Trong ngành công nghiệp in ấn hiện nay, các loại mực được sử dụng hầu hết
đều chứa các hợp chất hữu cơ dễ, đặc biệt là các hợp chất được sử dụng trong in lõm và flexo. Sau khi in, các hợp chất hữu cơ này dễbay hơi, gây hại cho cơ thểcon người
và môi trường thông qua sựxâm nhập vào không khí, thực phẩm.
Để giảm tác hại đối với môi trường và con người. Một số loại mực gốc dung môi được hoà tan với nước hoặc hoà tan trong cồn, những vẫn không đạt hiệu quả cao vì quá trình sản xuất không có sựthay đổi.
Trong những năm gần đây, thấy được các vấn đề còn tồn tại từmực dựa trên
dung môi không còn đáp ứng nhu cầu của ngành in hiện tại cũng như các tác hại về môi trường. Các yêu cầu trong ngành công nghiệp sản xuất mực được đề ra để bảo vệmôi trường và mực.
Hiện tại, mực in hữu cơ có tốc độkhô chậm trên bao bì giấy do thành phần sản xuất và không thểđáp ứng yêu cầu về tốc độ in từ100 đến 150 m/phút, nếu nồng độ nước giảm, độ nhớt của mực sẽtăng và còn ảnh hưởng đến người vận hành. Do đó,
việc nghiên cứu mực in gốc nước đối với bao bì thân thiện với môi trường sẽ tăng
hiệu quảsản xuất cũng như ít tác động đến môi trường, con người. Mực in gốc nước có thể thay thếmực in gốc dung môi hữu cơ, đáp ứng được các yêu cầu của sản xuất
in: cải thiện tốc độsấy, hiệu suất vềđộbóng, độbám dính và cường độ tổng hợp mực
in 3.2.1. Thành phần Thành phần mực in gốc nước. Bảng 3.3: Thành phần mực in gốc nước Chất liên kết 35 - 45% Pigment 8 - 20%
Trang 36
Filler 4 - 8 %
Dung môi 35 - 45%
Phụ gia 4 – 8 %
Trong đó:
Thành phần nhựa acrylic chứa nước được pha bởi loại nhựa BY5416 và nhựa
GRZ5911 với tỷ lệ lần lượt là 3:2.
Nhựa acrylic gốc nước GRZ – 5911 được sử dụng làm chất xúc tác kết dính
mực tổng hợp với nhựa gốc nước BY55416. Với tỷ lệnhư trên thì mực được pha có độ lưu biến tốt và độ bền bám dính với vật liệu được cải thiện. Giải quyết được các
vấn đề vềmực khô chậm và bám dính không tốt.
Pigment thường là pigment vô cơ hoặc hữu cơ. Pigment hữu cơ là Lithol, benzidine; Pigment vô cơ là carbon và oxit titan.
Filler: canxi cacbonat keo và bari sulfat kết tủa theo tỷ lệ trọng lượng 5:2. Dung môi: nước khửion và 95% khối lượng ethanol với tỷ lệ20⁓22:15⁓16.
Chất phụ gia bao gồm: Chất làm ẩm, chất làm đều màu, chất chống kết tủa,
sáp nước và chất khử.
3.2.2. Quá trình sản xuất
Quá trình sản xuất là như nhau đối với tất cảcác màu mực. Tuỳvào màu mực mà có phương pháp sản xuất riêng. Nhìn chung quá trình sản xuất mực in gốc nước
là:
Chất kết dính nhựa acrylic nước được nhũ hoá bằng cách ngưng tụ và hoà trộn
các thành phần sau:
• Acrylic acid: 7.5 – 7.9 %
• Sáp: 20 – 25 %
• Monoethanolanime tỷ lệ lần lượt 5 – 7 %, 9 5% ethanol công nghiệp 24 –
30%, nước 30 – 40 %,
• Azobisisobutyronitrile: 1 – 2 %
Trang 37
Khi các thành phần bắt đầu phản ứng thêm 95 % ethanol công nghiệp và
azobisisobutyronitrile, khuấy đều trong vòng 15 phút.
