Nghiên cứu chế tạo vận liệu bảo quản dạng bao gói khí quyển biến đổi (MAP) từ nhựa LDPE và phụ gia zeolit

Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HOÁ HỌC
----------***----------

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
CHUYÊN NGÀNH: HOÁ CÔNG NGHỆ - MÔI TRƢỜNG

nghiên cứu Chế tạo vật liệu bảo quản dạng bao gói khí
quyển biến đổi (MAP) từ nhựa LDPE và phụ gia zeolit

Giáo viên hƣớng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Khôi
ThS. Phạm Thị Thu Hà
Sinh viên thực hiện: Hoàng Thị Ngần
Lớp: K31B

hà nội - 2009

Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

Lời cảm ơn

Em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn
Văn Khôi – Trƣởng Phòng vật liệu polyme, Viện Hoá học-Viện Khoa học và
Công nghệ Việt Nam, đồng thời, em xin gửi lời cám ơn chân thành tới các
anh chị đang công tác tại Phòng Vật liệu polyme đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ,
động viên em hoàn thành tốt khoá luận tốt nghiệp. Em cũng xin bày tỏ lòng
cảm ơn tới sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy Lê Cao Khải cùng các thầy cô giáo
trong Khoa Hoá học, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện tốt
để em hoàn thành khoá luận này.
Với sự hạn chế về thời gian và hiểu biết của bản thân nên khoá luận khó
tránh khỏi những thiếu sót, kính mong sự chỉ bảo của thầy cô, anh chị và toàn
thể các bạn sinh viên.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 05 tháng 05 năm 2009.
Sinh viên
Hoàng Thị Ngần

Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

MỞ ĐẦU
Nƣớc ta là một nƣớc nông nghiệp, có khí hậu rất đa dạng nên nƣớc ta
có rất nhiều loại rau quả phong phú, xuất hiện quanh năm với chất lƣợng đặc
trƣng và tiềm năng phát triển đầy hứa hẹn. Không chỉ ngƣời Việt Nam ƣa
thích rau quả Việt Nam mà nhiều nƣớc trên thế giới đã và đang sẵn sàng trở

thành bạn hàng lớn của chúng ta. Hàng năm, nƣớc ta thu về hàng trăm triệu
USD từ việc xuất khẩu rau quả. Tuy nhiên, việc xuất khẩu rau quả của Việt
Nam vẫn còn nhiều hạn chế, nguyên nhân chủ yếu là do tình trạng hƣ hỏng
của rau quả sau khi thu hoạch. Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát
triển nông thôn thì hiện nay tỉ lệ hƣ hỏng sau thu hoạch ở Việt Nam còn rất
cao, chiếm tới hơn 20% tổng sản lƣợng. Đó là một tổn thất rất đáng kể đối với
Nhà nƣớc và với ngƣời nông dân. Chính vì vậy, vấn đề bảo quản rau quả sau
thu hoạch là một vấn đề quan trọng, rất cần đƣợc quan tâm thích đáng.
Có nhiều phƣơng pháp bảo quản rau quả đã đƣợc sử dụng trong đó sử
dụng màng bao gói khí quyển biến đổi (MAP) là một trong những phƣơng
pháp hiệu quả, an toàn cho ngƣời sử dụng, dễ áp dụng ở quy mô lớn, có thể
tái sử dụng, không gây ô nhiễm môi trƣờng, có giá thành thấp, phù hợp với
điều kiện kinh tế của ngƣời nông dân...Chính vì vậy trong luận văn này tôi đã
chọn đề tài:“Nghiên cứu chế tạo vật liệu bảo quản dạng bao gói khí quyển
biến đổi (MAP) từ nhựa LDPE và phụ gia zeolit ”.

Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Nguyên nhân gây tổn thất hoa quả sau khi thu hoạch.
Hầu hết quá trình suy giảm khối lƣợng và chất lƣợng của hoa quả tƣơi
đều diễn ra trong giai đoạn từ khi thu hoạch đến khi tiêu thụ. Nguyên nhân là
do hoa quả sau khi thu hoạch vẫn là những tế bào 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 hoa quả nhanh chín, nhanh già, nhũn…dẫn tới
hỏng nếu không áp dụng biện pháp đặc biệt để làm chậm các quá trình này
[27]. Rau quả sau thu hoạch thƣờng trải qua một số biến đổi nhƣ:
- Biến đổi sinh hoá: hô hấp là hoạt động cơ bản trong quá trình bảo
quản quả tƣơi. Đó là quá trình oxy hoá chậm các chất hữu cơ phức tạp dƣới
tác dụng của enzyme thành các chất đơn giản hơn và giải phóng năng lƣợng.
- Biến đổi vật lý: quả tƣơi sau khi thu hoạch thƣờng xảy ra hiện tƣợng
bay hơi nƣớc. Sự mất nƣớc dẫn tới khô héo, giảm khối lƣợng, gây rối loạn
sinh lý, giảm khả năng kháng khuẩn và giảm giá trị thƣơng mại…Kết quả là
quả sẽ bị chín hoặc già khá nhanh dẫn đến thối rữa.
- Biến đổi hoá học: trong thời gian bảo quản, hầu hết các thành phần
hoá học của hoa quả đều bị biến đổi do tham gia hô hấp hoặc hoạt động của
enzyme.
Hiểu rõ đặc tính hô hấp của quả tƣơi cũng nhƣ cơ chế của những biến
đổi trên có thể kéo dài thời hạn bảo quản của chúng [7].
1.2. Các phƣơng pháp bảo quản hoa quả tƣơi sau khi thu hoạch [7].
1.2.1. Nhiệt độ thấp, độ ẩm tương đối (RH) cao.
Phƣơng pháp phổ biến nhất để duy trì chất lƣợng và kiểm soát sự hƣ
hỏng của hoa quả là làm lạnh nhanh với độ ẩm tƣơng đối (RH) cao. Tuy
nhiên, phƣơng pháp này lại gây nên sự hƣ hỏng lạnh ở hoa quả và việc kiểm
Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

soát nhiệt độ một cách hiệu quả là rất khó nên một số phƣơng pháp bảo quản
khác vẫn đang đƣợc nghiên cứu.
1.2.2. Bảo quản bằng hoá chất.
Sử dụng một số loại hoá chất ở những liều lƣợng khác nhau để kéo dài
thời gian bảo quản của hoa quả chủ yếu dựa vào khả năng tiêu diệt vi sinh vật
của những hoá chất này. Để tăng hiệu quả, xử lý hoá chất thƣờng đƣợc kết
hợp với bảo quản lạnh. Hoá chất đƣợc sử dụng để bảo quản hoa quả tƣơi cần
đáp ứng một số yêu cầu nhƣ: diệt đƣợc vi sinh vật ở liều lƣợng thấp dƣới mức
nguy hiểm cho ngƣời, không tác dụng với các thành phần trong quả để dẫn tới
biến đổi màu sắc, mùi vị làm giảm chất lƣợng hoa quả, không tác dụng với
vật liệu làm bao bì hoặc dụng cụ, thiết bị công nghệ, dễ tách khỏi sản phẩm
khi cần sử dụng. Tuy nhiên, ít có loại hoá chất nào có thể thoả mãn tất cả các
yêu cầu trên, cho nên khi sử dụng phải chọn lựa cho phù hợp nhằm đảm bảo
đồng thời chất lƣợng bảo quản và an toàn thực phẩm. Phƣơng pháp bảo quản
bằng hoá chất cũng bộc lộ một số nhƣợc điểm nhƣ: hoá chất có thể làm biến
đổi phần nào chất lƣợng của hoa quả, tạo mùi vị không tốt, gây hại cho sức
khoẻ con ngƣời, có thể gây ngộ độc tức khắc hoặc lâu dài. Vì vậy, cần thận
trọng khi sử dụng hoá chất để bảo quản hoa quả.
1.2.3. Bảo quản trong môi trường khí quyển điều khiển CA (Controlled
Atmosphere).
Là phƣơng pháp bảo quản hoa quả tƣơi trong môi trƣờng khí quyển mà
thành phần các khí nhƣ O2, CO2 đƣợc điều chỉnh hoặc đƣợc kiểm soát khác
với điều kiện bình thƣờng. Khí CO2 và O2 có tác dụng trực tiếp lên quá trình
sinh lý, sinh hoá của hoa quả, từ đó ảnh hƣởng tới thời hạn bảo quản của
chúng. Bảo quản trong điều kiện hạ thấp nồng độ O2, tăng hàm lƣợng CO2 có
thể làm giảm quá trình hô hấp, chậm sự già hoá, nhờ đó kéo dài thời hạn bảo
quản. Phƣơng pháp này có ƣu điểm là cho hiệu quả tốt, thời hạn bảo quản dài,
Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học

Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

chất lƣợng hoa quả hầu nhƣ không đổi trong quá trình bảo quản. Tuy nhiên,
một nhƣợc điểm của phƣơng pháp này là khá phức tạp, phải chú ý đặc biệt
trong đầu tƣ xây dựng cũng nhƣ vận hành kho bảo quản.
1.2.4. Bảo quản trong môi trường khí quyển biến đổi MA (Modified
Atmosphere).
Là phƣơng pháp bảo quản mà hoa quả đƣợc đựng trong túi màng mỏng
có tính thẩm thấu chọn lọc hoặc đựng trong sọt có lót màng bao gói. Thậm chí
hoa quả còn đƣợc đựng trong container lớn đƣợc lót bằng vật liệu tổng hợp có
tính thẩm thấu chọn lọc đối với các loại khí.
1.3. Bảo quản bằng khí quyển biến đổi (MA).
Bảo quản bằng khí quyển biến đổi đƣợc định nghĩa là bao bọc sản
phẩm thực phẩm trong các vật liệu chắn khí, trong đó môi trƣờng khí đƣợc
thay đổi để ức chế tác nhân gây hƣ hỏng, nhờ đó có thể duy trì chất lƣợng cao
hơn của các thực phẩm dễ hỏng trong quá trình sống tự nhiên hay kéo dài thời
hạn sử dụng.
Ƣu điểm của MA là tăng đáng kể thời gian bảo quản do hạn chế đƣợc
quá trình hô hấp, trao đổi và chuyển hoá các chất do đó giảm tổn thất sau thu
hoạch mà vẫn duy trì đƣợc chất lƣợng thƣơng phẩm mà không cần dùng hoá
chất. Sản phẩm đƣợc bảo quản bằng khí quyển biến đổi là sản phẩm “sạch”
do không cần bất cứ hoá chất bảo quản nào do đó nó tuyệt đối an toàn cho
ngƣời tiêu dùng và môi trƣờng xung quanh, giảm chu kì đƣa hàng, giảm phế
thải, tốt cho chất lƣợng cảm quan, tăng khoảng cách phân phối sản phẩm…
Bảo quản bằng khí quyển biến đổi làm cho quá trình mềm hoá bị chậm lại,
quả vẫn giữ đƣợc độ chắc, cứng cần thiết, các sắc tố chllorophil giảm chậm

[5].

Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

1.3.1. Bảo quản bằng lớp phủ ăn được.
Trong số các phƣơng pháp bảo quản quả đang đƣợc nghiên cứu và sử
dụng hiện nay, lớp phủ ăn đƣợc rất đƣợc chú ý. Lớp phủ ăn đƣợc là một lớp
vật liệu mỏng đƣợc áp dụng trên bề mặt sản phẩm hoặc để thay thế lớp sáp
bảo vệ tự nhiên và cung cấp một lớp chắn ẩm, oxy và sự di chuyển chất tan
cho thực phẩm. Các lớp phủ này đƣợc 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 quả sẽ giảm bớt quá trình hô hấp và kiểm soát sự
mất độ ẩm cũng nhƣ cung cấp các chức năng khác. Lớp sáp trên bề mặt hoa
quả thƣờng có độ thấm hơi nƣớc kém nên việc áp dụng một lớp phủ bên ngoài
sẽ làm tăng tính chất chắn tự nhiên này và thay thế nó trong trƣờng hợp lớp
sáp bị loại bỏ một phần hoặc bị biến đổi trong quá trình bảo quản sau thu
hoạch [27]. Lớp phủ ăn đƣợc từ lâu đã đƣợc sử dụng để duy trì chất lƣợng và
kéo dài thời hạn sử dụng của một số loại quả tƣơi nhƣ các loại quả có múi
(cam, chanh, quít), táo, dƣa chuột…Lớp phủ ăn đƣợc có một số ƣu điểm nhƣ:
cải thiện khả năng duy trì các thành phần chất màu, đƣờng, axit và hƣơng
thơm, giảm hao hụt khối lƣợng, duy trì chất lƣợng trong quá trình vận chuyển
và bảo quản, giảm rối loạn khi bảo quản, cải thiện sức hấp dẫn với ngƣời tiêu
dùng, kéo dài thời hạn sử dụng. Tuy nhiên, các lớp phủ này cũng bộc lộ một

số nhƣợc điểm. Lớp phủ dày có thể hạn chế sự trao đổi khí hô hấp làm cho
sản phẩm tích lũy etanol với hàm lƣợng cao và gây ra mùi khó chịu. Tính chất
chắn hơi nƣớc kém của lớp phủ có thể dẫn tới hao hụt khối lƣợng và mất độ
ẩm của sản phẩm, nhƣng nó có thể ngăn chặn sự ngƣng tụ hơi nƣớc, là nguồn
gây hƣ hỏng do vi khuẩn đối với quả đƣợc bao gói. Những nhƣợc điểm này có
thể khắc phục nhờ lựa chọn loại và chiều dày lớp phủ phù hợp và tránh xử lý
những loại quả còn non không có mùi thơm hay bảo quản quả đã phủ màng ở
nhiệt độ cao .

Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

Các polyme sinh học nhƣ protein, polisaccarit, lipit và nhựa là các vật
liệu màng thƣờng đƣợc sử dụng. Đặc tính lý hoá của polyme sinh học có ảnh
hƣởng lớn tới chức năng của lớp phủ ăn đƣợc. Việc lựa chọn vật liệu bao phủ
thƣờng dựa trên tính tan trong nƣớc, bản chất ƣa-kị nƣớc, tính dễ tạo màng và
các tính chất cảm quan của chúng.
Bảng 1. Ví dụ về áp dụng các lớp phủ ăn đƣợc cho quả
Loại quả

Vật liệu bao phủ

Tài liệu tham khảo

Táo

HPMC, CMC, 2 lớp

[16], [24], [29]

polysaccarit/lipit, sáp, shellac, nhũ
tƣơng protein váng sữa- sáp ong,
PVAc
Lê

Metylxenlulozơ, PVAc

[24]

Mận

PVAc, HPMC

[24]

Xoài

Sáp, shellac, dẫn xuất xenlulozơ,

[24], [25]

PVAc
Quả có múi

Chitosan, PVAc

[21], [24]

Đào

Sáp, CMC, PVAc

[24]

Dâu

Chitosan, HPMC, PVAc

[24]

1.3.2. Bảo quản bằng màng bao gói khí quyển biến đổi MAP (Modified
Atmosphere Packaging).
Trong các phƣơng pháp để tạo môi trƣờng khí quyển biến đổi (MA) thì
phƣơng pháp đơn giản nhất là sử dụng các bao bì chất dẻo. Các loại bao bì
này chỉ cho phép các loại khí cũng nhƣ hơi nƣớc thẩm thấu qua một cách hạn
chế. Với các loại bao bì này độ thẩm thấu của O2 nhỏ hơn độ thẩm thấu của
CO2 khoảng 3-10 lần. Sở dĩ các bao bì chất dẻo đƣợc sử dụng rộng rãi trong
Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

rau quả vì chúng có nhiều đặc tính ƣu việt mà các vật liệu khác không có nhƣ:
độ thẩm thấu cao đối với CO2 và O2; độ thẩm thấu đối với hơi ẩm và hơi nƣớc
thấp, có độ thẩm thấu chọn lọc đối với CO2 và O2; có độ bền hoá học cao, có
thể uốn gấp đƣợc rất nhiều lần mà không bị gãy; không mùi vị lạ, không độc
hại, không bị mốc (các đặc tính này đƣợc duy trì thậm chí là ở nhiệt độ thấp)
và quan trọng là có thể hàn gắn nhiệt.
Bao gói khí quyển biến đổi có ảnh hƣởng đến đặc tính sinh lý của quả.
Các thông số chất lƣợng nhƣ khả năng lƣu giữ chất màu, glutathion, axit
ascorbic, đƣờng, ancol đƣờng, aminoaxit cũng bị ảnh hƣởng trong quá trình
bảo quản bằng MAP. Trong quá trình bảo quản khí quyển biến đổi, nồng độ
O2, CO2 và C2H4 trong tế bào thực vật quyết định ứng đáp sinh lý và sinh hóa
của tế bào đó. Lợi ích của MAP đối với một loại quả nhất định có thể dự đoán
từ thông tin về nguyên nhân cơ bản gây hƣ hỏng và những tác động đã biết về
những nguyên nhân này nhƣ hô hấp, thay đổi về thành phần, thoát hơi nƣớc,
rối loạn sinh lý, hƣ hỏng do bệnh lý.
Do những ƣu điểm của MAP, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu ứng
dụng MAP trong bảo quản rau quả và thực phẩm tƣơi sống. Hiện nay, nƣớc ta
cũng đã nghiên cứu sử dụng bao gói khí quyển biến đổi và bảo quản trong
môi trƣờng khí quyển điều khiển. Tuy nhiên, các nghiên cứu này mới chỉ ở
phòng thí nghiệm chứ chƣa ứng dụng nhiều trong thực tế.
1.4 . Chế tạo màng bao gói khí quyển biến đổi.
1.4.1. Công nghệ chế tạo màng
Màng bao gói khí quyển biến đổi thƣờng đƣợc sản xuất theo phƣơng
pháp đùn thổi sử dụng các loại nhựa plastic.
Quá trình công nghệ đùn nhƣ sau: Trục vít quay ở trong xilanh trục tròn
đƣợc nung nóng, cố định và trong khe rãnh giữa trục vít và xilanh khối chất
dẻo đã đƣợc định hƣớng sẽ đƣợc làm nóng chảy, làm nhuyễn, đƣợc trục vít
Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

vận chuyển lên phía trƣớc và qua khe hở định hình của đầu đùn nó đƣợc đẩy
ra ngoài thành sản phẩm.
Các thành phần chính của máy đùn:
- Động cơ.
- Hộp giảm tốc.
- Trục vít và xilanh.
- Bộ phận nạp liệu.
Ở trên xilanh đƣợc xếp đặt nhiều vùng gia nhiệt, trên mỗi vùng có thể
xác định nhiệt độ cho trƣớc một cách riêng biệt, đồng thời có thể điều chỉnh
đƣợc. Tuỳ từng trƣờng hợp, bên cạnh các vùng gia nhiệt ngƣời ta cũng nắp
thêm các bộ phận làm lạnh phục vụ cho sản xuất điều chỉnh nhiệt độ đƣợc
linh hoạt hơn. Khoang cấp liệu thì luôn đƣợc làm nguội để ngăn không cho
chất dẻo bị chảy ở gần nó, tránh làm ảnh hƣởng đến việc cấp liệu cho máy.

Hình 1. Sơ đồ nguyên lý máy đùn.
Thiết bị dùng để thổi màng bao gồm máy đùn có lắp đầu thổi màng,
vành làm nguội, thiết bị trải phẳng màng, hệ trục kéo màng, thiết bị cuộn. Đối
với công nghệ thổi màng ngƣời ta thƣờng dùng đầu đùn vuông góc và sản
phẩm đƣợc kéo lên theo phƣơng thẳng đứng. Từ đầu đùn thổi màng chất dẻo
Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học

Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

đƣợc đùn ra ở dạng ống mỏng, sau đó ngƣời ta thổi nó tới kích thƣớc mong
muốn. Không khí dùng để thổi đƣợc dẫn vào bằng ống thông qua lỗ đầu đùn.
Bằng công nghệ thổi màng ngƣời ta có thể sản xuất các loại màng có
nhiều lớp, trong trƣờng hợp này cần có nhiều máy đùn, tiếp theo là cần phải
có đầu thổi màng mà từ đó các dòng chất nóng chảy khác nhau đƣợc chồng
lên nhau thành từng lớp.
1.4.2. Một số phương pháp điều chỉnh độ thấm khí qua màng MAP.
Yếu tố quyết định đến hiệu quả bảo quản của màng bao gói là tính chất
thẩm thấu trao đổi khí và hơi nƣớc của màng. Để đạt đƣợc tính chất thẩm thấu
trao đổi khí tốt, có nhiều phƣơng pháp nhƣ điều chỉnh chiều dày màng,
phƣơng pháp đục lỗ, phƣơng pháp đƣa thêm phụ gia vào màng.
1.4.2.1. Điều chỉnh độ dày màng.
Sản xuất màng theo phƣơng pháp đùn thổi có thể điều chỉnh độ dày
màng nhờ thay đổi khoảng cách và tốc độ quay của con lăn và điều chỉnh đầu
tạo hình. Ngoài ra, còn có thể điều chỉnh tính chất thẩm thấu trao đổi khí của
màng bằng phƣơng pháp đùn kết hợp. Đây thực chất là phƣơng pháp đùn
nhiều màng cùng một lúc với các đầu đùn khác nhau và ghép các màng này
lại với nhau khi chúng còn đang ở trạng thái mềm cao. Bằng phƣơng pháp
này sẽ thu đƣợc màng đa lớp có thể tổ hợp các màng có tính chất khác nhau
trong một cấu trúc màng đồng nhất. Tuy nhiên, phƣơng pháp này cũng có
những hạn chế riêng. Khi màng quá dày độ thấm khí O2 và CO2 qua màng
thấp, khi đó màng lại trở nên bí, quá trình hô hấp của quả sinh ra hơi nƣớc,
hơi nƣớc không thoát ra ngoài sẽ bám lên bề mặt quả làm cho quả nhanh bị hƣ
hỏng hơn. Màng quá mỏng cũng không thuận lợi cho việc dùng để bảo quản

do chúng kém bền, không thuận tiện cho việc vận chuyển đi xa….

Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

1.4.2.2. Phương pháp đục lỗ.
Cũng có thể điều chỉnh tính chất thẩm thấu trao đổi khí của màng bằng
phƣơng pháp đục lỗ. Phƣơng pháp này là đục trên màng bao gói một số lỗ có
kích thƣớc nhất định để đạt đƣợc tính chất thẩm thấu trao đổi khí thích hợp
với quả đƣợc bảo quản [13]. Lỗ có thể có nhiều hình dạng khác nhau nhƣ hình
tròn, hình vuông, ngũ giác, lục giác, elip…với kích thƣớc khác nhau. Thông
thƣờng, có khoảng từ 5 đến 250 lỗ trên 1cm2, thậm chí còn nhiều hơn. Đƣờng
kính lỗ từ 0,01 đến 0,25cm. Bằng cách điều chỉnh kích thƣớc và số lƣợng lỗ,
có thể điều chỉnh đƣợc tính chất thẩm thấu trao đổi khí của màng. Để thu
đƣợc màng có tính chất tốt nhất, màng đục lỗ thƣờng đƣợc sử dụng kết hợp
với các loại bao gói khác nhƣ dính lên màng không đục lỗ hay dính các màng
đục lỗ lại với nhau một cách có định hƣớng.
Việc đục lỗ trên màng thƣờng thỏa mãn việc kiểm soát độ ẩm nhƣng lại
không thỏa mãn trong việc duy trì môi trƣờng khí quyển biến đổi xung quanh
sản phẩm do độ thấm quá cao. Phƣơng pháp đục lỗ cũng gặp nhiều khó khăn
trong việc áp dụng vào thực tế do kĩ thuật khá phức tạp..
1.4.2.3. Phương pháp đưa thêm phụ gia vào màng.
Một phƣơng pháp khác để điều chỉnh độ thấm khí đối với màng MAP
đó là đƣa thêm phụ gia trong quá trình chế tạo màng. Các phụ gia này thƣờng

là các hợp chất vô cơ trên cơ sở silic hay alumino- silicat nhƣ clay và khoáng
sét tự nhiên [15,18,26]. Phụ gia làm thay đổi khả năng thấm khí của màng sao
cho nó tƣơng tác với hoạt tính trao đổi chất của quả tƣơi làm biến đổi khí
quyển xung quanh nó. Phụ gia đƣợc đặc trƣng bởi tỷ lệ silic/nhôm, đƣờng
kính mao quản, diện tích bề mặt riêng, tỷ trọng riêng và phải đáp ứng 3 tiêu
chuẩn: trơ, xốp và có khả năng liên kết vật lý với các khí nhƣ O 2, CO2,
C2H4…Các phụ gia này ƣa nƣớc, hấp thụ nƣớc, etylen, cacbonic và các khí
khác [15]. Các phụ gia này cũng phải có độ xốp cao, có khả năng thúc đẩy
Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

hóa học hoặc vật lý sự trao đổi các phân tử khí khác nhau đƣợc tạo thành hoặc
sử dụng bởi hoa quả theo cách đảm bảo O2 không bị suy giảm hoàn toàn khỏi
khí quyển sản phẩm và cacbonic không tăng tới mức gây hƣ hỏng. Sự có mặt
của phụ gia tác động tới khả năng thấm khí tƣơng đối O2, N2, CO2, H2O,
etylen so với màng thông thƣờng khiến cho việc điều chỉnh khí quyển biến
đổi xung quanh quả đƣợc liên tục và tốt hơn. Cơ chế mà độ thấm khí đƣợc tác
động là nhờ tính chất vật lý của phụ gia và tƣơng tác của nó với chất dẻo. Lớp
chất dẻo xung quanh các hạt phụ gia có khả năng kiểm soát độ thấm các khí
khác nhau. Rây phân tử trong phụ gia kiểm soát chọn lọc sự di chuyển khí từ
trong màng liền với quả tới khí quyển bên ngoài. Mao quản trong phụ gia cho
phép dòng 2 chiều và nhờ kiểm soát các khí khác nhau ở tốc độ nhất định so
với cấu trúc phân tử và tính chất mong muốn, có thể thiết lập CO2 xung quanh
quả ở mức ảnh hƣởng tới tốc độ hô hấp, giảm tốc độ trao đổi chất dẫn tới già

hóa. Đồng thời nó cho phép O2 truyền ngƣợc từ bên ngoài bao gói sản phẩm
với tốc độ mà nó đƣợc sử dụng bên trong bao gói ứng với sự giảm tốc độ trao
đổi chất. Cơ chế này đảm bảo duy trì khí quyển xung quanh sản phẩm, đảm
bảo hoa quả vẫn sống và không tiếp tục trạng thái dẫn đến hƣ hỏng kị khí do
thiếu oxy.
Đối với màng MAP đƣợc chế tạo từ LDPE, LLDPE, HDPE, chiều dày
màng có thể trong khoảng 10 đến 150μm nhƣng thƣờng trong khoảng 2550μm. Kích thƣớc hạt clay hoạt hoá phải đồng đều và trong khoảng 75μm
nhƣng thƣờng thì trên 50% phải nằm trong khoảng 15-50μm và kích thƣớc tối
đa không đƣợc lớn hơn chiều dày của màng [15].
Khi sử dụng phụ gia là gốm, màng bao gói thƣờng chứa khoảng 10%
bột gốm rất mịn và các nhà sản xuất khuyến cáo rằng vật liệu này phát ra bức
xạ hồng ngoại xa hay hấp thụ etylen giúp kéo dài thời gian bảo quản của thực
phẩm. Màng bổ sung phụ gia là bột gốm có tỷ lệ thấm CO 2 so với O2 (3,65,0) và tỷ lệ thấm etylen so với O2 cao hơn (1,5- 1,8) so với màng LDPE
Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

thông thƣờng, đặc biệt là ở nhiệt độ thấp. Các tỷ lệ thấm này đặc biệt quan
trọng để mô hình hoá màng MAP cho sản phẩm tƣơi [26].
Dirim và cộng sự [18] đã sử dụng phụ gia zeolit với 3 phƣơng pháp tạo
màng khác nhau để chế tạo màng MAP trên cơ sở LDPE. Trong phƣơng pháp
áp nóng, hạt zeolit đƣợc đƣa vào bề mặt màng LDPE đặt giữa 2 bản đƣợc
điều chỉnh nhiệt độ và áp suất. Phƣơng pháp này không thu đƣợc sản phẩm
thoả mãn do sự phân bố của zeolit không đồng đều và độ bền cơ lý thấp.
Màng thu đƣợc giống nhƣ một tờ giấy kraft hơn là màng chất dẻo. Một

phƣơng pháp khác là trộn phụ gia zeolit với dung dịch PE hoặc PE nóng chảy.
Trong phƣơng pháp này các hạt zeolit đƣợc trộn với nhựa PE nóng chảy sau
đó tiến hành trải hoặc phủ màng trên thiết bị chuyên dụng. Phƣơng pháp này
thu đƣợc màng không đồng đều do vật liệu dính vào dao phủ (vật liệu bị hoá
rắn khi làm nguội nhanh). Nguyên nhân không thành công là do quá trình này
cần nhiệt độ cao, gần nhiệt độ nóng chảy trong khi đó phủ hoặc trải màng cần
đƣợc thực hiện ở nhiệt độ phòng với thiết bị có sẵn. Cũng có thể hoà tan PE
trong dung môi (thƣờng là xylen) sau đó trộn zeolit trong dung dịch. Tuy
nhiên, hỗn hợp thu đƣợc nhớt nhƣ keo nên khó phủ hoặc trải màng ở nhiệt độ
làm việc của thiết bị. Phƣơng pháp đùn thổi đƣợc sử dụng nhiều nhất trong
công nghiệp, tạo màng đáp ứng yêu cầu sử dụng. Tuy nhiên, cần nghiên cứu
điều chỉnh kích thƣớc và hàm lƣợng phụ gia để đảm bảo tạo đƣợc màng phân
bố phụ gia đồng đều bởi không có thiết bị thiết kế riêng cho màng compozite
nên với phụ gia có kích thƣớc hạt hoặc hàm lƣợng lớn thì sẽ xảy ra hiện tƣợng
sa lắng và tạo thành khối có kích thƣớc lớn hơn gây ra những khuyết tật trên
màng.
Khả năng kéo dài thời hạn sử dụng và bảo quản hoa quả phụ thuộc độ
dày màng, hàm lƣợng phụ gia và kích thƣớc hạt. Hiện nay, phƣơng pháp sản
xuất màng MAP với việc đƣa thêm các phụ gia để điều chỉnh độ thấm khí qua
màng đƣợc nghiên cứu và áp dụng khá nhiều.
Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

1.4.3. Vật liệu để chế tạo màng MAP.

Mặc dù, nhiều loại màng chất dẻo có khả năng sử dụng cho mục đích
bao gói nhƣng rất ít loại đƣợc sử dụng để bao gói các sản phẩm tƣơi, thậm chí
còn ít loại hơn nữa có tính chất thấm khí phù hợp với MAP. Do hàm lƣợng
oxy trong MAP thƣờng giảm từ 21% ở điều kiện thƣờng xuống còn 2-5%
trong bao gói nên điều nguy hiểm là cacbonic sẽ tăng từ 0,03% ở điều kiện
thƣờng lên 16-19% trong bao gói. Điều này là do có sự tƣơng quan tỷ lệ 1:1
giữa oxy tiêu thụ và cacbonic giải phóng. Hàm lƣợng cacbonic cao có thể gây
hại cho hầu hết các loại rau quả nên màng bao gói lý tƣởng phải để cacbonic
thoát ra nhanh hơn là oxy thấm vào. Độ thấm cacbonic đôi khi phải cao hơn
gấp 3-5 lần so với độ thấm oxy tùy thuộc khí quyển mong muốn. Màng lý
tƣởng phải có các tính chất sau:
- Khả năng thay đổi tính chất thấm khí khi tăng nhiệt độ.
- Kiểm soát đƣợc tốc độ thấm hơi nƣớc để ngăn chặn sự tích lũy hơi
quá bão hòa và ngƣng tụ.
- Khả năng cảnh báo cho nguời tiêu dùng khi chất lƣợng sản phẩm bên
trong không ở trạng thái tốt nhất.
- Khả năng chịu nhiệt và ozon tốt.
- Tính phù hợp thƣơng mại và dễ gia công, ứng dụng.
- Không phản ứng với sản phẩm và không gây độc hại.
- Dễ in để có thể ghi nhãn.
Màng bao gói thƣờng đƣợc chế tạo từ các loại nhựa nhiệt dẻo nhƣ
polypropylen (PP), polyetylen tỷ trọng thấp (LDPE), polyetylen mạch thẳng
tỷ trọng trung bình (LMDPE), polyetylen tỷ trọng cao (HDPE), polyvinyl
clorua (PVC). Trong số này, màng đƣợc ƣa dùng nhất là LDPE do tính chất
chắn khí rất tốt của nó. Màng PVC là loại màng có tính chất chắn khí rất tốt,
Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học

Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

tuy nhiên hiện nay nó bị hạn chế sử dụng trong thực phẩm và sắp tới sẽ bị
cấm sử dụng.
1.4.3.1. Polyetylen
a. Giới thiệu chung về Polyetylen.
Polyetylen (PE) là tên gọi thông thƣờng của họ polyme bán tinh thể
đƣợc ứng dụng rộng rãi nhƣ một loại nhựa Plastic. Nhựa PE là các polyme
mạch thẳng với các phân tử etylen tạo thành một khối, chúng là sản phẩm của
các phản ứng trùng hợp khác nhau với áp suất cao hoặc phản ứng trùng hợp
với các chất xúc tác khác nhau. Hầu hết các phân tử PE là các polyme mạch
nhánh, trong một số trƣờng hợp, cấu trúc của PE có thể đƣợc biểu diễn dƣới
dạng công thức sau:
-(CH2-CH2)xnhánh 1-(CH2-CH2)y-( CH2-CH2)z- nhánh 2-…
Ở đây : các nhóm CH2-CH2 đƣợc tạo thành từ etylen, các giá trị x, y, z
có thể thay đổi từ 4 hoặc 5 đến 100. Điều này cho phép sản xuất đƣợc nhiều
loại PE có trọng lƣợng phân tử và các nhánh khác nhau trong công nghiệp.
b. Phân loại các loại nhựa PE.
Sự phân loại các loại nhựa PE dựa trên hai thông số có thể dễ dàng xác
định trong những năm 1950 với những thiết bị đơn giản: tỷ trọng của PE và
chỉ số nóng chảy.
Bảng 2. Phân loại các loại nhựa PE
Tên

Kí hiệu

Tỷ trọng g/cm3

PE trọng lƣợng phân tử cao

HDPE

≥ 0.941

PE trọng lƣợng phân tử siêu cao

UHMWPE

0.935-0.93

PE trọng lƣợng phân tử trung bình

MDPE

0.926-0.94

PE mạch thăng trọng lƣọng phân tử thấp

LLDPE

0.915-0.925

PE trọng lƣợng phân tử thấp

LDPE

0.91-0.94

Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

PE trọng lƣợng phân tử rất thấp

VLDPE

0.915-0.88

c. Tổng hợp PE và cấu trúc của PE.
+ Tổng hợp PE:
Polyetylen có thể đƣợc tổng hợp theo cơ chế trùng hợp gốc tự do hay
theo cơ chế ion.
- Trùng hợp gốc: sử dụng các chất khơi mào có khả năng phân huỷ tạo
gốc tự do (peoxit, pesunfat, hợp chất azo…)
Phản ứng:
R● + CH2= CH2  R- CH2- CH2●
R- CH2- CH2● + n CH2= CH2  R- ( CH2CH2-)n CH2- CH2●
Phản ứng chuyển mạch xảy ra dễ dàng.
Phản ứng toả ra nhiều nhiệt, nhiệt lƣợng này lớn hơn nhiều so với các loại
monome khác. Do vậy, nhiệt lƣợng này phải tách khỏi môi trƣờng phản ứng.
- Trùng hợp ion: sử dụng các xúc tác Ziegler-Natta. Khối lƣợng phân tử
của polyme thu đƣợc phụ thuộc vào nồng độ xúc tác, loại xúc tác và tỷ lệ của
các cấu tử…

+ Cấu trúc của PE:
PE có cấu trúc mạch thẳng, dài. Ngoài ra, còn có những mạch nhánh. Nếu
mạch nhánh càng nhiều và càng dài thì độ kết tinh càng kém.

CH
2

CH
2

CH

CH
2

CH
2

(CH )
2n

CH
2

(CH )
2 n
CH
3

Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

Độ kết tinh khác nhau là nguyên nhân làm cho tỷ trọng của PE khác
nhau và ảnh hƣởng đến các tính chất khác nhau nhƣ độ bền rắn, mođun đàn
hồi khi uốn, độ bền kéo đứt, độ thấm khí và hơi…
d. Tính chất của PE.
+ Tính chất vật lý:
PE là một polyme nhiệt dẻo, có cấu trúc tinh thể với mức độ kết tinh
thƣờng nhỏ hơn 100%. Mức độ kết tinh phụ thuộc vào phƣơng pháp sản xuất
và nhiệt độ. Mức độ kết tinh của HDPE khoảng 75-95%, của MDPE khoảng
65-75% và của LDPE khoảng 50-60%. Mức độ kết tinh ảnh hƣởng rất lớn đến
các tính chất của polyme.
Cũng giống nhƣ các parafin, PE cháy chậm và cháy với ngọn lửa yếu
không có tàn. Nếu nhƣ không có oxy, PE có khả năng ổn định nhiệt đến nhiệt
độ 2900C. Trong giới hạn từ 290-3300C thì nó bắt đầu bị phân huỷ thành các
polyme khối lƣợng phân tử thấp dƣới dạng sáp, khi ở nhiệt độ cao hơn thì nó
bị phân huỷ thành các phân tử thấp ở dạng lỏng và các hợp chất dạng khí nhƣ
H2, CO, CO2, etylen, etan…
+ Tính chất cơ học:
Tính chất cơ học của PE phụ thuộc vào khối lƣợng phân tử, mức độ kết
tinh của nó. HDPE cứng và bền hơn LDPE do mức độ kết tinh cao hơn và
mạch cân đối hơn.
Tính chất cơ học của PE không những phụ thuộc vào khối lƣợng phân tử
và mức độ kết tinh mà độ bền kéo đứt và độ bền uốn của nó tăng rõ rệt khi

giảm nhiệt độ.
+ Tính chất nhiệt:
Nhiệt độ làm thay đổi một số tính chất cơ lý PE nhất là kích thƣớc của
sản phẩm và độ cứng của nó. Nó có hằng số dãn nở nhiệt khá cao (1.8.10-4).
Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

