Tính chất cơ lý của màng MAP với hàm lượng phụ gia vô cơ hoạt hóa khác nhau (độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt) được trình bày trong bảng 3.3
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia hoạt hóa đến tính chất cơ lý của màng MAP
Độ bền kéo đứt (MPa) Độ dãn dài khi đứt (%) Loại màng MD TD MD TD Độ bền mối hàn (N/cm) PE 23,76 18,6 350 600 7,5 S7 20,13 14,1 258 436 7,0 S5 20,79 15,0 275 463 7,2 B7 20,9 14,9 255 417 7,2 B5 21,12 15,5 271 470 7,0
Kết quả cho thấy khi bổ sung phụ gia thì độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của màng MAP giảm so với màng LDPE thông thường, hàm lượng phụ gia càng tăng thì độ bền kéo đứt của màng càng giảm. Điều này được giải thích như sau: quá trình trộn hợp nóng có sự tương tác giữa các hạt phụ gia và mạch phân tử polyme. Các hạt phụ gia đã xen vào giữa các phân tử LDPE và hình thành các liên kết tương đối yếu với LDPE và làm gián đoạn pha nền của mạch đại phân tử. Khi hàm lượng phụ gia tăng thì sự gián đoạn pha nền này càng lớn dẫn đến độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của màng LDPE/ phụ gia kém hơn so với màng LDPE thông thường.
3.1.3.2. Hình thái học bề mặt của màng MAP
Sự phân tán phụ gia trong màng MAP được theo dõi và đánh giá bằng cách chụp ảnh kính hiển vi quang học và kính hiển vi quét điện tử:
Ngô Thị Toan 44 K33C-Khoa Hóa Học
(5a) (5b)
(7a) (7b)
Hình 3.2: Ảnh SEM của màng MAP với phụ gia bentonit hàm lượng 5 (5a, 5b) và 7% (7a, 7b) được đùn thổi từ chất chủ
Ngô Thị Toan 45 K33C-Khoa Hóa Học
Hình 3.3: Ảnh SEM của màng MAP với phụ gia silica hàm lượng 5% được đùn thổi từ chất chủ
Ảnh chụp kính hiển vi quang học của màng PE và màng MAP với các loại phụ gia khác nhau được trình bày trong các hình từ 3.4 đến 3.6.
Ngô Thị Toan 46 K33C-Khoa Hóa Học
Hình 3.4: Ảnh chụp kính hiển vi quang học của màng LDPE không chứa phụ gia
(5a) (5b)
(7a) (7b)
Hình 3.5: Ảnh chụp kính hiển vi quang học của màng MAP với phụ gia bentonit hàm lượng 5 (5a, 5b) và 7% (7a, 7b) được đùn thổi từ chất chủ
Hình 3.6: Ảnh chụp kính hiển vi quang học của màng MAP với phụ gia silica hàm lượng 5% được đùn thổi từ chất chủ
Ngô Thị Toan 47 K33C-Khoa Hóa Học
Kết quả cho thấy màng MAP được chế tạo theo phương pháp tạo chất chủ có bề mặt mịn và đồng đều. Điều này chứng tỏ rằng các hạt phụ gia đã phân bố tốt trong nhựa nền PE. Do vậy phương pháp tạo chất chủ thích hợp cho quá trình phân tán phụ gia và thổi màng và sẽ được sử dụng trong các nghiên cứu sau này. So sánh ảnh SEM ở các hình 3.2 đến 3.3 nhận thấy rằng phụ gia trộn hợp và phân tán khá tốt trong nhựa nền, bề mặt màng khá mịn, hầu như không có khuyết tật. Trong 2 loại phụ gia có cùng kích thước hạt, màng MAP chứa silica có bề mặt mịn nhất do các phụ gia được trộn hợp và phân tán đồng đều nhất. * Thổi màng từ bán thành phẩm:
Ảnh SEM của màng MAP (đùn thổi từ bán thành phẩm) trên cơ sở LDPE với các loại phụ gia và hàm lượng khác nhau được trình bày trong các hình từ 3.7 đến 3.8.
