LUẬN án TS NGHIÊN cứu CHẾ tạo và TÍNH CHẤT của MÀNG POLYME ỨNG DỤNG để bảo QUẢN QUẢ

www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN HOÁ HỌC

PHẠM THỊ THU HÀ

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT
CỦA MÀNG POLYME ỨNG DỤNG ĐỂ
BẢO QUẢN QUẢ
Chuyên ngành: Hoá Hữu cơ
Mã số:
62.44.27.01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. GS.TS. Nguyễn Văn Khôi
2. PGS.TS. Thái Hoàng

1
HÀ NỘI
- 2012


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN HOÁ HỌC

PHẠM THỊ THU HÀ

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT
CỦA MÀNG POLYME ỨNG DỤNG ĐỂ
BẢO QUẢN QUẢ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC

Hà Nội - 2012
2


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

3


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

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

4

www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

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.

5

www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Các phương pháp bảo quản rau, quả tươi sau thu hoạch
Hầu hết quá trình suy giảm khối lượng và chất lượng của hoa quả tươi đều
diễn ra trong giai đoạn từ khi thu hoạch đến khi tiêu thụ. Ước tính tỷ lệ tổn thất hoa
quả sau thu hoạch do hư hỏng có thể lên tới 20-80% [1]. 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 [2]. Rau quả sau thu hoạch thường trải
qua một số biến đổi như: biến đổi sinh hoá, biến đổi vật lý và biến đổi hoá học.
Hiểu rõ đặc tính hô hấp của quả tươi cũng như cơ chế của những biến đổi trên có
thể kéo dài thời hạn bảo quản của chúng.

1.1.1. Trao đổi chất sau thu hoạch và bảo quản các sản phẩm tươi
1.1.1.1. Quá trình chín và thời hạn sử dụng
Quá trình chín là một quá trình thoái hóa được điều chỉnh nội sinh dẫn đến
hỏng và thối rữa không thể dừng lại nhưng chỉ có thể làm chậm lại. Trong khi hư
hỏng và thối rữa góp phần quan trọng làm tổn thất sau thu hoạch, thì quá trình chín
gây ra tổn thất thậm chí còn cao hơn. Trong quá trình chín, sản phẩm dễ bị tổn
thương do nấm tấn công. Tất cả các hoocmôn tố thực vật chính bao gồm auxin,
giberela, cytokinin, abscisic axit và đặc biệt là etylen, đều gây ảnh hưởng tới một
trong các quá trình chín và lão hóa [3]. Tuy nhiên, lão hóa đi kèm với quá trình chín
của quả. Khái niệm và phân biệt giữa 2 hiện tượng này là khá khó khăn và đôi khi
còn gây nhầm lẫn. Quá trình lão hóa là một quá trình tự nhiên và thoái hóa liên quan
đến sự già hóa. Đặc trưng của quá trình lão hóa đối với sản phẩm tươi sau thu hoạch
có thể được mô tả bởi những thay đổi như làm giảm clorophyl, thoái hóa màng tế

bào, giảm hàm lượng RNA và protein, làm biến đổi cấu trúc (có thể dẫn đến làm
mềm và gây ra các ảnh hưởng tiêu cực)… [4].

6


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

1.1.1.2. Hô hấp
Hô hấp là quá trình trao đổi chất quan trọng nhất diễn ra trong bất kỳ tế bào
sống nào. Hô hấp được mô tả là sự phân hủy oxy hóa của các chất nền phức tạp có
trong tế bào, chẳng hạn như cacbohydrat, protein và chất béo thành những phân tử
đơn giản hơn (CO2 và H2O) với việc sản sinh năng lượng và các phân tử khác được
sử dụng bởi tế bào cho các phản ứng tổng hợp. Mục đích chính của hô hấp là để
cung cấp năng lượng và các chất giúp tế bào thực hiện các phản ứng trao đổi chất
cần thiết cho việc duy trì tổ chức tế bào [5].
Hô hấp có thể xảy ra trong điều kiện hiếu khí hoặc kỵ khí, tùy thuộc vào sự
sẵn có của oxy. Đối với rau, quả sau thu hoạch, phần lớn năng lượng được cung cấp
bởi hô hấp hiếu khí, chủ yếu liên quan đến ba con đường trao đổi chất: chuyển hóa
glucozit, chu kỳ tricacboxylic axit (TCA) và vận chuyển electron. Tuy nhiên, trong
điều kiện mức độ nồng độ oxy thấp (thường nhỏ hơn 1-2% đối với thực vật), hô hấp
kỵ khí (lên men) được bắt đầu, trong đó pyruvat chủ yếu bị chuyển hóa thành etanol
và axetalđehyt [6].
Hô hấp cũng là một chỉ số tuyệt vời của vấn đề trao đổi chất; nó cũng có thể
được dùng như một tiêu chuẩn hữu ích cho việc bảo quản sản phẩm tươi. Mặc dù
mối liên hệ chính xác giữa hô hấp và thời hạn sử dụng đã không được cụ thể ở
phạm vi nhất định, tỷ lệ hư hỏng của sản phẩm liên quan đến tốc độ hô hấp của
chúng. Sản phẩm có tốc độ hô hấp thấp (táo, hành tây, khoai tây, cà rốt...) có thể
bảo quản dài hơn trong khi sản phẩm hô hấp nhanh, như dâu tây và nấm có thời hạn
bảo quản ngắn. Như vậy, sản phẩm trồng trọt có thể được phân loại vào nhóm khác

nhau về khả năng bảo quản tốc độ hô hấp của chúng [7].
Do tốc độ hô hấp là một chỉ số quan trọng của quá trình trao đổi chất của sản
phẩm sau thu hoạch, các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ này sẽ được xem xét chính
trong quá trình bảo quản rau quả tươi sau thu hoạch. Nhiều công nghệ bảo quản sản
phẩm tươi liên quan đến hô hấp nhờ điều khiển điều kiện môi trường (ví dụ như
nhiệt độ thấp và khí quyển biến đổi O2 thấp và CO2 cao) [8, 9].

7


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

1.1.1.3. Hao hụt do thoát hơi nước
Mất nước có thể gây ra những thay đổi không mong muốn về ngoại quan như
héo và quắt, làm mềm tế bào, hụt trọng lượng và làm thay đổi hương vị. Nó cũng
gây mất nước, làm tăng tốc quá trình lão hóa. Hầu hết rau quả không còn khả năng
thương mại hóa khi chúng bị mất đi 5-10% trọng lượng tươi. Nước mất chủ yếu là
do sự thoát hơi của sản phẩm tươi [10]. Động lực của quá trình vận chuyển ẩm là
gradient áp suất hơi từ bề mặt sản phẩm đến môi trường bảo quản. Trừ khi áp suất
hơi nước trong khí quyển bảo quản cân bằng áp suất trên bề mặt sản phẩm, còn lại
thì hàm lượng ẩm sẽ liên tục bay hơi khỏi vỏ sản phẩm. Như vậy, các đặc điểm của
sản phẩm như cấu trúc bề mặt của lớp biểu bì và diện tích bề mặt riêng của quả tiếp
xúc với không khí ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ bay hơi. Áp suất hơi nước trên bề
mặt sản phẩm thường gần bằng áp suất hơi nước bão hòa tại nhiệt độ nhất định,
trong khi trong không khí bảo quản áp suất hơi nước sẽ thấp hơn so với hơi bão hòa.
Vì nhiều yếu tố có liên quan đến thoát hơi, một thuật ngữ tổng quát được gọi là "hệ
số thoát hơi" được sử dụng trong thực tế để định lượng quá trình thoát hơi nước
[11].
Trao đổi chất, tốc độ thoát hơi cũng có liên quan với quá trình trao đổi chất hô
hấp. Tốc độ sản sinh ra nước liên quan trực tiếp đến tỷ lệ hấp thụ O2 và sinh nhiệt.

