Đặc điểm bao bì kim loại

- Bao bì kim loại có bề mặt tráng thiết tạo ánh sáng bóng, có thể được in và tráng lớp vecni bảo vệ lớp in không bị trầy sước.. Khi được tráng thiếc thì thiếc có bề mặt sáng bóng.Tuy nhi

BAO BÌ KIM LOẠI

1.Đặt vấn đề

Thực phẩm là nhu cầu cần thiết cho sự sống và phát triển của loài người Thời kì

sơ khai, thực phẩm đơn giản cả về phương pháp chế biến và bảo quản Khi khoahọc kĩ thuật phát triển nhanh chóng thì việc chế biến lương thực, thực phẩm cũng tiến những bước khá nhanh, cách xa so với trình độ chế biến cổ xưa Cho đến khi xuất hiện sự bổ sung những kĩ thuật chế biến để ổn định sản phẩm trongthời gian lưu trữ thì một ngành công nghiệp mới ra đời_ công nghiệp thực phẩm

Những thành tựu mới nhất của các ngành khoa học đã được con người

áp dụng vào sản xuất và chế biến lương thực, thực phẩm Hầu hết các loại thực phẩm đều bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài như nước, đất, bụi,

oxi, vi sinh vật Vì vậy chúng phải được chứa đựng trong bao bì kín

Theo xu hướng đi lên của xã hội, con người ngày càng có nhu cầu cao

hơn về giá trị cảm quan và đòi hỏi về tính thẩm mĩ Do đó, mẫu mã bao bì cũng dần trở thành yếu tố quan trọng trong

Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó bao bì ra đời không chỉ với chức

năng đơn thuần là bao gói và bảo vệ sản phẩm mà đã trở thànhcông cụ chiến lược trong quảng bá sản phẩm và gây dựng một thương hiệu

Với sự phát triển mạnh mẽ của ngành cơ khí, chất dẻo, công nghệ vật

liệu… bao bì kim loại ra đời Với ưu thế vượt bậc về thời gian bảo quản,

trong thời gian ngắn bao bì kim loại đã tạo nên bước đột phá cho công nghệ bảo quản thực phẩm

Vậy tại sao bao bì kim loại lại có thể làm được điều đó?

1

- Nhẹ, thuận lợi cho vận chuyển

- Đảm bảo độ kín vì thân, nắp, đáy có thể làm cùng một loại vật liệu nên bao bì không bị lão hóa theo thời gian

- Chống ánh sáng thường cũng như tia cực tím tác động vào thực phẩm

- Bao bì kim loại có tính chịu nhiệt cao, khả năng truyền nhiệt cao, do đó thực phẩm các loại có thể đóng hộp thanh trùng hoặc tiệt trùng với chế độ thích hợp đảm bảo an toàn vệ sinh

- Bao bì kim loại có bề mặt tráng thiết tạo ánh sáng bóng, có thể được in và tráng lớp vecni bảo vệ lớp in không bị trầy sước

- Chịu va chạm cơ học

- Quy trình sản xuất hộp và đóng hộp thực phẩm được tự động hóa hoàn toàn

2.1.2 Nhược điểm

- Độ bền hóa học kém, hay bị rỉ và bị ăn mòn

- Không thể quan sát được sản phẩm bên trong

- Giá thành đắt hơn bao bì có thể thay thế nó là plastic

- Khi được tráng thiết, thép có bề mặt sáng bóng Tuy nhiên thép là kim loại lưỡng tính nên dễ tác dụng với acid, kiềm Do đó, ta cần tráng lớp vecni có tính trơ.

* Bao bì nhôm

Nhôm làm bao bì có độ tinh khiết đến 99%, và những thành phần kim loại khác

có lẫn trong nhôm như Si, Fe, Cu, Mn, Mg,

2.2.2 Phân loại theo công nghệ chế tạo lon

2.3 Bao bì thép tráng thiếc (bao bì sắt tây)

2.3.1 Đặc điểm

Hình 1: Đặc điểm bao bì sắt tây

3

- Thép tráng thiếc có thành phần chính là sắt, và các phi kim, kim loạikhác như: carbon (hàm lượng ≤ 2,14%); Mn (≤ 0,8%); Si (≤ 0,4%); P (≤0,05%); S (≤ 0,05%) Có những kim loại thép có tỉ lệ carbon nhỏ 0,15% - 0,5%.Hàm lượng carbon lớn thì không đảm bảo tính dẻo dai mà có tính dòn (điểnhình như gang) Để làm bao bì thực phẩm, thép cần có độ dẻo dai cao để có thểdát mỏng thành tấm có bề dày 0,15 - 0,5 mm Do đó, yêu cầu tỷ lệ carbon trongthép 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 Mặttrong có thể dày hơn, có phủ sơn

