Tìm hiểu về bao bì kim loại I. Giới thiệu về bao bì kim loại 1. Giới thiệu: Bao bì kim loại được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp đồ hộp thịt, cá, rau quả, nước uống. Người ta thường sản xuất bao bì kim loại ở dạng hộp hình trụ hoặc hình chữ nhật. Kích thước của hộp tủy thuộc vào từng loại sản phẩm và tùy thuộc vào thói quen sản xuất của từng quốc gia. Tuy nhiên do ngày nay ngành công nghiệp thực phẩm phát triển mạnh mẽ và giao lưu quốc tế ngày càng mở rộng nên người ta dần tiến đến sự thống nhất về kích thước mang tính tiêu chuẩn hóa để có thể sử dụng những máy đóng hộp hiện đại các loại vật liệu đã được sản xuất sẵn và phù hợp với những phương tiện vận tải. 2. Lịch sử phát triển của bao bì kim loại Bao bì kim loại được phát triển thành một ngành công nghệ vào thế kỷ XIX và phát triển mạnh nhất vào đầu thế kỷ XX. Bao bì kim loại chứa đựng bảo quản thực phẩm trong khoảng thời gian rất dài nhằm phục vụ nhu cầu ăn liền cho những vùng xa nơi không thể cung cấp, thực phẩm tươi sống hoặc đáp ứng yêu cầu của một số đối tượng do điều kiện sống và điều kiện công tác không có thời gian chế biến. Bao bì kim koại chứa đựng thực phẩm ăn liền để đáp ứng được yêu cầu trên, có thể bảo quản thực phẩm trong thời gian dài 23 năm, thuận tiện cho viêc chuyên chở phân phối nơi xa. Ngành kỹ thuật bao bì ra đời và phát triển mạnh nhờ vào sự phát triển của ngành luyện kim và cơ khí chế tạo máy, đã chế tạo ra vật liệu kim loại tính năng cao và thiết bị đóng bao bì để cho ra các loại bao bì thích hợp. II. Cấu tạo: Theo vật liệu làm bao bì: 1. Bao bì thép (sắt) Thành phần chính: Fe, các kim loại hoặc phi kim khác như C, Mn, Si, S, P...có tỷ lệ < 3%. Chiều dày: 0,14 – 0,49 mm thành phần thép lá C < 0,05 – 0,12 % Mn < 0,6 % P < 0,02 % Si < 0,02 % S < 0,05 % Cu < 0,2 % 2. Bao bì thép tráng thiếc. Bao bì kim loại thép tráng thiếc (sắt tây): thép tráng thiếc có thành phần chính là sắt, và các phi kim, kim loại khác như cacbon hàm lượng ≤ 2,14%; Mn≤ 0,8%; Si ≤ 0,4%; P≤ 0,05%; S ≤ 0,05%. Có những kim loại thép có tỉ lệ cacbon nhỏ 0,15% 0,5%. Hàm lượng cacbon lớn thì không đảm bảo tính dẻo dai mà có tính dòn (điển hình như gang). Để làm bao bì thực phẩm, thép cần có độ dẻo dai cao để có thể dát mỏng thành tấm có bề dày 0,15 0,5 mm. Do đó, yêu cầu tỷ lệ cacbon trong thép vào khoảng 0,2%. Lớp thiếc: Phủ bên ngoài 2 mặt lớp thép. Lớp thiếc có tác dụng chống ăn mòn. Chiều dày: 0,1 –0,3 mm, tùy thuộc vào loại thực phẩm đóng hộp. Mặt trong có thể dày hơn, có phủ sơn. Thép có màu xám đen không có độ dày bóng bề mặt, có thể bị ăn mòn trong môi trường axit, kiềm. Khi được tráng thiếc thì thiếc có bề mặt sáng bóng. Tuy nhiên thiếc là kim loại lưỡng tính (giống Al) nên dễ tác dụng với axit, kiềm, do đó ta cần tráng lớp sơn vecni, lớp sơn vecni có những tác dụng sau: Ngăn ngừa phản ứng hóa học