PHẦN I: LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Cây chuối là loại cây quen thuộc với mỗi người dân Việt Nam, từ Bắc đến Nam đâu đâu ta cũng thấy người nông dân trồng chuối. Với điều kiện khí hậu nhiệt đới rất hợp để cho cây chuối sinh sống và phát triển. Cây chuối cho thu hoạch quả có giá trị dinh dưỡng rất cao nó chứa các loại vitamin như A, D, E.... Thân cây chuối sau thu hoạch chỉ được sử dụng một phần rất nhỏ để làm thức ăn gia súc còn phần lớn trở thành phụ phẩm nông nghiệp. Ngành thủ công mỹ nghệ là một trong những truyền thống lâu đời cũng là ngành tạo ra giá trị xuất khẩu tương đối lớn ở nước ta. Bên cạnh những thành công đạt được, ngành này cũng gặp phải khó khăn. Khó khăn lớn nhất là chưa tìm ra được vật liệu mới cho ngành để có thể đáp ứng yêu cầu cũng như nhu cầu của người dân đang sống trên một đất nước đang phát triển như nước ta hiện nay. Trong khi đó, người nông dân đang gặp phải khó khăn khi phải xử lý nguồn phụ phẩm nông nghiệp rất lớn sau khi thu hoạch chuối (10 tấn rác gồm vỏ, lá và đặc biệt là thân cây chuối sau mỗi mùa thu hoạch 1 tấn quả). Vậy tại sao chúng ta không tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào này như một nguồn vật liệu mới để tạo ra những sản phẩm sáng tạo đẹp mắt, tăng thu nhập cho người dân đồng thời giảm thiểu vấn đề ô nhiễm môi trường do thân cây chuối gây ra. Xuất phát từ thực tiễn trên, chúng tôi lựa chọn vấn đề: “Sản xuất tơ sợi từ thân cây chuối” làm đề tài tham gia cuộc thi Nghiên cứu khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học cấp thành phố lần thứ 4. Chúng tôi hi vọng, thành công của đề tài sẽ đưa ra được những phương pháp tối ưu để thu được sợi tơ chuối từ nguồn phụ phẩm nông nghiệp nhằm mục đích cung cấp thêm nguồn nguyên liệu cho ngành thủ công mỹ nghệ, ngành dệt, ngành giấy ở nước ta. Nó sẽ bổ sung cho các nguồn nguyên liệu truyền thống như gỗ, bông, đay.... đồng thời góp phần làm giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường do thân cây chuối gây ra. PHẦN II: TỔNG QUAN CỦA ĐỀ TÀI Trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày nay, việc thiếu nguyên liệu phục vụ cho các ngành thủ công mỹ nghệ, các ngành công nghiệp nhẹ ngày càng trầm trọng. Đây là những ngành mà nguyên liệu chủ yếu được lấy từ thiên nhiên như cây nứa, bông, gai, đay... Vì lợi nhuận mà các cây này mang lại là không cao cho bà con nông dân lên diện tích trồng ngày càng bị thu hẹp. Song trong thực tế có nhiều nguồn nguyên liệu từ các phụ phẩm nông nghiệp bị bỏ đi một cách lãng phí, trong đó thân cây chuối là một trong những phụ phẩm bị lãng phí nhiều nhất ở các vùng nông thôn. Qua quá trình nghiên cứu tài liệu, chúng tôi nhận thấy thân cây chuối có chứa những thành phần quan trọng có thể làm thành tơ sợi, có khả năng để trở thành nguồn nguyên liệu bổ sung cho các ngành thủ công mĩ nghệ. Hiện nay lợi nhuận của cây này mang lại cho người nông dân chủ yếu là thu hoạch quả. Đề tài này chúng tôi sẽ nghiên cứu để đưa ra ba cách sản xuất để lấy sợi tơ từ thân cây chuối để mang lại lợi ích cho người nông dân trồng chuối. Để làm được điều đó, đề tài sẽ đưa ra một quy trình sản xuất từ khâu thu nguyên liệu phế phụ phẩm nông nghiệp đến khâu hoàn thành sản phẩm là sợi tơ chuối.
