Đề tài Bao bì sữa tiệt trùng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  KỸ THUẬT A Ì i A Ì SỮA T T T GVHD: PGS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO Tháng 05 năm 2010 1. Giới thiệu: 1.1 Sản phẩm: sữa tươi tiệt trùng Những ưu điểm của sản phẩm sữa tiệt trùng: Sữa tiệt trùng được qua xử lý ở nhiệt độ rất cao (trên 100oc), Nhờ đó toàn bộ enzyme có trong sữa bị vô hoạt. Sản phẩm sữa tiệt trùng được bảo quản ở nhiệt độ phòng, thời gian bảo quản có thể kéo dài từ 3-6 tháng. Nhà sản xuất có thể tiết kiệm được chi phí bảo quản và vận chuyển trong điều kiện nhiệt độ bình thường ( sữa thanh trùng phải được bảo quản ở nhiệt độ thấp 5- 7oC). Người ta có thể sử dụng phương pháp tiệt trùng ngoài bao bì hoặc trong bao bì, bài này đề cập đến sản phẩm sữa tiệt trùng ngoài bao bì sử dụng nhiệt độ siêu cao UHT (ultra high temperature). 1.1.1 Quy trình công nghệ: Hình1: sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa tiệt trùng UHT Sữa nguyên liệu Chuẩn hóa Bài khí Đồng hóa Rót sản phẩm Tiệt trùng UHT Sữa tiệt trùng UHT Bao bì giấy vô trùng 1.1.2 ặc tính sản phẩm: Thành phần hóa học của sữa bò: _Nước: 87.1% _Tổng các chất khô chiếm: 12.9% + protein 3.4% +chất béo 3.9% +carbohydrate 4.8% +khoáng 0.8% Quá trình tiệt trùng trong bao bì diễn ra ở nhiệt độ cao, thời gian dài nên có thể dẫn đến những bất lợi: _Một số vitamin bị phân hủy, đặ biệt là B1B2 , 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 khử và chất màu. _Một số protein trong sữa có thể bị biến tính. Để hạn chế những điều này, ta sử dụng quá trình tiệt trùng ngoài bao bì để giảm thời gian tiệt trùng, hạn chế tổn thất các cấu tử dinh dưỡng. Sữa sau khi tiệt trùng phải được rót vào bao bì trong điều kiện vô trùng với bao bì đã được vô trùng. Hiện nay, loại bao bì được sử dụng là bao bì nhiều lớp, đó là loại bao bì duy nhất hiện nay dùng cho các sản phẩm tiệt trùng ngoài bao bì, bao bì giấy thì được vô trùng dễ dàng hơn so với các loại bao bì khác. 1.2 Bao bì nhi u lớp: Sản phẩm bao bì chứa đựng thực phẩm đã chế biến được yêu cầu đảm bảo độ kín, chống bất kì sự xâm nhập nào từ môi trường ngoài vào môi trường bên trong, cũng như chống thấm bất kì thành phần nào từ thực phẩm. Đồng thời còn có những yêu cầu khác như: độ bền kéo, độ bền chống va đập, trong suốt, sáng bóng và một số tính chất khác như chống thấm dầu, dung môi, chống tĩnh điện, bền thời tiết, dễ in ấn và có thể thanh trùng tiệt trùng. Thực tế, không có loại vật liệu nào có thể đồng thời đáp ứng mọi tính chất cần thiết. Vì thế, cần thiết kết hợp nhiều loại vật liệu bổ sung ưu điểm, che lấp hoàn toàn khuyết điểm. Do đó, màng ghép nhiều lớp được chế tạo và nhanh chống chiếm ưu thế trong ngành bao bì thực phẩm.  