Màng bọc phân hủy sinh học bảo vệ trái cây siêu sạch

Khó khăn trong việc bảo quản trái cây

Việt Nam là quốc gia có khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, vì vậy thời gian bảo quản trái cây rất ngắn, nếu không sử dụng chất bảo quản sinh học hoặc bảo quản bằng những chất mà tiêu chuẩn cho phép, thời gian giữ trái tươi cũng chỉ được 4-5 ngày. Sự hư hỏng xảy ra chủ yếu là do những nguyên nhân sau:

Hư hỏng do vi sinh vật: nhiễm vi khuẩn, vi rút, nấm mốc... là một trong những nguyên nhân dẫn đến sự hư hỏng khi bảo quản trái cây. Trái cây có thể bị nhiễm vi sinh vật do lây nhiễm qua không khí, vật trung gian, bụi đất. Các loại vi sinh vật này gây bệnh ngay cho trái cây hoặc tồn tại trong các mô bào, mao quản ở dạng nha bào. Trái cây bị nhiễm vi sinh vật sẽ thay đổi hương vị, màu sắc, độ tươi, hình thái bề ngoài và màu sắc bên trong. Thậm chí có thể ảnh hưởng tới giá trị dinh dưỡng, gây ra các độc tố và làm mất an toàn thực phẩm khi được sử dụng.

Hư hỏng do độ ẩm: độ ẩm cũng là một trong những nguyên nhân chính gây hư hỏng trái cây. Độ ẩm cao sẽ là môi trường thuận lợi cho các vi sinh vật phát triển nhanh, đặc biệt là nấm mốc. Độ ẩm thấp sẽ đẩy mạnh quá trình mất nước làm trái cây bị khô, héo, hình thức xấu. Vì vậy việc duy trì độ ẩm thích hợp đặc biệt quan trọng trong bảo quản trái cây.

Hư hỏng do quá trình sinh hóa: sau khi được thu hái, trái cây vẫn xảy ra các quá trình hô hấp và biến đổi chất và thải ra nhiệt, hơi nước. Nước và nhiệt sinh ra làm quả bị ẩm ướt dễ bị thối. Từ lúc chín đến quá chín, cường độ hô hấp giảm nhanh, đồng thời giảm khả năng đề kháng nên trái cây dễ bị hư hỏng. Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ hô hấp là: nhiệt độ, độ ẩm, thành phần không khí môi trường. Song song với quá trình hô hấp, trái cây còn sản sinh ra khí etylen. Khi trái cây gần chín hàm lượng chất này đạt đến mức cực đại, chỉ với 1 lượng rất nhỏ etylen cũng làm tăng tốc độ chín, tăng tỷ lệ thải bỏ của các cơ quan thực vật và làm giảm thời gian bảo quản trái cây.

Màng bọc phân hủy sinh học bảo vệ trái cây siêu sạch

Trước những nguyên nhân gây hư hỏng trái cây, nhóm nghiên cứu thuộc Viện nghiên cứu và phát triển vật liệu mới Công ty TNHH Công nghiệp và Dịch vụ Thương mại Lạc Trung đã đề xuất và đã được Bộ Khoa học và Công nghệ phê duyệt đề tài: “Nghiên cứu sản xuất và ứng dụng vật liệu bao trái cây trước thu hoạch của một số loại trái cây chủ lực” mã số KC.02.14/16-20. Ý tưởng chế tạo màng bao trái cây được nhóm nghiên cứu manh nha từ khoảng hơn 10 năm trước, với mục tiêu kéo dài thời gian bảo quản, ngăn chặn sự tấn công của côn trùng như sâu đục trái, bọ xít, ruồi, hạn chế sự lây nhiễm của nấm bệnh, giúp trái cây có mẫu mã đẹp, nâng cao giá trị trên thị trường trong nước và quốc tế.

Khác với những loại màng bao trái thông dụng trên thị trường hiện nay như túi nylon, túi vải không dệt, màng bao trái của nhóm phát triển chứa phụ gia phân huỷ sinh học, các vật liệu màng bao bảo vệ cho trái cây và có khả năng tự huỷ. Có thể nói, đây là một bước đột phá mới trong việc nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ vật liệu mới. Theo đó, thời gian phân hủy sinh học dự tính của các loại túi từ 13 tháng (đối với túi bao vật liệu giấy ghép phức hợp), 20 tháng (với vải PP không dệt) và 24 tháng với túi dạng màng PE. Bên cạnh đó, mỗi loại quả có đặc tính sinh lý khác nhau, được trồng ở vùng sinh thái khác nhau nên đã đặt ra bài toán cho nhóm là cần phải nghiên cứu sử dụng các loại vật liệu để sản suất màng bao trái phù hợp với từng loại quả khác nhau, ở từng điều kiện khác nhau.

Vượt qua những thách thức khó khăn, nhóm nghiên cứu đã xây dựng thành công quy trình công nghệ chế tạo vật liệu màng bao trái cây có đặc tính chống tia UV, khả năng phân hủy sinh học và phù hợp với điều kiện khí hậu tại Việt Nam (hình 1). Màng bao trái cây được ứng dụng trên 5 cây chủ lực là bưởi da xanh, cam Cao Phong, xoài xanh Đài Loan, chuối tiêu hồng và thanh long, dựa trên cơ sở vật liệu màng PE, vải PP không dệt và giấy phức hợp. Qua đó, xác định được tỷ lệ và phương pháp chế tạo màng bảo quản phù hợp với đặc tính sinh học và kích thước của từng loại trái cây.