Người ta ước tính rằng chỉ có 42% lượng nhiệt có thể được sử dụng cho các phản
ứng tổng hợp, phần nhiệt còn lại này được sử dụng cho bay hơi. Bất kỳ phương
pháp nào làm giảm tốc độ hô hấp đều có thể góp phần giảm thoát hơi. Tuy nhiên, rất
ít biết về thoát hơi trong điều kiện khí quyển biến đổi. Mặc dù không thể ngăn ngừa
sự thoát hơi, nhưng một số biện pháp có thể làm giảm hao hụt thoát hơi, chẳng hạn
như việc bảo quản ở độ ẩm cao, bao phim từng sản phẩm, và nhiệt độ thấp, có thể
làm tăng độ ẩm tương đối trong luồng bảo quản sản phẩm [12-14].

1.1.1.4. Các yếu tố gây suy giảm chất lượng
Rối loạn sinh lý: Sản phẩm tươi thường bị các rối loạn sinh lý khác nhau có
nguồn gốc từ việc tiếp xúc với nhiệt độ không mong muốn, C2H4, O2 thấp (<1%),
CO2 cao (> 12%) và sự mất cân bằng dinh dưỡng. Trong số các điều kiện môi
trường bất lợi gây ra rối loạn sinh lý, bảo quản ở nhiệt độ quá thấp thường hay gặp

8


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

nhất. Các loại quả có nguồn gốc nhiệt đới và cận nhiệt đới, ở nhiệt độ dưới điểm tới
hạn (10-120C), thường có sự phá vỡ hủy sinh lý, được gọi là tổn thương do đóng đá
[15]. Các triệu chứng của tổn thương do đóng đá chung quan sát được là rỗ, thịt quả
bị thâm, chín bất thường và tăng khả năng hư hỏng. Những tổn thương này được thể
hiện khi sản phẩm được chuyển từ nhiệt độ đóng đá đến nhiệt độ thường. Một hậu
quả khác của tổn thương do đóng đá là việc tạo ra mùi không mong muốn. Các
phương pháp thông thường để ngăn ngừa tổn thương do đóng đá liên quan chủ yếu
đến việc giới hạn nhiệt độ bảo quản và xử lý trên một ngưỡng nhất định [16].
Các phản ứng sinh hóa: ngoài quá trình trao đổi chất sơ cấp, các phản ứng
sinh hóa thứ cấp xảy ra trong tế bào thực vật có thể góp phần tổng hợp một số hợp
chất mong muốn cũng như suy giảm về chất lượng. Chúng bao gồm sự suy giảm

chất diệp lục (mất màu xanh lá cây), tạo sắc tố do tổng hợp carotenoit và
phenylpropanoit, giảm độ axit (decacboxyl hóa), tăng vị ngọt (thủy phân tinh bột),
tạo hương thơm (tổng hợp rượu và este tổng hợp thông qua sự phá vỡ enzym oxy
hóa của chất béo không no), làm mềm tế bào (hoạt tính các enzym pectinaza và
xenluloza), gây thâm do enzym (phenolaza) và quá trình oxy hóa chất béo và thủy
phân chất béo (lipaza, lipidoxygenaza và peroxidaza) [17].
Nhiễm khuẩn và bệnh: Nấm và vi khuẩn có tầm quan trọng nhất định trong các
bệnh sau thu hoạch của sản phẩm tươi. Nhiễm nấm là một yếu tố hạn chế chủ yếu
trong việc kéo dài thời gian bảo quản các loại rau quả tươi. Nói chung, hầu hết các
sản phẩm thu hoạch đều có khả năng kháng nấm trong giai đoạn đầu sau thu hoạch.
Tuy nhiên, khi bắt đầu chín và lão hóa, chúng trở nên dễ bị nhiễm. Tổn thất sau thu
hoạch chủ yếu của rau quả tươi bị gây ra bởi các loài nấm Botrytis, Alternaria,
Rhizopus và Pseudomonas spp. Nói chung, mầm gây bệnh sau thu hoạch là các ký
sinh trùng yếu chỉ xâm nhập vào các tế bào bị hư hỏng [18-21].
Tổn thất sau thu hoạch do lây nhiễm có thể hạn chế bằng cách giảm thiểu các
tổn thương cơ học, nhờ duy trì các sản phẩm trong giai đoạn đầu của quả chín hoặc
quá trình lão hóa, bảo quản chúng trong điều kiện tối ưu và xử lý sản phẩm với các
tác nhân kháng khuẩn.

9


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

Tổn thương cơ học. Tổn thương cơ học đối với sản phẩm tươi có thể hạn chế
khả năng thương mại hóa. Thậm chí va đập nhẹ cũng có thể gây ra và thúc đẩy sự
suy giảm chất lượng do gia tăng hô hấp và tạo etylen, làm thúc đẩy các phản ứng
sinh hóa không mong muốn và làm cho các sản phẩm dễ bị nhiễm khuẩn. Hao hụt
do xử lý rau quả tươi có thể xảy ra trong quá trình thu hoạch, vận chuyển, đóng gói
và bảo quản sau thu hoạch. Các vết thâm có thể xảy ra do việc cắt, lèn lắc và va đập.

Để kiểm soát thiệt hại do xử lý sau thu hoạch, quy trình xử lý cũng như bao gói phù
hợp để bảo vệ chống va đập và rung lắc là rất cần thiết [22].

1.1.2. Các phương pháp bảo quản rau quả
1.1.2.1. Nhiệt độ thấp, độ ẩm tương đối (RH) cao
Phương pháp phổ biến nhất để duy trì chất lượng và kiểm soát sự hư hỏng của
hoa quả là làm lạnh nhanh với độ ẩm tương đối (RH) cao. Tuy nhiên, phương pháp
này lại gây nên sự hư hỏng lạnh ở hoa quả và việc kiểm soát nhiệt độ một cách hiệu
quả là rất khó nên một số phương pháp bảo quản khác vẫn đang được nghiên cứu
[23].

