IUH | Tiểu luận Bao gói thực phẩm | Tìm hiểu về vật liệu bao bì sắt tây và ứng dụng trong sản xuất cá hộp

IUH | Tiểu luận Bao gói thực phẩm | Tìm hiểu về vật liệu bao bì sắt tây và ứng dụng trong sản xuất cá hộp IUH | Tiểu luận Bao gói thực phẩm | Tìm hiểu về vật liệu bao bì sắt tây và ứng dụng trong sản xuất cá hộp IUH | Tiểu luận Bao gói thực phẩm | Tìm hiểu về vật liệu bao bì sắt tây và ứng dụng trong sản xuất cá hộp IUH | Tiểu luận Bao gói thực phẩm | Tìm hiểu về vật liệu bao bì sắt tây và ứng dụng trong sản xuất cá hộp IUH | Tiểu luận Bao gói thực phẩm | Tìm hiểu về vật liệu bao bì sắt tây và ứng dụng trong sản xuất cá hộp

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN MÔN BAO GÓI THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ VẬT LIỆU BAO BÌ SẮT TÂY VÀ ỨNG DỤNG TRONG

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể Quý thầy cô Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm – Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh và thư viện trường đã tạo điều kiện, giúp đỡ chúng em trong quá trình học tập và nghiên cứu

Đặc biệt, chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Huỳnh Đình Thuấn, người đã nhiệt tình giảng dạy, giải đáp những thắc mắc, cung cấp những kiến thức rất bổ ích, thú vị cho chúng em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu cũng như hoàn tiểu luận này ạ

Tập thể nhóm 3

BẢNG PHÂN CÔNG

hoàn thành

Tỷ lệ đóng góp (%)

