Tài liệu Tìm hiểu bao bì bằng vật liệu trùng hợp

Viện Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm TIỂU LUẬN MÔN BAO BÌ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI TÌM HIỂU BAO BÌ BẰNG VẬT LIỆU TRÙNG HỢP GVHD: Thầy LÊ VĂN NHẤT HOÀI Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 2, năm 2014 ĐẶT VẤN ĐỀ Bao bì có tính động và thường xuyên thay đổi, vật liệu làm bao bì không ngừng cải tiến. Chu kỳ thay đổi sẽ ngày càng nhanh. Chất lượng bao bì sẽ ngày càng tốt hơn. Các nhà sản xuất bao bì luôn cân nhắc kỹ lưỡng để quyết định làm như thế nào để bao bì là một thể thống nhất với sản phẩm bên trong và góp phần để gia tăng giá trị của sản phẩm. Không những thế, bao bì còn phải có tính kinh tế, nghĩa là với một lượng vật liệu tối thiểu phải có số thành phẩm tối đa. Bao bì phải vừa khít, quá trình đóng gói sản phẩm dễ dàng ít tốn thời gian, giảm thiểu số màu in nhưng đạt hiệu quả trình bày. Tuy vậy, tương lai công nghiệp bao bì sẽ phải đối đầu với những thách thức lớn về công nghệ, đó là khuynh hướng bao bì phải mỏng hơn, nhẹ hơn, an toàn hơn cho môi trường, năng suất đóng gói cao hơn, in ấn đẹp hơn. Trong khi đó thì nguyên vật liệu phục vụ cho ngành này ngày càng khan hiếm, yêu cầu của khách hàng đối với nhà sản xuất bao bì ngày càng khắt khe và thường xuyên đòi hỏi cao hơn, đồng thời sự quản lý của chính phủ ngày càng nghiêm khắc. Để đáp ứng nhu cầu của thị trường về bao bì. Và một trong những loại bao bì thông dụng nhất là bao bì bằng vật liệu trùng hợp đã và đang thể hiện vai trò của mình. Vì thế, nhóm đã tiến hành tìm hiểu về bao bì bằng vật liệu trùng hợp. MỤC LỤC Trang 1 TÌM HIỂU CHUNG VỀ BAO BÌ THỰC PHẨM..............................................................1 1.1 Khái niệm về bao bì......................................................................................................1 1.2 Chức năng của bao bì....................................................................................................1 1.2.1 Thông tin giới thiệu sản phẩm...............................................................................2 1.2.2 Chức năng maketting.............................................................................................3 1.2.3 Chức năng phân phối, lưu kho, quản lý và tiêu dùng............................................3 2 PHÂN LOẠI BAO BÌ..........................................................................................................4 3 BAO BÌ THỰC PHẨM HIÊÊN NAY...................................................................................5 3.1 Bao bì giấy....................................................................................................................5 3.2 Bao bì gốm sứ...............................................................................................................6 3.3 Bao bì thủy tinh.............................................................................................................6 3.4 BAO BÌ PLASTIC........................................................................................................7 3.5 BAO BÌ KIM LOẠI......................................................................................................8 3.5.1 Giới thiê Êu chung.....................................................................................................8 3.5.2 Đă Êc điểm.................................................................................................................9 3.5.3 Phân loại.................................................................................................................9 3.6 4 5 BAO BÌ NHIỀU LỚP.................................................................................................10 3.6.1 Giới thiê Êu..............................................................................................................10 3.6.2 Phân loại...............................................................................................................10 BAO BÌ BẰNG VÂÊT LIÊÊU TRÙNG HỢP......................................................................11 4.1 Giới thiê Êu.....................................................................................................................11 4.2 Đă Êc điểm chung...........................................................................................................12 4.3 Tình hình phát triển chung của bao bì........................................................................12 CÁC LOẠI VẬT LIỆU TRÙNG HỢP LÀM BAO BÌ.....................................................13 5.1 POLYPROPYLEN (PP)..............................................................................................13 5.1.1 Cấu tạo..................................................................................................................13 5.1.2 Các phản ứng trùng hợp