nghiên cứu một ôs yêu cầu ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của màng bao gói thực phẩm được chế tạo từ tinh bột sắn có bổ sung polyethylene glycol (peg)

GVHD : PGS.TS NGUYỄN THỊ VÂN HÀ
HVTH : Đinh Công Hoàng
Nguyễn Thảo Nguyên
Lê Trương Ngọc Hân
Nguyễn Thị Thiện Nhơn
(*TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG – SỐ 3(26)2008)
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH
HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA
MÀNG BAO GÓI THỰC PHẨM ĐƯỢC CHẾ
TẠO TỪ TINH BỘT SẮN CÓ BỔ SUNG
POLYETHYLENE GLYCOL (PEG)
1
•
GIỚI THIỆU
2
•
KHU VỰC NGHIÊN CỨU
3
•
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
4
•
KẾT QUẢ, THẢO LUẬN
MỤC LỤC
1
•
GIỚI THIỆU

Hằng năm trên thế giới
có khoảng 150 tấn màng
bao gói từ chất dẻo được

sản xuất và tiêu thụ

Nguyên liệu từ dầu thô
-
Ô nhiễm môi trường
nghiêm trọng
- Cạn kiệt tài nguyên
Các polysaccharides tự
nhiên:
- Dễ phân hủy , đặc biệt
đối với tinh bột
- Sản phẩm có chi phí
thấp và khả năng phân
hủy lớn .
Để ứng dụng tốt hơn thường tinh
bột được trộn thêm các phụ gia
thực phẩm khác như polyethylene
glycol (PEG) (tác nhân làm mềm
dẻo).
Mạch polysaccharides
PEG

Nước ta có nguồn nguyên liệu
tinh bột rất phong phú.

Tuy nhiên việc sử dụng nguồn
nguyên liệu này sao cho có giá trị
kinh tế cao, hiện nay còn hạn chế.

Mục tiêu của nghiên cứu là tạo nên màng mỏng bao gói từ

tinh bột sắn có phối trộn polyethylene glycol (PEG) là tác nhân
tạo sự liên kết, làm mềm dẻo, không độc hại và xác định các
yếu tố ảnh hưởng đến độ bền đứt của màng nhằm góp phần
thuận lợi cho việc thay thế trên.
2
•
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên liệu nghiên cứu

Tinh bột sắn:
•
Được cung cấp bởi nhà máy tinh bột sắn Thừa Thiên Huế
•
Chất lượng:
* Độ trắng: >96,0%,
* Độ tinh khiết: 97,5%,
* Tạp chất không quá: 0,05%,
* Hàm lượng đạm: 0.20%.

Polyethylene glycol (PEG): tinh khiết, dạng bột mịn, của tập
đoàn Merck Schuchard, Đức.
TinhPhối
Polyethylene glycol (PEG)
Nước màng mỏng
2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.1. PHƯƠNG PHÁP TẠO MÀNG
2.2.2. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG CHỊU LỰC
CỦA MÀNG
-
Sử dụng phương pháp luân phiên từng biến, để nghiên cứu động

thái của các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của màng
tinh bột, đồng thời xác định tâm quy hoạch cho phần làm tối ưu
thực nghiệm tiếp theo
-
Xây dựng mô hình thí nghiệm theo phương pháp qui hoạch thực
nghiệm TĐY23 với các tâm quy hoạch vừa tìm được. Xây dựng
phương trình hồi quy và từ đó tính toán tìm ra độ bền đứt tối ưu
theo phần mềm Excel-Solver.
- Kết quả thí nghiệm được phân tích phương sai một nhân tố
ANOVA (Anova single factor ) và so sánh sự sai khác của các giá trị
trung bình bằng phương pháp DUNCAN (Duncan’s Multiple Range
Test) trên phần mềm thống kê SAS, phiên bản 6.12 chạy trên
Windows.
2.2.2. PHƯƠNG PHÁP TOÁN HỌC
3
•
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của màng
tinh bột, trong nghiên cứu này đề cập đến 3 yếu tố
3.1. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu lực
của màng tinh bột có phối trộn PEG bằng phương pháp luân
phiên từng biến:
A. NỒNG ĐỘ TINH BỘT (TBS)
A. Ảnh hưởng của nồng độ tinh bột sắn (TBS):
Tạo 5 mẫu màng tinh bột có

Nồng độ PEG: 0.2%,

Thời gian hồ hóa: 10 phút


Nồng độ tinh bột sắn: 4-12%.
Kết quả thí nghiệm được xử lý bằng
phương pháp ANOVA
So sánh sự sai khác của các giá trị trung
bình bằng phương pháp DUNCAN
B. Ảnh hưởng của nồng độ PEG
Tạo 5 mẫu màng tinh bột có

Nồng độ PEG: 0 - 0.4%

Thời gian hồ hóa: 10 phút

Nồng độ tinh bột sắn: 10%
C. Ảnh hưởng của thời gian hồ hóa
Tạo 5 mẫu màng tinh bột có

