7.2 Các loại plastic thường làm bao bì thực phẩm
7.2.2 Polypropylene – PP
7.2.2.1 Đặc điểm chung
Là chất trùng hợp của propylene, có cấu trúc dạng xoắn như lị xo nên có xu hướng tạo vùng kết tinh cao, có tính chống thấm khí hơi rất cao, cứng, vững, chịu nhiệt cao hơn một số loại plastic khác
Màng trong suốt, có độ bóng bề mặt cao, khi bị vị có tiếng thanh hơn so với PE. PP có tỷ trọng thấp (0,885 ÷ 0,905 g/cm3) PP khá bền nhiệt: Tnc = 132 ÷ 149 oC T min = -18oC T hàn = 140oC 7.2.2.2 Tính chất
Bảng 7.3 Ưu khuyết điểm của bao bì PP
Ưu điểm Nhược điểm
- Hơi cứng đến cứng
- Chịu được nhiệt độ khử trùng - Trơ hóa học
- Có thể trong suốt và chiếu sáng - Tỉ trọng thấp (0,9), giá thấp
- Giống như HDPE - Dễ cháy
- Thấm khí - Oxi hóa do UV
- Chịu lạnh kém hơn HDPE (trừ copolymer) - Sinh ra tĩnh điện do chà (giống polyolefine 7.2.2.3 Các áp dụng
Dùng làm bao bì một lớp chứa đựng bảo quản thực phẩm, không yêu cầu chống oxy hóa nghiêm ngặt. PP cũng được sản xuất dạng màng ghép cùng với nhiều màng vật liệu khác để đảm bảo tính chống thấm khí, hơi, dầu mỡ.
Tạo sợi dệt đựng bao bì lương thực, ngũ cốc có khối lượng lớn.
Màng PP bao phủ ngoài cùng đối với màng ghép nhiều lớp để tăng tính chống thấm khí, hơi nước, và tạo khả năng in ấn cao.
- 50 -
Hình 7.3 Các ví dụ về PP 7.2.3 Polyvinylchloride – PVC 7.2.3 Polyvinylchloride – PVC
7.2.3.1 Đặc điểm chung
PVC được sử dụng với số lượng lớn dùng bao bọc dây cáp điện, dùng làm ống thoát nước, máy che mưa, màng nhựa gia dụng,…
Ở các nước Châu Âu, PVC vẫn khơng được dùng làm bao bì thực phẩm vì khi trùng hợp PVC sinh ra chất nền dạng khí, thường được gọi là vinylchloride -VCM. Đây là chất có thể ảnh hưởng đến thần kinh, gây ung thư. Ngày nay, phương pháp sản xuất PVC đã được cải tiến, lượng VCM đã được giảm đi rất nhiều so với trước đây. Tiêu chuẩn VCM trong bao bì thực phẩm là < 1ppm
Người ta dùng 2 loại PVC: PVC khơng hóa dẻo
PVC đã hóa dẻo với 30 – 40 % ester hay polyester, là chất mềm (PVCs) 7.2.3.2 Tính chất
Bảng 7.4 Ưu khuyết điểm của bao bì PVC
Ưu điểm Nhược điểm
PVC cứng (PVCr)
- Trong và có thể phản chiếu - Thấm khí ít
- Chịu dầu, mỡ, ozon - Tự tắt lửa
- Giá thấp
- Tỷ trọng tương đối cao(1,4) - Chịu nhiệt yếu
- Dễ bể ở nhiệt độ thấp -10oC - Thốt khí chlor khi cháy PVC dẽo (PVCs) - Mềm dẽo
- Trong
- Chịu hóa học yếu khi có chất hóa dẽo và có thể các chất này thốt ra. Cần chất chống oxi hóa
- 51 - 7.2.3.3 Áp dụng
Trong ngành thực phẩm, chỉ sử dụng loại PVC khơng hóa dẻo.
Để phủ bên ngoài các loại màng khác tạo thành bao bì màng ghép, tăng tính chống thấm khí
Làm màng co vì có tính khá mềm dẻo để bao bọc các loại thực phẩm tươi sống bảo quản, lưu hành trong thời gian ngắn: như thịt sống, rau quả tươi, làm màng co khằng các nắp chai nước giải khát bằng plastic.
Hình 7.4 Ví dụ màn PVC 7.2.4 Polyethylene terephthalate (PET) 7.2.4 Polyethylene terephthalate (PET)
7.2.4.1 Đặc điểm chung
PET thuộc nhóm polyester là loại copolymer được chế tạo bởi phản ứng trùng ngưng giữa ethylene glycol và dimethyl terephthalate hoặc terephthalic dưới áp suất thấp.
PET là loại vật liệu plastic quan trọng dùng làm bao bì thực phẩm. Nó có thể tạo màng hoặc tạo dạng chai lọ do bởi các tính chất:
Tỉ trọng: 1,4
Bền cơ học cao, có khả năng chịu đựng lực xé và lực va chạm, chịu đựng sự mài mịn cao, có độ cứng vững cao.
- 52 - Trong suốt
Chống thấm khí O2 và CO2 tốt hơn các loại khác. 7.2.4.2 Áp dụng
Do tính chống thấm khí CO2 rất cao nên PET được dùng làm chai lọ đựng nước giải khát có gas
Màng PET được chế tạo túi đựng thực phẩm khơ cần chống oxy hóa
Hình 7.5 Ví dụ về bao bì PET
PET cịn có thể được tái sinh thành các sản phẩm thong dụng khác
Hình 7.6 Sơ đồ tái sinh PET 7.2.5 Polyamide (PA) 7.2.5 Polyamide (PA)
7.2.5.1 Đặc điểm chung
PA là một loại plastic tạo ra từ phản ứng trùng ngưng của một loại acid hữu cơ và một amin. PA có tên thương mại là nylon. Nylon được sử dụng làm bao bì thực phẩm ít hơn so với polyolefin và PET.
7.2.5.2 Tính chất: Tỷ trọng: 1,13
- 53 - tmin = -70oC
Nylon có tính chống thẩm thấu khí hơi rất tốt.
Vẫn giữ nguyên tính mềm dẻo trong khoảng rộng của nhiệt độ cao cũng như ở nhiệt độ lạnh thâm độ như trong quá trình bảo quản thủy sản đơng lạnh.
Nylon có khả năng hấp thụ nước, hơi nước; sự hấp thụ nước sẽ ảnh hưởng xấu đến tính bền cơ lý nhưng ảnh hưởng này sẽ mất đi khi nylon được sấy khơ. Nylon có tính chống thấm khí rất tốt, có thể dùng làm bao bì hút chân khơng
hoặc bao bì ngăn cản sự thẩm thấu O2 hay thốt hương.
Có tính bền cơ lý cao: chịu va chạm, chống được sự trầy sước, mài mịn, và xé rách hoặc thủng bao bì. Khơng bị tác động bởi acid yếu và kiềm yếu. Khơng bị hư hỏng bởi dầu mỡ.
Có khả năng hàn dán nhiệt khá tốt, khơng u cầu nhiệt độ hàn q cao; có thể hàn ghép mí bao nylon bằng phương pháp hàn cao tần.
Có khả năng in ấn tốt.
Màng nylon trong suốt và có độ bóng bề mặt cao. 7.2.5.3 Áp dụng
Màng nylon ghép cùng PE được dùng làm bao bì chứa đựng thực phẩm lạnh đơng, hoặc bao bì thực phẩm ăn liền được hâm nóng trong lị viba trước khi ăn.
Hình 7.7 Ví dụ về bao bì PA 7.2.6 Polystyrene – PS 7.2.6 Polystyrene – PS
7.2.6.1 Đặc điểm chung
- 54 - Người ta dùng hai loại polystyren:
Homopolymer (PS cổ điển) hay kết tinh, nó thường được dùng ở trạng thái trong suốt.
Một chất dẫn xuất PS Choc (chống va chạm): chứa 3 – 10% butadien. Nó cải thiện tính chất chịu tác động cơ học nhưng trở nên mờ.
7.2.6.2 Tính chất
Bảng 7.5 Ưu khuyết điểm bao bì PS
Ưu điểm Nhược điểm
- Cứng
- Ổn định, chính xác hình dạng, kích thước
- Chịu được khí hậu nhiệt đới và lạnh - Trong (kết tinh)
- Dòn, dễ bể, cải thiện bằng butadien - Khi cháy sinh khói, gây bẩn do carbone
- Nhạy cảm cao với dung môi, dầu, hydrocarbur
- Ít kín với hơi nước. - Tích tĩnh điện
PS được dán dễ dàng và có thể hàn bằng siêu âm. Người ta dùng để trang trí, in dễ dàng.
7.2.6.3 Áp dụng
Chai sữa mờ, yaourt, kem,.. Hủ, hộp trong, hộp cassette.
PS được dùng để chế tạo các loại chén dĩa chỉ sử dụng 1 lần (dùng rồi bỏ đi), và các loại bao bì khác như thùng chứa.
PS được thổi và dập tạo thành các loại, khay chứa đựng trứng, bánh, các loại thức ăn ăn liền, các loại nguyên liệu thực phẩm như thịt cá tươi sống, rau quả. PS dùng làm lớp lót cửa sổ cho các bao bì để có thể nhìn thấy vật phẩm bên
trong (khơng u cầu tính chống thấm khí cao đối với thực phẩm) Được dùng làm cửa rót thực phẩm lỏng của bao bì dạng hộp Tetrabrik
- 55 -
Hình 7.8 Ví dụ bề bao bì PS 7.2.7 Polystyren expansible (PSE) 7.2.7 Polystyren expansible (PSE)
7.2.7.1 Đặc điểm chung
Đó là một loại polystyren homopolymer chứa tác nhân nở ở trạng thái lỏng (pentane). 7.2.7.2 Các tính chất
Bảng 7.6 Ưu khuyết điểm bao bì PSE
Ưu điểm Nhược điểm
- Cứng
- Bảo vệ tốt, chống chấn động - Cách nhiệt (nóng, lạnh) - Khơng nhạy cảm với ẩm độ
- Giống PS cổ điển, nhưng cồng kềnh và khó phá hủy hơn
7.2.7.3 Áp dụng
Hộp chống va chạm, cách nhiệt thực phẩm (đựng kem lạnh, cơm nóng…) Đựng thịt tươi, trái khơ, hộp đựng trứng, thực phẩm nóng ăn ngay… Chống tiếng ồn của chai thủy tinh
- 56 -
7.2.8 Ionomer (IO)
7.2.8.1 Đặc điểm chung
Đó là polyethylene chứa các ion kim loại
Hình 7.10 Cơng thức của IO
7.2.8.2 Tính chất
Bảng 7.7 Ưu khuyết điểm IO
Ưu điểm Nhược điểm
- Dai, chịu mài mịn
- Chịu dầu mỡ, oxy, và dung mơi - Độ bền hàn, kín
- Chịu UV kém
- Phồng lên khi hiện diện hydrocarbur 7.2.8.3 Áp dụng
Bao bì dùng cho các đồ vật cứng nhọn. Thường được dùng làm lớp keo kết dính cho cơng nghệ làm bao bì Tetra pak
Câu hỏi ơn tập Chương 7
1. Hãy nêu các tính chất đặc trưng riêng của từng loại bao bì plastic thơng dụng? 2. Sinh viên cho ví dụ về các dạng sản phẩm đặc trưng của từng loại bao bì plastic?
- 57 -
Chương 8 BAO BÌ GHÉP NHIỀU LỚP
Giới thiệu:
Mục tiêu: Trình bày các kiến thức cơ bản về bao bì tetra pak 8.1 Giới thiệu
Theo lý thuyết có thể phối hợp mọi loại vật liệu nhựa nhiệt dẻo với nhau trong một cấu trúc, nhưng thực tế có nhiều loại nhựa khơng dính vào nhau và vì thế cần một lớp kết dính trung gian giữa hai lớp này.
