Bao bì thực phẩm và ứng dụng

PLASTIC FILMS IN FOOD PACKAGING Materials, Technology, and Applications MÀNG PLASTIC TRONG BAO BÌ THỰC PHẨM Vật liệu, Công nghệ và Ứng dụng Page 1 of 628 William Andrew is an imprint of Elsevier The B[.]

PLASTIC FILMS PACKAGING IN Materials, Technology, Applications FOOD MÀNG PLASTIC TRONG BAO BÌ THỰC PHẨM and Vật liệu, Cơng nghệ Ứng dụng Page of 628 William Andrew is an imprint of Elsevier The Boulevard, Langford Lane, Kidlington, Oxford, OX5 1GB 225 Wyman Street, Waltham, MA 02451, USA William Andrew dấu ấn Elsevier Đại lộ, Langford Lane, Kidlington, Oxford, OX5 1GB 225 Wyman Street, Waltham, MA 02451, Hoa Kỳ First published 2013 Xuất lần đầu năm 2013 Copyright © 2013 Elsevier Inc All rights reserved Bản quyền © 2013 Elsevier Inc Mọi quyền bảo lưu No part of this publication may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording, or any information storage and retrieval system, without permission in writing from the publisher Details on how to seek permission, further information about the Publisher’s permissions policies and our arrangement with organizations such as the Copyright Clearance Center and the Copyright Licensing Agency, can be found at our website: www.elsevier.com/permissions Không phần ấn phẩm chép truyền tải hình thức phương tiện nào, điện tử học, kể chép, ghi âm, hệ thống lưu trữ truy xuất thông tin nào, không nhà xuất cho phép văn Bạn tìm thấy thơng tin chi tiết cách xin phép, thơng tin thêm sách cấp phép Nhà xuất thỏa thuận với tổ chức Trung tâm xóa quyền Cơ quan cấp phép quyền trang web chúng tôi: www.elsevier.com/permissions This book and the individual contributions contained in it are protected under copyright by the Publisher (other than as may be noted herein) Cuốn sách đóng góp cá nhân Nhà xuất bảo vệ theo quyền (ngoại trừ ghi đây) Notices Knowledge and best practice in this field are constantly changing As new research and experience broaden our understanding, changes in research methods, professional practices, or medical treatment may become necessary Practitioners and researchers must always rely on their own experience and knowledge in evaluating and using any information, methods, compounds, or experiments described herein In using such information or methods they should be mindful of their own safety and the safety of others, including parties for whom they have a professional responsibility To the fullest extent of the law, neither the Publisher nor the authors, contributors, or editors, assume any liability for any injury and/or damage to persons or property as a matter of products liability, negligence or otherwise, or from any use or operation of any methods, products, instructions, or ideas contained in the material herein Lưu ý Kiến thức cách thực hành tốt lĩnh vực thay đổi Khi nghiên cứu kinh nghiệm mở rộng hiểu biết chúng tôi, thay đổi phương pháp nghiên cứu, thực hành chuyên môn điều trị y tế trở nên cần thiết Các học viên nhà nghiên cứu phải dựa vào kinh nghiệm kiến thức họ việc đánh giá sử dụng thông tin, phương pháp, hợp chất thí nghiệm mơ tả Khi sử dụng thông tin phương pháp đó, họ nên lưu ý đến an tồn an tồn người khác, bao gồm bên mà họ có trách nhiệm nghề nghiệp Trong phạm vi tối đa pháp luật, Nhà xuất tác giả, cộng tác viên biên tập viên, không chịu trách nhiệm pháp lý thương tích / thiệt hại người tài sản sản phẩm chịu trách nhiệm, sơ suất cách khác, sử dụng hoạt động phương pháp, sản phẩm, hướng dẫn ý tưởng có tài liệu British Library Cataloguing-in- Dữ liệu Danh mục Xuất Thư Publication Data viện Anh A catalogue record for this book is available Hồ sơ danh mục cho sách có