I GIỚI THIỆU CHUNG 1

II TÌM HIỂU VẬT LIỆU SẢN XUẤT BAO BÌ SẮT TÂY 1

1 Giới thiệu về vật liệu sắt tây 1

2 Giới thiệu sơ lược về bao bì sắt tây 1

2.1 Đặc điểm và ứng dụng 2

2.2 Ưu điểm và nhược điểm 2

3 Các loại sản phẩm dùng bao bì sắt tây 3

3.1 Cá hộp & thủy sản hộp 3

3.2 Thịt và sản phẩm từ thịt hộp 3

3.3 Sữa và sản phẩm từ sữa 3

3.4 Rau củ và trái cây đóng hộp 3

3.5 Đồ uống 4

3.6 Đồ ngọt và bánh kẹo 4

4 Quy trình sản xuất bao bì sắt tây 4

4.1 Quy trình 4

4.1.1 Quy cách vật liệu thép tráng thiếc 4

4.1.2 Tiêu chuẩn tráng thép 5

4.1.3 Bề mặt hoàn thành của thép tráng thiếc 6

4.2 Thuyết minh quy trình 6

4.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu thép tấm 6

4.2.2 Phủ lớp thiếc chống ăn mòn 6

4.2.3 Phủ lớp vecni bảo vệ 7

4.2.4 Cắt và tạo hình thân, nắp, đáy 7

4.2.5 Yêu cầu kỹ thuật khi ghép các bộ phận 8

4.2.6 Ghép mí chặt kín 8

4.2.7 Kiểm tra chất lượng và hoàn thiện in ấn, dán nhãn 8

4.3 Tiêu chuẩn của bao bì sắt tây 8

III ỨNG DỤNG BAO BÌ SẮT TÂY TRONG SẢN XUẤT CÁ HỘP 9

1 Qui trình sản xuất cá hộp 9

1.1 Giới thiệu 9

1.2 Nguyên liệu 9

1.3 Quy trình sản xuất cá hộp 9

1.4 Kiểm soát chất lượng 9

2 Qui trình đóng hộp 10

2.1 Giới thiệu chung 10

2.2 Quy trình chiết rót và bao gói cá hộp bằng sắt tây 10

2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu cá 10

2.2.2 Chuẩn bị bao bì (lon sắt tây) 10

2.2.3 Xếp cá và chiết rót dung dịch 11

2.2.4 Tạo chân không/ đuổi khí 11

2.2.5 Ghép mí 11

2.2.6 Tiệt trùng 11

2.2.7 Làm nguội 12

2.2.8 Bảo quản, dán nhãn 12

2.3 Thông số kiểm soát chất lượng – an toàn 12

3 Ảnh hưởng của bao bì sắt tây trong sản xuất cá hộp 12

3.2 Ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cá hộp 13

3.2.1 Hiện tượng ăn mòn và di cư kim loại 13

3.2.2 Di cư từ lớp phủ hữu cơ 13

3.2.3 Ảnh hưởng đến giá trị cảm quan 13

3.2.4 Tác động đến thời hạn sử dụng (shelf-life) 13

3.3 Yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến sự tương tác bao bì – cá hộp 13

3.4 Quy định và tiêu chuẩn an toàn 14

4 Tiêu chuẩn của bao bì sắt tây cho sản phẩm cá hộp 14

4.1 Khái niệm 14

4.2 Yêu cầu bắt buộc ( Tiêu chí quan trọng) 14

4.2.1 An toàn thực phẩm 14

4.2.2 Khả năng chịu nhiệt 14

4.2.3 Độ bền cơ học 14

4.2.4 Độ kín khí – kín nước 14

4.2.5 Tính trơ hóa học 15

4.2.6 Kích thước – dung tích tiêu chuẩn 15

4.3 Yêu cầu bổ sung (Tiêu chí hỗ trợ) 15

IV KẾT LUẬN 15

TÀI LIỆU THAM KHẢO 16

I GIỚI THIỆU CHUNG

Trong ngành công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm, bao bì giữ vai trò không thể thiếu trong việc bảo đảm chất lượng, an toàn và kéo dài thời gian sử dụng của sản phẩm Bên cạnh chức năng bảo vệ, bao bì còn góp phần quan trọng trong khâu vận chuyển, phân phối cũng như tạo sự thuận tiện cho người tiêu dùng Trong số nhiều loại vật liệu bao bì hiện nay, sắt tây (tinplate) là một trong những vật liệu truyền thống nhưng vẫn duy trì được vị trí quan trọng nhờ những ưu điểm vượt trội

Sắt tây là thép lá mỏng được phủ một lớp thiếc nhằm chống ăn mòn và bảo vệ sản phẩm khỏi tác động của môi trường bên ngoài Nhờ đặc tính cơ học tốt, khả năng ngăn cản ánh sáng, khí và hơi ẩm, sắt tây được ứng dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm, đặc biệt là sản xuất cá hộp Loại bao bì này không chỉ giúp giữ được hương vị, màu sắc, giá trị dinh dưỡng của cá mà còn bảo đảm an toàn vệ sinh thực phẩm và nâng cao thời gian bảo quản

Bên cạnh đó, việc sử dụng bao bì sắt tây còn mang lại nhiều lợi ích trong vận chuyển và phân phối, do đặc tính chịu

va đập và chống biến dạng Ngoài ra, khả năng tái chế của sắt tây phù hợp với xu hướng phát triển bền vững và thân thiện với môi trường trong ngành bao bì hiện đại

Với những đặc điểm nổi bật và phạm vi ứng dụng rộng rãi, việc tìm hiểu vật liệu bao bì sắt tây và ứng dụng trong sản xuất cá hộp là cần thiết để thấy rõ vai trò, ưu nhược điểm cũng như định hướng cải tiến trong tương lai

II TÌM HIỂU VẬT LIỆU SẢN XUẤT BAO BÌ SẮT TÂY

1 Giới thiệu về vật liệu sắt tây

Bao bì sắt tây được chế tạo từ thép cán mỏng, có hàm lượng cacbon thấp, bên ngoài phủ một lớp thiếc mỏng để chống oxy hóa và ăn mòn Độ dày của thép thường từ 0,15–0,5 mm, phù hợp để tạo hình lon và hộp Bề mặt bao bì thường được phủ thêm vecni hoặc sơn nhằm tăng độ bền, chống trầy xước và tạo điều kiện cho in ấn trang trí