Sau đó, thêm acid acrylic và styrene vào, nhiệt độđược tăng lên đến 78±1° C. Tiến hành độ nhớt mỗi 2 giờ/lần. Khi nhiệt độđược hạ xuống 25 ° C độ nhớt của axit
acrylic – styrenđặc dần và đạt tới 1500 ± 100mPa.s thì tắng nhiệt độ lên 50 ° C. Tiếp theo, khi cho monoethanolaminevào quá trình amin hoá sẽ diễn ra ở50°
C, lúc này độpH của quá trình đạt khoảng 7.5 – 8 và khuấy đều khoảng 45 phút. Sau đó pha thêm nước vào bồn chứa để pha loãng, hạ nhiệt độ xuống thấp hơn 35° Cđể thu được chất kết dính nhựa acrylic dạng nước.
Đối với mực in màu Magenta:
• Nhựa acrylic hoà trộn với chất kết dính 37kgtrong một thùng chứa, khuấy
đều. Pigment Litva Scarlet 12kgđược thêm vào và khuấy trong 15 phút.
• Thêm sáp nước 3 kg, chất làm phẳng 0,5kg, chất làm ướt 1 kg, chất khử 2kg, chất chống kết tủa 0,5 kg, 22 kg nước khử ion, ethanol công nghiệp
15kg, khuấy chậm đều trong 30 phút, khuấy nhanh 10 phút.
• Thêm 5 kg keocarbonate, 2kgbari sulfat kết tủa và khuấy trong 30 phút. Thu được mực magenta gốc nước.
Đối với mực in màu Yellow:
• Cho 40 kg chất kết dính nhựa acrylic vào bể trộn, bắt đầu khuấy. Thêm 10kg Pigment benzidine, khuấy trong 15 phút.
• Thêm sáp gốc nước 3 kg, chất làm phẳng 0,5 kg, chất làm ướt 1kg, chất
khử2kg, chất chống kết tủa 0.5 kg, nước khửion 20kg, 16kg ethanol công
nghiệp khuấy chậm đều trong 30 phút, khuấy nhanh 10 phút.
• Thêm 5 kg keo carbonate, 2 kg barium sulfate kết tủa và khuấy trong 30 phút đểthu được mựcYellow gốc nước.
Đối với mực in màu Cyan:
• Thêm 37 kg chất kết dính nhựa acrylic vào bể trộn, bắt đầu khuấy. 12kg pigment phthalocyanine, khuấy trong 15 phút.
Trang 38
• Sáp gốc nước 3kg, chất làm phẳng 0,5kg, chất làm ướt 1kg, chất khử2kg,
chất chống kết tủa 0,5kg, nước khử ion 22kg, ethanol công nghiệp 15kg, khuấy đều trong 30 phút, khuấy nhanh trong 10 phút.
• Cho vào 5 kg canxi cacbonat, 2 kg barium sulfate kết tủa và khuấy trong
30 phút để thu được mực Cyan gốc nước. Đối với mực in màu Cyan:
• Thêm 37kg chất kết dính nhựa acrylic vào bể trộn, khuấy đều, thêm12kg pigment carbon đen, khuấy trong 15 phút.
• Thêm sáp gốc nước 3kg, chất làm phẳng 0,5kg, chất làm ướt 1kg, chất làm sạch 2 kg, chất chống kết tủa 0,5 kg, nước khử ion 22 kg, ethanol công
nghiệp 15 kg, khuấy ở tốc độ thấp trong 30 phút, khuấy tốc độcao trong 10 phút.
• Cho 5 kg canxi cacbonat vào, 2 kg barium sulfate kết tủa đã được thêm
vào, và hỗn hợp này được khuấy trong 30 phút đểthu được một loại Black
gốc nước.
Tính chất mực gốc nước.
