Trong phạm vi bài tiểu luận này, nhóm thực hiện sẽgiới thiệu và phân tích vật liệu sử dụng trong sản xuất xuất bao bì thủy tinh và ứngdụng trong sản xuất bia, cụ thể là: vật liệu cấu thà
Tìm hiểu vật liệu sử dụng sản xuất bao bì thủy tinh
Giới thiệu về vật liệu thủy tinh
Năm 1550 trước công nguyên, vật liệu thuỷ tinh được phát hiện, và những chai lọ thuỷ tinh màu được chế tạo; đến năm 1200 sau công nguyên người ta còn dùng thuỷ tinh làm chất men phủ lên bề mặt các sản phẩm gốm sứ ăm 1200 sau công nguyên, con người; n ta đã khắc vẽ trên khuôn đúc để tạo ra vật dụng bằng thuỷ tinh có hình ảnh (Đống Thị Anh Đào, 2005). Đặc điểm của những chai lọ thế kỷ 17 và 18 là có cấu tạo đặc trưng để phân biệt nhà sản xuất và các sản phẩm chứa bên trong, đồng thời giúp người sử dụng nhận biết những biến đổi bất thường của thực phẩm thông qua lớp thủy tinh trong suốt; chính vì vậy điểm này là biện
Too long to read on your phone? Save to read later on your computer
Save to a Studylist pháp an toàn đầu tiên cho người sử dụng; chiếc máy đúc chai tự động đầu tiên bằng phương pháp ly tâm được sản xuất lần đầu tiên năm 1889 (Đống Thị Anh Đào, 2005).
Từ thế kỷ 18 bước sang thế kỷ 19, nền khoa học kỹ thuật thế giới tiến bộ và phổ biến nhanh nên giá thành sản phẩm thuỷ tinh đã hạ xuống thấp; cũng trong thời kỳ này, xuất hiện yêu cầu sản xuất chai thuỷ tinh đựng rượu Whisky và các thức uống khác, đó chính là tác nhân đã đưa công nghệ sản xuất thủy tinh đạt đỉnh cao (Đống Thị Anh Đào, 2005).
2.1.1.1 Đặc tính chung của thủy tinh Bao bì thuỷ tinh đựng thực phẩm gồm những chai, lọ bằng thuỷ tinh silicat; trước đây, thuỷ tinh là từ gọi chung cho những oxit vô cơ dạng thuỷ tinh hay chính là cấu trúc vô định hình (Đống Thị Anh Đào, 2005) Vật chất vô cơ thường tồn tại dưới các dạng:
-Dạng khí: gồm tập hợp các phần tử như O , N , CO2 2 2, H2, Cl ,2
F2, SO …, hoặc khí ion hoá plasma, hoặc dạng hơi như hơi H2 2O; dạng lỏng như Br , Hg… (Đống Thị Anh Đào, 2005).2
-Dạng rắn tinh thể: như các dạng muối kết tinh, có các hạt tinh thể rời rạc, kích thước tuỳ vào điều kiện kết tinh (Đống Thị Anh Đào, 2005).
-Dạng rắn vô định hình: còn gọi là dạng thuỷ tinh có thể gặp ở dạng hạt, dạng màng, gel, hoặc đóng rắn thành khối (Đống Thị Anh Đào, 2005) Trạng thái thuỷ tinh thường là trạng thái đặc trưng của các hợp chất vô cơ, được xem là trạng thái trung gian của dạng kết tinh và dạng lỏng có đặc tính: trong suốt, cứng giòn ở nhiệt độ thường (Đống Thị Anh Đào, 2005).
Khi được gia nhiệt thì thuỷ tinh mềm dần và trở nên linh động, chảy thành giọt hay thành dòng, độ nhớt càng giảm thấp khi nhiệt độ càng tăng; và độ nhớt sẽ tăng dần đến cực đại và mất tính linh động khi được đưa về nhiệt độ thường (Đống Thị Anh Đào, 2005) Thuỷ tinh có tính chuyển đổi trạng thái thuận nghịch theo sự tăng giảm nhiệt độ, tính chất ban đầu thường vẫn được giữ nguyên trong suốt quá trình biến đổi trạng thái thuận nghịch do gia nhiệt – làm nguội, hoặc khi bị nấu chảy và làm nguội nhiều lần theo cùng một chế độ (Đống Thị Anh Đào, 2005).
Thuỷ tinh có tính đẳng hướng: xét theo mọi hướng thì cấu trúc thuỷ tinh đồng nhất như nhau, do đó ứng suất theo mọi hướng xuất hiện trong khối thuỷ tinh xem như tương đương nhau (Đống Thị Anh Đào, 2005).
2.1.1.2 Phân loại thủy tinh vô cơ
Thủy tinh đơn nguyên tử được hình thành từ các nguyên tố hóa học thuộc nhóm VA và VIA của bảng tuần hoàn Đây là dạng đóng rắn của lưu huỳnh (S), phốt pho (P), selen (Se), asen (As), Đặc điểm của loại thủy tinh này là chỉ chứa một loại nguyên tố hóa học duy nhất.
Thuỷ tinh oxyt là dạng tập hợp các phân tử oxyt axit, hay oxyt bazơ cùng loại hay nhiều loại tồn tại ở nhiệt độ thường như B2SO ,4
Tên thủy tinh gồm lớp và nhóm Lớp là tên các oxide có thành phần cao hoặc khá cao, trong đó oxide cơ bản có tỉ lệ cao nhất tạo nên thành phần chủ yếu của thủy tinh Tên lớp được đặt là tên muối, xếp cuối Các oxide khác được viết thành tên oxide và xếp theo thứ tự nồng độ tăng dần Nhóm là tên các oxide kim loại phụ được thêm vào với lượng nhỏ so với oxide nguyên liệu chính Tên nhóm được đặt là tên nguyên tố kim loại trong oxide, xếp theo thứ tự hóa trị tăng dần.
