Mặc dù ngày nay người tiêu dùng dần chuyển sang sửdụng nhựa hoặc kim loại, nhưng thủy tinh vẫn giữ vai trò không thể thay thế đối vớinhiều sản phẩm nhờ hai đặc tính vật lý và hóa học:...
Trang 1BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG THƯƠNG TP.HỒ CHÍ MINH
Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2025
Trang 2BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG THƯƠNG TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-o0o -
- -TIỂU LUẬN HỌC PHẦN:
CÔNG NGHỆ BAO BÌ ĐÓNG GÓI THỰC PHẨM
TÊN ĐỀ TÀI: TRÌNH BÀY BAO BÌ THỦY TINH
Trang 4MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
NỘI DUNG 2
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BAO BÌ THỦY TINH 2
1.1 Khái niệm 2
1.2 Lịch sử hình thành và phát triển 2
1.3 Đặc tính của bao bì thủy tinh 2
1.4 Phân loại bao bì thủy tinh 3
1.5 Ứng dụng của bao bì thủy tinh trong ngành thực phẩm 4
CHƯƠNG 2 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA BAO BÌ THUỶ TINH 6
2.1 Ưu điểm 6
2.2 Nhược điểm 7
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO BAO BÌ THUỶ TINH 8
3.1 Nguyên liệu chế tạo 8
3.2 Quy trình chế tạo 8
3.2.1 Sơ đồ quy trình 8
3.2.2 Thuyết minh sơ đồ quy trình sản xuất thủy tinh 9
3.3 Các khuyết tật của bao bì thuỷ tinh 11
3.4 Nắp bao bì thủy tinh 12
CHƯƠNG 4 PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO BAO BÌ THUỶ TINH 14
4.1 Những cải tiến trong công nghệ và thiết kế 14
4.1.1 Cải tiến trong công nghệ 14
4.1.2 Cải tiến trong thiết kế 16
4.2 Hướng phát triển trong tương lai 17
KẾT LUẬN 20
TÀI LIỆU THAM KHẢO 21
Trang 5DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 Sơ đồ quy trình chế tạo bao bì thủy tinh 8
Hình 2 Ly thủy tinh bị khuyết tật dạng bọt khí 11
Hình 3 Lọ thủy tinh bị khuyết tật dạng thủy tinh 12
Hình 4 Chai thủy tinh thuyết tật dạng tinh thể 12
Hình 5 Các loại nắp của bao bì thủy tinh 13
Hình 6 Bao bì được tích hợp thẻ NFC 15
Hình 7 QR code và mã vạch 16
Hình 8 Bao bì thủy tinh trước đây 17
Hình 9 Bao bì thủy tinh hiện nay 17
Trang 6MỞ ĐẦU
Ngày nay, khi xã hội ngày càng phát triển vấn đề bao bì trong ngành thực phẩmđang được các doanh nghiệp chú trọng hơn bao giờ hết Bao bì không chỉ giúp bảoquản và vận chuyển sản phẩm tốt hơn, mà còn góp phần quan trọng trong việc phânphối, kiểm tra chất lượng và tạo ấn tượng với người tiêu dùng Trong rất nhiều loại bao
bì đang có mặt trên thị trường, bao bì thủy tinh nổi bật nhờ vào tính ổn định và những
ưu điểm như khả năng bảo quản tốt, dễ tái sử dụng, an toàn cho sức khỏe và thân thiệnvới môi trường
Nhận thấy tầm quan trọng và tiềm năng phát triển của loại bao bì này, nhómchúng em quyết định thực hiện đề tài nghiên cứu về bao bì thủy tinh nhằm tìm hiểu rõhơn về đặc điểm, tính chất và quy trình sản xuất của chúng Qua đó, chúng em mongmuốn có cái nhìn toàn diện hơn về bao bì thủy tinh trong lĩnh vực đóng gói thực phẩm
Trang 71.3 Đặc tính của bao bì thủy tinh
Thủy tinh là sản phẩm vô cơ dễ nóng chảy bị làm quá lạnh về trạng thái rắnkhông kết tinh, có gốc từ silicat Mặc dù ngày nay người tiêu dùng dần chuyển sang sửdụng nhựa hoặc kim loại, nhưng thủy tinh vẫn giữ vai trò không thể thay thế đối vớinhiều sản phẩm nhờ hai đặc tính vật lý và hóa học:
Trang 8- Độ bền cơ học và độ cứng: Thủy tinh có độ cứng cao, khả năng chịu lực tốtnhưng dễ vỡ khi chịu va đập mạnh hoặc rơi từ độ cao.