(5a) (5b)
Ngô Thị Toan 48 K33C-Khoa Hóa Học
Hình 3.7: Ảnh SEM của màng MAP với phụ gia bentonit hàm lượng 5 (5a, 5b) và 7% (7a, 7b) được đùn thổi từ bán thành phẩm
Trong phương pháp thổi màng từ bán thành phẩm, các phụ gia với hàm lượng khác nhau được trộn và cắt hạt trên máy đùn 2 trục vít sau đó được đưa vào đùn thổi màng trực tiếp.
(5a) (5b)
(7a) (7b)
Hình 3.8: Ảnh SEM của màng MAP với phụ gia silica hàm lượng 5 (5a, 5b) và 7% (7a, 7b) được đùn thổi từ bán thành phẩm
Ngô Thị Toan 49 K33C-Khoa Hóa Học
Ảnh chụp kính hiển vi quang học của màng MAP (thổi từ bán thành phẩm) trên cơ sở LDPE với các loại phụ gia và hàm lượng khác nhau được trình bày trong các hình từ 3.9 đến 3.10.
(5a) (5b)
(7a) (7b)
Hình 3.9: Ảnh chụp kính hiển vi quang học của màng MAP với phụ gia bentonit hàm lượng 5 (5a, 5b) và 7% (7a, 7b) được đùn thổi từ bán thành phẩm
Ngô Thị Toan 50 K33C-Khoa Hóa Học
(5a) (5b)
(7a) (7b)
Hình 3.10: Ảnh chụp kính hiển vi quang học của màng MAP với phụ gia silica hàm lượng 5 (5a, 5b) và 7% (7a, 7b) được đùn thổi từ bán thành phẩm
Ảnh SEM của các mẫu cho thấy màng thổi từ chất chủ có bề mặt mịn hơn so với màng thổi bán thành phẩm. Kết quả này có thể giải thích là do trong phương pháp thổi bán thành phẩm, nhựa đã chịu 2 lần gia nhiệt và nhào trộn của trục vít, do vậy có thể coi như đây là nhựa tái sinh, sự phân tán của phụ gia trong nhựa đã không được tốt như là nhựa nguyên sinh. Vì vậy mà tính chất cơ lý đã bị kém đi. Còn chất chủ được trộn với nhựa nguyên sinh rồi mới thổi màng nên phụ gia vẫn được phân tán tốt trong màng và duy trì được tính chất cơ lý tốt. Do vậy phương pháp thổi màng từ chất chủ là phù hợp để chế tạo màng MAP.
Qua quan sát ảnh SEM ta thấy màng LDPE thông thường có bề mặt nhẵn, hầu như không có khuyết tật. Các hạt phụ gia có thành phần chính là các oxit như SiO2, Al2O3 và một lượng nhỏ các oxit kim loại khác rất khó tương tác với
Ngô Thị Toan 51 K33C-Khoa Hóa Học
LDPE trong quá trình tạo màng. Khi chúng được biến tính bề mặt bằng axit stearic thì các hạt phụ gia này được các phân tử axit stearic bao bọc bên ngoài. Các phân tử axit có thành phần cấu tạo là các gốc hidrocacbon mạch dài nên chúng dễ dàng tương tác với các nhóm CH2 trong mạch polime. Chính vì thế quá trình trộn hợp và phân tán trở nên hiệu quả hơn, ít có sự kết tụ của các hạt bentonit lại với nhau trong quá trình tạo màng. Ảnh SEM của các mẫu màng MAP chứa phụ gia hoạt hóa có dạng giống nhau cho thấy phụ gia đã được phân tán trong màng và không quan sát thấy khuyết tật (lỗ thủng) giữa các hạt phụ gia và màng, màng mịn, không nhận thấy sự khác biệt với màng LDPE chứng tỏ phụ gia tương hợp.
