Màng bao mềm (Flexible films)

Bài viết thứ 1 trong 3 bài thuộc ebook Bao bì thực phẩm
 
Màng bao mềm (Flexible films)
Màng bao mềm (Flexible films)

Bao bì (màng bọc) nhựa đã xuất hiện vào cuối thế kỉ 19 và nhanh chóng chiếm lĩnh trong ứng dụng bao bì thực phẩm. Các khối (blocks) polymer được chiết xuất từ dầu khoáng sản. Chúng được xử lý hóa học tạo thành các chuỗi mạch dài sau đó được liên kết chéo (cross-linking) tạo thành nhựa dạng tấm (sheets).

Trong dầu mỏ chứa nhiều hóa chất khác nhau nên các mạch polymer cũng đa dạng. Người ta phân loại màng: màng đơn (single film) và màng ghép phức hợp (multiple component film). Màng nhựa tạo thành từ một thành phần polymer gọi là màng đơn. Trong 50 năm qua, khoảng 13 loại màng đơn dùng để đóng gói sản phẩm, người ta đóng gói một lớp hay nhiều lớp màng bọc để bảo quản thực phẩm tốt hơn. Tuy nhiên với nền công nghiệp sản xuất bao bì năng động như hiện nay, các thành phần và phương pháp mới luôn được nghiên cứu và phát triển.

Các loại màng đơn (single component films)

Màng đơn được tạo thành bởi phương pháp ép đùn, trong đó các viên (pellets) nhựa polymer được nấu chảy và ép dưới nhiệt độ và áp suất để tạo ra dạng tấm hoặc dạng ống. Ngoài ra, một số tấm polymer được sản xuất bằng máy cán (calander), trong đó polymer đưa vào giữa các con lăn nóng để tạo thành các tấm có độ dày chính xác hơn.
Các màng (bao bì) đơn gồm có:

  • Cellulose
  • Polypropylene (PP)
  • Polyester (PES)
  • Polyethylene terephthalate (PET)
  • Polyethylene (PE)
  • Polyethylene tỉ trọng thấp (Low density polyethylene) (LDPE)
  • Polyethylene tỉ trọng cao (High density polyethylene) (HDPE)
  • Polyvinylidine chloride (PVDC)
  • Polyvinyl chloride – vinylidine Chloride (PVCC)
  • Polystyrene (PS)
  • Nitrocellulose
  • Polyamides
  • Giấy bạc (Aluminium foil)

Các polymer này có tính chất hơi khác nhau nhưng điểm chung là chúng đều mỏng, một vài loại màng cho phép không khí và độ ẩm xuyên qua.

Chống sự xâm nhập của oxy: Trong khi các loại thực phẩm đã được xử lý để ngăn chặn vi sinh vật làm hỏng thực phẩm, thì 20% oxy trong không khí cũng là nhân tố làm thức ăn nhanh hỏng. Trường hợp các thực phẩm giàu chất béo (high-fat food) oxy sẽ tấn công vào gốc dầu gây phản ứng oxi hóa tạo ra các chất có mùi vị khó chịu (mùi ôi).

Ngoài ra, oxy còn làm cho carbohydrate trong thực phẩm tinh bột (khoai môn, sắn, khoai tây và khoai lang) bị sẫm màu và protein trở nên cứng. Do đó để bảo quản thực phẩm cần bọc sản phẩm để ngăn chặn oxy xâm nhập vào trong.

Chống sự xâm nhập của độ ẩm: Ngoài ra độ ẩm, hơi nước trong không khí, cũng làm thực phẩm nhanh hỏng. Khi trời mưa thì độ ẩm là 100%.

Để bảo quản thực phẩm tốt ta cần loại bỏ nước. Với thực phẩm chiên, nước loại bỏ bằng cách bay hơi ở nhiệt độ cao khi chiên. Các loại thực phẩm khác như bánh quy và trái cây lát khô thì nước bốc hơi vì nhiệt độ trong lò nướng cao. Nếu để sản phẩm này ngoài không khí ẩm, chúng sẽ tái hút ẩm và làm mềm thực phẩm. Nếu thực phẩm không được bảo quản, hơi nước trong không khí là môi trường thuận lợi cho nấm mốc phát triển. Điều này không chỉ làm hư hỏng các sản phẩm mà còn gây hại cho sức khỏe cộng đồng.