1.1.2.2. Bảo quản bằng hóa chất
Sử dụng một số loại hoá chất ở những liều lượng 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. Hoá chất được sử dụng để bảo quản hoa quả tươi cần đáp ứng một số
yêu cầu như: diệt được vi sinh vật ở liều lượng thấp dưới mức nguy hiểm cho
người, không tác dụng với các thành phần trong quả để dẫn tới biến đổi màu sắc,
mùi vị làm giảm chất lượng 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 lượng bảo quản và an toàn thực
phẩm. Phương pháp bảo quản bằng hoá chất cũng bộc lộ một số nhược điểm như:
hoá chất có thể làm biến đổi phần nào chất lượng của hoa quả, tạo mùi vị không tốt,
gây hại cho sức khoẻ con người, 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 [24].

10


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

1.1.2.3. Bảo quản bằng tia bức xạ
Nguyên lý của phương pháp này: khi chiếu bức xạ vào sản phẩm thì một mặt
vi sinh vật sẽ bị tiêu diệt, mặt khác với rau quả tươi quá trình sinh lý, sinh hóa có
thể bị ức chế, nhờ vậy kéo dài thời hạn bảo quản.
Các loại tia bức xạ được sử dụng trong bảo quản thực phẩm gồm: tia âm cực
và tia β, tia Rơngen (X) và tia γ. Do yêu cầu cần phải ưu việt, tiện lợi về mọi mạt
như: có độ xuyên thấu cao, có nguồn thu nhận dễ dàng, ổn định, rẻ... nên hiện nay
tia γ đang được sử dụng nhiều nhất [25].

1.1.2.4. Bảo quản trong môi trường khí quyển điều khiển CA (Controlled
Atmosphere)
Là phương pháp bảo quản hoa quả tươi trong môi trường khí quyển mà thành
phần các khí như O2, CO2 được điều chỉnh hoặc được kiểm soát khác với điều kiện
bình thường. Khí CO2 và O2 có tác dụng trực tiếp lên quá trình sinh lý, sinh hoá của
hoa quả, từ đó ảnh hưởng tới thời hạn bảo quản của chúng. Bảo quản trong điều
kiện hạ thấp nồng độ O2, tăng hàm lượng CO2 có thể làm giảm quá trình hô hấp,
chậm sự già hoá, nhờ đó kéo dài thời hạn bảo quản. Phương pháp này có ưu điểm là
cho hiệu quả tốt, thời hạn bảo quản dài, chất lượng hoa quả hầu như không đổi
trong quá trình bảo quản. Tuy nhiên, một nhược điểm của phương pháp này là khá
phức tạp, phải chú ý đặc biệt trong đầu tư xây dựng cũng như vận hành kho bảo
quản [26].
- Ưu điểm: Phương pháp này cho hiệu quả tốt, thời hạn bảo quản dài, chất
lượng rau quả hầu như không đổi trong thời gian bảo quản.
- Nhược điểm: Phức tạp, đòi hỏi sự chú ý đặc biệt trong đầu tư xây dựng cũng
như trong vận hành kho bảo quản. Tính ổn định của chế độ bảo quản không cao.

1.1.2.5. Bảo quản trong môi trường khí quyển biến đổi MA (Modified
Atmosphere)
Là phương pháp bảo quản mà hoa quả được 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 được đựng trong container lớn được lót bằng vật liệu tổng hợp có tính thẩm
thấu chọn lọc đối với các loại khí [27,28]. Màng bao gói thường được chế tạo từ các

11


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

loi nha nhit do nh polypropylen (PP), polyetylen t trng thp (LDPE),
polyetylen mch thng t trng trung bỡnh (LMDPE), polyetylen t trng cao
(HDPE), polyvinyl clorua (PVC). Trong s ny, mng c a dựng nht l LDPE
do tớnh cht chn khớ rt tt ca nú [29].

1.2. Bo qun bng lp ph n c
Lp ph n c l mt lp vt liu mng c ỏp dng trờn b mt sn phm
hoc thay th lp sỏp bo v t nhiờn v cung cp mt lp chn m, oxy v s di
chuyn cht tan cho thc phm. Cỏc lp ph ny c ỏp dng trc tip trờn b mt
hoa qu bng cỏch nhỳng, phun hay quột to ra mt khớ quyn bin i (MA).
Lp mng bỏn thm to thnh trờn b mt hoa qu s gim bt quỏ trỡnh hụ hp v
kim soỏt s mt m cng nh cung cp cỏc chc nng khỏc. Lp ph n c
t lõu ó c s dng duy trỡ cht lng v kộo di thi hn s dng ca mt s
loi qu ti nh cỏc loi qu cú mỳi (cam, chanh, quớt), tỏo, da chut [2, 30,
31].

1.2.1. Lp ph trờn c s polysaccarit
Mt s polysaccarit ó c s dng trong cụng thc lp ph l tinh bt v
pectin, xenluloza, chitosan v alginat. Cỏc lp ph ny cú th lm chm quỏ trỡnh
chớn, kộo di thi hn s dng ca qu c bao mng m khụng to ra cỏc iu
kin k khớ khc nghit [32]. Trong s cỏc polysaccarit thỡ dn xut ca xenluloza cú

tớnh cht to mng tuyt vi cng nh sn cú trờn th trng. Cỏc dn xut nh
cacboxymetyl xenluloza (CMC), metyl xenluloza (MC), hydroxypropyl xenluloza
(HPC) v hydroxypropyl metylxenluloza (HPMC) cú th d dng hũa tan trong
nc hay dung dch etanol - nc, to mng tan trong nc v chu c cht bộo
v du. õy cng chớnh l u im khin cho cỏc dn xut xenluloza c s dng
d dng hn so vi chitosan [33].
Lớp phủ đi từ polysaccarit và lớp phủ trên cơ sở sáp carnauba đợc sử dụng
trên xoài. Lớp phủ đi từ polysaccarit có khả năng thấm khí hô hấp và thấm hơi nớc
thấp hơn sáp carnauba. Cả hai lớp phủ đều tạo ra khí quyển biến đổi, giảm sự thối
rữa và cải thiện vẻ ngoài, nhng chỉ lớp phủ polysaccarit làm chậm quá trình chín và

12


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

tăng nồng độ hơng dễ bay hơi còn lớp phủ sáp carnauba làm giảm rõ rệt sự mất
nớc [34].
Các lớp phủ trên cơ sở polysaccarit tan đã đợc sử dụng cho rau quả bao gồm:
LMP (metoxylpectin thấp) để phủ lạc và chà là khô, hydroxylpropyl tinh bột để phủ
mận, amyloza tinh bột với chất dẻo hóa thích hợp để phủ chà là và nho, este amyloza
của axit béo và một lớp protein đậu nành hoặc ngô để phủ cà rốt hoặc táo [34].