- Thép có màu xám đen không có độ dày bóng bề mặt, có thể bị ăn mòntrong 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

2.3.2 Tiêu chuẩn tráng thiếc

Tùy theo nhu cầu sử dụng mà théo được tráng thiếc với lượng thiếc tráng khác nhau Thép tráng thiết có thể chế tạo theo phương pháp mạ điện hoăc phương pháp nhúng thép tấm vào thiết nóng chảy nhưng hiện nay thường chỉ sanvr xuấtthép thiết theo phương pháp mạ điện

Lượng thép tráng danh nghĩa, lượng thép tráng trung bình và lượng tráng thấp nhất cho phép của thép tráng thiết được ghi ở bảng sau, tuy nhiên vẫn có trường hợp thép được phủ lớp thiếc có độ dày cao hơn trong bảng nếu được yêu cầu thưc tế

Phân loại lượng

thiếc tráng trên hai

bề mặt thép tấm

Trọng lượngquy định

Trọng lượngthông thường(g/m2)

Trọng lượng tốithiểu (g/m2) đạtđược

Giống nhau

2,8/2,85,6/5,68,4/8,411,2/11,2

2,8/2,85,6/5,68,4/8,411,2/11,2

4,910,515,720,2

11,2/5,611,2/8,4

10,1/5,0510,1/7,85

Loại thép dùng để chế tạo lon chứa đụng thực phẩm có độ tráng thiếc từ 5,6g-11,2g/m2, có thể đến 15,1 g/m2

Thiếc dùng để mạ điện lên bề mặt thép tấm có độ tinh khiết 99,75% Theo tiêu chuẩn của EU RONORM, tấm thép tráng thiếc có kích thước 1000*850mm

Lượng tráng trên bề mặt tháp cũng ảnh hưởng đến chi phí, nhờ qua sự cảithiện phương pháp tráng thiếc, lượng thiếc tráng hiện nay đã giảm đi rất nhiều, chỉ cần 4-5kg thiếc trên trên tấm thép mạ thiếc trong khi phương pháp nhúng nhiệt tiêu tốn 13-14 kg/tấn thép tấm theo các hệ tiêu chuẩn khác nhau thì lượng thiếc phủ và chất lượng của lớp thiếc cũng khác nhau

Dấu hiệu chỉ định độ tráng thiếc của hai mặt khác nhau: Việc đánh dấu được thực hiện trên bề mặt có độ tráng thiếc cao hay thấp của thép tráng thiếc khác nhau, bề mătj cần đánh dấu phải có sự thỏa thuận giũa người mua và ngườisản xuất và cũng phải ghi rõ trong hợp đồng

Hệ thống đánh dấu thông thường được cho ở bảng

Sản phẩm

cán nguội

một lần

B Sáng Bề mặt thiếc sang bóng, rơn nhẫn phản chiếu khátốt.

R Đá Bề mặt thiếc sang có vân như bề mặt đá mài

Lớp thiếc phủ bề mặt thép tạo vẽ mỹ quan cho sản phẩm: bên ngoài và

bên trong hộp đều có màu sáng bạc và nhận thấy rõ thực phẩm trong hộp khi

vừa mới khui nắp hộp

2.3.3 Lớp sơn vecni bảo vệ

* Tác dụng của lớp sơn vecni bảo vệ:

- 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

* Yêu cầu đối với lớp sơn vecni bảo vệ:

- 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

Hình 2 Bao bì thép tráng thiếc Bảng 1 : Một số loại vecni bảo vệ lớp thiếc

TT Loại và cácthành phần

phụ của sơn

Độbámdính

Chốngtác độngcủa lưuhuỳnh

Công dụng (thích hợpvới từng loại thựcphẩm)