Phương pháp chế tạo màng ghép nhi u lớp: _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. _Dùng chất kết dính là các pe đồng trùng hợp để kết dính các loại vật liệu lại với nhau, tổng lượng chất kính dính của các lớp rất nhỏ, khoảng 15-20% khối lượng các loại màng chính, có thể có chiều dày rất nhỏ, khoảng 3 µm. Đa số các màng ghép có dùng chất kết dính đều có ghép lá nhôm, để ngăn cản ánh sáng thấy được hoặc tia tử ngoại; hoặc có ghép lớp giấy kraft có tính dễ xếp nếp, tăng độ dày, tính cứng vững của bao bì. +Ghép lớp pe trong cùng để tạo khả năng hàn dán nhiệt tốt, dễ dàng. Màng ldpe hay lldpe cũng có thể được phủ ngoài cũng nhằm muc đích chống thấm hơi nước, chống ướt bao bì. +Thông thường màng opp được ghép ngoài cùng các bao bì dạng túi nhằm mục đích bao bì có thể dễ xé mở dễ dàng, in ấn tốt, tạo độ bong cao cho bề mặt bao bì. _ Màng được đùn qua thiết bị ép đùn( đồng đùn ép nhiều loại vật liệu plastic) Màng ghép có thể có độ dày khoảng 375µm. 2. Bao bì cho sữa tiệt trùng: 2.1. Giới thiệu chung: 2.1.1 Các lớp bao bì: Để bao gói sữa tiệt trùng, bao bì phải được cấu tạo tối thiểu 6 lớp vật liệu như sau (tính từ ngoài vào trong) : – Polyethylene: có tác dụng chống thấm nước. fgf –hh –Giấy: để in các thông tin của sản phẩm lên bao bì. –Carton: tạo độ cứng cho bao bì. –Polyethylene: để kết nối phần carton với giấy. –Giấy nhôm: có tác dụng ngăn ngừa ánh sáng từ môi trường bên ngoài tác động đến sản phẩm, ngăn ngừa sự khuếch tán của nước và các cấu tử khác. –Polyethylene: giúp cho việc hàn kín bao bì dễ dàng bằng phương pháp ép nhiệt. Ngoài trừ lớp carton, các lớp còn lại có độ dày rất mỏng, xấp xỉ 20 µm. Riêng lớp giấy nhôm có độ dày mỏng hơn nữa. Điểm khác nhau giữa bao bì giấy dành cho sữa tiệt trùng và bao bì giấy dành cho sữa thanh trùng là ép sát bên trong lớp giấy có đến hai lớp polyethylene mỏng được ngăn cách nhau bởi một lớp nhôm. Cấu trúc này giúp ngăn cản triệt để ánh sáng và oxy không khí từ môi trường bên ngoài có thể xâm nhập vào bên trong hộp. Chính vì thế mà sản phẩm có thể bảo quản ở nhiệt độ phòng trong thời gian dài. 2.1.2. ặc tính của các lớp vật liệu của bao bì: – Polyethylene (PE): Polyethylene được sản xuất từ sự trùng hợp khí ethylene ( C2H4) tạo thành mạch polymer ( - CH2 – CH2 -)n. Được phân thanh 3 nhóm chính: LDPE- low density polyethylene : 0.91- 0.925g/cm 3 MDPE- medium density polyethylene : 0.926- 0.94g/cm 3 HDPE- high density polyethylene : 0.941- 0.965g/cm 3 LLDPE-linear low density polyethylene : 0.92g/cm 3 Hai loại PE thường dùng trong bao bì nhiều lớp: LDPE và HDPE. Bảng đặc điểm: LDPE HDPE Đặc điểm: Trong nhưng có ánh hơi mờ, độ bóng bề mặt khá cao. Bị kéo dãn và dễ đứt dưới tác dụng của lực. Tính chịu nhiệt: Tnc = 93 o C Tmin = -57 o C Thàn = 120 – 150 o C Khả năng chống lại các tác nhân: –Chống thấm nước tốt –Chống thấm các khí O2, CO2, N2 và hơi nước kém. –Chống thấm dầu mỡ kém Trong mờ, kém mềm dẻo hơn LDPE, tính cũng vững cao. Có tính chất cơ lý cao. Tnc = 121 o C Tnc = -46 o C Tnc = 140=150 o C –Chống thấm nước tốt –Chống thấm các khí O2, CO2, N2 và hơi nước tốt. –Chống thấm dầu mỡ cao hơn. –Bền đối với acid, kiềm và muối vô cơ. –Bị hư hỏng trong dung môi hữu cơ. –Khi