Cơng nhân viên phải giữ gìn sạch sẽ và nhắc mọi người giữ sạch sẽ nơi làm việc, ăn uống và nơi vệ sinh công cộng, khi hết giờ làm việc phải vệ sinh sạch sẽ nơi làm việc; Nghiêm cấm hút thuốc lá trong nhà xưởng; Trong khi làm việc hoặc vận hành máy, nếu công nhân cảm thấy cơ thể khơng được bình thường có thể dẫn đến tai nạn
Trường ĐH Cơng Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học
lao động thì phải ngưng làm việc ngay và báo cho tổ trưởng và ban quản lý phân xưởng biết để giải quyết kịp thời.
Xử lý nước thải: Nguồn nước thải bao gồm nước rửa, nước sinh hoạt, vệ sinh và nước dùng giải nhiệt; Nước dùng giải nhiệt khn và thiết bị được dùng tuần hồn trong hệ thống; Nước rửa, nước sinh hoạt được thải ra ngoài theo hệ thống nước thải của thành phố; Văn phòng, nhà xưởng và khu sinh hoạt chung được vệ sinh quét dọn hàng ngày tạo môi trường làm việc sạch sẽ thống mát.
Trường ĐH Cơng Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học
PHẦN 2 THỰC TẬP NGHỀ NGHIỆP
Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học
CHƯƠNG 3 NGUN LIỆU SẢN XUẤT 3.1 Lịch sử hình thành và phát triển
Từ xa xưa, loài người đã nỗ lực phát triển các vật liệu mang lại lợi ích khơng tìm thấy trong các vật liệu tự nhiên. Sự phát triển của nhựa bắt đầu bằng việc sử dụng các vật liệu tự nhiên có đặc tính căn bản của nhựa chẳng hạn như: Shellac và kẹo cao su. Bước tiếp theo trong quá trình phát triển của nhựa liên quan đến biến đổi hóa học của các vật liệu tự nhiên như: Cao su, nitrocellulose, collagen và galalite. Cuối cùng, một loạt các vật liệu tổng hợp hoàn toàn mà chúng ta sẽ nhận ra khi nhựa hiện đại bắt đầu được phát triển khoảng 100 năm trước.
Polyvinyl clorua (PVC) lần đầu tiên được trùng hợp trong khoảng từ 1838-1872. Một bước đột phá quan trọng đến vào năm 1907, khi nhà hóa học người Mỹ gốc Bỉ Leo Baekeland tạo ra Bakelite. Loại nhựa tổng hợp thực sự đầu tiên, được sản xuất hàng loạt. Kể từ khi Baekeland tạo ra, nhiều loại nhựa mới đã được hiện thực hóa và phát triển. Nó mang đến một loạt các đặc tính đáng mơ ước và bạn sẽ tìm thấy chúng trong mọi gia đình, văn phịng, nhà máy và xe cộ. Chúng ta khơng thể dự đốn những gì nằm trong cửa hàng trong hàng trăm năm tới. Nhưng chúng ta tự tin dự đoán rằng, đối với nhựa, bầu trời là giới hạn.
Nhựa là các hợp chất cao phân tử. Nó được dùng làm vật liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng trong đời sống hằng ngày như: Áo mưa, ống dẫn điện, ghế, cốc, thau, chậu... Cho đến những sản phẩm công nghiệp, gắn với đời sống hiện đại của con người. Chúng là những vật liệu có khả năng bị biến dạng khi chịu tác dụng của các yếu tố như: Nhiệt, áp suất… mà vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thơi tác dụng.
Nhựa là thuật ngữ phổ biến chung cho các loại vật liệu rắn vơ định hình tổng hợp hoặc bán tổng hợp. Thích hợp để sản xuất các sản phẩm công nghiệp. Nhựa thường là các polyme có trọng lượng phân tử cao và có thể chứa các chất khác để cải thiện hiệu năng hoặc làm giảm chi phí. Từ Plastic xuất phát từ tiếng Hy Lạp (plastikos). Nó có nghĩa là phù hợp cho đúc và (plastos) cũng có ý nghĩa đúc. Nó đề cập đến tính dẻo
Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học
trong q trình sản xuất, cho phép đúc, ép, hoặc ép đùn… Để tạo nên nhiều hình dạng khác nhau như: Màng, sợi, tấm, ống, hộp….