tốt Rất tốt

Thịt, cá, súp, rau quả,nước giả khát, bia

Giá thấp, tính dẻo

và bám dính khôngcao

4 phenilicEpoxit Tốt Xấu

Thịt, cá, rau quả, nướcgiả khát, làm lớp phủbên ngoài cho một lớpvecni khác

Được sử dụng phổbiến

Thực phẩm có tínhaxit thấp, chịu kiềmkém, có thể làmbiến màu rau quảxanh

7

8 organosolVinyl Tốt dụngÍt áp

Phủ ngoài cho lớpvecnia khác trong bao

bì bia, nước giải khát,lon nhôm

Giống vinyl nhưngdày và cứng chắchơn

Tốt vớithựcphẩm cómàu

Thực phẩm có chứahoặc sót SO2 từ quátrình xử lý

Cho vẻ sáng đẹpkhi mở hộp

10 PolybutadienHydro

cacbon

Kháxấu Tốt nếucó Zn

Lớp tráng cho hộp đựngbia, nước giải khát Nếu

có ZnO có thể làm lớpphủ cho rau quả

2.3.4 Công nghệ chế tạo lon 3 mảnh (lon ghép).

Công nghệ chế tạo lon ba mảnh được áp dụng cho nguyên liệu thép

Lon ba mảnh gồm: thân, đáy và nắp

Hình 3: Cấu tạo lon ba mảnh

Thân: Được chế tạo từ một miếng thép chữ nhật, cuộn lại thành hình trụ

Loe miệng, tạo thân hộp

Sản phẩm hộp có đáy + nắp rời

Sấy

Phủ vecni

Ghép mí đáy và thân

b Qui trình chế tạo thân lon

- Lon được chế tạo từ 3 mảnh gồm 1 thân lon, 2 nắp hay 1 nắp, 1 đáy Thân lon được nối bằng phẳng bằng kỹ thuật hàn Ngoài ra còn có kỹ thuật dán

11

+ Tấm kim loại mảnh dùng sản xuất lon 3 mảnh có thể lấy từ cuộn kim loại:

+ Tấm kim loại mảnh được cắt thành những dải to:

+ Sơn được phết lên mặt tấm kim loại mỏng sẽ trở thành mặt trong của lon thành phẩm, có tác dụng chống sự ăn mòn và tránh tương tác giữa thực phẩm và kim loại

+ Những tấm kim loại đã được sơn được đem đi sấy khô trong lò sấy

+ Mỗi tấm mỏng được cuộn thành khối trụ

+ Hai đường rìa khối trụ được hàn bằng cách ép chúng vào nhau và cho dòng điện đi qua Hơi nóng trên kim loại vừa đủ tạo thành một mối hàn, mối hàn càng mịn càng tốt vì ngoài việc tạo mối hàn phẳng đẹp còn tạo cho mối hàn thân lon được chặt khít không có khe hở

- Khác với công nghệ hàn thông thường, phương pháp hàn cao tần tạo một bướcsóng sau chu kì Hàn cao tầng được càng nhiều bán sóng trên chu kì thì càng tạo nhiều nhân giọt hàn làm tăng độ mịn của mối hàn

- Hiện nay có nhiều công nghệ hàn như:

13

+ Công nghệ hàn bướm: có tầng số nhỏ khoảng 100Hz, công nghệ này có mối hàn tương đối lớn (>1mm).

+ Công nghệ wima: có tầng số lớn hơn 100Hz, tạo mối hàn mịn hơn so với hàn bướm (<0,6mm)

+ Công nghệ supper wima: có tầng số 400 - 800Hz có mối hàn rất mịn từ 0,4 - 0,6mm

+ Mặt trong mối hàn được phun sơn, sau đó làm nhẵn bằng cách thổi khí nóng lên mặt ngoài mối hàn Trong quá trình hàn lớp thiếc ở nơi mối hàn bị chảy ra chỉ còn lại lớp sắt, do đó ta phải tráng vecni trong và ngoài mối hàn nhằm tránh sự ăn mòn của sản phẩm chứa trong nó, đồng thời chống sự oxy hóa

từ bên ngoài

+ Lon được đưa qua máy gấp mép, tại đó đỉnh và đáy lon được gấp mép

2 lần hướng ra ngoài Đây là giai đoạn viền miệng lon tạo gờ để chuẩn bị cho quá trình ghép mí

trùng) và trọng lượng thực phẩm đóng hộp, thể tích hộp mà dùng nguyên liệu có

độ dày thích hợp

+ Đáy phẳng được nối lại để làm khép kín lon Đây là giai đoạn quan trọng trong sản xuất đồ hộp Đây cũng có thể là một trong những nguyên nhân gây phế phẩm đồ hộp Lon thực phẩm phải được ghép mí thật kín để tạo nên bao

bì kín Nếu ghép mí không tốt thì tạo ra phế phẩm đồ hộp, việc thanh trùng sẽ không có ý nghĩa Trong quá trình sản xuất, mức sai số không thể vượt quá giới hạn cho phép, vì sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Do đó nhà máy cốgắng hạn chế tối đa sự cố này

Các sự cố thường gặp:

- Mối ghép thân bị lệch do sai lệch độ vuông góc của tấm sắt nguyên liệu, thường thì mức sai lệch cho phép là 2% Lỗi này thường dẫn đến hư hỏngmối ghép mí thân và nắp đáy

- Trầy xước lớp vecni: Các thiết bị máy móc ma sát với tấm sắt trong quá trình cuốn thân, ghép mí, do đó khi ghép mí đáy và thân lon lại được phủ vecni ở những vị trí mối ghép nhằm tăng tính an toàn cho lon, chống sự

ăn mòn của thực phẩm và cả môi trường ngoài

+ Thổi khí vào mỗi lon để tránh những khe hở không nên có

15

+ Lon thành phẩm được chuyển đến kho hàng bằng tấm nâng tự động trước khi chuyển sang nhà máy.

c Quy trình chế tạo nắp hoặc đáy lon ba mảnh

- Sắt nguyên liệu: thép tấm nguyên liệu đưa vào chế tạo nắp và đáy lon thường không có cùng độ dày với thép nguyên liệu chế tạo thân lon, thân dày hơn nắp

- Tráng vecni trong và ngoài:

+ Thép tấm nguyên liệu được tráng vecni một hoặc cả 2 mặt trong và ngoài tùy theo yêu cầu Đối với trường hợp cần phủ cả 2 mặt thì có thể tráng cùng loại hay khác loại vecni Ở mặt ngoài người ta thường dùng vecni có độ sáng hơn nhằm tạo vẻ mĩ quan cho sản phẩm Lớp vecni bên ngoài chống oxy hóa từ môi trường Bảo quản bề mặt ngoài sản phẩm theo thời gian

+ Mặt trong của thân lon và mặt trong của nắp lon được tráng cùng 1 loạivecni

- Sấy khô: Thép tấm nguyên liệu sau khi tráng vecni được sấy khô để làm bốc hơi hoàn toàn dung môi tạo lớp nhựa rắn chắc bám dính vào bề mặt thiếc

- Cắt tạo nắp, đáy: Đây là giai đoạn cắt định hình.Tại đây tấm sắt nguyên liêu được cắt thành những miếng hình tròn, kích thước phù hợp với nắp

và đáy đã dược thiết kế theo kích cỡ hộp

- Dập: Giai đoạn dập tạo ra miếng sắt hình tròn kết hợp tạo gân và móc nắp, gân nấp để tăng độ vững chắc của nắp chống lại sự giãn nở của nắp theo sự giãn nở khí trong hộp khi thanh trùng, tiệt trùng sản phẩm

- Viền: Nhằm tạo đường cong ở viền nắp giúp cho việc tạo móc nắp trong quá trình ghép mí được dễ dàng

17

- Phun keo: Để đảm bảo độ kín hoàn toàn của lon thành phẩm sau khi đã ghép mí đáy cũng như nắp, một lớp cao su đàn hồi được phun vào viền nắp để tạo vòng đệm cho đáy hoặc nắp; sau khi ghép mí, đáy và nắp trở nên chặt khít vào thân lon

- Sấy khô: Đệm cao su ở viền nắp, đáy được sấy khô ở 600C nhằm làm khô lớp đệm dày Đây là giai đoạn cuối cùng của quy trình làm nắp, đáy lon

* Ghép mí thân và đáy hoặc nắp:

- Máy ghép mí hoạt động không tốt, không đạt yêu cầu sẽ gây hư hỏng sản phẩm hàng loạt, móc thân và móc nắp không móc vào nhau, làm cho bao bì không kín tạo điều kiện nước xâm nhập của không khí, vi sinh vật – chúng phát triển sinh khối gây hư hỏng thực phẩm Sự hư hỏng này của bao bì và thực phẩm có thể được phát hiện do rò rỉ nước thực phẩm ra khỏi bao bì khi có sự dao lắc lon, hộp hoặc trong thời gian bảo ôn, sản phẩm bị lên men thối hay lên men tạo CO2 và ethanol

- Các trường hợp khuyết tật khác đều do sự cắt định hình không đúng kích thước:

+ Trường hợp móc thân quá dài hoặc móc thân nắp quá ngắn tạo nên vàng rỗng ở phía trên và sau khi ép chặt mối ghép sẽ tạo ghờ phía trên gờ này không an toàn cho người tiêu dùng và gờ sẽ gây vở khiến đồ hộp không kín, bị

2.3.5 Ăn mòn bao bì sắt tây

Khí H2 sinh ra tạo áp lực không đáng kể so với khí CO2 có sẵn bên tronglon Nhưng nếu bị ăn mòn sẽ thủng lon dẫn đến hư hỏng sản phẩm.