Các sản phẩm ẩm chứa nhiều nước (có độ ẩm cao) như kem, nước sốt, và các loại nước ép hiển nhiên không hấp thụ nước từ không khí ẩm. Tuy nhiên, độ ẩm bên trong sản phẩm có thể bị thất thoát ra môi trường bên ngoài làm thực phẩm khô cứng hơn, nên việc che chắn để giữ độ ẩm cho thực phẩm là điều cần thiết.

Chống sự xâm nhập của ánh sáng: Ánh sáng cũng là nhân tố gây hại cho thực phẩm. Cường độ ánh sáng mạnh sẽ tẩy một số màu thực phẩm tự nhiên như là carotene trong cà rốt và làm sẫm màu chất anthocyanin trong ớt và quả mọng màu đỏ. Nó cũng làm cho rau xanh bị xỉn màu. Trong ngành công nghiệp thực phẩm ăn nhẹ, ánh sáng làm thức ăn nhanh ôi thiu, đặc biệt khi có mặt của khí oxy. Bao bì bằng giấy và giấy nhôm có thể giúp ngăn chặn ánh sáng tiếp xúc với thực phẩm.

Thải khí do thực phẩm tự sinh: Một số thực phẩm có thể tự thải ra khí. Ví dụ café mới rang và trái cây tươi sẽ thải ra khí CO2¬ (carbon dioxide). Điều này làm cho bao bì gói thực phẩm căng phồng không đẹp mắt. Trường hợp này bao bì thực phẩm phải cho khí CO2 thoát ra bên ngoài.

Do đó, nếu thị trường thực phẩm được tiêu thụ nhanh thì có thể sử dụng những bao bì ít đắt tiền và đơn giản như là túi polyethylene hoặc giấy. Với các sản phẩm mất nhiều thời gian để tiêu thụ phải bảo quản tốt hơn tránh bị hỏng thực phẩm trong quá trình di chuyển và trữ trong kho. Các sản phẩm sau khi sản xuất sẽ bán liền hoặc trữ trong kho, sau đó được vận chuyển đến các đại lý bán lẻ, do đó thời gian thực phẩm đến với khách hàng sẽ chậm hơn và chúng cần đóng gói cẩn thận hơn. Vì uy tín của công ty phụ thuộc vào độ tin cậy vào các sản phẩm chất lượng cao. Đối với thực phẩm xuất khẩu thì đặc tính của bao bì phải phù hợp mà thời hạn sử dụng lâu hơn, ngoài ra thực phẩm có chứa nhiều thành phần, nếu đóng gói không kĩ sẽ làm thực phẩm bị nhiễm mùi, đặc biệt là thực phẩm có hàm lượng béo cao.

Các túi PE đơn giản có tính chất bảo quản tạm thời, sử dụng làm bao bì thực phẩm trong thời gian ngắn, nhưng nó rẻ và phổ biến ở Samoa (xem hình 1).

Hình 1 : Bao bì PE đơn giản
Hình 1: Bao bì PE đơn giản

Giấy bóng (cellophane) thường được sử dụng cho gói kẹo bánh cứng nhưng tính chất bảo quản kém nên cần được gói nhiều lớp.
Một màng đơn khác khá phổ biến là polyethylene terephthalate (PET). Đây là loại polymer cứng dùng để đóng chai nước, rượu, dầu dừa và nước ngọt. Bao bì PET mỏng kết hợp với các màng bọc khác được dùng để đựng salad, bánh mì sandwich vì thực phẩm này sử dụng ngắn ngày.