Về đặc tính sử dụng, loại bao bì này có khả năng chống thấm tuyệt đối, không cho không khí, hơi ẩm và ánh sáng xâm nhập, do đó duy trì chất lượng và hương vị thực phẩm trong thời gian dài Đặc biệt, tính dẫn nhiệt tốt giúp thực phẩm được thanh trùng hoặc tiệt trùng nhiệt đồng đều, đảm bảo an toàn vệ sinh và giữ giá trị dinh dưỡng

Ngoài ra, bao bì sắt tây có ưu điểm nhẹ, bền, dễ vận chuyển và có thể tái chế, giúp giảm thiểu tác động đến môi trường Đây cũng là một yếu tố quan trọng trong xu hướng phát triển bền vững của ngành thực phẩm

Với những ưu điểm nổi bật về cơ học, khả năng bảo quản và sự phù hợp với công nghệ chế biến, bao bì sắt tây đã trở thành một trong những lựa chọn tối ưu cho ngành công nghiệp thực phẩm Loại bao bì này không chỉ đảm bảo chất lượng sản phẩm mà còn góp phần thúc đẩy xu hướng sản xuất an toàn, hiệu quả và thân thiện với môi trường

2 Giới thiệu sơ lược về bao bì sắt tây

Bao bì sắt tây (tinplate) là thép lá mỏng được phủ một lớp thiếc trên bề mặt nhằm tăng khả năng chống ăn mòn Về cấu tạo, sắt tây bao gồm:

Lớp thép nền: tạo độ bền cơ học và khả năng chịu va đập.(Nguyễn Văn Lạng & Nguyễn Văn Phước, 2005) Lớp mạ thiếc: bảo vệ chống oxy hóa, hạn chế tác động từ môi trường bên ngoài.(Nguyễn Đình Thắng, 2012)

- Lớp phủ hữu cơ (coating): thường sử dụng nhựa epoxy–phenolic hoặc polyester để ngăn sự tiếp xúc trực tiếp giữa thực phẩm và kim loại, duy trì chất lượng cảm quan (Bộ môn VLKL – ĐHBK Hà Nội, TLGD)

Đặc tính nổi bật của sắt tây là chịu được quá trình thanh trùng nhiệt độ cao trong sản xuất cá hộp, đồng thời có tính cản trở ưu việt đối với khí, hơi ẩm và ánh sáng Robertson (2016) cũng nhấn mạnh khả năng dễ in ấn và tạo hình của vật liệu này, cho phép thiết kế bao bì vừa đáp ứng chức năng bảo quản vừa phục vụ mục tiêu marketing Một lợi thế khác là tính tái chế cao, góp phần giảm thiểu chất thải rắn trong công nghiệp thực phẩm

2.1 Đặc điểm và ứng dụng

Đặc điểm

Lớp thiếc mỏng (khoảng 0,1–0,5 µm) bảo vệ thép khỏi môi trường ẩm và hóa chất

Có khả năng dát mỏng, dễ gia công, tạo hình.(Nguyễn Đình Thắng, 2012)

Bề mặt sáng bóng, đẹp, thường được sơn hoặc in hoa văn.(Nguyễn Văn Lạng & Nguyễn Văn Phước, 2005)

Ứng dụng

Bao bì thực phẩm: lon sữa, lon nước ngọt, hộp cá hộp…(Bộ môn VLKL – ĐHBK Hà Nội, TLGD)

Đồ dùng dân dụng: thùng, xô, chậu, đèn dầu (trước kia).(Nguyễn Đình Thắng, 2012)

Kỹ thuật – công nghiệp: linh kiện điện, đồ trang trí.(Nguyễn Văn Lạng & Nguyễn Văn Phước, 2005)

2.2 Ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm

Độ bền cơ học cao, chịu va đập và áp lực trong suốt quá trình thanh trùng, vận chuyển và lưu kho Khả năng cản trở tốt với khí, hơi ẩm và ánh sáng, giúp duy trì chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản An toàn vệ sinh thực phẩm khi lớp phủ bảo vệ được áp dụng đúng tiêu chuẩn Tính thương mại cao nhờ bề mặt có thể in ấn, trang trí bắt mắt Thân thiện môi trường hơn so với một số vật liệu khác nhờ khả năng tái chế