a. Nguyên nhân vi sinh vật

Vi sinh vật sẽ gây ra hiện tượng phồng hộp do khí sinh ra trong sản phẩm đồ hộp đây là một trong dạng hư hỏng của đồ hộp do vi sinh vật nhiễm vào thực phẩm từ nguồn nguyên liệu trong qúa trình rót hộp,đóng hộp hoặc vi sinh vật nhiễm vào trong bao bì

- Nấm men phát triển trong môi trường nhiều đường, pH acid sinh ra CO2, chình CO2 làm phòng hộp

- Nấm mốc, vi khuẩn yếm khí phát triển trong môi trường giàu đường đạm sinh ra H2S, NH3, Indol, Skatol

b Ăn mòn hóa học do sự bong tróc lớp vec-ni

i) Bởi môi trường H + sinh ra khí H 2

Lớp vec-ni bị bong tróc tạo sự tiếp xúc của lớp oxyl thiếc với môi trường thực phẩm có tính axit (H+) làm gây ra phản ứng hóa học sau:

Với SnO: 2H+ +SnO = Sn2+ + H2O

ii) Ăn mòn bởi H 2 S tạo khí H 2

Với thực phẩm giàu protein như:thịt, cá ,hoặc các loại gia vị tỏi được chứa trong bao bì sắt tráng thiết thì khi tuyệt trùng thì những cầu nối đi-sunfur biến tính làm cắt đứt liên kết tạo H2S

Nếu lớp vec-ni phủ bên trong hộp chứa ZnO.xảy ra phản ứng tiêu hủy khí H2S

H2S + ZnO = ZnS + H2O (Zn màu trắng,dạng vảy )

Nếu không có ZnO trong lớp vec-ni này thì không bị tiêu hủy khí H2S

19

* Hạn chế sự ăn mòn bao bì sắt tây

Hộp sắt tây, nếu trong môi trường acid yếu thì các lỗ nhỏ không phủ thiếc trên

bề mặt tạo ra những cặp pin li ti mà hai điện cực sắt và thiếc Khi dòng điện chạy từ cực dương sang cực âm, đẩy hydro thoát ra dung dịch đến bám vào cực

âm, tạo thành màng bảo vệ cực âm, hạn chế sự phân cực của pin và tiến tới làm ngừng quá trình ăn mòn Nhưng nếu trong hộp còn oxy, oxy phản ứng ngay với hydro hóa phá hủy màng bảo vệ, dòng điện tiếp tục chạy và xảy ra quá trình ăn mòn, do đó bài khí thì hiện tượng ăn mòn bị hạn chế

2.4 Bao bì nhôm

2.4.1 Đặc điểm

Bao bì lon nhôm đặc biệt được sử dụng để chứa đựng nước giải khác có gas nhưbia, nước ngọt

Khi bao bì nhôm chứa đựng nước uống có gas, gas tạo áp lực bên trong lon tạo

độ cứng vững cho lon nhôm một cách hợp lý

Do nhôm có tính mềm dẻo cao, nếu bao bì nhôm chỉ chứa đựng chất lỏng không

có áp lực khí thì bao bì không cứng chắc, dễ dàng bị hư hỏng do biến dạng,thủng bởi những va chạm cơ học trong quá trình vận chuyển

Một đặc điểm quan trọng là nhôm chống được tia cực tím do đó ngoài dạng lon,nhôm được dùng ở dạng lá nhôm ghép với các vật liệu khác như plastic để baogói thực phẩm, chống thoát hương, chống tia cực tím Nhôm được sử dụng làbao bì thực phẩm, có độ tinh khiết từ 99 – 99,8%

- Ở dạng lá nhôm có thể có độ dày như sau: 7, 9, 12, 15 và 18 Nhômdùng để chế tạo lon hộp có độ dày khoảng 360 đến 320 (0,32)

- Lá nhôm thường có những lỗ nhỏ li ti: với độ dài 7 có thể có 800 lỗ/m2

lá, độ dày 9 sẽ có khoảng 200 lỗ/m2 Tính trung bình tổng diện tích lỗhỏng trên bề mặt lá nhôm có đến 2 mm2/m2 lá nhôm

Lá nhôm thường được dùng bao gói các loại kẹo, chocolate, pho-mat …do tínhmềm dẻo của lá nhôm, lá nhôm có thể áp sát bề mặt các loại thực phẩm này,ngăn cản sự tiếp xúc với không khí, vi sinh vật, hơi nước…

2.4.2 Công nghệ chế tạo lon hai mảnh