Nghiên cứu cải thiện khả năng chống ẩm của vật liệu polymer thực phẩm trong sản xuất bao bì tự hủy

Nghiên cứu tăng độ bền và khả năng chống ẩm cho màng sinh học với công thức tối ưu từ luận văn tốt nghiệp của Phạm Lan Hương, Võ Minh Trung 2010 “Nghiên cứu cải thiện độ bền màng sinh h

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

ĐỀ TÀI SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN KHẢ NĂNG CHỐNG ẨM CỦA VẬT LIỆU POLYMER THỰC PHẨM TRONG SẢN XUẤT

BAO BÌ TỰ HỦY

NGUYỄN HỮU CHUNG

VÕ HOÀNG HƢNG

TP Hồ Chí Minh, tháng 08/2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

ĐỀ TÀI SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN KHẢ NĂNG CHỐNG ẨM CỦA VẬT LIỆU POLYMER THỰC PHẨM TRONG SẢN XUẤT BAO

BÌ TỰ HỦY

NGUYỄN HỮU CHUNG

VÕ HOÀNG HƯNG

TRANG TỰA

TP Hồ Chí Minh, tháng 08/2011

MỤC LỤC

Trang

TRANG TỰA i

MỤC LỤC ii

TÓM TẮT v

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH viii

DANH SÁCH CÁC BẢNG x

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích của đề tài 2

1.3 Nội dung của đề tài 2

1.4 Yêu cầu của đề tài 2

Chương 2 TỔNG QUAN 3

2.1 Tổng quan về bao bì 3

2.1.1 Khái niệm bao bì 3

2.1.2 Chức năng của bao bì 3

2.1.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với bao bì 3

2.1.4 Một số vấn đề về việc sử dụng bao bì nylon hiện nay 4

2.2 Polymer tự hủy sinh học 7

2.2.1 Khái niệm 7

2.2.2 Một số tiêu chuẩn mà các nhà khoa học đưa ra để định nghĩa polymer có khả năng phân hủy sinh học 7

2.2.3 Các loại polymer tự phân hủy sinh học 8

2.2.3.1 Các polymer tự phân hủy sinh học tự nhiên 8

2.2.3.2 Các polyester phân hủy sinh học 8

2.2.4 Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới về các loại polymer tự phân hủy sinh học 8

2.2.5 Ứng dụng của polymer sinh học 11

2.3 Nguyên liệu dùng làm bao bì sinh học 11

2.3.1 Tinh bột sắn 11

2.3.1.1 Giới thiệu chung về tinh bột sắn và các tính chất 11

2.3.1.2 Ứng dụng của tinh bột sắn 12

2.3.1.3 Polymer tự phân hủy sinh học trên cơ sở tinh bột 12

2.3.1.4 Các loại tinh bột biến tính và ứng dụng 13

2.3.2 Polyvinyl alcohol (PVA) 18

2.3.2.1 Khái niệm 18

2.3.2.2 Tính chất của PVA 18

2.3.3 Protein 20

2.3.4 Polylactic acid 21

2.3.5 Glyoxal 21

2.3.6 Phụ gia chống thấm trong ngành giấy 21

2.3.4.1 Keo AKD (Alkyl Ketene Dimer) 21

2.3.4.2 Keo ASA (Alkenyl Succinic Anhydride) 22

2.3.7 Phụ gia tăng độ bền ướt trong ngành giấy 22

2.4 Cơ sở lý thuyết của quá trình chế tạo bao bì tự hủy sinh học 23

Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

3.1 Thời gian và địa điểm thực hiện 24

3.2 Nguyên vật liệu, thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 24

3.2.1 Nguyên vật liệu thí nghiệm 24

3.2.2 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 25

3.3 Phương pháp thí nghiệm 26

3.3.1 Thí nghiệm sơ bộ: Xác định ẩm độ ban đầu của nguyên liệu 26

3.3.2 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu tạo màng phân hủy sinh học từ tinh bột sắn có bổ sung glyoxal vào công thức 3.1 27

3.3.3 Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ glyoxal bổ sung đến độ bền kéo đứt và độ bền đâm thủng của các màng tạo thành từ tinh bột sắn ở thí nghiệm 1 31

3.3.4 Thí nghiệm 3: Nghiên cứu tạo màng từ tinh bột biến tính acetate có bổ sung glyoxal để tạo liên kết crosslink tăng độ bền cho màng 34

3.3.5 Thí nghiệm 4: Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ glyoxal bổ sung đến độ bền kéo đứt và độ bền đâm thủng của các màng tạo thành từ tinh bột biến tính acetate ở thí nghiệm 3 35

3.3.6 Thí nghiệm 5: Đánh giá độ bền kéo đứt và độ bền đâm thủng giữa 2 loại màng tạo thành từ tinh bột sắn và tinh bột biến tính acetate có bổ sung

glyoxal 36

3.3.7 Thí nghiệm 6: Nghiên cứu ảnh hưởng của tinh bột biến tính acetate và tỷ lệ glyoxal đến khả năng hút ẩm của màng trong điều kiện môi trường bình thường 37

3.3.8 Thí nghiệm 7: Đánh giá khả năng phân hủy trong đất ẩm của màng tạo thành 38 3.3.9 Thí nghiệm 8: Đánh giá khả năng ghép mí thành bao bì và đánh giá độ bền mí ghép 39

3.3.10 Thí nghiệm 9: Nghiên cứu áp dụng phụ gia chống thấm AKD của ngành giấy vào chế tạo màng phân hủy sinh học 40

3.4 Phương pháp xử lý số liệu: 41

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42

4.1 Ẩm độ ban đầu của nguyên liệu 42

4.2 Tính cảm quan của màng polymer ở thí nghiệm 1 42

4.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ glyoxal đến các tính chất cơ học của màng (thí nghiệm 2) 44

4.4 Tính cảm quan của màng polymer ở thí nghiệm 3 47

4.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ glyoxal đến các tính chất cơ học của màng (thí nghiệm 4) 50

4.6 Đánh giá độ bền giữa các màng tạo thành từ tinh bột sắn và tinh bột biến tính acetate (thí nghiệm 5) 52

4.7 Ảnh hưởng của tinh bột biến tính acetate và tỷ lệ glyoxal đến khả năng hút ẩm của màng so với tinh bột sắn (thí nghiệm 6) 53

4.8 Khả năng phân hủy trong đất ẩm (thí nghiệm 7) 55

4.9 Khả năng ghép mí và độ bền mí ghép (thí nghiệm 8) 56

4.10 Khả năng chống ẩm, chống thấm cho màng của phụ gia AKD (thí nghiệm 9) 59

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 61

5.1 Kết luận 61

5.2 Đề nghị 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

PHỤ LỤC 65

TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu cải thiện khả năng chống ẩm của vật liệu polymer thực phẩm trong sản xuất bao bì tự hủy” được tiến hành tại phòng thí nghiệm I4, Bộ môn Công nghệ Hóa học, trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng 6/2010 đến tháng 08/2011

Nguồn nguyên liệu chính được sử dụng là tinh bột sắn (khoai mì), tinh bột sắn biến tính ester hóa, PVA, sorbitol, glycerol, glyoxal và dung môi là nước

Nghiên cứu tăng độ bền và khả năng chống ẩm cho màng sinh học với công thức

tối ưu từ luận văn tốt nghiệp của Phạm Lan Hương, Võ Minh Trung (2010) “Nghiên

cứu cải thiện độ bền màng sinh học để làm bao bì” bằng cách sử dụng glyoxal để tạo

liên kết crosslink và sử dụng tinh bột biến tính ester hóa thay cho tinh bột thông thường

Các thí nghiệm được bố trí theo kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn (CRD) và kiểu khối đầy đủ ngẫu nhiên (RCBD), trong đó yếu tố thí nghiệm là loại tinh bột (tinh bột sắn và tinh bột biến tính acetate) và tỷ lệ glyoxal bổ sung vào công thức tạo màng, mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần Các tính chất của màng polymer đã được khảo sát như độ bền kéo đứt, độ bền đâm thủng, độ phân rã trong nước và phân hủy sinh học trong đất… Đồng thời cũng khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung chất tạo crosslink là glyoxal đến các tính chất của màng

Những nguyên liệu được sử dụng là tinh bột sắn (khoai mì), tinh bột biến tính acetate, PVA, sorbitol, glycerol, glyoxal và dung môi là nước Công thức chính được

sử dụng để tổng hợp màng polymer tự phân hủy sinh học là tinh bột : PVA : glycerol : sorbitol = 43 : 27 : 10 : 20 (tính theo thành phần khô), độ ẩm của hỗn hợp đổ màng là

88 % tính theo căn bản ướt

Màng tạo thành từ tinh bột biến tính acetate khi chưa bổ sung glyoxal có độ bền

cơ học kém hơn so với màng từ tinh bột sắn và độ mềm dẻo cao hơn

Glyoxal có tác dụng làm tăng đáng kể độ bền của cả 2 loại màng tạo thành từ tinh bột sắn và tinh bột biến tính acetate nhưng không làm giảm khả năng hút ẩm của các

màng tạo thành Màng B2 dùng nguyên liệu là tinh bột biến tính acetate với tỷ lệ bổ sung glyoxal là 3 % có độ bền và độ mềm dẻo tốt, là màng tối ưu của đề tài