sẵn từ from the British Library Thư viện Anh Library of Congress Cataloging-in- Dữ liệu Biên mục Thư viện Quốc hội Page of 628 Publication Data A catalog record for this book is available Hồ sơ danh mục cho sách có sẵn từ from the Library of Congress Thư viện Quốc hội Hoa Kỳ Page of 628 Preface Lời nói đầu Almost everyone deals with foods packaged in plastic containers on a daily basis Plastic bags and packages have proliferated around the world, including remote locations such as Himalayan peaks There are many reasons for the inception of plastic food packaging There are also many functions which these packages must fulfill depending on the type of food being protected Once upon a time, people were sustained by locally grown, seasonal food and what could be safely transported within no longer than the maximum time before spoilage The increase in the population of the earth has long outgrown the capacity of local products to meet the needs of nearby populations Large cities have virtually no local growth areas Hầu tất người xử lý loại thực phẩm đóng gói hộp nhựa hàng ngày Túi ni lơng bao bì phát triển khắp giới, kể địa điểm xa xôi đỉnh Himalaya Có nhiều lý cho đời bao bì nhựa thực phẩm Ngồi cịn có nhiều chức mà bao bì nhựa phải đáp ứng tùy thuộc vào loại thực phẩm bảo vệ Đã có thời gian, người sống cách trồng trọt thực phẩm địa phương, theo mùa vận chuyển an tồn thời gian khơng q thời gian tối đa trước hư hỏng Sự gia tăng dân số trái đất từ lâu làm vượt khả sản phẩm địa phương để đáp ứng nhu cầu nhóm dân cư lân cận Các thành phố lớn khơng có khu vực tăng trưởng cục Việc lại dễ dàng, giao thông hiệu hệ thống thông tin giúp người từ góc trái đất tiếp xúc với thực phẩm từ khoảng cách xa Tiếp thị nhà cung cấp người bán thực phẩm làm phát sinh nhu cầu đa dạng thực phẩm Tiếp cận với loạt thực phẩm đáng kinh ngạc từ bốn phương giới khơng cịn coi điều xa xỉ Có số u cầu mà bao bì thực phẩm phải đáp ứng Chức quan trọng bao bì bảo vệ sản phẩm thực phẩm Bao bì bảo vệ thực phẩm khỏi bị chất dinh dưỡng, chức năng, màu sắc, mùi thơm, mùi vị giữ hình thức chung mà người tiêu dùng mong đợi Một bao bì tốt phải tạo lớp rào cản chấp nhận thực phẩm mơi trường bên ngồi; đặc biệt nước, oxy vi sinh vật Thời hạn sử dụng, khoảng thời gian mà sản phẩm điều kiện chấp nhận để sử dụng, phụ thuộc nhiều vào khả rào cản bao bì Chức thứ hai bao bì vận chuyển sản phẩm cách thuận tiện Cuối cùng, bao bì tốt phải cung cấp thông tin rõ ràng thực phẩm cho người tiêu dùng thu hút họ mua Bao bì thực phẩm bỏ qua vật liệu bao bì nhằm mục đích bảo vệ thực phẩm khỏi bị nhiễm bẩn bảo toàn chất lượng thực phẩm sản xuất bán lẻ tiêu dùng Để trở thành ứng cử viên để sử dụng ứng dụng đóng gói thực The ease of travel, efficient transportation, and information systems have exposed people from one corner of the earth to foods from vast distances away Marketing by food suppliers and sellers has given rise to a demand for food variety Access to an astonishing array of foods from the four corners of the world is no longer considered a luxury There are several requirements which food packaging must meet The foremost function of a package is protection of food products Packages protect food from the loss of nutrients, functional properties, color, aroma, taste, and preserve the general appearance expected by consumers A good package should create an acceptable barrier between the food and external environment; particularly water vapor, oxygen, and microorganisms The shelf life, the length of time that product remains in acceptable conditions for use, strongly depends on the barrier ability of a package The second function of the