Nhược điểm

Nguy cơ ăn mòn nếu lớp phủ bị hư hại hoặc kém chất lượng, đặc biệt khi tiếp xúc với thực phẩm giàu acid và lipid Khả năng thôi nhiễm kim loại (thiếc, sắt, chì) vào thực phẩm, ảnh hưởng đến an toàn sức khỏe người tiêu dùng Chi phí sản xuất và bảo dưỡng thiết bị đóng hộp bằng sắt tây tương đối cao Lo ngại về hóa chất: lớp phủ epoxy truyền thống có thể gây di trú bisphenol A (BPA), chất có liên quan đến nhiều rủi ro sức khỏe

2.3 Xu hướng cải tiến và bền vững

Thay thế lớp phủ epoxy truyền thống bằng polyester, acrylic hoặc epoxy không chứa BPA để loại bỏ nguy cơ di trú BPA Phát triển lớp phủ lai (hybrid coatings) giúp tăng cường khả năng chống ăn mòn, thích hợp cho thực phẩm có tính acid cao

Đẩy mạnh tái chế và thu hồi vật liệu nhằm giảm thiểu rác thải kim loại và góp phần kinh tế tuần hoàn

So sánh và kết hợp với vật liệu thay thế như nhôm hoặc bao bì nhựa nhiều lớp, trong đó sắt tây vẫn chiếm ưu thế

về độ bền và khả năng bảo vệ sản phẩm

3 Các loại sản phẩm dùng bao bì sắt tây

Bao bì đóng vai trò quan trọng trong việc bảo quản và phân phối thực phẩm Trong đó, sắt tây (tinplate) là một trong những vật liệu được sử dụng phổ biến nhất, đặc biệt trong ngành thực phẩm đóng hộp Với đặc tính bền cơ học, chống ăn mòn, khả năng in ấn và bảo vệ sản phẩm khỏi tác động của ánh sáng, oxy và vi sinh vật, bao bì sắt tây giúp kéo dài thời hạn sử dụng và giữ nguyên chất lượng cảm quan của thực phẩm

3.1 Cá hộp & thủy sản hộp

-Sản phẩm: cá ngừ, cá mòi, cá nục, sò, nghêu…

-Đặc điểm: chứa nhiều acid béo không no dễ bị oxy hóa, môi trường giàu muối và dầu mỡ

-Cơ chế bảo quản: Lớp thiếc và lớp phủ epoxy–phenolic ngăn ăn mòn trong môi trường muối và acid béo Bao bì kín tuyệt đối hạn chế oxy và vi sinh vật Chịu nhiệt thanh trùng (115–121 °C), đảm bảo tiêu diệt vi sinh vật gây hư hỏng

-Hiệu quả: cá hộp bảo quản được từ 1–3 năm mà vẫn giữ được dinh dưỡng và hương vị

3.2 Thịt và sản phẩm từ thịt hộp

-Sản phẩm: thịt hộp, pate, xúc xích tiệt trùng

-Đặc điểm: giàu protein và lipid, dễ nhiễm khuẩn và bị oxy hóa

-Cơ chế bảo quản: Bao bì kim loại đảm bảo kín khí, vô trùng sau thanh trùng Lớp phủ chống dầu mỡ và ngăn phản ứng lipid–kim loại Kim loại chắn sáng, giảm biến đổi màu, mùi do oxy hóa lipid

-Hiệu quả: sản phẩm giữ được cấu trúc và hương vị trong thời gian dài

3.3 Sữa và sản phẩm từ sữa

-Sản phẩm: sữa đặc có đường, sữa bột đóng hộp

-Đặc điểm: chứa nhiều đường lactose, protein và chất béo, dễ bị biến tính dưới ánh sáng và oxy

-Cơ chế bảo quản: Lon kín ngăn ẩm, vi sinh vật và ánh sáng Lớp vecni polyester ổn định trong môi trường đường

và béo Giảm tốc độ phản ứng Maillard (đường – protein)

