NGHIÊN cứu SẢN XUẤT TÚI RETORT ĐỰNG THỰC PHẨM

Giới thiệu chung Màng phức hợp flexible packaging, là màng được ghép từ nhiều lớp vật liệu có đặctính và chức năng khác nhau, trong đó, màng nhựa đảm nhận vai trò quan trọng nhất.Tính c

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT TÚI RETORT

ĐỰNG THỰC PHẨM

CÁC TỪ VIẾT TẮT

MPET: Metallized Polyethylene Tetephtalate

BOPP (OPP): Bixially Oriented Polypropylene

mLLDPE: metallocene Liner Low Density Polyethylene

PVDC: Polyvinylidene Chloride

COF Coefficient of Friction Hệ số ma sát

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐÊ1.1 Tổng quan

1.1.1 Màng phức hợp

1.1.1.1 Giới thiệu chung

Màng phức hợp (flexible packaging), là màng được ghép từ nhiều lớp vật liệu có đặctính và chức năng khác nhau, trong đó, màng nhựa đảm nhận vai trò quan trọng nhất.Tính chất của màng ghép thành phẩm bao gồm tổng hợp tính chất từ các màng thànhphần Các yêu cầu về đặc tính kỹ thuật của 1 bao bì thường có: cải thiện được tính cảnkhí, hơi ẩm, độ cứng, tính chất in tốt, tính năng chế tạo dễ dàng, tính hàn tốt,…

Màng phức hợp bao gồm các lớp chức năng cơ bản: lớp cấu trúc, lớp liên kết, lớp cản,lớp hàn Một lớp màng được ghép có thể đảm nhiệm một hay nhiều chức năng trên:

Lớp bên ngoài (exterior layer): đảm bảo các tính chất cơ học, in dễ dàng và thường có

cả tính chống ẩm Vật liệu có độ trong suốt cao, thường được in trong: màng PET,OPP, PA hoặc PVC Vật liệu không trong suốt bắt buộc phải in mặt ngoài: giấy, màngnhựa có màu Những màng in ngoài có thể phủ hoặc ghép 1 lớp nhựa trong suốt để bảo

vệ mực in: LDPE, HDPE, EVA, LLDPE, PP (đối với những cấu trúc mềm dẻo) vàHDPE (đối với cấu trúc cứng)

Lớp liên kết (adhesive): là những lớp nhựa (nhựa đùn PE, PP …) hoặc keo (PI, PU…)

được sử dụng để ghép các màng với nhau

Lớp bảo vệ (barrier layer): lớp vật liệu có khả năng cản khí và giữ mùi, thường là PET,

nylon, EVOH hoặc PVDC, bên cạnh đó, đặc tính cản tia UV được bổ sung bằng màngnhôm hoặc màng mạ (metallized) – là màng nhựa (PET, CPP) được mạ 1 lớp nhômmỏng

Lớp vật liệu hàn dán (sealant layer): thường dùng là LDPE, CPP hay hỗn hợp PE với

EVA, PP, CPP inomer,… tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng mà thành phần của hỗn hợpsản xuất lớp màng này có thể thay đổi [CITATION Ngu13 \m Trâ13 \l 1033 ].

1.1.1.2 Phân loại màng phức hợp theo sản phẩm chứa đựng

Bao bì thực phẩm ăn liền hay đã sấy khô:

Bao bì nông dược, thuốc thú y:

OPP//AL//LLDPE, PET//MPET//LLDPE, PET//AL//PE

(OPP, PET)/PEN/MPET/PE/LLDPE

Bao bì thủy hải sản (hút chân không): PA//LLDPE,…

Ngoài ra, còn có nhiều cách phân loại khác như phân loại theo số lớp màng ghép, phânloại theo phương pháp ghép, phân loại theo kiểu túi hay đặc tính kỹ thuật đặc biệt(màng chịu dầu, màng chịu nhiệt, màng đun sôi, màng hút chân không…)

1.1.1.3 Ưu và nhược điểm của màng phức hợp

b Nhược điểm

Tính chất đặc thù một số sản phẩm như acid đậm đặc cần chứa trong chai lọ thuỷ tinh,khí nén có áp suất cao cần bình kim loại chịu áp lớn… Đó là một trong những nhượcđiểm mà bao bì nhựa chưa thể thay thế hoàn toàn các loại bao bì khác

Bao bì màng phức hợp có nhiều lớp, trên nguyên tắc, muốn tái sinh cần có hệ thốngphức tạp và chi tiết để tuyển nổi mực, keo; xay nhuyễn và dùng hoá chất tạo môitrường tách loại giấy, nhôm, các loại nhựa dựa trên sự chênh lệch tỷ trọng Chi phí chotái sinh khá cao, lượng sử dụng bao bì thải ra hằng ngày lại quá lớn, do đó, mặt táisinh, tái sử dụng còn hạn chế

Trong thành phần bao bì có hàm lượng lớn nhất là nhựa Thời gian phân huỷ nhựa lạikhá lâu, gây ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường Biện pháp giải quyết vấn đề này làphát triển bao bì có khả năng tái sinh (polymer mạch ngắn dễ phân huỷ hơn polymermạch dài), đồng thời, phổ cập chương trình phân loại rác, phát triển các quy trình táichế nhựa

1.1.2 Tổng quan về túi retort

1.1.2.1 Khái niệm retort

Retort có nghĩa là dùng nhiệt và áp suất tác động nhằm tiêu diệt các vi sinh vật (do đó,retort còn chỉ nồi hấp thanh trùng) Nếu tác động này tiêu diệt hầu hết vi sinh vật gọi làthanh trùng, nếu tác động này tiêu diệt tất cả vi sinh vật, bao gồm cả bào tử gọi là tiệttrùng

Thực phẩm retort là gọi tắt cho thực phẩm áp dụng quy trình đóng gói thực phẩm tronglon, túi phức hợp ghép từ màng nhựa và màng kim loại (nếu có), dán kín lại, đồng thờinấu chín sản phẩm bên trong bằng nhiệt và áp suất Có 2 loại retort: semi-retort, nhiệt

độ dưới 121oC (lon kim loại, túi đun sôi, túi nấu, túi thanh trùng) và retort, nhiệt độtrên 121oC (lon kim loại, túi tiệt trùng)

