CHƢƠNG 2 : THỰC NGHIỆM
2.4. Phƣơng pháp tiến hành
2.4.2. Nghiên cứu ứng dụng màng MAP để bảo quản vải Lục Ngạn
Bố trì thì nghiệm: Quả vải được đặt mua từ vườn, trên các cây vải cĩ độ tuổi 9-10 năm. Vải sau khi thu hái từ vườn được vận chuyển về PTN và đưa vào giữ trong kho lạnh ở nhiệt độ 2-50C trong khoảng 12-16 giờ để làm lạnh sơ bộ. Quả được chọn lọc sơ bộ, loại bỏ những quả xanh, sâu, thối, rám nâu hoặc bị xây xát, quả được cắt sát cuống. Thì nghiệm được tiến hành đối với quả vải ở độ chìn 80-85 ngày tình từ khi đậu quả.
Tr-ờng Đại học Khoa häc Tù nhiªn ViƯn Hãa häc kìch thước 30 x 40cm, chiều dày 0,035mm (35μm). Các túi được buộc kìn sát quả, khơng để lại khoảng hở đầu túi. Các túi quả được bảo quản ổn định ở 4- 50C.
Mẫu đối chứng là mẫu được bảo quản trong túi màng PE cĩ cùng độ dày và ở điều kiện bảo quản tương tự.
Định kỳ theo dõi, đánh giá các chỉ tiêu bao gồm: tỷ lệ thối hỏng, hao hụt khối lượng, độ cứng quả, màu vỏ quả, tổng chất rắn hồ tan, hàm lượng axit tổng số, hàm lượng đường tổng số, hàm lượng vitamin C, nhận xét cảm quan màu sắc, hương vị quả, sự thay đổi hàm lượng khì CO2 và O2 trong màng bao gĩi trong quá trính bảo quản. Các phép đo được thực hiện đối với 10 quả, lấy giá trị trung bính. Tiến hành theo dõi trong 4 tuần, tần suất lấy mẫu 7 ngày/lần.
2.4.3. Nghiên cứu biện pháp tiền xử lí kết hợp màng MAP để bảo quản vải
Xử lý nguyên liệu sau khi thu hái là một cơng đoạn rất quan trọng và cần thiết trong việc ổn định và duy trí chất lượng cho quả vải trước khi tiêu thụ trên thị trường và đưa vào bảo quản. Phương pháp đơn giản nhưng hiệu quả và dễ áp dụng nhất hiện nay là làm lạnh sơ bộ (pre-cooling) hoặc/và nhúng trong nước nĩng hay một số dung dịch cĩ khả năng sát trùng. Mục đìch là đưa sản phẩm về trạng thái lạnh đột ngột nhằm hạn chế các hoạt động sinh lý sinh hĩa diễn ra sau thu hoạch (hơ hấp, sản sinh ethylen...) và tiêu diệt một phần vi sinh vật nhiễm tạp trên bề mặt vỏ quả, từ đĩ hạn chế phần nào những hư hỏng gây ảnh hưởng đến chất lượng quả mà xa hơn là nâng cao hiệu quả kinh tế và giảm tổn thất sau thu hoạch.
Ngồi ra, việc ổn định màu sắc, hạn chế hiện tượng nâu hĩa cho quả vải trong quá trính bảo quản, sau khi ra kho và tiêu thụ trên thị trường là một vấn đề rất cần thiết đã và đang được quan tâm nghiên cứu. Để hạn chế hiện tượng trên đồng thời ổn định chất lượng và nâng cao giá trị thương
Tr-ờng Đại học Khoa học Tự nhiên ViƯn Hãa häc
Luận văn Thạc sỹ NguyƠn ThÞ Trang
43
phẩm cho quả vải, chúng tơi tiến hành nghiên cứu sử dụng kết hợp giữa màng MAP và một số loại axit vơ cơ và hữu cơ.