package is to transport the product in a convenient manner Finally, a good package should provide clear information about the food to consumers and attract them to buy it Food packaging disregarding of the material of packaging is intended to protect the food from contamination and preserve the quality of the food between manufacturing and retail sales and consumption To be a candidate for use in Page of 628 food packaging applications, a plastic must possess a few attributes They include mechanical strength to allow the package food to withstand the rigors of handling, transportation, storage, refrigeration, and consumer interactions, abrasion, and irradiation The plastic must also have the appropriate thermal stability for thermal processing such as retort and sterilization processes These characteristics and proper package design usually prevent concealed tampering The size of food markets is massive globally Packaged foods are not only common in the developed economies but have become commonplace in the developing world Packaged foods are increasingly available in the third-world countries of Africa, Asia, and South America For example, the size of grocery business is over $500 billion annually in the United States, most of which is offered in packaged form This book brings together the key applications, technologies, machinery, and waste management practices for packaging foodstuffs using plastic films The selections address questions related to the film grades, types of packages for different types of foods, packaging technologies, machinery, and waste management Additionally, the book provides a review of the new technologies for packaging foodstuffs A reader with an interest in food packaging would save substantially because the contents of this book gather the salient aspects of several recent books from which materials have been drawn This book contains three new chapters Chapter is an introduction to the use of plastics in food packaging Chapter covers the development of barrier films for food packaging Chapter 16 presents a survey of numerous regulations which govern food packaging in the United States of America and the European Union The combination of new chapters and the selected chapters from other books render this title unique among all the titles available on the subject of food packaging in the market I would like to offer my deepest thanks to Pamela L Langhorn, who is a partner at the firm of Keller and Heckman in Washington, DC, for reviewing Chapter 16 Pamela is one of the foremost experts in the food packaging laws with a global purview She made numerous Page of 628 phẩm, plastic phải có vài thuộc tính Chúng bao gồm độ bền học phép thực phẩm đóng gói chịu khắc nghiệt việc xử lý, vận chuyển, bảo quản, làm lạnh tương tác người tiêu dùng, mài mòn chiếu xạ Plastic phải có độ ổn định nhiệt thích hợp cho q trình xử lý nhiệt quy trình hấp cao áp khử trùng Những đặc điểm thiết kế bao bì thích hợp thường ngăn chặn giả mạo che giấu Quy mô thị trường thực phẩm lớn tồn cầu Thực phẩm đóng gói khơng phổ biến kinh tế phát triển mà trở nên phổ biến nước phát triển Thực phẩm đóng gói ngày có sẵn nước thuộc giới thứ ba Châu Phi, Châu Á Nam Mỹ Ví dụ, quy mơ kinh doanh hàng tạp hóa 500 tỷ la hàng năm Hoa Kỳ, hầu hết cung cấp dạng đóng gói Cuốn sách tập hợp ứng dụng, cơng nghệ, máy móc thực hành quản lý chất thải quan trọng để đóng gói thực phẩm màng plastic Các lựa chọn giải câu hỏi liên quan đến loại màng, loại bao gói cho loại thực phẩm khác nhau, cơng nghệ đóng gói, máy móc quản lý chất thải Ngoài ra, sách cịn cung cấp đánh giá cơng nghệ để đóng gói thực phẩm