1.2.2. Lp ph trờn c s protein
Cỏc lp ph n c t protein ng vt (nh protein sa) v protein thc vt
(nh zein, protein u nnh, gluten lỳa mỡ) cú tớnh cht chn oxy, cacbonic v lipit
tuyt vi, c bit l m tng i (RH) thp. Lp ph t protein giũn v cú
kh nng b nt do mt nng lng c kt ca polyme ny khỏ bn. B sung cỏc
cht húa do tng hp cú th ci thin kh nng co gión v tớnh mm cao ca lp
ph. Cng ging nh lp ph polysaccarit, lp ph t protein cú c tớnh chn nc

tng i kộm, do bn cht a nc vn cú ca cỏc protein v cỏc cht húa do a
nc c b sung vo lp ph to mm do cn thit [35-38].
Lớp phủ ăn đợc trên cơ sở hn hợp protein váng sữa và chiếu xạ làm giảm sự
xuất hiện của nấm mốc trên dâu tây. Đó là do sự hình thành các liên kết ngang trong
quá trình chuẩn bị dung dịch phủ, sự kết hợp của disunfua thành bityrosin giúp cải
thiện tính chất chắn của lớp phủ protein. Bổ sung CaCl2 vào công thức trên tiếp tục
cải thiện hiệu quả của lớp phủ protein hỗn hợp. Các lớp phủ ăn đựơc chứa cazeinat:
váng sữa tỉ lệ 1:1 và CaCl2 hứa hẹn có nhiều ứng dụng trong thực phẩm. Lớp phủ từ
protein váng sữa (WPI) còn đợc sử dụng để bảo quản các rau quả tơi và đặc biệt là
các loại táo do tạo thành một lớp chắn khí tuyệt vời [31].

1.2.3. Lp ph trờn c s lipit
Lipit n c bao gm cỏc lipit trung tớnh ca glyxerit l este ca glyxerin,
axit bộo, sỏp v nha l cỏc vt liu ph truyn thng i vi hoa qu ti, hiu qu
trong vic to ra ro chn m v ci thin ngoi quan. Cỏc loi sỏp (sỏp carnauba,
sỏp ong, sỏp parafin, sỏp candelilla v cỏc loi khỏc) ó c ỏp dng lm lp ph
bo v cho qu ti vi mc ớch ngn chn s vn chuyn m, gim c xỏt b mt
trong quỏ trỡnh bo qun v kim soỏt s hỡnh thnh vt rỏm mm (thõm v) cỏc

13


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

loi qu nh tỏo nh ci thin tớnh nguyờn vn c hc v kim soỏt thnh phn khớ
bờn trong ca qu. Lp ph sỏp ó c ỏp dng rng rói cho cỏc loi qu cú mỳi,
tỏo, c chua xanh ang chớn, da chut, c ci v nhiu loi rau khỏc khi cn b mt
búng lỏng. Lp ph t sỏp vn tip tc c s dng cho cỏc loi qu nh chanh,
da hu, tỏo, lờ [39-44].
Nha v nha thụng c a vo mng n c l nha g thụng v

coumaron inden, c hai u c s dng bao mng cho qu cú mỳi. Nha cú
th c bin tớnh bng cỏch hydro hoỏ, polyme hoỏ, isome hoỏ v decacboxyl húa,
tt c u lm tng tớnh cht nhit do v to mng chu c nhng thay i
mu sc v oxi hoỏ. Coumaron inden l sn phm ph ca than hoc du m. Nú
chu c iu kin kim, axit loóng v m do cu trỳc mch bộo [45].
Cỏc triglyxerit hay lipit trung tớnh cú th to mt lp mng bao n nh, liờn
tc trờn b mt qu da trờn phõn cc tng i cao ca chỳng so vi cỏc loi
sỏp. Hu ht cỏc axit bộo thu c t du thc vt u c xem l an ton thc
phm v cú th thay th cỏc loi du khoỏng trờn c s du m ch to lp ph
n c. Tuy nhiờn, cỏc lp ph ny cú th b mt cht lng do tớnh khụng bn ca
hng thm trong khi du thc vt hydro húa mt phn chu uc mựi ụi ụi khi li
cho kt qu tt hn [46].

1.2.4. Lp ph trờn c s shellac t cỏnh kin
Shellac l thnh phn chớnh t cỏnh kin , mt loi nha t nhiờn duy nht
cú ngun gc ng vt. Nhựa cánh kiến đỏ có những tính chất đặc biệt quý giá do
có nhiều chỉ tiêu tốt về cơ lý, chịu nhiệt, cách điện, độ bám dính, tạo màng... Lớp
phủ shellac từ nhựa cánh kiến đỏ có độ thấm khí (O2, CO2, etylen) thấp, khô nhanh,
tạo cho sản phẩm phủ bề mặt bóng. Nguồn cung cấp nhựa cánh kiến đỏ dồi dào và
sẵn có.
* Nguồn gốc [47]
Sâu cánh kiến đỏ là một loại côn trùng nhỏ xíu nh con chấy tên khoa học là
Laccifer kerr thuộc bộ Coccidae (bọ rệp), sống kí sinh trên một số loại cây gọi là
cây chủ. ở Việt Nam có 3 giống gồm 5 loài là: L. fici, L. greeni, L. lacca. Sâu cánh
kiến đỏ đợc phát triển nhiều ở ấn Độ, Thái Lan, Myanma, Trung Quốc, Liên bang

14


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

Nga và các nớc Đông Dơng. ở Việt Nam, nghề sản xuất cánh kiến đỏ có ở một số
tỉnh nh Sơn La, Hòa Bình, Lai Châu, vùng Nghệ An-Thanh Hóa tiếp giáp với biên
giới Việt-Lào và Tây Nguyên. Đây là một nguồn nguyên liệu dồi dào và sẵn có.
* Thành phần [47]
Sự phát triển của sâu cánh kiến đỏ bị chi phối lớn bởi môi trờng sống nên
nguyên liệu cánh kiến đỏ cũng chịu ảnh hởng bởi các yếu tố này. Tuy vậy bất kỳ
loại nguyên liệu nào cũng có những thành phần giống nhau: độ ẩm, chất tan trong
nớc, nhựa, sáp và tạp chất lẫn.
- Những chất tan trong nớc: Chất màu: có màu đỏ, tan trong nớc, có thể
xem nh là pigment trong dịch thể của sâu, là một phức hợp của nhiều loại axit
laccaic. Những chất tan khác gồm có các muối, abumin, đờng.
- Sáp: là một hợp chất có 2 thành phần chính: sáp tan trong cồn nóng (80%)
và sáp tan trong benzen (20%).
- Nhựa trong nhựa cánh kiến đỏ có hai thành phần: Nhựa mềm tan trong ête,
chiếm 25%, chỉ số axit 100 và trọng lợng phân tử khoảng 550 v nhựa cứng không
tan trong ête, chiếm tới 75% nhựa tổng cộng, chỉ số axit 55, trọng lợng phân tử
khoảng 2000.
- Tạp chất: Là những xác sâu kiến, gỗ vụn, đất cát.
* Cấu trúc phân tử của shellac
Shellac chỉ có chứa cacbon, hydro, oxy và một lợng nhỏ tro không đáng kể,
có trọng lợng phân tử là 1000. Công thức phân tử thực nghiệm là C60H90O15 (hỡnh
1.1). Cấu trúc phân tử của shellac còn cha sáng tỏ, công thức cấu tạo gần đúng
nhất:
O