giữa sản phẩm và bao bì làm hỏng sản phẩm. Ngăn ngừa sự biến mùi, biến màu của thực phẩm. Ngăn sự biến màu bên trong hộp đối với sản phẩm giàu sunphua. Dẫn điện tốt trong quá trình hàn. Chất bôi trơn trong quá trình tạo thành hộp của hộp 2 mảnh. Bảo vệ lớp sơn mặt ngoài bao bì khỏi trầy xước. Ngoài những tác dụng trên thì sơn vecni cần phải có những yêu cầu sau: Không được gây mùi lạ cho thực phẩm, không gây biến màu thực phẩm. Không bong tróc khi va chạm cơ học. Không bị phá hủy khi dun nóng, thanh trùng. Có độ mềm dẻo cao để trải đề khắp bề mặt được phủ, độ dày của lớp vecni phải đồng đều, không để lộ thiếc. 3. Bao bì thép tráng crôm Gần đây do giá thiếc cao đã tạo ra nhu cầu sản xuất thép không có thiếc trong đó lớp thiếc và oxyt thiếc thông thường được thay thế bằng lớp crom và oxyt crom. Bao bì thép tráng Crôm bao gồm một lớp thép nền, trên mỗi bề mặt theo thứ tự là một lớp crom, một lớp oxyt crom và một lớp dầu bôi trơn cuối cùng là một lớp sơn vecni. 4. Bao bì nhôm. Bao bì kim loại Al: Al làm bao bì có độ tinh khiết đến 99% và những thành phần kim loại khác có lẫn trong Al như Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Zn, Ti. Bao bì nhôm chủ yếu dùng trong công nghệ chế tạo lon 2 mảnh với lớp trong được phủ sơn hữu cơ. Thép và nhôm là 2 loại vật liệu chủ yếu và phổ biến được sử dụng trong chế tạo bao bì tuy nhiên mỗi loại đều có ưu, nhược điểm nhất định.
Tìm hiểu bao bì kim loại I Giới thiệu bao bì kim loại Giới thiệu: Bao bì kim loại sử dụng rộng rãi công nghiệp đồ hộp thịt, cá, rau quả, nước uống Người ta thường sản xuất bao bì kim loại dạng hộp hình trụ hình chữ nhật Kích thước hộp tủy thuộc vào loại sản phẩm tùy thuộc vào thói quen sản xuất quốc gia Tuy nhiên ngày ngành công nghiệp thực phẩm phát triển mạnh mẽ giao lưu quốc tế ngày mở rộng nên người ta dần tiến đến thống kích thước mang tính tiêu chuẩn hóa để sử dụng máy đóng hộp vật liệu sản xuất sẵn phù hợp với phương tiện vận tải Lịch sử phát triển bao bì kim loại Bao bì kim loại phát triển thành ngành công nghệ vào kỷ XIX phát triển mạnh vào đầu kỷ XX Bao bì kim loại chứa đựng bảo quản thực phẩm khoảng thời gian dài nhằm phục vụ nhu cầu ăn liền cho vùng xa nơi cung cấp, thực phẩm tươi sống đáp ứng yêu cầu số đối tượng điều kiện sống điều kiện công tác thời gian chế biến Bao bì kim koại chứa đựng thực phẩm ăn liền để đáp ứng yêu cầu trên, bảo quản thực phẩm thời gian dài 2-3 năm, thuận tiện cho viêc chuyên chở phân phối nơi xa Ngành kỹ thuật bao bì đời phát triển mạnh nhờ vào phát triển ngành luyện kim khí chế tạo máy, chế tạo vật liệu kim loại tính cao thiết bị đóng bao bì loại bao bì thích hợp II Cấu tạo: Theo vật liệu làm bao bì: Bao bì thép (sắt) Thành phần chính: Fe, kim loại phi kim khác C, Mn, Si, S, P có tỷ lệ < 3% Chiều dày: 0,14 – 0,49 mm thành phần thép C < 0,05 – 0,12 % Mn < 0,6 % P < 0,02 % Si < 0,02 % S < 0,05 % Cu < 0,2 % Bao bì thép tráng thiếc - Bao bì kim loại thép tráng thiếc (sắt tây): thép tráng thiếc có thành phần sắt, phi kim, kim loại khác cacbon hàm lượng ≤ 2,14%; Mn≤ 0,8%; Si ≤ 0,4%; P≤ 0,05%; S ≤ 0,05% Có kim loại thép có tỉ lệ cacbon nhỏ 0,15% - 0,5% Hàm lượng cacbon lớn khơng đảm bảo tính dẻo dai mà có tính dịn (điển gang) Để làm bao bì thực phẩm, thép cần có độ dẻo dai cao để dát mỏng thành có bề dày 0,15 - 0,5 mm Do đó, yêu cầu tỷ lệ cacbon thép vào khoảng 0,2% Lớp thiếc: Phủ bên ngồi mặt lớp thép Lớp thiếc có tác dụng chống ăn mòn Chiều dày: 0,1 –0,3 mm, tùy thuộc vào loại thực phẩm đóng hộp Mặt dày hơn, có phủ sơn Thép có màu xám đen khơng có độ dày bóng bề mặt, bị ăn mịn mơi trường axit, kiềm Khi tráng thiếc thiếc có bề mặt sáng bóng Tuy nhiên thiếc kim loại lưỡng tính (giống Al) nên dễ tác dụng với axit, kiềm, ta cần tráng lớp sơn vecni, lớp sơn vecni có tác dụng sau: - Ngăn ngừa phản ứng hóa học sản phẩm bao bì làm hỏng sản phẩm - Ngăn ngừa biến mùi, biến màu thực phẩm - Ngăn biến màu bên hộp sản phẩm giàu sunphua - Dẫn điện tốt trình hàn - Chất bơi trơn q trình tạo thành hộp hộp mảnh - Bảo vệ lớp sơn mặt ngồi bao bì khỏi trầy xước Ngồi tác dụng sơn vecni cần phải có yêu cầu sau: - Không gây mùi lạ cho thực phẩm, không gây biến màu thực phẩm - Không bong tróc va chạm học - Khơng bị phá hủy dun nóng, trùng - Có độ mềm dẻo cao để trải đề khắp bề mặt phủ, độ dày lớp vecni phải đồng đều, không để lộ thiếc Bao bì thép tráng crơm Gần giá thiếc cao tạo nhu cầu sản xuất thép khơng có thiếc lớp thiếc oxyt thiếc thông thường thay lớp crom oxyt crom Bao bì thép tráng Crơm bao gồm lớp thép nền, bề mặt theo thứ tự lớp crom, lớp oxyt crom lớp dầu bôi trơn cuối lớp sơn vecni Bao bì nhơm - Bao bì kim loại Al: Al làm bao bì có độ tinh khiết đến 99% thành phần kim loại khác có lẫn Al Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Zn, Ti - Bao bì nhơm chủ yếu dùng công nghệ chế tạo lon mảnh với lớp phủ sơn hữu Thép nhôm loại vật liệu chủ yếu phổ biến sử dụng chế tạo bao bì nhiên loại có ưu, nhược điểm định Theo cơng nghệ chế tạo lon Lon mảnh (lon ghép) Công nghệ chế tạo lon ba mảnh áp dụng cho nguyên liệu thép Lon ba mảnh gồm: - thân - đáy - nắp Thân: Được chế tạo từ miếng thép chữ nhật, cuộn lại thành hình trụ làm mí thân Nắp đáy: Được chế tạo riêng, ghép mí với thân (nắp có khóa ghép với thân sau rót thực phẩm) Thân, đáy, nắp có độ dày thép cứng vững không mềm dẻo nhôm, nong vuốt tạo lon có chiều cao nhơm, mà nong vuốt lon có chiều cao nhỏ Lon mảnh Lon hai mảnh gồm thân dính liền với đáy, nắp rời ghép mí với thân (như trường hợp ghép mí nắp lon ba mảnh) Lon hai mảnh có đường ghép mí thân nắp, vật liệu chế tạo lon hai mảnh phải mền dẻo, nhơm(Al) dùng vật liệu thép có độ mềm dẻo cao Hộp, lon hai mảnh chế tạo theo công nghệ kéo vuốt