and 5% of acetic acid. Hydrolytic tests were conducted in accordance with ISO 4802-1. The treated and un-treated bottles were filled up with citric acid solution at pH 3.5 (close to the pH of energy drink), kept at room temperature (about 25-27°C) and 20°C for 7, 14, 21 and 28 days soaking time. The leached elements were analyzed by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS). The results show that the contents of leached sodium from the treated and un-treated bottles were not different at the same storage temperature. However, the amount of leached sodium element (Na) of the bottles kept at room temperature was higher than those kept at 20°C. The highest content of leached sodium was found at 21 days soaking time. In summary, the hydrolytic resistance of glass surfaces for the solution at pH 3.5 was decreased when the temperature and the soaking time were increased.
Keywords:  Chemical resistance, Glass container, Hydrolytic test

บทคัดย่อ

ตลาดเครื่องดื่มบำรุงกำลังมีการเติบโตอย่างมากในปัจจุบัน ดังนั้นจึงความปลอดภัยของการใช้บรรจุภัณฑ์แก้วซึ่งอาจจะเกิดการปนเปื้อนของธาตุโลหะหนักและธาตุที่เป็นองค์ประกอบของแก้ว เมื่อถูกทำละลายโดยเครื่องดื่มที่บรรจุอยู่ภายใน การทำให้เนื้อแก้วมีความทนทานต่อสารละลายเพิ่มขึ้นสามารถลดการปนเปื้อนเนื่องจากธาตุดังกล่าวได้ การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความทนทานต่อสารละลายของขวดแก้วสำหรับเครื่องดื่มบำรุงกำลังโดยการปรับปรุงผิวภายในด้วยสารละลายกรดอะซิติก ความเข้มข้นร้อยละ 1 2 3 และ 5 ที่เวลา 30 60 และ 120 วินาที ทดสอบความทนทานต่อนํ้าตามมาตรฐาน ISO 4802-1 พบว่าความทนทานต่อนํ้าเพิ่มขึ้นหลังจากล้างผิวภายในขวดแก้วสีชาด้วยกรดอะซิติก สภาวะที่เหมาะสมในการล้างผิวภายในขวดแก้วสีชาคือใช้กรดอะซิติกความเข้มข้นร้อยละ 3 เป็นเวลา 30 วินาที นำขวดที่ผ่านการปรับปรุงและไม่ผ่านการปรับปรุงผิวบรรจุบรรจุด้วยกรดซิตริกที่มีค่า pH 3.5 (ใกล้เคียงกับค่า pH ของเครื่องดื่มบำรุงกำลัง) เก็บภายใต้อุณหภูมิห้อง (ประมาณ 25-27 องศาเซลเซียส)และอุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส ในระยะเวลา 7 14 21 และ 28 วัน จากการตรวจสอบธาตุที่ถูกทำละลายออกมาด้วยเทคนิค Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) ไม่พบธาตุโลหะหนัก ได้แก่ As Cd Cr Pb Hg Se และ Sb และธาตุที่เป็นองค์ประกอบของแก้ว ได้แก่ Ca และ K พบเฉพาะธาตุ Na ขวดทั้งสองแบบมีปริมาณธาตุโซเดียม (Na) ที่ถูกทำละลายออกมาไม่แตกต่างเมื่อเก็บภายใต้อุณหภูมิเดียวกัน แต่ขวดที่เก็บไว้ที่อุณหภูมิห้องมีปริมาณโซเดียมสูงกว่าขวดเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียสและมีปริมาณสูงสุดในวันที่ 21 ประมาณ 0.5 ppm แสดงว่าค่าความทนทานต่อสารละลายของผิวขวดลดลงกับอุณหภูมิและเวลาที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นการปรับปรุงผิวภายในขวดแก้วโดยการล้างด้วยกรดอะซิติกไม่มีผลต่อการใช้งาน