Thuỷ tinh silicat là một loại thuỷ tinh oxyt rất phổ biến, chính là vật liệu làm chai lọ chứa đựng thực phẩm như các:
-Chai nước giải khát có gas, bia, rược, nước quả ép;
-Lọ đựng rau quả, dầm dấm… í dụ: boroalumino silicat, natri,, v kali, canxi (Đống Thị Anh Đào, 2005).
Giới thiệu sơ lược về bao bì thủy tinh
2.1.2.1 Nguyên liệu và phối liệu trong sản xuất thủy tinh bao bì trong công nghiệp thực phẩm
0,037 Bảng 1: Thành phần hóa học của thủy tinh (Đỗ Văn Chương, 2010).
Nguyên liệu sản xuất thuỷ tinh (thuỷ tinh silicat) là các hợp chất vô cơ từ quặng thiên nhiên: các oxit kim loại lưỡng tính, oxit kiềm và các oxit kiềm thổ (thành phần này có thể tồn tại với lượng nhỏ) (Đống Thị Anh Đào, 2005).
Nguyên liệu phụ: hỗ trợ kỹ thuật chế tạo các hợp chất vô cơ được dùng ở lượng nhỏ hoặc rất nhỏ để khử bọt, khử màu, nhuộm màu, làm đục thuỷ tinh hoặc rút ngắn quá trình nấu (Đống Thị Anh Đào, 2005).
Trong thực tế người ta hay dùng các nguyên liệu như cát, đá vôi, tràng thạch đôlômi, sođa, sunfat, borat hoặc các oxit tinh khiết, hoặc phế liệu thuỷ tinh để nấu thuỷ tinh silicat dùng trong công nghiệp thực phẩm (Đống Thị Anh Đào, 2005). a Nguyên liệu chính
Là thành phần chính của đa số thuỷ tinh công nghiệp; phân tử SiO2 bị nấu chảy ở nhiệt độ cao sẽ chuyển thành SiO , có cấu tạo4 khối tứ diện đều mà trọng tâm là nguyên tử S, nối từ 4 nguyên tử O phân bố như đỉnh của khối tứ diện đều, tạo khung cơ bản cho thuỷ tinh (Đống Thị Anh Đào, 2005) Thuỷ tinh silicat bền cơ, nhiệt, hoá; thuỷ tinh silicat thuần khiết còn được gọi là thạch anh, rất quý và được nấu ở nhiệt độ rất cao; thạch anh bền nhiệt, bền hoá, tính chiết quang rất cao (Đống Thị Anh Đào, 2005) Thuỷ tinh công nghiệp có thành phần SiO là 55 – 75% (Đống Thị Anh Đào, 2005) Nguồn2 nguyên liệu chính là cát biển (SiO ) thô, trong cát có thể lẫn 2 tạp chất từ biển; ngoài SiO còn có Al2 2O3, CaO, MgO, K O, Na O, là thành2 2 phần cần được điều chỉnh trong thuỷ tinh công nghiệp; bên cạnh đó có thể có những oxyt nhuộm màu; các oxyt ảnh hưởng độ chiết quang của thuỷ tinh như: Fe2O3, MnO , TiO , Cr2 2 2O3, V2O5 (Đống Thị Anh Đào, 2005).
Yêu cầu cát nấu thuỷ tinh có hàm lượng SiO cao và 2 hàm lượng tạp chất Fe2O3 rất nhỏ (Fe O tạo thuỷ tinh màu vàng, FeO tạo cho2 thuỷ tinh màu xanh lá cây) do đó hàm lượng oxyt sắt tổng trong thuỷ tinh cho phép là 0,012 – 0,3% (Đống Thị Anh Đào, 2005) Yêu cầu hạt cát 0,1 – 0,8mm, nếu kích thước hạt từ 0,8 – 2mm trở lên thì sẽ khó chế tạo thuỷ tinh đạt chất lượng cao do cát có trạng thái nóng chảy không đồng đều (chênh lệch về kích thước hạt trong cùng mẻ nấu gây nên khuyết tật trong sản phẩm) (Đống Thị Anh Đào, 2005) Hạt cát nhỏ, mịn, đồng đều kích thước, tròn, trơn láng không có khía cạnh là nguyên liệu thích hợp để sản xuất thuỷ tinh chất lượng cao (Đống Thị Anh Đào, 2005).
Kali oxit (K2O) được bổ sung vào thủy tinh thông qua nguồn kali cacbonat (K2CO3), giúp tạo nên vẻ bóng sáng trên bề mặt thủy tinh Do đó, K2O được coi là phụ gia quan trọng trong sản xuất thủy tinh cao cấp như pha lê, thủy tinh màu, thủy tinh quang học, thủy tinh phân tích hóa học và thủy tinh kỹ thuật.
Là một thành phần cơ bản của thủy tinh, CaO được cung cấp từ nguồn đá vôi và đá phấn (có thể chứa oxit sắt) Trong quá trình nấu chảy thủy tinh, CaO đóng vai trò quan trọng giúp khử bọt dễ dàng, tăng độ bền hóa học và cải thiện chất lượng thủy tinh thành phẩm (Đống Thị Anh Đào, 2005).
BaO tạo cho thuỷ tinh vẻ sáng bóng, trọng lượng riêng tăng cao, do đó BaO là phụ gia để sản xuất thuỷ tinh quang học và rút ngắn quá trình nấu (Đống Thị Anh Đào, 2005).
Trong thực tế, các nhà sản xuất thủy tinh thường dùng Pb3O4, thuỷ tinh chì có đặc điểm dễ nấu, dễ khử bọt; khi nấu oxyt chì sẽ cho ra thuỷ tinh có chiết suất cao, trọng lượng riêng lớn, dùng để sản xuất thuỷ tinh quang học, pha lê, thuỷ tinh bát đĩa cao cấp, ngọc thạch nhân tạo (Đống Thị Anh Đào, 2005).
ZnO làm giảm hệ số giãn nở nhiệt của thủy tinh, giúp tăng tính bền nhiệt và bền hóa học của thủy tinh Ngoài ra, ZnO còn có khả năng làm đục thủy tinh, khiến thủy tinh trở nên mờ hơn.
