. Cụng nghệ chế tạo bao gúi MAP
1.3.3.Phương phỏp điều chỉnh độ thấm khớ qua màng MAP
1.3.3.1. Điều chỉnh độ dày màng
Yếu tố quyết định đến hiệu quả bảo quản của màng bao gúi là tớnh chất thẩm thấu trao đổi khớ và hơi nước của màng. Để đạt được tớnh chất thẩm thấu trao đổi khớ tốt, cú nhiều phương phỏp như điều chỉnh chiều dày màng, tạo màng bằng phương phỏp đựn kết hợp, phương phỏp đục lỗ. Sản xuất màng theo phương phỏp đựn thổi cú thể điều chỉnh độ dày màng nhờ thay đổi khoảng cỏch và tốc độ quay của con lăn và điều chỉnh đầu tạo hỡnh. Ngoài phương phỏp này, cú thể điều chỉnh tớnh chất thẩm thấu trao đổi khớ của màng bằng phương phỏp đựn kết hợp. Đõy thực chất là phương phỏp
đựn nhiều màng cựng một lỳc với cỏc đầu đựn khỏc nhau và ghộp cỏc màng này lại với nhau khi chỳng cũn đang ở trạng thỏi mềm cao. Bằng phương phỏp này sẽ thu được màng đa lớp cú thể tổ hợp cỏc màng cú tớnh chất khỏc nhau trong một cấu trỳc màng đồng nhất.
Để việc đựn kết hợp đạt được hiệu quả tốt nhất, người ta cú thể định hướng trước cỏc màng trước khi kết hợp chỳng lại với nhau để thu được loại màng cú cấu trỳc thớch hợp nhất. Bằng cỏch đú cũng cú thể điều chỉnh được tớnh chất chắn khớ của màng. Tuy nhiờn phương phỏp này cũng cú những hạn chế riờng. Khi màng quỏ dày độ thấm khớ O2 và CO2 qua màng thấp, khi đú màng lại trở nờn bớ, quỏ trỡnh hụ hấp của quả sinh ra hơi nước, hơi nước khụng thoỏt ra ngoài sẽ bỏm lờn bề mặt quả làm cho quả nhanh bị hư hỏng hơn. Màng quỏ mỏng cũng khụng thuận lợi cho việc dựng để bảo quản do chỳng kộm bền, khụng thuận tiện cho việc vận chuyển đi xa.
1.3.3.2. Phương phỏp đục lỗ
Cũng cú thể điều chỉnh tớnh chất thẩm thấu trao đổi khớ của màng bằng phương phỏp đục lỗ. Phương phỏp này là đục trờn màng bao gúi một số lỗ cú kớch thước nhất định để đạt được tớnh chất thẩm thấu trao đổi khớ thớch hợp với quả được bảo quản. Lỗ cú thể cú nhiều hỡnh dạng khỏc nhau như hỡnh trũn, hỡnh vuụng, ngũ giỏc, lục giỏc, elip… với kớch thước khỏc nhau. Thụng thường, cú khoảng từ 5 đến 250 lỗ trờn 1cm2, thậm chớ cũn nhiều hơn. Đường kớnh lỗ từ 0,01 đến 0,25cm. Bằng cỏch điều chỉnh kớch thước và số lượng lỗ, cú thể điều chỉnh được tớnh chất thẩm thấu trao đổi khớ của màng. Để thu được màng cú tớnh chất tốt nhất, màng đục lỗ thường được sử dụng kết hợp với cỏc loại bao gúi khỏc như dớnh lờn màng khụng đục lỗ hay dớnh cỏc màng đục lỗ lại với nhau một cỏch cú định hướng. Việc đục lỗ trờn màng thường thỏa món việc kiểm soỏt độ ẩm nhưng lại khụng thỏa món trong việc duy trỡ mụi truờng khớ quyển biến đổi xung quanh sản phẩm do độ thấm quỏ cao.
Phương phỏp đục lỗ cũng gặp nhiều khú khăn trong việc ỏp dụng vào thực tế do kĩ thuật khỏ phức tạp [79].