-Hiệu quả: sữa đặc, sữa bột có thể bảo quản từ 6 tháng đến hơn 1 năm

3.4 Rau củ và trái cây đóng hộp

-Sản phẩm: dứa, măng, cà chua, đậu Hà Lan, cà rốt

-Đặc điểm: chứa nhiều acid hữu cơ (citric, malic), nước và vitamin nhạy cảm với ánh sáng

Cơ chế bảo quản: Lớp mạ thiếc chống oxy hóa, hạn chế hiện tượng 'kim loại hóa' khi rau quả tiếp xúc acid Lớp

vecni chịu được tính acid, ngăn ăn mòn Bao bì kim loại ngăn ánh sáng → hạn chế phân hủy vitamin C và carotene -Hiệu quả: rau quả hộp giữ được màu sắc, hương vị và dinh dưỡng trong nhiều tháng

3.5 Đồ uống

-Sản phẩm: bia, nước ngọt có ga, nước tăng lực

-Đặc điểm: chứa CO₂, acid hữu cơ, dễ mất gas và thay đổi hương vị

-Cơ chế bảo quản: Nắp kín duy trì áp suất CO₂, giữ độ sủi bọt Lớp vecni chống acid bảo vệ thép khỏi ăn mòn Bao

bì kim loại ngăn ánh sáng, hạn chế phản ứng quang hóa phá hỏng hương vị bia/nước ngọt

-Hiệu quả: đồ uống giữ được hương vị ổn định trong suốt hạn sử dụng

3.6 Đồ ngọt và bánh kẹo

-Sản phẩm: kẹo cứng, kẹo sữa, chocolate, mứt

-Đặc điểm: giàu đường, có thể chứa sữa và dầu béo → dễ hút ẩm, chảy nước, biến mùi

-Cơ chế bảo quản: Lon kín ngăn ẩm và oxy → hạn chế kẹo bị dính chảy hoặc mốc Lớp phủ bảo vệ chịu đường và chất béo, ngăn tương tác với kim loại Bao bì cứng bảo vệ cơ học, giữ nguyên hình dạng sản phẩm

-Hiệu quả: kẹo, chocolate duy trì độ cứng/dẻo và hương vị trong suốt thời gian lưu trữ

Bao bì sắt tây với cấu trúc nhiều lớp (thép nền – thiếc – vecni) đã chứng minh hiệu quả vượt trội trong bảo quản thực phẩm Tùy theo đặc điểm từng nhóm sản phẩm, cơ chế bảo quản phát huy theo những cách khác nhau: chống

ăn mòn trong thủy sản, ngăn oxy hóa trong thịt,hạn chế hút ẩm trong bánh kẹo hay duy trì CO₂ trong đồ uống Nhờ vậy, bao bì sắt tây không chỉ giúp thực phẩm an toàn hơn mà còn nâng cao giá trị thương mại, mở rộng thị trường xuất khẩu và đáp ứng nhu cầu tiêu dùng hiện đại

4 Quy trình sản xuất bao bì sắt tây

4.1 Quy trình

4.1.1 Quy cách vật liệu thép tráng thiếc

Thép tấm được sử dụng làm lon hộp bao bì thực phẩm là loại thép có thành phần và tính chất đặc biệt, được phân chia thành nhiều nhóm khác nhau như L, MR, D, N, MC tùy thuộc vào tỷ lệ các nguyên tố kim loại có trong thành phần Việc phân loại này nhằm đảm bảo lựa chọn đúng loại thép thích hợp với từng mục đích sử dụng cụ thể, chẳng hạn như đóng gói các loại thực phẩm có tính ăn mòn cao, các sản phẩm chứa acid, hoặc những sản phẩm yêu cầu

độ bền cơ học cao

Độ dày tiêu chuẩn của thép tấm dùng trong bao bì sắt tây thường nằm trong khoảng từ 0,18 đến 0,49 mm Khoảng dày này được xem là tối ưu, vừa đủ để đảm bảo độ bền cơ học, khả năng chịu va đập, chịu áp suất khi ghép mí hoặc tiệt trùng, đồng thời vẫn giữ được sự tiết kiệm vật liệu, trọng lượng nhẹ và thuận tiện trong quá trình cán, dập tạo hình lon hộp