Oxyt boric được cung cấp từ nguồn:
-Axit boric H2BO3, borat (hàn the) Na2B4O7.10H O.2
Nếu cho B2O3 thay thế Na O thì hệ số dãn nở nhiệt giảm tạo nên2 thuỷ tinh; bền nhiệt, bền hoá tăng lên, khử bọt tốt, rút ngắn quá trình nấu; B2O3 cần thiết cho sản xuất thuỷ tinh quang học, kỹ thuật và một số thuỷ tinh đặc biệt (Đống Thị Anh Đào, 2005).
Nhôm oxyt Al2O3 Để sản xuất thuỷ tinh alumino silicat cao cấp thì loại thuỷ tinh alumino silicat và các thuỷ tinh khác có hàm lượng Al2O3 5%, từ nguồn các oxyt nhôm kỹ thuật hoặc hydroxyt nhôm; nhóm oxyt canxi này tạo ảnh hưởng đến thuỷ tinh tương tự khi dùng B2O3, nhưng kéo dài thời gian nấu thuỷ tinh, khử bọt chậm, độ nhớt tăng, thuỷ tinh đóng rắn nhanh, nhưng tăng bền cơ, bền hoá học và bền nhiệt, do Al2O3 tác động làm giảm hệ số giãn nở của thuỷ tinh (Đống Thị Anh Đào, 2005).
Oxyt natri (Na2O)Na2O có ảnh hưởng lớn trong sản xuất thuỷ tinh công nghiệp,hàm lượng Na O cao sẽ làm giảm tính bền nhiệt, bền cơ, bền hoá và2 càng giảm tính dẫn điện của thuỷ tinh; bên cạnh đó, Na O có tác2 dụng hạ nhiệt độ nấu, do đó thuỷ tinh dễ bị bọt; Na O được cung2 cấp từ các muối Na2CO3 và Na2SO4, ngoài ra nếu có oxyt photpho (P O2 5) thì các hợp chất như flour, antimon, thiếc có thể gây đục thuỷ tinh (Đống Thị Anh Đào, 2005).
GeO2 giúp tăng độ chiết quang cho thuỷ tinh, do đó được dùng phụ gia trong chế tạo thuỷ tinh cao cấp (Đống Thị Anh Đào, 2005). b Nguyên liệu phụ
Chất nhuộm màu thuỷ tinh gồm chất nhuộm màu phân tử hoặc nhuộm màu khuếch tán; chất nhuộm màu phân tử sẽ không gây thay đổi tính chất của thuỷ tinh, cho màu ổn định và trong suốt đối với tất cả các quá trình gia nhiệt sử dụng thuỷ tinh (Đống Thị Anh Đào, 2005) Chất nhuộm màu dạng keo khuếch tán sẽ cho thuỷ tinh có màu thay đổi theo sự gia nhiệt (sau quá trình chế tạo), thuỷ tinh có màu đục cũng thay đổi tuỳ vào độ phân tán, kích thước hạt keo, màu, chế độ gia công thuỷ tinh (Đống Thị Anh Đào, 2005).
Thuỷ tinh có thể được nhuộm màu bởi các phụ gia FeS, Fe2O3 làm cho thuỷ tinh có màu từ vàng chuyển sang màu vàng hung (Đống Thị Anh Đào, 2005) Theo số liệu của Viện Hàn lâm Khoa học CHLB Nga, lượng oxyt sắt cho phép sử dụng trong các loại thuỷ tinh như sau:
Thuỷ tinh Hàm lượng oxy sắt
Thuỷ tinh quang học(pha lê) 0,012
Chai lọ thuỷ tinh đục 0,3
Bảng 2: Hàm lượng sắt cho phép trong các loại thủy tinh theo công dụng ( Đống
Chất nhuộm màu phân tử Màu sắc thuỷ tinh
Cr (Cr2O3, K2Cr2O7) Lục vàng
Ni Không rõ ràng, tuỳ hàm lượng và thành phần thuỷ tinh (cho màu khói, tím đỏ) Fe 2+ Vàng, hung, Fe cho màu xanh lá cây 3+
Bảng 3: Các chất nhuộm màu (Đống Thị Anh Đào, 2005). c Chất nhuộm màu dạng keo khuếch tán
Các loại sản phẩm dùng bao bì thủy tinh
Thuỷ tinh trơ về mặt hóa học đối với tất cả các sản phẩm thực phẩm, cả thực phẩm lỏng và thực phẩm rắn, bao bì thuỷ tinh còn có khả năng không thấm nước và kín khí, vì vậy nó giúp giữ cho thực phẩm và đồ uống luôn tươi ngon và bảo quản được các chất dinh dưỡng bên trong; ngoài ra, bao bì thuỷ tinh có lợi thế khác biệt so với các loại bao bì khác là có thể cho người mua nhìn thấy sản phẩm bên trong như là trái cây và rau chế biến (Grayhurst, Girling, 2011) Thuỷ tinh có tính ổn định nhiệt, làm cho nó phù hợp để rót nóng, tiệt trùng và thanh trùng (Grayhurst, Girling, 2011) Bao bì thuỷ tinh là loại tối ưu để lưu giữ hương vị; thuỷ tinh là vật liệu có độ tinh khiết cao, không phản ứng và ít bị ăn mòn hoá học bởi môi trường axit và môi trường kiềm, nên có thể được tái sử dụng vô hạn (Grayhurst, Girling, 2011) Với những tính chất có lợi như vậy, trên thị trường có nhiều loại thực phẩm được đóng gói bằng bao bì thuỷ tinh như: cà phê hoà tan, gia vị, thức ăn trẻ em đã qua chế biến, các sản phẩm từ sữa, mứt jam, trái cây chế biến, siro, rau, cá và các sản phẩm thịt, mù tạt; ngoài ra, chai thuỷ tinh được sử dụng rộng rãi cho bia, rượu vang, rượu mạnh, rượu mùi, nước ngọt và nước khoáng (Grayhurst, Girling, 2011)
Bao bì thủy tinh dẫn nhiệt kém nên dễ vỡ khi nhiệt độ thay đổi đột ngột, tạo thành các mảnh vỡ nguy hiểm Bao bì thủy tinh có khối lượng nặng, gây cản trở vận chuyển Quá trình in nhãn gặp khó khăn do không in trực tiếp lên bao bì mà phải dán nhãn decal (Grayhurst, Girling, 2011) Ánh sáng có thể xuyên qua bao bì, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, đặc biệt là gây đổi màu thực phẩm (Grayhurst, Girling, 2011) Do đó, cần cân nhắc sử dụng loại thực phẩm phù hợp với bao bì thủy tinh (Grayhurst, Girling, 2011).
