4. Tính mới của đề tài
3.5.5Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quy trình sử dụng chế phẩm chứa tinh dầu
nghệ vàng trong bảo quản cam Hà Giang
Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi thấy yếu tố nồng độ của chế phẩm, thời gian nhúng và số lần nhúng vào chế phẩm chứa tinh dầu nghệ vàng BQC có ảnh hƣởng đến tính chất bán thấm của màng và ảnh hƣởng đến quá trình hô hấp của quả. Vì vậy chúng tôi chọn các yếu tố này để khảo sát hiệu quả sử dụng chế phẩm sau 20 ngày bảo quản cam và đánh giá qua tỉ lệ tổn thất khối lƣợng tự nhiên và tính chất cảm quan của quả.
3.5.5.1. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm BQC đến tỉ lệ tổn thất của quả sau 20 ngày bảo quản
Trong quá trình xử lý, cam đƣợc rửa sạch, để ráo tự nhiên sau đó tiến hành nhúng trong chế phẩm vì vậy không tránh khỏi nồng độ chế phẩm thay đổi. Do đó, chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ chế phẩm khi sử dụng (92, 94, 96, 98 và 100%), thời gian tiếp xúc với quả trong 1 phút, nhiệt độ phòng 25o
C ± 2. Kết quả tỉ lệ tổn thất khối lƣợng và chất lƣợng cảm quan quả sau 20 ngày bảo quản đƣợc chỉ ra ở bảng 3.22
Bảng 3. 22: Tỉ lệ tổn thất khối lượng theo nồng độ chế phẩm BQCTD khác nhau TT Nồng độ CP (%) Tỉ lệ tổn thất (%) Chất lƣợng cảm quan 1 92 9,23 Khá 2 94 8,26 Tốt 3 96 7,03 Tốt 4 98 7,59 Tốt 5 100 7,82 Tốt 6 Đối chứng 100 Hỏng
Kết quả bảng 3.22 cho thấy nồng độ chế phẩm sử dụng 94-100 % có tỉ lệ tổn thất thấp và tính chất cảm quan tốt. Nhƣ vậy, trong quá trình sử dụng chế phẩm, quả sau khi rửa cần để khô bề mặt khoảng 80-90% rồi phủ màng sẽ vẫn đảm bảo đƣợc hiệu quả bảo quản.
3.5.5.2. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc với chế phẩm BQCTD đến tỉ lệ tổn thất khối lượng sau 20 ngày bảo quản
Sử dụng chế phẩm chứa tinh dầu nghệ vàng BQC ở nồng độ 100%, thời gian tiếp xúc với bề mặt quả thay đổi 20, 30, 40, 50 và 60 giây và tiến hành nhúng 1 lần. Kết quả xác định tỉ lệ tổn thất khối lƣợng sau 20 ngày bảo quản đƣợc thể hiện ở bảng 3.23
Bảng 3. 23: Tỉ lệ tổn thất khối lượng theo thời gian tiếp xúc BQC khác nhau
TT Thời gian tiếp xúc (giây) Tỉ lệ tổn thất (%) Chất lƣợng cảm quan
1 20 9,61 Khá 2 30 8,83 Khá 3 40 8,44 Tốt 4 50 8,15 Tốt 5 60 7,82 Tốt 6 Đối chứng 100 Hỏng
Việc xác định thời gian tiếp xúc thích hợp cho chế phẩm là điều cần thiết để tăng khả năng bám dính của chế phẩm vào quả mà không ảnh hƣởng đến hiệu quả bảo quản và tính chất cảm quan. Kết quả bảng 3.23 cho thấy thời gian tiếp xúc trong khoảng 40-60 giây tƣơng ứng với chất lƣợng cảm quan tốt và tỉ lệ tổn thất khối lƣợng thấp. Khoảng thời gian này đƣợc sử dụng cho thí nghiệm đa yếu tố tiếp theo
3.5.5.3. Ảnh hưởng của số lần nhúng chế phẩm BQC đến tỉ lệ tổn thất khối lượng sau 20 ngày bảo quản
Chế phẩm bảo quản bằng phƣơng pháp nhúng không chỉ phụ thuộc vào nồng độ và thời gian tiếp xúc với chế phẩm mà còn phụ thuộc vào khả năng bám giữ chế phẩm của vỏ quả nên có thể nhúng 1 hay nhiều lần. Mỗi loại quả khác nhau có cấu tạo, hình thái, cấu trúc vỏ khác nhau nên để đảm bảo hiệu quả sử dụng chế phẩm chúng tôi khảo sát yếu tố số lần nhúng. Sử dụng chế phẩm nồng độ 100%, thời gian tiếp xúc với bề mặt quả 1 phút, số lần nhúng quả 1, 2, 3 lần, mỗi lần cách nhau 60 giây. Kết quả xác định tỉ lệ tổn thất và chất lƣợng cảm quan sau 20 ngày bảo quản đƣợc thể hiện ở bảng 3.24
Bảng 3. 24: Tỉ lệ tổn thất khối lượng theo số lần nhúng chế phẩm BQC khác nhau
TT Số lần nhúng Tỉ lệ tổn thất (%) Chất lƣợng cảm quan
1 1 7,82 Tốt
2 2 7,47 Tốt
3 3 7,10 Khá
4 Đối chứng 100 Hỏng
Kết quả bảng 3.24 cho thấy khi nhúng 1, 2, 3 lần tỉ lệ tổn thất khối lƣợng đều giảm dƣới 8% nhƣng khi nhúng 1, 2 lần thì chất lƣợng cảm quan tốt và giảm đáng kể khi nhúng lần 3 cũng nhƣ tốn thời gian và tiêu hao chế phẩm.
3.5.6 Tối ƣu hóa quy trình sử dụng chế phẩm chứa tinh dầu nghệ vàng trong bảo quản cam Hà giang quản cam Hà giang
Từ những kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của một số yếu tố đến hiệu quả sử dụng chế phẩm chứa tinh dầu nghệ vàng BQC chúng tôi nhận thấy: nồng độ, thời gian tiếp xúc, số lần nhúng vào chế phẩm là những yếu tố ảnh hƣởng lớn nhất đến hiệu quả bảo quản cam. Ứng với mỗi điều kiện khác nhau thì xác định đƣợc tỉ lệ tổn thất khối lƣợng và chất lƣợng cảm quan khác nhau. Vì vậy, để đánh giá mức độ ảnh hƣởng của từng yếu tố trong mối tác động qua lại giữa chúng, cũng nhƣ tìm phƣơng án phối hợp tối ƣu các yếu tố trên, thí nghiệm đa yếu tố đã đƣợc tiến hành.
3.5.6.1 Thiết lập mô hình thí nghiệm
Dựa vào kết quả thí nghiệm đơn yếu tố, lựa chọn các thông số đƣa vào nghiên cứu thí nghiệm đa yếu tố
- Nồng độ chế phẩm (%), ký hiệu X1
- Thời gian tiếp xúc chế phẩm (giây), ký hiệu X2
Hàm mục tiêu là tỉ lệ tổn thất khối lƣợng T (%), ký hiệu YT thấp nhất
Thí nghiệm đƣợc tiến hành với điều kiện mức và khoảng biến thiên của các thông số thể hiện trong bảng 3.25
Bảng 3. 25: Mức và khoảng biến thiên của các thông số thí nghiệm
Mức và khoảng
biến thiên Giá trị mã
Giá trị thực
X1 (%) X2 (giây) Số lần nhúng X3
Mức dƣới -1 94 20 1
Mức cơ sở 0 96 40 2
Mức trên +1 98 60 3
Khoảng biến thiên 1 2 20 1
Để đảm bảo xác suất tin cậy, các thí nghiệm ở mỗi điểm đều đƣợc lặp lại 3 lần, thí nghiệm đa yếu tố theo phƣơng án trung tâm hợp thành trực giao với 17 thí nghiệm, các thông số biến thiên qua 2 mức. Kết quả thực nghiệm theo quy hoạch bậc 2 Box-Behnken. Tiến hành xây dựng hàm hồi quy cho mục tiêu nhƣ sau:
T
Y (%)=a0 + a1 X1 + a2 X2 + a3 X3 + a12 X1X2 + a13 X1X3 + a23 X2X3 + a11 X12 + a22
X22 + a33 X32 .
Từ điều kiện thông số thí nghiệm, mô hình thí nghiệm sử dụng chế phẩm chứa tinh dầu nghệ vàng BQC bảo quản cam đã đƣợc xây dựng. Ma trận kế hoạch thực nghiệm và kết quả ảnh hƣởng của các yếu tố nồng độ, thời gian và số lần nhúng đến tỉ lệ tổn thất khối lƣợng thể hiện ở bảng 3.26
Bảng 3. 26: Mô hình thí nghiệm đa yếu tố ảnh hưởng đến tỉ lệ tổn thất của chế phẩm
TN X1 X2 X3 YT (%) 1 -1 -1 0 8,58 2 1 -1 0 7,83 3 -1 1 0 7,65 4 1 1 0 7,77 5 -1 0 -1 8,11 6 1 0 -1 7,95 7 -1 0 1 8,25 8 1 0 1 7, 85 9 0 -1 0 7,65 10 0 1 0 7,03
11 0 -1 1 7,04 12 0 1 1 7, 11 13 0 0 0 7,18 14 0 0 0 7, 00 15 0 0 0 7,26 16 0 0 0 7,22 17 0 0 0 7,24
Kiểm tra sự có nghĩa của mô hình và các hệ số đƣợc tiến hành bằng phân tích hồi quy. Chuẩn F của mô hình đƣợc xác định là 20,59 (YT ), cho thấy mô hình hoàn toàn có ý nghĩ với độ tin cậy 99,99% (p<0,0001). Các giá trị p<0,05 cho biết các hệ số hồi quy có nghĩa, nhƣ vậy mô hình này có các hệ số hồi quy X1, X2, X1 X2, X2 X3, X12. Hệ số tƣơng quan bội R2 của mô hình này là 0,9636, cho thấy sự tƣơng thích cao của mô hình. Sự thay
đổi của hàm mục tiêu phụ thuộc vào các biến ảnh hƣởng. Vậy hiệu quả sử dụng chế phẩm thông của tỉ lệ tổn thất khối lƣợng đƣợc biểu diễn nhƣ sau:
T
Y = 1876,23– 38,68 X1 – 0,54258 X2 + 0,005 X1X2 - 0,008 X2X3 + 0,2X12 Kết quả phân tích hồi quy đƣợc trình bày ở bảng 3.27 nhƣ sau:
Bảng 3. 27: Kết quả phân tích hồi quy
TT Nguồn gốc Phƣơng sai Chuẩn F
1 Mô hình 0,40 20,59 2 X1 0,18 9,20 3 X2 0,30 15,41 4 X1 X2 0,19 9,83 5 X2 X3 0,12 6,19 6 X12 2,70 140,38
Xét các yếu tố ảnh hƣởng đến tỉ lệ tổn thất khối lƣợng, hình 3.30 cho thấy nồng độ chế phẩm (X1) ảnh hƣởng lớn nhất đến tỉ lệ tổn thất khối lƣợng của cam trong thời gian bảo quản, sau đó đến thời gian tiếp xúc (X2) nhƣng ở mức độ thấp hơn. Còn số lần nhúng chế phẩm (X3) thì ít ảnh hƣởng đến tổn thất khối lƣợng của quả.
Hình 3. 30: Ảnh hưởng của các yếu tố đến tỉ lệ tổn thất khối lượng
Hình 3. 311: Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm và số lần nhúng tới tỉ lệ tổn thất
Hình 3. 322: Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm, thời gian tiếp xúc tới tỉ lệ tổn thất
Hiệu quả bảo quản của chế phẩm chịu ảnh hƣởng lớn nhất bởi nồng độ chế phẩm, nồng độ chế phẩm tăng thì tỉ lệ tổn thất khối lƣợng giảm. Tuy nhiên nếu nồng độ chế phẩm quá cao cũng sẽ tăng chi phí. Thời gian nhúng cũng ảnh hƣởng đến tỉ lệ tổn thất khối lƣợng, khi thời gian tiếp xúc tăng sẽ tạo khả năng bám dính giữa chế phẩm với quả ổn định. Số lần nhúng cũng có ảnh hƣởng đến tỉ lệ tổn thất nhƣng mức độ ít và chịu tác động qua lại của yếu tố thời gian tiếp xúc với chế phẩm
3.5.6.2. Tối ưu hóa
Hiệu quả sử dụng chế phẩm BQC bảo quản cam cần đƣợc tối ƣu nhằm mục đích giảm tỉ lệ tổn thất khối lƣợng mà chất lƣợng cảm quan và hiệu quả kinh tế vẫn tốt, vì vậy thuật toán hàm mong đợi đã đƣợc sử dụng để giải bài toán tối ƣu hóa. Kết quả tối ƣu hóa bằng phần mềm Design-Expert 7.1 nhƣ sau: Nồng độ chế phẩm 96%, thời gian tiếp xúc 60 giây, số lần nhúng 1; khi đó tỉ lệ tổn thất khối lƣợng đạt 6,98%. Với điều kiện tối ƣu này thì mục tiêu về hiệu suất đạt 100% mong muốn. Kết quả đƣợc thể hiện trên hình 3.33.
Hình 3. 33: Mức độ đáp ứng sự mong đợi giảm tỉ lệ tổn thất khối lượng khi sử dụng chế phẩm chứa tinh dầu nghệ vàng BQC bảo quản cam
Từ các kết quả tối ƣu ở trên, tiến hành đo độ bám dính của chế phẩm trên bề mặt quả sau nhúng theo thời gian 1, 3, 5, 15, 20 phút bằng máy NiKKO- Eclipse E600 theo TCVN 2097:1993 – Phƣơng pháp cắt để xác định độ bám dính của màng. Do vỏ cam cứng nên mỗi đƣờng cắt cách nhau 1 mm, dao cắt đƣợc dùng có độ sắc từ 20-30o. Trên mỗi quả đƣợc phủ chế phẩm cắt ở 3 vị trí khác nhau (Hình 3.34).
Hình 3.34 cho thấy độ bám dính của chế phẩm ổn định dần theo thời gian và tại các vết cắt màng chỉ bị bong các mảnh nhỏ tại các điểm giao nhau, diện tích màng bị bong không quá 15% ở thời gian 5 phút tƣơng ứng với điểm 2 trong TCVN 2097:1993. Sau 15 phút độ bám dính của màng ổn định. Kết quả này cho thấy màng có độ bám dính cao nên có thể phủ lên bề mặt quả dễ dàng, đồng thời giảm tỷ lệ hƣ hỏng màng (bong, rạn nứt) trong quá trình bảo quản cam. Độ dày màng phủ của chế phẩm BQC sau 20 phút bằng phƣơng pháp nhúng là 4,53μm. Theo các tài liệu nghiên cứu thì độ dày của chế phẩm dạng phủ màng phụ thuộc vào nồng độ chất khô trong chế phẩm, phƣơng pháp sử dụng chế phẩm và đặc điểm cấu tạo bề mặt, diện tích vỏ quả. Thông thƣờng theo phƣơng pháp xoa thì độ dày màng mỏng hơn so với phƣơng pháp nhúng và phun nhƣng để có thể cơ giới hóa thì phƣơng pháp nhúng là phổ biến. Từ đây chúng tôi thiết lập quy trình sử dụng chế phẩm chứa tinh dầu nghệ vàng bảo quản cam nhƣ mục 3.5.7