Cần phân biệt túi hút chân không và túi retort:

Túi hút chân không (hải sản, thực phẩm xông khói…) thì sản phẩm vẫn có thể bị hư

hỏng và phải yêu cầu bảo quản lạnh Trong quá trình xông khói, hải sản có thể nhậnnhiệt, nhưng nhiệt này không đủ tiêu diệt tất cả vi khuẩn Khi hút toàn bộ không khí rakhỏi túi, quá trình phát triển của vi khuẩn sẽ chậm lại Điều này giúp sản phẩm vẫntươi trong một khoảng thời gian Đối với vi sinh vật kỵ khí thì môi trường này chúngvẫn có thể tồn tại được, thúc đẩy thêm qua trình sản sinh ra độc tố Do đó, cần bảoquản lạnh dưới 38oF hoặc đông lạnh, thời hạn sử dụng không quá 3 tuần Túi bảo quảnsau 1 thời gian mất đi “độ chân không” ban đầu tức là vi khuẩn đã phát triển và sảnsinh ra khí, tuyệt đối không sử dụng sản phẩm này, có thể bị ngộ độc

Túi retort (hải sản, thực phẩm xông khói…) không cần bảo quản lạnh Túi này cũng

được hút chân không, nhưng sau đó, nhiệt xử lý dưới áp suất sẽ đạt đến 230oF Nhiệt độnày tiêu diệt hầu hết các loại vi khuẩn nên sau đó có thể bảo quản lạnh hoặc không Cócâu biểu ngữ quảng bá về ưu điểm của túi retort như sau: “Refrigerate after opening orneeds no refrigeration until opened” (bảo quản lạnh sau khi mở hoặc không cần bảoquản lạnh đến khi mở túi)

1.1.2.2 Giới thiệu túi retort (flexible can)

Túi retort hay còn gọi là túi nấu/ túi đun sôi hoặc “flexible can” là túi chứa thực phẩmchế biến sẵn, gồm nhiều lớp linh hoạt, có tiềm năng thay thế hộp/lon kim loại mà vẫngiữ nguyên tính chất và chất dinh dưỡng của thực phẩm, kể cả thực phẩm đông lạnh.Túi có đặc điểm: nhẹ, dễ đóng gói, có thể thiết kế túi đứng vững chắc để thay thế đồhộp kim loại nặng nề truyền thống Tính chất quan trọng cần có:

Tính thấm oxy thấp, tính thấm ẩm thấp

Tính hút nước thấp

Chống được sự thâm nhập (rỏ rỉ) chất béo, dầu và thành phần trong thực phẩm

Trọng lượng lớp cản phải rất nhẹ.

Không chứa lượng dư dung môi Hoá chất sản xuất màng PP được yêu cầu xử lýkhông còn chất xúc tác trước khi dùng cho thực phẩm

Chất kết dính không được xâm nhập vào thức ăn

Cấu trúc nguyên vật liệu phải đạt chuẩn cho thực phẩm

Có thể hàn dán và tiệt trùng được

Cơ tính đảm bảo chống được các tác động vật lý trong quá trình đóng gói, thanhtrùng/tiệt trùng, lưu trữ và vận chuyển

1.1.2.3 Ưu điểm và nhược điểm túi retort

a Ưu điểm

Dễ dàng in ấn bên ngoài túi

Mảng mỏng sẽ giảm được thời gian truyền nhiệt, đồng thời tránh được sự quá nhiệtthực phẩm: giữ được màu, mùi vị, ít mất chất dinh dưỡng Từ đó, giảm năng lượng đunnấu Mặc khác, quy trình đã được khử trùng từ khâu làm túi và đóng gói thực phẩm,việc giảm thời gian nấu còn bao gồm giảm thời gian dùng nhiệt diệt vi sinh vật nhưthông thường Túi được thanh trùng/ tiệt trùng nên một số thực phẩm kéo dài được thờigian sử dụng mà không cần chất bảo quản

Túi chưa đóng gói thực phẩm dễ dàng lưu kho mà vẫn ít chiếm chỗ Giảm được chi phívận chuyển Túi dễ cắt mở, so với đồ hộp kim loại (cần dụng cụ mở hộp - cansopeners)

b Nhược điểm

Trở ngại lớn nhất là vốn đầu tư lớn cho máy móc, quy trình đóng gói chậm và phức tạphơn quy trình hộp kim loại Quy trình xử lý nhiệt phức tạp do có rất nhiều tham số cầnđược theo dõi, sao cho nhiệt độ đạt tối ưu

Túi dễ bị đâm thủng nên cần bao gói bên ngoài để vận chuyển Cần các thiết bị chuyêndụng như: burst tester, máy đo ứng suất (tension tester), nhằm phát hiện rò rỉ và đánhgiá toàn diện sản phẩm.

1.2 Đặt vấn đề

1.2.1 Tiềm năng phát triển túi retort

Đánh giá thị trường ở Việt Nam, theo phân tích của StoxPlus, quy mô thị trường bao bìmềm phức hợp Việt Nam ước đạt 800 triệu USD vào năm 2014, tăng 10,1% so với năm

2013 Trong đó, thực phẩm đóng gói và ngành hàng tiêu dùng là các thị trường tiêu thụchính của bao bì nhựa mềm phức hợp, chiếm gần 70% doanh thu tiềm năng của ngànhnăm 2014 (ước đạt 1,47 tỷ USD)

Xuất phát từ nhu cầu thực phẩm phục vụ cho quân sự, Mỹ đưa ra ý tưởng và sản xuấtthành công bao bì tiệt trùng vào những năm 60 Vào khoảng 1980, công nghệ làm túiretort được Cục quản lý thực phẩm của Hoa Kỳ cho phép sản xuất rộng rãi ở Mỹ Thờiđiểm đó, Nhật Bản cũng sản xuất được túi retort đựng súp và nước lẩu Đến nay, nềncông nghiệp bao bì và công nghiệp thực phẩm trên thế giới ngày càng cải tiến và nângtầm Tuy nhiên, nước ta lại chưa thể đầu tư quy mô lớn quy trình sản xuất túi đun sôi

và túi nấu Tiên phong trong lĩnh vực này ở Việt Nam là Công ty cổ phần Sài Gòn Food(Saigon Food) Mặt hàng đại diện của công ty Saigon Food là cháo tươi ăn liền TổngGiám đốc Saigon Food, bà Lê Thị Thanh Lâm phát biểu Báo Dân Trí, cho biết, sảnphẩm cháo tươi ăn liền của Saigon Food vượt trội so với nhiều sản phẩm đang có trênthị trường, lý do chính là do không sử dụng chất bảo quản Sở dĩ có được đặc điểm này

do bao bì chịu được quá trình tiệt trùng tuyệt đối

Tính tiện dụng, thơm ngon và an toàn giúp các thực phẩm chế biến sẵn rất được ưachuộng trong thời kỳ hiện đại mà con người thì bận rộn như ngày nay Tổ chức BMI(Business Monitor Internaltional) dự báo ngành công nghiệp thực phẩm chế biến sẵn sẽtăng 24,2% về lượng và 48,7% về giá trị doanh số bán hàng hàng năm Năm 2014,