Nồng độ PEG: 0.3%

Thời gian hồ hóa: 5 – 25 phút

Nồng độ tinh bột sắn: 10%
3.2. Xác định phương trình hồi quy và tối ưu hóa các thông số
công nghệ
Chọn tâm quy hoạch có 3 yếu tố:
 Nồng độ tinh bột sắn: 10% Ký hiệu: Z1
 Nồng độ PEG: 0,3% Ký hiệu: Z2
 Thời gian hồ hóa: 15phút. Ký hiệu: Z3
Từ tâm quy hoạch đã chọn, tiến hành thí nghiệm trong khoảng
giới hạn của các yếu tố sau:
9 ≤ Z1 ≤ 11

0,25 ≤ Z2 ≤ 0,35
13 ≤ Z3 ≤ 17
Kết quả chọn mô hình thực nghiệm và thí
nghiệm theo mô hình được trình bày ở bảng 3.1
Bảng 3.1. Mô hình thực nghiệm TYT22 và kết quả thí nghiệm theo mô hình
Để việc tính toán được thực hiện thuận lợi, ta chuyển từ hệ trục tự
nhiên Z1, Z2, Z3 sang hệ trục không thứ nguyên (hệ mã hóa).
Ma trận quy hoạch yếu tố toàn phần 23 :
Phương trình hồi quy tuyến tính của độ bền đứt có dạng như
sau:
Giải bằng phương pháp ma trận trực giao cho ta các hệ số của
phương trình hồi quy sau:
Tính phương sai tái hiện, kiểm định tiêu chuẩn Student và kiểm định tiêu
chuẩn Fisher, ta được phương trình hồi quy cần tìm có dạng:
bo = 1,1885; b1 = 0,00875; b2 = 0,00675; b3 = 0,01075;
b12 = 0,01, b23 = -0,0055, b123 = -0,00325
(Phương trình 1)

Qua phương trình (1) cho thấy độ bền đứt của màng tinh bột
sắn có bổ sung PEG phụ thuộc vào cả 3 yếu tố: nồng độ TBS,
nồng độ PEG và thời gian hồ hóa và tỷ lệ thuận với chúng.


Như vậy, khi tăng cả 3 yếu tố trên thì độ bền đứt sẽ tăng và
ngược lại.

Ngoài ra, việc tăng hay giảm độ bền đứt của màng mỏng còn
phụ thuộc vào sự tương tác của từng cặp yếu tố ảnh hưởng lẫn
nhau.


Điều này chứng tỏ, việc bổ sung phụ gia sẽ tạo màng mỏng có
độ bền cao, xz có ý nghĩa khoa học lớn.

Tuy nhiên, sự tăng hay giảm độ bền đứt của màng tinh bột sắn có bổ
sung PEG đạt giá trị tối ưu chỉ nằm trong giới hạn khảo sát.
Mục tiêu của đề tài là tìm điều kiện tối ưu để
chỉ số độ bền đứt là cao nhất:
y = f (x1, x2, x3)
ymax = Max y (x1, x2, x3)
Sử dụng chương trình Excel – Solver để tìm nghiệm tối ưu, tức là tìm
giá trị của x1, x2, x3 để y đạt cực đại.
Với miền ràng buộc : -1 ≤ x1, x2, x3 ≤ 1
Chuyển sang biến thực Zj = xj * ΔZj + Z0j
Kết quả giải bài toán được trình bày trong bảng dưới đây:
Tiến hành tối ưu:

Từ kết quả thu được cho thấy điểm tối ưu cho độ bền đứt của
màng tinh bột sắn có bổ sung PEG là 1.218 N/cm2

Khi các thông số ảnh hưởng đến quá trình tạo màng như sau:
* Nồng độ tinh bột sắn : 10.9%,
* Nồng độ PEG : 0.35%,
* Thời gian hồ hóa : 16 phút 30 giây.
Tuy nhiên, giá trị lớn nhất của độ bền đứt
không phải chỉ nằm tại điểm này mà là một
vùng lân cận xung quanh điểm tối ưu.
4
•
KẾT LUẬN


Nồng độ tinh bột sắn, nồng độ polyetylen glycol và thời gian hồ hóa
ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo màng tinh bột và tỷ lệ thuận với
chúng.

Như vậy, khi tăng cả 3 yếu tố trên thì độ bền đứt sẽ tăng và ngược
lại.

Trong khoảng giới hạn của nghiên cứu, các yếu tố này tác động
tương hỗ nhau theo phương trình hồi qui như sau:
Các thông số tốt nhất cho quá trình tạo màng tinh bột sắn có bổ sung
etylenglycol (màng TBS-PEG)
Màng tinh bột đạt đ ư ợc
độ bền đứt là 1,218 N/cm2
* Nồng độ tinh bột sắn : 10.9%,
* Nồng độ PEG : 0.35%,
* Thời gian hồ hóa : 16 phút 30 giây.
CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý
LẮNG NGHE.