Bao bì kim loại

CHƯƠNG 7 BAO BÌ KIM LOẠI 7.1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA BAO BÌ KIM LOẠI: - Bao bì KL được phát triển thành ngành CN vào thế kỷ 19 và phát triển mạnh vào đầu thế kỷ 20. - Giúp bảo quản TP trong thời gian dài từ 2 – 3 năm. - Ngày nay trên thế giới công nghệ đồ hộp không còn phát triển mạnh vì càng ngày người ta càng thích ăn thực phẩm tươi, vừa chế biến. Tính chất chung của bao bì kim loại: - Nhẹ, thuận lợi cho việc vận chuyển. - Đảm bảo độ kín vì thân và nắp đều có thể làm cùng 1 loại vật liệu. - Chống ánh sáng tác động vào thực phẩm. - Có tính chịu nhiệt cao, do đó thực phẩm có thể thanh trùng hoặc tiệt trùng với chế độ thích hợp để đảm bảo an toàn VSTP. - Có thể in lên bề mặt bao bì KL. - Quy trình sản xuất và đóng hộp thực phẩm được tự động hóa hoàn toàn. 7.2 PHÂN LOẠI BAO BÌ KIM LOẠI 7.2.1 Phân loại theo vật liệu bao bì:  Bao bì KL thép tráng thiếc: có thành phần chính là sắt, và các phi kim, KL khác như C, Mn, Si, P, S với hàm lượng nhỏ. - Thép có màu xám đen, không có độ bóng bề mặt, dễ bị ăn mòn trong môi trường kiềm và axit. - Khi được tráng thiếc thì thép có bề mặt sáng bóng. Tuy nhiên, thiếc là 1 KL lưỡng tính nên dễ tác dụng với axit, kiềm. Do đó, ta cần tráng lớp vec-ni có tính trơ trong môi trường aixt và kiềm. 7.2.1 Phân loại theo vật liệu bao bì:  Bao bì KL nhôm: Al làm bao bì có độ tinh khiết đến 99%, và những thành phần KL khác có lẫn trong nhôm như Si, Fe, Cu, Mn, Mg 7.2.2 Phân loại theo công nghệ chế tạo lon:  Lon hai mảnh: - Lon 2 mảnh gồm thân dính liền với đáy, nắp rời được ghép mí với thân. Lon 2 mảnh chỉ có 1 đường ghép mí giữa thân và nắp, vật liệu chế tạo lon 2 mảnh phải mềm dẻo, có thể làm từ nhôm hoặc thép có độ mềm dẻo cao.  Lon 3 mảnh: Công nghệ chế tạo lon 3 mảnh được áp dụng cho nguyên liệu thép. Lon 3 mảnh gồm thân, đáy và nắp. Thân hộp được chế tạo từ 1 miếng thép chữ nhật, cuộn lại thành hình trụ và được hàn mí thân; nắp và đáy được chế tạo riêng, được ghép mí với thân. 7.3 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO THÉP TRÁNG THIẾC: 7.3.1 Quy cách vật liệu thép – Quy trình sản xuất thép: - Bao bì thực phẩm được sản xuất từ thép tấm không thể tái sử dụng; đồng thời cũng rất tốn chi phí và công sức để tái chế bao bì thải. Do đó, CN đồ hộp thực phẩm vẫn còn tồn tại nhiều vấn đề về ONMT 7.3.2 Tiêu chuẩn của thép nền: - Thép tấm được chia thành nhiều nhóm với chất lượng khác nhau thể hiện qua độ cứng của thép ROCKWELL. - Độ cứng là thước đo sức bền của vật liệu khi bị va chạm hay bị trầy xước và được đo bằng các kỹ thuật thực nghiệm khác nhau. Tuy nhiên, các kết quả thu được thường biến đổi tùy theo phương pháp đo. Thực tế, các kết quả thực nghiệm đo độ cứng có thể dao động trong khoảng 10% đối với cùng 1 loại vật liệu. Để đo độ cứng người ta dùng viên bi KL hoặc viên kim cương hình chóp ấn lên vật cần đo với 1 lực xác định. Trị số độ cứng là tỉ số giữa lực ấn và diện tích vết lõm trên vật 7.3.3 Tiêu chuẩn tráng thiếc: - Tùy theo yêu cầu sử dụng mà thép được tráng thiếc với lượng thiếc tráng khác nhau. Loại thép dùng chế tạo lon chứa thực phẩm có độ tráng thiếc từ 5,6 – 11,2g/m2, có thể lên đến 15,1g/m2. - Có thể dùng pp mạ điện hoặc pp nhúng thép tấm vào thiếc nóng chảy, nhưng hiện nay thường dùng pp1. - Thiếc dùng để mạ điện lên bề mặt thép tấm có độ tinh khiết 99,75%. Trong quá trình mạ điện, vật cần mạ được gắn với cực âm catôt, kim loại mạ gắn với cực dương anôt của