Bao bì ghép nhiều lớp

238 Chương BAO BÌ GHÉP NHIỀU LỚP 9.1 GIỚI THIỆU - ĐẶC TÍNH - CẤU TRÚC 9.1.1 Phối hợp vật liệu lớp kết dính trung gian Theo lý thuyết phối hợp loại vật liệu nhựa nhiệt dẻo với cấu trúc, thực tế có nhiều loại nhựa không dính vào cần lớp kết dính trung gian hai lớp Trong khoảng 20 vật liệu thường dùng để tạo màng nhiều lớp có vài loại kết dính với nâng nhiệt độ lên cao mà không cần lớp kết dính trung gian Những vật liệu có đặc điểm có cấu trúc hóa học giống Việc phát triển loại nhựa trung gian bám dính đóng vai trò quan trọng công nghệ tạo màng nhiều lớp Các loại nhựa bám dính yêu cầu tạo mối nối tốt nhiệt độ thường nhiệt độ cao; ví dụ bao bì sản phẩm phải chòu nhiệt độ cao trùng sản phẩm Lớp kết dính phải gia công nhiệt độ tương thích độ nhớt vật liệu khác cấu trúc ghép Ngoài ra, để đạt yêu cầu nhiều công trình nghiên cứu phát triển thực Hầu hết lớp kết dính dựa vào vật liệu đồng trùng hợp PE như: EVA, EBA, ionomer, chất đồng trùng hợp PP PE Ví dụ chất đồng trùng hợp PP dùng để kết dính PP với EVOH PA Nó làm chất kết dính cho vật liệu kim loại cellulose Nó tạo dạng dùng cho trường hợp chòu nhiệt độ cao, khoảng < 230oC 9.1.2 Tính chất ứng dụng Sản phẩm bao bì chứa đựng thực phẩm chế biến, mỹ phẩm dược phẩm yêu cầu đảm bảo độ kín chống xâm nhập từ môi trường vào môi trường bên chứa đựng thực phẩm chống thấm thành phần từ thực phẩm Đồng thời có yêu cầu khác có độ bền kéo, độ bền chống va đập, suốt, sáng bóng số tính chất khác kháng dầu, kháng dung môi, chống tónh điện, bền thời tiết, dễ in ấn trùng, tiệt trùng Thực tế loại vật liệu 239 đồng thời đáp ứng tính chất cần thiết, cần thiết kết hợp nhiều loại vật liệu bổ sung ưu điểm che lắp hoàn toàn khuyết điểm Do đó, màng ghép nhiều lớp chế tạo nhanh chóng chiếm ưu ngành bao bì thực phẩm Hằng năm khoảng 14 triệu pounds nhựa nhiệt dẻo sản xuất 1/2 số lượng tạo thành dạng màng ghép nhiều lớp Màng ghép có độ dày khoảng 15mils = 375 m (1mil = 25 m) Màng nhiều lớp chế tạo theo hai phương pháp: 1- Nhiều màng chế tạo thiết bò riêng, ghép lại với phương pháp ép dán nhiệt màng polyme có cấu trúc (monomer) tương tự 2- Dùng chất kết dính PE đồng trùng hợp để kết dính loại vật liệu lại với nhau, tổng lượng chất kết dính lớp nhỏ, khoảng 15 ÷ 20% khối lượng loại màng chính, có chiều dày nhỏ khoảng m Đa số màng ghép có dùng chất kết dính có ghép nhôm, để ngăn cản ánh sáng thấy tia tử ngoại; ghép lớp giấy kraft có tính dễ xếp nếp, tăng độ dày, tính cứng vững bao bì - Ghép lớp PE để tạo khả hàn dán nhiệt tốt, dễ dàng Màng LDPE hay LLDPE phủ nhằm mục đích chống thấm nước, chống ướt bao bì - Thông thường màng OPP ghép bao bì dạng túi nhằm mục đích bao bì xé, mở dễ dàng, in ấn tốt, tạo độ bóng cao cho bề mặt bao bì 3- Màng đùn qua thiết