2.1.3.1 Thủy tinh silicat Bao bì thuỷ tinh silicat có những đặc điểm như sau:
-Nguồn nguyên liệu tự nhiên phong phú (cát trắng ở bờ biển), tái sử dụng dễ dàng không gây ô nhiễm môi trường, nhưng phải có chế độ rửa chai lọ đạt an toàn vệ sinh;
-Dẫn nhiệt rất kém; ít bị ăn mòn hoá học bởi môi trường kiềm và axit (sự ăn mòn xảy ra rất chậm và tuỳ theo nồng độ) ao bì thuỷ, b tinh khi chứa thực phẩm không bị ăn mòn bởi pH của thực phẩm mà thường bị ăn mòn bởi môi trường kiềm, vệ sinh chai lọ để tái sử dụng;
-Trong suốt, có thể bị vỡ do va chạm cơ học;
-Nặng, khối lượng bao bì có thể lớn hơn thực phẩm được chứa đựng bên trong;
-Không thể in, ghi nhãn theo quy định nhà nước lên bao bì mà chỉ có thể vẽ, sơn logo hay thương hiệu của công ty nhà máy hoặc khi sản xuất chai có thể được tạo dấu hiệu nổi trên thành chai và,nếu cần chi tiết hơn thì phải dán nhãn giấy lên chai như trường hợp sản phẩm rượu, bia, nước ngọt chứa đựng trong chai (Đống Thị Anh Đào, 2005).
Quy trình công nghệ sản xuất bao bì thủy tinh
Hình 1: Quy trình gia công thủy tinh (ĐTA Đào, 2005).
Nguyên liệu chính cho quy trình là cát có độ đồng đều cao theo yêu cầu sản xuất, hàm lượng SiO tùy theo yêu cầu của từng loại thủy tinh; nếu nguyên liệu cát lẫn các2 loại oxit hoặc kim loại không mong muốn thì có thể gây khuyết tật, ảnh hưởng đến chất lượng thủy tinh (Đống Thị Anh Đào, 2005). a Rửa – chà xát cátCát được rửa bằng nước, đồng thời được chà xát để tách rời những hạt cát dính vào nhau, công đoạn này loại được một số tạp chất hòa tan trong nước và lẫn trong nguyên liệu (như muối NaCl) và một số tạp chất dạng huyền phù khác (Đống Thị Anh Đào, 2005). b Phân loại theo kích thước hạt
Cát sau khi chà xát, rửa sấy khô, được đi qua hệ thống rây để phân loại theo kích thước hạt, nhằm giúp quá trình nấu thủy tinh được dễ dàng; do độ hạt đồng đều, thời gian và nhiệt độ nấu giữa các mẻ không bị dao động nhiều (Đống Thị Anh Đào, 2005). c Phân ly điện từ
Nguyên liệu cát có thể chứa các sắt kim loại, oxit sắt (Fe, FeO, Fe2O3, hoặc FeS) với liều lượng cao hơn giới hạn cho phép trong sản xuất thủy tinh sẽ ảnh hưởng xấu đến tính chiết quang, cũng như tạo màu không mong muốn cho thủy tinh Do đó, oxit sắt được loại đi bằng phương pháp điện từ (Đống Thị Anh Đào, 2005). d Nấu thủy tinh
Giai đoạn nấu ảnh hưởng lớn đến chất lượng của thủy tinh, khối nguyên liệu được gia nhiệt đến 1100 – 1400 C để nấu chảy tạo thủy tinh, tùy theo thành phần o nguyên liệu Nếu thành phần nguyên liệu có kim loại Na cao thì sẽ làm giảm nhiệt độ nóng chảy của khối nguyên liệu (Đống Thị Anh Đào, 2005). Đây chính là quá trình nóng chảy của SiO , tạo cấu trúc đồng nhất giữa oxit silic2 và các kim loại kiềm, kiềm thổ hoặc kim loại lưỡng tính có mặt trong khối nguyên liệu (Đống Thị Anh Đào, 2005) Trong quá trình nấu xảy ra sự tạo liên kết mới, sắp xếp lại cấu trúc, SiO chuyển thành SiO , có dạng khối tứ diện đều, nguyên tử Si nằm2 4 tại tâm và nguyên tử oxy phân bố ở bốn đỉnh của khối tứ diện (Đống Thị Anh Đào, 2005).
Trong quá trình nấu thủy tinh, có sự tham gia của nguyên tố carbon để khử oxy từ các oxit kim loại, tạo khí CO, CO và thoát ra khỏi khối thủy tinh (Đống Thị Anh2 Đào, 2005) Nếu nhiệt độ nấu thủy tinh được hạ thấp do thêm một số phụ gia hoặc hàm lượng Na cao khiến thời gian nấu thủy tinh diễn ra ngắn, tiêu hao năng lượng thấp nhưng quá trình khử bọt (thoát khí CO và CO ) xảy ra không triệt để, tạo bọt khí2 trong khối thủy tinh, gây ra khuyết tật cho thành phẩm (Đống Thị Anh Đào, 2005).
Nhiệt độ nấu thủy tinh thấp và thời gian nấu ngắn khiến một số oxit kim loại không tan chảy hoàn toàn Điều này tạo ra cấu trúc không đồng nhất, gây khuyết tật thủy tinh hoặc tinh thể cho sản phẩm.