tạo thành.......................................................................15 5.1.3 Tính Chất..............................................................................................................16 5.1.4 Ứng Dụng.............................................................................................................18 5.2 POLYVINYLCLORUA (PVC)..................................................................................18 5.2.1 Cấu tạo..................................................................................................................18 5.2.2 Phản ứng trùng hợp tạo thành..............................................................................19 5.3 Tính chất......................................................................................................................19 5.3.1 5.4 Ứng dụng..............................................................................................................21 POLYVINYLI DENE CHLORIDE (PVDC).............................................................23 5.4.1 Cấu tạo..................................................................................................................23 5.4.2 Các phản ứng trùng hợp.......................................................................................23 5.4.3 Tính chất...............................................................................................................24 5.4.4 Ứng dụng..............................................................................................................24 5.5 POLYSTYRENE (PS)................................................................................................25 5.5.1 Cấu tạo..................................................................................................................25 5.5.2 Các phản ứng trùng hợp tạo thành.......................................................................26 5.5.3 Tính chất...............................................................................................................27 5.5.4 Ứng dụng..............................................................................................................27 6 MỘT SỐ LƯU Ý KHI SỬ DỤNG BAO BÌ TRÙNG HỢP TRONG THỰC PHẨM.....28 7 TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG BAO BÌ TRÙNG HỢP............................29 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................................i DANH MỤC HÌNH Trang Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 3.1 Bao bì tetra pak.........................................................................................................10 5.1 Cấu trúc đơn vị cơ bản của polypropylence.............................................................14 5.2 Cơ chế phản ứng trùng hợp PolyPropylene.............................................................16 5.3 Màng PP....................................................................................................................18 5.4 Công thức cấu tạo Polyvinylclorua (PVC)..............................................................19 5.5 Polyvinulclorua.........................................................................................................19 5.6 Phản ứng trùng hợp vinylclorua...............................................................................19 5.7 PVC.S – PVC Suspension........................................................................................20 5.8 PVC.E – PVC Emulsion...........................................................................................20 5.9 Phản ứng hydroclo hóa.............................................................................................20 5.10 Phản ứng thế nguyên tử Clo bằng nhóm axetat.....................................................21 5.11 Màng bao thực phẩm..............................................................................................22 5.12 Sơ đồ trùng hợp PVDC..........................................................................................24 5.13 Polystyrene.............................................................................................................25 TÌM HIỂU BAO BÌ BẰNG VẬT LIỆU TRÙNG HỢP 1 TÌM HIỂU CHUNG VỀ BAO BÌ THỰC PHẨM 1.1 Khái niệm về bao bì Bao bì là vật chứa đựng, bao bọc thực phẩm thành đơn vị để bán. Bao bì có thể bao gồm nhiều lớp bao bọc, có thể phủ kín hoàn toàn hay chỉ bao bọc một phần sản phẩm. Bao bì phải đảm bảo chất lượng cho sản phẩm, có thể phân phối, lưu kho, kiểm tra và thương mại... một cách thuận lợi. Có thể nói rằng bao bì TP được yêu cầu một cách nghiêm khắc về cấu tạo và chất lượng thông tin (cấu tạo gắn liền với phương pháp đóng bao bì). Bao bì có 2 loại: bao bì kín và bao bì hở:  Bao bì kín chứa đựng sản phẩm làm nhiệm vụ ngăn cách không gian chung quanh vật phẩm thành hai môi trường Môi trường bên trong bao bì: là khoảng không gian tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm. Môi trường bên ngoài: là không gian bên ngoài bao bì, sẽ hoàn toàn không tiếp xúc với thực phẩm trong trường hợp bao kín. Bao bì kín ngăn cách môi trường ngoài không thể xâm nhập vào môi trường bên trong chứa thực phẩm nhằm đảm bảo chất lượng thực phẩm không bị biến đổi trong suốt thời hạn bảo quản.  