GIỚI THIỆU MỘT SỐ CẤU TRÚC BAO BÌ BẢO QUẢN THỰC PHẨM VÀ XU HƯỚNG SỬ DỤNG BAO BÌ

1. Giới thiệu chung về bao bì

Bao bì được định nghĩa như một phương tiện đảm bảo cho sự chuyển giao an toàn hàng hoá từ nơi sản xuất đến người tiêu dùng trong điều kiện tốt nhất với chi phí toàn bộ thấp nhất.

Ngày nay bao bì không chỉ nhìn nhận như một sản phẩm riêng biệt mà còn được xem như một phần không thể thiếu trong quá trình sản xuất, phân phối và hoạt động tiếp thị. Bao bì đóng vai trò quan trọng cho kinh doanh thành công, thúc đẩy nhu cầu tiêu dùng, khách hàng mua nhiều hơn. Bao bì có chi phí hợp lý là công cụ cạnh tranh hiệu quả, đặc biệt trong tình hình khủng hoảng hiện nay. Bao bì cần được đổi mới thường xuyên để thỏa mãn nhu cầu xã hội và đóng vai trò quan trọng trong quản trị chuỗi cung ứng.

Bao bì có chức năng quan trọng đồng hành cùng với sản phẩm hàng tiêu dùng, như:

Đảm bảo số lượng và chất lượng:

- Không thất thoát và biến đổi các thành phần dinh dưỡng

- Đạt yêu cầu vệ sinh về vi sinh và hóa học

- Không giảm giá trị cảm quan về cấu trúc, màu, mùi và vị

Thông tin giới thiệu, thu hút người tiêu dùng: bao bì có thể cho thấy toàn bộ thực phẩm, một phần hoặc che khuất hoàn toàn, do đó bao bì phải có:

- Thông tin và giới thiệu sản phẩm thông qua sự ghi nhãn hiệu và hình ảnh, thể hiện tính xác thực cho chất lượng sản phẩm

Sắp xếp thực phẩm bên trong bao bì thuận lợi cho tiêu dùng. Thuận lợi trong phân phối, kiểm tra, quản lý, lưu kho:

- Bao gói một số lượng lớn và cố định từng loại sản phẩm

- Cấu tạo khối chữ nhật, để xếp thành khối to hơn

- Cấu tạo bằng vật liệu cứng vững, chịu được tác động cơ học và chịu tải trọng, chống thấm ướt, hút ẩm

- Khả năng quản lý cao: nhãn hiệu và mã số, mã vạch - quy cách ghi Sắp xếp thuận lợi cho phân phối - kiểm tra

An toàn bao bì: ký hiệu các loại plastic đơn thuần nhằm thuận tiện cho việc thu hồi, phân loại và tái sinh

Nói cách khác, để thực hiện tốt chức năng của mình thì bao bì đòi hỏi phải được xem xét ngay từ giai đoạn đầu, từ khi hình thành ý tưởng sản phẩm, khâu thiết kế và sau đó là quy trình sản xuất, phân phối, tiêu thụ. Các hoạt động tiếp thị phải được dựa trên không chỉ bản thân sản phẩm đó mà phải được xem xét cùng với bao bì đang chứa đựng sản phẩm

Phân loại bao bì theo mức độ:

Bao bì cấp 1 (Primary Package) : khay, túi, hộp,…

Bao bì cấp 2 (Secondary Package): thùng carton sóng, bao nhựa, thùng gỗ,..

Bao bì cấp 3 (Tertiary Package): pallets, Phương pháp đóng khối

Bao bì giấy, bao bì Carton

Bao bì vải, bố, gỗ, lá, kim loại

Bao bì nhựa PVC, PE, Simili, Nion…

Phân loại bao bì theo cấu trúc:

Bao bì bít kín

Bao bì để hở

Bao bì trong suốt

2. Bao bì cần thiết để bảo quản lương thực, thực phẩm

Nguồn cung cấp lương thực, thực phẩm phần lớn được nuôi trồng tự nhiên và được sản xuất theo mùa vụ, chính vì vậy thực phẩm cần được bảo quản để sử dụng quanh năm đồng thời cung cấp cho phần lớn người tiêu dùng trong khu vực sản xuất phi nông nghiệp. Bao bì được sử dụng suốt trong quá trình bảo quản, vận chuyển lúa gạo, rau đậu, trái cây từ đồng ruộng đến tay người tiêu dùng. Từ lâu người nông dân đã dùng bình lớn để đựng sữa, sọt tre để đựng trái cây, bao đay để đựng lúa. . . Ngày nay khi công nghệ tiến bộ sản phẩm nông nghiệp đã được đóng gói với kích thước phù hợp cho mọi nhu cầu khác nhau từ bán sỉ, bán lẻ đến đóng gói chuyên chở an toàn đi xa với số lượng lớn. Sữa tươi được đựng trong các hộp giấy nhỏ, nhẹ nhàng tiện dụng. Nước cam ép, nước trái cây được đựng trong lon thiếc trình bày bắt mắt tại các quầy hàng. Thực phẩm hải sản đông lạnh được bao gói, bảo quản tươi mới trong thời gian dài cùng với sự trợ giúp của Phương tiện nhà bếp hiện đại như lò vi sóng, tủ lạnh,... đã thật sự tạo nên cuộc cách mạng cho người tiêu dùng. Với bao bì thích hợp sản phẩm nông nghiệp được chuyên chở, phân phối, tiêu thụ khắp mọi nơi suốt bốn mùa trong năm.

3. Bao bì cho thực phẩm tươi sống

Thực phẩm tươi sống đưa ra thị trường được bảo quản bằng 1 trong 3 cách sau:

Cấp đông (từ -180C)

Giữ lạnh (từ 0-40C)

Giữ ổn định sản phẩm.

Ứng với mỗi cách bảo quản thì có các loại bao bì với những tính năng phù hợp. Bao bì nhằm bảo vệ sản phẩm tránh ẩm, khí, bụi, tia cực tím và ánh sáng khả biến. Ngoài ra còn bảo vệ sản phẩm ở vùng có nhiệt độ cao cần thiết khi rã đông. Quá trình bảo vệ được thực hiện bằng cách làm kín, dựa vào tính hóa dẻo nhựa của cấu trúc đa lớp.

Ngoài tính năng chứa đựng thì bao bì còn phải chịu được nhiệt khi cần làm nóng sản phẩm (cả bao bì) khi sử dụng.

Hạn sử dụng của thực phẩm đông lạnh tương đối ngắn, do đó chỉ đóng gói một lượng vừa và ít. Chất lượng thực phẩm được giữ ổn định nhờ được đóng gói trong một quy trình phù hợp yêu cầu thực phẩm. Phương pháp thường được sử dụng là dùng nhiệt để hàn (sau khi sản phẩm đã vào bao) ở nhiệt độ 1000C, thông thường ở 1210C, đôi khi lên đến 1300C.

Các loại bao bì cho thịt tươi:

Màng đơn và bao bì từ màng ghép (films and laminates)

Khay có màng bọc trên (trays with film overwrap)

Màng co (shrink packaging)

Màng bó sát (skin packaging)

Màng hút chân không (vacuum packaging)

Vi khuẩn (micro – organisms)

Hoạt chất enzyme (enzyme activities)

Phẩm màu (pigments)

Độ ẩm (moisture)

Hương vị / mùi hôi (flavour/ oudour)

4. Bao bì cho thực phẩm chế biến

Bao bì sơ cấp cho thực phẩm chế biến phải có các yêu cầu sau:

Chịu nhiệt ví dụ chịu được nhiệt rót nóng

Truyền nhiệt, ví dụ có thể truyền nhiệt nhanh giữa nóng và lạnh

Hàn hút chân không – đạt được và duy trì mức chân không để ngăn ngừa sự thâm nhập hơi ẩm, không khí và vi sinh vật

Cứng nhưng nhẹ để chịu được các rủi ro khi xếp dỡ, vận chuyển

Duy trì chất lượng sản phẩm – không phản ứng hoặc thay đổi tính chất sản phẩm sau thời gian lưu kho, bảo quản

Chịu được ánh sáng mặt trời, nhiệt độ lưu trữ, độ ẩm không khí

Hầu hết bao bì thực phẩm chế biến phải chịu được nhiệt độ retort ở 1210C, trong một vài trường hợp đặc biệt thì có thể chịu được ở nhiệt độ cao hơn. Trong suốt quá trình retort luôn có sự thay đổi về nhiệt độ và áp suất. Sau khi cho sản phẩm vào túi, khay thì bao bì vẫn phải giữ được hình dáng ban đầu của nó.

Lớp bảo vệ rất cần để làm khay hoặc gói nhỏ. Công nghệ đùn đa lớp gồm một hoặc nhiều lớp được sử dụng như những loại nguyên vật liệu bình thường. Chẳng hạn như PP hoặc Ny, được liên kết với nhau bởi lớp keo, thông thường mặt PP sẽ tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm. Phương pháp sản xuất như trên đạt tính kinh tế rất cao bởi nó làm giảm hao phí nguyên vật liệu so với cấu trúc ghép đa lớp thông thường và sạch hơn.

Phương pháp ghép màng được sử dụng thông dụng nhất trong sản xuất bao bì thực phẩm. Keo Polyurethane thích hợp trong ghép màng giúp kết dính các lớp màng tạo thành một lớp màng đồng nhất. Độ kết dính phụ thuộc vào các loại màng, chẳng hạn như PET bền nhiệt, PP hàn nhiệt được mặt trong và bền nhiệt. Màng Al, PVDC, PA và PET là những loại nguyên vật liệu thích hợp để bảo quản thực phẩm. Mặt khác, Al dễ gãy và không có khả năng hàn nhiệt. Do đó, Al thường được ghép với những loại màng khác nhằm bảo vệ Al và có khả năng hàn dán. Cấu trúc ghép điển hình PET // Al // PP có khả năng hàn dán và chịu được đâm thủng, gấp gãy trong suốt quá trình sản xuất. PVDC và copolymers của chúng được sử dụng nhiều năm do có khả năng chống ẩm và không khí. Nó có khả năng hàn nhiệt và ít bị gãy hơn so với Al, do đó PVDC được sử dụng riêng để đựng thịt và phomat.

Cấu trúc bao bì thực phẩm được sản xuất bằng Phương pháp ghép màng hoặc đùn đa lớp. Copolymer EVOH được sử dụng làm nguyên vật liệu ngăn cản tốt. EVOH là nhựa có tính năng ngăn cản khí rất tốt trong môi trường khô, nhưng tính ngăn cản không khí sẽ bị ảnh hưởng rất lớn bởi phần trăm độ ẩm của không khí. Từ lâu người ta đã sử dụng PA, do nó có khả năng ngăn cản khí rất tốt. Mặc dù hút ẩm nhưng Ny 6 và nhựa PA không bị ảnh hưởng nhiều khi độ ẩm tăng. Ứng dụng màng PET được mở rộng nhờ mạ thêm oxit kim loại hoặc kim loại.

5. Thiết kế và sản xuất bao bì

Thiết kế bao bì phải đảm bảo 2 yếu tố:

Thiết kế cấu trúc: mang tính khoa học và công nghệ, đảm bảo cho bao bì thực hiện đúng chức năng của nó, độ bền cao, chi phí thấp.

Thiết kế đồ họa: mang tính nghệ thuật, đảm bảo cho bao bì hình ảnh nghệ thuật và có giá trị tiếp thị.

Các thông tin chính cho yêu cầu đóng gói sản phẩm

Loại sản phẩm: lỏng, đặc, bột, gel, paste

Kích cỡ sản phẩm: nhỏ, lớn, nặng, nhẹ

Bản chất sản phẩm: thực phẩm, nước giải khát,...

Yêu cầu bảo vệ: hút ẩm, khí oxy, chịu dầu mỡ, ...

Tính chất bao bì cần cho thực phẩm:

Ngăn cản hơi nước: cho thực phẩm nhạy với nước (thực phẩm khô)

Ngăn cản ánh sáng: cho thực phẩm nhạy với ánh sáng (thực phẩm dễ mất vitamin, dễ bị oxy hóa, ..)

Giữ mùi: cho thực phẩm có mùi

Giữ chất béo: cho thực phẩm có dầu

Chống rò rỉ: cho thực phẩm lỏng, bán lỏng

Độ bền cơ học tốt: cho tải nặng (dễ vỡ)

Các loại bao bì:

Bao bì cho thịt tươi:

Màng đơn và bao bì từ màng ghép (films and laminates)

Khay có màng bọc trên (trays with film overwrap)

Màng co (shrink packaging)

Màng bó sát (skin packaging)

Màng hút chân không (vacuum packaging)

Thịt được bảo quản lạnh từ 0oC – 4oC, vật liệu bao bì chính:

NY// LDPE (polyamide / polyethylene)

PT// LDPE (coated cellulose/ polethylene)

PET//LDPE (polyester / polyethylene)

PET/PE//AL// PE (laminates of al foil)

6. Các polymer sử dụng phổ biến cho bao bì

6.1. Polyethylenes:

Đây là 1 trong những polymer được tiêu thụ rộng rãi, linh họat và hiệu quả kinh tế nhất cho các ứng dụng bao bì với tất cả các hình thức như khuôn đúc, thổi, ghép với giấy, bao dệt, foil nhôm và các loại màng ngăn cản như PET, BOPP, Nylon ..

Polyethylene được phân loại theo tỷ trọng của chúng:

Tỉ trọng thấp (low density): 0.91 – 0.94 g/cc

Tỉ trọng cao (high density): 0.94 – 0.965 g/cc

a. Polyethylene tỉ trọng thấp, mạch thẳng (LLDPE):

Khác với LDPE thông thường vì không có nhánh mạch dài. LLDPE thường được sản xuất ở nhiều nhiệt độ và áp suất bằng cách đồng trùng hợp ethylen và 1 alpha olefin cao hơn như butene, hexence hay octene. Phản ứng đồng trùng hợp cho ra LLDPE phân bố hẹp hơn LDPE thường và thuộc tính khác nhau đáng kể.

LLDPE có thể ứng dụng trong tất cả các lĩnh vực của LDPE và nó cải thiện hơn về độ bền đứt, khả năng chịu va đập, đâm thủng, xé rách.

Đặc biệt là LLDPE được sử dụng thổi hay đúc màng kéo giãn – quấn dính và các túi đựng tải trọng nặng. Màng LLDPE cũng được sử dụng cho các túi tã, thực phẩm, túi shoping, …

b. Polyethylen tỉ trọng cao (HDPE):

Polyethylen tỉ trọng cao được sản xuất bằng cách đồng trùng hợp ethylen ở áp suất thấp. HDPE có điểm kết tinh cao, kháng ẩm tốt, ngăn cản hơi nước tốt nên được ưa chuộng trong nhiều ứng dụng bao bì.

Khả năng chịu hóa chất tốt, là lựa chọn lý tưởng cho bao bì đựng hóa chất dưới dạng chai, bình, thùng, và đùn kép với LDPE & LLDPE.

6.2. Polypropylene (PP):

PP được sản xuất bằng cách cho monomer propylen dưới điều kiện được kiểm soát của nhiệt độ và áp suất, có mặt xúc tác organo-metallic.

Ban đầu có 2 quá trình dùng để sản xuất PP là pha hơi và vữa sền sệt trong propylen lỏng.

PP có tỉ trọng thấp (0.9), so sánh với LDPE, HDPE có tỉ trọng cao hơn (0.91 – 0.965) thì nó có độ cứng và độ nóng chảy thấp hơn đáng kể. Tính chất cứng và dễ định hướng làm PP trở thành vật liệu được ưa thích nhất cho các màng kéo căng (MOPP, BOPP), các ứng dụng chai, hộp và các bao bì rót nhiệt độ cao và tiệt trùng.

6.3. PET – Polyethylene Terephthalate:

PET là polymer rất trong suốt, có thể kéo giãn 2 chiều, độ bền cao, khả năng ngăn cản tốt và dễ gia công, sử dụng rất kinh tế trong các ứng dụng thổi đúc chai nước giải khát, màng định hướng 2 chiều cho nhiều loại bao bì.

Ứng dụng chính: Chai nước giải khát; Hộp đóng gói thực phẩm có yêu cầu rót nhiệt độ cao; Tất cả các loại thực phẩm; Khay chịu nhiệt; Màng mạ cho yêu cầu ngăn cản cao; Sử dụng để ghép; Các tấm và màng PET vô định hình không định hướng được sử dụng làm các khay, hộp, vỉ và cốc.

6.4. Polyvinyl Chloride (PVC):

Tất cả PVC thương mại đều được sản xuất bằng cách trùng hợp. Có thể sản xuất nhiều sản phẩm khác nhau từ PVC vì có thể trộn polymer với chất dẻo hóa và các phụ gia khác để sản xuất ra hợp chất PVC cho từng ứng dụng riêng biệt.

PVC được xem là vật liệu linh hoạt nhất vì khả năng phối trộn để tạo ra sản phẩm mong muốn cũng tốt như việc cân bằng các tính chất và chi phí một cách hiệu quả.

PVC có thể được gia công bằng tất cả Phương pháp thông thường.

Ứng dụng chính là màng bao bọc, màng co, bao bì dạng vỉ, sản phẩm chịu nhiệt, chai nước khoáng, dầu gội, nhãn nhạy nhiệt …

6.5. Polystyrene (PS):

Polystyrene là polymer vô định hình tạo ra từ việc trùng hợp styrene monomer. Nó trong suốt, không màu với các tính chất quang học tuyệt vời, độ cứng cao. Điều này thay đổi khi cải thiện tính chất va đập bằng cách thêm styrene butadien rubber để sản xuất High Impact Polystyrene (HIPS), loại này ứng dụng rộng rãi để sản xuất các cốc chịu nhiệt, khay cho nước giải khát, thực phẩm.