Công ty nghiên cứu thị trường AC Nielsen tiến hành khảo sát tại thành phố Hồ ChíMinh và Hà Nội cho thấy, ngành hàng thực phẩm chế biến sẵn thực sự còn rất tiềmnăng và đang bắt đầu phát triển mạnh mẽ Đặc biệt, khảo sát còn xác định được với cácloại mặt hàng này, sản phẩm sản xuất trong nước đang vượt lên chiếm thế áp đảo sovới sản phẩm nhập ngoại.

Điều này cho thấy, nhu cầu về thực phẩm chế biến sẵn ngày càng cao kéo theo nhu cầubao bì tiệt trùng cũng tăng mạnh Thị trường sản xuất túi retort là một thị trường tiềmnăng, kể cả trong và ngoài nước

1.2.2 Mục tiêu nghiên cứu

Sản xuất túi chịu quá trình thanh tùng, tiệt trùng, có thể đưa vào sản xuất đại trà:

Thử nghiệm độ bền của mực- màng

Thử nghiệm các công nghệ sản xuất màng phức hợp

Thiết kế cấu trúc và công nghệ phù hợp tạo màng phức hợp chịu nhiệt

Thực hiện làm túi retort mẫu

Khảo sát độ bền của túi retort

Rút ra kết luận về tính khả thi của sản phẩm

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM2.1 Cấu trúc màng thường sử dụng

Bảng 2.1: Chức năng các loại màng thường dùng cho túi retort

Dễ in ấn

Chịu đượcmài mònChịu đượcnhiệt độthấp

Lớp cản ánh sáng, khí,cản mùi, vi sinh vật

Kéo dài thời gian sử

dụng

Độ cứng cho phép để

xé

Hàn dán tốt, chắcchắnMềm dẻo

An toàn với thựcphẩm

Chức năng các màng trên có thể chia làm 3 nhóm:

Màng in là PET hoặc PA có thể thay đổi thứ tự ghép tuỳ vào sản phẩm chứa Màng cản là PET, PA và Al foil Nếu yêu cầu cấu trúc túi trong suốt sẽ thay Alfoil bằng SARAN (PVDC), EVOH hay nylon

Màng hàn dán là RCPP (Retort Cast Polypropylene) hoặc LLDPE có phụ giatăng sự chịu nhiệt

2.1.1 Nguyên liệu màng

2.1.1.1 PET

Màng PET – polyethylene terephthalate thuộc nhóm polyester PET được sản xuất bằngphương pháp trùng ngưng ethylene glycol và dimethyl terephthalete (DMT) hoặc acidterephthalic (TPA) dưới áp suất thấp Khi được định hướng hai chiều, PET có tính chấttrong suốt, bền cơ và tính mềm dẻo tăng Ngược lại, màng PET không định hướng tínhnăng kém nên ít được sử dụng

Khả năng in tốt, in tốc độ cao

Tỉ trọng: 1,4 g/cm3

Độ bóng và trong suốt cao.

Bền cơ học cao, chịu được lực va chạm, mài mòn và có độ cứng cao Khi làm màng độbền đâm thủng và xé rách không tốt bằng màng khác

Chống thấm khí O2 và CO2 tốt hơn các loại polyolefin

ĐịnhhướngNhiệt độ chuyển hoá thuỷ tinh (tg, oC) 73-80 73-80Nhiệt đô nóng chảy (tm, oC) 245-265 245-265Nhiệt độ biến dạng tại 455 kPa (oC) 38-129

Khả năng thấm hơi nước tại 37,8oC và RH = 90%

Khả năng thấm oxy tại 25oC (103 cm3.m/m2.24h.atm) 1,2-2,4 1,1Ứng dụng: tính chống thấm khí cao nên 80% PET được sản xuất sử dụng làm chaiđựng nước ngọt có gas, chiếm 40% trên thị trường nước giải khát được sản xuất.Ngoải ra, màng PET còn được tạo màng làm túi đựng thực phẩm cần chống oxy hoá[ CITATION Ngu13 \l 1033 ] [ CITATION Đố11 \l 1033 ]

2.1.1.2 BOPA

PA - polyamide sản xuất bằng cách trùng ngưng một loại acid hữu cơ và một loại amin,phương pháp gia công là đúc màng hoặc thổi màng PA có tên thương mại là nylon.Dùng cho bao bì là 2 loại phổ biến, có tên thương mại là nylon 6 và nylon 6,6 Ngoài

ra, còn có nylon 11 và 12

Thường dùng nhất là nylon 6 Có 3 phương pháp sản xuất màng nylon là: CPA, IPA,BOPA Màng BOPA được sản xuất từ hạt PA6, có nhiều nhóm amide phân cực PA6 làkết quả phản ứng trùng ngưng caprolactam có 2 nhóm chức acid và amin ở 225oC.BOPA có các tính chất như sau:

Bảng 2.3: Tính chất Nylon 6 [ CITATION Ngu13 \l 1033 ]

Nhiệt độ chuyển hoá thuỷ tinh (tg, oC) 60Nhiệt đô nóng chảy (tm, oC) 210-220Nhiệt độ biến dạng tại 455 kPa (oC)

Khả năng thấm hơi nước tại 37,8oC và RH = 90% (g.m/m2.24h) 3900-4300Khả năng thấm oxy tại 25oC (103 cm3.m/m2.24h.atm) 0,47-1,02Khi in, màng đạt corona bề mặt trên 52 dyne, khả năng in tốt, không cần xử lý bề mặt.Tỉ trọng: 1,13 g/cm3.