Một độc giả quan tâm đến bao bì thực phẩm tiết kiệm đáng kể nội dung sách tập hợp khía cạnh bật số sách gần mà từ tài liệu rút Cuốn sách gồm ba chương Chương phần giới thiệu việc sử dụng plastic bao bì thực phẩm Chương bao gồm phát triển màng rào cản cho bao bì thực phẩm Chương 16 trình bày khảo sát nhiều quy định chi phối bao bì thực phẩm Hoa Kỳ Liên minh Châu Âu Sự kết hợp chương chương chọn từ sách khác làm cho tiêu đề trở thành số tất tiêu đề có sẵn chủ đề bao bì thực phẩm thị trường Tôi muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Pamela L Langhorn, đối tác công ty Keller Heckman Washington, DC, xem xét Chương 16 Pamela chuyên gia hàng đầu luật đóng gói thực phẩm tầm nhìn tồn cầu Cô thực nhiều chỉnh sửa, corrections, suggestions, and upgrades to this chapter for which I am most grateful I would like to thank all the authors who have contributed to this book: C Maier, T Calafut, T.I Butler, B.A Morris, J Breil, J.H Han, M.L Rooney, J Singh, P Singh, H.A Hughes, E Rudnik, and I.S Arvanitoyannis Special thanks go to my friends Dr Larry McKeen for authoring Chapter and Dr Maryam Fereydoon, the coauthor of Chapter I am indebted to Matthew Deans, the Senior Publisher of William Andrew, for his leadership and invaluable support Thanks to Matthew’s wisdom and guidance Plastics Design Library continues to grow in both the number of titles and the breadth of subject matters it offers The support provided by Frank Hellwig, Associate Acquisition Editor, for the preparation of the manuscript and publication was invaluable and is most appreciated Sina Ebnesajjad September 2012 đề xuất nâng cấp chương mà biết ơn Tôi xin cảm ơn tất tác giả đóng góp cho sách này: C Maier, T Calafut, T.I Quản gia, B.A Morris, J Breil, J.H Hân, M.L Rooney, J Singh, P Singh, H.A Hughes, E Rudnik I.S Arvanitoyannis Xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến người bạn tôi, Tiến sĩ Larry McKeen tác giả Chương Tiến sĩ Maryam Fereydoon, đồng tác giả Chương Tôi biết ơn Matthew Deans, Nhà xuất cấp cao William Andrew, lãnh đạo hỗ trợ vô giá anh Nhờ thông thái hướng dẫn Matthew, Thư viện Thiết kế Nhựa tiếp tục phát triển số lượng đầu sách phạm vi chủ đề mà Thư viện cung cấp Sự hỗ trợ Frank Hellwig, Cộng tác viên biên tập cho việc chuẩn bị thảo xuất vô giá đánh giá cao Sina Ebnesajjad September 2012 Page of 628 Introduction to Use of Plastics Giới thiệu việc sử dụng in Food Packaging Plastic Bao bì Thực phẩm L.W McKeen L.W McKeen Packaging film is very thin plastic and the basic component of plastic and elastomer materials is polymer This chapter is narrowly foc those that are used for packaging on a commercial basis By definition, flexible packaging includes bags, envelopes, pouches, sache covered in another chapter Polymeric packaging materials are used to surround a package completely, securing its contents from gases and vapors, moisture, and of the packaged good The effects of gas and vapors on food are complex and comprise a major branch of food science The following 1.1 Background The global flexible packaging market is very large, as is shown in Table 1.1 for 2009 The table shows that polyethylenes and polypro drivers and trends identified for flexible packaging include: • A trend toward conversion to biodegradable, sustainable, and recyclable flexible packaging materials to improve the environmental f • Flexible packaging films being made thinner to reduce costs and minimize waste after use, which also drives the need for higher perf • Flexible packaging products will replace bottles and containers for a range of food and beverage products The following sections will look at