Bảng 3.4: Tínhchất mực in gốc nước
Màu Magenta Yellow Cyan Black
% Màu 100 %
Độ nhớt đo được 20 18 22 18
Độ bền dính % ≥ 95
Độmịn (<= micro) ≤12 Ethanol, iso propanol
Hàm lượng N – Propanol ≤30 Độ nhớt tham chiếu 25 - 40
Trang 39
CHƯƠNG 4. CÔNG NGHỆ GIA CÔNG POLYETHYLENE PHÂN HỦY SINH HỌC
4.1. Bao bì hộp sữa nhiều lớp
4.1.1. Sữa tiệt trùng và sữa thanh trùng
Sữa thanh trùng được làm từ sữa tươi nguyên chất 100%. Sản phẩm được tạo
ra nhờcông nghệ thanh trùng hiện đại
Sữa tiệt trùng được làm từsữa tươi và có thể bổsung thêm một sốhương liệu tựnhiên cùng các vitamin cùng khoáng chất.
Một lưu ý là cả sữa tươi thanh trùng và tiệt trùng đều không nên bảo quản ở
những nơi có ánh nắng mặt trời hoặc ánh đèn chiếu trực tiếp. Bảng 4.1: Đặc điểm sữa tiệt trùng và thanh trùng
Sữa tiệt trùng Sữa thanh trùng
Hàm lượng dinh dưỡng
Vitamin tự nhiên trong
sữa thấp hơn so với sữa
tươi thanh trùng
Nhiều dinh dưỡng hơn vì có thể bổ sung nhiều loại
vi chất khác như DHA, selen,…
Vitamin tự nhiên trong
sữa cao
Lớp váng sữa tự nhiên có
nhiều khoáng chất (Ca,
Na, K,…), protein, canxi và các vitamin A, E, B1, B2, C, PP.. Điểm mạnh Bảo quản được lâu, sử dụng tiện lợi, giá rẻhơn ( vì sản xuất được với số lượng nhiều)
Tựnhiên, dinh dưỡng trọn
vẹn, nguyên lành
Điểm yếu
Giảm chất dinh dưỡng tự nhiên trong sữa nguyên liệu
Thời gian sử dụng ngắn
Giá thành cao
Đòi hỏi cao hơn về
Trang 40 Dễ bị biến tướng thành
hàng giả, kém chất lượng
từsữa bột pha với nước và hương liệu
Phải bảo quản lạnh liên tục
Không đảm bảo vệsinh an
toàn thực phẩm và dinh
dưỡng nếu quy trình sản xuất không đạt chuẩn Quá trình tiệt trùng sữa trong bao bì diễn ra ở nhiệt độ cao, thời gian dài nên
có thể dẫn đến những bất lợi
• Một sốvitamin bị phân hủy, đặc biệt là vitamin B1 B2, C.
• Ở nhiệt độ cao, các hợp chất khử như đường lactose tác dụng với những hợp chất chứa nhóm NH2(acid amin peptid…) theo phản ứng maillard hình thành nên các hợp chất khửvà chất màu.
• Một số protein trong sữa có thể bị biến tính.
Để hạn chế những điều đó, quá trình tiệt trùng bao bì và quá trình tiệt trùng
sữa được tách riêng thành 2 công đoạn để hạn chế tổn thất các kết cấu từdinh dưỡng. Hiện nay, bao bì đa lớp thường sử dụng cho các sản phẩm tiệt trùng.
So với các loại bao bì giấy được sản xuất cách đây hơn một thập kỷ, bao bì nhiều lớp hiện tại có độcứng cao hơn 20% so với các loại bao bì trước đây. Giúp lưu
trữ sản phẩm ở nhiệt độ bình thường trong một thời gian dài. Tuy có cấu tạo nhiều lớp thếnhưng lại rất nhẹ, bền và dai.