Bao bì hở gồm có hai dạng: Bao bì hở bao gói trực tiếp loại rau quả hoặc hàng hóa tươi sống, các loại thực phẩm không bảo quản lâu, hoặc chế biến ăn ngay. Các loại rau, hoa, quả tươi sau thu hoạch, chưa chế biến thì vẫn còn hô hấp và cần được duy trì quá trình hô hấp hiếu khí một cách thích hợp (có điều chỉnh), để có thể kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm trong quá trình chuyên chở tới nơi sử dụng, thì bao bì bao để đóng gói rau quả tươi được làm bằng vật liệu có khả năng thấm được hơi nước, O2, CO2. Người ta có thể đục lỗ trên bao bì để thoát khí CO 2, hơi nước và cung cấp O2 ở mức độ cần thiết cho rau quả tươi; duy trì được quá trình hô hấp hiếu khí, tránh không xảy ra quá trình hô hấp yếm khí gây hư hỏng rau quả tươi. Bao bì hở còn có thể là lớp bao bì bọc bên ngoài lớp bao bì chứa đựng trực tiếp thực phẩm, có nhiệm vụ quan trọng là tạo sự xếp khối sản phẩm để thuận tiện, an toàn trong vận chuyển, phân phối, kiểm tra, lưu kho. Ví dụ: các loại bao bì vận chuyển dạng thùng khối chữ nhật, bằng bìa cứng gợn sóng, các két bằng plastic đựng chai nước giải khát, bia. 1.2 Chức năng của bao bì Bảo vệ sản phẩm khỏi bị hư hại hoặc bị ô nhiễm bởi vi sinh vật và không khí, độ ẩm,các chất độc, và tác động cơ học GVHD: Lê Văn Nhấất Hoài Trang 1 TÌM HIỂU BAO BÌ BẰNG VẬT LIỆU TRÙNG HỢP  Đảm bảo thực phẩm được chứa bên trong không thay đổi về khối lượng hay thể tích.  Chất lượng của sản phẩm thực phẩm phải luôn được đảm bảo trong suốt thời hạn sử dụng của sản phẩm: Thực phẩm sau khi chế biến phải được đóng bao bì kín nhằm tránh tác động của môi trường bên ngoài lên sản phẩm. Tác nhân bên ngoài có thể là:  Nước, hơi nước, không khí (có chứa O2), VSV, đất, cát, bụi, côn trùng và các tác nhân vật lý khác...  VSV xâm nhập vào thực phẩm thông qua sự xâm nhập của nước, hơi nước, không khí  Đất cát được đưa vào thực phẩm cùng với sự xâm nhập của côn trùng  Ánh sáng là tác nhân xúc tác cho 1 số phản ứng xảy ra làm biến đổi thành phần dinh dưỡng và màu, mùi của thực phẩm. Như vậy bao bì kín chứa đựng thực phẩm, thực hiện nhiệm vụ phòng chống tất cả các tác động bên ngoài. Sự phòng chống này tùy thuộc vào vật liệu làm bao bì, phương pháp đóng gói và mối hàn ghép mí, hoặc mối ghép giữa các bộ phận như thân và nắp, độ bền vững của bao bì ngoài. 1.2.1 Thông tin giới thiệu sản phẩm Bao bì chứa đựng thực phẩm cũng thực hiện nhiệm vụ truyền tải thông tin của nhà sản xuất đến người tiêu dùng, nói lên giá trị của sản phẩm được chứa đựng bên trong như: đặc tính của sản phẩm về dinh dưỡng, trạng thái, cấu trúc, mùi vị, nguồn nguyên liệu, nhà sản xuất, địa chỉ quốc gia chế biến ra sản phẩm. Đồng thời bao bì cũng là lời mời, của nhà sản xuất đối với người tiêu dùng. Thông tin có ích cho người tiêu dùng và các công ty bán lẻ, thông tin trên bao bì bao gồm: tên sản phẩm, nơi sản xuất, thành phần sản phẩm, ngày sản xuất, hạn sử dụng, đối tượng sử dụng, biểu trưng của doanh nghiệp, các kí hiệu quy ước, mã vạch, giá cả,… Mã vạch là vô cùng hữu ích cho các cửa hàng bán lẻ sản phẩm. Khi mã vạch được quét, hệ thống máy tính tự động xác định phẩm, tình trạng sản phẩm trên kệ hàng,… Đặc biệt, giá của sản phẩm sẽ xuất hiện trên mã vạch đó. VD: Vì sao sữa tươi đóng gói trong hộp giấy? Nhiều nghiên cứu cho thấy các loại vitamin quan trọng rất nhạy cảm với ánh sáng. Đặc biệt, ánh sáng mặt trời rất nguy hại với vitamin và ánh sáng từ đèn huỳnh quang ở các quầy hàng tại cửa hàng bán lẻ cũng tạo ra những tác động không nhỏ. Nghiên cứu với vitamin A cho thấy lượng vitamin này mất đi 50% khi để trực tiếp dưới ánh đèn huỳnh quang trong 6h, vitamin B2 giảm 40% trong vòng 12h, vitamin C cũng giảm sút. Sử dụng loại bao bì không trong suốt như hộp giấy sẽ giúp làm giảm đáng kể sự mất đi của vitamin. GVHD: Lê Văn Nhấất Hoài Trang 2 TÌM HIỂU BAO BÌ BẰNG VẬT LIỆU TRÙNG HỢP 1.2.2 Chức năng maketting Chiến lược quảng cáo là rất quan trọng khi nhà sản xuất muốn ra mắt một sản phẩm mới hoặc hiện tại trên thị trường. Thông qua màu sắc hoặc biểu tượng bao bì, người tiêu dùng có thể nhận biết được sản phẩm của nhà sản xuất nào? Sản phẩm thực phẩm tự thông tin, giới thiệu thu hút khách hàng thông qua nhãn hiệu, hình thức bao bì, và kết cấu bao bì. Nhãn hiệu bao bì được qui định chặt chẽ theo các qui định của nhà nước phải thể hiện được đặc tính thực phẩm, nhà sản xuất, quốc gia sản xuất, sự đảm bảo chất lượng thực phẩm chứa đựng bên trong. Cách trình bày hình ảnh, màu