2.4.3.1.Nghiên cứu loại bỏ vi sinh vật gây hư hỏng bằng phương pháp xử lý nước nĩng
Một trong những ngun nhân chình gây hư hỏng trong q trính bảo quản vải đĩ là sự tấn cơng của vi sinh vật nhiễm tạp trên bề mặt vỏ quả. Thì nghiệm được tiến hành như sau: Vải cĩ độ chìn phù hợp sau khi được lựa chọn sơ bộ sẽ được nhúng trong nước nĩng (47-520C) sau đĩ để ráo nước ở điều kiện phịng mát (16-180C) và đĩng gĩi trong các túi màng MAP, bảo quản ổn định ở 4±10C.Mỗi cơng thức gồm 2kg quả, được bố trì 3 lần lặp lại tương ứng với nhiệt độ và thời gian xử lý khác nhau.
Định kỳ theo dõi, đánh giá các chỉ tiêu bao gồm: tỷ lệ hư hỏng, màu vỏ quả, chỉ số bệnh do vi sinh vật. Các phép đo được thực hiện 3 lần, lấy giá trị trung bính. Tiến hành theo dõi trong 6 tuần, tần suất lấy mẫu 7 ngày/lần.
Các cơng thức thì nghiệm bao gồm:
+ CT1: Vải được nhúng nước nĩng 470C trong 5 phút + CT2: Vải được nhúng nước nĩng 470C trong 7 phút + CT3: Vải được nhúng nước nĩng 470C trong 9 phút + CT4: Vải được nhúng nước nĩng 520C trong 5 phút + CT5: Vải được nhúng nước nĩng 520C trong 7 phút + CT6: Vải được nhúng nước nĩng 520C trong 9 phút
2.4.3.2. Nghiên cứu ổn định màu vỏ quả vải bằng phương pháp hạ pH
Hiện tượng nâu hố ở vỏ quả vải sau thu hoạch là do enzyme xúc tác gây ra, chủ yếu do enzyme polyphenol oxidase (PPO). PPO đĩng vai trị là enzyme chía khĩa, khơi mào và thúc đẩy chuỗi phản ứng sinh
Tr-ờng Đại học Khoa học Tự nhiªn ViƯn Hãa häc tổng hợp melanin trong vỏ quả vải thiều. Chình sự tạo thành melanin trong vỏ đã làm cho quả vải bị nâu xỉn sau thu hoạch. Ví vậy, muốn kiểm sốt được hiện tượng nâu hĩa ở quả vải thiều sau thu hoạch cần kím hãm được phản ứng sinh tổng hợp melanin. Tiến hành xác định và đánh giá khả năng hạn chế hiện tượng nâu hĩa thơng qua việc xác định màu sắc vỏ quả. Quả vải sau khi nhúng trong nước nĩng ở nhiệt độ và thời gian phù hợp sẽ được nhúng tiếp trong dung dịch axit, sau đĩ vớt ra để ráo nước ở điều kiện phịng mát (16-180C) và đĩng gĩi trong các túi màng MAP, bảo quản ổn định ở 4±10C. Mỗi cơng thức gồm 2kg quả, được bố trì 3 lần lặp lại tương ứng với nồng độ axit và thời gian xử lý khác nhau.