tạo nên thân mỏng so với bề dày đáy, nên bị đâm thủng, dễ bị biến dạng va chạm Lon hai mảnh loại thích hợp chứa loại thực phẩm có tạo áp suất đối kháng bên sản phẩm nước giải khát có ga (khí CO 2) Bao bì lon hai mảnh có chiều cao đến 110 mm, lon hai mảnh vật liệu thép có chiều cao thấp thép khơng có tính mềm dẻo, khơng thể kéo vuốt đến chiều cao lon Al III Phân loại bao bì kim loại Phân loại theo hình dạng: - Lá kim loại (giấy nhơm) - Hình trụ trịn: phổ biến - Các dạng khác: đáy vng, đáy oval Theo vật liệu làm bao bì - Bao bì thép, sắt - Bao bì nhơm 3.Theo cơng nghệ chế tạo - Lon mảnh - Lon mảnh IV Đặc điểm bao bì kim loại Ưu điểm - Không bị ảnh hưởng sốc nhiệt nên gia nhiệt, làm lạnh nhanh mức - Độ bền học cao - Nhẹ, thuận lợi cho vận chuyển - Đảm bảo độ kín thân, nắp, đáy làm loại vật liệu nên bao bì khơng bị lão hố theo thời gian - Chống ánh sáng thường tia cực tím tác động vào thực phẩm - Bao bì kim loại có tính chất chịu nhiệt độ cao khả truyền nhiệt cao, thực phẩm loại đóng hộp, trùng tiệt trùng với chế độ thích hợp đảm bảo an tồn vệ sinh - Bao bì kim loại có bề mặt tráng thiếc tạo ánh sáng bóng, in tráng lớp vecni bảo vệ lớp in không bị trầy sước - Chịu va chạm học - Quy trình sản xuất hộp đóng hộp thực phẩm tự động hố hồn tồn Nhược điểm - Độ bền hóa học kém, hay bị rỉ bị ăn mịn - Khơng thể nhìn sản phẩm bên - Đắt bao bì thay plastic - Tái sử dụng hạn chế V Yêu cầu bao bì kim loại Phải đáp ứng yêu cầu: - Không gây độc cho thực phẩm, không làm cho thực phẩm biến đổi chất lượng, không gây mùi vị, màu sắc lạ cho thực phẩm - Bền tác dụng thực phẩm - Chịu nhiệt độ áp suất cao - Truyền nhiệt tốt, chắn, nhẹ - Dễ gia công , rẻ tiền - Hình thức hấp dẫn, thích hợp với sản phẩm - Sử dụng, vận chuyển, bảo quản tiện lợi I GIỚI THIỆU VỀ BAO BÌ THỦY TINH: Đặc tính chung: Bao bì thủy tinh gồm chai, lọ thủy tinh silicat để chứa đựng thực phẩm Vật liệu chế tạo chúng thường tồn dạng: - Dạng khí - Dạng rắn tinh thể - Vật thể rắn vơ định hình - Khi gia nhiệt, thủy tinh trở nên mềm dần trở nên linh động, chảy thành giọt hay thành dòng, độ nhớt giảm thấp nhiệt độ tăng - Thủy tinh có tính chuyển đổi trạng thái thuận nghịch theo tăng giảm nhiệt độ, tính chất ban đầu thường giữ nguyên suốt trình - Cấu trúc thủy tinh khối thủy tinh xem giống Phân loại thủy tinh vô cơ: - Thủy tinh đơn nguyên tử - Thủy tinh oxyt Thủy tinh silicat loại thủy tinh oxyt phổ biến, vật liệu làm chai lọ chứa đựng thực phẩm như: + Chai nước giải khát, bia, rượu, nước ép + Lọ đựng rau ngâm Tính chất thủy tinh bị ảnh hưởng cấu tử riêng phần: Trên lý thuyết thủy tinh hỗn hợp vật lý oxyt tính chất thủy tinh xem tương đương với tính chất oxyt dạng tinh thể thủy tinh khiết Nhưng thực tế, nấu chảy hỗn hợp oxyt chúng tương tác nhau, xếp vị trí mạch vơ định hình làm thay đổi tính chất chúng so với dạng tự Do đó, lượng nhỏ oxyt kiềm kiềm thổ cho vào để tạo nên tính cho thủy tinh silicat, đáp ứng yêu cầu khác cho mục đích sử dụng thủy tinh khác TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA BAO BÌ THỦY TINH: Độ bền cơ: Độ bền học bao bì thủy tinh định từ thành phần nguyên liệu, công nghệ chế tạo, cấu tạo hình dáng bao bì Độ bền nhiệt: Nên rót dung dịch vào bao bì thủy tinh chúng không chênh lệch 70 C, khơng làm vỡ chai tương tác ứng lực nén ứng lực kéo Tính chất quang học thủy tinh: Đặc tính quang học thủy tinh thể khả hấp thụ ánh sáng phản xạ ánh sáng Tính chất hấp thụ tùy thuộc vào bước sóng ánh sáng Độ bền hóa học: Mơi trường kiềm ăn mịn thủy tinh nhanh so với môi trường axit Nhiệt độ mơi trường cao tốc độ ăn mịn thủy tinh nhanh Trong công nghiệp thực phẩm, thuỷ tinh sử dụng phổ biến để làm loại bao bì chứa đựng thực phẩm Việc dùng thuỷ tinh làm bao bì có từ lâu tiếp tục phát triển cải tiến không ngừng Lý khiến bao bì thuỷ tinh cịn có giá trị cao tính chất đặc biệt Ưu điểm: Nguồn nguyên liệu tự nhiên phong phú (cát trắng bờ biển) Tái sinh dễ dàng, không gây ô nhiễm môi trường Dẫn nhiệt Tái sử dụng nhiều lần, phải có chế độ rửa chai, lọ đạt an tồn vệ sinh Trong suốt, ăn mịn hóa học môi trường kiềm axit Khuyết điểm: Có thể bị vỡ va chạm học Nặng, khối lượng lớn thực phẩm chứa đựng bên trong, tỉ thủy tinh 2.2 6.6 Không dễ in, ghi nhãn theo qui định nhà nước lên bao bì mà vẽ, sơn logo cơng ty, nhà máy… Tìm hiểu bao bì thủy tinh: a) Định nghĩa thủy tinh: Là “chất lỏng” có độ nhớt cực cao; tính “chảy lỏng” thay đổi liên tục theo nhiệt độ khơng có điểm nóng chảy, điểm đóng rắn định b) Các dạng bao bì thủy tinh: Chai (bottle), lọ (jar), cốc (tumbler), bình (jug), bình lớn (carboy), lọ nhỏ (vial) c) Sản xuất chai lọ thủy tinh: Thành phần thủy tinh: • Thủy tinh = Cát + Đá vôi + Soda khan + nhơm • Có thể bổ sung màu dạng oxyt kim loại có màu Các dạng khuyết tật bao bì thủy tinh: • Khuyết tật dạng bọt khí: chế độ nấu khơng (nhiệt độ thấp thời gian ngắn) khí khơng hết • Khuyết tật dạng thủy tinh: thành phần lạ tạo dạng vân, dạng sợi khối thủy tinh • Khuyết tật dạng tinh thể: nguyên liệu có thành phần khơng nóng chảy, khơng phản ứng nằm lại thủy tinh Đặc tính bao bì thủy tinh: • Trong suốt: o Có lợi cho NTD thấy rõ thực phẩm bên o Khơng có lợi mặt hóa học: ánh sáng phá hủy vitamin, chất béo, số chất màu TP nhạy cảm với ánh sáng chứa bao bì thủy tinh màu • Trơ hóa học: o Ở nhiệt độ thường, thủy tinh trơ với thực phẩm ẩm lỏng, với axit hữu thường có mặt thực phẩm o Ở nhiệt độ cao, thủy tinh bị công nhẹ axit dung dịch kiềm thường dùng để tẩy rửa • Tái sử dụng tái sinh dễ dàng chi phí thấp o Số lần tái sử dụng: 3-5 lần o Tái sinh: giúp tiết kiệm lượng cát • Nặng o Tỷ trọng: 2,2 -6,6 o Bao bì nặng thực phẩm chứa • Dễ vỡ vận chuyển o Chịu sốc o Chịu nén tốt • Chịu sốc nhiệt kém, do: o Giãn nở nhiệt