CO

CH
H 2C

CH

C

C

H2C

C
CH 2

CH
CH 2

C

OH

OH

Coo (CH2)6 CH

CH

CooH
(CH2)7 CO O

CO ( C12H 17) OH
CHO

CH 2
CH

Hỡnh 1.1. Cụng thc cu to gn ỳng ca nha shellac

15


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

Công thức này xây dựng trên cơ sở 3 axit: alơritic, senlolic, axit anehit là
những cấu tử axit chủ yếu có trong shellac.
* Phơng pháp tách shellac từ nhựa cánh kiến đỏ [47]
Nguyên liệu cánh kiến đỏ chủ yếu để tinh chế lấy nhựa do đó kĩ thuật tinh
chế cánh kiến đỏ nhằm thực hiện việc tách bỏ tạp chất ra khỏi nhựa. Có 2 phơng
pháp tinh chế với trình độ rất tách biệt là phơng pháp thủ công và phơng pháp cơ
giới. Cả 2 phơng pháp đều dựa trên một nguyên tắc chung là từng bớc loại trừ
những chất không phải nhựa ra khỏi nguyên liệu, giữ vững hoặc cải thiện chất lợng
nhựa có trong nguyên liệu.
* Lớp phủ thực phẩm trên cơ sở shellac từ cánh kiến đỏ
Shellac đợc ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp: sơn, vecni, vật liệu
cách điện, chất kết dính, trong lĩnh vực thực phẩm, shellac đợc dùng làm chất pha
loãng màu, hợp phần chất phủ bề mặt, chất làm bóng... shellac còn đợc làm vật liệu
tạo màng phủ trong công nghiệp dợc. Việc sử dụng shellac làm vật liệu lớp phủ để
bảo quản rau quả là đề tài mới đợc chú ý trong thời gian gần đây và những kết quả
đạt đợc ban đầu cho thấy lớp phủ thực phẩm từ shellac hạn chế sự mất nớc làm
hao hụt khối lợng, ngăn chặn nấm bệnh, lớp phủ shellac có khả năng thấm oxy và
nớc kém nên đóng vai trò nh một rào cản trên bề mặt hoa quả làm giảm sự trao
đổi khí. Nồng độ oxy giảm sẽ làm giảm cờng độ hô hấp của rau quả kéo dài thời

hạn bảo quản, đồng thời làm giảm sự sản sinh etylen vốn là một trong các nguyên
nhân làm quả mau chín. Ngoài ra, lớp phủ sáp shellac còn tạo ra bề mặt bóng đẹp
cải thiện vẻ bề ngoài của sản phẩm. Tuy nhiên lớp phủ shellac cho rau quả cũng có
nhợc điểm: làm ảnh hởng đến mùi thơm của quả khi màng sử dụng có hàm lợng
shellac lớn.
Vật liệu phủ rau quả với thành phần chính là shellac còn kết hợp thêm một số
hợp phần khác: sáp, nhựa thông, nhũ tơng polyetylen, sáp parafin, nhựa dầu mỏ,
axit oleic, axit lauric, axit stearic, amoniac, kali hydroxit, cồn, glyxerin [43, 44].

1.2.5. Lp ph trờn c s polyvinyl axetat
Gn õy, cỏc nh khoa hc ti C quan Nghiờn cu Nụng nghip thuc B
Nụng nghip Hoa K ó phỏt trin mt lp ph mi c ch to t polyvinyl
axetat (PVAc) loi dựng cho thc phm, r tin v rt d s dng, li cho hiu qu

16


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

cao khi ngăn chặn sự hư hỏng của rau quả sau thu hoạch mà không gây mất màu.
Lớp phủ này được áp dụng cho rau quả bằng phương pháp nhúng, phun hay quét.
Lớp phủ từ PVAc có một số ưu điểm như: làm chậm quá trình hô hấp và duy trì độ
chắc của quả [48].
Thành phần lớp phủ ăn được được chế tạo từ PVAc loại dùng trong thực phẩm
hòa tan trong hỗn hợp ancol- nước. Lớp phủ PVAc có độ bóng cao và khả năng
thấm O2 và hơi nước tương đối tốt và chúng tạo thành bề mặt bóng trên kẹo socola,
quả có múi và táo. Việc đưa thêm các chất hóa dẻo giúp duy trì độ bóng của lớp phủ
khi hàm lượng ancol trong dung môi giảm xuống dưới 70%. Táo tươi và các loại
quả có múi được phủ bằng PVAc ít có xu hướng bị lên men và tạo ra ancol trong
quá trình bảo quản [49].

PVAc sử dụng làm lớp phủ cho rau quả thường có khối lượng phân tử trung
bình từ 2000 đến 50.000 và thường được chế tạo ở dạng nhũ tương trong nước hay
trong dung môi ancol - nước. Các chất hóa dẻo, chất hoạt động bề mặt, phụ gia tăng
độ bóng, dung môi cũng như các polyme tạo màng có thể được đưa vào thành phần
của lớp phủ để duy trì độ bóng và độ thấm khí cần thiết cho quả hay thực phẩm.
Lớp phủ PVAc đã được sử dụng cho các loại quả có múi (như bưởi, cam, chanh,
quất, quít), táo, lê, cà chua, các loại quả nhiệt đới (như chuối, đu đủ, ổi, xoài, các
loại dưa, các quả có hạt (như mận, sơ ri), các quả mọng (dâu, việt quất), nho, đào,
dứa, kiwi, hồng, các loại rau củ (khoai tây, cà rốt, hành), bí, đậu, dưa chuột, xà lách,
nấm, bánh kẹo [50].
PVAc thường được chế tạo bằng phương pháp trùng hợp nhũ tương. Tính
chất của nhũ tương tạo thành thường bị ảnh hưởng bởi thành phần pha nước, chất
ổn định và chất đệm được sử dụng trong quá trình chế tạo vật liệu cũng như các
điều kiện công nghệ (như nhiệt độ, nồng độ monome, pH, tốc độ khuấy). Nhũ tương
PVAc là chất lỏng màu trắng sữa chứa khoảng 4-30% PVAc (theo khối lượng) dễ
dàng áp dụng và có thể làm sạch thiết bị bằng nước [51].
* Nhũ hóa vật liệu bảo quản: Để đạt được độ bám dính và bao phủ tốt nhất
cho hoa quả, các vật liệu phủ thường được chế tạo ở dạng nhũ tương. Nhũ tương có
thể được chia thành nhũ tương lớn và vi nhũ. Nhũ tương lớn có kích thước hạt trong