Định kỳ theo dõi, đánh giá các chỉ tiêu bao gồm: độ cứng, màu vỏ quả, hoạt độ PPO, hàm lượng chất khơ hịa tan tổng số, nhận xét cảm quan màu sắc,hương vị quả. Các phép đo được thực hiện 3 lần, lấy giá trị trung bính. Tiến hành theo dõi trong 6 tuần, tần suất lấy mẫu 7 ngày/lần. * Nghiên cứu ổn định màu vỏ quả bằng dung dịch axit oxalic
Các cơng thức thì nghiệm bao gồm:
+ CT1: Vải được nhúng trong dung dịch axit oxalic pH = 1 trong 6 phút + CT2: Vải được nhúng trong dung dịch axit oxalic pH = 1 trong 10 phút + CT3: Vải được nhúng trong dung dịch axit oxalic pH = 3 trong 6 phút + CT4: Vải được nhúng trong dung dịch axit oxalic pH = 3 trong 10 phút + CT5: Vải được nhúng trong dung dịch axit oxalic pH = 5 trong 6 phút + CT6: Vải được nhúng trong dung dịch axit oxalic pH = 5 trong 10 phút * Nghiên cứu ổn định màu vỏ quả bằng dung dịch axit citric
Các cơng thức thì nghiệm bao gồm:
+ CT1: Vải được nhúng trong dung dịch axit citric pH = 1 trong 2 phút + CT2: Vải được nhúng trong dung dịch axit citric pH = 1 trong 6 phút + CT3: Vải được nhúng trong dung dịch axit citric pH = 3 trong 2 phút
Tr-ờng Đại học Khoa học Tự nhiên ViƯn Hĩa học
Luận văn Thạc sü NguyƠn ThÞ Trang
45
+ CT4: Vải được nhúng trong dung dịch axit citric pH = 3 trong 6 phút + CT5: Vải được nhúng trong dung dịch axit citric pH = 5 trong 2 phút + CT6: Vải được nhúng trong dung dịch axit citric pH = 5 trong 6 phút * Nghiên cứu ổn định màu vỏ quả bằng dung dịch axit HCl
Các cơng thức thì nghiệm bao gồm:
+ CT1: Vải được nhúng trong dung dịch HCl pH = 1 trong 5 phút + CT2: Vải được nhúng trong dung dịch HCl pH = 1 trong 7 phút + CT3: Vải được nhúng trong dung dịch HCl pH = 3 trong 5 phút + CT4: Vải được nhúng trong dung dịch HCl pH = 3 trong 7 phút + CT5: Vải được nhúng trong dung dịch HCl pH = 5 trong 5 phút + CT6: Vải được nhúng trong dung dịch HCl pH = 5 trong 7 phút
Tr-ờng Đại học Khoa học Tự nhiên ViƯn Hãa häc
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Nghiên cứu chế tạo màng MAP 3.1. Nghiên cứu chế tạo màng MAP
3.1.1. Ảnh hưởng của các thơng số cơng nghệ đến chiều dày màng
Ảnh hưởng của các thơng số cơng nghệ đến chiều dày màng được trính bày trong bảng 3.1.
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của các thơng số kĩ thuật đến chiều dày màng
Vận tốc kéo (vịng/phút) Chiều rộng cuộn màng (cm) Chiều dày màng (µm) 500 30 84 ± 3,6 40 67 ± 2,2 50 53 ± 1,4 60 45 ± 6,4 650 30 65 ± 1,6 40 54 ± 1,7 50 42 ± 2,5 60 34 ± 2,8 800 30 51 ± 8,3 40 45 ± 5,3 50 36 ± 4,8 60 25 ± 2,6 950 30 42 ± 5,9 40 35 ± 4,3 50 22 ± 2,7 60 13 ± 1,8
Kết quả cho thấy khi tăng vận tốc kéo, chiều rộng cuộn màng thí chiều dày màng giảm. Ngược lại, khi giảm tốc độ kéo, giảm đường kình túi thí chiều dày màng tăng. Theo một số cơng trính nghiên cứu, màng MAP thìch hợp để bảo quản hoa quả thường cĩ chiều dày từ 25-60μm. Do vậy, chúng tơi lựa chọn chế tạo màng MAP cĩ chiều dày 35 ± 4,3 μm để nghiên cứu với các thơng số cơng nghệ: tốc độ nạp liệu 20kg/giờ, vận tốc kéo 950vịng/phút, đường kình túi bao gĩi 40cm.
Tr-ờng Đại học Khoa häc Tù nhiªn ViƯn Hãa häc
Luận văn Thạc sỹ NguyƠn ThÞ Trang
47
3.1.2. Tính chất cơ lý của màng MAP
Độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt của màng MAP được xác định theo 2 hướng: hướng kéo của máy (hướng dọc) và hướng ngang. Kết quả được trính bày trong bảng 3.2.