sắc, thương hiệu, tên sản phẩm, chính là sự thu hút của sản phẩm đối với người tiêu dùng. Bao bì luôn luôn được trang trí trình bày với hình thức đẹp, nổi bật nhằm mục đích thu hút người tiêu dùng chú ý, thăm dò, tìm hiểu và dùng thử; do chính chất lượng của thực phẩm chứa đựng bên trong sẽ tạo lòng tin đối với khách hàng. Sản phẩm hàng hóa có vẻ đẹp nổi bật thì dễ thu hút người tiêu dùng hơn những hàng hóa không được trang trí hài hòa, thích hợp thị hiếu người tiêu dùng. 1.2.3 Chức năng phân phối, lưu kho, quản lý và tiêu dùng Bao bì phải được thiết kế, cần phải thuận tiện, tiết kiệm cho sự bảo quản sản phẩm, phân phối, lưu kho, quản lý và tiêu dùng. Để dễ dàng phân phối vận chuyển thì bao bì được cấu trúc hình khối chữ nhật để dễ dàng xếp khối, đóng thành kiện, có kích thước như nhau, để tiện xếp vào kho, chất chồng lên cao tránh được sự tốn mặt bằng kho, và cũng tạo sự dễ dàng nhanh chóng trong khi bốc dỡ, vận chuyển bằng băng tải, bằng xe và kiểm soát số lượng. Bên cạnh sự thuận lợi trong vận chuyển, cách bao bì nhiều lớp tạo hình khối cũng giúp sản phẩm tránh hoặc giảm được ảnh hưởng của va chạm cơ học, có thể gây vỡ, hư hỏng cấu trúc trạng thái sản phẩm thực phẩm. Sự tạo thành khối, thành kiện chứa đựng một số lượng sản phẩm nhất định như trên cũng tạo điều kiện quản lý hàng hóa một cách dễ dàng, hiệu quả cao. Độ bền cao của bao bì ngoài bảo vệ sản phẩm được chồng chất cao trong kho. Và trong trường hợp rau quả tươi thì sự sắp xếp này vẫn bảo quản được rau quả trong môi trường lạnh có độ ẩm cao và thích hợp cho vận chuyển đường xa. Thuận tiện trong sử dụng: Các loại thực phẩm như kẹo, sản phẩm ăn liền được đóng trong bao bì plastic. Bao bì có thể được xé nhanh một cách dễ dàng nhờ làm bằng vật liệu OPP và có một vết cắt nhỏ ở bìa bao bì hay vết răng cưa ở đầu hàn dán mí bao bì, không cần dùng dụng cụ cắt như dao kéo. Trên bao bì kín hoặc hở, trực tiếp hay gián tiếp đều có ghi mã số mãvạch, để giúp công tác quản lý về số lượng chủng loại được hiệu quả. Hiện nay công tác quản lý được đơn giản và chính xác nhờ vào hệ thống mã số mã vạch, máy scanner và hệ thống vi tính, dữ liệu được nhập và truy xuất một cách nhanh chóng và chính xác. GVHD: Lê Văn Nhấất Hoài Trang 3 TÌM HIỂU BAO BÌ BẰNG VẬT LIỆU TRÙNG HỢP 2 PHÂN LOẠI BAO BÌ  Phân loại bao bì theo loại thực phẩm Sản phẩm thực phẩm thì vơ cng đa dạng về chủng loại. Các loại thực phẩm khác nhau thì khác nhau về đặc tính dinh dưỡng, cấu trúc, mùi vị, độ ẩm, hàm lượng acid,… bao bì cũng khc nhau về cấu trc, đặc tính vật liệu. Có thể chia thực phẩm thành những nhóm theo đặc trưng riêng như sau: - Bánh - Kẹo cứng và kẹo mềm, mứt, chocolate - Nước ngọt có gas, nước ép quả - Rượu bia - Sữa tươi, sữa bột và các sản phẩm khác từ sữa - Rau quả tươi sống, rau quả muối - Bột, đường, ngũ cốc - Thủy sản đông lạnh - Dầu mỡ - Trà, cà phê, ca cao Tất cả các loại sản phẩm thực phẩm, ngoại trừ rau quả tươi sống, đều thuộc loại thực phẩm đã được chế biến, chất lượng ổn định, không thay đổi, không tiếp xúc với môi trường ngoài: nước, đất, bụi, hơi nước O2 và vi sinh vật. Chính tác nhân vi sinh vật có thể xâm nhập vào thực phẩm bằng con đường xâm nhập của đất, bụi, hơi nước, và không khí (chứa O2). Vì vậy các loại thực phẩm đã chế biến phải được đóng bao bì kín. Những vật liệu nào có tính chống thấm, khí, hơi nước cao thì đều có thể ngăn cản được môi trường ngoài xâm nhập vào thực phẩm. Tùy theo đặc tính trạng thái của thực phẩm dạng lỏng, đặc sánh, dạng rắn rời từng cái, dạng hạt, bột mịn mà chọn cấu trúc bao bì để thuận lợi cho sự chiết rót, nhập thực phẩm vào bao bì và thuận tiện cho người tiêu dùng lấy thực phẩm ra khỏi bao bì để sử dụng, nếu thực phẩm có mùi thơm (hương) mạnh như cà phê, trà, ca cao hoặc dễ hấp thụ mùi khác thì phải dùng vật liệu bao bì có tính ngăn cản tốt sự thẩm thấu hương qua màng. Ngoài ra tùy theo đặc tính dinh dưỡng về hàm lượng vitamin, đặc tính cảm quan về màu, mùi mà sản phẩm cần phải tránh ánh sáng, để tránh tổn thất các thành phần này, do đó cần cấu tạo bao bì đục hoặc có màu cản quang.  Phân loại theo tính năng kỹ thuật của bao bì Sự phân loại này cũng đặt trên cơ sở của tính chất đặc trưng của thực phẩm, từ đó chỉ ra tính cần thiết, đặc dụng của bao bì bao gói loại thực phẩm đó. Có thể thấy sự phân loại bao bì kín theo tính năng kỹ thuật: GVHD: Lê Văn Nhấất Hoài Trang 4 TÌM HIỂU BAO BÌ BẰNG VẬT LIỆU TRÙNG HỢP - Bao bì vô trùng, chịu được quá trình tiệt trùng nhiệt độ cao. - Bao bì chịu áp lực hoặc được rút chân không. - Bao bì chịu nhiệt độ thấp. - Bao bì có độ cứng vững hoặc có tính mềm dẻo cao. - Bao bì chống ánh sáng hoặc bao bì trong suốt. - Bao bì chống côn trùng. Phân loại bao bì thực phẩm Mỗi loại thực phẩm có đặc tính riêng, do đó chúng có yêu cầu bảo quản riêng, nhưng phải đáp ứng được đặc tính chung cho sản phẩm chế biến là phải chứa trong bao bì kín. Các