3.1.3.3. Độ bền nhiệt của màng MAP
Giản đồ phân tích nhiệt màng MAP với hàm lượng phụ gia khác nhau được trình bày trên hình 3.11
Ngô Thị Toan 52 K33C-Khoa Hóa Học
PE
B5 B7
S5 S7
Hình 3.11: Giản đồ phân tích nhiệt của màng MAP với hàm lượng phụ gia khác nhau
Ngô Thị Toan 53 K33C-Khoa Hóa Học
Bảng 3.4: Dữ liệu phân tích nhiệt trọng lượng của các loại màng
Loại màng Nhiệt độ phân huỷ cực đại (0C) Tổn hao trọng lượng ở 4950C (%) PE 434,27 96,521 B5 463,69 92,618 B7 457,22 89,090 S5 451,00 94,726 S7 447,45 88,012
Kết quả thu được cho thấy, tất cả các mẫu đều chỉ có một dạng giản đồ TGA. Mẫu màng có phụ gia có độ bền nhiệt cao hơn so với màng PE, nhiệt độ bắt đầu phân huỷ cao hơn và tổn hao trọng lượng ở 4950C thấp hơn. Điều này có thể giải thích do độ bền nhiệt của phụ gia cao hơn rất nhiều so với nhựa PE nên đã phân tán nhiệt nhận được, do vậy mà có độ bền nhiệt cao hơn so với đối chứng.
So sánh từng loại phụ gia ta nhận thấy rằng mẫu chứa phụ gia bentonit có độ bền nhiệt cao nhất.
3.2. Nghiên cứu sử dụng màng MAP để bảo quản Đậu cove
3.2.1. Ảnh hưởng của màng MAP tới phẩm chất lý học của đậu cove
Nồng độ khí bên trong bao gói có ảnh hưởng tới phẩm chất lý học của đậu cove. Tỷ lệ hư hỏng và hao hụt khối lượng được trình bày trong bảng 7:
Bảng 3.5: Tỷ lệ hư hỏng của đậu cove trong quá trình bảo quản (%)ở 250C
Ngày ĐC PE B5 B7 S5 S7 2 11.9 14.85 7.82 9.19 5.09 8.6 4 25.7 23.6 20.9 21.9 19.84 20.8 6 53.7 50.9 43.2 45.8 35.21 41.2 8 90 87.3 65.7 77.2 61.2 66.7
Ngô Thị Toan 54 K33C-Khoa Hóa Học
Trong quá trình bảo quản ở nhiệt độ cao, màng MAP làm giảm tỷ lệ hư hỏng của đậu cove. Tỷ lệ hư hỏng đạt 14.85% sau 2 ngày ở 250C trong màng bao gói LDPE, trong khi đó tỷ lệ hư hỏng của các màng khác thấp hơn, cao nhất là màng B7 với 11.9% và thấp nhất là màng S5. Tỷ lệ hư hỏng của đậu cove không dùng màng bảo quản là 6.3%. Sau 6 ngày bảo quản tỷ lệ hư hỏng đã tăng nhanh, tỷ lệ hư hỏng của màng LDPE là 50.9% còn các màng khác tuy cũng tăng nhưng thấp hơn mẫu đựng trong màng LDPE và mẫu không sử dụng màng bảo quản. Trong đó màng S5 có tỷ lệ hư hỏng thấp nhất 35.21%.
Bảng 3.6: Tỷ lệ hư hỏng của đậu cove trong quá trình bảo quản (%)ở 5oC
Tuần ĐC PE B5 B7 S5 S7
1 100 0 0 0 0 0
2 0 0 0 0 0
3 0 0 7 0 0
4 100 19 15 15 15
Qua bảng ta thấy trọng lượng mẫu sau 4 tuần bảo quản gần như không thay đổi tuy nhiên do có sự thay đổi về màu sắc và thối hỏng nên trong quá trình theo dõi đã bị loại đi và được tính chung là tỉ lệ hư hỏng và mất giá trị thương phẩm. Kết quả cho thấy sau 3 tuần bảo quản, tỷ lệ hư hỏng (hay sự hao hụt do hư hỏng) ở công thức B7 là 7%. Trong các màng PE, B5, S5 quả hầu như không bị hư hỏng.
