Lon thực phẩm được làm bằng gì?

Lon thực phẩm được làm bằng vật liệu gì? Câu trả lời trực tiếp

Lon thực phẩm được làm chủ yếu từ hai vật liệu: tấm thiếc (thép cacbon thấp tráng thiếc) và nhôm. Riêng đối với thân hộp, thép có thể — thép mạ thiếc điện phân (SPTE) hoặc thép không chứa thiếc (TFS) — là vật liệu thống trị trên toàn thế giới. Thép cung cấp độ cứng kết cấu và khả năng chịu áp lực; lớp phủ thiếc hoặc crom trên bề mặt của nó mang lại khả năng chống ăn mòn và đặc tính tiếp xúc an toàn thực phẩm. Sau đó, lớp phủ polymer bên trong cấp thực phẩm sẽ được áp dụng làm rào cản cuối cùng giữa kim loại và sản phẩm thực phẩm.

Nói tóm lại, cái mà chúng ta gọi là "hộp thiếc" không được làm bằng thiếc nguyên chất - nó là một cấu trúc nhiều lớp được thiết kế chính xác, trong đó thép carbon thấp tạo thành lõi kết cấu , với lớp phủ kim loại và polymer thực hiện công việc bảo vệ.

Cấu trúc ba lớp của thép thân hộp

Hiểu lý do tại sao thép có thể hoạt động rất tốt đối với bao bì thực phẩm đòi hỏi phải xem nó như một hệ thống phân lớp chứ không phải là một vật liệu đơn lẻ. Mỗi lớp có một chức năng kỹ thuật cụ thể:

Lớp 1 - Đế thép ít cacbon

Nền tảng của bất kỳ thân hộp thực phẩm nào đều là tấm thép carbon thấp cán nguội . Loại thép này được xử lý thành các cuộn cực kỳ mỏng, đồng đều thông qua cán nóng, sau đó là cán nguội, giúp căn chỉnh cấu trúc hạt để tạo ra sự kết hợp giữa độ bền và độ dẻo cần thiết cho việc chế tạo đồ hộp. Nó phải đủ chắc chắn để chịu được áp lực khử trùng bằng nồi vặn lại và tải trọng có thể xếp chồng lên nhau trong quá trình vận chuyển, nhưng vẫn đủ dẻo để được đóng dấu, kéo và tạo hình mà không bị nứt.

Lớp 2 - Lớp phủ thiếc hoặc crom

Đế thép được mạ điện với một lớp kim loại bảo vệ. Trong tấm thiếc, đây là thiếc nguyên chất về mặt thương mại được phủ ở độ dày thông thường là 0,4–1,5 μm . Lớp thiếc giúp thép không bị ăn mòn khi tiếp xúc với thực phẩm, đóng vai trò như chất bôi trơn trong quá trình kéo và cho phép hàn điện trở dùng để tạo thành đường nối bên của hộp ba mảnh. Trong thép không chứa thiếc (TFS), lớp crom và oxit crom thay thế thiếc - mỏng hơn và giá thành thấp hơn, nhưng không thể hàn được bằng các phương pháp tiêu chuẩn, vì vậy nó thường được sử dụng cho đầu và nắp lon thay vì thân lon.

Lớp 3 - Lớp phủ polymer bên trong

Một lớp phủ hữu cơ cấp thực phẩm - thường là nhựa epoxy, nhựa polyester hoặc sơn mài gốc acrylic - được áp dụng cho bề mặt bên trong để tạo ra một rào cản trơ giữa kim loại và thực phẩm. Lớp phủ này đặc biệt quan trọng đối với các sản phẩm có tính axit (cà chua, nước ép cam quýt, giấm) và các loại rau giàu lưu huỳnh (măng tây, tỏi, hành tây) nơi tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm bằng kim loại sẽ gây ra sự đổi màu, mất mùi vị hoặc ăn mòn nhanh. Tất cả các vật liệu phủ phải vượt qua các đánh giá an toàn khi tiếp xúc với thực phẩm theo các quy định hiện hành.

Tấm thiếc, thép không thiếc và nhôm: So sánh vật liệu

Ba vật liệu chính được sử dụng cho nhiều loại lon thực phẩm và đồ uống. Mỗi loại được lựa chọn dựa trên loại sản phẩm, yêu cầu xử lý và kinh tế sản xuất.

So sánh ba nguyên liệu đóng hộp thực phẩm cơ bản theo tiêu chí hiệu suất chính
Tài sản	Tấm thiếc (SPTE)	Thép không thiếc (TFS)	Nhôm
Lớp phủ bảo vệ	Thiếc (0,4–1,5 μm)	Crom oxit crom	Lớp oxit tự nhiên
Tính hàn	Tuyệt vời (hàn điện trở)	Kém (lớp phủ phải được loại bỏ)	Không áp dụng (vẽ & ủi)
độ cứng	Cao	Cao	Trung bình
Khả năng chịu nhiệt	Tuyệt vời (tương thích với retort)	Tuyệt vời	Tốt
cân nặng	Nặng hơn	Nặng hơn	Nhẹ (1/3 trọng lượng thép)
Chính có thể sử dụng	Thân hộp thực phẩm (3 chiếc)	Đầu lon, nắp đậy, đầu dễ mở	Lon nước giải khát (2 cái)
Khả năng tái chế	Hoàn toàn có thể tái chế	Hoàn toàn có thể tái chế	Hoàn toàn có thể tái chế

Đối với thân hộp thực phẩm - rau, trái cây, thịt, hải sản, nước sốt và thức ăn cho vật nuôi - tấm thiếc là vật liệu tiêu chuẩn bởi vì khả năng hàn của nó rất cần thiết để tạo thành đường nối bên của hộp ba mảnh và khả năng chịu nhiệt của nó phù hợp với quá trình khử trùng bằng hơi nước đạt nhiệt độ 121°C hoặc cao hơn.

Lon thực phẩm ba mảnh và hai mảnh: Thép làm thân được sử dụng khác nhau như thế nào

Cấu trúc của thực phẩm có thể - dù là ba miếng hay hai miếng - xác định chính xác cách thức thép có thể được xử lý và đặc tính vật liệu nào là quan trọng nhất.

Lon thực phẩm ba mảnh

Định dạng được sử dụng rộng rãi nhất trong chế biến thực phẩm toàn cầu. Hộp bao gồm một thân hình trụ (được tạo thành từ một tấm thiếc phẳng và được hàn ở đường nối bên), cộng với hai phần cuối riêng biệt được nối vào. Định dạng này cung cấp linh hoạt tối đa về chiều cao, đường kính và khối lượng , làm cho nó phù hợp với nhiều loại sản phẩm thực phẩm nhất. Đường nối bên được hình thành bằng cách hàn điện trở, đó là lý do tại sao tấm thiếc - với lớp thiếc của nó tạo điều kiện thuận lợi cho mối hàn - là loại thép thân hộp được ưa thích cho kết cấu này. Các sản phẩm được đóng gói trong hộp thiếc ba mảnh bao gồm rau đóng hộp, các sản phẩm cà chua, nước sốt, đậu, cá, thịt và dầu.

Lon thực phẩm hai mảnh (Quy trình DWI)

Trong quy trình ủi và ủi tường (DWI), thân và đáy hộp được tạo thành từ một đĩa kim loại phẳng duy nhất bằng cách sử dụng máy ép giác và một loạt khuôn dạng vòng. Thành lon đồng thời được làm mỏng và kéo dài, tạo nên một thân liền khối liền mạch. Điều này giúp loại bỏ cả đường nối dọc và đường nối phía dưới - những khu vực dễ bị ăn mòn nhất. Quy trình DWI được sử dụng rộng rãi cho lon nước giải khát bằng nhôm và ngày càng được áp dụng cho lon thực phẩm ở dạng tráng thiếc nơi yêu cầu khối lượng sản xuất cao với một thông số kỹ thuật duy nhất.

Tại sao thép cacbon thấp là nền tảng của thép thân hộp

Không phải loại thép nào cũng phù hợp để sản xuất đồ hộp thực phẩm. Thép thân hộp phải đáp ứng sự kết hợp khắt khe giữa các yêu cầu cơ học, hóa học và kích thước mà chỉ các loại thép cacbon thấp được kiểm soát cẩn thận mới có thể cung cấp một cách nhất quán.

Hàm lượng carbon thấp cho độ dẻo: Hàm lượng carbon cao hơn làm cho thép cứng hơn và kém dẻo hơn. Thép thân hộp sử dụng loại có hàm lượng carbon thấp để đảm bảo tấm có thể được dập, kéo và tạo hình mà không bị nứt hoặc rách trong quá trình sản xuất đồ hộp tốc độ cao.
Độ dày và độ phẳng đồng đều: Thép thân hộp lon được cán nguội với dung sai độ dày cực kỳ chặt chẽ - thường nằm trong khoảng 0,13–0,49 mm tùy thuộc vào hình dạng và ứng dụng của hộp. Sự thay đổi độ dày trên một cuộn dây ảnh hưởng trực tiếp đến tính đồng nhất của thành hộp và tính nhất quán của đường hàn.
Các cấp độ nóng tính (độ cứng) được kiểm soát: Các loại nhiệt độ, thường được chỉ định từ T1 đến T5 (hoặc loại DR cho thép giảm gấp đôi), xác định độ cứng của tấm. Các lớp mềm hơn phù hợp với các ứng dụng vẽ sâu; các loại cứng hơn được sử dụng cho nắp và có thể kết thúc khi độ cứng quan trọng hơn khả năng định dạng.
Làm sạch bề mặt hoàn thiện: Bề mặt phải không có oxit, cặn và chất gây ô nhiễm trước khi đóng hộp, vì bất kỳ khuyết tật bề mặt nào cũng sẽ gây ra sự bám dính thiếc không đồng nhất và các điểm yếu ăn mòn tiềm ẩn trong hộp thành phẩm.
Tính chất từ tính (để tái chế): Không giống như nhôm, thép có từ tính - một đặc tính giúp dễ dàng phân tách và thu hồi từ các dòng chất thải hỗn hợp bằng thiết bị phân loại từ tính, hỗ trợ tỷ lệ tái chế cao.

Vai trò của độ dày lớp phủ thiếc trong hiệu suất của hộp thực phẩm

Lớp thiếc trên tấm thiếc điện phân không có tác dụng trang trí - nó là một thành phần chức năng tích cực có ý nghĩa trực tiếp đến an toàn thực phẩm, khả năng chế biến và thời hạn sử dụng. Trọng lượng lớp phủ thiếc được xác định bằng gam trên mét vuông (g/m2) và có thể khác nhau giữa bề mặt bên trong và bên ngoài của cùng một tấm - một cấu hình được gọi là lớp phủ vi sai .

Nội thất (lớp phủ nặng hơn): Bề mặt bên trong thường có lớp phủ thiếc nặng hơn để bảo vệ chống ăn mòn tối đa cho sản phẩm thực phẩm. Đối với thực phẩm có tính axit, trọng lượng lớp phủ cao hơn sẽ kéo dài tuổi thọ bảo vệ của hộp.
Bên ngoài (lớp phủ nhẹ hơn): Bề mặt bên ngoài có thể được phủ nhẹ hơn vì nó hướng về phía không khí hơn là thực phẩm. Giảm trọng lượng thiếc ở bên ngoài giúp giảm chi phí nguyên liệu mà không ảnh hưởng đến an toàn thực phẩm.
Bôi trơn trong quá trình tạo hình: Trong quá trình kéo và ủi, lớp thiếc còn đóng vai trò là chất bôi trơn giữa thép và khuôn định hình, giảm ma sát và mài mòn khuôn, đồng thời cải thiện chất lượng bề mặt của thân hộp thành phẩm.
Cơ chế bảo vệ hy sinh: Khi có các sản phẩm thực phẩm tạo thành môi trường axit yếu bên trong hộp, thiếc đóng vai trò như một cực dương hy sinh - ưu tiên hòa tan để bảo vệ thép bên dưới khỏi bị ăn mòn. Lượng thiếc hòa tan trong thời hạn sử dụng của lon được quy định ở mức an toàn.

Yêu cầu về an toàn thực phẩm đối với thép thân hộp

Vì thép làm hộp có thể tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với thực phẩm nên nó phải tuân theo quy định nghiêm ngặt về an toàn thực phẩm ở tất cả các thị trường lớn. Các yêu cầu chính đề cập đến việc di chuyển kim loại, độ an toàn của lớp phủ và kiểm soát quy trình sản xuất.

Giới hạn di chuyển kim loại

Khung pháp lý yêu cầu sự di chuyển của các ion kim loại - đặc biệt là thiếc, sắt, crom và các kim loại nặng như chì và niken - từ đồ hộp vào thực phẩm phải duy trì ở mức dưới giới hạn quy định. Thử nghiệm di chuyển trong phòng thí nghiệm mô phỏng môi trường tiếp xúc với thực phẩm (axit, kiềm và dầu) để xác minh sự tuân thủ. Lon mạ thiếc hiện đại, với lớp phủ bên trong thích hợp, được thiết kế để đáp ứng các giới hạn này trong toàn bộ thời hạn sử dụng dự kiến của sản phẩm.

Tuân thủ lớp phủ bên trong

Bản thân lớp phủ hữu cơ áp dụng cho bên trong hộp thực phẩm phải tuân thủ các quy định về vật liệu tiếp xúc với thực phẩm. Công thức lớp phủ - dựa trên hệ thống epoxy, polyester hoặc acrylic - trải qua đánh giá an toàn để xác nhận rằng không có chất nào di chuyển từ lớp phủ vượt quá giới hạn di chuyển cụ thể hiện hành (SML) hoặc giới hạn di chuyển tổng thể (OML) do các cơ quan có thẩm quyền thiết lập như Quy định của Ủy ban EU về vật liệu tiếp xúc với thực phẩm hoặc các tiêu chuẩn quốc gia tương đương.

Kiểm soát quy trình sản xuất

Trong quá trình sản xuất thân hộp, các biện pháp kiểm soát quy trình sẽ ngăn ngừa ô nhiễm vật lý (mảnh vụn kim loại, cặn hàn) và đảm bảo tính nhất quán về kích thước của đường hàn và đường nối kép ở đầu hộp. Hệ thống kiểm tra trực quan tốc độ cao trên dây chuyền lon hiện đại xác minh tính toàn vẹn của đường may ở tốc độ sản xuất hàng nghìn lon mỗi phút.

Những loại thực phẩm nào được đóng gói trong lon thực phẩm bằng thép?

Thân thép tráng thiếc là vật liệu được lựa chọn cho bất kỳ sản phẩm thực phẩm nào trải qua quá trình vặn lại khử trùng - làm nóng hộp kín đến nhiệt độ 121°C hoặc cao hơn để loại bỏ ô nhiễm vi khuẩn và đạt được độ vô trùng thương mại. Khả năng chịu nhiệt và độ cứng kết cấu của thép là rất cần thiết để chịu được áp suất bên trong được tạo ra trong quá trình này. Các ứng dụng phổ biến bao gồm:

Rau và các loại đậu: Cà chua, ngô ngọt, đậu xanh, đậu xanh, đậu thận - những sản phẩm có hàm lượng axit cao đặc biệt được hưởng lợi từ đặc tính chống ăn mòn của tấm thiếc với lớp phủ bên trong thích hợp.
Trái cây: Đào đóng hộp, dứa, quýt và cocktail trái cây trong xi-rô - thép đóng hộp trước đây là tiêu chuẩn cho nước ép trái cây và trái cây đóng hộp màu nhạt.
Thịt và gia cầm: Thịt bò đóng hộp, thịt lợn, thịt gà và các sản phẩm thịt chế biến sẵn được đóng gói để kéo dài thời hạn sử dụng ở môi trường xung quanh.
Cá và hải sản: Cá ngừ, cá mòi, cá thu, cá hồi, cua, tôm và trai - thường được đóng gói trong dầu, nước muối hoặc nước sốt trong hộp thiếc tráng polymer hoặc lon TFS, có thời hạn sử dụng trên 24 tháng.
Nước sốt và thực phẩm chế biến sẵn: Nước sốt mì ống, súp, món hầm, nước sốt cà ri và các món ăn sẵn được đóng gói trong hộp thiếc ba mảnh dành cho dịch vụ bán lẻ và thực phẩm.
Dầu ăn: Đóng gói dầu ăn khối lượng lớn, trong đó độ bền kết cấu của thân lon thép rất quan trọng đối với các thùng chứa khổ lớn.
Thức ăn cho thú cưng: Một trong những ứng dụng sử dụng lon thực phẩm bằng thép với số lượng lớn nhất trên toàn cầu, điển hình là sử dụng nắp dễ mở (EOE) trên thân lon thiếc.

Thân thép và tính bền vững: Lợi thế về khả năng tái chế

Thép là vật liệu đóng gói được tái chế nhiều nhất trên thế giới - thực tế khiến thép làm thân hộp không chỉ là sự lựa chọn về mặt chức năng mà còn ngày càng trở nên quan trọng từ góc độ bền vững. Lon thép có thể được tái chế vô thời hạn mà không làm giảm chất lượng vật liệu, vì thép tái chế không làm thay đổi các đặc tính cơ bản của nó.

Vì thép có từ tính nên nó dễ dàng được tách ra khỏi dòng chất thải hỗn hợp bằng thiết bị phân loại từ tính tiêu chuẩn, cho phép thu gom hiệu quả mà không yêu cầu người tiêu dùng phân loại chính xác. Đặc tính vật lý này mang lại cho bao bì thép lợi thế về cơ sở hạ tầng tái chế so với nhiều vật liệu thay thế.

Đối với các thương hiệu thực phẩm và đồ uống hoạt động theo các cam kết bền vững - và đối với các chính phủ đang thúc đẩy luật mở rộng trách nhiệm của nhà sản xuất (EPR) - khả năng tái chế đã được thiết lập của lon thực phẩm bằng thép là một yếu tố quan trọng trong các quyết định lựa chọn vật liệu đóng gói.