3.2 Khái niệm hợp chất cao phân tử
Polyme (tiếng Anh: "polymer") là khái niệm được dùng cho các hợp chất có khối lượng phân tử lớn và trong cấu trúc của chúng có sự lặp đi lặp lại nhiều lần những mắt xích cơ bản. Các phân tử tương tự nhưng có khối lượng thấp hơn gọi là oligomer. Từ gọi polymer xuất phát từ tiếng Hy Lạp, poly, 'nhiều' và, meros, 'phần'. Những ví dụ điển hình về Polymer một chất dẻo, DNA, và protein. Polymer được sử dụng phổ biến trong thực tế với tên gọi là Nhựa, nhưng polymer bao gồm hai lớp chính là polymer thiên nhiên và polymer nhân tạo (cao su Buna-PE-PP…). Các polymer hữu cơ như protein (ví dụ như tóc, da, và một phần của xương) và acid nucleic đóng vai trị chủ yếu trong q trình tổng hợp polymer hữu cơ. Có rất nhiều dạng polymer thiên nhiên tồn tại chẳng hạn xenlulo (thành phần chính của gỗ và giấy).
3.3 Đặc điểm vật liệu nhựa
Tỷ trọng tương đối nhẹ (0.9 ÷ 2.0g/cm3): So với nhơm nhẹ hơn ½ lần: với sắt, thép, đồng nhẹ hơn từ 5 ÷ 7 lần. Khi gia cơng các loại Nhựa thành sản phẩm xốp có tỷ trọng rất thấp (0.02 ÷ 0.1 g/cm3).
Cách điện, cách âm tốt.
Chịu được nước biển và nhiều loại hóa chất và khơng rỉ sét.
Dễ chảy với nhiệt độ, nên dễ định hình với nhiều dạng sản phẩm có loại cứng, mềm dẻo, dễ uốn, cường độ cơ lý cao.
Có loại trong suốt hay đục mờ, rất dễ pha màu. Giá thành rẻ, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.
Nhược điểm: khó phân hủy nên gây tác động xấu mơi trường. Một số loại có hại cho sức khỏe của con người.
3.4 Một số khái niệm về cấu trúc nhựa
Nhựa nhiệt dẻo: là loại vật liệu có khả năng lập lại nhiều lần quá trình chảy mềm dưới tác dụng của nhiệt trở thành cứng rắn (định hình) khi nguội. Trong q trình tác động của nhiệt độ nó chỉ thay đổi tính chất vật lý khơng có phản ứng hố học xảy ra. Do có đặc tính như vậy nên nhựa nhiệt dẻo có khả năng tái sinh (những sản phẩm phế liệu phát sinh trong quá trình sản xuất hoặc những sản phẩm đã qua sử dụng).
Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học
Nhựa nhiệt rắn: là loại vật liệu polymer khi bị tác động nhiệt, hoặc các xử lý hóa học và trở nên cứng rắn (định hình sản phẩm). Hay nói cách khác dưới tác động nhiệt, chất xúc tác hay chất đóng rắn, áp suất, xảy ra phản ứng hố học chuyển sang cấu trúc không gian ba chiều (khác nhựa nhiệt dẻo cấu trúc mạch dài). Như vậy, nhựa nhiệt rắn sau khi nóng chảy sẽ đóng rắn và nó khơng có khả năng chuyển sang trạng thái chảy mềm dưới tác dụng nhiệt nữa. Do đặc tính này mà nhựa nhiệt rắn khơng có khả năng tái sinh các loại phế phẩm, phế liệu đã qua sử dụng.
Nhựa vơ định hình: là loại vật liệu polymer có chuỗi mạch đại phân tử sắp xếp không theo theo một trật tự nhất định nào.