bị chiếu xạ thì trở nên vàng, trong suốt, giòn. Khả năng in ấn trên bao bì: kém Ứng dụng: –Dùng làm bao bì cho thủy sản lạnh đông. –Dùng làm lớp trong cùng bao bì nhiều lớp vì dễ dàng hàn dán nhiệt. –Túi đựng vật phẩm các loại một cách tạm thời. –Bền đối với acid, kiềm và muối vô cơ. –Bị hư hỏng trong dung môi hữu cơ. –Khi bị chiếu xạ thì trở nên vàng, trong suốt, giòn. –Có thể dùng làm bao bì cho sản phẩm lạnh đông. –Làm lớp ngoài của bao bì dạng túi ghép nhiều lớp, hoặc tạo hình các loại ly, chén. Lọ bình chứa các loại vật phẩm cần thanh trùng. – Giấy nhôm: Một đặc điểm quan trọng của nhôm là chống được tia cực tím do đó nhôm được dùng ở dạng lá nhôm ghép với các vật liệu khác như plastic để bao gói thực phẩm, chống thoát hương, chống tia cực tím. Nhôm được sử dụng làm bao bì thực phẩm có độ tinh khiết từ 99-99,8%. ở dạng lá, nhôm có thể có độ dày như sau: 7,9,12,15,18 µm. 2.2.Bao bì tetrabrik: Bao bì tetrabrik được đóng thực phẩm theo phương pháp tetrapak là loại bao bì màng ghép rất nhẹ nhằm mục đích vô trùng, đảm bảo chất lượng tươi ban đầu cho nguyên cho sản phẩm giàu dinh dưỡng, 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 thời gian dài. 2.2.1 Cấu trúc bao bì Lớp 1: màng HDPE: chống thấm nước, bảo vệ lớp in bên trong bằng giấy và tránh bị trầy xước. Lớp 2: giấy in ấn: trang trí và in nhãn. Lớp 3: giấy kraft: có thể gấp nếp tạo hình dáng hộp. Lớp này có độ cứng và dai chịu được những va chạm cơ học. Lớp 4: màng copolymer của PE: lớp keo kết dính giữa giấy kraft và màng al. Lớp 5: màng Al: ngăn chặn ẩm, ánh sáng, khí và hơi. Lớp 6: ionomer hoặc copolymer của PE: lớp keo kết dính giữa màng nhôm và màng HDPE trong cùng. Lớp 7: LDPE: cho phép bao bì dễ hàn và tạo lớp trơ tiếp xúc với sản phẩm bên trong. 2.2.2 ặc điểm: Bao bì tetrabrik đã sử dụng loại plastic PE lặp lại 4 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 than bằng LDPE chỉ áp dụng nhiệt độ hàn khoảng 110-120oc. Lớp kết dính giữa lớp Al và giấy kraft, được cấu tạo bởi vật liệu PE đồng trùng hợp. Lớp này chống thấm phụ trợ cho lớp PE trong cùng và lớp màng nhôm mỏng; màng nhôm chống thấm khí, hơi và hơi nước tốt. Việc sử dụng màng nhôm, màng ionomer dạng chất keo kết dính và màng PE trong cùng đã tạo nên tính thuận lợi: nơi cắm ống hút vào uống là bề mặt hình tròn nhỏ đươc che chở bởi chỉ 3 lớp này, tạo nên sự dễ dàng đục lỗ chỉ bằng đầu nhọn của ống hút plastic. Lớp màng nhôm trợ giúp khả năng chống thấm khí hơi của màng PE, đồng thời chống ánh sáng đi qua màng PE ở vị trí đục lỗ cắm ống hút. Hình – 2: sản phẩm có lỗ cắm ống hút 3.Nội dung ghi nhãn của sản phẩm sữa ươi iệt trùng: 3.1 Nội dung ghi nhãn bắt buộc –Tên thực phẩm:chữ viết tên thực phẩm có chiều cao không nhỏ hơn 2mm –Thành phần cấu tạo:  Phải liệt kê tất cả các thành phần của sản phẩm trên nhãn.  Thuật ngữ “thành phần” có thể được ghi là thành phần hay thành phần cấu tạo, phải được ghi rõ với cỡ chữ lớn hơn và nét đậm hơn phần liệt kê các thành phần có trong sản phẩm.  