vật liệu bao bì gồm: - Giấy bìa cứng, bìa carton gợn sóng (dùng làm bao bì ngoài). - Thủy tinh. - Thép tráng thiếc. - Nhôm. - Các loại nhựa nhiệt dẻo. - Màng ghép nhiều loại vật liệu 3 BAO BÌ THỰC PHẨM HIÊÊN NAY 3.1 Bao bì giấy  Giới thiê uÊ Giấy là loại vâ Êt liê uÊ lâu đời không gây hại môi trường, đã được xử lý để có thể tăng cường tính kháng ẩm, chống oxy hóa, kháng vi khuẩn,… Giấy có thể làm từ nguyên liê uÊ rơm rạ, gỗ vụn, bô Êt gỗ,… Bao bì giấy thường được dùng để chứa và bảo vê Ê các sản phẩm trong suốt chu kỳ phân phối. Các sản phẩm như bia, rượu, trái cây,…  Đă Êc điểm  Tương đối rẻ tiền để sản xuất và sử dụng  Trọng lượng nhẹ, dễ cắt hoă Êc uốn  Đa dạng kiểu dáng, mẫu mã, phong phú về màu sắc  Dễ dàng xếp, lưu trữ dạng phẳng  Bảo vê Ê tốt thực phẩm, dễ dàng mạ phủ bề mă Êt  Dễ dàng tái sinh xử lý  Dễ dàng phân hủy sinh học, thân thiê nÊ với môi trường  Chất lượng giảm dần theo thời gian lưu trữ, sử dụng GVHD: Lê Văn Nhấất Hoài Trang 5 TÌM HIỂU BAO BÌ BẰNG VẬT LIỆU TRÙNG HỢP  Kỵ nước và kỵ lửa 3.2 Bao bì gốm sứ  Giới thiê uÊ Nguyên liệu để sản xuất bao bì gốm sứ là đất sét và cao lanh. Bao bì gốm sứ có hình thức đẹp. Tuy nhiên dễ vỡ và không kín nên ngày nay gốm sứ thường dùng để chứa các sản phẩm thực phẩm mang tính truyền thống, các loại rượu cao đô Ê, …  Đă Êc điểm Nguyên liệu chế tạo rẻ, dễ chế tạo Chịu lực tương đối tốt, chịu nhiệt tốt, khả năng ổn đinh nhiệt cao,…. Có khả năng chống ăn mòn tốt, chống xuyên thấm tốt… Không gây ô nhiễm môi trường Giòn, dễ vỡ khi chịu lực tác dụng lớn, khó làm kín bao bì hoàn toàn Khối lượng bao bì lớn, trong quá trình chế biến có thể bị nhiễm kim loại nặng,… Không có khả năng tái chế, không phân hủy được,.. Sản phẩm thích ứng với loại bao bì này không nhiều, chủ yếu là các sản phẩm truyền thống như rượu, nước mắm, muối dưa cà…. 3.3 Bao bì thủy tinh  Giới thiê uÊ Bao bì thủy tinh đựng thực phẩm gồm những chai, lọ bằng thủy tinh silicat. Trước đây, thủy tinh là từ gọi chung cho những oxyt vô cơ dạng thủy tinh hay chính là dạng cấu trúc vô định hình.  Phân loại Phân loại thủy tinh vô cơ Thủy tinh (TT) đơn nguyên tử là thủy tinh chỉ tập hợp một loại nguyên tố hóa học, các nguyên tố này thuộc nhóm V, VI của bảng phân loại tuần hoàn; đây chính là dạng đóng rắn của S, P, Se, As... Thủy tinh oxyt là dạng tập hợp các phân tử oxyt axit, hay oxyt bazơ cùng loại hay nhiều loại tồn tại ở nhiệt độ thường như B2O3, SiO2, GeO2 (oxyt germanium), P2O5.  Đặc điểm của bao bì thủy tinh silicat Nguồn nguyên liệu tự nhiên phong phú. Tái sinh dễ dàng không gây ô nhiễm môi trường. GVHD: Lê Văn Nhấất Hoài Trang 6 TÌM HIỂU BAO BÌ BẰNG VẬT LIỆU TRÙNG HỢP Dẫn nhiệt rất kém. Tái sử dụng nhiều lần, nhưng phải có chế độ rửa chai lọ đạt an toàn vệ sinh. Trong suốt. Ít bị ăn mòn hóa học bởi môi trường kiềm và axit (sự ăn mòn xảy ra rất chậm và tùy theo nồng độ). Bao bì thủy tinh chứa thực phẩm không bị ăn mòn bởi pH của thực phẩm mà thường bị ăn mòn bởi môi trường kiềm, vệ sinh chai lọ để tái sử dụng. Có thể bị vỡ do va chạm cơ học Nặng, khối lượng bao bì có thể lớn hơn thực phẩm được chứa đựng bên Trong, tỷ trọng của thủy tinh: 2,2 - 6,6. Không thể in, ghi nhãn theo qui định nhà nước lên bao bì mà chỉ có thể vẽ sơn logo hay thương hiệu của công ty nhà máy hoặc khi sản xuất chai có thể được tạo dấu hiệu nổi trên thành chai và nếu cần chi tiết hơn thì phải dán nhãn giấy lên chai như trường hợp sản phẩm rượu, bia, nước ngọt chứa đựng trong chai. 3.4 BAO BÌ PLASTIC  Giới thiê Êu Nguyên liệu sản xuất plastic là nguồn hydrocarbon từ dầu hỏa, được tách trong quá trình lọc dầu. Với trữ lượng dầu hỏa từ quặng mỏ rất lớn nên nguồn hydrocarbon cũng vô cùng phong phú, giá thành thấp. Công nghệ chế tạo vật liệu plastic cùng với công nghệ bao bì plastic đã phát triển đa dạng, phong phú về chủng loại; bao bì đạt tính năng cao trong chứa đựng, bảo quản các loại thực phẩm. Plastic được sản xuất ở dạng màng có độ dày ≤ 0,025 mm hoặc dạng tấm có độ dày > 0,025 mm.  Đă Êc điểm Hiện nay, bao bì plastic chứa đựng thực phẩm thường là bao bì một lớp nhưng cấu tạo bởi sự ghép hai hay ba loại vật liệu plastic lại với nhau để bổ sung tính năng tạo nên bao bì hoàn thiện, đáp ứng yêu cầu của loại thực phẩm chứa đựng. Bao bì plastic không được tái sử dụng trong sản xuất thực phẩm; sau một lần chứa đựng thực phẩm, có thể được tái sinh tùy theo loại plastic. Những vật liệu plastic có nguồn gốc từ phản ứng trùng hợp thì có thể tái sinh dễ dàng hơn những loại có nguồn gốc từ phản ứng trùng ngưng. Plastic dùng làm bao bì thực phẩm thuộc loại nhựa nhiệt dẻo, có tính chảy dẻo thuận nghịch ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ phá hủy, khi nhiệt độ càng cao thì càng trở nên mềm dẻo (nhiệt độ chưa đến điểm phá hủy cấu trúc) khi nhiệt độ được hạ xuống thì vẫn trở lại đặc tính ban đầu GVHD: Lê Văn Nhấất Hoài Trang 7 TÌM HIỂU BAO BÌ BẰNG VẬT