GIỚI THIỆU CHUNG
Tình hình sản xuất sử dụng máy đóng gói tự động tại nước ta
Hiện nay, Việt Nam đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là ngành máy đóng gói thực phẩm Ngành này đang tận dụng xu hướng tăng trưởng để mở rộng vào các thị trường lớn và vươn ra quốc tế Một trong những nguyên nhân chính là sự tiến bộ trong công nghệ cơ khí của máy đóng gói thực phẩm đông lạnh, giúp nâng cao chất lượng và hiệu quả sản xuất Với những điều kiện thuận lợi hiện tại, ngành máy đóng gói thực phẩm đông lạnh hứa hẹn sẽ có nhiều cơ hội phát triển trong tương lai.
Hình 1: Minh họa chu trình sản xuất đóng hộp tự động
Ngành máy đóng gói thực phẩm đông lạnh quốc tế đang trên đà phát triển mạnh mẽ, với xu hướng cải tiến công nghệ máy móc, điện và hệ thống thủy lực Sự phát triển này tập trung vào việc nâng cao hiệu quả sản xuất, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.
Việc phát triển tiết kiệm năng lượng và công nghệ cao cũng là hướng phát triển chính của ngành máy đóng gói thực phẩm đông lạnh của các nước
Ngành công nghiệp máy đóng gói thực phẩm tại Việt Nam đã nhanh chóng phát triển bằng cách áp dụng mô hình từ các nước Châu Âu và Châu Mỹ Sự phát triển này được thúc đẩy nhờ việc giới thiệu các công nghệ tiên tiến và nguồn vốn đa dạng từ Châu Âu.
Xu hướng phát triển của máy đóng gói tự động
Theo xu hướng phát triển hiện nay, Trung Quốc đã trở thành quốc gia dẫn đầu trong sản xuất và xuất khẩu hàng hóa toàn cầu Sự chú ý của thế giới đang dồn vào thị trường bao bì đang phát triển nhanh chóng với quy mô lớn và tiềm năng lớn Điều này cho thấy xu hướng tự động hóa trong sản xuất, đặc biệt là trong lĩnh vực máy đóng gói tự động, ngày càng gia tăng.
Công nghệ phát hiện của máy đóng gói tự động:
Từ khóa quan trọng trong ngành đóng gói, đặc biệt là ngành thực phẩm, là công nghệ phát hiện Trong những năm gần đây, công nghệ này đã phát triển nhanh chóng, cho phép máy đóng gói tự động không chỉ chú trọng vào các thông số vật lý mà còn xem xét các yếu tố như màu sắc và nguyên liệu của thực phẩm.
Công nghệ điều khiển chuyển động trong máy đóng gói tự động:
Công nghệ điều khiển chuyển động đang phát triển nhanh chóng, tuy nhiên, ngành máy móc đóng gói thể thao lại có sự phát triển tương đối chậm Các sản phẩm và công nghệ kiểm soát chuyển động trong máy đóng gói tự động đóng vai trò quan trọng trong việc đồng bộ hóa tốc độ và kiểm soát vị trí chính xác Chúng chủ yếu được ứng dụng trong các quy trình như vận chuyển, đánh dấu, xếp dỡ, và khử mặn nước biển.
Hình 2: Hình ảnh minh họa
Ưu và nhược điểm của máy đóng gói tự động
Máy chính hãng nổi bật với chất lượng tốt và khả năng vận hành êm ái, linh hoạt cho nhiều lĩnh vực như thực phẩm, dược phẩm và gia vị Hệ thống định lượng đa dạng giúp giảm thiểu sai số, đặc biệt là với thiết kế cân điện tử đạt tiêu chuẩn cao.
Nhược điểm của máy đóng gói nhập khẩu là giá thành cao do cấu trúc dày và chắc chắn, cộng thêm chi phí vận chuyển, thuế quan Bên cạnh đó, thời gian chờ nhập khẩu cũng lâu hơn so với các sản phẩm có sẵn trong nước.