Bảng 3.2. Tính chất cơ lý của màng MAP
Loại màng
Độ bền kéo đứt (MPa) Độ dãn dài khi đứt (%) Độ bền mối hàn (N/cm) MD TD MD TD PE 23,76 18,6 350 600 7,5 CE44 21,23 15,8 280 495 7,1 Z7 20,46 14,6 267 450 7,1 Z5 20,9 15,1 281 456 7,1 Z3 21,78 16,2 290 520 7,2 S7 20,13 14,1 258 436 7,0 S5 20,79 15,0 275 463 7,2 S3 21,45 15,6 286 502 7,1
Ghi chú: MD- machine direction (theo hướng máy); TD- transverse direction (hướng ngang); Z- zeolit; ; S- silica; 3, 5, 7 tương ứng là phần trăm khối lượng phụ gia trong màng.
Kết quả cho thấy khi bổ sung phụ gia thí độ bền kéo đứt và độ giãn dài khi đứt của màng MAP giảm so với màng LDPE thơng thường, hàm lượng phụ gia càng tăng thí độ bền kéo đứt của màng càng giảm. Điều này được giải thìch như sau: quá trính trộn hợp nĩng cĩ 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 làm gián đoạn pha nền của mạch đại phân tử, các phân tử polyme dễ trượt lên nhau hơn khi cĩ phụ gia xen vào. Khi hàm lượng phụ gia tăng thí sự gián đoạn pha nền này càng lớn dẫn đến độ bền kéo đứt và độ giãn dài khi đứt của màng LDPE/phụ gia kém hơn so với màng LDPE thơng thường.
Độ bền kéo đứt theo hướng kéo của máy lớn hơn so với phương vuơng gĩc với hướng kéo trong khi kết quả đo độ dãn dài khi đứt thí ngược lại. Xét từng loại phụ gia thí khi hàm lượng phụ gia tăng, tình chất cơ lý cĩ xu hướng
Tr-êng Đại học Khoa học Tự nhiên ViƯn Hãa häc giảm. Khơng cĩ sự chênh lệch lớn về tình chất kéo giữa các mẫu cĩ chứa phụ gia. Tuy nhiên với hàm lượng tương tự nhau thí mẫu chứa zeolit cĩ tình chất cơ lý tốt hơn so với và silica. Hàm lượng phụ gia ìt cĩ ảnh hưởng đến độ bền mối hàn của túi. Màng CE44 cĩ tình chất kéo tương tự như các mẫu cĩ chứa phụ gia.
3.1.3. Tính chất nhiệt của màng MAP
3.1.3.1. Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA)
Giản đồ TGA của các loại màng MAP được trính bày trên hính 3.1.
PE CE44
Tr-êng Đại học Khoa học Tự nhiên ViƯn Hãa häc
Luận văn Thạc sỹ NguyƠn ThÞ Trang
49 Z7
S5 S7
Hình 3.1. Giản đồ TGA của các loại màng MAP
Dữ liệu phân tìch nhiệt trọng lượng của các loại màng MAP được trính bày trong bảng 3.3.
Bảng 3.3. Dữ liệu phân tích nhiệt trọng lượng của các loại màng MAP
Loại màng Nhiệt độ phân huỷ cực đại (0C) Tổn hao trọng lượng ở 4950C (%) PE 434,27 96,521 CE44 448,6 92,941 Z3 442,37 93,308 Z5 450,87 92,033 Z7 445,13 90,102 S5 451,00 94,726 S7 447,45 88,012
Tr-ờng Đại học Khoa häc Tù nhiªn ViƯn Hãa häc Kết quả thu được cho thấy, tất cả các mẫu đều chỉ cĩ một dạng giản đồ TGA. Mẫu màng cĩ phụ gia cĩ 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 cĩ thể giải thìch 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 cĩ độ bền nhiệt cao hơn so với đối chứng.
So sánh từng loại phụ gia ta nhận thấy rằng độ bền nhiệt của mẫu cĩ chứa phụ gia zeolit và silica khá bằng nhau. Mẫu CE44 cĩ độ bền nhiệt cao hơn so với mẫu PE, tuy nhiên cũng chỉ tương đương với các mẫu cĩ phụ gia cịn lại.
3.1.3.2. Nhiệt vi sai quét (DSC)
Giản đồ DSC của các loại màng MAP được trính bày trên hính 3.2.