Các tính chất nhiệt của PE phụ thuộc nhiều vào khối lƣợng phân tử và mức
độ kết tinh. HDPE có khả năng chịu đƣợc nhiệt độ tốt hơn LDPE.Cũng nhƣ
các polyme tinh thể khác nhiệt độ chảy mềm của PE dao động khoảng nhỏ 350C.
+ Tính chất điện:
PE là một polyme không phân cực, tính chất cách điện của nó không
phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm.
+ Tính chất hoá học:
Ở điều kiện thƣờng, PE bền với các axit sunfuric, axit nitric loãng, axit
clohiđric, axit photphoric, axit axetic, amoniac…
Ở 1000C, nó không bền với axit sunfuric đặc và axit nitric đặc.
e. Ứng dụng của PE.
Do tính chất cơ, lý và hoá học tốt nên PE đƣợc sử dụng trong nhiều lĩnh
vực kỹ thuật. Dùng trong kỹ thuật điện, kỹ nghệ nhẹ, màng mỏng, sợi, màng
bảo vệ các sản phẩm đúc, sản phẩm tạo hình…Ngoài ra, nhựa PE còn đƣợc sử
dụng trong lĩnh vực bao gói thực phẩm cũng nhƣ dùng để bao gói bảo quản
các loại hoa quả sau khi thu hái.
1.4.3.2. Phụ gia sử dụng trong quá trình tạo màng MAP.

a. Khái niệm về zeolit.
Có nhiều cách định nghĩa khác nhau về zeolit nhƣng một cách chung
nhất zeolit có thể đƣợc định nghĩa nhƣ sau: “Zeolit là các aluminosilicat có
cấu trúc mạng tinh thể chứa đựng bên trong nó một hệ thống mao quản rất
đồng đều”. Thành phần hóa học của zeolit có thể đƣợc biểu diễn bằng công
thức hóa học nhƣ sau:
Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]zH2O
Trong đó: M: là cation kim loại có hoá trị n.
Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

y/x: là tỷ số nguyên tử Si/Al (thay đổi tuỳ theo từng loại zeolit).
z: là số phân tử H2O kết tinh trong zeolit.
[(AlO2)x(SiO2)y] là thành phần cơ bản của một ô mạng cơ sở tinh thể.
Bảng 3 . Thành phần hoá học của một số oxit kim loại của zeolit
Tên hoá học

Thành phần (%)

SiO2

65-70

Al2O3

10-15

Fe2O3

2

Na2O3

4

K2O, TiO2

4

b. Phân loại zeolit.
Zeolit đƣợc phân loại theo các tiêu chí sau:
- Theo nguồn gốc, có 2 loại: zeolit tự nhiên và zeolit nhân tạo.
+ Trong tự nhiên có hơn 40 loại zeolit. Một số loại zeolit tự nhiên phổ
biến là: lerynit, chabazit, stibit, analcime...[14]. Các zeolit tự nhiên có độ tinh
khiết không cao nên việc ứng dụng trong thực tế còn nhiều hạn chế.
+ Zeolit tổng hợp có nhiều ƣu việt hơn so với zeolit tự nhiên: đồng nhất
về thành phần, độ tinh khiết cao, độ bền cơ, nhiệt, hoá học cao...[13]. Cho đến
nay ngƣời ta đã tổng hợp đƣợc hơn 200 loại zeolit với 85 kiểu cấu trúc khác
nhau, trong đó các loại zeolit thƣờng đƣợc sử dụng là zeolit A, faujasit (X,Y),
zeolit họ MFI, MEL, ZSM-23...[12].
- Theo tỷ lệ Si/Al, zeolit đƣợc phân chia thành ba loại:
+ Zeolit nghèo Si: tỷ lệ Si/Al = 1 (zeolit A, X).

Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

+ Zeolit có hàm lƣợng Si trung bình: tỷ lệ Si /Al = 2,5 - 3 (zeolit họ
faujasit, mordenit...).
+ Zeolit giàu Si: tỷ lệ Si/Al = 20 - 8000 (zeolit ZSM-5).
- Phân loại theo đƣờng kính mao quản, có 3 loại :
+ Zeolit có mao quản nhỏ: kích thƣớc mao quản nhỏ hơn 0,5nm.
+ Zeolit có mao quản trung bình: kích thƣớc mao quản từ 0,5-0,6nm.
+ Zeolit có mao quản rộng: kích thƣớc mao quản từ 0,7-1,5nm.
c. Ứng dụng của Zeolit.
Zeolit có những tính chất hoá lý cơ bản giữ vai trò quan trọng đối với
hoạt tính xúc tác là tính hấp phụ, tính trao đổi ion, tính axit, và tính chọn lọc
hình dạng. Do đó, chúng có một số ứng dụng sau:
Làm xúc tác trong các phản ứng hoá học đặc biệt trong lĩnh vực hoá
dầu. Zeolit có tính chất chọn lọc rất cao trong các phản ứng hoá học.
Dùng để trao đổi ion kim loại, zeolit đƣợc sử dụng để lọc nƣớc, xử lý ô
nhiễm môi trƣờng...
Hiện nay, zeolit còn đƣợc ứng dụng trong lĩnh vực bảo quản rau quả
sau thu hoạch, chúng là các phụ gia đƣợc đƣa vào các nền của các polyme để
điều chỉnh tính chất thấm ẩm, thấm khí của các màng này.

Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học

Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM

2.1. Hoá chất, dụng cụ và thiết bị.
2.1.1. Hoá chất:
- Etanol kĩ thuật 900 (Nhà máy Rƣợu Hà Nội).
- Axit stearic (Trung Quốc).
- Zeolit X (Phòng Hoá lý bề mặt - Viện Hoá học, VAST).
- Nhựa LDPE 260GG (Hàn Quốc).
- Nƣớc cất.
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị:
- Bình nạp N2, O2, CO2.
- Nhiệt kế.
- Cân phân tích SW1 (Mỹ).
- Máy nghiền bi.
- Máy đo độ dày màng QuaNix® 1500 (Đài Loan).
- Tủ sấy chân không Karl Kobl D 6072 (Đức).
- Thiết bị trộn và cắt hạt.
- Hệ thống thiết bị thổi màng, dán túi.
- Máy khuấy (Trung Quốc).
- Cốc thuỷ tinh, đũa thuỷ tinh.
- Pipet (5, 10, 15, 25ml), Buret 50ml.
- Bình tam giác, phễu lọc, giấy lọc

Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

2.1.3. Sơ đồ nguyên lý thiết bị thổi màng.
Sản
phẩm
đƣợc đùn

Cuộn
thu sp
Máy
đùn

Đầu
đùn

Tạo
cỡ

Làm
nguội

Thiết bị
kéo sp

Cắt
phân
đoạn

Hình 2. Sơ đồ khối của thiết bị đùn thổi.