Một số loại thép sử dụng làm bao bì sắt tây phổ biến

Loại Thành phần các kim

loại khác (theo % lớn nhất)

Dùng cho bao bì chứa thực phẩm có tính ăn mòn cao

Thường dùng làm bao

bì đựng rau quả, thịt, các loại thực phẩm có tính ăn mòn thấp

N C: 0,13 | Mn: 0,6 | P:

0,015 | S: 0,05 | Si:

0,01 | Cu: 0,2

Độ tinh sạch cao, thành phần N tăng (0,02%) làm tăng độ cứng

Làm thùng chứa có thể tích lớn cần độ cứng chắc, làm nắp bình phun tia

Dùng để kéo sợi, chế tạo lon hai mảnh

Thiếc có thể được phủ lên thép bằng hai phương pháp chính Phương pháp nhúng nóng sử dụng khoảng 14–15 kg thiếc cho mỗi tấn thép, tạo nên lớp phủ dày và bám chắc Trong khi đó, phương pháp mạ điện chỉ cần 4–5 kg thiếc cho mỗi tấn thép nhưng cho phép kiểm soát tốt hơn về độ dày, phân bố lớp phủ đồng đều và tiết kiệm thiếc hơn Lựa chọn phương pháp phụ thuộc vào yêu cầu chất lượng, chi phí và mục đích sử dụng của sản phẩm bao bì Sau khi hoàn tất quá trình mạ thiếc, bề mặt thép thường được phủ thêm một lớp dầu bôi trơn DOS (dioctyl sebacate)

với lượng từ 2–5 mg/m² thép Lớp dầu này có vai trò hạn chế sự trầy xước trong quá trình cán, dập hoặc cuốn mép lon, đồng thời tăng cường khả năng chống oxy hóa Nhờ vậy, tấm thép sau khi tráng thiếc có thể duy trì độ bóng,

độ bền và tính an toàn vệ sinh thực phẩm trong suốt quá trình bảo quản và lưu thông

4.1.3 Bề mặt hoàn thành của thép tráng thiếc

Sản phẩm cán nguội

một lần

bóng, trơn nhẵn, phản chiếu khá tốt

Sản phẩm cán nguội

hai lần

vân

4.2 Thuyết minh quy trình

4.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu thép tấm

Nguyên liệu ban đầu là thép cán nguội, có hàm lượng carbon thấp để đảm bảo độ dẻo và khả năng tạo hình Thép tấm được sản xuất dưới dạng cuộn lớn Trước khi bước vào công đoạn mạ thiếc, thép phải được tẩy dầu mỡ và gỉ sét bằng dung dịch kiềm (degreasing) và acid loãng (pickling) Quá trình này giúp loại bỏ lớp oxit, bụi bẩn và dầu còn bám, từ đó tạo bề mặt sạch và hoạt hóa, nâng cao độ bám dính của lớp thiếc Sau khi tẩy rửa, thép được rửa sạch bằng nước khử ion, rồi sấy khô để tránh tái oxy hóa trước khi mạ

4.2.2 Phủ lớp thiếc chống ăn mòn

Thép tấm sau xử lý bề mặt được đưa vào bể điện phân mạ thiếc Ở đây, thiếc được lắng đọng trên bề mặt thép nhờ dòng điện một chiều Lớp thiếc có độ dày khoảng 0,2–2,0 g/m², tùy theo loại lon và yêu cầu bảo quản thực phẩm Trong công đoạn này, hai hiện tượng được kiểm soát chặt chẽ:

Tính liên tục của lớp thiếc: phải phủ đều toàn bộ bề mặt, không để sót vùng thép trần

Độ bám dính: thiếc cần liên kết bền với nền thép, tránh bong tróc khi dập hoặc khi gặp môi trường ẩm, muối, acid trong thực phẩm cá hộp

Sau khi mạ, thép được rửa nước nóng, nước khử ion và sấy khô Bề mặt có thể được xử lý thêm bằng dầu bôi trơn