TRÌNH bày TIỂU LUẬN CÔNG NGHỆ sản XUẤT BAO bì KIM LOẠI

- Chế tạo lon Al có thể đạt được chiều cao đến 110mm, nếu chế tạo bằng vật liệu thép thì không thể theo công nghệ kéo vuốt với chiều cao như lon nhôm vì thép rất cứng, vững... Do đó ngoà

I/ Giới thiệu chung về bao bì kim loại

II/ Đặc điểm và tính chất bao bì nhôm

III/ Công nghệ sản xuất bao bì nhôm

1 Công nghệ sản xuất nhôm nguyên liệu

2 Công nghệ chế tạo thân lon, và nắp

3 Sự ăn mòn bao bì nhôm

I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BAO BÌ KIM LOẠI

Bao bì kim loại được phát triển thành một ngành công nghệ vào thế kỷ 19 và phát triển mạnh nhất vào đầu thế kỷ 20, nhằm phục vụ nhu cầu ăn liền và vận chuyển

đi xa Ngành kỹ thuật bao bì kim loại ra đời và phát triển mạnh nhờ vào sự phát triển của ngành luyện kim và cơ khí chế tạo máy, đã chế tạo ra vật liệu kim loại có tính năng cao

 Một số tính chất chung của bao bì kim loại như:

- Nhẹ, thuận lợi cho vận chuyển

- Đảm bảo độ kín trong thời gian dài vì thân nắp đáy đều làm chung một loại vật liệu nên bao bì không bị lão hóa nhanh theo thời gian

- Tránh ánh sáng, tia cực tím tác động vào thực phẩm.

- Hộp kim loại có tính chịu nhiệt cao và khả năng truyền nhiệt cao, do đó đồ hộp thịt có thể được tiệt trùng ở khoảng 121°C, trong thời gian 15÷45 phút tùy theo khối lượng sản phẩm, sản phẩm được đảm bảo an toàn vệ sinh

- Bao bì kim loại có bề mặt sáng bóng, có thể tráng vecni và in ấn một cách dễ dàng

- Quy trình sản xuất hộp và đóng hộp thực phẩm được tự động hóa hoàn toàn

- An toàn môi trường vì có thể thu hồi và tái sinh thành dạng nguyên liệu kim loại

 Một số nhược điểm của bao bì kim loại:

- Độ bền hóa học kém, hay bị rỉ và bị ăn mòn.

- Không thể nhìn được sản phẩm bên trong.

- Đắt hơn bao bì có thể thay thế nó là plastic.

- Tái sử dụng hạn chế.

 Yêu cầu bao bì kim loại

- Không gây độc cho thực phẩm, không làm cho thực phẩm biến đổi chất lượng, không gây mùi vị, màu sắc lạ cho thực phẩm.

- Bền đối với tác dụng của thực phẩm.

- Chịu được nhiệt độ và áp suất cao.

II Đặc điểm và tính chất bao bì nhôm

- Al là vật liệu chế tạo lon hai mảnh vì nó có tính mềm dẻo cao Hộp, lon hai mảnh được chế tạo theo công nghệ kéo vuốt tạo nên thân rất mỏng so với bề dày đáy, nên dễ bị đâm thủng, móp, biến dạng khi va chạm cơ học Lon hai mảnh là loại thích hợp chứa các thức uống có gas (khí CO2) vì tạo áp suất đối kháng bên trong

- Chế tạo lon Al có thể đạt được chiều cao đến 110mm, nếu chế tạo bằng vật liệu thép thì không thể theo công nghệ kéo vuốt với chiều cao như lon nhôm vì thép rất cứng, vững

1 Đặc điểm bao bì nhôm:

• Bao bì nhôm có dạng hình trụ tròn, thuộc loại lon hai mảnh: thân dính liền đáy, nắp ghép với thân theo cách ghép mí của lon thép tráng thiếc

• Bao bì lon nhôm chuyên dùng làm lon cho sản phẩm nước giải khát có gas như bia, nước ngọt được tạo sự yếm khí bởi khí trơ là khí CO hoặc N Do đó bên trong ₂ ₂

on có áp lực cao hơn áp lực không khí bên ngoài bao bì tạo

độ cứng vững, giữ nguyên hình dạng cho lon nhôm

Do nhôm có tính mềm dẻo cao và do cấu tạo của lon có thân liền đáy và bụng lon có độ dày khá thấp, nếu bao bì nhôm chỉ chứa đựng chất lỏng trong điều kiện yếm khí

do tạo chân không, không có áp lực khí trơ thì lon bị biến dạng, móp méo bởi áp lực không khí vì không cứng nhắc như trường hợp lon thép