Hơn nữa, các lớp bao bì được thiết kếđểmỗi lớp đều có những tác dụng nhất
định trong việc bảo về thực phẩm. Các ngành thực phẩm dạng lỏng vềđồ uống, đặc
biệt là sữa chứa nhiều thành phần vitamin. Theo các chuyên gia, lượng vitamin trong
bao bì sẽ giảm đi hơn 40% khi bịchiếu sáng trong vòng 12 giờ, tuy nhiên đối với bao
bì nhiều lớp thì không như vậy, lượng vitamin không hề bị suy giảm bởi ánh sáng và
nhiệt độ. Chính vì các hàm lượng dinh dưỡng cao có trong sữa như vitamin B2,
Trang 41
4.1.2. Bao bì nhiều lớp
Bao bì màng nhiều lớp là loại bao bì được cấu tạo từ nhiều lớp vât liệu khác nhau như: giấy, nhôm, nhựa,…Mỗi lớp vật liệu có một đặc tính và chức năng khác
nhau. Tùy vào mục đích sử dụng của bao bì và thực phẩmđược chứa mà có thểghép
từng loại với nhau để giảm thiểu nhược điểm và làm tăng ưu điểm của những lớp vật liệu đơn.
Các nhà sản xuất đã sử dụng cùng lúc (ghép) các loại vật liệu khác nhau đểcó được loại vật liệu ghép có tính năng được cải thiện nhằm đáp ứng các yêu cầu của
bao bì. Khi đó chỉcuộn vật liệu vẫn có thểcung cấp đầy đủ tất cả các tính chất như: tính cản khí, hơi ẩm, độcứng, tính chất tốt, tính năng chế tạo dễ dàng, tính hàn tốt…
như yêu cầu đã đặt ra.
Tính chất của vật liệu bao bì nhiều lớp phụ thuộc vào những tính chất của các màng đơn.
Màng ghép thường được sử dụng rộng rãi làm nguyên liệu cho bao bì thực
phẩm, dược phẩm…Sựhình thành màng ghép là việc kết hợp có chọn lựa giữa màng
nguyên liệu ban đầu, keo dán, nguyên liệu phủ… sử dụng các phương pháp gia công
có nhiều công đoạn, đa dạng…
Về lợi ích kinh tế và tính phổ biến trong thực tế bao bì màng nhiều lớp đạt
được các yêu cầu kĩ thuật, tính kinh tế, tính tiện dụng thích hợp cho từng loại bao bì, giữgìn chất lượng sản phẩm bên trong bao bì, giá thành rẻ…
4.1.3. Những yêu cầu về bao bì
Vềcơ bản phải giữnguyên được thành phần hóa học của sản phẩm so với thời
điểm sau khi kết thúc quá trình chế biến.
• Phải giữ nguyên những tính chất vật lý cũng như hoá họclúcban đầu.
• Không bị lây nhiễm bởi các chất khác từ môi trường hoặc từ chính bao bì, đặc biệt là những chất gây độc hại, những chất làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm.
Trang 42
• Giá trị của bao bì thực phẩm phải tương ứng với giá trị của thực phẩm
chưa đựng, về nguyên tắc cần khống chế để bao bì không làm tăng giá thành của sản phẩm một cách quá mức.
• Vật liệu càng dễ gia công càng tốt để có thểchế tạo bao bì bên cạnh các
xí nghiệp chế biến thực phẩm.
• Vật liệu bao bì không làm thay đổi tính chất hóa học, lý học và đặc biệt
là tính chất cảm quan của thực phẩm.
• Vật liệu làm bao bì phải không gây nhiễm độc cho thực phẩm.
4.2. Cấu trúc bao bì nhiều lớp
4.2.1. Cấu trúc
Các polymer khác nhau được sử dụng tùy thuộc vào vai trò của chúng như là
lớp cấu trúc, lớp liên kết, lớp cản, lớp hàn.
• Lớp cấu trúc: đảm bảo các tính chất cơ học cần thiết, tính chất in dễ dàng
và thường có cả tính chống ẩm. Thông thường đó là những loại vật liệu rẻ tiền. Vật liệu thường dùng là LDPE, HDPE, EVA, LLDPE, PP (đối với những cấu trúc mềm dẻo) và HDPS hay PD (đối với cấu trúc cứng).