the chemistry of various plastics used in flexible packaging films The discussion will include chem 1.2 Polyolefins Polymers made from hydrocarbon monomers that contain a carbon carbon double bond through which the polymer is made by additi double bond and no other functional groups, form a homologous series of hydrocarbons with the general formula C nH2n The two sim other specialty polyolefins that are made into very low-volume specialty films Polyolefins are made by addition polymerization (sometimes called chain-growth polymerization) A chain reaction adds new monome The structures of some of the monomers used to make polyethylene, polypropylene, and the other polyolefins discussed here are show Page of 628 Table 1.1 Global Flexible Packaging—2009 Bảng 1.1 Bao bì mềm tồn cầu — 2009 Material Polyethylenes (PE) Polypropylenes (PP) Biaxial-orientated polyethylene terephthalate (BoPET) Polyvinyl chloride (PVC) Polyamide, nylon (PA) Ethylene vinyl alcohol (EVOH) Total plastics Paper, Aluminum foil, Cellulosics Source: PIRA International Nguyên vật liệu Polyethylenes (PE) Polypropylenes (PP) Biaxial-orientated polyethylene terephthalate (BoPET) Polyvinyl chloride (PVC) Polyamide, nylon (PA) Ethylene vinyl alcohol (EVOH) Tổng plastic Giấy, nhôm, Cellulosics Source: PIRA International Page of 628 Millions of Tons % (MMT) 4.8 32.6 4.7 32 0.4 0.3 2.1 0.6 3.9 0.4 2.6 11.3 76.2 3.5 23.8 Triệu (MMT) 4.8 4.7 0.4 0.3 0.6 0.4 11.3 3.5 % 32.6 32 2.1 3.9 2.6 76.2 23.8 1.2.1 Polyethylene The structure of polyethylene is given in Figure 1.1 where both R1 and R2 are replaced by H There are several types of polyethylene, which are classified mostly by their density There are several ASTM standards that are used to describe polyethylene including ASTM D2103—10 Standard Specification for Polyethylene Film and Sheeting According to ASTM D1248— 12 Standard Specification for Polyethylene Plastics Extrusion Materials for Wire and Cable, the basic types or classifications of polyethylene are as follows: • Ultra low-density polyethylene (ULDPE), polymers with densities ranging from 0.890 to 0.905 g/cm3, contains comonomer • Very low-density polyethylene (VLDPE), polymers with densities ranging from 0.905 to 0.915 g/cm3 , contains comonomer • Linear low-density polyethylene (LLDPE), polymers with densities ranging from 0.915 to 0.935 g/cm3 , contains comonomer • Low-density polyethylene (LDPE), polymers with densities ranging from about 0.915 to 0.935 g/cm3 (further specification ASTM D4635—08a Standard Specification for Polyethylene Films Made from LowDensity Polyethylene for General Use and Packaging Applications) Page of 628 1.2.1 Polyetylen Cấu trúc polyetylen thể Hình 1.1 R1 R2 thay H Có số loại polyetylen, phân loại chủ yếu theo mật độ chúng Có số tiêu chuẩn ASTM sử dụng để mô tả polyetylen bao gồm ASTM D2103—10 Đặc điểm kỹ thuật tiêu chuẩn cho màng polyetylen Theo tiêu chuẩn ASTM D1248—12 Đặc điểm kỹ thuật tiêu chuẩn cho vật liệu đùn nhựa polyethylene cho dây cáp, loại phân loại poly ethylene sau: • Polyetylen mật độ cực thấp (ULDPE), polyme có mật độ từ 0,890 đến 0,905 g/cm 3, chứa comonomer • Polyetylen mật độ thấp (VLDPE), polyme có mật độ từ 0,905 đến 0,915 g / cm3, chứa comonomer • Polyetylen mật độ thấp tuyến tính (LLDPE), polyme có mật độ từ 0,915 đến 0,935 g / cm3, chứa comonomer • Polyetylen mật độ thấp (LDPE), polyme có mật độ từ khoảng 0,915 đến 0,935 g / cm3 (đặc điểm kỹ thuật thêm ASTM D4635—08a Đặc điểm kỹ thuật tiêu chuẩn cho Màng Polyetylen Được làm từ Polyetylen Mật độ thấp cho Ứng dụng sử dụng chung đóng gói) • Medium-density polyethylene (MDPE), polymers with densities