Hình 2: Quy trình sản xuất bao bì thủy tinh theo phương pháp đùn thổi
Thủy tinh được tạo hình bằng phương pháp đùn thổi hoặc ly tâm thổi với áp lực cao (Đống Thị Anh Đào, 2005) Thủy tinh nóng chảy ở nhiệt độ từ lò nấu được tạo hình sơ bộ trong khuôn thứ nhất khi dòng khí nén từ phía dưới khuôn thổi nén khối thủy tinh thành phôi thủy tinh có hình dạng sơ bộ; Sau đó, phôi nóng được chuyển sang khuôn thứ hai và tiếp tục dùng áp lực của dòng khí nén hoặc lực ly tâm để phân bố lại phôi thủy tinh tạo thành sản phẩm chai lọ có hình dạng theo yêu cầu, sản phẩn được tách khuông để nguội và chuyển sang công đoạn khác (Đống Thị Anh Đào, 2005)
Phương pháp đùn thổi (hình 2) được thực hiện trên cùng nguyên tắc với phương pháp ly tâm thổi với áp lực cao; tuy nhiên, ở công đoạn tạo phôi, khối thủy tinh nóng chảy thay vì được tạo hình sơ bộ bằng khí nén thì được tạo hình với khuông và đầu nhấn (công đoạn 1 và 2, hình 2), các công đoạn sau đó được thực hiện tương tự phương pháp ly tâm thổi với áp lực cao. f Phủ nóng
Phủ nóng bằng bột SnO nóng để bảo vệ bề mặt sản phẩm thủy tinh đang ở nhiệt2 độ cao, không bị nứt ra, giúp đánh bóng bề mặt thủy tinh (Đống Thị Anh Đào, 2005). g Ủ, tôi thủy tinh
Sau khi tạo hình, sản phẩm được ủ hoặc tôi để thay đổi ứng suất nội tồn tại trong quá trình tạo hình, nhằm làm tăng độ bền của thủy tinh trong sử dụng (Đống Thị Anh Đào, 2005). Ủ thủy tinh: sản phẩm thủy tinh sau khi tạo hình đạt nhiệt độ khoản 700 – 800 o C, được phủ nóng, được làm nguội xuống nhiệt độ 300 C, sau đó lại được gia nhiệt đến o 700 o C và được làm nguội chậm đến nhiệt độ thường, nhằm để giảm ứng suất nội ở thành trong và thành ngoài của chai lọ thủy tinh, tạo cho thủy tinh có độ bền cơ học cao (Đống Thị Anh Đào, 2005).
Thủy tinh tôi được tạo ra bằng cách nung nóng thủy tinh đã tạo hình đến 700°C rồi làm nguội nhanh, tạo ra ứng suất cao trong thành chai lọ, giúp tăng độ bền nhiệt của sản phẩm, chịu được chênh lệch nhiệt độ lên đến 270°C so với thủy tinh thường chỉ chịu được 70°C Đặc điểm nổi bật của thủy tinh tôi là khi vỡ sẽ tạo thành những mảnh vụn tròn, không sắc nhọn, đảm bảo an toàn cho người dùng, nên thường được ứng dụng trong các sản phẩm như kính ô tô, chai lọ cao cấp, chén đĩa, hay thủy tinh chịu nhiệt.
Tiêu chuẩn của bao bì thủy tinh
2.1.5.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với bao bì, dụng cụ làm bằng thủy tinh
TT Chỉ tiêu kiểm tra Mức tối đa
Dùng để chứa đựng và đun nấu
Dung tích nhỏ hơn 600ml
2.1.2 Dung tích trong khoảng từ 600 ml đến dưới 3.000 ml
Dung tích lớn hơn hoặc bằng 3.000 ml
Ghi chú: Đơn vị tính:
- mg/l của dung dịch chiết đối với dụng cụ, bao bì
- mg/dm2 của diện tích bề mặt tiếp xúc đối với bao bì, dụng cụ.
Bảng 4: Yêu cầu kỹ thuật đối với bao bì, dụng cụ làm bằng thủy tinh (QCVN 12-
Mặt khác, chai thủy tinh sử dụng nắp dập (mũ miện) được quy định kích thước kỹ thuật cụ thể đối với cổ chai (26mm tính từ đỉnh chai) tại TCVN 11552:2016 được dựa trên kích thước quy ước đối với cùng loại chai của Trung tâm Kỹ thuật quốc tế về Chai và Bao bì (TCVN/TC 63, 2016).
2.1.5.2 Các loại khuyết tật cần tránh
Chất lượng thủy tinh được đánh giá bởi độ đồng nhất hóa học (từ đó dẫn đến sự đồng nhất về vật lý), sự có mặt các thành phần lạ không đồng nhất gọi là khuyết tật của thủy tinh (ĐTA Đào, 2005) Tùy theo các nguyên nhân khác nhau tạo nên khuyết tật khác nhau về hình dạng, đặc tính hóa lý, và làm giảm chất lượng thủy tinh Khi sản phẩm đã bị khuyết tật thì không thể khắc phục mà cần phải loại bỏ (Đống Thị Anh Đào, 2005) a Khuyết tật dạng bọt khí
Bọt khí có nhiều kích thước khác nhau, không màu, trong suốt; khuyết tật dạng này là do thành phần phối liệu không thích hợp hoặc kích thước hạt cát không đồng đều hoặc do chế độ nấu thủy tinh không hợp lý như nhiệt độ thấp hoặc thời gian khử bọt ngắn khiến cho khí tạo ra trong quá trình khử các oxyt không thể thoát khỏi thủy tinh một cách hoàn toàn (Đống Thị Anh Đào, 2005). b Khuyết tật dạng thủy tinh
Các khuyết tật dạng này do thành phần nguyên liệu không thích hợp với chế độ nấu với thủy tinh vì khác về mật độ, độ chiết suất, độ nhớt, sức căng bề mặt Những thành phần lạ này sẽ tạo dạng vân, dạng sợi trong khối thủy tinh, gây giảm độ đồng nhất, giảm tính bền cơ học, bền nhiệt của thủy tinh thành phẩm (Đống Thị Anh Đào,2005). c Khuyết tật dạng tinh thể
Khuyết tật dạng tinh thể trong quá trình phối liệu hình thành từ những thành phần trong nguyên liệu không phản ứng hoàn toàn và không nóng chảy, chúng tồn tại trong thủy tinh; do quá trình nung không thích hợp và thời gian nấu ngắn tạo ra những đốm, vết đục của các oxit không hòa tan, không đồng nhất với thủy tinh (Đống Thị Anh Đào, 2005).