Yêu cầu đặt ra cho sản phẩm thực phẩm ngày càng cao như: đảm bảo độ kín, chống bất kỳ sự xâm nhập nào từ môi trường ngồi vào mơi trường bên trong chứa đựng thực phẩm và ngược lại. Đồng thời cịn có u cầu độ bền kéo, độ bền chống va đập, trong suốt, sáng bóng, bền thời tiết, dễ in ấn, có thể thanh trùng, tiệt trùng,…
Thực tế, khơng có loại vật liệu nào có thể đồng thời đáp ứng mọi tính chất cần thiết. Vì thế, cần kết hợp nhiều loại vật liệu bổ sung ưu điểm, che lắp hồn tồn khuyết điểm. Do đó, màng ghép nhiều lớp được chế tạo và nhanh chóng chiếm ưu thế trong ngành bao bì thực phẩm.
Màng nhiều lớp có thể được chế tạo theo hai phương pháp:
1) Nhiều màng được chế tạo trên những thiết bị riêng, ghép lại với nhau bằng phương pháp ép dán nhiệt khi các màng là những polymer có cấu trúc cơ bản tương tự nhau
2) Dùng chất kết dính là các PE đồng trùng hợp để kết dính các loại vật liệu với nhau, tổng hợp chất kết dính của các lớp rất nhỏ, khoảng 15÷20% khối lượng các màng chính, có thể có chiều dày rất nhỏ khoảng 3µm
Đa số các màng ghép có dùng chất kết dính đều là ghép lá nhôm, để ngăn cản ánh sáng thấy được hoặc tia tử ngoại, hoặc ghép lớp giấy kraft có tính dễ xếp nếp, tăng độ dày, tính cứng vững của bao bì.
3) Màng được đùn qua thiết bị đùn ép (coextruder: đồng đùn ép nhiều loại vật
- 58 -
8.2 Phương pháp đóng bao bì Tetra Pak (tetra brik)
8.2.1 Đặc điểm
Bao bì tetra là loại bao bì màng ghép rất nhẹ nhằm mục đích vơ trùng, đảm bảo chất lượng tươi nguyên cho sản phẩm giàu dinh dưỡng và vitamin từ nguồn nguyên liệu. Bao bì nhẹ có tính bảo vệ mơi trường, tiện ích cho sử dụng, chuyên chở, phân phối và bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ thường với thời gian dài.
Các loại thực phẩm sau khi hồn tất các cơng đoạn xử lý, chế biến, được đóng bao bì, thanh trùng, tiệt trùng, hoặc cũng có loại khơng áp dụng chế độ thanh trùng, tiệt trùng. Tùy theo công nghệ chế biến và bản chất sản phẩm. Thành phẩm có thể được tiệt trùng rồi mới đóng bao bì với vật liệu bao bì đã tiệt trùng. Đối với các loại bao bì như: chai thủy tinh, lon kim loại, bình plastic (HDPE, PP) thì dịch thức uống thành phẩm nói riêng, thực phẩm nói chung được chiết rót vào bao bì, đóng nắp và thanh trùng theo chế độ nhiệt khác nhau tùy theo bản chất của loại thực phẩm, loại thức uống.
Phương pháp đóng bao bì Tetra pak được áp dụng cho những loại thức uống dạng lỏng, đồng nhất hoặc dạng huyền phù, nhũ tương với kích thước hạt rất nhỏ, độ nhớt không quá cao như dạng sữa béo, sữa gầy, nước ép rau quả,..
Hình 8.1 Q trình tiệt trùng sản phẩm đóng gói Tetra pak
Theo phương thức đóng gói Tetra pak, thức uống được tiệt trùng trước khi đóng vào bao bì. Bản chất của phương pháp này là tiệt trùng riêng lẻ thức uống dạng lỏng, sau đó rót định lượng dịch vào bao bì và hàn kín trong mơi trường vơ trùng.
toC 143 -
- 59 -
Sau khi đóng bao bì, sản phẩm được giữ ở nhiệt độ thường trong thời gian khoảng 6 tháng vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm. Phương pháp đóng bao bì Tetra pak đi đơi cùng với phương pháp tiệt trùng nhiệt độ cao, thời gian cực ngắn gọi là phương pháp UHT (Ultra high temperature) đảm bảo cho sản phẩm không bị biến đổi màu, mùi (như sậm màu và trử nên có mùi nấu).