ranging from 0.926 to 0.940 g/cm3 , may or may not contain comonomer (further specification ASTM D3981—09a Standard Specification for Polyethylene Films Made from MediumDensity Polyethylene for General Use and Packaging Applications) • High-density polyethylene (HDPE), polymers with densities ranging from 0.940 to 0.970 g/ cm3 , may or may not contain comonomer Figure 1.3 shows the differences in the structures graphically The differences in the branches in terms of number and length affect the density and melting points of some of the types Branching affects the crystallinity A diagram of a representation of the crystal structure of polyethylene is shown in Figure 1.4 One can imagine how branching in the polymer chain can disrupt the crystalline regions The crystalline regions are the highly ordered areas in the shaded rectangles of Figure 1.4 A high degree of branching would reduce the size of the crystalline regions, which leads to lower crystallinity Film applications and uses of polyethylene include: • ULDPE—Heavy-duty sacks, turf bags, consumer bags, packaging for cheese, meat, coffee, and detergents, silage wrap, mulch films, and extruded membranes • LDPE—Food packaging (bread bags, baked goods, light-duty produce bags, etc.); light- to heavy-duty bags; textile packaging (shirts, sweaters, etc.) • LLDPE—Agricultural films, saran wrap, and bubble wrap • MDPE—Specialty merchandise bags; mailing envelopes; heavy-duty shipping sacks; pallet shrink films; fresh-cut produce packaging • HDPE—Food packaging: dairy products and bottled water, cosmetics, medical products, and household chemicals Page 10 of 628 • Polyetylen mật độ trung bình (MDPE), polyme có mật độ từ 0,926 đến 0,940 g / cm3, có khơng chứa comonomer (đặc điểm kỹ thuật khác ASTM D3981—09a Đặc điểm kỹ thuật tiêu chuẩn cho màng Polyetylen làm từ Polyetylen mật độ trung bình cho Ứng dụng sử dụng chung đóng gói) • Polyetylen mật độ cao (HDPE), polyme có mật độ từ 0,940 đến 0,970 g / cm3, chứa khơng chứa comonomer Hình 1.3 cho thấy khác biệt cấu trúc đồ thị Sự khác biệt nhánh số lượng chiều dài ảnh hưởng đến mật độ điểm nóng chảy số loại Sự phân nhánh ảnh hưởng đến độ kết tinh Sơ đồ biểu diễn cấu trúc tinh thể polyetylen thể Hình 1.4 Người ta tưởng tượng phân nhánh chuỗi polyme phá vỡ vùng tinh thể Các vùng kết tinh vùng có thứ tự cao hình chữ nhật tơ bóng Hình 1.4 Mức độ phân nhánh cao làm giảm kích thước vùng kết tinh, dẫn đến độ kết tinh thấp Các ứng dụng sử dụng màng polyetylen bao gồm: • ULDPE — Bao tải hạng nặng, bao cỏ, bao tiêu dùng, bao bì đựng mát, thịt, cà phê chất tẩy rửa, bọc ủ chua, màng phủ màng đùn • LDPE — Bao bì thực phẩm (túi bánh mì, bánh nướng, túi sản phẩm nhẹ, v.v.); túi hạng nhẹ đến hạng nặng; bao bì dệt (áo sơ mi, áo len, v.v.) • LLDPE — Màng nơng nghiệp, màng bọc saran, màng bọc bong bóng • MDPE — Túi đựng hàng hóa đặc biệt; phong bì thư; bao tải vận chuyển hạng nặng; màng co pallet; bao bì sản phẩm tươi • HDPE — Bao bì thực phẩm: sản phẩm sữa nước đóng chai, mỹ phẩm, sản phẩm y tế hóa chất gia dụng ... giới khơng cịn coi điều xa xỉ Có số yêu cầu mà bao bì thực phẩm phải đáp ứng Chức quan trọng bao bì bảo vệ sản phẩm thực phẩm Bao bì bảo vệ thực phẩm khỏi bị chất dinh dưỡng, chức năng, màu sắc,... rào cản bao bì Chức thứ hai bao bì vận chuyển sản phẩm cách thuận tiện Cuối cùng, bao bì tốt phải cung cấp thơng tin rõ ràng thực phẩm cho người tiêu dùng thu hút họ mua Bao bì thực phẩm bỏ qua... thiệu việc sử dụng plastic bao bì thực phẩm Chương bao gồm phát triển màng rào cản cho bao bì thực phẩm Chương 16 trình bày khảo sát nhiều quy định chi phối bao bì thực phẩm Hoa Kỳ Liên minh Châu