Nhựa kết tinh: là loại vật liệu polymer có chuỗi mạch các đại phân tử phân bố gần khít nhau và theo một trật tự nhất định. Polymer kết tinh khơng có nghĩa là tồn bộ khối polymer đều ở trạng thái kết tinh mà có thể trong đó vẫn có một số pha vơ định hình.
3.5 Phân loại nhựa theo công dụng
Nhựa thông thường: nhựa nhiệt dẻo dùng rộng rãi trên thế giới với khối lượng lớn có ưu điểm rẻ và dễ gia công. Một số loại thường dùng: Nhựa kết tinh (HDPE; PP, PET), Nhựa vơ định hình (PC, PVC; ABS, PMMA)…
Nhựa kỹ thuật:
Nhựa kỹ thuật thông dụng: là tên chung của các loại nhựa có nhiều đặc tính ưu việt hơn nhựa thông dụng như độ bền kéo, va đập, độ kháng nhiệt…và có giá cao hơn vì điều kiện gia cơng khó khăn và nghiêm ngặt hơn. Được sử dụng sản xuất cho các chi tiết máy, các chi tiết u cầu tính năng cao, đơi khi chúng được gia cường bằng một số phụ gia để tăng cường độ bền như sợi thuỷ tinh, sợi cacbon hoặc theo công dụng yêu cầu. Như các loại sau nhựa kết tinh (PA, POM, PBT); nhựa vơ định hình (PC)…
Nhựa kỹ thuật tính năng cao: là loại nhựa có trọng lượng phân tử rất cao (1.000.000 hoặc lớn hơn), mỗi loại chỉ sử dụng ở một lĩnh vực riêng biệt. Ở Viêt Nam loại này chưa được sử dụng vì tính năng rất cao, chỉ dùng riêng biệt và số lượng ít có giá thành sản phẩm rất cao. Một số loại nhựa kỹ thuật chuyên dùng: nhựa kết tinh (PI, PTFE), LCP (polyeste kết tinh dạng lỏng) hoặc nhựa vơ định hình (PAI, PEI).
Trường ĐH Cơng Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học
Nhựa hỗn hợp: là loại có tính năng vượt trội so với từng loại nhựa riêng lẻ như nhựa hỗn hợp (copolyme): PC/PET, PC/ABS, PA/PP.
3.6 Tính chất
3.6.1 Tính chất vậy lý
Tỷ trọng (Density): là tỉ số giữa tỷ trọng của dung dịch trên tỉ trọng của nước tinh khiết (tại nhiệt độ nhất định). Đơn vị: (g/cm3).
Tỉ trọng của nước tinh khiết bằng 1 g/cm3. Tỉ trọng của nhựa phổ biến: 0.9 ÷ 2.0g/cm3.
Chỉ số chảy (Melt index): là một trị số thể hiện tính linh động khi gia công của vật liệu nhựa.
Phương pháp thử nghiệm: đặt một lượng hạt nhựa nhất định trong một dụng cụ có miệng chảy 2.1mm ở nhiệt độ và áp suất nhất định trong một thời gian nhất định (10 phút), ta được chỉ số nóng chảy tính bằng gam thu được (Theo phương pháp ASTM D1238).
Chỉ số chảy càng lớn thể hiện tính lưu động của vật liệu càng cao và dễ gia công. Chỉ số chảy càng thấp thể hiện tính lưu động của vật liệu kém và khó gia cơng. Tuỳ theo u cầu của sản phẩm và phương pháp gia công mà chọn chỉ số chảy phù hợp.
Độ co rút: là phần trăm chênh lệch giữa kích thước của sản phẩm sau khi lấy ra khỏi khn được định hình và ổn định về kích thước so với kích thước khn.
Đây là một chỉ số quan trọng trong thiết kế khuôn mẫu để làm ra sản phẩm có độ chính xác kích thước, hoặc để lắp ráp chính xác các chi tiết nhựa với nhau.
Thường nhựa kết tinh có độ co rút lớn hơn nhiều so với nhựa vơ định hình. Để giảm độ co rút người ta có thể phối trộn các loại với nhau, hoặc phối hợp vật liệu nhựa với chất dẻo gia cường thuỷ tinh.