- Độ trong suốt: Cho phép quan sát trực tiếp sản phẩm bên trong, thuận tiện chokiểm tra chất lượng và tăng tính hấp dẫn cho sản phẩm
- Khả năng chịu nhiệt: Thủy tinh có thể chịu được nhiệt độ cao, phù hợp cho cácquá trình tiệt trùng, bảo quản thực phẩm ở nhiều điều kiện khác nhau Các loạithủy tinh khác nhau có hệ số giãn nở nhiệt và nhiệt độ chuyển hóa khác nhau,ảnh hưởng đến khả năng chịu nhiệt
- Tính kín khí và kín hơi: Thủy tinh không thấm khí, hơi nước, giúp bảo quảnthực phẩm tốt hơn, ngăn chặn sự xâm nhập của oxy và độ ẩm từ môi trường bênngoài
Tính chất hóa học:
- Tính trơ hóa học: Thủy tinh hầu như không phản ứng với thực phẩm, điều nàygiúp sản phẩm không thay đổi mùi vị, màu sắc hay thành phần dinh dưỡng củasản phẩm
- Độ bền hóa học: Khả năng chống lại sự ăn mòn hóa học từ môi trường, đặc biệt
là axit, kiềm và nước giúp bảo vệ thực phẩm khỏi các tác nhân bên ngoài vàduy trì chất lượng sản phẩm
- Khả năng thôi nhiễm: Thủy tinh không giải phóng phụ gia hay phân tử hóa họcvào sản phẩm, ngay cả khi tiếp xúc lâu dài hoặc ở nhiệt độ cao
1.4 Phân loại bao bì thủy tinh
Thủy tinh là một vật liệu rắn vô định hình có cấu trúc phi tinh thể, được ứngdụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, y tế, công nghiệp thực phẩm và côngnghệ cao Trong số các loại thủy tinh, thủy tinh vô cơ chiếm ưu thế vượt trội nhờ khảnăng chịu nhiệt, độ bền hóa học và tính trong suốt cao Phân loại thủy tinh vô cơ dựatheo thành phần cấu tạo, gồm:
- Thủy tinh 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 làdạng đóng rắn của S, P, Se, As
[5]
[6]
[7]
[8]
Trang 9- Thủy tinh oxyt: là dạng tập hợp các phân tử oxyt axit, hay oxyt bazơ cùng loạihay nhiều loại tồn tại ở nhiệt độ thường như B₂O₃, SiO₂, P₂O₅.
- Thủy tinh silicat: là một loại thủy tinh oxyt rất phổ biến, chính là vật liệu làmchai lọ chứa đựng thực phẩm như:
+ Chai nước giải khát có gas, bia, rượu, nước quả ép…
+ Lọ đựng rau quả, dấm dấm…
Bao bì thủy tinh thường có thành phần chính là thủy tinh silicat vì thủy tinhsilicat là một loại thủy tinh chủ yếu được tạo thành từ silicon dioxide (SiO₂), kết hợpvới các oxyt kim loại khác như natri oxit (Na₂O), canxi oxit (CaO) và một số hợp chấtkhác Loại thủy tinh này có đặc tính cơ lý đặc biệt, bao gồm độ bền cao, khả năngchống ăn mòn, và khả năng chịu nhiệt tốt
Phân loại bao bì thủy tinh có thể dựa theo một vài yếu tố:
- Mục đích sử dụng: bao bì thực phẩm và đồ uống, bao bì dược phẩm, bao bì mỹphẩm, bao bì hóa chất, đồ dùng gia đình
+ Chai tròn, chai vuông, chai dẹt,
+ Lọ cao, lọ thấp, lọ miệng rộng, lọ miệng hẹp,
+ Kích thước đa dạng từ vài ml đến vài lít
- Phương pháp sản xuất: thủy tinh thổi, thủy tinh ép, thủy tinh kéo
- Đặc tính: thủy tinh chịu nhiệt, thủy tinh cường lực, thủy tinh có khả năng chốngtia UV
1.5 Ứng dụng của bao bì thủy tinh trong ngành thực phẩm
Trang 10Bao bì thủy tinh được ứng dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm Nhu cầu củangười tiêu dùng ngày càng ưa chuộng các loại bao bì có tính bền vững và thân thiệnvới môi trường, giảm thiểu rác thải nhựa và bao bì thủy tinh được xem như là một giảipháp thay thế thân thiện Theo báo cáo của Dataintelo, thị trường bao bì thủy tinh chothực phẩm toàn cầu được định giá khoảng 15,3 tỷ USD vào năm 2023 và dự kiến đạt24,7 tỷ USD vào năm 2032, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 5,5%.