Hình 2: Chai nước bằng nhựa PET
Hình 2: Chai nước bằng nhựa PET

Màng ghép phức hợp (multiple component films)

Màng ghép phức hợp được sản xuất bằng cách kết hợp các màng đơn theo những cách sau đây:

Phủ màng (coated films)

Màng được phủ bằng các polymer khác để tăng khả năng bảo quản và ổn định nhiệt tốt hơn. Nitrocellulose được phủ một mặt của màng cellulose để chống ẩm nhưng vẫn cho phép oxy vào bên trong. PVDC thường được phủ trên màng cellulose bằng cách sử dụng dung môi hoặc bùn nước. Màng ghép này cứng, có khả năng co giãn và ít thấm không khí và độ ẩm hơn. Chúng thường được dùng để đóng gói cho thực phẩm có xu hướng tự ngưng tụ bên trong như là các loại thịt, thịt xông khói và xúc xích đóng gói. Ngoài ra, người ta còn phủ nhôm bằng phương pháp ngưng tụ nhôm dạng hơi lên màng. Phương pháp này được gọi là kim loại hóa (metallisation).

Khi màng cellulose, PP và PE được kim loại hóa sẽ tăng cường tính năng chống thấm, không cho không khí, ẩm và ánh sáng xuyên qua. Màng này tính chất tốt chịu được máy đóng gói tốc độ cao.

Các thùng gỗ được dùng như là lớp đóng gói ngoài cùng để vận chuyển hàng hóa dùng cho các mặt hàng như nước đóng chai, rượu, trà. Gỗ có độ bền, chịu va đập tốt và dễ xếp chồng, nó cũng tương đối rẻ tiền. Người ta có thể dùng thùng nhựa thay thế thùng gỗ vì chúng có thể dùng nhiều lần.

Hình 3: Phủ màng PP
Hình 3: Phủ màng PP

Phương pháp cán ghép màng (lamination)

Đối với các sản phẩm thực phẩm cần thời gian để di chuyển và trữ trong kho, bao bì thực phẩm phải ngăn được các khí, không khí ẩm và ánh sáng. Màng đơn thường không đáp ứng tốt các tính chất trên nên người ta cần một màng ghép nhằm tăng cường tính bảo quản thực phẩm. Một trong những kĩ thuật ghép màng là kĩ thuật cán (lamination). Hai hay nhiều màng đơn được cho qua con lăn cán mỏng và kết dính một mặt với nhau, sau đó để khô các màng sẽ kết dính với nhau.

Phương pháp chỉ áp dụng cho các màng có tính chất tương tự nhau. Độ căng màng, điều kiện kết dính và thời gian để làm khô màng phải được tính toán cẩn thận tránh tình trạng tách màng (delaminating)

Hình 4: Màng ghép PP/ PE bằng cách cán màng
Hình 4: Màng ghép PP/ PE bằng cách cán màng
Hình 5: Phủ kim loại màng PP và PE
Hình 5: Phủ kim loại màng PP và PE
Hình 6: Qui trình cán – Các màng đơn di chuyển qua con lăn nóng và kết dính
Hình 6: Qui trình cán – Các màng đơn di chuyển qua con lăn nóng và kết dính

Trong đó A là nguyên liệu một thành phần, B là chất kết dính nối với thành phần C, thành phần D và E được đồng ép đùn (co-extruded) đi qua con lăn nóng với thành phần F được thêm vào.

Bảng 1: Màng cán được dùng trong đóng gói thực phẩm

Loại màng Thực phẩm đóng gói
PVC/PP/ Polyvinylidine(phủ kim loại)/PP Bánh snack, kem, bánh quy, bánh kẹo
PVDC/PP/PE Các thực phẩm nướng, phô mai, trái cây sấy khô, rau xanh để đông lạnh
PP/ethylenevinylacetate Trái cây được điều chỉnh môi trường, thực phẩm nhỏ (thịt ướp muối)
Giấy/PE/giấy Bánh nướng, bánh mì giòn, thịt nấu chín và pho mát
Cellulose acetate/giấy/giấy bạc/PP Mì ăn liền
 PE/PP phủ kim loại Túi vặn mềm
Bao nylon PE Thịt tươi rút chân không
Nylon/PVDC/PE-Al/PE Sản phẩm luộc trong bao bì
Copolymer của ethylene butane/Nylon (tỉ trọng trung bình) Sản phẩm luộc trong bao bì