bò đùn ép (coextruder đồng đùn ép nhiều vật liệu plastic) Hình 9.1: Nguyên tắc phận ép đùn, đúc tạo màng ba lớp 240 Hình 9.1 trình bày nguyên tắc ép đùn tạo màng ba lớp: ba đường dẫn, ba loại vật liệu khác A,B,C tụ lại đường dẫn chung D để ba loại vật liệu ép chung vào nhờ trục quay điều chỉnh độ dày đồng thời ép chặt hay màng vật liệu vào Khi vật liệu ép chặt vào tạo lớp trung gian Hình 9.3: Cấu tạo máy ghép nhiều lớp Ghi chú: Lớp trung gian thường lớp có hòa lẫn hai loại plastic kề cận trường hợp màng đùn ép, đúc khuôn Sản phẩm dạng past có hương, cần đảm bảo chống thoát hương suốt thời gian bảo quản, nắp ghép PET cùng, nhôm để chống tia cực tím gây biến đổi thành phần thực phẩm Lớp màng nắp lớp PP với lớp thân hộp (ly) để hàn dán nắp theo phương pháp hàn nhiệt Không dùng PE làm lớp hàn dán ví loại nắp cần gỡ khỏi thân hộp cách nguyên vẹn Hình 9.3: Sơ đồ hệ thống chế tạo bao bì từ màng ghép nhiều lớp chứa đựng thực phẩm dạng past 241 242 9.2 PHƯƠNG PHÁP ĐÓNG BAO BÌ TETRA PAK (bao bì tetra brik) 9.2.1 Mục tiêu - đặc điểm phương pháp tetra pak Bao bì tetra loại bao bì màng ghép nhẹ nhằm mục đích vô trùng, đảm bảo chất lượng tươi, nguyên cho sản phẩm giàu dinh dưỡng vitamin từ nguồn nguyên liệu Bao bì nhẹ, có tính bảo vệ môi trường, tiện ích cho sử dụng, chuyên chở, phân phối bảo quản sản phẩm nhiệt độ thường với thời gian dài Các loại thực phẩm sau hoàn tất công đoạn xử lý, chế biến, đóng bao bì, trùng, tiệt trùng có loại không áp dụng chế độ tiệt trùng trùng Tùy theo công nghệ chế biến chất sản phẩm Thành phẩm tiệt trùng đóng bao bì với vật liệu bao bì tiệt trùng Đối với loại bao bì như: chai thủy tinh, lon kim loại, bình plastic (HDPE, PP) dòch thức uống thành phẩm nói riêng, thực phẩm nói chung chiết rót vào bao bì, đóng nắp trùng theo chế độ nhiệt khác tùy theo chất loại thực phẩm, loại thức uống (căn cấu trúc nguồn nguyên liệu, thành phần trạng thái thực phẩm, thức uống) Dòch lỏng thường trùng nhiệt độ thấp: sữa tươi trước chế biến trùng pasteur khoảng 72oC thời gian 10 ÷ 15 phút 90oC phút Dòch sữa thành phẩm trùng theo chế độ sau (nhiệt độ toC, thời gian τ , áp suất p): t = 120o C , τ = ' , p= 2atm ; sản phẩm sữa chua dạng lỏng trùng t o = 105o C , τ = ' , p = 1, 3atm loại sữa tươi, nước ép tiệt trùng 143oC giây thiết bò tiệt trùng liên tục dùng nhiệt sau đóng vào bao bì tetra birk Các dạng nước ép rau rót chai, rót hộp kim loại trùng t o = 90 ÷ 100o C thời gian từ τ = 10 ÷ 15 phút Phương thức đóng bao bì tetra pak áp dụng cho loại thức uống dạng lỏng, đồng dạng huyền phù, nhũ tương với kích thước hạt nhỏ, độ nhớt không cao dạng sữa béo, sữa gầy, nước ép rau 243 Hình 9.5: Quá trình tiệt trùng sản phẩm đóng gói tetrapark Theo phương thức đóng gói tetra pak, thức uống tiệt