2 Tính chất bao bì nhôm:

• Bao bì lon nhôm nhẹ hơn rất nhiều so với các loại bao bì làm bằng các loại vật liệu khác nên rất thuận lợi trong khi vận chuyển và phân phối sản phẩm

• Nhôm có tính mềm dẻo và có nhiệt độ nóng chảy cao, do đó việc chế tạo lon có thân liền đáy đem lại hiệu quả cao hơn so với việc chế tạo theo dạng lon 3 mảnh qua giai đoạn cuộn thân, hàn điện để kết dính mép thân tạo thân lon Nhôm tấm được cắt thành hình tròn dùng phương pháp dập và vuốt để tạo thành thân dính liền đáy

Do đó có những vùng có độ dày khác nhau như:

- Đáy có độ dày cao nhất

- Thân trụ có độ dày thay đổi mỏng dần về phía bụng lon

- Cổ lon nơi ghép mí với nắp, có độ dày cao hơn phần bụng

• Đặc điểm quan trọng của Al là tác dụng chống tia cực tím rất tốt Do đó ngoài dạng lon, nhôm còn được dùng ở dạng lá nhôm ghép với các loại vật liệu khác như plastic

để bao gói thực phẩm, chống thoát hương và chống tia cực tím Nhôm được sử dụng làm bao bì thực phẩm có độ tinh khiết là 98%

- Ở dạng lá, nhôm có độ dày: 7, 9, 12, 15 và 18µm Nhôm dùng để chế tạo lon hộp có độ dày khoảng 320 đến 360µm(0,36mm)

- Lá nhôm thường có những lỗ nhỏ li ti: với độ dày 7µm có thể có 800 lỗ/ ㎡ lá, độ dày 9µm có khoảng 200 lỗ/

㎡ Trung bình tổng diện tích lỗ hổng trên bề mặt lá nhôm

có 2m ㎡ / ㎡ lá nhôm

Lá nhôm thường dùng bao gói các loại kẹo, chocolate, phomat do tính mềm dẻo có thể áp sát bề mặt các loại thực phẩm này ngăn cản tiếp xúc với không khí,

vi sinh vật, hơi nước Ngày nay, có thể dùng bao bì plastic thay thế màng nhôm để bao gói kín và yếm khí

III Công nghệ sản xuất bao bì nhôm

1 Công nghệ chế tạo nhôm nguyên liệu

Nhôm là nguyên liệu phong phú được tím thấy trong

tự nhiên dạng khoáng sản bauxit

Quặng bauxit qua tinh chế loại bỏ tạp chất bẩn, thu được Al O dạng bột mịn, trắng, dùng phương pháp điện ₂ ₃phân oxyt nhôm để thu được Al kim loại Nhôm thu được ở dạng nóng chảy, bổ sung lượng nhỏ các kim loại khác nhằm tăng tính bền cơ và bền hóa cho sản phẩm bao bì

Khối nhôm nóng chảy đổ vào khuôn tạo thỏi, sau đó gia nhiệt cán thành lá dày 360µm và cuộn lại, đó là nguyên liệu chế tạo lon nhôm đựng bia nước giải khát, kí hiệu 5182

2 Công nghệ chế tạo thân lon nhôm và nắp

Chế tạo thân hộp

Lon thức uống bằng nhôm gồm 2 phần: thân và nắp

Quá trình sản xuất lon nhôm: tấm nguyên liệu được cuốn thành từng cuộn có trọng lượng khoảng 1200kg, chiều dài 500÷600m, chiều rộng 1,2m, bề dày 0,32÷0,36mm Việc tạo hình lon nhôm được thực hiện nhờ quy trình công nghệ

tự động hóa

Lá nhôm được trải thẳng thành dải và bôi trơn cả hai mặt Bôi trơn

giúp lá nhôm di chuyển dễ dàng hơn

trên bề mặt các công cụ, thiết bị trong

Nhôm lá được cắt thành những hình tròn bằng phương pháp dập theo khuôn để

định hình sơ bộ, tạo hộp dạng trụ thẳng đứng

Thân lon hình trụ được vuốt định hình phần bụng lon qua 3 giai đoạn để đạt chiều cao yêu cầu phần thân lon và phần thừa để cuốn mép lon, do đó bề dày thân lon giảm nhiều lần so với nhôm tấm ban đầu, và phân bố ở các vị trí sau: phần bụng lon 109µm, Phần thân gần miệng và đáy lon

có độ dày thành là 168µm, đáy 320µm Các thể tích lon được chế tạo: 370, 350, 333, 250ml

