Giới thiệu - Công nghệ bao bì nhựa màng nhiều lớp Tetrapak

Bao bì màng nhiều lớp Nhóm 2 PAGE  -PAGE 16- MỤC LỤC Lời mở đầu 3 I.  Giới thiệu bao bì màng nhiều lớp 4 1.1 Định nghĩa và mục đích 4 1.2 Cấu trúc và phân loại 4 1.2.1 Cấu trúc 4 1.2.2 Phân loại 5 II. Phương pháp chế tạo màng nhiều lớp 6 2.1 Trực tiếp 6 2.1.1 Phương pháp đùn cán trực tiếp 6 2.1.2 Phương pháp đùn thổi 6 2.2 Phương pháp gián tiếp 7 III. Các phương pháp ghép màng 8 3.1 Phương pháp ghép ướt  8 3.2 Phương pháp ghép khô không dung môi 9 3.3 Ghép đùn 10 IV. Ưu nhược điểm bao bì màng nhiều lớp  11 4.1 Ưu điểm  11 4.2 Nhược điểm  11 V. Phương pháp đóng gói bao bì Tetrapak 11 5.1 Lịch sử của bao bì Tetrapak 11 5.2 Giới thiệu về bao bì Tetrapak 12 5.3 Cấu trúc bao bì Tetrapak  12 5.3.1 Nguyên liệu  12 5.3.2 Cấu trúc của giấy Tetrapak 12 5.3.3 Cách đóng gói bao bì Tetrapak 13 5.3.4 Ưu nhược điểm bao bì Tetrapak 13 5.3.5 Một số sản phẩm bao bì Tetrapak 14 Danh mục những từ viết tắt 14 LỜI KẾT 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO 16 LỜI MỞ ĐẦU Bao bì nói chung và bao bì thực phẩm nói riêng đã được con người biết đến và sử dụng từ lâu đời. Tùy thuộc vào từng giai đoạn phát triển mà các hình thức và mẫu mã bao bì cũng khác nhau. Ban đầu, con người tận dụng những vật liệu từ thiên nhiên như lá cây,vỏ cây để làm dụng cụ chứa đựng thực phẩm. Do vậy, mà bao bì trong thời kỳ này còn mang tính sơ khai và chưa thể hiện hết đầy đủ các chức năng của nó. Sau đó, nhờ sự phát triển của các ngành như: công nghiệp gốm, sứ; thủy tinh; công nghiệp luyện kim; công nghiệp giấy; công nghiệp chất dẻo mà ngành công nghiệp bao bì thực phẩm cũng có những bước phát triển vượt bậc. Chức năng của bao bì thực phẩm cũng nhờ đó mà mở rộng và hoàn thiện hơn. Tuy nhiên, đứng trước nhu cầu gia tăng thời gian lưu trữ thực phẩm đòi hỏi các nhà sản xuất phải chế tạo ra một loại bao bì mới. Bao bì màng nhiều lớp ra đời đã phần nào giải quyết được yêu cầu đó. Không những vậy nó còn tạo ra bước đột phá quan trọng cho ngành công nghiệp thực phẩm nhờ vào những tính chất đặc biệt vượt trội so với các loại bao bì khác. Vậy bao bì màng nhiều lớp là gì, cách tạo ra chúng ra sao, chúng có những tính chất gì đặc biệt ? Tất cả những điều này sẽ được giải đáp phần nào trong bài báo cáo sau đây. Dù đã hết sức cố gắng, nhưng do lượng kiến thức còn hạn chế, thời gian lại có hạn nên không thể tránh khỏi sai sót. Mong giảng viên và các bạn đóng góp ý kiến để bài báo cáo được hoàn thành tốt hơn. Nhóm sinh viên I.  Giới thiệu bao bì màng nhiều lớp 1.1 Định nghĩa và mục đích : 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. Màng ghép thường được sử dụng rộng rãi làm nguyên  liệu cho bao bì thực phẩm, dược phẩm… Sự hình thành màng  ghép là việc kết hợp có chọn lựa giữa màng nguyên liệu ban đầu, mực in, 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 kỹ thuật, tính kinh tế, tiện dụng thích hợp cho từng loại bao bì, giữ gìn chất lượng sản phẩm bên trong bao bì, giá thành rẻ,… 1.2 Cấu trúc và phân loại : 1.2.1 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 nhựa rẻ tiền. Vật liệu được dùng thường 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 để kết hợp các loại vật liệu có bản chất khác nhau. + Các lớp cản: được sử dụng để có được những yêu cầu đặc biệt về khả năng cản khí và giữ mùi. Vật liệu được sử dụng thường là PET (trong việc ghép màng), nylon, EVOH và PVDC. + Các lớp vật liệu hàn: thường dùng là  LDPE và hỗn hợp LLDPE, EVA, inomer,… 1.2.2 Phân loại: Phân loại theo vật liệu: *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. II. Phương pháp chế tạo màng nhiều lớp Có 2 phương pháp chính: trực tiếp và gián tiếp 2.1 Trực tiếp: 2.1.1 Phương pháp đùn cán trực tiếp : - Nguyên tắc: được thực hiện rất đơn giản. Từ các vật liệu ban đầu là polymer người ta cho vào những đường dẫn khác nhau trên thiết bị đùn cán sau đó được dẫn vào một đường ống chung và đùn cán trực tiếp ra các màng ghép. - Ưu điểm: tiết kiệm thời gian và hạn chế hiện tượng tách lớp giữa các lớp màng ghép. - Nhược điểm: do trực tiếp đùn cán từ nhiều loại vật liệu nên sự đồng đều bề mặt không cao. Phải dựa vào độ nóng chảy của từng loại nhựa trước khi đùn ép cũng như các vật liệu đùn cán phải có cấu trúc tương tự nhau. 2.1.2 Phương pháp đùn thổi: Nhựa nóng chảy được đẩy qua một khe tạo hình vành khuyên, thường bố trí thẳng đứng, để tạo thành một ống thành mỏng. không khí được đưa vào thông qua một lỗ hổng ở giữa khuôn thổi vào bên trong để thổi phồng ống. Phía trên khuôn người ta bố trí một vòng không khí tốc độ cao để làm nguội màng phim nóng. Ống màng sau đó tiếp tục đi lên, tiếp tục được làm lạnh đến khi nó đi qua con lăn để làm dẹp lại tạo thành màng đôi. Màng đôi này sau đó được đưa ra khỏi tháp đùn thông qua một hệ thống các con lăn. Thông thường, khoảng tỉ lệ giữa khuôn và ống màng thổi từ 1,5 - 4 lần so với đường kính khuôn. Mức độ kéo căng của màng khi chuyển từ trạng thái nóng chảy sang nguội cả theo chiều bán kính lẫn chiều dọc ống có thể dễ dàng điều khiển bằng cách thay đổi thể tích không khí ở bên trong ống và thay đổi tốc độ kéo. Điều này giúp cho màng thổi ổn định hơn về tính chất so với màng đúc hay đùn truyền thống chỉ có kéo căng dọc theo chiều đùn. 2.2 Phương pháp gián tiếp: Đối với phương pháp này trước tiên người ta phải sản xuất ra các loại màng đơn khác nhau sau đó ghép chúng lại với nhau theo phương pháp ép nhiệt có hoặc không có lớp kết dính. Trong phương pháp ghép này đòi hòi các màng ghép phải có sự tương thích về cấu trúc và bề mặt của từng lớp màng. Phương pháp đùn cán gián tiếp: - Nguyên tắc: cũng được thực hiện trên cùng một thiết bị nhưng phương pháp tiến hành khác nhau. Trên cùng một đường dẫn các vật liệu không được đùn ra cùng lúc mà các lớp được đùn ra theo trình tự nhất định. Khi lớp màng thứ nhất được đùn ra, lớp nhựa đầu tiên khô lại hay đã đóng rắn thì lớp nhựa thứ hai được trãi lên lớp nhựa thứ nhất và trình tự cứ như vậy thì màng ghép sẽ được tạo ra. - Ưu điểm: các vật liệu cho vào thiết bị đùn cán có thể khác nhau và đảm bảo được độ đồng đều bề mặt sau khi đùn cán. - Nhược điểm: phương pháp này mất khá nhiều thời gian so với phương pháp đùn cán trực tiếp. Yêu cầu của quá trình: - Trong quá trình đùn cán nguyên liệu plastic phải không được lẫn nước do nước sẽ làm cho cấu trúc hạt trở nên không đồng đều và làm giảm liên kết giữa các hạt plastic khi đùn cán. - Đồng thời phải chú ý đến nhiệt trong quá trình đùn cán nếu quá cao có thể gây hư hỏng cấu trúc của plastic. - Lớp màng phải có khả năng hàn dán nhiệt tốt và có tính trơ đối với sản phẩm tính chống thấm tốt. III. Các phương pháp ghép màng 3.1 Phương pháp ghép ướt : Ở phương pháp ghép ướt là phương pháp ghép bằng keo, tại thời điểm ghép hai lớp vật liệu với nhau chất kết dính (keo) ở trạng thái lỏng. Đây là phương pháp ghép được sử dụng khá rộng rãi đặc biệt ứng dụng nhiều nhất khi ghép màng nhôm với giấy. Keo sử dụng trong phương pháp ghép này là dạng keo polymer nhân tạo gốc nước.Trong quá trình ghép keo ở trạng thái lỏng chúng sẽ thẩm thấu qua một lớp vật liệu và bay hơi sau đó.     