8.2.2 Cấu trúc bao bì Tetra pak
Lớp 1: Màng HDPE: chống thấm nước, bảo vệ lớp in bên trong bằng giấy và tránh bị trầy sước
Lớp 2: Giấy in ấn: trang trí và in nhãn
Lớp 3: Giấy carton: tạo hình dáng hộp, lớp này có độ cứng và dai chịu đựng được những va chạm cơ học
Lớp 4: Màng PE: lớp keo kết dính giữa giấy carton và màng Al Lớp 5: Màng Al: ngăn chặn ẩm, ánh sáng, khí và hơi
Lớp 6: Ionomer: Lớp keo kết dính giữa màng nhơm và màng PE trong cùng
Lớp 7: LDPE: cho phép bao bì dễ hàn và tạo lớp trơ tiếp xúc với sản phẩm bên trong.
Hình 8.2 Các lớp bao bì Tetra pak
Trong loại bao bì này màng PE được sử dụng lặp lại 3 lần với 3 chức năng khác nhau. Mỗi lớp màng PE được sử dụng với mục đích đạt hiệu quả kinh tế cao như: tạo lớp che phủ bên ngoài cùng (bằng HDPE), tạo lớp màng trong cùng dễ hàn nhiệt ghép mí thân bằng HDPE chỉ áp dụng nhiệt độ hàn khoảng 100÷110oC
- 60 -
Lớp kết dính giữa lớp nhơm và giấy carton, được cấu tạo bởi vật liệu PE đồng trùng hợp. Đó là sự bố trí cần thiết vì lớp này cũng là lớp chống thấm phụ trợ cho lớp PE trong cùng và lớp màng nhôm mỏng; màng nhơm chống thấm khí, hơi và hơi nước rất tốt.
Việc sử dụng màng nhôm, màng ionomer dạng chất keo kết dính, và màng PE trong cùng (lớp 5, 6, 7) đã tạo nên tính thuận lợi cho bao bì tetra pak: vì nơi cấm ống hút vào để uống là 1 bề mặt hình trịn nhỏ được che chở bởi chỉ 3 lớp này, tạo sự dễ dàng đục lỗ chỉ bằng đầu nhọn của ống hút bằng plastic. Nếu dùng lớp plastic khác PE thì khơng thể đục lỗ một cách dễ dàng. Lớp màng nhôm được dùng trong trường hợp này để trợ giúp cho khả năng chống thấm khí hơi của màng PE, vốn khiếm khuyết tính chất này và đồng thời chống ánh sáng đi xuyên qua màng PE ở vị trí đục lỗ để cấm ống hút.
Khi hai mí thân ghép lại bằng phương pháp hàn nhiệt thì đồng thời ở tại mí ghép bên trong hộp được phủ một lớp HDPE để đảm bảo độ kín cho sản phẩm. cách ghép này giúp mối ghép được thẳng.
Cách đóng bao bì Tetra pak:
Các lớp vật liệu giấy được in nhãn theo yêu cầu của cơ sở sản xuất, sau đó được ghép cùng các lớp vật liệu khác và quấn thành từng cuộn có chiều rộng bằng chu vi của thân trụ hộp (phải có phần ghép mí thân).
Trước khi chiết rót, cuộn giấy được tiệt trùng bằng H2O2 trong phịng kín vơ trùng và được đưa vào máy hàn dọc thân hộp và ghép đáy. Sau đó dịch thực phẩm được rót định lượng vào hộp và bao bì được hàn ghép mí đầu, cắt rời, xếp góc. Hộp sản phẩm được dịng nước phun để làm sạch chất lỏng dính ở các mối hàn đầu và đáy, sau đó