Vuốt mỏng thân lon

 Tạo hình lon nhôm 2 mảnh:

Đáy được tạo dạng chỏm cầu làm tăng độ chắc ở đáy lon Trong suốt quá trình tạo thân, thành lon luôn được bôi trơn để giảm độ ma sát đáp ứng cho quá trình sản xuất với năng suất cao của máy, khoảng 2700÷3000 thân lon/phút

Phần thừa phía miệng lon được cắt để miệng lon phù hợp với việc ghép mí nắp Thân lon được chuyển đến máy rửa để loại bỏ chất bôi trơn Chất bôi trơn có thể thu hồi trên quy trình liên tục qua một thiết bị gạn lắng để được tái

sử dụng

Quặng bauxit nhôm

Tinh chếOxit nhôm Al2O3

Điện phân

Nhôm (Al dạng nóng chảy) Rót khuôn tạo thỏi Al

Cán thành láCuộn nhôm lá

Một số kim

loại khác:

Si, Fe, Cu,

Sơ đồ quy trình công nghệ chế tạo lá nhôm nguyên liệu

Hiện nay trên thế giới quy trình sản xuất nhôm được thực hiện theo 3 giai đoạn chính đó là: Khai thác bauxit, chế biến alumina và luyện nhôm.

Trong đó giai đoạn chế biến alumina và luyện nhôm được thực hiện theo 2 quy trình: quy trình Bayer chế biến bauxit thành alumina và quy trình Hall-Heroult- điện phân alumina thành nhôm

Những tinh thể này sau đó được rửa sạch và nung nóng ở nhiệt độ rất cao để đuổi hết nước cho đến khi được dạng bột màu trắng Đây là alumina hoặc nhôm oxide Alumina phải được tinh chế trước khi có thể sử dụng để điện phân sản xuất ra nhôm kim loại.

• Quy trình Hall-Heroult

- Công nghệ Hall - Héroult là quá trình tách nhôm theo phương phápđiện phân nóng chảy có sử dụng cryolit (sodium aluminum fluoride, Na3AlF6) là chất xúc tác để giảm độ nóng chảy của tinh quặng alumina Hỗn hợp dung dịch cryolit với tinh quăng alumina đã bị hòa tan được điện phân khiến nhôm ở thể lỏng chuyển dịch về phía cathode

và tích tụở trên dương cực này trong khi đó cực âm anode

Nguồn điện được sử dụng bởi rất nhiều lò luyện nhôm như trên thường có điện thế rất thấp (thường 3-5 V), nhưng đòi hỏi dòng phải lớn, trong mỗi một buồng điện phân cường độ dòng có thể từ 220kA lên đến 340kA Các buồng tự tăng nhiệt độ do chính dòng điện chạy qua đểlên tới nhiệt độ điện phân, và hệ thống điều biến anode thay đổi dòng điện chạy qua bằng cách nâng lên hay hạ xuống thanh anode và do đó thay đổi trở kháng của buồng điện phân Khi cần, một thanh nối được cho tiếp xúc để hình thành nên mạch rẽ Nhôm lỏng được tách ra nhờ một xi phông và một máy hút Nhôm lỏng được chuyển vào các thùng chứa hay được đưa ngay qua các đường ống dẫn liên tục và chịu nhiệt sang các cơ sở mạ.

Sau khi rửa sạch chất bôi trơn, lon được sấy khô bằng dòng khí nóng và được đưa đến máy in để in nhãn hiệu cho từng chiếc thân lon theo nguyên tắc in trục, in đồng thời 5 màu.