Bao bì thủy tinh là một trong những lựa chọn quan trọng và lâu đời trong lĩnhvực bảo quản và đóng gói thực phẩm Nhờ vào những đặc tính nổi bật như độ bền hóahọc, khả năng cách ly tốt và tính thẩm mỹ cao, bao bì thủy tinh được ứng dụng rộngrãi trong ngành thực phẩm như sau:
- Chứa đựng các loại đồ uống như nước ngọt có ga, nước ép, sữa, Trên phânkhúc thị trường bao bì thủy tinh dùng cho các mục đích khác nhau thì bao bìthủy tinh dùng cho đồ uống chiếm đến 70,4% Điều khiến bao bì thủy tinh được
sử dụng nhiều như vậy là do giữ nguyên hương vị và chất lượng đồ uống,không phản ứng với axit, cồn hoặc CO₂ có trong sản phẩm đồ uống, mang lạicảm giác sang trọng và sạch sẽ
- Dùng cho các sản phẩm ngâm và lên men như Dưa muối, rau củ ngâm chua, cángâm dầu,… do thủy tinh không bị ăn mòn bởi môi trường axit hoặc muối, chịuđược nhiệt độ cao trong quá trình thanh trùng
- Để tăng tính thẩm mỹ, nâng cao giá trị thương hiệu cũng như có thể tái sử dụng,phù hợp xu hướng tiêu dùng bền vững bao bì cho thực phẩm cao cấp hoặc quàtặng
Trang 11CHƯƠNG 2 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA BAO BÌ THUỶ TINH
2.1 Ưu điểm
- Nguồn nguyên liệu tự nhiên phong phú: Thủy tinh silicat được chế tạo chủ yếu
từ cát silic, natri cacbonat và đá vôi Điều này giúp ổn định nguồn cung nguyênliệu và giảm chi phí sản xuất bao bì
- Có khả năng chịu được áp suất nén bên trong: chịu được sức nén lớn hơn nhiều
so với các loại vật liệu khác Do đó, chai lọ thủy tinh có khả năng chịu được áplực do khí cacbonic trong đồ uống có ga hoặc áp lực từ đóng gói chân không
mà không bị biến dạng
- Bảo vệ được thực phẩm bên trong (ngăn chặn sự xâm nhập của các tác nhângây hư hỏng sản phẩm): thủy tinh là vật liệu không thấm khí và không thấmnước Bao bì thủy tinh tạo lớp rào chắn bảo vệ hiệu quả, ngăn oxy, hơi ẩm, visinh vật xâm nhập vào bên trong Nhờ vậy, thực phẩm và đồ uống được bảoquản lâu hơn mà không đổi màu hay mất mùi
- Tái sinh dễ dàng không gây ô nhiễm môi trường: thủy tinh là vật liệu có thể táichế 100% mà không làm suy giảm chất lượng Vòng đời tái chế của thủy tinh làgần như vô hạn, quá trình tái chế thủy tinh tiêu thụ ít năng lượng hơn so với sảnxuất mới và không thải ra các hợp chất hữu cơ độc hại như nhựa Điều này giúpgiảm thiểu ô nhiễm môi trường và sử dụng tài nguyên hiệu quả trong ngành bao
bì thực phẩm
- Tái sử dụng nhiều lần: bề mặt thủy tinh không xốp, dễ rửa sạch và tiệt trùng Dothủy tinh giữ nguyên các tính chất vật lý- hóa học theo thời gian nên bao bì thủytinh có thể sử dụng lại nhiều lần mà không giảm độ bền hay tính an toàn thựcphẩm
- Trong suốt, tăng tính thẩm mỹ: vật liệu thủy tinh trong suốt cho phép ngườidùng quan sát trực tiếp sản phẩm bên trong, từ đó đánh giá được chất lượng sảnphẩm Đây là ưu thế về mặt thị giác, góp phần tạo hấp dẫn và tăng niềm tin đốivới người tiêu dùng
Trang 12- Kháng ăn mòn hóa học tốt: cấu trúc silicat của thủy tinh giúp nó ít bị ăn mònhóa học trong hầu hết môi trường acid và kiềm nhẹ Các acid và muối thôngthường không hòa tan thủy tinh, đảm bảo không có kim loại hay tạp chất hòavào sản phẩm.