Tuy nhiên sau 4 tuần bảo quản, ở tất cả các công thức thí nghiệm tỉ lệ hao hụt và loại bỏ đã tăng đáng kể do quả bị thâm vỏ, thối hỏng và đặc biệt là bị nấm mốc. Ở công thức dùng màng PE 100% quả đã bị nâu và nấm mốc không còn giá trị thương phẩm. Các công thức còn lại đều xuất hiện nấm mốc trên quả và tỉ lệ loại bỏ này có thể dao động từ 15-20%. Có thể thấy quả bảo quản trong màng S5 có tỷ lệ thối hỏng thấp nhất.
Ngô Thị Toan 55 K33C-Khoa Hóa Học
3.2.2. Ảnh hưởng của màng MAP đến hàm lượng axit của đậu cove trong quá trình bảo quản
Ảnh hưởng của màng MAP tới chỉ số axit của đậu cove được trình bày trên bảng 3.7
Bảng 3.7: Sự thay đổi hàm lượng axit của quả vải trong quá trình bảo quản Tuần Mẫu 0 1 2 3 4 ĐC 0,27 PE 0,27 0,19 0,12 0,09 0,08 B5 0,27 0,19 0,12 0,09 0,08 B7 0,27 0,18 0,12 0,09 0,08 S5 0,27 0,19 0,12 0,09 0,09 S7 0,27 0,19 0,12 0,09 0,09
Kết quả cho thấy hàm lượng axit trong thịt quả có xu hướng giảm dần theo thời gian bảo quản. Sau 4 tuần lưu giữ, hàm lượng axit trong thịt quả ban đầu là 0,27% giảm xuống còn dao động khoảng 0,08-0,09%. Điều này chứng tỏ một phần axit trong thịt quả đã bị chuyển hóa trong quá trình bảo quản. Giữa các công thức bảo quản khác nhau, mức độ sai khác về hàm lượng axit trong thịt quả là không đáng kể.
Như vậy, dựa trên những đánh giá cảm quan cũng như các phép đo chỉ tiêu chất lượng quả vải trong quá trình bảo quản bằng màng MAP có thế thấy rằng sau 4 tuần, màng S7, S5 cho kết quả bảo quản tốt nhất.
3.2.3. Chất lượng đậu cove sau bảo quản
Nhiệt độ thường 250C (sau 10 ngày bảo quản)
Nhiệt độ lạnh 50C (sau 30 ngày bảo quản) Chỉ tiêu đánh giá Ban đầu Đối chứng PEmpCH 60µm Đối chứng PEmpSX 16µm Tỉ lệ thối hỏng (%) 0 46,97 8,90 41,89 8,10
Ngô Thị Toan 56 K33C-Khoa Hóa Học
Sự thay đổi màu sắc (ΔE) 0 17,25 5,05 16,08 5,21 Độ cứng quả (kg/cm2) 6,1 4,05 5,69 4,20 5,2 Chất khô hòa tan (0Bx) 5,2 4,03 4,5 4,21 4,0 Hàm lượng đường tổng (%) 3,92 0,86 2,62 0,89 3,02 Hàm lượng Vitamin C (mg%) 22,07 5,02 12,57 5,78 13,50
Qua bảng trên ta thấy:
- Tỉ lệ hao hụt và hư hỏng là 8,90% sau 10 ngày bảo quản ở nhiệt độ thường và 8,10% sau 30 ngày bảo quản ở nhiệt độ lạnh.
- Sự thay đổi màu sắc: màu sắc bị thay đổi nhiều ở các mẫu đối chứng còn các mẫu đựng trong màng bảo quản sự thay đổi màu sắc là không đáng kể do trong mẫu đối chứng hơi nước không thoát đi được tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển làm thay đổi màu sắc của quả. Sự thay đổi màu sắc ở 250C diễn ra rõ ràng hơn ở 50C.
- Độ cứng của quả và chất khô hòa tan đều giảm so với ban đầu tuy nhiên độ giảm ở các mẫu đối chứng cao hơn. Điều này được giải thích do màng đối chứng (màng PE) kín ngăn cản sự thoát hơi nước, trong điều kiện nhiệt độ thường hơi nước không thoát ra được làm cho nhiệt độ trong màng bao gói tăng lên làm cho quả nhanh bị nhũn.