Độ bền kéo căng và độ bền xé rách tốt, khả năng chống mài mòn, đâm thủng, xé rách

và chống đứt gãy tốt

Sự định hướng làm tăng khả năng chống thấm khí O2 và CO2

o Thấm O2: 30 cm3/(m2.24h) Chống thấm khí O2, N2, CO2 rất cao, ứng dụnglàm bao bì chống thẩm thấu khí hay thoát hương

o Thấm ẩm: 180 g/m2/24h Đặc tính nhạy ẩm nên phải bảo quản cẩn thận trongquá trình vận chuyển, tránh bị hút ẩm, nếu không, trong quá trình in hoặcghép, có thể hình thành bóng khí hoặc đốm trắng Dung môi sử dụng cũngvới lượng ít hoặc không alcohol vì đặc tính phân cực của màng Màng nylon

đã hút ẩm phải làm khô (sấy) lại mới có thể in và ghép, nếu không, có thể cólỗi chảy keo hoặc lem mực

o Tính thấm hơi giảm 3 lần khi màng hút ẩm tối đa [ CITATION Đố11 \l

1033 ]

Hàn nhiệt khá tốt, nhưng nhiệt độ cao 121-177oC

Không bền acid mạnh và kiềm mạnh Màng chịu dầu và dung môi hữu cơ tốt, chịuđược kiềm Chống thấm chất béo cao  thường nằm giữa lớp hàn dán và Al, cản dầuthấm ra Al và PET, ngược lại được Al cản ẩm từ bên ngoài, chống sự hút ẩm của PA.Ứng dụng: màng co bọc thực phẩm dùng được cho lò viba, màng cho thực phẩm đônglạnh, bao bì tiệt trùng, đóng gói dụng cụ y khoa Do tính hút ẩm mà PA ít khi làm lớpbên ngoài của túi, thường có vai trò là lớp cản ở giữa, đặc biệt là ứng dụng trong túiđun sôi và túi tiệt trùng.

2.1.1.3 Màng nhôm

Al-Foil là nhôm sản xuất thành dạng màng có độ dày dưới 152 m Hàm lượng nhôm

là trên 96%, còn lại là các nguyên tố khác như: Si Cu, Fe, Mn, Mg, Cr, Zn, Ti… Nếudùng cho thực phẩm thì độ tinh khiết là 99- 99,8% [ CITATION Trâ13 \l 1033 ]

Không trong suốt

Tỉ trọng: 2,6 - 2,7 g/cm3

Độ dày 6, 7, 9, 12, 15, 18… m Trên bề mặt nhôm có các lỗ nhỏ li ti: Al-foil dày 7 m

có thể có 800 lỗ/m2, 9 m có thể có 200 lỗ/m2, trung bình tổng diện tích lỗ hổng là 2

mm2/m2 nhôm [ CITATION Đố11 \l 1033 ]

Bền cơ: độ bền cơ phụ thuộc lượng Al và mức độ xử lý nhiệt mà tính chất cơ học rấtlinh hoạt Dễ tạo hình, dùng để tăng cường cơ lý trong ghép màng phức hợp

Bền nhiệt: không ảnh hưởng bởi nhiệt độ và độ ẩm, dễ sử dụng trong tiệt trùng Ổnđịnh ở nhiệt độ cao và thấp

Tính cản: chống khí, ẩm và ánh sáng tốt Chống được tia cực tím Chống vi sinh vậtthâm nhập

Độ bền hoá: bền với acid nhẹ tốt hơn so với kiềm nhẹ Dễ bị ăn mòn bởi muối kiềmhoặc nước có chứa muối kiềm Bền cao với hầu hết chất béo, dầu mỡ và các loại dungmôi hữu cơ [ CITATION Đố11 \l 1033 ]

Ứng dụng: bao gói, trang trí, ghép với bao thuốc lá, kết hợp với màng khác làm bao bìthực phẩm, dược phẩm cao cấp, dùng trong bao bì vô trùng, nắp tô mì, kem…

2.1.1.4 Màng hàn dán

a RCPP hoặc SCPP

RCPP là Retort Cast Polypropylene và SCPP là màng CPP được biến tính – các màng

PP sản xuất bằng phương pháp đúc màng, được dùng riêng cho túi retort, chịu nhiệtđến 138oC

Theo kiểm nghiệm, màng RCPP hoặc SCPP dùng được ở nhiệt độ trên 121oC, tức làloại màng này thích hợp nhất để làm màng hàn dán cho túi đun nấu

Polypropylene homopolymer khi xử lý nhiệt sẽ dễ nảy sinh giòn hoá, dễ tét đường hàn,tính chịu dầu cực kỳ kém Tóm lại, polypropylene homopolymer không chịu đượcnhiệt độ cao nên sử dụng polypropylene copolymer hoặc polypropylene biến tính, giúpcải thiện khuyết điểm này Ưu điểm nổi bật là độ bền hàn dán cao, giá thành rẻ, bề mặttrơn đẹp

Độ dày đồng đều và bắt buộc phải đạt từ 60m trở lên (Nguồn Công ty TNHH Công

nghiệp Changsu).

b PE

Màng PE dùng cho túi retort không giống màng PE thông thường, yêu cầu khắt khehơn về tính chịu nhiệt, khả năng hàn dán và chịu lực cũng tốt hơn Độ dày phải đồngnhất, đạt tới 60m PE có trộn thêm các phụ gia để giảm hệ số ma sát: COF thấp dùnglượng dưới 300 ppm; COF trung bình dùng lượng phụ gia là 500 ppm nhưng phải sửdụng cẩn thận Màng PE này được trùng hợp bằng hạt nhựa LLDPE nhánh C6, C8 –hay còn gọi là nhựa kỹ thuật, khơi mào bằng mettallocene

Chất xúc tác metallocene là hợp chất của vòng dienyl chuyển tiếp từ kim loại:methylaluminoxane hoặc chất hoạt hoá ion tổ hợp thành có nhiệm vụ giúp các mạchtrùng hợp được đồng đều Màng PE sử dụng chất xúc tác trên gọi là mPE, mLLDPE,

có độ bền hàn dán cao, chống xướt rách, khoảng nhiệt hàn dán cao, dễ sử dụng đóng

gói tốc độ cao, tính chịu đun nấu tốt, tính chịu đâm thủng tốt Tuy nhiên, khuyết điểm

của mPE là dễ bị tách lớp, do chất phụ gia gây nên (Nguồn Công ty TNHH Công

nghiệp Changsu).

2.1.2 Hoá chất in

Quá trình in màng phụ thuộc chủ yếu vào tính chất màng Đặc điểm quan trọng của khảnăng in trên màng nhựa là mức độ phân cực Màng có độ phân cực thấp (PE, PP) rất

khó bám mực và keo, do đó, cần xử lý corona (xử lý Corona là dùng dòng điện cao tần

ion hoá không khí thành ozone, là tác nhân oxy hoá mạnh, tạo các gốc phân cực ở bê mặt) Để so sánh độ phân cực, ta dựa trên góc thấm ướt hay năng lượng bề mặt Góc

thấm ướt  nhỏ hơn 90o thì chất lỏng sẽ thấm ướt bề mặt màng [ CITATION Trâ13 \l

1033 ]

Như vậy, năng lượng bề mặt màng càng cao hơn sức căng bề mặt của chất lỏng thì sựthấm ướt càng tốt, thông thường sự chênh lệch lí tưởng từ 7 đến 10 dynes/cm Ta có,sức căng bề mặt của PET là 41-44 dynes/cm, PA là 36 dynes/cm, khá cao so với cácloại màng khác Hệ mực chọn để in PET và PA cũng là hệ mực có tỉ lệ dung môi riêng,khác với BOPP, hay PVC

2.1.2.1 Mực có dung môi

Thành phần cơ bản của tất cả mực in là: chất tạo màu (pigment, bột màu, lắc màu…),dầu liên kết (hay còn gọi là nhựa nền), chất phụ gia, dung môi Tuỳ theo công nghệ in

mà lựa chọn mực in phù hợp Có các công nghệ in như: in ống đồng, in flexo, in offset

và in lưới, trong đó, ta sử dụng công nghệ in ống đồng do khá phổ biến ở Việt Nam, inđược đa dạng các loại vâjt liệu

Mực in có nhiều loại (có dung môi, không dung môi hay gốc nước ), để sử dụng intrên PET hoặc PA, máy in ống đồng ta dùng mực in có dung môi Đặc điểm loại mực

này có hàm lượng nhiều loại dung môi trong thành phần để cải tiến quá trình khô củamực và tạo ra sự liên kết, bám dính tốt của mực in lên trên bề mặt vật liệu in

Thực tế trong công nghiệp, mực in trên màng nào sẽ đươợc gọi tên theo màng in đónhưng thành phần có thể không trùng với tên gọi Ví dụ, mực in trên màng OPP là mựcOPP, mực in trên màng PET là mực PET Mực in trên màng bao bì thực phẩm phảiđảm bảo các chỉ tiêu thực thẩm Thành phần chung là chất tạo màu, ngoài ra:

Mực in trên màng olefin (PE, PP…) có: nhựa nền là nitrocellulose và PA, phụgia là hỗn hợp sillicon, công thức chung này có thể thay đổi tùy công ty sản xuấtđể cải tiến tính năng Theo công ty Dy Khang, mực OPP của công ty này sửdụng nhựa nền là Chlorinated Polypropylene (CPP) – tức PP đã đươc gắn thêmgốc Clo, đảm bảo thành phần mực PP bám trên màng OPP, gốc Clo giúp tăng sựphân cực của chuỗi phân tử, dễ pha loãng bằng dung môi

Mực in trên màng PET có: nhựa nền là nitrocellulose, PA, có thể thêm nhựacứng, phụ gia là hỗn hợp sillicon Cũng theo công ty nhựa Dy Khang, mực PETcủa công ty này có nhựa nền là PU (2 thành phần)

Bảng 2.4: Tính chất 1 số loại mực lựa chọn cho túi retort

Q Mực in ống đồng gốc dung môi, dựatrên nền nhựa Polyurethane (PU)

- Dùng cho những mục đích đặc biệt như: đông lạnh, đun sôi, …

Khả năng truyền mực tuyệt vời, tính chất

in phủ và độ ổn định màu cao đặc biệt

đối với

độ nhớt thấp và tốc độ in cao

- Mực ghép đùn nhựa Polyethylene (PE)

và ghép khô cho độ bám cao

- Phù hợp với in tốc độ cao

- Mực ghép đùn nhựa Polyethylene (PE)

và ghép khô cho độ bám cao

- Phù hợp với in tốc độ cao

- Mực ghép đùn nhựa Polyethylene (PE)

và ghép khô cho độ bám cao

2.1.2.2 Dung môi in

Mực có dung môi: cơ chế khô chủ yếu bằng phương pháp bay hơi, các dung môi được

sử dụng chủ yếu là các dung môi gốc cồn Tốc độ bay hơi của dung môi quyết định quátrình khô của mực

Vai trò các chất trong hỗn hợp dung môi:

o Toluen: làm loãng hệ mực in, hòa tan nhựa nền

o MEK, EA: hòa tan nhựa nền, phân tán bột màu tạo hỗn hợp nhựa đồng nhất

o IPA, EA: điều chỉnh tốc độ bay hơi

Bảng 2.5: Tính chất một số loại dung môi in [ CITATION Tài15 \l 1033 ]

Loại dung môi Tốc độ bay hơi(g/h) Tỷ trọng

(g/L)

Sức căng bề mặt(N/m) Độ phân cực

2.1.3 Hoá chất ghép

Hiện nay, có 3 phương pháp ghép màng: ghép đùn, ghép ướt, ghép khô Vấn đề đầutiên của túi retort là đảm bảo màng vẫn có độ bền tốt sau quá trình xử lý nhiệt Trong 3phương pháp trên thì ghép khô phù hợp nhất

Ưu điểm của ghép đùn là chi phí nhựa thấp hơn chi phí keo, màng thành phẩm cũngmềm mại hơn các phương pháp khác, đầu tư 1 máy ghép đùn có 2 công dụng là ghép 2màng và phủ nhựa lên 1 màng Khi ghép đùn, lớp nhựa đùn đóng vai trò lớp keo dínhgiữa 2 lớp màng Hạt nhựa sử dụng thường là PE hoặc PP nguyên sinh, do đó độ chịunhiệt của màng không cao Thêm vảo đó, chi phí đầu tư máy móc cho ghép đùn và

ghép ướt tương đối cao Ghép ướt khá kén chọn vật liệu, ít nhất một trong hai loạimàng ghép phải có tính thấm hút

Tuy có đòi hỏi sự đồng đều về chiều dày, ghép khô thoã mãn được tính chất chịu nhiệtcao, tính năng kết dính tốt và có thể kết dính hầu hết các loại màng

Dựa vào bảng thống kê trên, loại keo thích hợp để retort là keo có dung môi

Bảng 2.7: Các loại keo dùng được cho túi retort khảo sát rên thị trường

môi

Độ nhớt(mPas)Công ty TNHH Polyester Màng PE, PP, EX 7109 EA 1.500 – 4.500

TM - SX & DV

HOÁ THỊNH

màng mạ,PET, PA

Thànhphần -OH

CA 27 –thành phần-NCO EA 1.200 -2.000

NC-825AThành

CA-26thành phần

Mitsui Chemical

Polyurethanes.inc Polyether

OPP/CPP,PET/PE,OPP/MCPP…

Túi đun sôi

TakelacPP-9530Thànhphần -OH

EA 1000-5000mPas

Takenate

I-9300 thànhphần-NCO

mPas

2.1.3.2 Dung môi ghép EA

Công thức phân tử: hay

Ethyl Acetate là 1 este lỏng, không màu, mùi nhẹ, tính độc hại nhẹ

Ethyl Acetate là dung môi sử dụng nhiều trong công nghiệp: sản xuất màng phức hợp,ngành in và ngành sơn EA có chức năng chính là hòa tan nhựa (resins), pha loãng,kiểm soát độ nhớt và tốc độ bay hơi, mức độ sấy khô sản phẩm

Bảng 2.8: Tính chất một số loại dung môi ghép [ CITATION Tài15 \l 1033 ]

Loại dung môi Tốc độ bay hơi(g/h) Tỷ trọng

(g/L)

Sức căng bề mặt(N/m) Độ phân cực

Màng in, mực in, CĐR

H thông in màngê

Màng ghép, chất kết dính

Sô màng ghép đạt yêu cầu

Kiểm tra chất lượng in

Phế li u êin

H thông ghép màngê

Đạt

Kiểm tra chất lượng ghép

Phế li u êghépĐạt

ĐạtMàn

g TP

2.2 SẢN XUẤT TÚI MẪU

2.2.1 Thiết kế kiểu túi retort

Hình 2.1: Khổ trải túi 3 biên bố trí quay dọc 3 nhãn

2.2.2 Quy trình sản xuất

2.2.2.1 Quy trình sản xuất màng

g TP

Hình 2.2: Sơ đồ quy trình sản xuất màng phức hợp

Thuyết minh quy trình:

Màng in là PET, sau khi kiểm tra chất lượng đầu vào đạt, màng sẽ qua hệ thống in.Công nghệ in ở đây sử dụng là in ống đồng Số lượng màu in từ 1 đến 8 màu (1 sốcông nghệ cải tiến có thể đạt tối đa 10 màu) Tại mỗi khoang in có 1 trục in khắc lõm,lấy mực từ khoang mực, có dao gạt mực thừa trên trục Mực được truyền từ phần tử inlõm này sang màng in Sau mỗi khoang in, màng in đã lấy mực được sấy khô tạm thờiđể đảm bảo chất lượng hình ảnh khi in màu tiếp theo Hết số màu in cần thiết, màng in

có thể được sấy trong hệ thống trước khi thu cuộn hoặc sấy toàn bộ cuộn đã thu trongbuồng sấy của nhà máy Việc kiểm tra chất lượng đầu ra được thực hiện xuyên suốt quátrình in.

Màng in đã sấy khô hoàn toàn tiếp tục qua khâu ghép Công nghệ ghép màng bao gồm:ghép đùn, ghép khô, ghép ướt Chất kết dính thường dùng là keo PU, đảm bảo độ bámdính tốt, dễ sử dụng và mức độ an toàn trong bao bì thực phẩm, dược phẩm Riêngcông nghệ ghép đùn, chất kết dính là nhựa đùn PE hoặc PP Màng sau khi ghép đượclưu trữ ở nhiệt độ thường hoặc sấy trong buồng sấy cho chất keo ổn định mới tiếp tụcghép hoặc đóng gói màng thành phẩm Việc kiểm tra chất lượng màng ghép còn dựanhiều vào kinh nghiệm Thông số quan trọng để đánh giá là độ bền tách lớp, tuy nhiên,con số có thể chênh lệch sau thời gian lưu trữ

Màng phức hợp để sản xuất túi retort thử nghiệm, ta dùng công nghệ in ống đồng, mực

in màu trắng của công ty DIC Công nghệ ghép được lựa chọn công nghệ ghép khô códung môi, keo PU mã NC825A/CA26 của công ty Novacote

Màng TP

H thông làm tuiê

Kiểm tra chất lượng tui Phế li uê

Đóng gói

Đạt

Đạt

Màng TP

2.2.2.2 Quy trình sản xuất túi

Hình 2.3: Sơ đồ quy trình sản xuất túi

Thuyết minh quy trình:

Căng màng, đối với túi 3 biên, thiết kế từ 2 nhãn trục trở lên, sẽ cắt đôi màng và gấpđôi màng Hệ thống dao dọc gồm dao nóng làm nóng bằng hơi bão hoà hoặc nướcnóng và dao lạnh, làm nguội bằng nước nhiệt độ 17oC Hệ thống này có tác dụng dậpđường hàn biên Hệ thống dao ngang cũng cấu tạo tương tự dao dọc, với tác dụng làdập đường hàn đầu hoặc đáy túi tuỳ yêu cầu của túi

Cuối cùng là rọc biên sau đó dao cắt cuối máy sẽ cắt thành túi lẻ

Tui thành phẩm

Cân và đóng gói

2.2.2.3 Đóng gói sản phẩm và retort thử nghiệm

Hình 2.4: Sơ đồ quy trình retort

Thuyết minh quy trình:

Trong thí nghiệm, quy trình đóng gói thủ công, thực phẩm được rửa sạch Cân khốilượng như nhau cho mỗi túi Quá trình hàn kín túi được thực hiện bằng máy hàn nhiệtloại nhỏ Khi túi đã kín, sử dụng nồi áp suất hoặc máy autoclave của phòng thí nghiệm,duy trì nhiệt độ là 100oC, thời gian 30 phút mới lấy sản phẩm ra

2.3 TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ MÀNG PHỨC HỢP

2.3.1 Khả năng bám dính của mực và màng

2.3.1.1 Cơ sở lý thuyết

Sự tương thích của năng lượng bề mặt màng in và mực in giúp cho việc bám dính mựcđược dễ dàng và bền chặt Với màng in là PET, tuy bề mặt có sức căng cao (41-44dynes/cm), việc thử corona (38 dynes/cm) luôn cho kết quả bám mực tốt ở cả 2 mặt,nhưng vẫn cần xử lý corona để đạt độ đồng đều, tăng cao tốc độ in mà vẫn đảm bảo độbám dính

Trong sản xuất màng phức hợp, các loại màng in phổ biến là PET, BOPP, PA, PVC.Các loại mực phổ biến là mực PET, mực OPP, ngoài ra còn có mực PE, PA hoặc PVC(tức mực in cho màng PE, màng PA hoặc màng PVC)

Khi có yếu tố bên ngoài tác động như nhiệt độ hoặc sự di chuyển của phụ gia, mực in

có thể giảm bám dính với màng in, bị tróc ra và dính vào lớp màng ghép Hiện tượngnày có thể kiểm tra bằng cách tách 2 lớp màng Thử nghiệm màng OPP không xử lýnhiệt và có xử lý nhiệt (98oC, 30 phút) cho thấy, mực từ màng OPP đã dính lên màng

ghép bên dưới, có thể thấy bằng mặt thường (Hình 2.6) Mặt khác, khi soi màu ở cùng

vị trí (khoanh bằng mực đen) càng thấy rõ đốm màu đỏ in trên màng ghép là mực OPP

(Hình 2.7).

Hình 2.5: Màng OPP có in không xử lý nhiệt (mẫu trên) và có xử lý nhiệt 98oC, 30

phút (mẫu dưới)

Hình 2.6: Soi màu màng OPP có in không xử lý nhiệt (mẫu a) và có xử lý 98oC, 30

phút (mẫu b)

2.3.1.2 Phương pháp kiểm tra

Kiểm tra sức căng bề mặt màng nhựa bằng dụng cụ đặc biệt gọi là mực corona hoặcbút corona Nguyên lý của loại mực này là với mỗi loại mực sẽ bám dính trên màng cósức căng tương ứng

Hình 2.7: Sự bám dính mực trên màng có corona trên và dưới 38 Dyne (nguồn:

maydotantien.com)

Hình 2.8: Mực corona (nguồn: thietbikhoahoccongnghe.com.vn)

Hình 2.9: Bút corona (nguồn: maydotantien.com)

Việc dùng băng keo dính và lột trên màng in là cách cơ bản để kiểm tra sự bám dínhcủa mực Nếu mực bị bong tróc, tức là khă năng bám dính kém, và ngược lại

Để khắc phục khả năng bám dính cho mực và màng, kiểm tra sự tương thích về độphân cực của mực và màng Sự chồng quá nhiều màu để có được màu mẫu mong muốncũng làm giảm bám dính của các màu, ta có thể thêm chất đóng rắn vào mực in, cơ chếđóng rắn tương tự keo PU

2.3.2 Quan sát ngoại quan

2.3.2.1 Cơ sở lý thuyết

Yếu tố ngoại quan mang tính chất thương mại, đây là yếu tố đánh vào tâm lý ngưỡi tiêudùng nên tuỳ vào yêu cầu của phía công ty đặt hàng mà đánh giá ngoại quan bao bì.Thông thường, mẫu thành phẩm sẽ được so sánh với mẫu thiết kế để rút ra nhận xét vàcải tiến Việc đánh giá chủ yếu dựa trên cảm quan của các chuyên gia Cần chú ý đến

các vấn đề như độ bám dính của mực in, màu sắc in trên lớp màng có bị lỗi sọc, vảy cáhay không Nếu như các yêu cầu đó đạt chất lượng thì cho đi tới công đoạn kế tiếp, cònkhông phải xử lý

Một số tiêu chí kiểm tra thành phẩm in:

Bảng 2.9: Chỉ tiêu kiểm tra thành phẩm in

Các chỉ tiêu Phương pháp thử Yêu cầu hoặc độ lệch cho phép

- So với mẫu chuẩn

- So với mẫu chuẩn

- So với mẫu chuẩn

- Test băng keo, xoắn màng

- Quan sát bằng mắt

- Quan sát

- Giống mẫu chuẩn

- Theo yêu cầu LSX

- Giống 90% so với mẫu chuẩn

- Trên 90% mực không tróc ra

- Không trầy xước màng

- Cuộn đủ chặt, không xộcxệch

Đối với màng ghép, kiểm tra ngoại quan bao gồm không nhăn, không bị xướt bề mặt.Mẫu túi retort, không chỉ đạt các tiêu chí cho màng in mà còn phải giữ nguyên phẩmchất sau khi xử lý nhiệt retort

2.3.2.2 Phương pháp kiểm tra

Quan sát bằng mắt thường và đối chiếu với mẫu (nếu có)

Kiểm tra màu in bằng máy soi màu

2.3.3 Kích thước

2.3.3.1 Cơ sở lý thuyết

Hầu hết các loại vật liệu đều có sự giãn nở vì nhiệt Nói về polymer cần chú ý thêm sự

co rút khi chuyển trạng thái từ lỏng sang rắn Quá trình sản xuất bao gồm đùn nhựa,

thổi màng… hay quá trình in, ghép, làm túi hay nếu có xử lý retort đều có sử dụngnhiệt độ

Sự giãn màng trong quá trình sản xuất còn do lực căng quá cao Việc điều chỉnh lựccăng rất quan trọng, yêu cầu phải phù hợp với từng loại màng từ quá trình sản xuấtmàng đơn, quá trình in và ghép màng, chia cuộn đến quá trình làm túi