lớn o Dẫn nhiệt o Cấu trúc có chứa bọt khí Xu hướng: giảm trọng lượng & tăng độ bền d) Nắp – nút bao bì thủy tinh: Nắp (closure): Đậy che phủ miệng chai lọ Nút (stopper): Nằm lọt vào bên miệng chai Vật liệu làm nắp: • Thường làm sắt, nhơm, nhựa • Nắp sắt phải phủ lớp verni lớp đệm (bên trong) • Nắp sắt dùng cho chai lọ chứa sản phẩm có áp suất cao: nước uống có gas, sản phẩm tiệt trùng • Nắp nhơm dùng cho nước uống khơng gas, sữa, yaua • Nắp nhựa dùng cho lọ khơng có áp suất bên (dạng past, dạng bột) Các loại nắp: • Nắp ren (screw cap) • Nắp đai (band cap) • Nắp miện (crown cap) Các phận nắp; • Mặt nắp: Bên ngồi nắp • Mặt trái: Bên nắp • Panel: vùng phẳng mặt nắp • Rìa: mặt bên nắp Rìa trơn có khía có rãnh máng để ơm vào miệng chai, lọ • Vai nắp: vùng bo trịn nối panel với rìa nắp Vật liệu làm nút: • Nút cao su • Nút thủy tinh • Nút bấc (thường dùng cho rượu) Các lưu ý lựa chọn bao bì thủy tinh cho thực phẩm: • Kích thước thân kiểu miệng chai lọ: o Đảm bảo đủ thể tích chiết rót dễ dàng o Có thể chọn nắp phù hợp • Màu sắc thủy tinh o Ảnh hưởng đến loại ánh sáng vào thực phẩm • Khả chịu sốc nhiệt o Quan trọng công đoạn gia nhiệt, làm nguội • Thường dùng BB thủy tinh cho: thức ăn trẻ em, bia rượu, nước giải khát GIỚI THIỆU VỀ BAO BÌ NHỰA : POLYETHYLENE (PE): Nhựa PE Polietylen (PE) hay Polieten (tên IUPAC: Polieten hay polimetylen) Nguyên liệu để sản xuất PE etylen (C2H4), chủ yếu thu từ việc cracking dầu mỏ Phân tử polyetylen có cấu tạo mạch thẳng dài gồm nhóm etylen, ngồi cịn có mạch nhánh PE polymer không phân cực, monome lưỡng cực μo ≈ Nếu mạch nhánh nhiều dài độ kết tinh PE có độ kết tinh tương đối cao khác loại Trong PE phần tinh thể làm cho mạch cứng nên bền nhiệt độ, bền với tác dụng học, cịn phần vơ định hình làm cho mạch mềm Cấu tạo PE phụ thuộc vào phương pháp sản xuất chia làm loại: Low Density Polyethylene (LDPE) Ethylene Copolymer High Density Polyethylene (HDPE) Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) Được sử dụng phổ biến LDPE HDPE a Low Density Polyethylene ( LDPE): - - LDPE loại plastic nhóm Polyethylene ứng dụng làm bao bì bắt đầu bán thị trường sau chiến thứ LDPE có cấu trúc đơn giản loại polymer, chuỗi dài phân nhánh bao gồm đơn vị ethylene LDPE tạo từ phản ứng trùng hợp ethylene điều kiện nhiệt độ cao (100 - 350oC) áp suất cao (1000 – 3000 atm) Nếu nhiệt độ cao xảy thối hóa cấu trúc polyethylene Ở điều kiện đó, khả kết tinh LDPE có 60-70% b Tính chất LDPE: LDPE dai, dễ bị kéo giãn, bền nén giữ tính chất nhiệt độ -50 oC Khối lượng riêng: 915 - 939Kg/m3 Lớp film mỏng LDPE có màu trắng suốt Độ kết tinh 60 ÷ 70% Chịu hố chất tốt Cách điện tốt Lực kéo đứt 114 ÷ 150kg/cm2 Độ giãn dài 400 ÷ 600% Tính chịu nhiệt: Tmax: 82 - 93oC Tmin: - 57oC Thàn: 100 - 110oC o Nhiệt độ giòn, gãy: -80 oC Khả chống lại tác nhân: Không hút ẩm Mức hấp thụ nước