Cường độ kéo (Tensile Strength): là sức chịu đựng của vật liệu khi vật liệu bị kéo về một phía. Biểu thị bằng đơn vị diện tích. Chỉ số cường độ kéo càng lớn tức vật liệu có độ bền càng cao. (Đơn vị đo thơng dụng: Kg/cm2 hoặc N/m2).
Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học
Độ giãn dài (Elongation): Độ giãn dài liên quan đến cường độ kéo. Đo bằng tỉ lệ giữa “độ dài khi lực kéo tăng đến điểm đứt” trên “độ dài ban đầu khi vật liệu chưa bị kéo” biểu thị bằng phần trăm (% ).
Thiết bị đo cường độ kéo cũng là thiết bị đo độ giãn dài. Hai số đo đi liền với nhau. Vật liệu có độ dãn dài lớn, độ kéo lớn thì vật liệu có độ dẻo lớn hơn vật liệu có độ kéo lớn mà độ giãn dài thấp.
Độ cứng (Hardness): Biểu thị độ chống lại sự tác dụng của một vật rắn không bị nứt vỡ, hoặc sứt mẻ bề mặt. Đo bằng thiết bị đo độ cứng Shore A, D thiết bị đo Rockwell, Brinene.
Độ chịu va đập (Impact Risistance): biểu thị khả năng chống lại một tải trọng rơi xuống, va đập vào các sản phẩm để không làm nứt vỡ sản phẩm.
Xác định độ chịu va đập bằng các thiết bị có một quả cân từ độ cao nhất định rơi xuống sản phẩm đã được cố định. Đối với sản phẩm ống chỉ tiêu này rất quan trọng.
Độ chịu mài mòn (Wearing resistance or abrasive resistance) biểu thị độ chống lại tác dụng bào mòn của lực hao mịn vật liệu. Đơn vị tính (%).
3.6.2 Tính chất hóa học
Khác với kim loại, đa số nhựa thường bền với hóa chất như axit, kiềm, muối và nhiều hố chất khác. Phương pháp đo tính chịu hóa chất là ngâm vật liệu nhựa trong loại hố chất cần thử với nhiệt độ nhất định. Sau đó xác định sự biến đổi của trọng lượng, thể tích, độ co dãn... Biến đổi ít chịu được hóa chất tốt.
Polymer khơng phân cực hịa tan trong dung môi không phân cực. Polymer phân cực hịa tan trong dung mơi phân cực.
Polymer khơng phân cực khơng hồ tan trong dung môi phân cực.
Chịu thời tiết khí hậu là tính thay đổi về độ bền của vật liệu nhựa và sản phẩm nhựa dưới ảnh hưởng của ánh sáng (tia cực tím), nhiệt độ, khơng khí. Q trình giảm độ bền dưới tác dụng của khí hậu gọi là sự lão hố. Để giảm sự lão hoá của nhựa thường người ta phải dùng thêm một số phụ gia để kéo dài tuổi thọ của nhựa.
Trường ĐH Cơng Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học
3.7 Hạt nhựa PE (Polyetylene)
Nguyên liệu để sản xuất PE là etylen (C2H4), chủ yếu thu được từ việc cracking dầu mỏ. Tính chất của C2H4:
Nhiệt độ nóng chảy: –169oC. Nhiệt độ sôi: –103,8oC.
Khối lượng riêng ở nhiệt độ sôi: d = 0,57 g/cm3.
Etylen dùng để sản xuất có yêu cầu: C2H4 ≥ 98%, C2H6 ≤ 1÷2%, N2 ≤ 0,5÷1%, C2H2 ≤ 0,1÷0,3%.
Nhựa Polyetylen co nhiều loại: HDPE, LDPE, LLDPE, VLDPE, nhưng trong thị trường phổ biến là 2 loại HDPE và LDPE.