A. Cuộn xả 1                           E. Bộ phận ghép dán B. Bộ phận tráng keo              F. Các lô ép và căng màng C. Bộ phận sấy                        G. Cuộn thu D. Cuộn xả 2 Keo được tráng lên lớp vật liệu 1 ít có tính thấm nước hơn, sau đó ngay lập tức được ghép với lớp vật liệu thứ 2. Bộ phận ghép gồm cặp lô trong đó có một lô được mạ Crom và một lô cao su. Sau khi ghép nước chứa trong keo sẽ bay hơn tại đơn vị sấy, keo khô tạo kết dính giữa hai lớp vật liệu. 3.2 Ghép khô không dung môi: Là phương pháp ghép bằng keo, như tên công nghệ đã chỉ ra, kỹ thuật ghép màng không dung môi không sử dụng tới các loại keo có gốc dung môi mà sử dụng loại keo 100% rắn. Nhờ đó ta có thể giảm một cách đáng kể việc tiêu thụ năng lượng tiêu tốn cho các công đoạn sấy khô dung môi trong keo hoặc cho việc thổi và thông gió. Keo được sử dụng là loại keo 1 hoặc 2 thành phần, loại keo một thành phần được dùng chủ yếu để ghép với giấy. Để ghép bằng keo không dung môi, đòi hỏi phải có bộ phận tráng keo đặc biệt, bằng cách dùng trục tráng keo phẳng thay vì trục khắc, gồm các trục được gia nhiệt và các trục cao su. Sức căng bề mặt của màng phải được chú ý đặc biệt, để xử  lý độ bám dính, vì độ bám dính ban đầu của keo rất yếu khi chưa khô. Lớp keo được tráng vào khoảng từ: 0.8-1.5g/m2. Các ưu điểm của công nghệ ghép màng không dung môi như sau: Giảm được tiếng ồn do bởi không có hệ thống thông gió Không còn sót dung môi trong lớp màng đã ghép, do đó rất thích hợp cho việc dùng làm bao bì thực phẩm, dược phẩm. Không gây ô nhiễm không khí Chi phí đầu tư thấp Không cần sấy qua nhiệt Không cần bảo vệ sự nổ gây ra dung môi Yêu cầu về mặt bằng ít Chi phí sản xuất thấp Tốc độ sản xuất cao Công nghệ ghép màng không dung môi  là công nghệ ghép màng tiên tiến nhất hiện nay trong lĩnh vực ghép màng, các nhà sản xuất và biến đổi bao bì trên thế giới đang chuyển sang phương pháp ghép màng không dung môi này. 3.3 Ghép đùn: Phương pháp: sử dụng nhiệt độ để làm tan chảy bề mặt tiếp xúc giữa các lớp vật liệu. Sau đó dùng áp lực để ghép các lớp vật liệu với nhau IV. Ưu nhược điểm bao bì màng nhiều lớp 4.1 Ưu điểm : + Phát huy các ưu điểm và khắc phục được về cơ bản các nhược điểm của các loại bao bì bằng vật liệu truyền thống + Khối lượng bao bì nhỏ + Chống ẩm, chống thấm khí tốt + Có thể sản xuất hàng loạt trên dây chuyền công nghệ bao bì hiện đại với năng suất lớn, mức độ tiêu chuẩn hóa cao 4.2 Nhược điểm : + Không có khả năng chịu nhiệt độ cao nên không thể làm bao bì cho các sản phẩm thực phẩm cần thanh trùng ở nhiệt đọ cao + Bao bì màng nhiều lớp phần lớn chỉ áp dụng trên dây chuyền đóng gói vô khuẩn V. Phương pháp đóng gói bao bì Tetrapak 5.1 Lịch sử của bao bì Tetrapak : Cách đây hơn 60 năm, Ruben Rausing đã có một phát minh kỳ diệu và được coi là một cuộc cách mạng đối với ngành giấy cũng như ngành thực phẩm. Lần đầu tiên trên thế giới đã xuất hiện những hộp giấy carton Tetrapak có thể đựng được sữa, nước uống và thực phẩm. Các sản phẩm của tập đoàn bao bì Tetrapak hiện có mặt tại hơn 170 nước trên thế giới. Gần 20.000 công nhân đang làm việc tại các xưởng sản xuất của Tetrapak đem lại doanh thu hàng năm lên tới 8 tỷ euro từ bao bì carton. Tại Mỹ, Ruben Rausing nhận thấy rằng ở đó người ta sử dụng hộp carton rất nhiều. Trong các trung tâm thương mại, siêu thị, đa số hàng hóa tiêu dùng, kể cả gạo mỳ, khoai tây và rau đều được đựng trong những hộp carton. Ngay cả nhiều đồ uống như sữa, nước ngọt, tuy được đóng chai thủy tinh hay chai nhôm nhưng cũng để trong hộp giấy cho dễ xếp và dễ vận chuyển. Điều này khác hẳn với thói quen và truyền thống ở châu Âu là dùng các thùng gỗ hay hộp gỗ, hộp sắt là chính. Dù lúc đó chưa kịp nghĩ kỹ là dùng bao bì carton có lợi gì nhưng Ruben Rausing đã rất nhạy bén nhận ra một xu thế mới: chắc chắn châu Âu cũng sẽ phổ biến hình thức bao bì này. 5.2 Giới thiệu về bao bì Tetrapak Bao bì Tetrapak được đóng thực phẩm vào theo phương pháp Tetrapak là loại bao bì màng ghép rất nhẹ nhằm mục đích vô trùng, đảm bảo chất lượng tuơi ban đầu 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 Bản chất của phương pháp này là tiệt trùng riêng lẻ thức uống dạng lỏng và bao bì, sau đó rót định lượng dịch vào bao bì và hàn kín trong môi trường vô trùng. 5.3 Cấu trúc bao bì Tetrapak : 5.3.1 Nguyên liệu : Gồm có: Những lớp giấy bìa và nhựa (75%) Polyethylene (20%) Lớp lá nhôm siêu mỏng (5%). Các loại vật liệu này được ép một cách khéo léo để tạo thành một cấu trúc bền vững. 5.3.2 Cấu trúc của giấy Tetrapak: 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 hạt, lớp này có độ cứng và dai chịu đựng được những va chạm cơ học. Lớp 4 (màng copolymer của PE): lớp keo kết dính giữa giấy kraft và màng nhôm. Lớp 5 (màng nhôm): 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. 5.3.3 Cách đóng gói bao bì Tetrapak: Các lớp vật liệu giấy được in nhãn theo yêu cầu của xí nghiệp sản xuất, sau đó được ghép với các lớp vật liệu khác và quấn thành từng cuộn có chiều rộng bằng chu vi của thân trụ hộp. Trước khi chiết rót, cuộn nguyên liệu bao bì được tiệt trùng bằng dung dịch H2O2 và được sấy khô trong phòng kín vô trùng và được đưa vào máy hàn dọc thân hộp và ghép đáy. Sau đó dịch thực phẩm được chiết 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. 5.3.4 Ưu nhược điểm bao bì Tetrapak: Ưu điểm: Giảm tổn thất tối đa hàm lượng vitamin (giảm hơn 30% so với chai thủy tinh) Đảm bảo cho sản phẩm không bị biến đổi màu, mùi Ở nhiệt độ thường thời gian bảo quản thực phẩm dài hơn so với các loại bao bì khác Ngăn cản sự tác động của ánh sáng và oxy Dễ dàng vận chuyển và sử dụng Có thể tái chế nên giảm thiểu được ô nhiễm môi trường Đảm bảo cho sản phẩm được vô trùng tuyệt đối Nhược điểm: Mang nhược điểm của bao bì màng nhiều lớp 5.3.5 Một số sản phẩm bao bì Tetrapak: DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT PE: Polyethylen LDPE: Low density polyethylene MDPE: Medium density polyethylene HDPE: High density polyethylene PET: Polyethylen terephthalate PP: Polypropylen OPP: Oriented polypropylene BOPP: Butadiene oriented polypropylene PS: Polystyrence EVA: Ethylen vinyl acetate LỜI KẾT Bao bì màng nhiều lớp đã và đang được sử dụng rộng rãi trong ngành sản xuất thực phẩm nhờ những ưu điểm nổi bật. Chúng góp phần làm tăng giá trị cho thực phẩm, tăng tính cạnh tranh đối với các loại bao bì khác, thúc đẩy sự xuất hiện của những loại bao bì mới. Nhưng bên cạnh đó, chúng cũng vẫn còn những nhược điểm nhất định. Đáng quan tâm nhất đó là việc các nhà sản xuất thực phẩm sử dụng bao bì màng nhiều lớp một cách tràn lan đã gây ra những ảnh hưởng về môi trường rất lớn. Đây là điều đang đặt ra cho các nhà sản xuất bao bì trong hiện tại cũng như trong tương lai để bao bì màng nhiều lớp ngày càng hoàn thiện hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO  HYPERLINK ""  – Hiệp hội bao bì Việt Nam 2. Kỹ thuật bao bì thực phẩm, Đống Thị Anh Đào,NXB đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh. 3. ebook.edu.vn Và một số tài liệu khác. Hết