trùng trước đóng vào bao bì: bao bì tetra brik dạng phức hợp tiệt trùng riêng H2O2 trước rót dòch thành phẩm vào Dòch lỏng tiệt trùng nhiệt độ cao, thời gian cực ngắn: t = 143o C , τ = 60giây ; thời gian nâng nhiệt hạ nhiệt độ tiệt trùng xảy nhanh: ÷ phút Bản chất phương pháp tiệt trùng riêng lẻ thức uống dạng lỏng, sau rót đònh lượng dòch vào bao bì hàn kín môi trường vô trùng Sau đóng bao bì, sản phẩm giữ nhiệt độ thường thời gian khoảng tháng đảm bảo chất lượng sản phẩm Sau mở bao bì sử dụng, phần thực phẩm thừa lại bao bì phải bảo quản lạnh ÷ 10o C , thời gian bảo quản ngày Phương pháp đóng bao bì tetra pak đôi với phương pháp tiệt trùng nhiệt độ cao, thời gian cực ngắn gọi phương pháp UHT (Ultra High Temperature) đảm bảo cho sản phẩm không bò biến đổi màu, mùi, sậm màu, trở nên có mùi nấu Hình 9.6: Các dạng bao bì tetra pak (tetra brik) 9.2.2 Cấu trúc bao bì tetra pak Lớp 1: màng HDPE: chống thấm nước, bảo vệ lớp in bên giấy tránh bò trầy sước 244 Lớp 2: giấy in ấn: trang trí in nhãn Lớp 3: giấy carton: tạo hình dáng hộp, lớp có độ cứng dai chòu đựng va chạm học Lớp 4: màng PE: lớp keo kết dính giấy carton màng Al Lớp 5: màng Al: ngăn chặn ẩm, ánh sáng, khí Lớp 6: Ionomer: lớp keo kết dính màng nhôm màng PE Lớp 7: LD PE: cho phép bao bì dễ hàn tạo lớp trơ tiếp xúc với sản phẩm bên Hình 9.7: Bao bì tetra pak gồm lớp Trong loại bao bì màng PE sử dụng lặp lại ba lần với ba chức khác Mỗi lớp màng PE sử dụng với mục đích đạt hiệu kinh tế cao như: tạo lớp che phủ bên (bằng HDPE), tạo lớp màng dễ hàn nhiệt ghép mí thân HDPE áp dụng nhiệt độ hàn khoảng 100 ÷ 110o C Hình 9.8: Bao bì tetra brik có kết cấu ghép nhiều loại vật liệu theo trình tự phù hợp thuận lợi cho tiêu dùng đảm bảo chất lượng thực phẩm chứa đựng 245 Lớp kết dính lớp Al giấy carton, cấu tạo vật liệu PE đồng trùng hợp Đó bố trí cần thiết lớp lớp chống thấm phụ trợ cho lớp PE lớp màng nhôm mỏng; màng nhôm chống thấm khí, nước tốt Việc sử dụng màng Al, màng ionomer dạng chất keo kết dính, màng PE (các lớp 5, 6, 7) tạo nên tính thuận lợi cho bao bì tetra brik: nơi cấm ống hút vào để uống bề mặt hình tròn nhỏ che chở lớp này, tạo dễ dàng đục lỗ đầu nhọn ống hút plastic, dùng lớp plastic khác PE đục lỗ cách dễ dàng Lớp màng nhôm dùng trường hợp để trợ giúp cho khả chống thấm khí màng PE, vốn khiếm khuyết tính chất đồng thời chống ánh sáng xuyên qua màng PE vò trí đục lỗ để cắm ống hút Hộp tetra brik thường hàn thân theo cách a (H.9.9) để mối ghép mí thẳng: Khi hai mí thân ghép lại phương pháp hàn nhiệt đồng thời mí ghép bên hộp phủ lớp HDPE để đảm bảo độ kín cho sản phẩm Cách đóng bao bì tetra pak Các lớp vật liệu giấy in nhãn theo yêu cầu sở sản xuất, sau ghép với lớp vật liệu khác quấn thành cuộn có chiều rộng chu vi thân