Thiết bị
sắp xếp

sơ

Trong quá trình thổi màng, các hạt nhựa và phụ gia đƣợc trộn theo tỷ lệ
xác định và đƣa vào bộ phận nạp liệu, gia nhiệt đến nhiệt độ khoảng 1802000C để các hạt nhựa chảy mềm ra, chiều dày và kích thƣớc của màng đƣợc
điều chỉnh bằng cách thay đổi tốc độ kéo của cuộn thu và điều chỉnh lƣợng
khí, ngoài ra chúng còn có thể đƣợc điều chỉnh bằng cách thay đổi tốc độ nạp
liệu. Thông thƣờng, trong quá trình tạo màng thì tốc độ nạp liệu đƣợc giữ cố
định. Sản phẩm đƣợc làm nguội bằng cách bơm không khí lạnh qua vành làm
nguội.
2.2. Phƣơng pháp tiến hành.
2.2.1. Chế tạo màng bao gói khí quyển biến đổi (MAP).
2.2.1.1. Hoạt hoá bề mặt zeolit và xác định tính chất của zeolit hoạt hoá.
* Hoạt hoá bề mặt zeolit:
Các hạt zeolit đƣợc nghiền mịn sau đó tiến hành hoạt hoá bề mặt bằng
axit stearic. Quá trình hoạt hoá đƣợc thực hiện theo các bƣớc sau:

Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học

Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

- Cân 80g axit stearic, thêm vào bình phản ứng chứa 0,5lit etanol 90 0,
gia nhiệt đến khoảng nhiệt độ 40-450C và khuấy trong khoảng 2 giờ cho tan
hết axit stearic. Pha loãng dung dịch này bằng H2O.
- Lấy 1kg zeolit mịn, sau đó cho hỗn hợp dung dịch axit stearic và
zeolit vào bình phản ứng. Gia nhiệt đến 750C và tiến hành khuấy trong 30
phút.
- Lọc sản phẩm, tiến hành rửa bằng hỗn hợp nƣớc- etanol cho hết axit
dƣ, sau đó sấy ở 1000C đến khối lƣợng không đổi. Sản phẩm sau khi sấy đƣợc
nghiền mịn đến kích thƣớc từ 5-20µm.
* Xác định tính chất của zeolit sau khi hoạt hoá:
Kích thƣớc hạt zeolit biến tính và chƣa biến tính đƣợc xác định bằng
cách chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét trên máy Hitachi S4800 tại Viện
Khoa học Vật liệu - Viện KH&CN Việt Nam.
2.2.1.2. Quá trình thổi màng.
* Tạo hạt LDPE- phụ gia:
Để đảm bảo phụ gia phân tán đều trong màng, các hạt nhựa LDPE và
zeolit hoạt hóa đƣợc đƣa vào máy trộn để trộn đều, sau đó tiến hành gia nhiệt
đến nhiệt độ 120-1400C để các hạt LDPE chảy mềm, quá trình này khiến cho
các hạt zeolit hoạt hoá dính lên bề mặt của các hạt LDPE. Sau đó, sử dụng
máy cắt hạt để cắt thành các hạt nhỏ trƣớc khi tiến hành thổi màng.
* Thổi màng:
Hỗn hợp LDPE/zeolit hoạt hoá đƣợc đƣa vào thiết bị thổi màng để tiến
hành tạo màng, quá trình này đƣợc thực hiện ở nhiệt độ 180-2000C. Màng
đƣợc chế tạo với hàm lƣợng zeolit hoạt hoá thay đổi từ 1 đến 9% so với
LDPE với tốc độ nạp liệu là 15kg hạt LDPE/giờ. Sử dụng phụ gia zeolit hoạt
hoá với 2 kích thƣớc khác nhau: zeolit hoạt hoá không nghiền (có kích thƣớc

Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trƣờng ĐHSPHN 2

trung bình 30-40μm) và zeolit hoạt hoá đƣợc nghiền mịn (kích thƣớc trung
bình 5-20μm).
Chiều dày màng đƣợc điều chỉnh bằng cách thay đổi tốc độ kéo của bộ
phận cuốn, thay đổi áp suất trong túi khí và tốc độ nạp liệu.
2.2.2. Nghiên cứu các tính chất lý hoá của của màng MAP trên cơ sở
LDPE/zeolit hoạt hoá.
- Độ dày màng đƣợc xác định bằng máy đo độ dày QuaNix®1500. Thực
hiện phép đo tại 10 điểm ngẫu nhiên, lấy giá trị trung bình.
- Tƣơng tác giữa zeolit hoạt hoá và các hạt LDPE đƣợc nghiên cứu
bằng phổ hồng ngoại trên máy IMPACT Nicolet 410 tại Phòng Phổ hồng
ngoại, Viện Hoá học-Viện KH&CN Việt Nam.
- Tính chất cơ lý (độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt) của màng đƣợc
xác định trên máy Zick Z2,5 (Đức) tại Viện Kỹ thuật Nhiệt đới-Viện KH&CN
Việt Nam.
- Hình thái học của màng đƣợc nghiên cứu bằng cách chụp ảnh kính
hiển vi điện tử quét (SEM) trên máy Hitachi S4800 tại Viện Khoa học Vật
liệu.
- Giản đồ phân tích nhiệt trọng lƣợng TGA (Thermal Gravimetric
Analysis) của màng MAP đƣợc ghi trên máy Shimadzu TGA-50H tại Phòng
Phân tích nhiệt, Viện Hoá học-Viện KH&CN Việt Nam từ nhiệt độ phòng đến
7000C trong khí quyển N2, tốc độ nâng nhiệt 100C/phút.

2.2.3. Xác định độ thấm khí CO2 và O2 của màng MAP [5].
Độ thấm khí O2 và CO2 của màng đƣợc xác định ở 2 nhiệt độ khác
nhau bằng máy đo độ thấm khí GDP- C (Đức) theo phƣơng pháp thể tích và
tiêu chuẩn DIN 50008 part 1 và DIN 53122 part 2 tại Viện Nghiên cứu rau
quả.
Hoàng Thị Ngần

K31-B Khoa Hoá học