3.7.1 Cấu trúc
Polyethylene (PE) là polymer đơn giản và thông dụng nhất. PE tổng hợp từ monomer ethylene và gồm một chuỗi mạch carbon với hai nguyên tử hydro liên kết với mỗi nguyên tử carbon. Các phân tử riêng rẽ, hoặc chuỗi, có thể kéo dài từ hàng trăm đến hàng chục ngàn nguyên tử carbon. Chuỗi PE có cấu trúc thẳng hoặc phân nhánh, tùy thuộc vào cách polymer được tổng hợp bằng nhiều kỹ thuật tổng hợp polyethylene.
Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Khoa Công Nghệ Hóa Học
Trong PE phần tinh thể làm cho mạch cứng nên bền nhiệt độ, bền với các tác dụng cơ học, cịn phần vơ định hình làm cho mach mềm. Cấu tạo của PE phụ thuộc vào phương pháp sản xuất.
Hình 3.3 Cấu trúc của HDPE và LDPE
3.7.2 Tính chất và ứng dụng
Bảng 3.1 Tính chất và ứng dụng của HPDE, LPDE
Tên nhựa Nhựa HPDE Nhựa LPDE
Tính chất Tỷ trọng d = 0,950,96 g/cm3. Không hút ẩm, mức hấp thu nước trong 24h <0,01%. Độ kết tinh: 8595%. Sản phẩm đục mờ. Độ hóa mềm thấp (120oC), dễ gia cơng. Chịu hóa chất tốt. Cách điện tốt. Lực kéo đứt 220300 kg/cm2, có loại tốt cường độ kéo đứt đạt 600 kg/cm2.
Độ dãn dài: 200400%
Nhiệt độ giịn, gãy: -80oC.
Tính bám dính kém, dễ cháy, không mùi, không vị, không độc.
Tỷ trọng d = 0,920,93 g/cm3.
Không hút ẩm, mức hấp thu nước trong 24h <0,02%.
Độ kết tinh: 6070%.
Sản phẩm trong hơn HDPE. Ở 110oC LDPE hoàn toàn ở trạng thái vơ định hình trong suốt.
Độ hóa mềm thấp (90oC), rất dễ gia cơng.
Chịu hóa chất tốt.
Cách điện tốt.
Lực kéo đứt 114-150 kg/cm2.
Độ dãn dài: 400600%
Nhiệt độ giịn, gãy: -80 oC.
Tính bám dính kém, dễ cháy, khơng mùi, khơng vị, khơng độc.
Ứng dụng Sản xuất các loại màng: túi xốp, túi đựng hóa chất, thực phẩm…
Sản xuất sợi dệt, sợi đơn làm bao dệt, bao che phủ…
Sản phẩm thổi các loại: thùng chứa, chai, lọ…
Sản xuất các loại màng trong, màng che phủ, màng co, màng che vườn nhà…
Sản phẩm thổi các loại: chai, lọ, màng co…
Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học Sản xuất các loại ống dẫn
nước, hóa chất.
3.8 Hạt nhựa PET (Polyethylene terephthalate)
PET (hoặc PETE) – Polyethylene terephthalate là một loại polymer nhiệt dẻo đa năng thuộc họ polyme polyester . Nhựa polyester được biết đến với sự kết hợp tuyệt vời của các đặc tính như khả năng chịu lực, nhiệt, kháng hóa chất cũng như độ ổn định kích thước. PET là một trong những loại nhựa nhiệt dẻo được tái chế nhiều nhất, và mã nhận dạng nhựa của nó là số “1”.
Polyethylene terephthalate thuộc nhóm polyester là loại copolyme được chế tạo bởi phản ứng trùng ngưng. Tên viết tắt PET để chỉ loại polyester đã được sử dụng ethylene glycol làm chất nền khởi đầu cho q trình trùng hợp. PET cịn có tên thương mại là Mylar, Milinex, Hoslaphane, Terphane… Pet là loại vật liệu plastic quan trọng dùng làm bao bì thực thẩm. PET được sản xuất từ phản ứng trùng ngưng giữa ethylene glycol và dimethyl terephthalate (DTM) hoặc acid terephthalic (TPA) dưới áp suất thấp.
3.8.1 Cấu tạo
Các monomer tham gia phản ứng trùng ngưng tạo nên PET đều có 2 nhóm chức