Màng tối ưu B2 tương đối trong suốt, láng, bóng, dẻo, khả năng ghép mí tạo bao

bì rất tốt, phân rã tốt trong nước và phân hủy hoàn toàn trong đất ẩm sau 7 ngày Tuy nhiên độ ổn định ẩm của màng chưa tốt, thay đổi nhanh theo ẩm độ môi trường Ẩm

độ của màng càng cao độ bền của màng càng giảm, độ dẻo tăng lên, màng dính vào nhau

Nghiên cứu sơ bộ việc sử dụng phụ gia chống thấm ankyl ketene dimer (AKD) trong ngành giấy cho thấy dung dịch hồ hóa không còn dính vào becher chứa và thiết

bị khuấy trộn, tăng độ bền trong nước cho màng, cải thiện tính cảm quan về màu sắc,

độ trong, nhưng vẫn chưa cải thiện đáng kể khả năng hút ẩm và thấm nước của màng

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

Am/Ap: amylose/amylopectin

AKD: Alkyl Ketene Dimer: keo chống thấm trong ngành giấy

ASA: Alkenyl Succinic Anhydride: keo chống thấm trong ngành giấy

ISO: International Standard Oganization

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1. Bao nylon trên một kênh tại quận Tân Phú, ảnh chụp chiều 12/3/2009

(Nguồn: http://forum.vietnamxanh.org) 5

Hình 2.2. Một dòng kênh đầy bao nylon, một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường ở TP Hồ Chí Minh (Nguồn: http://www.tin247.com) 6

Hình 2.3. Cấu trúc hạt tinh bột sắn quan sát trên kính hiển vi điện tử quét SEM 12

Hình 2.4. Công thức cấu tạo của PVA 18

Hình 3.1. Công thức phân tử PVA 24

Hình 3.2. Công thức phân tử glycerol 24

Hình 3.3. Công thức phân tử sorbitol 25

Hình 3.4. Công thức phân tử glyoxal 25

Hình 3.5. Quy trình thí nghiệm chế tạo màng polymer tự phân hủy sinh học 28

Hình 3.6. Khuôn, ống cán màng và xylanh hút nguyên liệu vào khuôn 29

Hình 3.7. Thước kẹp và đo độ dày màng bằng thước kẹp 30

Hình 3.8. Bố trí đo độ dày của màng 31

Hình 3.9. Máy phân tích cấu trúc TA.XTplus với đầu đo kéo đứt 32

Hình 3.10. Các thông số cài đặt cho quá trình đo độ bền kéo 32

Hình 3.11. Mẫu cắt để đo độ bền kéo đứt 33

Hình 3.12. Máy phân tích cấu trúc với đầu đo cầu và đo độ bền đâm thủng bằng đầu đo cầu…… 33

Hình 3.13. Cài đặt thông số cho quá trình đo 33

Hình 3.14. Dạng mẫu cắt để đo độ bền đâm thủng 34

Hình 3.15. Đo ẩm độ của màng trong điều kiện môi trường bình thường 38

Hình 3.16. Khảo sát khả năng phân hủy trong đất ẩm 39

Hình 4.1. Các màng tạo thành từ thí nghiệm 1 43

Hình 4.2. Đồ thị so sánh giá trị đo đâm thủng bằng đầu đo cầu của các màng ở thí

nghiệm 2…… 45

Hình 4.3. Đồ thị so sánh giá trị đo kéo đứt của các mẫu màng ở thí nghiệm 4 46

Hình 4.4. Các màng tạo thành từ thí nghiệm 3 48

Hình 4.5. Đồ thị so sánh giá trị đo đâm thủng bằng đầu đo cầu của các màng ở thí nghiệm 4… 50

Hình 4.6. Đồ thị so sánh giá trị đo kéo đứt của các mẫu màng ở thí nghiệm 4 51

Hình 4.7. Đồ thị tương quan độ bền đâm thủng giữa tinh bột sắn – tinh bột acetate52 Hình 4.8. Đồ thị tương quan độ bền kéo đứt giữa tinh bột sắn – tinh bột acetate 53

Hình 4.9. Đồ thị so sánh giá trị ẩm độ các màng ở điều kiện thường 54

Hình 4.10. Đồ thị so sánh giá trị ẩm độ các màng ở điều kiện thường 54

Hình 4.11. Kết quả kiểm tra khả năng phân hủy trong đất ẩm 55

Hình 4.12. Mẫu màng đã được ghép mí để đo độ bền mí ghép 56

Hình 4.13. Đo độ bền mí ghép 56

Hình 4.14. Kết quả đo độ bền mí ghép 57

Hình 4.15. Màng được ghép mí tạo thành bao bì 57

Hình 4.16. Đo khả năng chứa đựng của bao bì tạo thành 58

Hình 4.17. Sau 5 ngày treo màng 58

Hình 4.18. Đồ thị so sánh độ ẩm của các màng có bổ sung AKD và màng đối chứng……… 59

Hình 4.19. Độ phân rã của các màng sau 2 ngày 60

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Hàm lượng rác thải sinh hoạt ở đô thị Việt Nam (Nguồn: công ty Công

trình đô thị - thị xã Sóc Trăng) 4

Bảng 2.2. Các loại sản phẩm tinh bột biến tính: 17

Bảng 3.1. Bố trí thí nghiệm đổ màng thí nghiệm 1 27

Bảng 3.2. Tỷ lệ thành phần khối lượng nguyên liệu của các màng cần tổng hợp (tính theo thành phần khô) 30

Bảng 3.3. Bố trí thí nghiệm đo độ bền kéo đứt và đâm thủng 31

Bảng 3.4. Bố trí thí nghiệm đổ màng thí nghiệm 4 35

Bảng 3.5. Bố trí thí nghiệm đo độ bền kéo đứt và độ bền đâm thủng 36

Bảng 3.6. Các mẫu màng thí nghiệm bổ sung phụ gia chống thấm AKD 40

Bảng 4.1. Ẩm độ ban đầu của các nguyên liệu 42

Bảng 4.2. Độ dày trung bình các mẫu màng tạo thành từ tinh bột sắn thí nghiệm 1 44 Bảng 4.3. Độ dày trung bình của một số màng 44

Bảng 4.4. Bảng giá trị đo đâm thủng bằng đầu đo cầu ở thí nghiệm 2 45

Bảng 4.5. Bảng kết quả đo độ bền kéo đứt ở thí nghiệm 2 46

Bảng 4.6. Độ dày trung bình các mẫu màng thí nghiệm 1 49

Bảng 4.7. Độ dày trung bình của một số màng 49

Bảng 4.8. Bảng giá trị đo đâm thủng bằng đầu đo cầu ở thí nghiệm 4 50

Bảng 4.9. Bảng kết quả đo độ bền kéo đứt ở thí nghiệm 4 51

Bảng 4.10. Bảng giá trị ẩm độ của các màng trong điều kiện thường 53

Bảng 4.11. Bảng giá trị ẩm độ của các màng trong điều kiện thường 54

Bảng 4.12. Bảng giá trị độ ẩm của các màng có bổ sung AKD và màng đối chứng……… 59

Trước thực trạng này, từ những năm 1980, nhiều nước trên thế giới đã bắt đầu nghiên cứu những dạng vật liệu tương ứng tính năng của polymer truyền thống để thay thế Đó chính là polymer có khả năng phân hủy sinh học mà khi gặp tác động của nước, không khí, nấm, vi khuẩn trong tự nhiên, chúng sẽ tự phân hủy thành những chất đơn giản, có lợi cho đất và không gây độc hại cho môi trường

Nguyên liệu để sản xuất các loại polymer phân hủy sinh học hiện nay chủ yếu lấy

từ tinh bột Và để không làm ảnh hưởng đến vấn đề an ninh lương thực thì tinh bột sắn

là sự lựa chọn thích hợp nhất với điều kiện nước ta Mặc dù đã có nhiều loại bao bì sinh học được nghiên cứu sản xuất nhưng vấn đề gặp phải là độ bền của màng không cao và khả năng hút ẩm của màng khá lớn nên rất khó ứng dụng trong đời sống Vấn

đề đặt ra là phải tìm ra phương pháp vừa tăng bền vừa chống ẩm cho màng sinh học nhưng cũng đảm bảo khả năng phân hủy sinh học của màng Xuất phát từ nhu cầu thực

tế đó và được sự cho phép của Bộ môn Công Nghệ Hóa Học, trường Đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Trương Vĩnh, chúng

tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu cải thiện khả năng chống ẩm của vật liệu polymer thực phẩm trong sản xuất bao bì tự hủy”

1.2 Mục đích của đề tài

 Nghiên cứu chế tạo màng sinh học từ nguyên liệu là tinh bột sắn thường, tinh bột sắn biến tính acetate, PVA, glycerol, sorbitol, glyoxal

 Đánh giá ảnh hưởng của tinh bột sắn biến tính acetate và glyoxal đến tính hút

ẩm và khả năng phân hủy sinh học của màng

 Nghiên cứu cải thiện tính hút ẩm của màng sử dụng phụ gia chống thấm AKD

trong ngành giấy

 Sản xuất thử bao bì theo các kết quả tối ưu ở trên, đánh giá khả năng ứng

dụng để bao gói thực phẩm

1.3 Nội dung của đề tài

 Tạo màng polymer sinh học bằng phương pháp tráng – sấy với các công thức phối trộn khác nhau