Hình 3: Máy đóng gói thương hiệu Trung Quốc Chất lượng kém
Máy đóng gói Trung Quốc loại không có thương hiệu: Ưu điểm:
Giá thành rất rẻ, thậm chí có nhiều model chỉ với mức vài chục triệu đồng
Cấu tạo đơn giản, nhỏ gọn và dễ dàng di chuyển
Chất lượng thấp và hư hỏng thường gặp ở bộ điều khiển Board, khiến cho việc sửa chữa khi gặp sự cố trở nên khó khăn Ngoài ra, tốc độ làm việc chậm cũng dẫn đến việc chạy sai lệnh nguyên liệu.
GIỚI THIỆU MÁY ĐÓNG GÓI VÔ TRÙNG
Khái niệm chung về máy đóng gói và quá trình đóng gói sữa vô trùng
Máy chiết rót vô trùng là thiết bị cơ điện chuyên dụng, được thiết kế để làm đầy các thùng chứa bao bì, đồng thời đảm bảo tính vô trùng trong suốt quá trình.
Quá trình đóng gói sữa bao gồm việc tiệt trùng sữa và bao bì riêng biệt, sau đó chiết rót và làm kín trong môi trường vô trùng để đảm bảo chất lượng và an toàn cho sản phẩm.
Máy đóng gói sữa tiệt trùng khác biệt với máy thông thường nhờ vào việc sử dụng vật liệu đóng gói nhiều lớp và quy trình chiết rót diễn ra trong môi trường hoàn toàn vô trùng Phòng chiết rót được duy trì ở áp suất dương, trong khi không khí được lọc qua bộ lọc HEPA Quá trình bắt đầu từ cuộn vật liệu đóng gói, máy chiết rót Tetra Brik Asceptic (TBA) sẽ tạo ra các gói đầy Vật liệu đóng gói được khử trùng trước khi được định hình thành ống, sau đó ống này được đổ đầy sản phẩm, định hình và cắt thành các gói riêng lẻ.
Hình 4: Máy đóng gói sữa vô trùng
Thông số kĩ thuật
- Đặc điểm: 2000-6000 hộp/giờ đối với hộp 1000ml
- Nguyên liệu giấy: cuộn tròn giấy Aseptic
- Hình dạng đóng gói: viên gạch chữ nhật căn bản
- Hạn sử dụng: nhiệt độ trong nha 25-30℃ Nước ép 12 tháng Sữa 6 tháng
- Kích thước bên ngoài: LxWxH = 6000x1600x4000mm
Hình 5: Bản vẽ 3 hình chiếu máy đóng gói tiệt trùng
Một số máy đóng gói vô trùng
3.1 Máy chiết rót ghép mí lon nhôm
Hình 6: Máy chiết rót ghép mí lon nhôm
- Năng lực sản xuất: 150/200 Lon/phút
- Đường kính miệng lon ghép mí: 52.5-75 mm
- Chiều cao lon nhôm: 55-165 mm
3.2 Máy chiết rót hộp giấy đầu hồi
Hình 7: Máy chiết rót hộp giấy đầu hồi
- Công suất máy: 2000 hộp/h với hộp 500ml hoặc 1000 hộp/h với hộp 1000ml
- Điện năng tiêu thụ: 15 KW
- Điều khiển: điều khiển PLC màn hình cảm ứng
Nguyên lý hoạt động của máy đóng gói sữa vô trùng TBA/19
4.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động
Hình 8: Sơ đồ nguyên lí hoạt động
Hình 9: Quá trình tiệt trùng
Vật liệu đóng gói sẽ được tải vào nơi chứa và đảm bảo sự vô trùng, sạch sẽ của chính vật liệu này
Vật liệu đóng gói sẽ đi qua một loạt con lăn đang hướng dẫn đường đi trước khi nó đi vào khu vực chiết rót
Trước khi vào khu vực chiết rót, vật liệu đóng gói phải trải qua quá trình đục lỗ và được áp dụng dải LS đã được khử trùng cả bên trong lẫn bên ngoài.