Tất cả các thành phần phải được liệt kê theo thứ tự giảm dần tính theo tỉ lệ khối lượng của từng thành phần cấu tạo nên thực phẩm  Thành phần là chất phụ gia được ghi trên nhãn theo một trong hai cách: + Tên nhóm và tên chất phụ gia + Tên nhóm và mã số quốc tế của các chất phụ gia, mã số được đặt trong ngoặt đơn. Sau các từ “Hương liệu” hay “ Chất tạo màu” cần ghi thêm “tự nhiên” hay “ nhân tạo” (hay “tổng hợp”) –Hàm lượng tịnh và khối lượng ráo nước –Địa chỉ nơi sản xuất: phải ghi cả tên, địa chỉ và số điện thoại của cơ sở sản xuất. địa chỉ gồm: số nhà, đường phố, phường (xã), quận (huyện), thị xã, thành phố (tỉnh). –Nước xuất xứ: nước xuất xứ của thực phẩm phải được ghi theo quy định sau:  Sữa sản xuất trong nước phải ghi rõ “ Sản xuất tại Việt Nam”.  Sản phẩm nhập khẩu phải ghi rõ tên nước sản xuất, tên và địa chỉ công ty nhập khẩu (ghi rõ trên nhãn phụ bằng tiếng Việt được gắn trên bai bì sản phẩm nhập khẩu –Kí hiệu mã lô hàng: trên liện hàng phải ghi rõ kí hiệu, mã của công ty, nhà sản xuất lô hang để nhận biết về thời điểm sản xuất lô hàng đó. –Số đăng kí chất lượng –Thời hạn sử dụng và hướng dẫn bảo quản Hình – 3: bao bì có in thời hạn sử dụng –Hướng dẫn sử dụng 3.2 Nội dung ghi nhãn khuyến khích: –Dấu hiệu phân hạng chất lượng –Dấu hiệu đạt chứng nhận –Sự tăng sản lượng sản phẩm để khuyến mãi –Sự bổ sung các hoạt chất dinh dưỡng vào thực phẩm –Kiến thức dinh dưỡng 4.Phương hức đóng bao bì: Sữa được tiệt trùng ngoài bao bì bằng thiết bị tiệt trùng liên tục dạng ống lồng ống hoặc dạng bản mỏng sau đó được đóng bao bì. Các lớp vật liệu giấy được in nhãn theo yêu cầu của xí nghiệp sản xuất, sau đó được ghép cùng với 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). Hình - 4: mẫu mã bao bì Hình – 5 : quá trình in nhãn lên bao bì Hình – 6: những cuộn bao bì giấy Trước khi chiết rót, cuộn nguyên liệu bao bì được tiệt trùng bằng dung dịch h2o2, loại dung dịch h2o2 (dùng dòng không khí nóng vô trùng 180 o c) và được sấy khô trong phòng kín vô trùng rồi được đưa vào máy hàn dọc thân hộp và ghép đáy. Sữa được tiệt trùng uht ở nhiệt độ cao và thời gian cực ngắn: 143oc, t = 6 giây; thời gian nâng nhiệt và hạ nhiệt độ tiệt trùng cũng xảy ra rất nhanh: 5-6 phút. Sữa được rót định lượng vào hộp và bao bì được hàn ghép mí đầu, cắt rời, xếp góc. Hộp sản phẩm được dòng nước phun để làm sạch chất lỏng dính ở các mối hàn đầu và đáy, sau đó được thổi không khí nóng để khô hộp. Số lượng 4 hay 6 hộp sản phẩm được xếp khối và bọc màng co pvc hoặc màng copolymer eva. Người ta kết hợp tạo hình và tiệt trùng bao bì rồi chiết rót sữa vào bao bì trên cùng một hệ thống thiết bị rót. Sau khi đóng bao bì, sản phẩm được giữ ở nhiệt độ thường trong thời gian 6 tháng vẫn giữ được chất lượng sản phẩm. Sau khi mở bao bì sử dụng, phần thực phẩm còn thừa lại phải được bảo quản lạnh 5-10oc, thời gian bảo quản có thể là 5 ngày. Hình – 7: các loại mối ghép mí thân của hộp giấy