Ứng dụng bao bì thủy tinh trong sản xuất bia
Quy trình sản xuất bia
Hình 3: Quy trình sản xuất bia (Lê Văn Việt Mẫn et al., 2011).
Quy trình chiết rót bia
Hình 4: Quy trình chiết rót bia (Hoàng Đình Hòa, 2002).
2.2.2.2 Thuyết minh quy trình a Rửa
Thông thường chai bia thủy tinh được rửa lại bằng nước đối lưu bởi sự di chuyển tương đối của chai trong các băng tải đi qua các bể rửa (Elinger, Hans Michael, 2009).
Rửa chai lọ nhằm loại được hầu hết các vi sinh vật và loại những dị vật có thể có trong chai như mảnh chai, cát đất, nhãn chai cũ còn dính trên chai Chai trước khi được dùng để chiết bia cần phải được rửa sạch, vô trùng đúng tiêu chuẩn và việc rửa chai được thực hiện bằng nhiều thiết bị rửa khác nhau (Elinger, Hans Michael, 2009) Tuy nhiên nguyên lý hoạt động của chúng hoàn toàn giống nhau: chai được ngâm trong nước nóng, sau đó là dung dịch soude, tiếp đến là chai được phun nước nóng và cuối cùng là tráng bằng nước lạnh (nước tráng rửa cần được đảm bảo vô trùng) (Elinger, Hans Michael, 2009).
Chai được đưa vào băng tải, di chuyển qua các buồng rửa khác nhau với thời gian lưu đủ để tẩy rửa sạch sẽ Trong quá trình di chuyển, chai được dốc ngược, luôn phun nước rửa vào bên trong Quá trình rửa chai bao gồm các bước chính:
- Bước 1: Chai được rửa sơ bộ bằng nước ấm 30 o C;
- Bước 2: Chai được băng tải chuyển ngược đầu để dốc hết nước trong chai;
- Bước 3: Chai được tiếp tục đưa vào bể nước ấm 55 o C;
- Bước 4: Chai được dốc ngược để loại nước trong chai ra;
- Bước 5: Chai được chuyển vào bể chứa dung dịch kiềm 1.5%, ở nhiệt độ 60 C; o
- Bước 6: Chai được di chuyển trong bể dung dịch kiềm ở 60 C, cũng bằng o thời gian ngâm chai trong bể và sau đó được dốc ngược để dịch rửa thoát ra khỏi chai, đồng thời chai cũng được phun dung dịch kiềm;
- Bước 7: Lặp lại bước 5, 6 nhưng ở nhiệt độ 80 o C;
- Bước 8: Chai được rửa bằng nước sạch ở 60 C và được dốc ngược lại; o - Bước 9: Chai được rửa sạch trong bể nước 50 C và được dốc ngược lại; o - Bước 10: Cuối cùng chai được rửa bằng nước sạch ở 30 C có nồng độ o clorine 2ppm và làm khô (Elinger, Hans Michael, 2009).
Chai sau khi rửa xong cần qua quá trình kiểm tra, chai sau khi rửa cần đạt các yêu cầu: chai không còn bẩn, dính các dị vật, không bị mẻ cổ, bên trong chai phải khô ráo, không có các vết mòn quá mức (trường hợp chai được tái sử dụng) (Elinger, Hans Michael, 2009). a Tiệt trùng
Sau khi rửa, chai thủy tinh được chuyển đến hầm sấy để diệt hoàn toàn vi khuẩn sót lại Hầm sấy chai thủy tinh tự động được truyền tải bằng hai dây đai lưới thép không gỉ với tốc độ tùy chỉnh vô cấp.
(Packaging Machinery Solutions, n.d.) Hai lớp trên và dưới của ống thạch anh hồng ngoại để sấy, có tác dụng làm nóng nhanh và hiệu quả cao (Packaging Machinery Solutions, n.d.) Chai thủy tinh sau khi sấy sẽ theo băng tải di chuyển đến vùng làm mát được trang bị quạt làm mát phù hợp với các thông số kỹ thuật của GMP và thời gian tiệt trùng hơn 10 phút, tốc độ 2000 – 7000 chai/giờ với nhiệt độ máy có thể dao động từ 50 -250 C (Packaging Machinery Solutions, n.d.) o
Hình 5: Hầm sấy chai thủy tinh tự động (Packaging Machinery Solutions, n.d.). b Rót sản phẩm
Hình 6: Nguyên tắc rót bia đẳng áp vào chai (Hoàng Đình Hòa, 2002).
Do trong bia có hàm lượng cao CO nên được rót bằng phương pháp đẳng áp.2
Quá trình rót được chia làm 3 giai đoạn:
- Vị trí a: đầu cao su gài chặt vào cổ chai, tất cả ba đường liên thông vẫn ở trạng thái gián đoạn;
- Vị trí b: van chiết (hình sao) được đẩy lên, đường liên thông thứ nhất được nối liền, áp lực khí từ khoảng không trong thùng chứa bia tràn xuống chai để tạo kháng áp;
- Vị trí c: van chiết đẩy lên một nấc nữa, đường liên thông thứ nhất bị cắt, đường liên thông thứ hai và thứ ba được nối liền, bia chảy vào chai và đẩy không khí trong chai chạy ngược lên khoảng không trong bình chứa bia;
- Vị trí d: bia chảy đầy chai, van cánh khế hất trở lại vị trí ban đầu, cả ba đường liên thông bị gián đoạn – bia ngừng chảy Van tự động của khí nén đóng lại, lò xo kéo pittong lên vị trí ban đầu – chai được giải phóng khỏi vòi chiết, đi theo băng chuyền sang máy dập nút (Hoàng Đình Hòa,2002). c Đóng nắp
Chai thủy tinh đựng bia có miệng dày và gờ, đậy bằng nắp mũ bằng thép tráng thiếc, mạ crom hoặc không gỉ, có thể tùy chỉnh in ấn trang trí Nắp mũ sử dụng vật liệu tráng phủ hai mặt, bên ngoài bảo vệ kim loại và làm nền in, sau khi in phủ thêm lớp bảo vệ; bên trong vừa bảo vệ kim loại vừa làm nền lớp lót Vật liệu này được ép tạo hình mũ miện với mép gấp nếp, bên trong có lớp đệm thành phần thay đổi theo thời gian: từ bần sang kết hợp bần, nhựa và nhôm Hiện nay, lớp đệm chủ yếu sử dụng PVC (thường có bọt) hoặc HDPE thay cho bần.
Hình 7: Nắp "miện" đóng chai bia (Đống Thị Anh Đào, 2005).
Máy dập nút có nhiều loại đa dạng Chúng khác nhau về kết cấu, hình dáng, nhưng đều hoạt động dựa trên cùng một nguyên tắc: lựa chọn và sắp xếp nút ở trong phễu máy, di chuyển theo một hướng trong khuôn dập và đẩy từng nút vào miệng chai và đúng thời điểm đó, pittong nén xuống đóng chặt nút vào cổ chai (Hoàng Đình Hòa,2002). d Thanh trùng
Trong bia thành phẩm, luôn chứa các tế bào còn sống, bao gồm nấm men và các vi sinh vật khác Nguyên nhân là vì trong đó không có oxy lại có hàm lượng etanol đáng kể, các chất đắng và pH cũng tương đối thấp (Hoàng Đình Hòa, 2002) Quá trình thanh trùng là một trong những giải pháp quan trọng để diệt vi sinh vật và ức chế hoạt động của các enzyme; công đoạn này giúp kéo dài thời gian bảo quản cho sản phẩm.
Thiết bị thanh trùng sử dụng rộng rãi hiện nay là thiết bị thanh trùng tunel phun – tuyến tính; quá trình diễn ra trong thời gian từ 20 – 30 phút và nhiệt độ là (Hoàng Đình Hòa, 2002). e Dán nhãn
Ảnh hưởng của bao bì thủy tinh trong sản xuất bia
2.2.3.1 Bảo quản bia tránh khỏi các mối nguy hại a Ánh sáng Ở bước sóng đặc trưng của ánh sáng mặt trời và ánh sáng đèn huỳnh quang, có sự tác động của ánh sáng lên các hợp chất của hoa houblon, làm cho bia có mùi hôi; các chai thủy tinh sậm màu này sẽ có tác dụng chống lại các phản ứng trên và làm giảm mức ảnh hưởng của chúng lên hầu hết cả sản phẩm bia; các chai thủy tinh trong/trong xanh không có khả năng đó; đối với bia đựng trong các chai thủy tinh trong/trong xanh nếu đặt dưới ánh sáng huỳnh quang khoảng 1 giờ thì sẽ tạo ra một mùi hôi đặc trưng (Anon, 1982). b Nhiệt độ
Sự thay đổi nhiệt độ đột ngột từ môi trường sẽ khiến protein trong bia biến tính, làm mất đi các tính chất tự nhiên ban đầu của bia Biến tính protein là sự thay đổi cấu trúc của protein, thường xảy ra trong quá trình đun nấu hoặc tiếp xúc với điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ cao Biến tính protein đi kèm với các hiện tượng mất tính hòa tan, đông tụ hoặc kết tủa.
- Độ hòa tan của một số chất tan giảm tạo ra các vệt lơ lững làm đục dung dịch bia;
- Mất hoạt tính sinh học do suy giảm các hợp chất trích ly từ hoa houblon;
- Chất lượng cảm quan của bia bị suy giảm (Barbara et al., 2018).
Nhờ vào khả năng dẫn nhiệt kém (mục 2.1.3.1), bao bì thủy tinh silicat giúp dung dịch bia bên trong duy trì được nhiệt độ ổn định hơn trong một số trường hợp, tránh các biến đổi xấu làm ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm cuối
2.2.3.2 Đảm bảo sức khỏe và tiết kiệm cho con người
Thủy tinh là vật liệu có độ tinh khiết cao, không phản ứng, không bị ăn mòn hóa học bởi các thành phần trong bia và có thể được tái sử dụng vô thời hạn; bao bì thủy tinh không bị ố vàng hoặc lưu lại mùi, do đó không gây ảnh hưởng đến chất lượng của bia (Đống Thị Anh Đào, 2005).
Bao bì thủy tinh có thể dễ dàng được tái chế hoặc tái sử dụng, giúp giảm năng lượng sử dụng trong sản xuất và tăng thời gian sử dụng của thiết bị chế tác, giảm nguyên liệu đầu vào và tiết kiệm được nhiều chi phí trong sản xuất (Foy, 1955).
2.2.3.3 Hỗ trợ quá trình thanh trùng bia
Quá trình chiết rót, đóng nắp của bia được thực hiện trong điều kiện đẳng áp, đa số các doanh nghiệp sử dụng bao bì thủy tinh để chuẩn bị cho quá trình thanh trùng.
Vì nhựa không bền/biến dạng trong chế độ thanh trùng ở nhiệt độ cao, các doanh nghiệp có thể khắc phục tình trạng này bằng cách sử dụng một loại nhựa bền hơn nhưng vật liệu này sẽ đẩy chi phí sản xuất lên cao (Anon, 1982).