LIỆU TRÙNG HỢP  Phân loại Plastic là loại polyme chứa 5000 - 10.000 monomer, có thể có các dạng sau:  Homopolyme: cấu tạo từ một loại monomer  Copolyme: cấu tạo từ hai loại monomer  Terpolyme: cấu tạo từ ba loại monomer Một số loại plastic: Dạng homopolyme                 PE: bao gồm LDPE, LLDPE, MDPE, HDPE LLDPE: linear low density polyethylene LDPE: low density polyethylene MDPE: medium density polyethylene HDPE: high density polyethylene PP : polypropylene OPP : oriented polypropylene PET : polyethyleneglycol therephthalate PS : polystyrene OPS : oriented polystyrene EPS : expanded polystyrene (foamed polystyrene) PVC : polyvinyl chloride PVDC : polyvinylidene chloride PA : polyamide PVA : poly vinylacetat PC : polycarbonate Dạng copolymer       EVA : ethylene + vinylacetat EVOH : ethylene + vinylalcohol EAA : ethylene + axit acrylic EBA : ethylene + butylacrylate EMA : ethylene + methylacrylate EMAA : ethylene + axit methylacrylic 3.5 BAO BÌ KIM LOẠI 3.5.1 Giới thiêuê chung Bao bì kim loại được phát triển thành một ngành công nghệ vào thế kỷ 19 và phát triển mạnh nhất vào đầu thế kỷ 20. Bao bì kim loại chứa đựng bảo quản thực phẩm trong khoảng thời gian rất dài nhằm phục vụ nhu cầu ăn liền cho những vùng xa nơi mà không thể cung cấp, không thu hoạch được thực phẩm tươi sống hoặc đáp ứng yêu cầu của một số đối tượng do điều kiện sống và điều kiện công tác không có thời gian chế biến thực phẩm. Bao bì kim loại chứa đựng thực phẩm ăn liền đã đáp ứng được yêu cầu trên, có thể bảo quản thực GVHD: Lê Văn Nhấất Hoài Trang 8 TÌM HIỂU BAO BÌ BẰNG VẬT LIỆU TRÙNG HỢP phẩm trong thời gian dài từ 2-3 năm, thuận tiện cho việc chuyên chở phân phối nơi xa vì bao bì nhẹ và cứng vững. 3.5.2 Đăcê điểm Nhẹ, thuận lợi cho vận chuyển. Đảm bảo độ kín vì thân nắp đáy đều có thể làm cùng một loại vật liệu nên bao bì không bị lão hóa nhanh 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 độ cao và khả năng truyền nhiệt cao, do đó thực phẩm các loại có thể được 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 thiếc tạo ánh sáng bóng, có thể được in và tráng lớp vec-ni bảo vệ lớp in không bị trầy sước. Quy trình sản xuất hộp và đóng hộp thực phẩm được tự động hóa hoàn toàn. Độ bền hóa học kém, hay bị rỉ và bị ăn mòn Không thể nhìn được sản phẩm bên trong. Nặng và đắt hơn bao bì plastic. Tái sử dụng bị hạn chế. 3.5.3 Phân loại  Phân loại theo vật liệu bao bì Bao bì kim loại thép tráng thiếc (sắt tây): thép tráng thiếc có thành phần chính là sắt, và các phi kim, kim loại khác như cacbon hàm lượng ≤ 2,14%; Mn ≤ 0,8%; Si ≤ 0,4%; P ≤ 0,05%; S ≤ 0,05%. Bao bì kim loại Al: Al làm bao bì có đô Ê tinh khiết đến 99%, và những thành phần kim loại khác có lẫn trong Al như Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Zn, Ti.  Phân loại theo công nghệ chế tạo lon  Lon hai mảnh Lon hai mảnh gồm thân dính liền vớ đáy, nắp rời được ghép mí với thân. Lon hai mảnh chỉ có một đường ghép mí giữa thân và nắp, vật liệu chế tạo lon hai mảnh phải mềm dẻo (Al hoă Êc cũg có thể dùng vật liệu thép có đô Ê mềm dẻo cao). Lon hai mảnh là loại thích hợp chứa các loại thực phẩm có tạo áp suất đối kháng bên trong như là sả phẩm nước giải khát có gas.  Lon ba mảnh (lon ghép) Công nghệ chế tạo lon ba mảnh được áp dụg cho nguyên liệu thép. Lon ba mảnh gồm thân, đáy và nắp. Thân hộ được chế tạo từ một miếng thép chữ nhật, cuộn lại thành hình trụvà được hàn mí thân; nắp và đáy được chế tạo riêng, được ghép mí với thân. GVHD: Lê Văn Nhấất Hoài Trang 9 TÌM HIỂU BAO BÌ BẰNG VẬT LIỆU TRÙNG HỢP 3.6 BAO BÌ NHIỀU LỚP 3.6.1 Giới thiêuê Bao bì màng nhiều lớp là loại bao bì được cấu tạo từ nhiều lớp vật liệu khác nhau như: giấy, nhôm, nhựa, … Mỗi lớp vật liệu có một đặc tính và chức năng khác nhau. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng của bao bì và sản phẩm được chứa đựng mà có thể ghép từng lớp lại 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 để có được một loại vật liệu ghép với các tính năng được cải thiện nhằm đáp ứng các yêu cầu bao bì. Khi đó chỉ một tấm vật liệu vẫn có thể cung cấp đầy đủ tất cả các tính chất như: tính cản khí, hơi ẩm, độ cứng, tính chất in tốt, tính năng chế tạo dễ dàng, tính hàn tốt… như yêu cầu đã đặt ra. Tính chất cuối cùng của một loại vật liệu nhiều lớp phụ thuộc nhiều vào những tính chất của các lớp thành phần riêng lẻ. 3.6.2 Phân loại Bao bì ghép nhiều lớp nhựa với nhau: Gồm các màng nhựa được ghép lại với nhau. Ví dụ: Các bao bì mì ăn liền, túi ngoài bánh, kẹo, trà, cafe,.. thường được ghép từ BOPP/PE; PET/PE,... Các loại túi bánh snack thường được ghép từ PET/PE, OPP/PE, PET/NPET, PET/CPP, OPP/CPP,... Bao bì nhựa và các vật liệu khác: Bao bì ghép nhựa và kim loại: Gồm các màng nhựa và màng kim loại (thường là nhôm) ghép với nhau. Ví dụ: PET/PE/Al/PE, BOPP(PET)/Al/PE,...thường gặp ở túi trà, cafe hòa tan, cafe bột, thức ăn