Bao bì được tiệt trùng bằng cách lội qua bể oxy già 35%, 85℃, sau đó được làm khô và tiệt trùng bằng UV trong môi trường vô trùng
Khí tiệt trùng được xử lý ở nhiệt độ 360℃ và được đưa vào buồng vô trùng, nơi duy trì áp suất dương để đảm bảo điều kiện vô trùng cho hệ thống rót Tất cả các thông số này được kiểm soát tự động.
Vật liệu đã được khử trùng sau đó nó sẽ được tạo thành khối bằng cách hình thành con lăn, nó sẽ được gấp lại thành dạng ống
Chiết rót sản phẩm vào bao bì trong môi trường vô trùng
Kết quả tạo thành những hộp tiệt trùng hoàn chỉnh
4.3.1 Khái niệm bao bì Tetrapak (Tetrabrik)
Bao bì Tetrapak là loại bao bì màng ghép nhẹ, được thiết kế để đóng gói thực phẩm theo phương pháp vô trùng, giúp bảo quản chất lượng tươi nguyên và giữ lại dinh dưỡng cùng vitamin từ nguyên liệu Với tính năng bảo vệ môi trường, bao bì này không chỉ tiện lợi cho việc sử dụng, vận chuyển và phân phối mà còn cho phép bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ thường trong thời gian dài.
Hình 10: Tính chất vật liệu bao gói
4.3.3 Cấu trúc bao bì Tetra pak
Hình 11: Các lớp bao bì
Vỏ hộp được xếp thành 6 lớp khác nhau , từ 3 loại nguyên liệu và tráng nhựa bên ngoài cùng Gồm có:
Lớp 1 (màng HDPE): chống thấm nước, bảo vệ lớp in bên trong bằng giấy và tránh bị trầy xước
Lớp 2 (giấy kraft): có thể gấp nếp tạo hình dáng hạt, có độ cứng và dai chịu đựng được va chạm cơ học
Lớp 3 (màng co-polymer của PE): lớp keo kết dính giữa giấy kraft và màng nhôm Lớp 4 (màng nhôm): ngăn chặn ấm, ánh sáng, khí và hơi
Lớp 5 (ionomer hoặc co-polymer của PE): lớp keo kết dính giữa màng nhôm và màng HDPE trong cùng
Lớp 6 (LDPE): cho phép bao bì dễ hàn và tạo lớp trơ tiếp xúc với sản phầm bên trong
4.3.4 Kiểm tra đường hàn ngang (TS) và đường hàn dọc (LS):
Kiểm tra đường hàn ngang (TS)
Cắt bỏ những phần bao bì xung quanh đường hàn TS
Cắt bỏ hai đầu của đường TS (không quá 1mm và vuông góc với đường hàn) Dùng kẹp tách mối hàn từ đầu cho đến đường hàn dọc (LS)
Mối hàn được tách ra dễ dàng, bề mặt hơi xám: mối hàn không đạt
Kiểm tra đường hàn dọc (LS)
Gỡ bung các góc của bao bì
Cắt bỏ những phần bao bì xung quanh đường hàn LS
Cắt bỏ hai đầu của đường hàn LS với kích thước không quá 1mm và đảm bảo vuông góc Sử dụng ống tiêm để bơm dung dịch màu vào một đầu của đường hàn, tạo ra đường màu chạy thẳng, có bề rộng nhỏ hơn hoặc bằng 1mm và không bị xì dọc theo đường hàn, cho thấy chất lượng hàn tốt.
4.4 Cấu tạo và chức năng các cụm chi tiết
Là phần ở trên cùng của máy bao gồm bể peroxide và buồng vô trùng
Bể peroxide là thiết bị dùng để khử trùng vật liệu đóng gói Trong các máy có bể ngâm sâu, vật liệu sẽ được nhúng vào nước peroxide ấm, đảm bảo cả hai mặt đều được khử trùng hiệu quả Đối với các máy có bể nước nông, quy trình khử trùng cũng được thực hiện nhưng với phương pháp khác.
24 bên trong vật liệu đóng gói sẽ chỉ được bao phủ bởi peroxide lạnh và quá trình khử trùng sẽ được hoàn thành trong bộ gia nhiệt ống
Buồng vô trùng là nơi vật liệu đóng gói được làm khô bằng không khí nóng và duy trì môi trường vô trùng với áp suất cao từ không khí tiệt trùng bằng nhiệt Trong các máy có bể ngâm sâu, quá trình này diễn ra trong buồng vô trùng, trong khi máy có bồn tắm nông sử dụng không khí tiệt trùng thổi vào ống kín để tạo ra khu vực vô trùng Sau đó, vật liệu đóng gói sẽ được hàn kín theo chiều dọc và ống sẽ được đổ đầy sản phẩm.
Bảng điều khiển là công cụ quan trọng giúp người vận hành tương tác với máy, cho phép khởi động, dừng hoặc thực hiện các hành động khác một cách dễ dàng.
Trong hệ thống hàm, ống được niêm phong ngang và chia thành các gói riêng biệt thông qua phương pháp gia nhiệt cảm ứng Việc sử dụng nhôm trong vật liệu đóng gói giúp làm chảy nhựa để niêm phong hiệu quả Thiết kế bao bì với các nếp gấp phải phù hợp với khuôn hàm, và điều này được kiểm soát bởi hệ thống xương hàm.
Trong quá trình đóng gói, không khí nóng được sử dụng để làm kín các cánh đảo gió, tạo hình dạng cuối cùng cho gói Lớp phủ nhựa trên vật liệu gói được làm nóng, sau đó các nắp được ép chặt vào các cạnh và đáy của gói Khi nhựa nguội lại, nắp đậy sẽ được đóng kín, đảm bảo sự an toàn và chất lượng của sản phẩm.
Hệ thống truyền động bao gồm động cơ, bánh răng và cam, đóng vai trò quan trọng trong việc vận hành hệ thống hàm Đây cũng là thành phần cuối cùng trên một số loại máy móc nhất định.
Tổng hợp các thiết bị còn lại trong máy, là nơi chứa những các thành phần thiết yếu giúp máy tiệt trùng một cách hiệu quá nhất
Bộ phận cung cấp bao gồm các bộ phận và hệ thống cung cấp cần thiết cho chức năng của máy, ví dụ:
- Hệ thống nước và không khí
- Hệ thống bôi trơn và dầu thủy lực
- Hệ thống khí nén và peroxide
Trong tủ điện một phần lớn các bộ phận điện bao gồm như:
- Bộ điều chỉnh nhiệt độ
- Bộ gia nhiệt cảm ứng
Dụng cụ dán dải áp dụng một dải nhựa, dải LS, dọc theo cạnh của vật liệu đóng gói nhằm ngăn ngừa sản phẩm bị ngấm vào mép giấy thô của con dấu dọc Dải này được dán ở mặt trong và hỗ trợ con dấu, với một nửa dải LS được dán vào mép của vật liệu đóng gói, trong khi nửa còn lại sẽ được dán kín vào mép đối diện sau khi vật liệu được đóng thành ống.
Cấu tạo và chức năng của một số hệ thống trong máy đóng gói vô trùng TBA/19
Hydro peroxide, hay còn gọi là hydrogen peroxide (nước oxy già), có công thức hóa học là H2O2 Đây là một chất lỏng trong suốt, có tính nhớt và sở hữu các thuộc tính oxy hóa mạnh mẽ Nó được sử dụng rộng rãi như một chất tẩy trắng và chất tẩy uế hiệu quả.
❖ Đặc trưng vật lý, hóa học của H 2 O 2
Tên khác Hydro dioxit, hydroperoxide
Trạng thái Rắn, lỏng, khí
Màu sắc Không màu, trong suốt
Mùi đặc trưng Mùi gắt Áp suất hóa hơi (mm HG) ở nhiệt độ áp suất tiêu chuẩn 23 mmHg
Tỷ trọng hơi (Không khí=1) ở nhiệt độ áp suất tiêu chuẩn 1.1 Độ hòa tan trong nước Hòa tan hòa toàn Độ PH Axit (2.5 – 3.5)
Phân tử gam 34.01g/mol Độ nhớt 1,245 cP ở 20 °C
Bảng 1: Đặc trưng vật lý, hóa học của H 2 O 2
Chất khử trùng dựa trên peroxide có khả năng oxy hóa mạnh, nhạy cảm với nhiều loại vi sinh vật và có khả năng tiêu diệt tất cả chúng Các thành phần chính của loại thuốc khử trùng này bao gồm hydrogen peroxide, acid peracetic, chlorine dioxide và ozon.
Nồng độ cao của hydrogen peroxide, có thể được mở rộng để khử trùng và khử trùng của các ứng dụng hàng hóa
Chất lỏng trong suốt, không màu và có ánh sáng màu xanh, chứa nồng độ đặc với khả năng pha loãng bằng nước và hydrogen peroxide Chất lỏng này có tính axit, có tác dụng tẩy trắng và chứa 47% oxy hoạt động trong phân tử của nó, giúp giảm hoạt động của các chất khác.
Sử dụng các phương pháp và phạm vi: khử trùng không khí trong nhà phun hydrogen peroxide 1,5-3%, 20 ml / m 3 trong 30-60 phút Hhydrogen peroxide 10% có thể giết các bào tử
Chất khử trùng peroxide có hoạt tính diệt khuẩn mạnh mẽ hơn khi nhiệt độ cao và độ ẩm tương đối từ 20% đến 80% Độ ẩm lớn hơn 80% sẽ tăng cường sức mạnh diệt khuẩn, trong khi độ ẩm dưới 20% làm giảm hiệu quả Nồng độ peroxide cao cũng mang lại khả năng diệt khuẩn mạnh mẽ Chất khử trùng này có thể được sử dụng qua bình phun cho không khí, bề mặt như tường, đồ nội thất, sàn, và là giải pháp hiệu quả cho việc khử trùng đồ dùng nhà vệ sinh cũng như khử trùng tay.
❖ Mức độ nguy hiểm của Hydro peroxide
- Tiếp xúc với da sẽ gây phỏng, da khô, nứt và nếu để lâu có thể gây loét
- Ở dạng lỏng hoặc hơi sương có thể dẫn tới các tổn thương mô, đặc biệt là niêm mặc mắt, miệng, kích thích đường hô hấp
Hydro peroxide đặc (>50%) là một chất ăn mòn nguy hiểm Khi uống dung dịch này, nó sẽ phân hủy trong dạ dày, giải phóng một lượng khí lớn gấp 10 lần thể tích của dung dịch 3%, gây ra chảy máu nội tạng.
- Khi tiếp xúc với mắt sẽ làm bỏng rát, mắt bị đỏ, phồng rộp thậm chí mờ mắt
Hơi Hydro peroxide với nồng độ cao có thể gây tê liệt hệ thần kinh trung ương, dẫn đến các triệu chứng như chóng mặt, choáng váng, đau đầu và nôn ói, ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng điều khiển cơ thể Nếu hít phải trong thời gian dài, nó có thể gây hôn mê và thậm chí tử vong.
Hít phải hơi Hydro peroxide có thể gây tổn thương nghiêm trọng cho phổi, dẫn đến các triệu chứng như ho, ngạt thở, khó thở và đau tức ngực Ngoài ra, niêm mạc mũi cũng có thể bị bỏng tạm thời.