Kế đó là công đoạn phủ lớp vecni epoxy phenolic vào bên trong lon để tránh ăn mòn lon nhôm bởi môi trường axit của nước giải khát; lớp vecni được sấy khô bằng thiết bị sấy đối lưu, với ba giai đoạn gia nhiệt: 101°C, 195°C, 210°C để làm khô hoàn toàn lớp vecni

Cổ thân lon phải đạt độ dày 0,168mm để tăng cứng cho

thân lon và có thể ghép mí với nắp lon, nắp và đáy lon có

độ dày khoảng 0,32mm Tất cả các lon đã qua chế tạo được

kiểm tra bằng thiết bị tự động

Các loại khuyết tật có thể xảy ra như: Vết thủng, lớp vecni không đồng đều, màu sắc không phù hợp, kích thước các phần lon bị sai lệch Nếu có một trong các khuyết tật này thì loại bỏ

2.1 Ăn mòn bao bì nhôm

Lon nhôm đươc phủ lớp vecni bảo vệ ăn mòn ngay trong quá trình chế tạo.Do đó lon nhôm chỉ ăn mòn hóa học khi lớp vecni bị trầy xước, bong tróc tạo nên những khe, lỗ giúp môi trường axit của bia, nước giải khát tiếp xúc với lớp Al hoặc Al2O3 tạo nên phản ứng hóa học:

Al2O3 +6H+ =2Al3+ +3H2O2Al° +6H+ =2Al3+ +3H2

Khí H2 sinh ra thì không tạo áp lực đáng kể so với áp lực CO2 có sẵn trong lon, nhưng nếu bị ăn mòn hóa học thì

sẽ thủng hoặc thành phế phẩm

•2.2 Nắp có khóa đòn bẩy

•Tạo nắp lon:

Nắp lon mở khóa được chế tạo theo quy tắc đòn bẩy Khóa mở lon gắn vào nắp bởi một chất rive tại tâm mặt tròn nắp

Rãnh khía xung quanh

tâm

Nắp mở

Đinh tán gắn khóa

kéo vòng

Điểm đặt đòn bẩy của

khóa tại tâm vòng tròn

nắp

Đường dập phần sẽ

được tách rời khỏi

nắp

- Nắp lon được chế tạo từ cuộn nhôm lá có quy cách kích thước như khi chế tạo thân lon.

- Nhôm tấm nguyên liệu được bôi trơn và được đưa vào máy cắt định hình để tạo hình tròn nắp, dập tạo hình chính xác nắp và móc nắp

- Tiếp theo, rửa sạch, sấy khô, gắn khóa nắp và phun lớp cao su đệm lên móc nắp để tạo độ chặt và kín sau khi ghép, nắp được phủ vecni, tiếp theo được sấy 3 giai đoạn như sấy thân lon, sau đó nắp được kiểm tra tự động theo tiêu chuẩn

4 Lợi ích của nắp

• Người tiêu dùng có thể mở nắp đồ hộp một cách nhanh chóng, dễ dàng

•Nguyên tắt mở khóa bằng đòn bẩy

- Định hình các vết cắt trước khi mở nắp: dập tạo phần

Trên cơ sở của nguyên tắc đòn bẩy,nhiều loại nắp có khóa đòn bẩy được chế tạo sử dụng thuận lợi cho người tiêu dùng như:

+ Mở cả diện tích nắp hộp

+ Nắp bằng vật liệu thép mạ thiếc cũng được áp dụng khóa đòn bẩy để sử dụng cho lon thép tráng thiếc

 Các loại thực phẩm đựng trong bao bì

nhôm

V Kết luận

Nhôm có đặc điểm quan trọng là chống tia cực tím Ngày nay, người ta sử dụng bao bì nhôm phổ biến vì nhôm là một loại bao bì mỏng, nhẹ, dễ sử dụng và rất thuận lợi trong quá trình vận chuyển phân phối sản phẩm Bao bì nhôm đóng vai trò khá quan trọng trong ngành công nghiệp bao bì

VI Tài liệu tham khảo

[1] Đỗ Vĩnh Long, bài giảng công nghệ bao bì và đóng gói thực phẩm.Trường Đại học công nghiệp thực phẩm thành phố Hồ Chí Minh

[2] Đống Thị Anh Đào, kỹ thuật bao bì thực phẩm Nhà xuất bản Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh

Cảm ơn cô và các bạn đã

lắng nghe!