nguồn điện trong dung dịch điện môi. Cực dương của nguồn điện sẽ hút các electron e- trong quá trình oxi hóa và giải phóng các ion kim loại dương, dưới tác dụng lực tĩnh điện các ion dương này sẽ di chuyển về cực âm, tại đây chúng nhận lại e- trong quá trình oxi hóa khử hình thành lớp kim loại bám trên bề mặt của vật được mạ. Độ dày của lớp mạ tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện của nguồn và thời gian mạ. Ví dụ: mạ đồng trong dung dịch điện môi SO42-, tại cực dương: Cu → Cu2+ + 2e- Cu2+ + SO42- → CuSO4 CuSO4 dễ tan trong dung dịch, tại cực âm CuSO4 → Cu2+ + SO42- Cu2+ + 2e- → Cu 7.3.4 Bề mặt hoàn thành: - Bề mặt hoàn thành của thép tráng thiếc bằng phương pháp mạ điện sẽ được phân loại theo độ bóng bề mặt. - Thép sau khi mạ điện sẽ được xử lý hóa học hay điện hóa để tạo sự bám dính chặt chẽ của lớp thiếc. 7.3.5 Cấu tạo của thép tấm tráng thiếc  Lớp sắt nền  Lớp hợp kim  Lớp thiếc  Lớp oxyt  Lớp dầu DOS 7.4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO LON ĐỰNG THỰC PHẨM: 7.5 VEC–NI BẢO VỆ LỚP THIẾC: Lớp vec-ni tráng bên trong lon phải đảm bảo: - Không gây mùi lạ, không gây biến màu thực phẩm. - Không bong tróc khi bị va chạm cơ học. - Không bị phá hủy bởi quá trình gia nhiệt. - Có độ mềm dẻo cao để trải đều khắp bề mặt được phủ. - Độ dày của lớp vec-ni phải đồng đều. 7.6 ĂN MÒN HÓA HỌC: 7.6.1 Nguyên nhân VSV: Các VSV (nấm men, nấm mốc, VK) nhiễm vào thực phẩm từ nguồn nguyên liệu hoặc trong các công đoạn chế biến, hoặc nhiễm trong bao bì sẽ sinh ra khí CO2, H2S, NH3 hoặc các khí khác sẽ làm phồng hộp. 7.6.2 Ăn mòn hóa học cùng với sự bong tróc lớp vec-ni: 1. Bởi môi trường H+ tạo ra khí H2 2. Sự ăn mòn bởi H2S tạo khí H2 7.7 BAO BÌ NHÔM: 7.7.1 Đặc điểm: - Thuộc loại lon 2 mảnh. - Nhẹ hơn rất nhiều so với các loại bao bì bằng các loại vật liệu khác, thuận lợi trong vận chuyển phân phối. - Do Al chống được tia cực tím nên ngoài dạng lon, Al còn được dùng ở dạng lá để ghép với các vật liệu khác để bao gói thực phẩm. - Al được sử dụng làm bao bì có độ tinh khiết từ 99 – 99,8% và Al dùng làm hộp có độ dày 320µm(0,32mm). 7.7.2 Công nghệ chế tạo lon nhôm:  Công nghệ chế tạo nguyên liệu nhôm: - Al có trong tự nhiên dạng khoáng sản được gọi là quặng bauxit. - Quặng bauxit  tinh chế  bột Al2O3  điện phân  Al (nóng chảy)  phụ gia  khuôn  thỏi  tấm.  Công nghệ chế tạo thân lon và nắp lon: - Tấm nhôm được cắt thành hình tròn. Sau đó được dập vuốt nong theo khuôn để tạo dạng hình trụ. Phần đáy được tạo thành vòm làm tăng độ chắc ở đáy lon. - Trong suốt quá trình chế tạo, thành lon luôn luôn được bôi trơn để làm giảm độ ma sát giúp lá nhôm di chuyển dễ dàng trên trên bề mặt các thiết bị. - Chất bôi trơn có thể được thu hồi trên quy trình liên tục qua 1 thiết bị lọc, và được tái sử dụng lại. - Phần thừa phía miệng lon được cắt  rửa  sấy  in nhãn hiệu  phủ vec-ni  sấy  bôi trơn cổ lon  tạo viền để ghép nắp.  Chế tạo nắp lon: Nhôm tấm  phủ vec-ni  bôi trơn  cắt hình tròn  dập tạo hình nắp, móc nắp  gắn khóa nắp  phun lớp cao su đệm lên móc nắp để tạo độ chặt và kín. 7.7.3 Ăn mòn bao bì nhôm: - Lon được phủ lớp vec-ni để bảo vệ ăn mòn, do đó lon chỉ bị ăn mòn khi lớp vec-ni bị trầy xước, bong tróc giúp MT axit của bia hoặc NGK tiếp xúc với Al hoặc Al2O3: Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O Al + 6H+ = Al3+ + 3H2 Khí H2 sinh ra không tạo áp lực đáng kể so với CO2 có sẵn trong lon, nhưng nếu lon bị ăn mòn sẽ bị lủng và hư hỏng sản phẩm.