nhanh. Bao bì nhựa và giấy: Giấy/PE/Nhôm/LDPE dùng cho thực phẩm khô cần màng ngăn hơi nước, khí và ánh sáng. Lớp ngoài cùng là PE chống ẩm. Lớp mực in (cellopane) dễ in. Lớp giấy: tăng độ cứng cho bao bì. Bao bì giấy và nhôm: Ví dụ : Thường gặp ở kẹo Sing Gum, kẹo Socola,… Vì nhôm được dát mỏng nên dễ rách, do đó ghép giấy để tăng độ bền của nhôm. Bao bì tetra pak Hình 3.1 Bao bì tetra pak GVHD: Lê Văn Nhấất Hoài Trang 10 TÌM HIỂU BAO BÌ BẰNG VẬT LIỆU TRÙNG HỢP Bao bì tetra là loại bao bì màng ghép rất nhẹ nhằm mục đích vô 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 môi trường, tiện ích cho sử dụng, chuyên chở, phân phối và bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ thường với thời gian dài. Phương thức 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. Cấu trúc: Gồm 7 lớp: 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 nhôm và màng PE trong cùng. Lớp 7: LD PE: cho phép bao bì dễ hàn và tạo lớp trơ tiếp xúc với sản phẩm bên trong. Trong loại bao bì này màng PE được sử dụng lặp lại ba lần với ba 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 . 4 BAO BÌ BẰNG VÂÊT LIÊÊU TRÙNG HỢP 4.1 Giới thiê Êu Bao bì bằng vâ Êt liê Êu trùng hợplà loại bao bì được sản xuất từ những vật liệu có nguồn gốc từ phản ứng trùng hợp GVHD: Lê Văn Nhấất Hoài Trang 11 TÌM HIỂU BAO BÌ BẰNG VẬT LIỆU TRÙNG HỢP Bao bì bằng vâ Êt liê Êu trùnghợp đang ngày càng được sử dụng rô nÊ g rãi do có nhiều ưu điểm như: Chắc chắn, đô Ê bền hóa học cao, đàn hồi tốt, hình thức hấp dẫn, nhẹ, không thấm nước, không cho khí lọt qua,… đồng thời chịu được các chế đô Ê thanh trùng nhiê Êt hoă Êc không bị biến chất trong điều kiê nÊ bảo quản thâm đô Ê 4.2 Đă Êc điểm chung Bao bì bằng vâ Êt liê Êu trùng hợp thường không mùi, không vị. Có loại có thể đạt độ mềm dẻo, áp sát bề mặt thực phẩm khi được tạo nên độ chân không cao trong trường hợp sản phẩm cần bảo quản trong chân không. Có loại bao bì đạt độ cứng vững cao, chống va chạm cơ học hiệu quả, chống thấm khí hơi do đó đảm bảo được áp lực cao bên trong môi trường chứa thực phẩm. Bao bì bằng vâ Êt liê Êu trùng hợp có thể trong suốt nhìn thấy rõ sản phẩm bên trong, hoặc có thể mờ đục, che khuất hoàn toàn ánh sáng để bảo vệ thực phẩm; bên cạnh đó, có loại có thể chịu được nhiệt độ thanh trùng hoặc nhiệt độ lạnh đông thâm độ. Các loại bao bì bằng vâ Êt liê uÊ trùng hợp được in ấn nhãn hiệu dễ dàng, đạt được mức độ mỹ quan yêu cầu. Bao bì bằng vâ tÊ liê uÊ trùng hợp nhẹ hơn tất cả các loại vật liệu bao bì khác, rất thuận tiện trong phân phối, chuyên chở. 4.3 Tình hình phát triển chung của bao bì Nhựa là nguyên liệu quan trọng ngành sản xuất bao bì và liên quan đến cuộc sống của hàng triệu người dân thường ngày, từ sử dụng thực phẩm, sữa chua, sữa tươi, các loại nước giải khát... đựng trong bao bì nhựa đến những vật dụng trong nhà như thau, rổ, dép, tủ, kệ, áo mưa, đồ chơi trẻ em. Bao bì đóng một vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về vê Ê sinh an toàn thực phẩm. Theo một báo cáo phân tích thị trường của Tập đoàn SPG Media, xu hướng ngành công nghiệp bao bì toàn cầu là như sau: Ngành công nghiệp bao bì toàn cầu trị giá 424 tỷ USD , châu Âu chiếm 127 tỷ, Châu Á là 114 tỷ, Bắc Mỹ 118 tỷ, Châu Mỹ La Tinh 30 tỷ, và các nước khác chiếm 30 tỷ. Về tỷ lệ phần trăm, châu Âu chiếm 30%, Bắc Mỹ là 28%, châu Mỹ La tinh chiếm 7%, châu Á chiếm 27% và 8% là của các khu vực khác. Nguyên liệu được sử dụng trong ngành công nghiệp bao bì toàn cầu thì giấy chiếm nhiều nhất là 36%, kim loại là 17%, nhựa 34%, thủy tinh 10% và các loại khác chiếm 3% Theo Công ty nhựa Việt Nam, nhu cầu bao bì nhựa trong vài năm gần đây tăng 15%/năm, riêng bao bì nhựa thực phẩm tăng khoảng 25%/năm. Năm 2006, sản lượng bao bì nhựa tăng gấp 8 lần năm 1996, dự kiến năm 2007 nhu cầu bao bì nhựa của Việt Nam đạt 57.000 tấn, năm 2008 lên 68.400 tấn, năm 2009 là 81.500 tấn và năm 2010 sẽ 105.000 tấn. Nhu cầu bao bì nhựa thực phẩm sẽ còn tăng mạnh hơn trong những năm tới do trình độ tiêu dùng của người dân Việt Nam ngày càng cao hơn GVHD: Lê Văn Nhấất Hoài Trang 12 TÌM HIỂU BAO BÌ BẰNG VẬT LIỆU TRÙNG HỢP Theo Hiệp hội Nhựa Việt Nam, trong năm năm trở lại đây, ngành bao bì nhựa ở nước ta đã phát triển mạnh với tốc độ tăng trưởng bình quân hơn 25%/năm. Trong đó, bao bì nhựa tổng hợp có quy mô thị trường đạt gần 410 triệu USD/năm, riêng lĩnh vực chai PET chiếm đến 282 triệu USD. Còn ở ngành bao bì nhựa, TP Hồ Chí Minh chiếm áp đảo với khoảng 10 nghìn cơ sở đang sản xuất. Bao bì nhựa phát triển mạnh do ngành lương thực và thực phẩm trên địa bàn có bước tăng trưởng tốt trong thời gian gần đây. Ở phân khúc thị trường bao bì nhựa tổng hợp, các nhà sản xuất ở thành phố đang chiếm ưu thế. Trước đây, các nhà sản xuất đồ uống, thực phẩm thành phố phải nhập chai PET và hộp nhựa từ nước ngoài, nhưng hiện nay các công ty bao bì nhựa ở thành phố đã sản