1.3.3.3. Bổ sung phụ gia điều chỉnh độ thẩm thấu khớ
Một phương phỏp khỏc để điều chỉnh độ thấm khớ đối với màng MAP đú là đưa vào phụ gia trong quỏ trỡnh chế tạo màng. Cỏc phụ gia này thường là cỏc hợp chất vụ cơ trờn cơ sở silic (silica) hay alumino- silicat (zeolit) như clay và khoỏng sột tự nhiờn (bentonit) [80]. Phụ gia làm thay đổi khả năng thấm khớ của màng sao cho nú tương tỏc với hoạt tớnh trao đổi chất của quả tươi làm biến đổi khớ quyển xung quanh nú. Phụ gia được đặc trưng bởi tỷ lệ silic/nhụm, đường kớnh mao quản, diện tớch bề mặt riờng, tỷ trọng riờng và phải đỏp ứng 3 tiờu chuẩn: trơ, xốp và cú khả năng liờn kết vật lý với cỏc khớ như O2, CO2, C2H4… Cỏc phụ gia này ưa nước, hấp thụ nước, etylen, cacbonic và cỏc khớ khỏc. Cỏc phụ gia này cũng phải cú độ xốp cao, cú khả năng thỳc đẩy húa học hoặc vật lý sự trao đổi cỏc phõn tử khớ khỏc nhau được tạo thành hoặc sử dụng bởi hoa quả theo cỏch đảm bảo O2 khụng bị suy giảm hoàn toàn khỏi khớ quyển sản phẩm và CO2 khụng tăng tới mức gõy hư hỏng. Sự cú mặt của phụ gia tỏc động tới khả năng thấm khớ tương đối O2, N2, CO2, H2O, C2H4 so với màng thụng thường khiến cho việc điều chỉnh khớ quyển biến đổi xung quanh quả được liờn tục và tốt hơn. Cơ chế mà độ thấm khớ được tỏc động là nhờ tớnh chất vật lý của phụ gia và tương tỏc của nú với chất dẻo. Lớp chất dẻo xung quanh cỏc hạt phụ gia cú khả năng kiểm soỏt độ thấm cỏc khớ khỏc nhau. Rõy phõn tử trong phụ gia kiểm soỏt chọn lọc sự di chuyển khớ từ trong màng liền với quả tới khớ quyển bờn ngoài. Mao quản trong phụ gia cho phộp dũng 2 chiều và nhờ kiểm soỏt cỏc khớ khỏc nhau ở tốc độ nhất định so với cấu trỳc phõn tử và tớnh chất mong muốn, cú thể thiết lập CO2 xung quanh quả ở mức ảnh hưởng tới tốc độ hụ hấp, giảm tốc độ trao đổi chất dẫn tới già húa. Đồng thời nú cho phộp O2
bờn trong bao gúi ứng với sự giảm tốc độ trao đổi chất. Cơ chế này đảm bảo duy trỡ khớ quyển xung quanh sản phẩm, đảm bảo hoa quả vẫn sống và khụng tiếp tục trạng thỏi dẫn đến hư hỏng kị khớ do thiếu oxy.
Đối với màng MAP được chế tạo từ LDPE, LLDPE, HDPE, chiều dày màng cú thể trong khoảng 10 đến 150àm nhưng thường trong khoảng 25-50àm. Kớch thước hạt phụ gia vụ cơ hoạt hoỏ phải đồng đều và thường trờn 50% phải nằm trong khoảng 15-50àm và kớch thước tối đa khụng được lớn hơn chiều dày của màng.
Khi sử dụng phụ gia là gốm, màng bao gúi thường chứa khoảng 10% bột gốm rất mịn và cỏc nhà sản xuất khuyến cỏo rằng vật liệu này phỏt ra bức xạ hồng ngoại xa hay hấp thụ etylen giỳp kộo dài thời gian bảo quản của thực phẩm. Màng bổ sung phụ gia là bột gốm cú tỷ lệ thấm CO2 so với O2 (3,6- 5,0) và tỷ lệ thấm etylen so với O2 cao hơn (1,5- 1,8) so với màng LDPE thụng thường, đặc biệt là ở nhiệt độ thấp. Cỏc tỷ lệ thấm này đặc biệt quan trọng để mụ hỡnh hoỏ màng MAP cho sản phẩm tươi.
Dirim và cộng sự đó sử dụng phụ gia zeolit với 3 phương phỏp tạo màng khỏc nhau để chế tạo màng MAP trờn cơ sở LDPE [80]. Trong phương phỏp ỏp núng, hạt zeolit được đưa vào bề mặt màng LDPE đặt giữa 2 bản được điều chỉnh nhiệt độ và ỏp suất. Phương phỏp này khụng thu được sản phẩm thoả món do sự phõn bố của zeolit khụng đồng đều và độ bền cơ lý thấp. Màng thu được giống như một tờ giấy kraft hơn là màng chất dẻo. Một phương phỏp khỏc là trộn phụ gia zeolit với dung dịch PE hoặc PE núng chảy. Trong phương phỏp này, cỏc hạt zeolit được trộn với nhựa PE núng chảy sau đú tiến hành trải hoặc phủ màng trờn thiết bị chuyờn dụng. Phương phỏp này thu được màng khụng đồng đều do vật liệu dớnh vào dao phủ (vật liệu bị hoỏ rắn khi làm nguội nhanh). Nguyờn nhõn khụng thành cụng là do
quỏ trỡnh này cần nhiệt độ cao, gần nhiệt độ núng chảy trong khi đú phủ hoặc trải màng cần được thực hiện ở nhiệt độ phũng với thiết bị cú sẵn. Cũng cú thể hoà tan PE trong dung mụi (thường là xylen) sau đú trộn zeolit trong dung dịch. Tuy nhiờn, hỗn hợp thu được nhớt như keo nờn khú phủ hoặc trải màng ở nhiệt dộ làm việc của thiết bị. Phương phỏp đựn thổi được sử dụng nhiều nhất trong cụng nghiệp, tạo màng đỏp ứng yờu cầu sử dụng. Tuy nhiờn, cần nghiờn cứu điều chỉnh kớch thước và hàm lượng phụ gia để đảm bảo tạo được màng phõn bố phụ gia đồng đều bởi khụng cú thiết bị thiết kế riờng cho màng compozit nờn với phụ gia cú kớch thước hạt hoặc hàm lượng lớn thỡ sẽ xảy ra hiện tượng sa lắng và tạo thành khối cú kớch thước lớn hơn gõy ra những khuyết tật trờn màng.
Khả năng kộo dài thời hạn sử dụng và bảo quản hoa quả phụ thuộc độ dày màng, hàm lượng phụ gia và kớch thước hạt. Hiện nay, phương phỏp sản xuất màng MAP với việc đưa thờm cỏc phụ gia để điều chỉnh độ thấm khớ qua màng được nghiờn cứu và ỏp dụng khỏ nhiều.