การพัฒนาฟิล์มถนอมอาหารด้วยอนุภาคโลหะออกไซด์ขนาดนาโน

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาฟิล์มพลาสติกความหนาแน่นต่ำที่มีไทเทเนียมไดออกไซด์ เพื่อ การยืดอายุการเก็บรักษามะม่วง โดยเน้นศึกษาผลกระทบของปริมาณไทเทเนียมไดออกไซด์ในฟิล์ม ที่มีต่อความสามารถการกำจัดเอทิลีนและออกซิเจนในบรรจุภัณฑ์ และการชะลอการสุกของมะม่วง มีการทดลอง 4 ส่วน ส่วนแรกการศึกษาวิธีการเตรียมฟิล์มพลาสติกร่วมกับไทเทเนียมไดออกไซด์ พบว่า การเตรียมฟิล์มด้วยวิธีคอมปาวด์ (Compounding) และวิธีการผสม (Mixing) มีการกระจายตัวของไทเทเนียมไดออกไซด์ไม่ดี ซึ่งมีค่าเฉลี่ยที่ 5.8±1.9 wt% และ 7.4±4.7 wt% ตามล่าดับ เนื่องจากเครื่องอัดรีดแบบสกรูเดี่ยว มีแรงเฉือนน้อยจึงท่าให้เกิดการผสมได้ไม่ดี ในขณะที่การเตรียมฟิล์มเคลือบด้วยไทเทเนียมไดออกไซด์ (Dip-coating) สามารถปรับปริมาณไทเทเนียมไดออกไซด์ที่มีอยู่บนฟิล์มได้ง่าย และการทดลองนี้ปรับค่าเท่ากับ 0.03 และ 0.06 mg/cm2 ส่วนที่สองการทดสอบประสิทธิภาพในการกำจัดออกซิเจนด้วยปฏิกิริยาโฟโตแคตาไลติกของฟิล์มพอลิเอทิลีน พบว่าฟิล์มที่เตรียมจากวิธีคอมปาวด์และวิธีการผสมสามารถดูดซับออกซิเจนได้ดีกว่าฟิล์มพอลิเอทิลีนที่ไม่มีไทเทเนียม ไดออกไซด์โดยที่อัตราการดูดซับ ออกซิเจนจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณไทเทเนียมไดออกไซด์และความเข้มข้นของออกซิเจนเริ่มต้น อย่างไรก็ตาม ฟิล์มทั้งสองไม่พบปฏิกิริยาโฟโตแคตาไลติกชัดเจนอาจเป็นเพราะไทเทเนียมไดออกไซด์ไม่สัมผัสออกซิเจนได้ดี อัตราการไหลของก๊าซและความเข้มข้นเริ่มต้นสูง ส่วนที่สาม การน่าฟิล์มเคลือบไทเทเนียมไดออกไซด์ทดสอบประสิทธิภาพในการกำจัดเอทิลีนด้วยปฏิกิริยาโฟโตแคตาไลติก ภายใต้แสงอัลตราไวโอเลต (UVA) ความเข้มแสง 37 W/cm2 พบว่าฟิล์มสามารถก่าจัดเอทิลีนที่ความเข้มข้นเริ่มต้น 35 ppm ได้ด้วยปฏิกิริยาโฟโตแคตาไลติก โดยที่ไทเทเนียมไดออกไซด์ 3.8 mg (0.06 mg/cm2) สามารถกำจัดเอทิลีนได้ 12.1 ppm/mmol.hrซึ่งคิดเป็น 5.5 เท่าของฟิล์มที่มีไทเทเนียมไดออกไซด์ 1.9 mg (0.03 mg/cm2 ) ในกรณีที่เพิ่มความเข้มแสงในช่วง 37-44 W/cm2 อัตราการกำจัดเอทิลีนมีค่า เพิ่มขึ้น เมื่อความเข้มแสงมีค่าสูงขึ้นมากกว่า 44 W/cm2 การกำจัดเอทิลีนเพียงเล็กน้อย อาจเป็นเพราะการแย่งเกิดปฏิกิริยาของ C3H4 ซึ่งเกิดขึ้นจากการสลายตัวของฟิล์มบรรจุภัณฑ์ภายใต้การฉายแสงอัลตราไวโอต ส่วนสุดท้ายการทดสอบประสิทธิภาพในการยืดอายุมะม่วงน้ำดอกไม้ในบรรจุภัณฑ์ที่มีฟิล์มเคลือบไทเทเนียมไดออกไซด์ 1.9 mg (0.03 mg/cm2) พร้อมกับอัดอากาศปริมาตร 300 ml ฉายแสง อัลตราไวโอเลตที่มีความเข้มแสง 37 W/cm2 ที่อุณหภูมิ 24 °C พบว่า มะม่วงที่เก็บรักษาไว้ในบรรจุภัณฑ์ที่มีฟิล์มไทเทเนียมไดออกไซด์จะสุกในวันที่ 8 ซึ่งสามารถชะลอการสุกได้เมื่อเปรียบเทียบกับมะม่วงที่อยู่ในบรรจุภัณฑ์เปรียบเทียบ อันเนื่องจากการกำจัดเอทิลีนที่เกิดขึ้นจากการหายใจของมะม่วงได้ และลักษณะเปลือกและเนื้อของมะม่วงที่เก็บรักษาไว้ในบรรจุภัณฑ์ที่มีไทเทเนียมไดออกไซด์จะเริ่มสังเกตเห็นการเน่าเสียในวันที่ 10 ในขณะที่มะม่วงที่เก็บในบรรจุภัณฑ์เปรียบเทียบจะเริ่มเห็นการเน่าเสียในวันที่ 8