 Phân tích các đặc tính cơ lý của các màng tạo thành, đánh giá ảnh hưởng của tinh bột sắn biến tính acetate và tỷ lệ glyoxal đến độ bền của màng, từ đó tìm ra tỷ

lệ tối ưu

 Phân tích ảnh hưởng của tinh bột sắn biến tính acetate và glyoxal đến khả năng phân rã trong nước, khả năng hút ẩm, độ ổn định ẩm và khả năng phân hủy sinh học trong đất

 Thử nghiệm sử dụng phụ gia chống thấm AKD trong ngành giấy vào việc chống thấm, chống hút ẩm cho màng

 Chế tạo bao bì thử nghiệm và đánh giá khả năng ứng dụng trong đời sống

1.4 Yêu cầu của đề tài

 Đánh giá được ảnh hưởng của loại tinh bột nguyên liệu dùng làm màng đến

độ bền và khả năng hút ẩm của màng

 Tìm ra được quy trình sản xuất màng sinh học có thể làm bao bì

 Sản xuất thử bao bì sinh học thay thế bao nylon

 Bao bì phải có tính bền, dẻo, khả năng hút ẩm kém, không bị độ ẩm của vật liệu làm hỏng, rách bao bì

 Bao bì phải phân hủy tốt trong môi trường đất

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Tổng quan về bao bì

2.1.1 Khái niệm bao bì

Theo Tổng cục Tiêu chuẩn – Đo lường – Chất lượng số 23 TĐC/QĐ ngày 20 tháng 02 năm 2006:

“Bao bì là vật chứa đựng, bao bọc thực phẩm thành đơn vị để bán (bán lẻ và bán sỉ) Bao bì có thể bao gồm nhiều lớp bao bọc, có thể phủ kín hoàn toàn hay chỉ bao bọc một phần sản phẩm”

Theo Wikipedia:

“Bao bì là một ngành khoa học, nghệ thuật và kỹ thuật của việc chứa đựng và bảo

vệ sản phẩm để phân phối, tồn trữ, buôn bán và sử dụng”

2.1.2 Chức năng của bao bì

Tập hợp, chứa đựng

Bảo vệ

Thông tin: hàm lượng, cách sử dụng, bảo quản, hạn sử dụng, …

Giúp quá trình sử dụng, vận chuyển, phân phối dễ dàng hơn

Tiếp thị (marketing) (Phạm Tuấn Anh, 2011)

2.1.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với bao bì

Bền cơ học, bền nhiệt

Kín

Tiện lợi trong phân phối, bảo quản

Có tính công nghệ cao

Thân thiện với môi trường

Giá thành hạ (Phạm Tuấn Anh, 2011)

2.1.4 Một số vấn đề về việc sử dụng bao bì nylon hiện nay

 Lƣợng bao bì nylon đƣợc sử dụng

Ngày nay, theo xu thế phát triển của công nghiệp hoá – hiện đại hóa, bao bì nylon

là một lựa chọn tất yếu, điều này được minh chứng rất cụ thể, khi đi chợ, gần như mọi thứ hàng hoá giao dịch xong, người mua đều nhận hàng hóa được gói trong bọc nylon Đây là một vấn đề cần phải quan tâm

Theo số liệu thống kê của công ty Công trình Đô thị thị xã Sóc Trăng, mỗi ngày rác thải trên dưới 80 tấn, hệ thống thu gom rác thải của công ty thu được khoảng 60 tấn/ngày, lượng rác còn lại một phần dân tự xử lý bằng cách đốt, phần còn lại bị thải phát tán vào đất, kênh rạch, ao hồ, Đây chính là nguồn gây ô nhiễm môi trường và

là mầm mống lan truyền, phát sinh dịch bệnh

Đặc điểm hàm lượng rác thải sinh hoạt ở các đô thị Việt Nam được phân tích cụ thể qua bảng 2.1

Bảng 2.1 Hàm lượng rác thải sinh hoạt ở đô thị Việt Nam

(Nguồn: công ty Công trình đô thị - thị xã Sóc Trăng)

Hình 2.1 Bao nylon trên một kênh tại quận Tân Phú, ảnh chụp chiều 12/3/2009

(Nguồn: http://forum.vietnamxanh.org)

 Ảnh hưởng của bao bì nylon đến môi trường và con người

Túi nylon vứt bừa bãi trong môi trường đã và đang gây ra những tác hại rất lớn cho môi trường, bởi túi nylon lẫn vào đất có thể làm chậm sự tăng trưởng của cây trồng, ngăn cản oxygen đi qua đất, gây xói mòn đất Túi nylon nằm kẹt sâu trong cống, rãnh, kênh, rạch còn làm tắc nghẽn cống, rãnh, kênh, rạch, gây ngập úng bởi không có

sự tác động của nhiệt độ cao từ ánh sáng mặt trời, thì phải mất 500 – 1.000 năm, túi nylon mới có thể bị phân hủy

Không chỉ gây hại đối với môi trường, mà túi nylon nếu không được sử dụng đúng cách cũng gây hại cho chính người sử dụng Túi nylon được dùng trong đóng gói hoặc đựng thực phẩm chủ yếu được làm từ nhựa PE hoặc PP

Hàm lượng của các loại nhựa này không chứa chất độc, nhưng những chất phụ gia làm cho nhựa mềm, dẻo lại có khả năng gây độc cho người Những phụ gia này có thể phản ứng ở nhiệt độ 70 – 80 oC, trong khi đó nhiều người dân lại có thói quen sử dụng túi nylon đựng đồ ăn nóng tới gần 100 o

C

Ở những tình huống như vậy, khả năng đồ ăn đựng trong túi bị nhiễm độc là rất cao, đặc biệt là nhiễm chất độc DOP DOP là một hóa chất dẻo, có tác dụng giống như hormone nữ, rất có hại cho nam giới và trẻ em khi cơ quan sinh dục chưa hoàn chỉnh Nếu bị nhiễm chất này lâu dài, các bé trai có thể bị nữ tính hóa, vô sinh nam, còn trẻ

em nữ thì có nguy cơ dậy thì sớm DOP tồn tại 5 – 10 % trong các hóa chất dẻo đang được sử dụng

Túi nylon rất khó tái sử dụng, nếu thải ra mà không được thu gom sẽ gây tắc nghẽn cống rãnh, làm ứ đọng nước thải, phát sinh ruồi, muỗi, dịch bệnh, phá hủy mỹ quan và hệ sinh thái đô thị Nằm lẫn trong đất, sẽ cản trở sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng bởi vì nylon rất khó phân hủy,

Hình 2.2 Một dòng kênh đầy bao nylon, một trong những nguyên nhân gây ô

nhiễm môi trường ở TP Hồ Chí Minh (Nguồn: http://www.tin247.com) Nguy hiểm hơn, nếu đốt không đúng cách, nylon sẽ phát thải nhiều loại khí độc, đặc biệt là dioxin – thứ chất độc mà nhân loại đang tiến hành loại trừ theo Công ước Stockholm về bảo vệ môi trường

Người ta tính rằng, vứt bỏ một túi nylon chỉ tốn 1 giây, nhưng nếu không có sự tác động bởi nhiệt độ cao của ánh sáng mặt trời thì phải mất từ 500 năm đến 1000 năm mới có thể phân hủy được Tuy nhiên, nếu đốt nylon không đúng cách sẽ gây ô nhiễm môi trường, nguy hại đến sức khỏe con người, động vật

Theo các nhà khoa học, trong một số loại túi nylon có lẫn lưu huỳnh, dầu hỏa nguyên chất, khi bị đốt cháy, gặp hơi nước sẽ tạo thành acid sulfuric dưới dạng các

cơn mưa acid, rất có hại cho phổi người và động vật Tệ hơn, túi nylon làm bằng nhựa PVC có chứa chlor, khi cháy tạo ra chất dioxin và hydrochloric acid vô cùng độc hại

2.2 Polymer tự hủy sinh học

2.2.1 Khái niệm

Polymer tự hủy sinh học là những polymer có khả năng tự phân hủy nhờ vào sự

hỗ trợ của vi sinh vật trong tự nhiên, không đòi hỏi năng lượng, không tạo ra các chất độc hại cho môi trường mà vẫn đảm bảo được các tính năng của polymer truyền thống

Sự phân hủy sinh học là một quá trình tự nhiên, trong đó các chất hữu cơ được chuyển thành những hợp chất đơn giản hơn, không làm ô nhiễm môi trường Sự phân hủy sinh học có thể xảy ra trong sinh quyển khi các vi sinh đóng vai trò trung tâm trong quá trình phân hủy (Phạm Ngọc Lân, 2006)

2.2.2 Một số tiêu chuẩn mà các nhà khoa học đƣa ra để định nghĩa polymer có khả năng phân hủy sinh học

Theo ISO 472-1988: Polymer có khả năng phân hủy sinh học là polymer mà sau một thời gian sử dụng, dưới những điều kiện đặc biệt của môi trường, nó mất đi một số tính chất do những thay đổi trong cấu trúc hóa học, những thay đổi này xảy ra tự nhiên nhờ các vi sinh vật trong môi trường, từ đó phân hủy polymer

Theo ASTM: Polymer có khả năng phân hủy sinh học là khả năng phân hủy thành carbon dioxide, methane, nước và các chất vô cơ hoặc sinh khối Trong đó cơ chế áp đảo là tác động của enzyme của vi sinh vật đo được bằng các thử nghiệm chuẩn trong một thời gian xác định phản ánh được điều kiện phân hủy Phân hủy sinh học là phân hủy do hoạt động của vi sinh vật gây ra, đặc biệt do hoạt động của enzyme dẫn đến sự thay đổi lớn về cấu trúc hóa học của vật liệu

Theo Hội đồng nghiên cứu polymer có khả năng phân hủy sinh học của Nhật: polymer có khả năng phân hủy sinh học là những polymer mà quá trình phân hủy của

nó tạo thành những hợp chất có trọng lượng phân tử thấp hơn, trong đó có ít nhất một giai đoạn thông qua sự chuyển hóa của các vi sinh vật trong tự nhiên

Chôn ủ: ASTM định nghĩa sự phân hủy do chôn ủ đó là nhựa có khả năng xảy ra phân hủy sinh học ở moi trường ủ như một phần của chương trình sẵn có, rằng nhựa sau đó không thể phân biệt bằng mắt trần được nữa, phân hủy thành CO2, nước, các hợp chất vô cơ và sinh khối với tốc độ phù hợp với vật liệu ủ (Phạm Ngọc Lân, 2006)

2.2.3 Các loại polymer tự phân hủy sinh học

2.2.3.1 Các polymer tự phân hủy sinh học tự nhiên

Polymer tự phân hủy sinh học tự nhiên là các polymer được tạo ra trong tự nhiên, trong các chu kỳ sinh trưởng của các cơ thể sống Việc tổng hợp chúng chủ yếu là sự trùng hợp từ các monomer xúc tác hoạt hóa bằng enzyme Các monomer này được hình thành một cách đặc thù nội trong các tế bào nhờ các quá trình trao đổi phức tạp (Phạm Ngọc Lân, 2006)

Các polymer tự phân hủy sinh học tự nhiên chủ yếu như polysaccharide (tinh bột, cellulose, chitin/chitosan), alginate, gelatine, …

2.2.3.2 Các polyester phân hủy sinh học

Polyester đóng vai trò áp đảo trong chế tạo nhựa phân hủy sinh học nhờ có chứa các liên kết ester dễ bị thủy phân Polyester có hai nhóm chính đó là polyester mạch thẳng và polyester vòng thơm

Các polyester phân hủy sinh học chủ yếu: PLA, PBS, PBAT, PHB, PHV, PCL… Các polymer phân hủy sinh học khác:

Polymer tan trong nước: PVA, EVOH

Nhựa phân hủy quang

Hạt phụ gia kiểm soát phân hủy

Polymer có mạch chính dễ bị thủy phân: polyester, polyamide, polyuretane và polyurea, polyanhydride, polyamide – enamide

Polymer có mạch chính chứa carbon: polyvinyl

Domenek S., Feuilloley P và ctv (2004) đã nghiên cứu khả năng phân hủy sinh học của chất dẻo sinh học tổng hợp từ gluten lúa mì Các thí nghiệm về độ phân hủy được tiến hành trong môi trường chất lỏng và trong đất trồng Kết quả cho thấy các vật liệu từ gluten phân hủy hoàn toàn sau 36 ngày trong điều kiện lên men hiếu khí và phân hủy trong 50 ngày trong đất trồng

Guohua Z., Ya L., và ctv (2006) đã nghiên cứu về khả năng kháng nước, tính chất cơ học và sự phân hủy sinh học của màng polymer trên cơ sở tinh bột ngô biến tính và PVA Kết quả chỉ ra rằng việc dùng tinh bột ngô biến tính cho khả năng kỵ nước tốt hơn so với tinh bột ngô thông thường, nhưng thay đổi không đáng kể theo tỉ

Tại Bỉ, loại bao bì từ vật liệu chứa tinh bột đã được sử dụng trong ngành kinh doanh thức ăn nhanh (kể cả để sản xuất ra các bộ đồ ăn dùng một lần) Polylactat cũng

đã được dùng thử làm bao bì đựng sữa chua, túi đựng và các bộ đồ ăn dùng một lần Đối với chất liệu polyalkanoat người ta khuyên áp dụng vào lĩnh vực làm bao bì đồ uống (hộp giấy đựng sữa, cốc, túi đựng thức ăn nhanh v.v )

Từ nhiều năm qua, giấy bóng kính và cellulose acetate đã được dùng làm bao bì thực phẩm Gần đây, Nhật Bản mới đưa ra loại màng mỏng polycaprolacton và chitosan – cellulose dễ phân hủy cho mục đích này Màng chitosan – cellulose có đặc tính thông khí tốt, rất thích hợp dùng làm bao bì cho rau, cà chua, …

 Ở nước ta

Viện Hoá Học Công Nghiệp đã chế tạo thành công màng polymer tự phân hủy trên cơ sở tổ hợp polymer giữa polyethylene, tinh bột hỗn hợp sắn, ngô cùng một số phụ gia khác Quá trình phân huỷ theo thuỷ phân, quang hoá bẻ gãy các liên kết hoá học, vi sinh vật gặm nhấm tự lên men cắt mạch của màng polymer Ứng dụng thực tế cho kết quả: màng polymer tự phân huỷ 100 % sau 4 tháng sử dụng Triển vọng thị trường nội địa là rất lớn

Công ty cổ phần văn hóa Tân Bình (ALTA) đã sản xuất được bao bì nhựa tự hủy sinh học theo công nghệ nước ngoài Năm 2003, công ty ALTA đã sản xuất và xuất khẩu mặt hàng này qua các nước Ý, Đức, Anh, Pháp theo đơn đặt hàng của khách hàng Trong 6 tháng đầu năm 2005, công ty ALTA đã xuất khẩu được 30 tấn bao bì nhựa tự hủy

Trong những năm gần đây, có khá nhiều doanh nghiệp bắt tay vào sản xuất bao bì không gây ô nhiễm môi trường Cụ thể, cuối năm 2005, công ty cổ phần văn hoá Tân Bình đầu tư sản xuất bao bì nhựa tự hủy theo công nghệ hiện đại của Canada Kế tiếp

là công ty Phú Hoà (Bến Tre) ra mắt các sản phẩm bao bì không gây ô nhiễm môi trường tận dụng từ nguồn phế liệu bã mía, xơ dừa bỏ lại sau thu hoạch

Gần đây nhất là công ty cổ phần Công nghệ mới (Long Biên, Hà Nội) đã ra mắt sản phẩm bao bì tự hủy được làm từ nhựa PE, PP, PVC trộn thêm các phụ gia tự hủy là các polymer sinh học

Một số trường đại học cũng đã nghiên cứu và tìm ra các loại vật liệu tạo thành màng sinh học có thể phân hủy hoàn toàn Cụ thể, trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh đã tạo ra một loại vật liệu sản xuất bao bì tự hủy hoàn toàn trong môi trường tự nhiên Hàm lượng của màng là tinh bột sắn kết hợp với PVA và chất độn là khoáng sét phân tán ở kích thước nanomet

Năm 2008, Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học trường ĐH Nông Lâm có một số đề tài nghiên cứu về màng polymer sinh học và đã tạo ra được màng sinh học có nhiều triển vọng trong các ứng dụng thực tế Ví dụ như Phan Thị Ngọc Hường – Trần Thuỳ Trang (2008) tạo ra màng sinh học có nguồn gốc từ tinh bột kết hợp với lòng trắng trứng có

bổ sung thêm PVA để tăng tính bền dẻo cho màng và kết hợp thêm đất sét làm tăng tính bền cơ học Nguyễn Ngọc Hoá (2008) với màng polymer tự hủy sinh học trên cơ

sở PVA và chitosan cùng với một số chất phụ gia, Kim Thị Thanh (2009) “Nghiên cứu

hoàn thiện tính chất cơ lý của màng bao bì sinh học”, Phạm Lan Hương, Võ Minh

Trung (2010), “Nghiên cứu cải thiện độ bền màng sinh học tinh bột khoai mì”

2.2.5 Ứng dụng của polymer sinh học

Các ứng dụng bao bì chiếm khoảng 47 % tổng nhu cầu thị trường polymer sinh học năm 2005 Những sản phẩm khác trong các lĩnh vực y tế, nông nghiệp và sản xuất giấy đóng vai trò nhỏ hơn nhưng không kém phần quan trọng, chiếm 11 % tổng nhu cầu thị trường (Tạp chí Công nghiệp hóa chất, số 06, 2007) Các lĩnh vực ứng dụng cụ thể của polymer tự phân hủy sinh học như sau:

Trong y học: chất dẻo sinh học dùng làm vật liệu cấy trong phẫu thuật chỉnh hình

và mạch máu, chỉ khâu phẫu thuật, ứng dụng trong chữa mắt, …

Trong nông nghiệp: màng polymer tự phân hủy sinh học đang được quan tâm nhiều trong nông nghiệp như các màng phủ đất, bầu ươm cây (planting container)… Sau khi phân hủy trở thành nguồn phân bón cho cây trồng

Bao bì: dùng làm bao bì thực phẩm, thân thiện với môi trường

Bao bì sinh học trong tương lai sẽ thay thế cho các loại bao bì vật liệu polymer có nguồn gốc từ dầu mỏ (như PE, PS) Cả ba loại polymer nói trên đều có hiệu quả cao và

dễ chế biến thành màng mỏng bằng công nghệ gia công chất dẻo thông thường

2.3 Nguyên liệu dùng làm bao bì sinh học

2.3.1 Tinh bột sắn

2.3.1.1 Giới thiệu chung về tinh bột sắn và các tính chất

Các loại tinh bột chính có mặt trên thị trường hiện nay gồm có tinh bột sắn, tinh bột khoai tây, tinh bột ngô, tinh bột gạo… Tinh bột sắn do có nhiều tính chất tốt, giá thành thấp, không ảnh hưởng đến an ninh lương thực nên hiện nay đang được đầu tư nghiên cứu chủ yếu để sản xuất bao bì tự phân hủy sinh học không chỉ ở nước ta mà trên toàn thế giới

Tinh bột sắn có màu rất trắng Trong quá trình sản xuất nếu củ được nghiền khi chưa bóc vỏ thì tinh bột thu được thường có màu tối Màu xám của tinh bột sắn ảnh hưởng tới chất lượng cũng như giá thành sản phẩm Củ sắn và tinh bột sắn có pH trong khoảng 6,0 – 6,3

Quan sát bằng SEM, hạt tinh bột sắn có kích thước từ 5 đến 40 µm với những hạt lớn từ 25 – 35 , hạt nhỏ từ 5 – 15 và nhiều hình dạng, chủ yếu là hình tròn, bề mặt nhẵn một bên mặt, có chỗ lõm hình nón và một núm nhỏ ở giữa

Hình 2.3 Cấu trúc hạt tinh bột sắn quan sát trên kính hiển vi điện tử quét SEM

Tinh bột sắn có hàm lượng amylopectin và phân tử lượng trung bình tương đối cao, 215000 g/mol so với 30500, 13500, 224500, và 276000 g/mol tương ứng ở amylose của ngô, tinh bột lúa mì, tinh bột lúa mì, khoai tây và bắp sáp Hàm lượng amylose trong tinh bột sắn khoảng 8 – 29 %, nhưng nói chung đa số các giống sắn có

tỷ lệ amylose từ 16 – 18 % Tinh bột sắn có tính chất tương tự tinh bột giàu amylopectin như có độ nhớt cao, xu hướng thoái hóa thấp và độ bền gel cao Hàm lượng amylose và amylopectin trong tinh bột sắn liên quan tới độ dính của củ nấu chín

và nhiều tính chất trong các ứng dụng công nghiệp

Tinh bột sắn có nhiệt độ hồ hóa trong khoảng 58,5 – 70 oC so với 56 – 66 oC ở khoai tây và 62 – 77 oC ở tinh bột ngô Việc tạo ra các dẫn xuất của tinh bột nhờ các liên kết ngang hay việc thêm các chất có hoạt tính bề mặt có thể thay đổi nhiệt độ hồ hóa Nhiệt độ hồ hóa cũng ảnh hưởng đến chất lượng nấu của tinh bột, nhiệt độ hồ hóa thấp thường làm chất lượng nấu thấp do tinh bột dễ bị phá vỡ

(Hoàng Kim Anh, Ngô Kế Sương và Nguyễn Xích Liên, 2006)

2.3.1.2 Ứng dụng của tinh bột sắn

Tinh bột sắn có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp dệt, công nghiệp giấy, công nghiệp thức ăn gia súc, công nghiệp thực phẩm (sử dụng các sản phẩm tinh bột thủy phân như maltodextrin, glucose, các loại syro glucose, maltose, fructose, cyclodextrin), công nghiệp lên men cồn và sản xuất acid hữu cơ như acid citric, trong sản xuất dược phẩm như vitamin C, kháng sinh từ dịch tinh bột thủy phân…

2.3.1.3 Polymer tự phân hủy sinh học trên cơ sở tinh bột

Trong tinh bột có liên kết α nên làm cho tinh bột mềm dẻo và tiêu hóa được Nhựa phân hủy sinh học trên cơ sở tinh bột có thể có hàm lượng tinh bột từ 10 – 90 %

Các polymer trên cơ sở tinh bột có thể đi từ ngô, lúa mì, sắn, gạo, khoai tây… Hàm lượng tinh bột cần lớn hơn 60 % trước khi xảy ra phân hủy Khi hàm lượng bột tăng lên thì polymer composite trở nên dễ phân hủy sinh học hơn và để lại phần không tan

ít hơn Thông thường các polymer trên cơ sở tinh bột được trộn hợp với các polymer

có tính chất tốt hơn để tạo ra các chất tốt cần thiết cho các ứng dụng khác nhau ví dụ như polyester mạch no, PVA

Phân hủy sinh học trên cơ sở tinh bột là kết quả tấn công của enzyme và các liên kết glucoside giữa các nhóm đường làm giảm độ dài mạch, phân chia mắc xích đường thành monosaccharide, disaccharide, oligosaccharide sắn sàng cho tiêu thụ theo con đường sinh học Ở hàm lượng tinh bột ít hơn (nhỏ hơn 60 %), các hạt tinh bột là những mối liên kết yếu trong nền nhựa và để cho vi sinh vật tấn công Điều này cho phép polymer phân li thành phân đoạn nhỏ nhưng không phải toàn bộ cấu trúc polymer bị phân hủy thực thụ

Các polymer phân hủy sinh học trên cơ sở tinh bột bao gồm:

Tinh bột nhiệt dẻo

Blend tinh bột với polyester tổng hợp mạch thẳng, no

Blend tinh bột / PVA

2.3.1.4 Các loại tinh bột biến tính và ứng dụng

Các loại tinh bột tự nhiên đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp Các ứng dụng khác nhau đòi hỏi những đặc tính khác nhau của tinh bột Ngoài

ra, do sự cải tiến công nghệ sản xuất và sự phát triển liên tục các sản phẩm mới, nhu cầu nghiêm ngặt hơn đối với các đặc tính và tính phù hợp sử dụng của tinh bột được đặt ra Các thuộc tính của tinh bột tự nhiên không đáp ứng đủ yêu cầu trong các ứng dụng và gia công Hậu quả là, cần thiết phải biến đổi các đặc tính của tinh bột để nhận được loại tinh bột có những tính năng đáp ứng yêu cầu

Công nghệ biến đổi tinh bột là nhờ vào các phương pháp chuyển đổi hoá học , vật

lý hoặc enzyme qua việc cắt các liên kết, định hình lại, oxy hoá hoặc thay thế hoá học trong phạm vi hạt tinh bột để làm thay đổi các đặc tính của tinh bột tự nhiên cho ra sản phẩm tinh bột biến đổi có các tính năng tốt hơn

Các loại tinh bột biến tính này có ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực sau: công nghệ dệt, bột và giấy, thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, nghề đúc, dược phẩm và khoan dầu

Kết quả của việc biến đổi này là 1 sản phảm tinh bột ổn định để sản xuất bột nhão bền vững qua nhiều chu kỳ đông lạnh - rã đông và ngăn ngừa tình trạng rỉ nước xảy ra Các ứng dụng rộng rãi trong thực phẩm như chất nền với độ ổn định đông lạnh -

rã đông tốt Các ứng dụng mở rộng trong thực phẩm là sự kết hợp tinh bột ester với tinh bột liên kết ngang

Trong công nghiệp giấy, tinh bột ester có thể cung cấp độ ổn định độ nhớt cực kỳ tốt

 Tinh bột oxy hoá:

Tinh bột tự nhiên có thể được xử lý với nhiều tác nhân oxy hóa để tạo nên tinh bột oxy hoá Tinh bột oxy hoá có chiều dài mạch ngắn hơn tinh bột tự nhiên Quá trình oxy hoá tạo ra sản phẩm có độ dẻo ổn định, cải thiện độ trắng và giảm số lượng vi sinh vật Ngoài ra, liên kết hydro làm giảm khuynh hướng thoái hoá Gel tinh bột có độ trong cao và mềm các tinh bột oxy hoá là tác nhân làm đặc tốt nhất cho các ứng dụng đòi hỏi gel có độ cứng thấp, điều này cải thiện độ dính trong nhào trộn bột và làm bánh

mỳ

Dung dịch loãng của tinh bột oxy hoá mức cao giữ được độ trong sau thời gian dài lưu trữ, thích hợp cho các loại súp trong, đóng chai và các sản phẩm bánh kẹo trong Tinh bột oxy hoá được sử dụng rộng rãi để tráng phủ bề mặt giấy, hồ sợi trong công nghiệp dệt

 Tinh bột biến tính kép acetate và phosphat :

Các tinh bột được liên kết ngang nhờ quá trình acetyl hoá tạo thành liên kết ổn định hơn, sản phẩm này còn được gọi là tinh bột biến tính kép và nó thể hiện đồng thời các đặc tính và chức năng của tinh bột acetyl hoá và phosphat hoá

Độ ổn định đông lạnh, rã đông tuyệt hảo, độ trong của gel tốt hơn, chịu nhiệt độ cao, độ ổn định trong acid và khuấy trộn mạnh được cải thiện Hiệu năng tuyệt vời trong gia công thực phẩm bao gồm sữa chua, nước tương, tương ớt, sốt cà chua, súp, các loại nước sốt, bánh puding, thạch (gel), giăm bông và xúc xích, thực phẩm đóng hộp và thực phẩm lạnh đông

 Tinh bột liên kết ngang:

Liên kết ngang nhằm kiểm soát cấu trúc tinh bột và cung cấp cho tinh bột sức chịu đựng xé cắt, chịu acid và tính bền nhiệt Từ đó chúng ta có sự kiểm soát tốt hơn

và linh hoạt trong việc xử lý công thức pha chế, gia công và xác định hạn sử dụng của sản phẩm Liên kết ngang được hình dung như là “mối hàn điểm” giữa các hạt tinh bột

ở các vị trí ngẫu nhiên, làm gia cường liên kết hydro và ức chế sự trương nở của hạt tinh bột

Liên kết ngang làm các tinh bột tương đối dễ bị hư hỏng trở nên bền vững, làm cho tinh bột nấu chín nhớt hơn và có cấu trúc vững chắc, ít bị phá hỏng khi thời gian nấu kéo dài, trong môi trường acid hoặc khuấy trộn mạnh

Sản phẩm tinh bột này thích hợp ứng dụng trong môi trường gia công có pH thấp, gia nhiệt cao và có tác động xé cắt cơ học

 Tinh bột biến tính acid:

Tinh bột chưa qua biến tính được xử lý với một acid vô cơ ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hồ hoá và kết quả là các phân tử tinh bột bị thuỷ phân từng phần phản ứng này cắt mạch và làm giảm độ nhớt tinh bột Nó cũng làm tăng xu hướng thoái hoá của tinh bột

Độ nhớt thấp hơn cho phép sử dụng nồng độ cao hơn để định hình gel cứng bền vững trong các viên gôm ngậm và thạch Trong các ứng dụng này, tinh bột biến tính acid có ưu điểm hơn đáng kể so với tinh bột tự nhiên Các ứng dụng mở rộng trong công nghiệp thực phẩm của tinh bột biến tính acid thường có sự kết hợp với phản ứng ester hoá và ether hoá tinh bột

 Tinh bột cation

Tinh bột cation đại diện cho các dẫn xuất tinh bột có hiệu năng cao được sử dụng trong ngành sản xuất giấy để làm tăng độ bền Các tinh bột cation mang 1 điện tích dương ở mọi giá trị pH, tạo ra áp lực của chúng đối với các chất nền mang điện tích

âm chẳng hạn như cellulose, bột giấy và một số loại sợi tổng hợp, các huyền phù trong nước của các chất vô cơ, bùn và các đại phân tử hoạt tính sinh học

Tinh bột cation cải thiện rõ rệt khả năng giữ các chất độn Dioxide titan, đất sét, bột tal và đá vôi thường được kết hợp dùng trong kỹ nghệ giấy để cải thiện độ chắn sáng của giấy in cao cấp, giấy viết và giấy có khối lượng nhẹ Với sự tăng chất độn, tờ giấy sẽ mất đi độ bền do các chất độn đưa vào làm giảm số vị trí của liên kết sợi với sợi Tinh bột cation có tác dụng vừa cải thiện đặc tính bền vững lẫn đặc tính giữ chất độn, do vậy nó giúp cho giấy có độ bền cao ở mức cao của chất độn

 Các loại tinh bột biến tính khác:

Ngoại trừ các tinh bột biến tính mô tả ở trên, còn có các loại khác bao gồm tinh bột acetate – oxy hoá sử dụng để tráng phủ giấy, tinh bột biến tính kép oxy hoá – liên kết ngang dùng trong sản phẩm mỳ, sản phẩm tinh bột biến tính kép acetate- acid dùng cho các ứng dụng thực phẩm cần độ đàn hồi cao, tinh bột octenyl succinated monoester cũng được triển khai cho các gia vị bột và để sản xuất ra các nhũ tương có

độ ổn định tuyệt hảo

Bảng 2.2 Các loại sản phẩm tinh bột biến tính:

Tên gọi sản phẩm Ký hiệu thương phẩm Ðặc tính và công dụng

Tinh bột acetylate

BSF – 7611 BSS – 8812 BSM – 7613 BSL – 7614 BSX – 8815 BSX – 8850

Ðặc tính: trong suốt, điểm ngưng kéo

thấp, tăng tính ổn định, nhiệt độ thấp, giữ nước tốt, chất tổ chức

Công dụng: mì ăn liền, thực phẩm đông

lạnh, giăm bông, xúc xích, viên cá, bánh cảo

Tinh bột cation

JTF – 1046 JTM – 1047 JTM – 1029 JTL – 1048 JTL – 8816 JTX – 1084

Ðặc tính: mang điện tích dương, tăng tính

bền của bột giấy và chất độn, tăng độ căng

và độ cứng cho giấy

Công dụng: chất phụ gia cho lưới đồng

bột giất, chất trợ lắng cho chất dẻo phủ và

xử lý nước

Tinh bột oxy hóa

ETF – 7617 ETS – 8818 ETM – 5419 ETL – 1020 ETL – 1085 ETX – 1073 ETX – 1042 ETM – 1044

Ðặc tính: lực tạo màng mỏng tốt, ít hút

nước, bóng, linh động tự do

Công dụng: Tăng tỷ lệ thu hồi bột giấy

trong ngành sản xuất giấy, chống thấm cho giấy

Tinh bột

phosphat acetylate

CBS – 8827 CBM – 1028 CBX – 8829 CBS – 8830 CBS – 8831 CBM – 8834 CBA – 8858 CBS – 1068 CBS – 1064 CBL – 8835 CBA – 1063

Ðặc tính: tăng tính ổn định ở nhiệt độ

thấp, sức đề kháng với nhiệt độ cao, cắt gọt

cơ khí và với axít, kiềm nhẹ tốt

Công dụng: thực phẩm đóng hộp , thực

phẩm đông lạnh, nước chấm, tương ớt, nước cà chua, xúp, nước ép thịt, và các thực phẩm nướng, quay…

Tinh bột phosphat

( Phosphat starch)

CTF – 7631 CTM – 7669 CTF – 7655 CTF – 7657

Ðặc tính, công dụng: làm chất tăng độ

đặc và tính ổn định cho thực phẩm, làm chất độn cho máy in, ngành giấy, sản xuất

mì ăn liền, xúc xích, cá viên, thịt viên

Tinh bột acetate

oxy hóa

BX – 1032 EBX – 1081 EBS – 1082 EBX – 1093 EBX – 1094

Ðặc tính: tính linh động tốt, có ức trở và

ức phủ, làm chất ổn định

Công dụng: ngành giấy ( nhựa dẻo),

ngành thực phẩm : mì sợi ướt, đồ ăn nhẹ, bánh cảo, giăm bông, xúc xích

Este đơn succinate

octenyl

KSX – 7643 KSM – 7661

2.3.2 Polyvinyl alcohol (PVA)

2.3.2.1 Khái niệm

PVA là một polymer tan trong nước PVA thu được bằng phản ứng thủy phân polyvinyl acetate Con đường tổng hợp không đi từ monomer là vinyl alcohol do các monomer này không bền và không thể phân lập đượng để trùng hợp thành PVA một cách khả thi nhất (Nguyễn Văn Khôi, 2007) PVA được tìm ra đầu tiên bởi Hermann

và Haehnel vào năm 1924 bằng thủy phân polyvinyl acetate trong ethanol với potassium hydroxide Nhóm acetate được thủy phân bằng cách trao đổi ester với ethanol với sự có mặt của muối khan sodium methalate hoặc dung dịch sodium hydroxide Những đặc trưng vật lý hoặc chứng năng sử dụng cụ thể phụ thuộc vào mức độ trùng hợp hoặc mức độ thủy phân PVA có hai loại chủ yếu là thủy phân một phần và thủy phân toàn phần PVA thủy phân một phần thường được sử dụng nhiều trong thực phẩm (John W., 2005; Jame E J., 1998)

- ổn định (Nguyễn Văn Khôi, 2007)

Độ hòa tan: Độ hòa tan trong nước và độ nhớt phụ thuộc vào mức độ thủy phân

và khối lượng phân tử của PVA PVA thủy phân hoàn toàn chỉ hòa tan trong nước nóng trong khi PVA thủy phân một phần (88 %) hòa tan ở nhiệt độ phòng PVA với mức độ thủy phân 80 % chỉ hòa tan ở nước có nhiệt độ khoảng 10 – 40 oC Trên 40 oC,

dung dịch trở nên mờ (vì vậy gọi là điểm mờ) và sau đó PVA kết tủa Dung dịch PVA

có độ phân cực cao giống như nước, dimethyl sulfoxide, các glycol và dimethylformamide… do trong cấu trúc phân tử có chứa nhiều nhóm OH

Tạo màng: Vì PVA thường được hòa tan trong nước trước khi sử dụng nên khả

năng tạo màng của chúng rất quan trọng trong hầu hết các ứng dụng Màng và lớp phủ PVA không cần chu kỳ đóng rắn, sự tạo màng dễ dàng xảy ra bằng cách cho nước bay hơi khỏi dung dịch So với các loại nhựa, độ bền kéo của PVA cao và so với các vật liệu tan trong nước khác thì nó khá nổi bật Độ bền kéo của PVA thay đổi theo một số yếu tố như phần trăm thủy phân, độ trùng hợp, hàm lượng chất dẻo hóa và độ ẩm Giá trị độ bền kéo giảm khi mức độ alcol phân giảm