xuất được và chiếm khoảng 80% thị phần cung ứng chai PET. Bên cạnh đó, các doanh nghiệp đã đầu tư những dây chuyền công nghệ mới và cung ứng ra thị trường nhiều chủng loại bao bì cao cấp. Bao bì của Tổng Công ty Liksin không chỉ có tính thẩm mỹ mà còn đáp ứng được các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về an toàn vệ sinh thực phẩm. Công ty cổ phần Bao bì Tín Thành cũng vừa sản xuất được loại bao bì cao cấp sử dụng màng ghép phức hợp có chức năng gia tăng độ bảo quản, kéo dài thời gian sử dụng sản phẩm mà không cần dùng chất bảo quản. Loại bao bì này có triển vọng được sử dụng rộng rãi trong ngành sản xuất thực phẩm như bánh, kẹo, trà, cà-phê, gia vị, mì ăn liền, thủy sản, bội giặt... và cả dược phẩm. Với dân số đông và sự phát triển nhanh của ngành công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng đóng gói, ngành sản xuất bao bì nhựa của thành phố sẽ có thị trường rất rộng lớn. Các con số thống kê mới đây của những tổ chức nghiên cứu thị trường về ngành thực phẩm và đồ uống tại Việt Nam cho thấy, tốc độ tăng trưởng tiêu dùng thực phẩm và đồ uống trên đầu người trong năm 2013 tại Việt Nam vẫn tăng và con số này không giảm cho đến năm 2017. Theo các chuyên gia kinh tế, loại bao bì, túi xách vẫn tiếp tục được sản xuất và tiêu thụ mạnh trong thời gian tới do mức độ thông dụng và có lợi thế về chi phí sản xuất bởi sử dụng ít năng lượng, trọng lượng nhẹ, tiết kiệm được chi phí vận chuyển, giảm không gian lưu trữ... và nhất là thu lợi nhuận nhanh. Bao bì nhựa cũng sẽ gắn kết mật thiết hơn với các mặt hàng thực phẩm đóng hộp nhờ những cải tiến không ngừng về chất lượng và tính tiện lợi. 5 CÁC LOẠI VẬT LIỆU TRÙNG HỢP LÀM BAO BÌ 5.1 POLYPROPYLEN (PP) 5.1.1 Cấu tạo Polypropylen (PP) có mối quan hệ gần nhất với PE. Cả hai thuộc về họ polyolefin, được hình thành từ những nguyên tử C và H. Trên thị trường PP được sản xuất ở hai dạng chính: Homopolyme (chuỗi polyme của propylene), và dạng copolyme với ethylene, một số mắc xích của chuỗi polyme được thay thế bằng ethylene. Cấu trúc đơn vị cơ bản của polypropylene là: GVHD: Lê Văn Nhấất Hoài Trang 13 TÌM HIỂU BAO BÌ BẰNG VẬT LIỆU TRÙNG HỢP Hình 5.2 Cấu trúc đơn vị cơ bản của polypropylence Cấu trúc đơn vị cơ bản của PP tương tự cấu trúc của PE với một nhóm methyl thay thế cho một nguyên tử H. Sự trùng hợp tạo propylene không có xúc tác của chất xúc tác lập thể đặc hiệu sẽ xảy ra sự nối kết bừa bãi cho ra một loại cao su hoặc một chất polyme như dầu nhờn. Cấu trúc không gian của PP bao gồm 4 loại: Cấu trúc actactic với sự sắp xếp ngẫu nhiên của những nhóm methyl bên cạnh của chuỗi, như hình dưới: Polyme có cấu trúc cân đối được sản xuất bằng xúc tác lập thể đặc hiệu được gọi là thể Isotactic; tên này xuất phát từ cấu trúc khá đặc biệt: nhóm methyl luôn ở vị trí giống nhau dọc theo nhánh polymer. Những nguyên tử C tự sắp xếp vào một chuỗi xoắn ốc với nhóm methyl nằm bên ngoài. Hai dạng cấu trúc của thể isotactic. Loại isotactic có cấu trúc cân đối và chặt khít trong khi loại atactic thì có sắp xếp ng6a4u nhiên GVHD: Lê Văn Nhấất Hoài Trang 14 TÌM HIỂU BAO BÌ BẰNG VẬT LIỆU TRÙNG HỢP Hai loại cấu trúc khác là syndiotactic và stereoblock. Những polymer stereoblock có thể có sự nghịch chuyển không bình thường và trở thảnh loại polyme isotactic 5.1.2 Các phản ứng trùng hợp tạo thành Phương pháp trùng hợp propylene từ cao su rắn hoặc từ dầu lỏng ở áp suất cao đã xuất hiện rất sớm nhưng hiệu quả không cao. Giáo sự Natta ở Italy đã phát hiện: Trong hệ thống xúc tác Ziegler, tri-ethyl nhôm sẽ cộng với titan tetrachloride tạo nên một xúc tác lập thể đặc hiệu để trùng hợp được PP có trọng lượng phân tử cao với cấu trúc lập thể và không nhánh. Xúc tác lập thể đặc hiệu làm nhiệm vụ điều khiển vị trí của mỗi phân tử monomer đơn vị khi nó được cộng thêm vào để phát triển mạch polyme tránh tạo cấu trúc cân đối từ một monomer đơn vị không cân xứng là propylene. Điều này tạo một bước ngoặt mới trong kỹ thuật trùng hợp. Từ đó những polyme với cấu trúc không gian không cân đối đã được sản xuất bằng phương pháp trùng hợp polymer của Natta với xúc tác Ziegler. Dưới áp suất khoảng 100 at, khí được dẫn vào bình phản ứng, chất xúc tác được phân tán tốt trong một dung dịch hydrocacbon. Nhiệt đó được giữ thấp đủ để đảm bảo trùng hợp polypropylene. Sự khuấy liên tục được thực hiện đến khi polyme tạo thành đạt khoảng 3540% thì chúng được thu hồi và propylen chưa phản ứng được dẫn lấy ra và tái sinh lại. Xúc tác được tách khỏi polymer bằng dung dịch nồng độ thấp của axit HCl trong methyl alcohol. Sau khi tách chiết, polyme được rửa sạch bằng nước để tách axit, chưng cất hơi nước để tách một lượng nhỏ chất rắn, được làm khô, đùn ép và tạo thành viên. Hiện nay đã phát triển thêm nhiều phương pháp sản xuất polypropylen hiệu quả cao. Cơ chế phản ứng trùng hợp PolyPropylene GVHD: Lê Văn Nhấất Hoài Trang 15