Hình 1. Thiết bị chế tạo túi giấy có khả năng phân hủy sinh học và đáp ứng điều kiện khí hậu tại Việt Nam.

Nhóm nghiên cứu đã xây dựng vật liệu màng bao trái cây cho từng loại quả, cụ thể: i) Màng bao trái cho bưởi da xanh: vải PP không dệt kích thước 30x40 cm, độ dày 80 um, trong đó vải PP không dệt được chế tạo từ phụ gia hấp thụ UV Chimassorb 944 hàm lượng 1,5%, masterbatch phụ gia phân huỷ sinh học 1%, nhựa HDPE 97,5% (hình 2); ii) Màng bao trái cho quả cam Cao Phong: túi giấy phức hợp màu vàng, kích thước 15x20 cm, độ dày túi 150 um, trong đó giấy phức hợp màu vàng được ghép từ màng PE có độ dày 5 cm (chứa phụ gia hấp thụ UV Chimassorb 944 hàm lượng 0,3%, masterbatch phụ gia phân huỷ sinh học 1,5%, nhựa HDPE 98,2%) và giấy kraft màu vàng định lượng 80 g/m (hình 3); iii) Màng bao trái cho quả xoài xanh Đài Loan: túi giấy phức hợp màu trắng, kích thước 20x30 cm, độ dày túi 140 um, trong đó giấy phức hợp màu trắng được ghép từ màng PE có độ dày 5 um (chứa phụ gia hấp thụ UV Chimassorb 944 hàm lượng 0,3%, masterbatch phụ gia phân huỷ sinh học 1,5%, nhựa HDPE 98,2%) và giấy kraft màu trắng định lượng 75 g/m (hình 4); iv) Màng bao trái cho quả chuối: túi màng PE màu xanh dương, kích thước 80x140 cm, độ dày 20 um, túi được đục 2 hàng lỗ cách mép túi 25 cm, mỗi bên 4 lỗ, đường kính lỗ 10 mm; trong đó màng PE được chế tạo từ phụ gia hấp thụ UV Chimassorb 944 hàm lượng 0,5%, masterbatch phụ gia phân huỷ sinh học 1,5%, hạt màu xanh dương 1,5%, nhựa HDPE 96,5% (hình 5); v) Màng bao trái cho quả thanh long: túi vải PP không dệt kích thước 25x30 cm, độ dày 80 um, trong đó vải PP không dệt được chế tạo từ phụ gia hấp thụ UV Chimassorb 944 hàm lượng 1,5%, masterbatch phụ gia phân huỷ sinh học 1%, nhựa HDPE 97,5% (hình 6).

Hình 6. Màng bao trái cho quả thanh long.

Bảng 1. Thời gian bao trái cây do nhóm nghiên cứu xây dựng.

Trải qua thời gian bao trái cây, kết quả bao trái cây giúp 5 loại trái cây mang lại giá trị cao vì mẫu mã quả đẹp, chất lượng tốt, độ an toàn cao; giảm thiểu đáng kể tổn thất do sâu hại, nấm bệnh, chim, côn trùng tấn công; hạn chế quả bị cháy nắng nóng hay thối hỏng. Mặt khác, do giọt nước rất khó thẩm thấu qua các lỗ siêu nhỏ của màng bọc đã hạn chế được dư lượng thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật, giúp trái cây đảm bảo an toàn. Đặc biệt, về hiệu quả kinh tế, 5 loại trái cây này lần lượt tăng giá trị kinh tế: 20,29; 22,23; 18,26; 39,60 và 17,64% so với quả không bao ban đầu.

Có thể khẳng định, kết quả của đề tài đã mang lại hiệu quả tích cực. Về KH&CN, nhóm nghiên cứu đã xây dựng dây chuyền thiết bị sản xuất màng và túi bao trái trước thu hoạch quy mô 100 tấn/năm. Giá bán của sản phẩm chỉ dao động từ 650 đến 3.500 đồng/cái, giúp người nông dân tiết kiệm chi phí sản xuất trái cây sạch, chất lượng. Nâng cao năng lực nghiên cứu, gia công nhựa, chất dẻo, chế tạo vật liệu mới, công nghệ trồng trọt và bảo vệ cây trồng. Về kinh tế, xã hội và môi trường, đề tài góp phần giải quyết vấn đề cấp thiết trong lĩnh vực trồng trọt và bảo vệ cây trồng tổng hợp nhằm tạo ra sản phẩm trái cây có năng suất, chất lượng và khả năng cạnh tranh cao, phục vụ nội tiêu và xuất khẩu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường nhờ hạn chế việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, giảm tỷ lệ trái cây hư hỏng. Đồng thời, tạo công ăn việc làm cho người lao động, khai thác hiệu quả nguồn tài nguyên và nhân lực trong nước. Ngoài ra, đề tài sẽ góp phần phát triển ngành công nghiệp bao bì, hiện đại hóa và phát triển nền nông nghiệp công nghệ cao theo hướng đi đúng đắn, tạo động lực mới cho ngành nông nghiệp Việt Nam.