6.6. Nylon hay polyamides (PA):

Nylon cung cấp sự kết hợp nhiều tính chất bao gồm: độ bền cao (ngay cả ở nhiệt cao), độ dai (ở nhiệt thấp), độ cứng, khả năng chịu hóa chất, khả năng ngăn cản tốt. Có rất nhiều loại nylon thương mại khác nhau, nhìn chung mỗi loại được chế tạo cho những ứng dụng riêng biệt.

6.7. Ethylene acid copolymer (EAC):

EAC được sản xuất bằng cách trùng hợp ethylen và acrylic hay methacrylic acid. Tương tự LDPE nhưng có độ bền chảy cao hơn và dính được trên màng phân cực.

Màng EAC được sử dụng cho bao bì đựng thịt, phó mát, snack, dược phẩm, và sử dụng làm màng ghép.

Nó cũng được sử dụng trong ghép đùn cho bao bì thực phẩm, gia vị, hộp vô trùng, ống kem đánh răng.

6.8. Ethylene Ethyl Acrylate (EEA):

EEA là copolymer random của ethylene và ethy acrylate, thuộc loại dai nhất, mềm dẻo nhất của các nhựa polyolefin. So với LDPE, EEA có tính kháng rạn nứt, va đập tốt hơn.

Copolymer EEA tương thích với tất cả polymer olefin. Chúng được sử dụng như lớp nhựa dính trong màng đa lớp cũng như được trộn với polymer khác để cải thiện độ dai, nhiệt độ thấp và kháng rạn nứt. EEA copolymer được FDA chứng nhận lên đến hàm lượng EA 8%.

6.9. Ethylene Vinyl Acetate (EVA):

EVA là copolymer với hàm lượng Vivyl Acetate từ 5 – 50% , được nhận biết qua độ dẻo và độ dai của chúng ngay cả ở nhiệt độ thấp, đặc tính bám dính và khả năng kháng rạn nứt.

Thị trường tiêu thụ lớn nhất của màng EVA là bao bì thịt, thịt gia cầm, hộp ngũ cốc, túi tải trọng nặng, bag in-box. EVA cũng sử dụng đùn trên màng Cellophane, PET, PP cho các màng gói pho mát, dược phẩm.

6.10. Ethylene Vinyl Alcohol Copolymer (EVOH):

EVOH copolymer được sản xuất đầu tiên trùng hợp ethylene với vinyl acetate sau đó thủy phân copolymer để tạo ra ethylene vivyl alcohol. Copolymer EVOH bản chất kết tinh cao, tính chất của chúng được cải thiện với hàm lượng ethylen cao hơn. Với khả năng ngăn cản khí tốt, EVOH được sử dụng trong các bao bì giữ mùi, hương và duy trì chất lượng bằng cách ngăn sự thâm nhập của oxy vào bao bì. Trong hệ thống đóng gói bao bì có bơm khí, EVOH rất hiệu quả trong việc giữ carbon dioxide hoặc nitrogen trong bao bì.

EVOH chịu được dầu, dung môi hữu cơ và khả năng ngăn cản rất cao, cấu trúc có lớp, EVOH được sử dụng trong bao bì mềm và cứng cho tất cả các loại thực phẩm bao gồm: vô trùng, rót nóng, chưng cất (nước chấm, xốt cà chua, nước ép, thịt, pho mát, …). Chúng cũng được sử dụng cho bao bì dung môi, hóa chất và sản phẩm dược.

6.11. Vinylidene Chloride (PVDC):

PVDC polymer và copolymer là copolymer của VDC và vinyl chloride, acrylates hay nitriles. Tính chất nổi bật nhất của nhóm này là kháng thẩm thấu khí, chất lỏng, khả năng ngăn cản và chịu hóa chất tốt…Nhựa ở dạng bột hay hạt với kích thước trung bình 150 – 280 micron.

Nhựa PVDC được sử dụng trong bao bì thực phẩm để ngăn cản hơi ẩm, hương, mùi, khí.

Màng đơn PVDC được sử dụng cho bao bì dược phẩm, mỹ phẩm, sản phẩm nhạy hơi ẩm, khí, dung môi.

Màng đa lớp với lớp ngăn cản là PVDC được sử dụng cho bao bì thịt tươi, pho mát..

Các tấm PVC cứng dày từ 200 – 250 micron được phủ 25 – 40 gsm PVDC được sử dụng cho các vĩ thuốc nhạy hơi ẩm. Loại nổi tiếng có tên thương mại là Saran của Dow Chemical.