trụ hộp (phải có phần ghép mí thân) Trước chiết rót, cuộn giấy tiệt trùng H2O2 phòng kín vô trùng đưa vào máy hàn dọc thân hộp ghép đáy Sau dòch thực phẩm rót đònh lượng vào hộp bao bì hàn ghép mí đầu, cắt rời, xếp góc Hộp sản phẩm dòng nước phun để làm chất lỏng dính mối hàn đầu đáy, sau thổi không khí nóng để khô hộp Số lượng hay hộp sản phẩm xếp khối bọc màng co PVC màng kết hợp LDPE EVA 246 Hình 9.9: Các loại mối ghép mí thân hộp giấy tetra brik Hình 9.10: Phương pháp đóng thức uống vào bao bì tetra brik 247 Câu hỏi: Phương pháp đóng bao bì tetrapak áp dụng cho loại thực phẩm nào? a) Đồ uống b) Nước rau c) Sữa d) Các loại thức uống dạng lỏng đồng nhất, độ nhớt không cao Hãy nêu tác dụng lớp nhôm Al loại màng ghép dùng để làm bao bì Tetrabrik (theo phương pháp đóng bao bì Tetrapak) a) Tăng độ kín độ bền b) Ngăn cản loại tia loại khí c) Chống thấm ẩm d) Tạo khung cứng cho hộp Các bao bì màng ghép thường có lớp màng PE đặt cùng, nhằm: a) Hàn ghép mí nhiệt b) Góp phần tăng độ kín c) Giảm giá thành bao bì d) Các câu trả lời không Trong cấu trúc bao bì Tetrapak, có lớp ghép sau đây: A- Màng HDPE B- Giấy in ấn C- Giấy kraft D- Màng Al E- Ionomer F- LDPE G- EVA Xếp thứ tự từ mặt đến mặt lớp vật liệu là: a) A, G, C, G, D, E, F b) A, B, G, E, C, F, D c) A, G, D, E, C, B, A d) B, A, G, D, E, F, C Màng Al cấu trúc bao bì tetrapak có chức năng: a) Tạo độ mềm dẻo cho cho bao bì b) Ngăn chặn ẩm, ánh sáng khí cách hiệu cho nơi đâm thủng ống hút để uống 248 c) Tạo hình dáng cho hộp, chòu va chạm học d) Tất Tài Liệu Tham Khảo Bosset, J O and E Fluckiger, In Food packaging and preservation, Theory and practice, M Mathlouthi (Ed) Elsevier Applied Science publishing Co Ltd, Essex, England, 1986 Richard Coles, Derek Mc Dowell, Food Packaging Technology, Blackwell publishing Ltd, 2003 Norman N Polter, Food Science, Avi publishing Co, Inc, NewYork, 1986 Sivetz, M and N.W.Desrosier Coffee Technology, Avi publishing Co Inc.,Westport, Connecticut, 1979 Minifie,B.W Packaging in the confectionary industry In chocolate, cocoa and confectionary science and technology, 3rd Edn., Van Nostrand Reinhold, New York,1989, chap.22  ... khoảng m Đa số màng ghép có dùng chất kết dính có ghép nhôm, để ngăn cản ánh sáng thấy tia tử ngoại; ghép lớp giấy kraft có tính dễ xếp nếp, tăng độ dày, tính cứng vững bao bì - Ghép lớp PE để tạo... đích chống thấm nước, chống ướt bao bì - Thông thường màng OPP ghép bao bì dạng túi nhằm mục đích bao bì xé, mở dễ dàng, in ấn tốt, tạo độ bóng cao cho bề mặt bao bì 3- Màng đùn qua thiết bò đùn... tạo bao bì từ màng ghép nhiều lớp chứa đựng thực phẩm dạng past 241 242 9.2 PHƯƠNG PHÁP ĐÓNG BAO BÌ TETRA PAK (bao bì tetra brik) 9.2.1 Mục tiêu - đặc điểm phương pháp tetra pak Bao bì tetra