• Các lớp liên kết: là những lớp keo nhiệt dẻo (ở dạng đùn) được sử dụng
đểkết hợp các loại vật liệu có bản chất khác nhau
• Các lớp cản: được sử dụng đểcó những yêu cầu đặc biệt vềkhảnăng cản
khí và giữ mùi. Vật liệu được sử dụng thường là PET (trong việc ghép màng), nylon, EVOH và PVDC
• Các vật liệu hàn: thường dùng là LDPE và hỗn hợp LLDPE, EVA,
inomer… 4.2.2. Phân loại
Phân loại theo vật liệu
Trang 43
Ví dụ: các bao bì mì ăn liền, túi ngoài bánh, kẹo, trà, cà phê, thường
được ghép từ BOPP/PE; PET/PE... Các loại túi snack thường được ghép từ PET/PE, OPP/PE, PET/NPET, PET/CPP, OPP/CPP…
• Bao bì ghép nhựa và kim loại: Gồm các màng nhựa và màng kim loại.
(thường là nhôm) ghép với nhau. Vd: PET/PE/Al/PE, BOPP/AI/PE,..
• Bao bì nhựa và giấy: Giấy/PE/nhôm/LDPE dùng cho thực phẩm khô cần
màng ngăn hơi nước, khi và ánh sáng. Lớp ngoài cùng là PE chống ẩm.
Lớp mực in (cellopane) dễ in. Lớp giấy: tăng độcứng cho bao bì.
• Bao bì giấy và nhôm.
• Vd: thường gặp ở kẹo Sing Gum, kẹo Socola,…Vì nhôm được dát mỏng
nên dễrách, do đó ghép giấy đểtăng độ bền của nhôm.
• Bao bì kết hợp nhựa/kim loại/giấy: đa số loại bao bì dùng để làm bao bì
hộp sữa.
• Các lớp có độ dày xấp xỉ khoảng 20µm. Riêng lớp nhôm có độdày mỏng
hơn nữa.
Hình 4.1: Bao bì hộp sữa
Điểm khác nhau giữa bao bì giấy dành cho sữa tiệt trùng và bao bì dành cho sữa thanh trùng là ép sát bên trong lớp giấy có đến hai lớp polyethylene mỉnh được ngăn cách bởi 1 lớp nhôm. Cấu trúc này giúp ngăn cản triệt đểánh sáng và oxy không khí từ môi trường bên ngoài có thể xâm nhập vào bên trong hộp. Chính vì thế sản phẩm có thể bảo quản ở nhiệt độphòng trong thời gian dài.
Trang 44
4.2.3. Mối liên hệ giữa bao bì và thực phẩm
Bao bì thực phẩm đóng vai trò quan trọng trong việc giữcho sản phẩm không
mất đi thành phần dinh dưỡng của nó. Giúp cho việc vận chuyển các loại thực phẩm
trở nên dễ dàng và hiệu quảhơn. Người tiêu dùng cũng có thể nắm được các thông
tin về thành phần dinh dưỡng của sản phẩm cũng như các thông tin khác
Mối liên hệ giữa bao bì và thực phẩm được thể hiện ở các yếu tốsau • Dinh dưỡng
Tuỳ theo nguồn nguyên liệu, phương pháp chế biến mà thực phẩm chứa các
thành phần dinh dưỡng khác nhau
Thực phẩm đạt tiêu chuẩn dinh dưỡng là thực phẩm có chứa phần lớn các
thành phần dinh dưỡng từ nguồn nguyên liệu. Các thành phần này không bị biến đổi
đặc tính hoặc chỉ biến đổi 1 lượng nhỏtrong quá trình chế biến
• An toàn vệsinh
Tính an toàn vệ sinh của thực phẩm bao hàm ý nghĩa: thực phẩm không gây độc hại cấp tính cũng như mãn tính cho người sử dụng. Các độc tố có nguồn góc hóa học hoặc vi sinh nguồn nguyên liệu ban đầu, hay được tạo ra trong quá trình chế biến