Khả năng chịu dầu và dung môi: PVA không bị ảnh hưởng bởi dầu thực vật,

mỡ và hydrocarbon dầu mỏ Khả năng chịu dung môi tăng theo mức độ thủy phân Không có sự khác nhau đáng kể trong khả năng chịu dung môi giữa các loại có độ nhớt thấp, trung bình và cao trong một khoảng thủy phân cụ thể

Tính chất keo dán: Một trong các thuộc tính quan trọng nữa của PVA là tính

chất keo dán hay độ bền kết dính của nó Điều này có thể là do khả năng dễ tạo màng của nó và thu được độ bền kéo cao hơn Như vậy PVA là một trong những loại nhựa giá trị nhất để sản xuất keo dán và cùng với nhũ tương polyvinyl acetate tạo nên ngành công nghiệp keo dán nhựa tổng hợp

Khả năng chống thấm khí: PVA có thuộc tính đặc biệt là khả năng chống thấm

khí Các nghiên cứu đối với màng PVA thủy phân hoàn toàn, loại có độ nhớt thấp ở 25

oC, ẩm độ tương đối 0 % không thể hiện sự truyền oxygen và nitrogen Dưới các điều kiện tương tự, tốc độ truyền khí dioxide carbon là 0,02 g/m2/24 giờ

(Nguyễn Văn Khôi, 2007)

phản ứng liên kết ngang mạch nhờ tác dụng của các nhóm OH (Nguyễn Văn Khôi, 2007)

 Sự phân hủy của PVA

PVA phân hủy sinh học cho hợp chất dioxide carbon và nước Có khoảng 55 loài

vi sinh vật khác nhau có khả năng phân hủy PVA Trong đó các vi khuẩn như nấm men và nấm mốc cho hiệu quả phân hủy tốt nhất

 Ứng dụng của PVA

PVA được ứng dụng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp như keo dán, chất kết dính, hồ và phủ giấy, hồ sợi và hoàn thiện, tác nhân tạo nhũ, màng PVA… (Nguyễn Văn Khôi, 2007)

2.3.3 Protein

Protein có thể chia làm hai loại: protein có nguồn gốc thực vật (gluten, đậu nành, khoai tây…) và protein có nguồn gốc động vật (casein, whey, collagen, albumen trứng) Trong lĩnh vực bao bì thực thực phẩm, màng ăn từ protein đã được sử dụng nhiều Ngoài ra, các polymer nhựa nhiệt dẻo cũng có thể chế tạo từ protein Do khả năng ngăn cản khí rất tốt, protein thích hợp làm vật liệu bao bì cho nhiều mục đích khác nhau

 Gluten

Gluten là protein chủ yếu trong lúa mì và ngô Chất dẻo từ gluten có tính bóng láng cao (giống PP) và có khả năng ngăn cản nước tốt dưới những điều kiện nhất định Chúng không tan trong nước nhưng hút nước khi ngâm trong nước Do nguồn nguyên liệu dồi dào và giá rẻ nên hiện nay có nhiều nghiên cứu về ứng dụng của gluten làm màng ăn, chất kết dính hay nhựa nhiệt dẻo

 Casein

Casein là một protein chiết suất từ sữa, có cấu trúc vòng ngẫu nhiên nên rất dễ xử

lý Kết hợp với các chất hóa dẻo thích hợp ở nhiệt độ 80 – 100°C, nó có thể tạo thành vật liệu khác nhau về độ cứng hay độ dẻo dai Casein còn thích hợp cho phương pháp thổi màng

 Collagen

Collagen là protein có trong mô động vật, chủ yếu ở da và xương Collagen là một polymer có tính mềm dẻo Do có cấu trúc sợi và xoắn ốc phức tạp nên nó không

tan và rất khó xử lý Collagen là nguyên liệu để sản xuất ra gelatine, một chất phụ gia thực phẩm phổ biến có khả năng tạo màng Gelatine là vật liệu dể xử lý nhưng lại nhạy cảm với ẩm độ Do đó, để ứng trong trong bao bì thực phẩm cần có những nghiên cứu biến tính gelatine để cải thiện nhược điểm này

2.3.4 Polylactic acid

Polylactic acid (PLA) là một polymer phân hủy, được làm chủ yếu từ nguồn nguyên liệu tái tạo trong nông nghiệp (như ngô), sau khi lên men tinh bột và ngưng tụ acid lactic

Glyoxal được tạo thành trong phòng thí nghiệm bằng cách oxy hóa acetaldehyde với acid selenious

Glyoxal được sử dụng phổ biến trong công nghiệp giấy, dệt, …

Glyoxal thương mại được cung cấp ở dạng dung dịch có nồng độ 40 %

2.3.6 Phụ gia chống thấm trong ngành giấy

2.3.4.1 Keo AKD (Alkyl Ketene Dimer)

AKD là sản phẩm tổng hợp hữu cơ có chứa vòng lactone Trong phân tử AKD có hai phần: một phần là mạch hydrocarbon làm cho nó có tính kị nước, một phần là vòng lactone chứa các nhóm chức carbonyl làm cho nó có thể tham gia phản ứng với các nhóm OH của cellulose AKD được tổng hợp từ hỗn hợp của ít nhất 5 axit béo khác nhau trở lên (chứa 14 – 22 nguyên tử carbon) Trong mỗi loại keo AKD, một trong các axit sau sẽ chiếm tỷ lệ lớn nhất, đó là axit palmitic (có nhiều trong dầu dừa), hoặc axit lauric, axit stearic (có nhiều trong thành phần mỡ động vật), hoặc axit myristic, … AKD nguyên thể điều chế được ở dạng sáp, không tan trong nước, nhiệt độ nóng chảy khoảng 42 – 52 oC Muốn sử dụng AKD làm keo chống thấm cần phải nhũ tương hóa keo đến kích thước thật nhỏ (khoảng 0,5 – 2 µm) AKD trên thị trường được bán dưới dạng chuẩn bị sẵn là nhũ tương AKD, thường được giữ ở nhiệt độ thích hợp là

khoảng 20 oC.Phản ứng của vòng lacton trong phân tử AKD với các nhóm OH của sơ sợi cellulose tạo thành β-keto ester Phản ứng này làm cho keo AKD được giữ lại trên

bề mặt sơ sợi và truyền cho giấy tính chống thấm

AKD dễ bị thủy phân tạo thành sản phẩm trung gian là β-keto axit, sau đó phân hủy tiếp đến sản phẩm cuối cùng là ketone không có tính kỵ nước nên không có tác dụng chống thấm

Tỷ lệ sử dụng keo AKD à khoảng 0,05 – 0,15 % (tính theo keo AKD nguyên thể sáp) so với khối lượng bột giấy khô tuyệt đối Keo AKD được sử dụng hiệu quả nhất trong khoảng pH = 8 – 9 Phản ứng của keo AKD với sơ sợi thường được xúc tác bằng NaHCO3 (Cao Thị Nhung, 2003)

2.3.4.2 Keo ASA (Alkenyl Succinic Anhydride)

Keo ASA được điều chế bằng cách cho hydrocarbon mạch thẳng có một nối đôi tác dụng với maleic anhydride sẽ tạo thành Alkenyl Succinic Anhydride (ASA), là chất lỏng, kị nước ở nhiệt độ thường Số nguyên tử carbon trong phân tử alken là 14 –

20 Khi số nguyên tử carbon tăng trong khoảng này thì tính kị nước của keo tăng, nhưng nếu lớn hơn 20 thì ASA sẽ ở dạng rắn ở nhiệt độ thường, không thích hợp dùng làm keo chống thấm Để sử dụng làm keo chống thấm, ASA phải được nhũ hóa đến kích thước 0,5 – 2 µm Keo ASA có đặc điểm là thành phần alken mạch thẳng thì cho

độ kị nước cao hơn so với mạch nhánh, độ kị nước của keo ASA càng cao thì nhũ tương của nó càng kém bền, mau bị hỏng (Cao Thị Nhung, 2003)

2.3.7 Phụ gia tăng độ bền ƣớt trong ngành giấy

Bản chất tác dụng của keo bền ướt là tạo ra những liên kết giữa các sơ sợi mà những liên kết này không bị phá vỡ khi giấy gặp nước Các loại keo bền ướt hay được

sử dụng là:

Keo ureformandehyde (UF): ưu điểm giá rẻ, giấy thu hồi dễ tái sinh; nhược điểm

là chỉ hoạt động hiệu quả khi pH thấp, hiệu quả bền ướt không cao, có mùi formon Keo melamineformandehyde (MF): ưu điểm là hiệu quả bền ướt cao hơn hẳn keo

UF, tăng cường cả độ bền khô cho giấy; nhược điểm là rất nhạy cảm với sự có mặt của ion sulphat, có mùi formon

Keo glyoxal: ưu điểm là làm tăng cả độ bền khô, giấy thu hồi dễ tái sinh; nhược điểm là độ bền ướt chỉ tạm thời, nhạy cảm với pH của môi trường phản ứng (Cao Thị Nhung, 2003)

2.4 Cơ sở lý thuyết của quá trình chế tạo bao bì tự hủy sinh học

Màng sinh học được dùng làm bao bì bao gói vật liệu, thực phẩm

Quá trình sản xuất màng sinh học gồm 3 bước:

Bẻ gãy các liên kết nội phân tử bằng các tác nhân hóa học hoặc vật lý

Loại bỏ những tác nhân hóa học và vật lý ở bước đầu

Sắp xếp những liên kết tự do để tạo nên những tương tác mới, liên kết hydrogen, tương tác kỵ nước, liên kết disulfide để thành lập mạng không gian ba chiều mới

 Các phương pháp được sử dụng

Phương pháp hóa lý: Màng được tạo ra theo 3 bước cơ bản: Đầu tiên, dùng hóa chất phản ứng để phá vỡ liên kết disulfide, sau đó phân tán, hòa tan protein và cuối cùng là sấy Màng film được tạo ra bằng phương pháp đúc, sản phẩm dày khoảng 50

m, chất lượng tốt, dùng để bọc thực phẩm, nhưng chưa trong suốt, còn mờ; hơi nước, oxygen, dioxyd carbon có thể thấm được Vì vậy, việc sử dụng màng để thay thế polymer tổng hợp còn giới hạn

Phương pháp cơ học hoặc quá trình dẻo nóng (Jerez, A., Partal, P., et al …, 2007): thêm protein và chất dẻo hóa, cho vào máy trộn, nhào, sau đó ép đùn, ép khuôn gia nhiệt

 Một số quy trình tạo thành màng sinh học đã có

Trộn gluten với glycerol ở nhiệt độ 60 oC khoảng 20 phút trong máy trộn với tốc

độ quay không đổi 100 vòng/phút Vật chất chứa hàm lượng protein khoảng 80 % trong vật chất khô và ẩm độ 6,2 % Hàm lượng glycerol là 54 g/100 g gluten Buồng trộn có thể tích 50 cm3

đổ đầy với 50 g tổng khối lượng, tương ứng xấp xỉ tỷ lệ đổ đầy

là 80 % Dùng bộ điều chỉnh nhiệt trong buồng trộn, để nhiệt độ 60 oC và lưu lượng nước lưu thông trong máy trộn là 75 g/s Sau khi trộn, khi vẫn còn nóng, đem ép, sau

đó sấy tại nhiệt độ 70 oC trong 10 phút (Redl A., Guilbert S., Morel M H., 2003)

Chương 3

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Thời gian và địa điểm thực hiện

Đề tài được thực hiện tại phòng thí nghiệm I4, Bộ môn Công nghệ Hóa học, trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh từ tháng 06/2010 đến 08/2011

3.2 Nguyên vật liệu, thiết bị và dụng cụ thí nghiệm

3.2.1 Nguyên vật liệu thí nghiệm

Tinh bột sắn: tinh bột năng thực phẩm tapioca, nhãn hiệu Tài Ký, Việt Nam Tinh bột sắn biến tính acetate: sản xuất tại Công ty cổ phần trách nhiệm hữu hạn Vedan Việt Nam

Polyvinyl alcohol (PVA), (C2H4O)n: PVA 217, xuất xứ từ Trung Quốc

Hình 3.1 Công thức phân tử PVA

Glycerol: C3H8O3, độ tinh khiết trên 99,0 %, xuất xứ từ Trung Quốc

Hình 3.2 Công thức phân tử glycerol

Sorbitol: C6H14O6, xuất xứ từ Roquetto, Pháp

C C

C H

H

H H H

OH OH OH

Hình 3.3 Công thức phân tử sorbitol

Dung dịch glyoxal: C2H2O2, nồng độ 40 %, xuất xứ từ Australia

Hình 3.4 Công thức phân tử glyoxal 3.2.2 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm

Bể điều nhiệt Memmert, xuất xứ từ Đức

Máy khuấy cơ đũa Stirrer DLS VELP® Scientifica

Tủ sấy Memmert, xuất xứ từ Đức

Tủ ấm Memmert, xuất xứ từ Đức

Máy phân tích cấu trúc TA – XTplus, Stable Micro System, xuất xứ từ Anh Cân 2 số lẻ TE214S, Sartorius, Đức

Cân 4 số lẻ TE612, Sartorius, Đức

Thước kẹp Tricle Brand, 200 x 0,02 mm, xuất xứ từ Thượng Hải, Trung Quốc Máy ghép mí chân không FUJI IMPULSE, Nhật Bản

Bình hút ẩm

Khuôn đổ màng

Bơm tiêm Vinahankook 20 ml, xuất xứ từ Việt Nam

Becher, đũa khuấy, pipet, ống nhỏ giọt

O H H

O

3.3 Phương pháp thí nghiệm

Thí nghiệm được tiến hành trên cơ sở nghiên cứu các kết quả đã có trong nước và trên thế giới về các nguồn nguyên liệu khác nhau và cách thức tổng hợp màng polymer sinh học Ở đây, chúng tôi đã tiến hành sử dụng công thức tối ưu của Phạm Lan Hương, Võ Minh Trung (2010) tạo màng bao gồm tỷ lệ các thành phần khô của nguyên liệu như sau:

Tinh bột : PVA : Glycerol : Sorbitol = 43 : 27 : 10 : 20 (3.1)

Ẩm độ ban đầu của hỗn hợp phối trộn là 88 % (theo căn bản ướt)

Từ công thức chính này, khi phối trộn các thành phần khác, tỷ lệ các thành phần

Glycerol sử dụng có độ tinh khiết 99,99 % nên xem như ẩm độ ban đầu bằng 0 Glyoxal sử dụng có nồng độ 40 % nên có ẩm độ ban đầu 60 % (theo căn bản ướt)

3.3.2 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu tạo màng phân hủy sinh học từ tinh bột sắn có

bổ sung glyoxal vào công thức 3.1

 Mục đích thí nghiệm

Tạo ra các màng polymer tự phân hủy sinh học theo công thức 3.1 Thành phần chính là tinh bột sắn, bổ sung glyoxal vào nhằm tăng độ bền và giảm khả năng hút ẩm cho màng Màng được tạo thành bằng phương pháp tráng – sấy

Đánh giá ảnh hưởng của nghiệm thức tỷ lệ glyoxal bổ sung đến các tính chất cảm quan của màng

Màng được bảo quản trong bình hút ẩm để dùng cho các thí nghiệm tiếp theo

 Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm đổ màng được bố trí kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn như bảng 3.1

Yếu tố thí nghiệm là ảnh hưởng tỷ lệ bổ sung glyoxal trong công thức đổ màng lên các tính chất cảm quan của màng

Quy trình tạo màng được cố định đối với mỗi nghiệm thức

Mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần

Màng Adc là màng đối chứng, không bổ sung glyoxal

Các màng A1, A2, A3 có công thức được bổ sung glyoxal với tỷ lệ khối lượng khô lần lượt bằng 1,5 %, 3 %, 5 % so với tổng khối lượng khô của tinh bột và PVA trong công thức màng Adc

 Phương pháp thí nghiệm

Phản ứng crosslink được tiến hành đồng thời với thời điểm hồ hóa ở 80 o

C trong thời gian 30 phút khuấy 100 vòng/phút và trong 30 phút ở 80 oC không khuấy

Tiến hành tạo màng theo quy trình như hình 3.5

Bình hút ẩm

Khuấy và gia nhiệt

15 phút, nhiệt

độ phòng

80 o C, 30 phút, tan hoàn toàn

 Thuyết minh quy trình

PVA được cân và cho vào becher 500 ml, cho 2/3 lượng nước cần bổ sung trong công thức vào cốc và khuấy đều Để cốc ở nhiệt độ phòng cho PVA trương nở hoàn toàn trong 15 phút Cho cốc vào bể điều nhiệt ở 80 oC, đậy kín nắp trong khoảng 30 phút, cứ 10 phút thì khuấy một lần bằng đũa khuấy để PVA tan hoàn toàn tạo thành dung dịch PVA

Sau khi cho cốc PVA vào bể điều nhiệt, cân tinh bột sắn, sorbitol cho vào becher

250 ml, cân lượng nước còn lại cho vào becher và khuấy đều, tiếp tục cân glycerol, glyoxal cho vào và khuấy thật kỹ tạo dung dịch huyền phù

Sau 30 phút, PVA tan hoàn toàn trong becher 500 ml đặt trong bể điều nhiệt, cho dung dịch huyền phù vào trong becher chứa dung dịch PVA, cho hệ thống cánh khuấy

cơ đũa vào trong cốc, cài đặt khuấy 100 vòng/phút, đậy kín cốc trong suốt quá trình khuấy Sau 30 phút, hỗn hợp trong cốc được hồ hóa hoàn toàn

Dừng khuấy, giữ nguyên cốc ở trong bể điều nhiệt, đậy kín nắp trong 30 phút để hỗn hợp ổn định và tái cấu trúc

Dùng xylanh hút lượng hỗn hợp thích hợp cho vào từng khuôn, dùng ống nghiệm thủy tinh lớn để cán đều hỗn hợp trên khuôn

Màng sau khi được tráng trên khuôn sẽ được để yên ở nhiệt độ phòng trong 30 phút, sau đó được cho vào tủ sấy ở 70 oC và sấy liên tục trong 8 giờ

Màng sau khi sấy được để ngoài không khí khoảng 5 phút cho nguội và được bóc

ra khỏi khuôn Các màng tạo thành được cho vào túi nylon, đánh dấu số hiệu rồi được cho vào bình hút ẩm chờ phân tích các chỉ tiêu

Hình 3.6 Khuôn, ống cán màng và xylanh hút nguyên liệu vào khuôn