PE
Z5 Z7
Tr-ờng Đại học Khoa häc Tù nhiªn ViƯn Hãa häc
Luận văn Thạc sỹ NguyƠn ThÞ Trang
51
S5 S7
Hình 3.2. Giản đồ DSC của các loại màng MAP
Dữ liệu nhiệt vi sai quét được trính bày trong bảng 3.4.
Bảng 3.4. Dữ liệu nhiệt vi sai quét của các loại màng MAP
Loại màng T0(0C) Tp (0C) Te (0C) Te - T0 (0C) PE 104,83 113,59 119,63 14,80 Z5 115,29 125,97 132,95 17,66 Z7 118,58 126,50 133,27 14,69 S5 113,03 123,43 132,76 19,73 S7 112,79 126,34 132,47 19,68
Kết quả thu được cho thấy khi bổ sung phụ gia thí nhiệt độ nĩng chảy của các mẫu đều tăng so với đối chứng. Điều này cĩ thể giải thìch 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 cĩ độ bền nhiệt cao hơn so với đối chứng.
Xét trong từng loại phụ gia ta nhận thấy sự chênh lệch giữa các nhiệt độ nĩng chảy là khơng nhiều, do vậy cĩ thể cho rằng trong khoảng hàm lượng phụ gia thấp thí nhiệt độ nĩng chảy ìt bị phụ thuộc. So sánh giữa các loại phụ
Tr-ờng Đại học Khoa học Tự nhiên Vin Hĩa học gia thấy rằng ảnh hưởng của 2 loại phụ gia này đến nhiệt độ nĩng chảy của các mẫu là tương tự nhau. Mẫu CE44 cĩ nhiệt độ nĩng chảy cao hơn so với mẫu PE, tuy nhiên cũng chỉ tương đương với các mẫu cĩ phụ gia cịn lại.
3.1.4. Hình thái học bề mặt
3.1.4.1. Ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM)
Ảnh SEM của màng MAP trên cơ sở LDPE với các loại phụ gia và hàm lượng khác nhau được trính bày trong hính 3.3 và hính 3.4.
(3a) (3b)
Tr-ờng Đại học Khoa học Tù nhiªn ViƯn Hãa häc
Luận văn Thạc sỹ NguyƠn ThÞ Trang
53
(7a) (7b)
Hình 3.3. Ảnh SEM của màng MAP với phụ gia zeolit hàm lượng 3% (3a, 3b), 5% (5a, 5b) và 7% (7a, 7b)
Tr-ờng Đại học Khoa học Tù nhiªn ViƯn Hãa häc
3.1.4.2. Ảnh chụp kính hiển vi quang học
Ảnh chụp kình hiển vi quang học của màng PE và màng MAP với các loại phụ gia khác nhau được trính bày trong các hính từ hính 3.5 đến hính 3.7.
Hình 3.5. Ảnh chụp kính hiển vi quang học của màng LDPE khơng chứa phụ gia
Tr-ờng Đại häc Khoa häc Tù nhiªn ViƯn Hãa häc
Luận văn Thạc sỹ NguyƠn ThÞ Trang
55
(3a) (3b)
(5a) (5b)
(7a) (7b)
Hình 3.6.. Ảnh chụp kính hiển vi quang học của màng MAP với phụ gia zeolit hàm lượng 3% (3a, 3b), 5% (5a, 5b) và 7% (7a, 7b)
Tr-ờng Đại học Khoa học Tù nhiªn ViƯn Hãa häc
Hình 3.7. Ảnh chụp kính hiển vi quang học của màng MAP với phụ gia silica hàm lượng 5%
Kết quả cho thấy màng MAP được chế tạo theo phương pháp tạo chất chủ cĩ bề mặt mịn và đồng đều. Điều này chứng tỏ rằng các hạt phụ gia đã phân bố tốt trong nhựa nền PE. So sánh ảnh SEM ở các hính 10 đến 12 nhận thấy rằng phụ gia trộn hợp và phân tán khá tốt trong nhựa nền, bề mặt màng khá mịn, hầu như khơng cĩ khuyết tật. Trong các loại phụ gia cĩ cùng kìch thước hạt, màng MAP chứa zeolit cĩ bề mặt mịn nhất do các phụ gia được