Nếu 1 màng co, 1 màng giãn hoặc cả 2 lớp màng cùng co rút nhưng chênh lệch độ cocao ở cùng mức xử lý nhiệt thì màng ghép thành phẩm sẽ không đạt chất lượng mongmuốn: khó ghép, bị nhăn, túi thành phẩm dễ bị tách lớp, không đạt kích thước yêu cầu,giảm tính cản, ảnh hưởng sản phẩm chứa đựng

2.3.3.2 Phương pháp kiểm tra

Độ co rút tính bằng công thức: (%)

Với là thể tích ban đầu (đơn vị thể tích)

là thể tích lúc sau (đơn vị thể tích)

(đơn vị thể tích) (2.1)

Bỏ qua quá trình co rút khi sản xuất màng đơn, ta chỉ nhận xét sự thay đổi kích thướcsau khi hàn dán và xử lý retort Nếu độ co đạt giá trị âm, tức màng phức hợp giãn nở.Mặt khác, đánh giá nhanh sự co rút của màng đơn đã ghép bằng cách dựa trên ngoạiquan - tức là màng sau xử lý nhiệt không bị nhăn thì đạt

2.3.4 Độ bền tách lớp

2.3.4.1 Cơ sở lý thuyết

Đo độ bền tách lớp tức là đo khả năng kết dính giữa 2 hay nhiều lớp màng đơn Trongsản xuất màng phức hợp thì đây là thông số quan trọng để đo độ bền của màng

Phương pháp đo độ bền tách lớp là dựa trên tiêu chuẩn ASTM F904, hệ đơn vị SI

Các mẫu được kẹp vào thiết bị đo độ bền kéo Hệ thống kẹp phải có khả năng giảmthiểu sự trượt mẫu vật và phân bố ứng suất đồng đều đối với mẫu thử.Việc kẹp và kéomẫu 1 đoạn 75mm, máy sẽ đo được lực cần thiết để kéo mẫu, lực này tương đương lựcliên kết (bond strength) Trường hợp lực liên kết quá lớn, ta có thể dùng dung môi nhưtoluene, EA, MEK (2-Butanone), THF (tetrahydrofuran) hoặc dung môi thích hợp khácđể làm suy yếu liên kết giữa các lớp đủ để dễ phân tách

Điều kiện chuẩn để thí nghiệm là 23  2oC, độ ẩm là 50  5 Tuy nhiên, với mục đích là

so sánh sự giảm độ bền tách lớp sau khi tác dụng nhiệt retort, ta thực hiện đo ở nhiệt độthường đối vơi mẫu trước và sau khi đun nấu

2.3.4.2 Phương pháp kiểm tra

Hình 2.10: Máy đo tensile (Tensile Testing Machine) XLW (PC) của Labthink

Máy đo tensile (Tensile Testing Machine): các chế độ đo của máy tensile: đo sức căng(tensile test), độ giãn dài (Strength & Elon), (Break & Elon), độ bền hàn dán (HeatSeal Strength), độ bền xé rách (Tear), độ bền tách lớp (180o & 90o Peel) Đơn vị lực kéocủa máy là N/15mm, với 15mm là bề rộng của mẫu Nếu cắt mẫu 25,4mm (1 Inch), càiđặt thông số bề dày mẫu và máy sẽ tự quy đổi đơn vị về N/15mm.

2.3.5 Độ bền hàn dán

2.3.5.1 Cơ sở lý thuyết

Tiêu chuẩn ASTM F88 đưa ra được con số cụ thể nhằm kiểm tra độ bền mối hàn Đâycũng là 1 trong những yếu tố quan trọng của 1 bao bì nhựa, được quyết định bởi lớphàn dán được ghép bên trong cùng Việc thực hiện cũng tương tự như đo độ bền táchlớp – sử dụng máy Tensile Testing Mẫu được cắt đủ dài để kẹp mẫu, rộng 15 mm, 25

mm hoặc 25,4 mm (1 inch), sai số cho phép là 5% Khi kẹp mẫu vào hệ thống kẹp, mốihàn nằm ở giữa, cách đều 2 kẹp trên và dưới

Có thể chọn 1 trong 3 cách đo bên dưới (Hình 4.7) nhưng phải thống nhất cách đo giữa

các mẫu so sánh với nhau để đạt kết quả tốt nhất

Hình 2.11: Các chế độ đo ASTM F88 (Nguồn American Society For Testing And

Materials)Ngoài ra, kiểm tra độ bền mối hàn và kháng va đập, ta có thể dùng cách đóng gói sảnphẩm bên trong làm như 1 túi thành phẩm và thả rơi như sau:

Bảng 2.10: Kiểm tra tính kháng áp suất và thả rơi [ CITATION Toy13 \l 1033 ]

2.3.5.2 Phương pháp kiểm tra

Máy đo tensile (Tensile Testing Machine) XLW (PC) của Labthink (xem 4.4.2).

2.3.6 Tính cản

2.3.6.1 Cơ sở lý thuyết

Trường hợp, chưa tính nhôm, PET và PA cản oxy rất tốt, màng hản dán chống thấm O2

kém Mặc khác, màng hàn dán chống thấm hơi ẩm tốt Cả 3 loại màng PET, PA, mànghàn dán hỗ trợ nhau về chống thấm khí và hơi ẩm, kết hợp màng Al - tính cản hầu nhưtuyệt đối và còn bổ sung thêm tính chất cản UV mà rất ít màng nhựa nào có tính chấtnày Như vậy, tính cản khí và hơi của màng đa lớp PET//PA//Al//màng-hàn-dán rất tốt

Bảng 2.11: Khả năng truyền oxy và hơi ẩm của màng đơn [ CITATION Đố11 \l 1033

2.3.6.2 Phương pháp kiểm tra

Kiểm tra cản khí: ASTM D1434

Kiểm tra diệt khuẩn (hiệu quả retort):

Bố trí thí nghiệm dựa trên số vi sinh vật xâm nhập và phát triển sau khi retort thựcphẩm trong bao bì nhựa theo thời gian Quá trình thực hiện trong môi trường vô trùng.Kiểm tra đếm số lượng vi khuẩn bằng kính hiển vi hoặc đếm khuẩn lạc lấy từ mẫu thựcphẩm trong túi theo thời gian, sử dụng phương pháp đếm bằng buồng đếm: lấy 1 giọtnhỏ lên buồng đếm, thực hiện đếm số lượng Nhược điểm của phương pháp này là