tetrabrik Hình – 8: phương pháp đóng thức uống vào bao bì tetrabrik Hình – 9: quy trình cho sản phẩm sữa hộp có gắn ống hút. Hình – 11: quy trình cho sản phẩm không có ống hút. 5. Sản phẩm: các hình thức bao bì sản phẩm 6. Bao bì cho phân phối, vận chuyển Sản phẩm sữa tiệt trùng thường ghép thành từng lốc, mỗi lốc 4 hộp. Sau đó, các lốc lại được xếp vào thùng carton, mỗi thùng chứa 12 lốc, là các bao bì vận chuyển. Hình – 12: sữa được ghép thành từng lốc Bao bì vận chuyển cũng phải được ghi nhãn theo đúng quy định, nhưng đơn giản hơn so với bao bì của hang hóa bán lẻ, thông thường có thể ghi: – Thương hiệu – Tên sản phẩm – Địa chỉ nhà sản xuất, nơi đóng bao bì – quốc gia sản xuất – Hạn sử dụng – Số lương hay trọng lượng – Mã số mã vạch – Các ký hiệu, dấu hiệu phân hạng thực phẩm (nếu có) (ví dụ như dấu hiệu hàng Việt Nam chất lượng cao) 7. Thành tựu công nghệ: Bao bì chế tạo từ sữa Bao bì thực phẩm được làm từ một số thành phần có trong sữa bò hứa hẹn một sự thay thế bao bì cũ được sản xuất từ các chất hóa học công nghiệp. Theo Peggy Tomasula, một trong số các tác giả của cuốn sách “Dairy-Derived Ingredients: Food and Nutraceutical Uses”, việc tích cực sử dụng các sản phẩm bao bì (có thể phân hủy) như thế này sẽ là hướng phát triển mới cho ngành công nghiệp sản xuất sữa và các sản phẩm được làm từ sữa. Tomasula hiện là Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Chế biến sữa (ở Wyndmoor) – nơi có nền khoa học phát triển mạnh, đã đưa công nghệ sản xuất bao bì từ sữa ứng dụng vào sản xuất. Loại bao bì này có thể phân hủy và ngăn ôxy thâm nhập tốt hơn bao bì nilon. Hiện nay, trên thị trường, nhìn chung phần lớn các bao bì thực phẩm đều được chế tạo từ hạt nhựa tổng hợp, vì thế thường rất mỏng, dai. Nhưng người tiêu dùng và ngay cả những nhà bán lẻ thực phẩm đều không thực sự thích thú loại túi này. Họ luôn mong chờ một sản phẩm thay thế, có nguồn gốc tự nhiên, hoàn toàn không độc hại. Trong chương sách có tiêu đề “Sử dụng thành phần của sữa để làm nguyên liệu sản xuất bao bì không độ hại, có thể phân huỷ”, bà Tomasula cho biết bà đã cùng đồng nghiệp là cô Phoebe Qi (xem ảnh) tách chất đạm có trong sữa để chế tạo ra bao bì. Tomasula còn nhấn mạnh: Chất đạm của sữa bò là nguyên liệu sản xuất chính, sẽ được pha trộn với một số hợp chất khác và hỗn hợp này trong tương lai sẽ là nguyên liệu tự nhiên được sử dụng cho nhiều mục đích sản xuất khác. Bao bì làm từ sữa bò có ưu điểm là rất kín, ngăn được ôxy, cacbon-điôxit và lưu giữ lâu mùi hương của thực phẩm. Nhưng ngược lại, cũng đã bộc lộ những nhược điểm rất đặc thù, đó là dễ bị rịn nước (hơi ẩm thẩm thấu ra ngoài) vì protein có trong sữa bò có thể hoà tan trong nước. Vì vậy, mục tiêu trước mắt của nhóm nghiên cứu là cải thiện tình trạng ngấm nước của loại bao bì này. Theo LNT (Agroviet/ERRC) 8. Tài liệu tham khảo Đống Thị Anh Đào, Kỹ thuật bao bì thực phẩm, Nhà xuất bản đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2008.