17


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

khong 2.103-105, v vi nh cú kớch thc ht 1000-2000. S hỡnh thnh cỏc
git sỏp nh trong vi nh ph thuc vo tng tỏc ca pha phõn tỏn v cht nh hoỏ,
trong khi kớch thc git trong nh tng ln liờn quan n phng phỏp phõn tỏn
c hc, bao gm quỏ trỡnh ng hoỏ ỏp sut cao hoc tc khuy cao. Quỏ trỡnh
to nh tng yờu cu vic la chn cht nh hoỏ thớch hp. Vi nh thng s dng

hai cht nh hoỏ: mt cú th tan trong c pha phõn tỏn v pha liờn tc v hai l mt
cht cựng hot ng b mt, thng l ancol. Kớch thc git nh trong vi nh lm
cho mng ng nht v khi khụ thỡ thnh mt mng búng [52, 53].
* B sung cỏc thnh phn chc nng vo lp ph tng cng hiu qu:
Mt trong nhng tớnh cht c bit ca lp ph n c l kh nng kt hp cỏc
thnh phn chc nng vo cht nn nhm tng cng hiu qu ca chỳng.
Tính chất vật lý
Trong bng 1.1 là một số tính chất vật lý quan trọng của PVAc.
Bng 1.1. Mt s tớnh cht vt lý ca PVAc
Tính chất

Giá trị

Mật độ năng lợng liên kết

83 87 (cal/ml)

Mômen lỡng cực (20oC)

2,3.10-18 (esu)

Độ tan

9,5 -9,7

Nhiệt dộ dẻo hoá

35 50 (0C)

Sức căng (20oC)

300 500 (kg/cm2)

Độ ngấm nớc ( ngâm 24h, 20-250C) 3%
Độ thấm hơi nớc (250C, RH 65%)

300 (10-9g.cm/cm2.h.cmHg)

Nhiệt dung riêng trung bình

0.45(Kcal/mol.0C)

* Tính tan: PVAc tan trong các dung môi thơm, xeton, este. Nó cũng có thể
tan trong metanol, etanol 95%, 2-propanol 90%, butanol 90%

PVAc không tan

đợc trong etanol khan và các rợu khan cao hơn, hydro cacbon no, nớc, cacbon
đisunfit, xyclohexan

Các hợp chất clorua hydrocacbon: cacbon tetraclorua,

triclorua etylen, metylen clorua

là các dung môi tốt của PVAc. Có một điều thú vị

là etanol nguyên chất hoàn toàn không thể hoà tan PVAc, nhng khi thêm 5% nớc

18

www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

thì trở thành một dung môi lý tởng, etanol khan lại là một dung môi tốt khi nồng
độ của PVAc rất lớn (hơn 50%) và ở nhiệt độ khoảng 500C [54].
* Khả năng thấm khí: Khả năng thấm khí và hơi qua PVAc đợc nghiên cứu từ
lõu trong đó vấn đề đặc biệt đợc quan tâm là khả năng thấm hơi nớc. Lp ph
PVAc làm nền có thể ph trên bề mặt ẩm mà màng không bị hỏng vì hơi nớc có
thể dễ dàng khuếch tán qua PVAc [55].
* Sự dẻo hoá: Chức năng của chất làm dẻo hoá là biến đổi PVAc cứng, giòn
thành PVAc linh động và dẻo. Có hai kiểu dẻo hoá: bên trong và bên ngoài.
PVAc đợc dẻo hoá bên ngoài nhờ các hợp chất có khối lợng phân tử nhỏ nh
đibutyl phtalat. Chất dẻo hoá ngoại cuối cùng mất đi, ví dụ nh bay hơi bởi vì sự có
mặt của nó là hỗn hợp vật lý cùng polyme. Trái lại, mt chất dẻo hoá nội có sự
tơng tác hoá học hoặc đồng trùng hợp polyme. Một chất dẻo hoá nội đợc gọi chất
dẻo hoá vĩnh cửu vì nó không bị mất đi dới những tác động vật lý. Ví dụ butyl
acrylat là một chất dẻo hoá nội cho PVAc vì nó tạo polyme đồng trùng hợp với
PVAc [56].
Tính chất hoá học [57]
Tính chất hoá học của PVAc tơng tự nh tính chất hoá học của các este béo.
Phn ng quan trng nht ca vinyl axetat (VAc) l phn ng trựng hp theo c ch
gc t do. VAc nguyờn cht nhit thụng thng trựng hp rt chm nhng nu
cú tỏc dng ca ỏnh sỏng hay cỏc peroxit thỡ phn ng trựng hp xy ra nhanh. VAc
trựng hp cho PVAc l mt cht do cú giỏ tr. Quỏ trỡnh trựng hp cú th theo
phng phỏp huyn phự, nh tng hoc dung dch.

nCH2

CH

CH2

OCO CH3

CH

(1)

OCOCH 3 n

Phản ứng quan trọng nhất là phản ứng thuỷ phân PVAc to polyvinyl ancol
(PVA). Động học của phản ứng thuỷ phân PVAc trong dung môi 70% metanol và
30% nớc đợc mô tả bởi phơng trình:

-d[P] dt = k.[OH-].[P]. V

19


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

Trong đó V = 1 Di3 Dg3 ; Dg là đờng kính của cuộn polyme hình cầu,
ngợc lại Di là đờng kính bên trong cảu hình cầu polyme không tham gia phản ứng
[P] là nồng độ của PVAc.
Tốc độ của phản ứng thuỷ phân trong môi trờng đồng nhất ớt bị ảnh hởng
bởi trng lợng phân tử (TLPT) của PVAc. Ngời ta thấy rằng tốc độ phản ứng thuỷ
phân ln hơn một chút ở polyme có khối lợng phân tử thấp.
Có nhiều phơng pháp trùng hợp PVAc: Trùng hợp khối, trùng hợp trong dung
dịch, trùng hợp nhũ tơng, trùng hợp trong tớng rắn, trùng hợp bức xạ, trùng hợp
nhờ hợp phần cơ kim... Trong công nghiệp sản xuất PVAc sử dụng chủ yếu 3

phơng pháp: trùng hợp nhũ tơng, trùng hợp trong tớng rắn, trùng hợp trong dung
dịch.
PVAc làm lớp phủ thực phẩm có độ bóng cao [58]
PVAc với KLPT trung bình thấp nhất là 2000 đã đợc C quan Qun lý Dc
phm v Thc phm Hoa K FDA (Food and Drug Administation) chấp nhận là phụ
gia thực phẩm trực tiếp trong kẹo cao su, một thành phần trong các lớp phủ chống
nấm cho bơ, là một chất mang axit sorbic trong lớp bọc quít, lớp phủ bằng tinh bột
sắn, thành phần trong lớp phủ trứng... PVAc cũng đợc sử dụng trong lớp phủ dợc
phẩm, đặc biệt là các lớp phủ nhả chậm. PVAc có nhiều ứng dụng cho các sản phẩm
thực phẩm và dợc phẩm, tuy nhiên việc áp dụng PVAc làm lớp phủ thực phẩm có
hiệu quả làm bóng cao, đặc biệt là đối với lớp phủ hoa quả, rau, thực phẩm chế biến
cha đợc chú ý đúng mức.