- Hàm lượng đường tổng trong quá trình bảo quản bị giảm đi là do khi đậu cove chín một phần đường bị chuyển hóa thành axit.
- Hàm lượng vitamin C giảm đi do bị thất thoát một phần trong quá trình bảo quản.
Ngô Thị Toan 57 K33C-Khoa Hóa Học
KẾT LUẬN
Saumột thời gian nghiên cứu, tôi đã thu được một số kết quả sau:
- Đã nghiên cứu chế tạo màng bao gói khí quển biến đổi (MAP) trên cơ sở LDPE và chất phụ gia hoat hóa bằng phương pháp đùn thổi. Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chiều dày màng.
- Đã xác định và nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia hoạt hóa đến một số tính chất của màng như: tính chất cơ lý, độ bền nhiệt …
- Nghiên cứu, sử dụng màng MAP để bảo quản đậu cove ở 2 nhiệt độ 5 và 250C. Trên cơ sở đánh giá các tính chất và chất lượng của quả trong quá trình bảo quản như thành phần khí trong bao gói, tỷ lệ hư hỏng, hao hụt khối lượng, hàm lượng đường, độ axit đã lựa chọn được màng MAP phù hợp với đậu cove là màng có phụ gia Silica 5% (S5). Sử dụng màng S5 có thể bảo quản đậu cove trong 10 ngày ở 250C và 30 ngày ở 50C.
Những kết quả thu được trong luận văn này cho thấy việc chế tạo và thử nghiệm thành công màng bao gói khí quyển biến đổi (MAP) để bảo quản rau quả là một hướng nghiên cứu có triển vọng góp phần làm giảm tỷ lệ hư hỏng kéo dài thời gian bảo quản, nâng cao chất lượng và sức cạnh tranh của sản phẩm rau quả Việt Nam.
Ngô Thị Toan 58 K33C-Khoa Hóa Học
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Hiệp hội nhựa Tp. Hồ Chí Minh (1999), “Kỹ thuật viên ngành nhựa – Nhà quản lý”.
2. http://www.h2vn.com/community/index.php.
3. http://www.khoahocphattrien.com.vn/news 26/3/2007
4. http://www.rauhoaquavn.vn/
5. Cao Văn Hùng và công sự (2006), “Nghiên cứu độ thấm khí O2 và CO2 của một số màng plastic sử dụng trong công nghệ bao gói khí quyển điều biến (MAP) bảo quản rau quả”, Tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông thôn, số 21, tr. 59-66.
6. Nguyên Văn Thi, Phạm Đình Thanh (1977), “ Nhựa cánh kiến đỏ (kỹ thuật chế biến và sử dụng”, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
7. Hà Văn Thuyết, Trần Quang Bình (2000), “Bảo quản rau quả tươi và bán chế phẩm”, NXB Nông Nghiệp, Hà Nội.
Tiếng Anh
8. Bai J. et al. (2002), “Alternatives to shellac coatings provide comparable gloss, interal gas modification, and quality for ‘Delicious’ apple fruit”,
HortScience, Vol 37, p.559-563.
9. Bai J. et al. (2003), “Coating selection for ‘Delicious’ and other apples,
Postharvest Biology and Technology, Vol 28, p. 381-390.
10. Baldwin E.A.,Nisperos M. O. (1996), Chen X., Hagenmaier R. D., “Improving storage life of cut apple and potato with edible coating”, Postharvest Biology and Technology, Vol 9(2), p.151-163.
11. Barron C., Varoquaux P., Guilbert S., Gontard N and Gouble B. (2002), “Modified atmosphere packaging of cultivated mushroom (Agaricus bisporus
Ngô Thị Toan 59 K33C-Khoa Hóa Học
12. Baskaran R., Puyed S. and Habibunnisa. (2002), “Effect of modified atmosphere packaging and waxing on the storage behavior of avocado fruits (Persea americana Mill)”, J. Food. Sci. Technol., Vol 39(3), p. 284-287.