❖ Hydrogen peroxide, H202 trong hệ thống
Hệ thống peroxide là một phần quan trọng trong hệ thống vô trùng khép kín, cung cấp peroxide lỏng 35% cho bể chứa vật liệu đóng gói Nó cũng chuyển hóa peroxide thành dạng hơi thông qua thiết bị bay hơi, cho phép hơi peroxide tuần hoàn trong hệ thống nhằm khử trùng và sấy khô vật liệu đóng gói sau khi ra khỏi buồng tắm.
Hình 12: Hệ thống vô trùng
Hệ thống peroxide bao gồm nhiều thiết bị với các chức năng khác nhau Hệ thống gồm các thiết bị chính như sau (các số tương ứng trên hình 4.2):
1 Bộ lọc khí vô trùng
4 Van 2/2 NC tác động điện
5 Bộ lọc trước khi phun
Dựa vào các chức năng của từng cụm chi tiết ta có thể chia hệ thống thành 4 cụm chính sau:
Chức năng Hình 14: Cụm cung cấp peroxide
Cụm thiết bị có nhiệm vụ lọc và cung cấp peroxide cho buồng tắm peroxide, đồng thời hoá hơi peroxide thông qua hệ thống bơm thuỷ lực và van điều khiển thuỷ lực.
Máy bơm trục ngang liền trục CALPEDA NM 32/20D/B 2.2KW Model NM 32/20D/B
Công suất (KW) : 2.2 KW Điện áp : 3 pha - 380V/50Hz Cột áp (M) : 38-35-32 (mét) Lưu lượng (m 3 /h) : 6.6-10.8-13.2
Bơm Ly Tâm Trục Đứng Calpeda Model: MXV 25-212/D
Công suất: 2.2Kw/2Hp Lưu lượng: 3.5-4.5 m 3 /h Cột áp: 136-81.5-51 m Hãng sản xuất: Calpeda
• Van thủy lực 2 cửa 2 vị trí tác động điện F1, F2
Hình 17: Van thủy lực 2/2 tác động điện
Nguyên lý hoạt động của van thủy lực dựa trên việc kiểm soát dòng chảy của dầu, cho phép hoặc ngăn chặn dòng chảy này Mỗi loại van thủy lực có cách thức điều khiển dòng chảy riêng, giúp dẫn dầu từ bồn chứa đến các bộ phận cần thiết, tạo ra lực nén để vận hành máy móc hiệu quả.
Van thủy lực thực hiện ba chức năng chính: điều khiển dòng chảy của dầu bằng cách mở hoặc đóng, điều tiết lưu lượng dầu theo tỷ lệ và lượng đã được thiết lập, cũng như phân chia và định hướng dòng chảy của dầu.
Hình 18: Cụm cung cấp nước
Hệ thống tuần hoàn nước nóng được gia nhiệt khoảng 85 độ C nhằm truyền nhiệt cho H2O2 trong buồng peroxide Việc duy trì nhiệt độ ổn định cho peroxide trong buồng này là rất quan trọng để đảm bảo quá trình khử trùng hiệu quả cho vật liệu bao bì.
Hình 19: Bình tích áp máy bơm
Bình tích áp đóng vai trò quan trọng trong việc nén áp suất để lưu trữ năng lượng thủy lực, giúp cân bằng hệ thống thủy lực và bảo vệ an toàn cho máy bơm Khi áp suất trong đường ống giảm, bình tích áp phối hợp với máy bơm tạo ra áp suất mới, đảm bảo máy bơm hoạt động một cách trơn tru và hiệu quả hơn.
Bình tích áp không chỉ giúp hạn chế xung đột và vỡ đường ống do áp suất tăng đột ngột, mà còn có chức năng điều hòa áp suất hiệu quả.
Lắp đặt bình tích áp giúp người tiêu dùng duy trì nguồn nước ổn định với dòng chảy mạnh mẽ mọi lúc, đồng thời kéo dài tuổi thọ của máy bơm nước.