1.3. Bo qun rau qu bng bao gúi khớ quyn bin i
1.3.1. Thit k v la chn vt liu
Bao gúi khớ quyn bin i l mt h th ng da trờn s cõn bng gia tc
hụ hp ca sn phm v tc thm thu khớ ca bao gúi [59]. Nh ú to ra v
duy trỡ mc CO2 v O2 cn thit trong iu kin trng thỏi dng bờn trong bao gúi.
Giỏ tr O2 v CO2 chớnh xỏc trng thỏi dng tựy thuc vo kh nng trao i khớ
v tc hụ hp ca sn phm.
Tc hụ hp ca sn phm sau thu hoch ban u thng cao, gim dn
theo thi gian bo qun t ti trng dng l mt hm ca nhit bo qun v

20


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

thành phần khí quyển. Trong bao gói khí quyển biến đổi MAP thông lượng thẩm
thấu khí được thiết kế qua bao gói đối với CO2 và O2 là lượng CO2 được sinh ra bởi

sản phẩm ở trạng thái dừng được truyền qua khí quyển bên ngoài trong khi O2 tiêu
thụ bởi sản phẩm được cung cấp bởi khí. Oxy bên trong bao gói được tiêu thụ bởi
sản phẩm khi nó hô hấp và một lượng gần bằng CO2 được sinh ra, sự giảm nồng độ
oxy và tăng nồng độ CO2 tạo ra một gradient giữa khí quyển bao gói và điều kiện
bên ngoài.
Rõ ràng là để thiết kế màng MAP hiệu quả và để lựa chọn thông minh vật liệu
trao đổi khí thì điều quan trọng là phải thu được các giá trị hô hấp và độ thẩm thấu
khí đáng tin cậy đối với CO2 và O2. Đây cũng là thách thức hiện nay và sẽ được
thảo luận sau này [60].

1.3.1.1. Độ thẩm thấu của màng bao gói và thông lượng trao đổi khí của hệ
bao gói
Trong bao gói khí quyển biến đổi MAP, yêu cầu về trao đổi khí có nghĩa là
thông lượng trao đổi khí hiệu quả. Thông lượng trao đổi khí của bao gói phụ thuộc
vào cả độ thấm của màng bao gói và diện tích bề mặt trao đổi khí của vật liệu ở một
nhiệt độ và áp suất thủy tĩnh nhất định. Một màng bao gói được xem là hiệu quả
không chỉ trên cơ sở độ thẩm thấu khí mà còn là những phương pháp phân tích tích
phân cần thiết.
Thông số tính chất quan trọng có tính chìa khóa đối với một bao gói khí quyển
biến đổi là độ chọn lọc của nó tức là tỷ lệ thấm CO2/O2 của vật liệu bao gói. Độ
chọn lọc quyết định mối liên hệ giữa nồng của CO2 và O2 đối với bao gói nhất định.
Chỉ khi nào độ chọn lọc của bao gói thỏa mãn được yêu cầu của sản phẩm đối với
O2 và CO2 thì giá trị O2 và CO2 tối ưu mới có thể đạt được. Yêu cầu về độ chọn lọc
của sản phẩm lại phụ thuộc vào tỷ lệ giữa CO2 sinh ra O2 tiêu thụ của sản phẩm đó,
có nghĩa là tỷ lệ hô hấp và các thành phần tối ưu đối với CO2 và O2 của sản phẩm
đó [61].
Độ chọn lọc có liên quan đến nhu cầu thành phần CO2 và O2 cần thiết cho
từng loại sản phẩm và có thể được xác định theo phương trình dưới đây [61].

21

www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

S = RQ

∆pO 2
∆pCO 2

(2)

Trong đó S là độ chọn lọc cần thiết, RQ là tỷ số hô hấp và ∆pO2 và ∆pCO2 là
gradien áp suất riêng phần đối của khí so với môi trường không khí thông thường.
Khái niệm này chủ yếu để phân loại các vật liệu bao gói cho một sản phẩm
nhất định. Bảng 1.2, 1.3 trình bảy điều kiện thành phần khí cần thiết cho một số loại
rau quả. Ý nghĩa của các bảng này chính là tính toán cân bằng khối lượng nên phải
dựa trên việc lựa chọn vật liệu bao gói tốt, có độ chọn lọc phù hợp với sản phẩm.
Các vật liệu sẵn có hiếm khi phù hợp với các yêu cầu cho MAP cho hầu hết các sản
phẩm (bảng 1.4) [62].
Cũng phải chỉ ra rằng độ thẩm thấu đo được nhà sản xuất không phản ánh
hoạt động màng MAP. Quá trình trao đổi khí trong màng MAP liên quan đến quá
trình khuếch tán ngược dòng của các khí hỗn hợp và gradien nồng độ khí không
phải là bất biến [61].
Bảng 1.2. Điều kiện MA và độ chọn lọc cần thiết cho bao gói khí quyển biến đổi
đối với các loại quả
Điều kiện MA
Sản phẩm

Nhiệt độ
(oC)

%O2

%CO2

Độ chọn lọc

Táo

0-5

3.0 (2-3)

3.0 (1-2)

6.0 (9-190

Mơ

0-5

2.5 (2-3)

2.5 (2-3)

7.4 (6-9.5)

Anh đào

0-5

6.5 (3-10)

11 (10-12)

1.3 (0.9-1.8)

Sung

0-5

5(5)

15 (15)

1.1 (1.1)

Kiwi

0-5

2(2)

5 (5)

3.8 (3.8)

Quả xuân đào

0-5

1.5(1-2)

5 (5)

3.9 (9.5-10)

Quả đào

0-5

1.5(1-2)

5 (5)

3.9 (3.8-4)

Lê

0-5

3 (2-3)

10 (0-1)

1.8(18.0-19.0)

Hồng

0-5

4 (3-5)

6.5 (5-8)

2.6(2.0-3.6)

Mận

0-5

1.5 (1-2)

2.5 (0-5)

7.8 (3.8-20.0)

Quả mâm xôi

0-5

10(10)

6 (15-20)

1.8 (0.6-0.8)

Quả

22

www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

Dâu tây

6 (10)

15 (15-20)

1 (0.6-0.8)

Các loại quả nhiệt đới và cận nhiệt đới
Lê tàu

5-13

3.5 (2-5)

6.5 (3-10)

2.7 (1.6-6.3)

Chuối

12-15

3.5 (2-5)

3.5 (2-5)

5.0 (3.2-9.5)

Nho

10-15

6.5 (3-10)

7.5 (5-10)

1.9 (1.1-3.6)

Chanh

10-15

5 (5)

10 (0-5)

1.6 (3.2-16)

Chanh tây

10-15

5 (5)

7.5 (5-10)

2.1 (1.6-16)

Xoài

10-15

5 (5)

5 (5)

3.2 (3.2)

Oliu

8-12

3.5 (2-5)

7.5 (5-10)

2.3 (1.6-3.8)

Cam

5-10

10 (10)

5 (5)

2.2 (2.2)

Đu đủ

10-15

5 (5)

10 (10)

1.6 (1.6)

Dứa

10-15

5 (5)

10 (10)

1.6 (1.6)

Bảng 1.3. Điều kiện MA và độ chọn lọc cần thiết cho bao gói khí quyển biến đổi
đối với các loại rau quả
Sản phẩm

Điều kiện MA
Độ chọn lọc

Nhiệt độ
(oC)

%O2

%CO2

Actiso

0-5

2.5 (2-3)

4 (3-5)

4.6 (3.6-6.3)

Măng tây

0-5

5 (không khí)

10 (5-10)

1.6 (0.1-0.2)

Đậu nành

5-10

3 (1-2)

8 (5-10)

2.3 (1.8-3.8)

Bông cải xanh

0-5

3 (1-2)

8 (5-10)

2.3 (1.9-4.0)

Cải Brussels

0-5

4 (3-5)

6 (5-7)

2.3 (1.9-4.0)

Bắp cải

0-5

4 (3-5)

6 (5-7)

2.8 (2.3-3.6)

Dưa đỏ

3-7

4 (3-5)

12 (10-15)

1.4 (1.1-1.8)

Súp lơ

0-5

2 (2-5)

3 2-5)

6.3 93.2-9.5)

Cần tây

0-5

5 (2-4)

3 (0)

5.3(>17)

Ngô ngọt

0-5

3 (2-4)

(0)

1.2 (0.8-1.9)

Dưa chuột

8-12

(3-5)

15 (10-20)

(>16)

Quả ngọt

10-12

(3-5)

(0)

(>16)

Tỏi tây

0-5

2.2 (1-2)

(0)

3.8 (3.8-6.7)

Xà lách

0-5

2 (2-5)

5 (3-5)

9.5 (>16)

Rau, quả

23

www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

Nấm rơm

0-5

5 (không khí)

10 (10-15)

1.6 (<0.1)

Đậu bắp

0-12

4 (3-5)

2 (0)

8.5 (>16)

Hành tây, khô

0-5

(1-2)

(0)

(>19)

Hành tây, xanh

0-5

2 (1-2)

10(10-15)

1.9 (1.0-2.0)

Tiêu

8-12

3 (3-5)

8 (0)

2.3 (16-18)

Rau rền

0-5

Không khí

(10-20)

(<0.1)

loại

12-20

5 (3-5)

10 (10)

1.6 (16-18)

Cà chua loại chín
một phần

8-12

3 (3-5)

5 (10)

3.6 (15-18)

Cà chua
xanh

Bảng 1.4. Khả năng thấm khí và độ chọn lọc của một số loại polyme tại 40C
Polyme (độ dày 1µm)

Độ thấm
KO2a

Cao su Silicon (Màng Marcellin)

Độ chọn lọc
KCO2a

0

1.10 x 10

-1

S=KCO2/KO2
0

6.6

-1

2.4

7.13 x 10

Etylxenlulozơ

1.55 x 10

Cao su thiên nhiên

9.50 x 10-2

6.72 x 10-1

7.1

Polybutadien

8.39 x 10-2

7.73 x 10-1

9.2

7.36 x 10

-2

6.52 x 10

-1

9.2

Polyvinylclorua-vinylaxetat

2.62 x 10

-2

1.74 x 10

-1

6.6

Polyvinylclorua (PVC-RMF-61)

2.30 x 10-2

1.40 x 10-1

6.1

Polyetylen tỷ trọng thấp (0.92g/cm3)

1.20 x 10-2

8.10 x 10-2

6.7

4.66 x 10

-3

1.47 x 10

-2

3.2

3.90 x 10

-3

3.14 x 10

-2

8.0

Cao su butyl

3.60 x 10

-3

1.60 x 10

-2

4.4

Cao su hydroclorua (Pliofilm hóa dẻo)

1.50 x 10-3

3.67 x 10-3

2.2

Polyetylen tỷ trọng cao (0.96g/cm3)

1.53 x 10-4

7.40 x 10-4

4.8

1.44 x 10

-4

4.93 x 10

-4

3.4

Polyamit (nylon)

8.16 x 10

-5

3.84 x 10

-4

4.7

Saran

4.54 x 10-6

Poly(butadien-styren)

Polypropylen
Xenlulozơ axetat

Polyetylen terephtalat (Mylar)

24

3.78 x 10

4.63 x 10-5

10.2


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

1.3.1.2. Thiết kế bao gói biến đổi khí quyển
Nhiều nghiên cứu về MAP liên quan đến việc lựa chọn màng bao gói sử dụng
cân bằng giữa hô hấp và độ thẩm thấu khí ở trạng thái dừng. Một số nhà nghiên cứu
đã cố gắng thiết kế MAP dựa trên cơ sở phân tích về tốc độ hô hấp của một loại sản

phẩm bảo quản ở nhiệt độ nhất định và trong khí quyển MA. Từ đó, có thể tính toán
được độ thẩm thấu khí cần thiết nhằm thiết lập môi trường khí quyển biến đổi mong
muốn bên trong bao gói [63, 64]. Mặt khác, một số nhà nghiên cứu cũng đã phát
triển các mô hình dự đoán, lựa chọn màng polyme thích hợp cũng như những biến
đổi của khí quyển bên trong bao gói [61].
Hệ kết hợp MAP cho sản phẩm tươi nhờ sử dụng 2 thiết bị (màng silicon và
màng xốp), chúng có độ chọn lọc khác nhau và khoảng chọn lọc hiệu dụng có thể
đạt được từ 1đến 6. Dựa trên dữ liệu thu được, hầu hết rau quả tươi cần có độ chọn
lọc 1,5-4, các hệ kết hợp này có thể phù hợp với nhiều sản phẩm. Bởi vậy, yêu cầu
về bao gói MAP có thể giảm bớt và được đơn giản hóa [65-67].
Những vấn đề khác liên quan tới việc thiết kế chế tạo MAP là tác động của
nhiệt độ tới sự phát triển của khí quyển thiếu oxy và sự phát triển của khí quyển
biến đổi trong bao gói. Biến động của nhiệt độ có tác động tới tốc độ hô hấp, và bởi
vậy cũng tác động tới khí quyển bên trong bao gói do độ thẩm thấu của hầu hết vật
liệu bao gói là ít nhạy cảm với thay đổi của nhiệt độ. Bao gói khí quyển biến đổi có
độ nhẵn tối ưu phải là bao gói có khả năng bù lại sự thay đổi thành phần khí do thay
đổi hô hấp. Nhiệt độ có thể làm trầm trọng thêm vấn đề bù trừ do sự trao đổi nhiệt
khối vì nó có liên quan đến hô hấp và sự biến đổi của pha khí khi biến động nhiệt
[68].
Những thay đổi nhiệt độ cũng xuất hiện trong quá trình xử lý và phân phối
rau quả. Tuy nhiên, tác động lại phụ thuộc vào giá trị cũng như sự kéo dài của
những biến động này. Một bao gói nhỏ dễ bị tổn thương hơn đối với tác động do
thay đổi nhiệt độ bởi vì khối lượng của nó nhỏ hơn và thể tích khoảng trống nhỏ
hơn. Một bao gói lớn có thể ít bị ảnh hưởng với những thay đổi về nhiệt độ do quá
trình trao đổi nhiệt của bao gói lớn diễn ra rất chậm. Vật liệu bao gói và việc thiết
kế bao gói có thể dẫn tới bao gói có hệ số trao đổi nhiệt tổng khác nhau. Mặc dù

25