2.2.3.4 Một số hạn chế của bao bì thủy tinh đối với sản phẩm bia
Khối lượng chai nặng làm bất tiện trong quá trình vận chuyển; dễ bị vỡ nếu có sự tác động cơ học mạnh; khi thay đổi nhiệt độ đột ngột dễ gây vỡ chai; khả năng hấp thụ ánh sáng kém đối với loại thủy tinh không màu (Anon, 1982)
Thế giới ngày càng phát triển nên thị trường càng được mở rộng, các sản phẩm thực phẩm đa dạng đòi hỏi khả năng phối hợp nhịp nhàng, linh hoạt giữa các doanh nghiệp sản xuất bao bì, doanh nghiệp sản xuất thực phẩm và người tiêu dùng Trong đó không thể thiếu vắng sự có mặt của bao bì thủy tinh vì thủy tinh là vật liệu thân thiện với môi trường dễ dàng tái sử dụng Bao bì thủy tinh có đặc tính trơ với các thành phần hóa học của thực, do đó sẽ không làm biển đổi chất lượng và giá trị cảm quan của sản phẩm Đối với bia, bao bì thủy tinh còn có khả năng ổn định chất lượng bia nhờ vào đặc tính truyền nhiệt kém cũng như hấp thụ ánh sáng (đối với một số loại thủy tinh màu), giữ vững màu sắc đặc trưng tránh các biến đổi không mong muốn.
Ngoài ra, với nhiều thiết kế khác nhau, bao bì thủy tinh còn có thể góp phần gia tăng tính thẩm mỹ cho các sản phẩm bia, kích thích nhu cầu tiêu thụ của người tiêu dùng.
4 TÀI LIỆU TRÍCH DẪN Đống Thị Anh Đào (2005) Kỹ thuật bao bì thực phẩm Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh. Đỗ Văn Chương (2010) Phụ gia và bao bì thực phẩm Nhà xuất bản Lao động.
Peter Grayhurst, Patrick J Girling (2011) Packaging of Food in Glass Containers Wiley – Blackwell.
Bourhis, L E (2007) Glass: Mechanics and Technology (1st ed.) Wiley-VCH.
Ban soạn thảo Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia ATTP (2015) QCVN 12- 4:2015/BYT Bộ Y tế URL: http://www.fsi.org.vn/pic/files/qcvn-12-42015-byt.pdf
PJ Girling (2003) Packaging of food in glass containers Richard Coles, Derek Mc Dowell & MJ Kirwan, Food Packaging Technology Blackwell Publishing
Hoàng Đình Hòa (2002) Công nghệ sản xuất Malt và Bia Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
Elinger, Hans Michael (2009) Handbook of Brewing Wiley-VCH.
Packaging Machinery Solutions Việt Nam (n.d.) Hầm sấy chai thủy tinh tự động Packaging Machinery Solutions Việt Nam URL: Hầm Sấy Chai Thủy Tinh Tiệt Trùng Tự Động - PMS Việt Nam (pms-vietnam.com)
Anon (1982) International Bottler and Packer England Foy (1955) The Principles & Practice of Ale Beer and Stout Bottling London
TCVN/TC 63 (2016) TCVN 11552:2016, BAO BÌ THỦY TINH - PHẦN CỔ CHAI 26 H 180 ĐỂ DẬP NẮP - CÁC KÍCH THƯỚC Bộ Khoa học và Công nghệ.
B Jaskula-Goiris, B De Causmaecker, G De Rouck, G Aerts, A Paternoster,2 J Braet2 and L De Cooman (2018) Influence of transport and storage conditions on beer quality and flavour stability Wiley Online Library DOI 10.1002/jib.535
Bảng phân công – đánh giá
Họ và tên MSSV Công việc thực hiện Hoàn thành
2.1.4 Quy trình sản xuất bao bì thủy tinh
2.1.5 Tiêu chuẩn của bao bì thủy tinh
2.2.1 Quy trình sản xuất bia
2.2.2 Quy trình chiết rót của bia vào chai thủy tinh Định dạng tệp tiểu luận Lập bảng phân công – đánh giá
Bùi Huỳnh Anh Tuấn 20044471 2.2.3 Ảnh hưởng của bao bì thủy tinh trong sản xuất bia
2.1.1 Giới thiệu về vật liệu
2.1.2 Giới thiệu sơ lược về bao bì thủy tinh
2.1.3 các loại sản phẩm dùng trong bao bì thủy
Biên bản làm việc nhóm
Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
- BIÊN BẢN LÀM VIỆC NHÓM
(LẦN 1) Môn: BAO GÓI THỰC PHẨM 1 Thời gian:
Cuộc họp bắt đầu vào lúc 10 giờ sáng ngày 04/01/2023
Họp trực tuyến thông qua ứng dụng Facebook Messenger.
Nhóm trưởng: Phan Thái Học
Thành viên: Hoàng Nguyễn Trúc Quỳnh, Nguyễn Ngọc Minh, Bùi Huỳnh Anh Tuấn
4 Nội dung cuộc họp Phần 1: chọn sản phẩm đóng hộp cần nghiên cứu cho bài tiểu luận.
Nhóm thống nhất chọn đề tài Bao bì trong công nghệ sản xuất bia
Phần 2: Phân công công việc
Họ và tên MSSV Công việc thực hiện
Phan Thái Học 20001881 1 Mở đầu
2.1.4 Quy trình sản xuất bao bì thủy tinh
2.1.5 Tiêu chuẩn của bao bì thủy tinh
2.2.1 Quy trình sản xuất bia
2.2.2 Quy trình chiết rót của bia vào chai thủy tinh Định dạng tệp tiểu luận Lập bảng phân công – đánh giá
2.2.3 Ảnh hưởng của bao bì thủy tinh trong sản xuất bia
2.2.4 Tiêu chuẩn của bao bì thủy tinh cho sản phẩm bia
2.1.1 Giới thiệu về vật liệu
2.1.2 Giới thiệu sơ lược về bao bì thủy tinh
2.1.3 các loại sản phẩm dùng trong bao bì thủy
Các thành viên hoàn thành công việc được giao trước ngày 17/2/2023 để thành viên phụ trách công việc định dạng tổng hợp bài báo cáo lần 1
5 Cuộc họp kết thúc lúc: 12 giờ 30 phút ngày 04/1/2023
Thứ ba, ngày 10 tháng 1 năm 2023 Trưởng nhóm