2.2 Nhược điểm
- Dẫn nhiệt rất kém: thủy tinh có hệ số dẫn nhiệt thấp hơn so với kim loại haynhựa Điều này làm chậm quá trình làm nóng hay làm lạnh sản phẩm vì nhiệtlượng khó lan tỏa nhanh qua vách thủy tinh
- Dễ nứt, vỡ khi nhiệt độ thay đổi hay va chạm: tính dẫn nhiệt kém khiến thủytinh không chịu được sự chênh lệch nhiệt độ lớn đột ngột Thủy tinh là vật liệugiòn với độ bền thấp, bất kì lực cơ học nào như rơi rớt, va chạm trong vậnchuyển đều có thể tạo ra vết nứt và làm chai lọ vỡ
- Mảnh vỡ gây nguy hiểm: nhược điểm nghiêm trọng của bao bì thủy tinh là khi
vỡ, nó tạo ra các mảnh thủy tinh sắc nhọn Những mảnh vỡ này có thể lẫn vàosản phẩm và trở thành mối nguy vật lý nghiêm trọng cho người tiêu dùng Do
đó, ngành công nghiệp thực phẩm phải trang bị quy trình kiểm tra và loại bỏmảnh kính rất nghiêm ngặt trước khi sản phẩm đến tay người tiêu dùng
- Nặng: tỷ trọng của thủy tinh có mật độ từ khoảng 2,2-6.6 cm3, con số này gấphai đến ba lần nhựa phổ thông Nên khi đóng sản phẩm bên trong, trọng lượngbao bì có thể lớn hơn chính khối lượng thực phẩm làm phát sinh chi phí vậnchuyển
- Giới hạn kỹ thuật in ấn: bề mặt thủy tinh quá trơn và không có thành phầnpolymer để bám mực in phun thông thường nên chỉ có thể in sơn gốm hay khắcacid trong quá trình nung ở nhiệt độ cao Các phương pháp này chỉ cho phép inhình, logo, kí hiệu đơn giản, không thể in thông tin chi tiết trong nhãn hàng hóa.Nên nếu cần chi tiết hơn thì phải có nhãn dán giấy lên chai
Trang 13CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO BAO BÌ THUỶ TINH
3.1 Nguyên liệu chế tạo
- Thành phần chính: SiO₂ (Silic dioxit)
+ Là thành phần chủ yếu (chiếm 55–75%) trong thủy tinh
+ Có trong cát trắng tự nhiên, được gọi là thạch anh khi tinh khiết
+ Tính chất: chịu nhiệt, bền hóa, khó nóng chảy (nhiệt độ nấu rất cao)
+ Hạt cát phải: Nhỏ và đều (0.1 – 0.8 mm), tròn, trong, bóng, ít tạp chất
+ BaO: tạo độ sáng bóng, tăng trọng lượng riêng
+ ZnO: giảm hệ số giãn nở nhiệt, giúp thủy tinh chịu nhiệt tốt hơn
+ B₂O₃: tăng bền hóa, bền nhiệt, giảm hệ số giãn nở nhiệt (rút ngắn thời giannấu)
3.2 Quy trình chế tạo
3.2.1 Sơ đồ quy trình
Trang 143.2.2 Thuyết minh sơ đồ quy trình sản xuất thủy tinh
- Bước 1: Nguyên liệu
+ Nguyên liệu chính là cát có chứa hàm lượng SiO₂ cao
+ Cần chọn loại cát hạt mịn, đồng đều (0,1 – 0,8 mm), ít tạp chất oxyt kimloại (như sắt, mangan…), vì nếu không sẽ gây ra màu không mong muốnhoặc làm giảm độ bền của thủy tinh
+ Đây là bước cực kỳ quan trọng vì chất lượng nguyên liệu sẽ ảnh hưởng trựctiếp đến độ trong, độ bền và tính thẩm mỹ của thủy tinh thành phẩm
- Bước 2: Rửa – chà xát
+ Cát được rửa bằng nước để loại bỏ bụi bẩn và tạp chất dễ tan
+ Sau đó, tiến hành chà xát để tách các hạt cát bị dính vào nhau, đồng thờiloại bỏ các tạp chất dạng huyền phù hoặc chất bẩn bám vào bề mặt hạt.+ Bước này đảm bảo nguyên liệu sạch, không gây bọt khí hoặc vết rạn trongquá trình nấu
- Bước 3: Phân loại theo kích thước hạt
+ Sau khi rửa và sấy khô, cát được phân loại bằng hệ thống rây
+ Mục tiêu là chọn được hạt cát có kích thước đồng đều để khi nấu, thủy tinhchảy đều, tránh tình trạng nơi lỏng nơi đặc
+ Độ mịn và đồng đều giúp thủy tinh dễ nấu chảy, tiết kiệm năng lượng vàthời gian
- Bước 4: Phân ly điện từ
+ Cát được đưa qua hệ thống phân ly từ để loại bỏ các oxyt sắt (Fe₂O₃) nếucó
+ Vì sắt sẽ tạo màu không mong muốn trong thủy tinh, đặc biệt là nếu cần sảnxuất thủy tinh trong suốt, không màu
+ Đây là bước tinh chế, nâng cao chất lượng quang học của sản phẩm
- Bước 5: Sấy cát
+ Cát được sấy ở nhiệt độ cao (700 – 800°C) để loại bỏ hoàn toàn độ ẩm.+ Nếu cát còn ẩm, khi đưa vào lò sẽ gây ra hiện tượng nổ bọt hoặc làm thủytinh bị rạn nứt
Trang 15+ Đồng thời, quá trình sấy giúp ổn định thành phần hóa học trước khi đưa vàonấu.