 

Màng đồng nén đùn (co-extruded films)

Phương pháp ghép 2- 3 màng lại, có nhiều ưu điểm như:

  • Cải thiện tăng tính bảo quản cao như phương pháp cán nhưng chi phí thấp hơn
  • Màng ghép mỏng hơn so với phương pháp cán. Đặc biệt thích hợp cho các máy chiết rót sản phẩm như Hình 7
  • Các lớp không tách
Hình 7: Hình mẫu máy chiết rót sản phẩm
Hình 7: Hình mẫu máy chiết rót sản phẩm

Copolymer áp dụng phương pháp này phải có cấu trúc tương tự dễ tương thích. Có 3 nhóm chính là:

  • Olefin (LDPE và HDPE và PP).
  • Styrenes (PS và acronitrile-butadiene-styrene).
  • Polyvinyl chloride (PVC polymer).

Tấm phẳng đồng ép đùn có thể đạt tới 3.000 micron có thể được làm chậu, bồn hoặc khay và được sử dụng cho sản phẩm bơ thực vật, kem. Các khay đơn được dùng cho các loại thịt và bao bì bánh kẹo khó đóng gói.

Hình 8: Styrenes (PS và acronitrile-butadiene-styrene)
Hình 8: Styrenes (PS và acronitrile-butadiene-styrene)

Có hai phương pháp chính là sản xuất đồng ép đùn.

Phương pháp 1: Màng thổi nén (blown film- co extrusion) mỏng hơn so với các loại tấm phẳng và phù hợp với máy chiết rót tốc độ cao và thiết bị đóng gói. Thông thường, một màng ba lớp đồng ép đùn có lớp bóng bên ngoài để in bìa sản phẩm, lớp giữa cứng, bền, chống tách lớp. Chúng được sử dụng trong bao bì bánh kẹo, thực phẩm ăn nhẹ và các mặt hàng tạp hóa như gạo hoặc đậu Hà Lan khô sản xuất một cái gọi là “túi gối” (pillow pack).

Phương pháp 2: Kĩ thuật đồng đùn ép dạng tấm phẳng (flat sheet co-extrusion)

Các tấm phẳng dày từ 74 đến 3000 micron dùng làm chậu, bồn và khay nhựa. Sự kết hợp các nguyên liệu được mô tả ở bảng sau:

Nguyên liệu đồng đùn ép

Tính chất

Ứng dụng thực tế

PS/PET Ngăn mùi và tia UV Hộp đựng bơ, thùng đựng bơ thực vật (dạng thùng 20l)
PS/PS/PVD/PS Ngăn mùi và tia UV Hộp sữa, nước trái cây, thịt hộp
PS/PVD/PVDC/PE Ngăn mùi và tia UV Chai nước dấm có nắp vặn
PP/Saran/PP Khay đựng thức ăn sẵn Có thể hâm nóng thức ăn trong khay
PS/EVA/PP Bao bì đóng gói chân không Thịt, thực phẩm nhỏ, trái cây
Hình 9: Chai PS-PVD-PVDC-PE
Hình 9: Chai PS/PVD/PVDC/PE

Phương pháp cán ép thùng Carton.

Màng cán này rất phức tạp gồm nhiều lớp LDLPE/giấy/LDPE/nhôm/Saran/LDPE dùng làm hộp đựng nước trái cây và sữa tiệt trùng UHT.

Hình 10: Sữa hộp bằng LDLPE/giấy/LDPE/nhôm/Saran/LDPE
Hình 10: Sữa hộp bằng LDLPE/giấy/LDPE/nhôm/Saran/LDPE

Những lợi thế bao bì này:

  • Chịu va đập tốt
  • Không cần ghi nhãn phụ hoặc đóng nắp
  • Ít hao tốn năng lượng để sản xuất và nhẹ hơn chai nhựa hay lon
  • Dùng cho các sản phẩm vô trùng
  • Dễ xếp trên các kệ ở siêu thị.

Tài liệu tham khảo

 http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/sap/docs/Food%20Packaging%20Manual.pdf


  • error: