Tiến Sĩ Nghiên cứu chế tạo và tính chất của màng polyme ứng dụng để bảo quản quả

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC
NĂM 2012

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN. .6
1.1. Các phương pháp bảo quản rau, quả tươi sau thu hoạch .6
1.1.1. Trao đổi chất sau thu hoạch và bảo quản các sản phẩm tươi 6
1.1.1.1. Quá trình chín và thời hạn sử dụng 6
1.1.1.2. Hô hấp .7
1.1.1.3. Hao hụt do thoát hơi nước 8
1.1.1.4. Các yếu tố gây suy giảm chất lượng .8
1.1.2. Các phương pháp bảo quản rau quả .10
1.1.2.1. Nhiệt độ thấp, độ ẩm tương đối (RH) cao .10
1.1.2.2. Bảo quản bằng hóa chất .10
1.1.2.3. Bảo quản bằng tia bức xạ .11
1.1.2.4. Bảo quản trong môi trường khí quyển điều khiển CA 11
1.1.2.5. Bảo quản trong môi trường khí quyển biến đổi MA .11
1.2. Bảo quản bằng lớp phủ ăn được .12
1.2.1. Lớp phủ trên cơ sở polysaccarit 12
1.2.2. Lớp phủ trên cơ sở protein .13
1.2.3. Lớp phủ trên cơ sở lipit 13
1.2.4. Lớp phủ trên cơ sở shellac từ cánh kiến đỏ .14
1.2.5. Lớp phủ trên cơ sở polyvinyl axetat 16
1.3. Bảo quản rau quả bằng bao gói khí quyển biến đổi 20
1.3.1. Thiết kế và lựa chọn vật liệu .20
1.3.1.1. Độ thẩm thấu của màng bao gói và thông lượng trao đổi khí của hệ bao gói .21
1.3.1.2. Thiết kế bao gói biến đổi khí quyển .25
1.3.1.3. Vật liệu chế tạo MAP 26
1.3.2. Công nghệ chế tạo bao gói MAP 36
1.3.3. Phương pháp điều chỉnh độ thấm khí qua màng MAP 39
1.3.3.1. Điều chỉnh độ dày màng 39
1.3.3.2. Phương pháp đục lỗ .39
1.3.3.3. Bổ sung phụ gia điều chỉnh độ thẩm thấu khí .40
1.3.4. Ứng dụng bao gói MAP để bảo quản rau quả tươi sau thu hoạch .42
1.3.4.1. Sơ lược tình hình bảo quản hoa quả bằng MAP .42
1.3.4.2. Công nghệ bảo quản hoa quả tại Việt Nam 45
1.3.4.3. Các nghiên cứu bảo quản 2 loại quả được đề cập .47
1.4. Tình hình nghiên cứu rau, quả sau thu hoạch ở Việt Nam .51
1.4.1. Giới thiệu về quả vải 53
1.4.2. Giới thiệu về quả mận 54

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM. 57
2.1. Nguyên vật liệu và hoá chất 57
2.2. Dụng cụ và thiết bị 58
2.2.1. Dụng cụ 58
2.2.2. Thiết bị sử dụng 58
2.3. Phương pháp thực nghiệm, tổng hợp, gia công 59
2.3.1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu bảo quản quả dạng dung dịch từ shellac .59
2.3.1.1. Xác định tính chất của nguyên liệu shellac .59
2.3.1.2. Tạo màng và xác định tính chất của màng shellac chứa chất hoá dẻo .60
2.3.2. Nghiên cứu chế tạo vật liệu bảo quản quả dạng nhũ tương PVAc .60
2.3.2.1. Nghiên cứu quá trình tổng hợp PVAc bằng phương pháp trùng hợp nhũ
tương .60
2.3.2.2. Tạo màng từ nhũ tương PVAc chứa chất hoá dẻo 62
2.3.2.3. Các phương pháp phân tích, đánh giá .62
2.3.3. Chế tạo màng bao gói khí quyển biến đổi .62
2.3.3.1. Trộn và cắt hạt nhựa tạo masterbatch (MB) và compound (CP) .62
2.3.3.2. Thổi màng và đánh giá các tính chất của màng MAP .65
2.3.4. Xác định độ thấm hơi nước của màng MAP và các lớp phủ 66
2.3.5. Thử nghiệm vật liệu bảo quản cho các loại quả 67
2.3.5.1. Nguyên liệu .67
2.3.5.2. Bảo quản mận bằng lớp phủ shellac .68
2.3.5.3. Bảo quản mận bằng lớp phủ PVAc 69
2.3.5.4. Bảo quản mận bằng màng MAP .70
2.3.5.5. Bảo quản vải bằng màng MAP 70
2.3.5.6. Các phương pháp đo đạc, đánh giá .71

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .73
3.1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu bảo quản quả dạng dung dịch từ shellac .73
3.1.1. Tạo màng và xác định tính chất của màng shellac chứa chất hoá dẻo .74
3.1.1.1. Hình thái học bề mặt của màng 74
3.1.1.2. Tính chất cơ lý của màng shellac .74
3.1.1.3. Độ thấm hơi nước của màng shellac 75
3.1.1.4. Tính chất nhiệt của màng shellac .76
3.2. Nghiên cứu chế tạo vật liệu bảo quản quả dạng nhũ tương PVAc 77
3.2.1. Nghiên cứu quá trình tổng hợp PVAc bằng phương pháp trùng hợp nhũ tương
77
3.2.1.1. Lựa chọn chất nhũ hóa .77
3.2.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian 79
3.2.1.3. Ảnh hưởng của nồng độ chất khơi mào 80
3.2.1.4. Ảnh hưởng của nồng độ monome .81
3.2.1.5. Ảnh hưởng của chất chuyển mạch .81
3.2.2. Một số đặc trưng lý hoá và tính chất của màng trên cơ sở PVAc 83
3.3. Nghiên cứu công nghệ chế tạo màng bao gói khí quyển biến đổi 89
3.3.1. Nghiên cứu quá trình trộn và cắt hạt nhựa .89
3.3.2. Nghiên cứu quá trình thổi màng .93
3.3.2.1. Ảnh hưởng của phương pháp đùn thổi đến sự phân tán phụ gia trong màng
93
3.3.2.2. Ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới chiều dày màng MAP .107
3.3.3. Một số tính chất và đặc trưng lý hoá của màng MAP 108
3.3.3.1. Tính chất cơ lý của màng MAP 108
3.3.3.2. Tính chất nhiệt của màng MAP 109
3.3.3.3. Độ thấm hơi nước của màng MAP .114
3.4. Ứng dụng các loại vật liệu để bảo quản vải và mận .116
3.4.1. Nghiên cứu bảo quản mận bằng các chế phẩm tạo màng phủ .117
3.4.1.1. Bảo quản mận bằng lớp phủ shellac .117
3.4.1.2. Bảo quản mận bằng lớp phủ PVAc 123
3.4.2. Nghiên cứu bảo quản vải và mận bằng màng bao gói khí quyển biến đổi (MAP)
128
171
3.4.2.1. Bảo quản mận bằng màng MAP .128
3.4.2.2. Bảo quản vải bằng màng MAP 138
KẾT LUẬN CHUNG .150
I. CÁC KẾT QUẢ CHÍNH CỦA LUẬN ÁN 150
II. NHỮNG ĐIỂM MỚI VÀ ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN 151
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC .152
LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ .152
TÀI LIỆU THAM KHẢO .153


MỞ ĐẦU
Hoa quả sau khi thu hoạch vẫn là những tế tào sống và vẫn tiếp tục các hoạt
động hô hấp và trao đổi chất thông qua một số quá trình biến đổi. Chính những biến
đổi này làm cho quả nhanh chín, nhanh già, nhũn . dẫn tới hỏng nếu không áp dụng
biện pháp đặc biệt để làm chậm quá trình này.
Trước nhu cầu bức thiết về công nghệ bảo quản sau thu hoạch, từ lâu đã có
nhiều công trình nghiên cứu trong nước nhằm tìm ra cách thức bảo quản rau quả có
hiệu quả phù hợp với điều kiện Việt Nam. Một số qui trình bảo quản sơ bộ đã được
công bố như phương pháp rửa kết hợp thanh trùng nhẹ cho một số loại rau quả.
Ngoài ra còn có một số phương pháp khác như xử lý nhiệt, hoá chất, bảo quản trong
một số loại bao bì. Các phương pháp này có thể kéo dài thời hạn bảo quản của hoa
quả nhưng không nhiều, mặt khác lại không giữ được giá trị cảm quan bên ngoài
cho hoa quả nên việc áp dụng trong thực tế chưa được rộng rãi.
Hiện nay, có 2 công nghệ bảo quản hoa quả đang được nghiên cứu và sử
dụng khá phổ biến là bảo quản bằng lớp phủ ăn được và bảo quản bằng màng bao
gói khí quyển biến đổi (MAP).
Lớp phủ ăn được áp dụng trực tiếp trên bề mặt quả bằng cách nhúng, phun
hay quét để tạo ra một khí quyển biến đổi. Lớp màng bán thấm tạo thành trên bề
mặt hoa quả sẽ giảm bớt quá trình hô hấp và kiểm soát sự mất độ ẩm, nhờ đó duy trì
chất lượng và kéo dài thời hạn sử dụng của quả tươi. Các loại rau quả được chọn để
bảo quản cũng rất đa dạng như cà chua, cam, bưởi, vải, nhãn, dứa, hồng, xoài . Hầu
hết các nghiên cứu đều cho kết quả khả quan.
Công nghệ thứ hai là bảo quản bằng màng bao gói khí quyển biến đổi. Đây là
phương pháp bảo quản mà quả được đựng trong túi màng mỏng có tính thẩm thấu
chọn lọc hoặc đựng trong sọt có lót màng bao gói. Thậm chí quả còn được đựng
trong container lớn được lót bằng vật liệu tổng hợp có tính thẩm thấu chọn lọc đối
với các loại khí.
Ở Việt Nam, việc nghiên cứu bảo quản quả bằng màng polyme gần đây bắt
đầu được quan tâm nghiên cứu. Tuy nhiên, những công trình đã công bố cho thấy
các nghiên cứu đều tập trung vào việc sử dụng màng MAP và dung dịch tạo lớp phủ
ăn được nhập ngoại để bảo quản quả mà chưa có công trình nào đề cập chế tạo các
vật liệu này. Với mong muốn góp phần giải quyết những nhu cầu cấp thiết mà thực
tế đặt ra, đề tài “Nghiên cứu chế tạo và tính chất của màng polyme ứng dụng để
bảo quản quả” nhằm nghiên cứu và chế tạo vật liệu có thể đáp ứng nhu cầu bảo
quản rau quả sau thu hoạch, góp phần tăng hiệu quả kinh tế.
Với mục tiêu đó, những nhiệm vụ mà luận án phải thực hiện là:
a) Nghiên cứu chế tạo vật liệu dạng dung dịch từ shellac
- Tạo màng và xác định tính chất của màng shellac với chất hóa dẻo (hình
thái học, tính chất cơ lý, tính chất nhiệt của màng).
b) Nghiên cứu chế tạo vật liệu bảo quản quả dạng nhũ tương polyvinyl axetat
(PVAc)
- Nghiên cứu quá trình tổng hợp PVAc bằng phương pháp trùng hợp nhũ
tương;
- Sử dụng các phương pháp phân tích đánh giá độ chuyển hóa, độ bền nhũ,
trọng lượng phân tử trung bình (TLPTTB), hình thái học bề mặt, cấu trúc, tính chất
nhiệt của sản phẩm.
c) Nghiên cứu công nghệ chế tạo màng bao gói khí quyển biến đổi (MAP)
trên cơ sở polyethylen (PE) với các phụ gia vô cơ
- Nghiên cứu quá trình trộn và cắt hạt nhựa, phân tích khả năng trộn và phân
tán phụ gia đồng thời sử dụng một số phương pháp phân tích đánh giá.
- Nghiên cứu quá trình thổi màng và đánh giá các tính chất của màng MAP
(chiều dày màng, hình thái học bề mặt, tính chất cơ lý, độ bền mối hàn).
d) Nghiên cứu và thử nghiệm vật liệu bảo quản cho 2 loại quả (vải và mận),
đánh giá các tính chất của quả trong quá trình bảo quản: hao hụt khối lượng, tỷ lệ hư
hỏng, hàm lượng đường, độ cứng.