- Bước 6: Nấu thủy tinh
+ Là giai đoạn nóng chảy nguyên liệu ở nhiệt độ rất cao (1100 – 1400°C).+ SiO₂ và các oxyt kiềm (Na₂O, K₂O…) liên kết tạo thành mạng tinh thểSiO₄ dạng lỏng
+ Nếu dùng nhiều Na₂O, thủy tinh dễ chảy hơn nhưng độ bền sẽ giảm
+ Nhiệt độ quá thấp sẽ làm thủy tinh khó chảy, còn nhiệt độ quá cao gây tốnnhiên liệu và làm bốc hơi phụ gia
+ Trong quá trình nấu, người ta có thể thêm chất khử như than để loại bỏ bọtkhí (CO sinh ra từ phản ứng sẽ đẩy khí dư ra ngoài)
+ Kết thúc giai đoạn này ta thu được thủy tinh lỏng đồng nhất
- Bước 7: Tạo hình thủy tinh
+ Thủy tinh nóng chảy được định hình bằng phương pháp thổi, ép hoặc ly tâmthổi
+ Tùy theo sản phẩm cần làm mà chọn kỹ thuật phù hợp
+ Chai, lọ: thường dùng phương pháp thổi trong khuôn
+ Tấm kính, ống nghiệm: có thể ép hoặc kéo dài theo khuôn định hình
Trang 16Mục đích: Giúp giảm ứng suất nội bên trong thành chai lọ và cân bằng ứng suấtgiữa bên trong và bên ngoài Tăng độ bền cơ học cho sản phẩm, nhất là với các loạibao bì như chai lọ nước ngọt, bia, rượu.
+ Tôi thủy tinh
Quy trình: Sản phẩm sau khi tạo hình được gia nhiệt đến khoảng 700°C, sau đóđược làm nguội nhanh bằng khí lạnh
Ưu điểm: Thủy tinh sau khi tôi có thể chịu được chênh lệch nhiệt độ lên tới 270°C.Khi vỡ, thủy tinh vỡ thành các mảnh nhỏ, không sắc nhọn, an toàn hơn cho ngườidùng Tôi thủy tinh thường dùng cho kính xe ô tô, đĩa cao cấp, kính bảo hộ…
Lưu ý:
- Nhiệt thấp hoặc thành phần Na cao sẽ gây tăng thời gian nấu, bọt khí còn sót
- Thêm phụ gia khử (như than) giúp loại bỏ oxyt không mong muốn, tạo thủytinh trong
- Tạo hình thủy tinh:
+ Dùng phương pháp thổi, hoặc ép khuôn với áp lực
+ Phải làm khi thủy tinh còn ở trạng thái nóng chảy hoặc dẻo
3.3 Các khuyết tật của bao bì thuỷ tinh
Chất lượng thủy tinh được đánh giá bởi độ đồng nhất hóa học (từ đó sẽ dẫn đến
độ đồng nhất vật lý) Sự có mặt của các thành phần lạ không đồng nhất gọi là khuyếttật của thủy tinh
Khuyết tật dạng bọt khí: bọt khí có nhiều kích thước khác nhau, không màu,trong suốt Khuyết tật loại này do thành phần phối liệu không hợp lý hoặc kích thướchạt cát không đồng đều hoặc do chế độ nấu thủy tinh không thích hợp như nhiệt độnấu thấp, thời gian nấu ngắn