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI TRƯỜNG THPT VÂN TẢO – THƯỜNG TÍN **************************** ĐỀ TÀI DỰ THI KHOA HỌC, KỸ THUẬT DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CẤP THÀNH PHỐ LẦN THỨ TƯ ( NĂM HỌC 2014 – 2015) Tên đề tài: Lĩnh vực: SẢN XUẤT TƠ SỢI TỪ THÂN CÂY CHUỐI Kỹ thuật vật liệu & Công nghệ sinh học NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TÁC GIẢ: Thầy giáo Lưu Quang Lợi Lê Tuấn Kiệt - Lớp 11T - THPT Vân Tảo Trường THPT Vân Tảo – Thường Tín Phạm Thị Diễm - Lớp 11T – THPT Vân Tảo Hà Nội, tháng 11 năm 2014 MỤC LỤC Phần I: Lí chọn đề tài Phần II: Tổng quan đề tài Phần III: Quá trình nghiên cứu kết nghiên cứu A Cơ sở lý thuyết Đặc điểm sinh trưởng phát triển chuối tiêu hồng Tính chất sợi tơ từ thân chuối tiêu hồng Ứng dụng sợi tơ từ thân chuối tiêu hồng B Nghiên cứu thực nghiệm Quá trình khảo sát thực nghiệm chuối tiêu hồng Quá trình thu sợi tơ chuối tiêu hồng Đánh giá sản phẩm qua cách sản xuất sợi tơ chuối Phần IV: Kết luận Phần V: Tài liệu tham khảo Trang 11 17 20 21 PHẦN I: LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Cây chuối loại quen thuộc với người dân Việt Nam, từ Bắc đến Nam ta thấy người nơng dân trồng chuối Với điều kiện khí hậu nhiệt đới hợp chuối sinh sống phát triển Cây chuối cho thu hoạch có giá trị dinh dưỡng cao chứa loại vitamin A, D, E Thân chuối sau thu hoạch sử dụng phần nhỏ để làm thức ăn gia súc phần lớn trở thành phụ phẩm nông nghiệp Ngành thủ công mỹ nghệ truyền thống lâu đời ngành tạo giá trị xuất tương đối lớn nước ta Bên cạnh thành công đạt được, ngành gặp phải khó khăn Khó khăn lớn chưa tìm vật liệu cho ngành để đáp ứng yêu cầu nhu cầu người dân sống đất nước phát triển nước ta Trong đó, người nơng dân gặp phải khó khăn phải xử lý nguồn phụ phẩm nông nghiệp lớn sau thu hoạch chuối (10 rác gồm vỏ, đặc biệt thân chuối sau mùa thu hoạch quả) Vậy không tận dụng nguồn nguyên liệu dồi nguồn vật liệu để tạo sản phẩm sáng tạo đẹp mắt, tăng thu nhập cho người dân đồng thời giảm thiểu vấn đề ô nhiễm môi trường thân chuối gây Xuất phát từ thực tiễn trên, lựa chọn vấn đề: “Sản xuất tơ sợi từ thân chuối” làm đề tài tham gia thi Nghiên cứu khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học cấp thành phố lần thứ Chúng hi vọng, thành công đề tài đưa phương pháp tối ưu để thu sợi tơ chuối từ nguồn phụ phẩm nơng nghiệp nhằm mục đích cung cấp thêm nguồn nguyên liệu cho ngành thủ công mỹ nghệ, ngành dệt, ngành giấy nước ta Nó bổ sung cho nguồn nguyên liệu truyền thống gỗ, bông, đay đồng thời góp phần làm giảm thiểu nhiễm môi trường thân chuối gây PHẦN II: TỔNG QUAN CỦA ĐỀ TÀI Trong thời đại cơng nghiệp hóa, đại hóa ngày nay, việc thiếu nguyên liệu phục vụ cho ngành thủ công mỹ nghệ, ngành công nghiệp nhẹ ngày trầm trọng Đây ngành mà nguyên liệu chủ yếu lấy từ thiên nhiên nứa, bông, gai, đay Vì lợi nhuận mà mang lại không cao cho bà nông dân lên diện tích trồng ngày bị thu hẹp Song thực tế có nhiều nguồn nguyên liệu từ phụ phẩm nơng nghiệp bị bỏ cách lãng phí, thân chuối phụ phẩm bị lãng phí nhiều vùng nơng thơn Qua q trình nghiên cứu tài liệu, chúng tơi nhận thấy thân chuối có chứa thành phần quan trọng làm thành tơ sợi, có khả để trở thành nguồn nguyên liệu bổ sung cho ngành thủ công mĩ nghệ Hiện lợi nhuận mang lại cho người nông dân chủ yếu thu hoạch Đề tài nghiên cứu để đưa ba cách sản xuất để lấy sợi tơ từ thân chuối để mang lại lợi ích cho người nơng dân trồng chuối Để làm điều đó, đề tài đưa quy trình sản xuất từ khâu thu nguyên liệu phế phụ phẩm nơng nghiệp đến khâu hồn thành sản phẩm sợi tơ chuối Trên giới, sợi chuối sản xuất từ thân chuối abaca làm nguồn nguyên liệu dồi cho ngành công nghiệp nhẹ nước Song loại có khơng sử dụng có tác dụng lấy sợi Ở Việt Nam, giống chuối tiêu hồng cho có nguồn dinh dưỡng cao thân lại có chứa thành phần sợi cao Chiếm trung bình 2,38% khối lượng thân Ba cách sản xuất sợi tơ chuối đề cập đề tài chủ yếu tiến hành theo phương pháp thủ công, dụng cụ nghiên cứu dụng cụ có sẵn gia đình máy ép nước mía, nồi, gia đình Song chúng tơi có đề số quy trình thiết bị máy móc để sản suất sợi chuối cách tối ưu Đề tài phát lĩnh vực nghiên cứu nguồn nguyên liệu tận dụng từ nông nghiệp khắc phục tình trạng nhiễm mơi trường thân chuối gây Quy trình sản xuất NGÂM BẸ BẰNG DUNG DỊCH NaOH sau: THÂN CÂY CHUỐI BÓC LẤY BẸ LOẠI BỎ PHẦN LÕI ÉP LOẠI BỎ NƯỚC DÙNG NHIỆT ĐỘ ĐỂ LUỘC BẸ CUỐN SỢI TƠ THÀNH CUỘN TƯỚC SỢI TƠ TỪ BẸ TƯƠI PHẦN III: QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU A: Cơ sở lý thuyết Đặc điểm sinh trưởng phát triển chuối tiêu hồng Chuối tiêu hồng thuộc nhóm chuối tiêu vừa, thân giả cao từ 2,1m đến 2,5m sinh trưởng khỏe, xanh sáng rộng số hoạt động trổ buồng đạt từ 10 đến 12 Buồng hình trụ bình qn có 10 đến 12 nải, nặng 40kg buồng Là giống chuối có xuất cao trung bình đạt 40 đến 45 1ha Khi chín vỏ vàng sáng đẹp cuống xanh ăn thơm đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng Giống chuối nuôi cấy từ mô, bệnh, đồng cao Đường kính trung bình chuối trưởng thành từ 18cm đến 20cm Người nông dân cho biết: chuối dễ trồng tốn cơng chăm sóc, giai đoạn cịn nhỏ tán chưa đủ rộng trồng xen canh thêm khác, khoảng tháng sau trồng chuối bắt đầu trổ hoa trái, thân phát triển hồn thiện chiều cao đường kính thân Các tháng sau chuối tập trung chất dinh dưỡng vào việc nuôi buồng quả, đủ lớn có độ căng trịn thu hoạch Theo nhà chun mơn phía Bắc thời gian từ trồng đến thu hoạch 10 đến 11 tháng Những lứa khoảng tháng cho thu hoạch mẹ vài tháng tuổi đẻ nhiều Có thể chọn tốt tách trồng kế bên cắt bỏ buồng đốn bỏ mẹ bắt đầu phát triển nhanh, tháng thu hoạch Như năm năm thu hoạch hai lứa đồng nghĩa với việc thu nhập tăng gấp hai lần Với tình hình khí hậu Việt Nam chuối thường trồng vào thời gian từ tháng tháng thu hoạch vào tháng 11 tháng 12 hàng năm Qua qua trình khảo sát thực tế địa bàn hai xã Tự Nhiên – Thường TínHà Nội xã Mễ Sở - Văn Giang- Hưng Yên, người nơng dân trồng chuối cho biết chuối có thu hoạch dải năm có tính kế thừa mùa vụ, điều nguồn ngun liệu để sản xuất sợi tơ chuối đề tài dồi Tính chất sợi tơ từ thân chuối tiêu hồng a) Hình thái học thành phần hóa học sợi tơ chuối: Sợi tơ chuối có tính chất vật lý hóa học riêng, có nhiều tính chất tốt làm cho sợi tơ chuối đánh giá sợi tơ chuối có tính chất lượng tốt Vẻ xơ chuối tương tự xơ tre xơ gai, độ mảnh khả kéo sợi tốt so với xơ tre gai Sợi chuối ngồi bóng tùy vào trình tách sợi tơ kéo sợi tơ chuối Theo đánh giá khoa học sợi tơ chuối nằm nhóm sợi tơ dài bảng số liệu so sánh Kích thước sợi tơ chuối Loại sợi tơ Hình dạng Đường Chiều dài Đường Chiều dài mặt cắt kính sợi tơ tế bào sợi kính tế bào sợi tơ (cm) ngang (mm) tơ (mm) sợi tơ (µm) sợi tơ Chuối Xơ dài 0,01 – 0,28 – 12 – 46 Tròn / bầu dục >= 200 Xơ trung 100 – 200 bình Xơ ngắn 60 – 100 Kích thước xơ thực vật khác Xơ lanh 20 – 140 0,04 – 0,62 – 77 – 76 Đa giác Gai (ramie) 0,06 – 0,90 Xơ dài >= 125 Xơ dài 100 – 125 40 – 250 16 – 126 Lục giác / bầu giục 15 – 56 12 – 25 Trịn / Oval Xơ trung 80 – 100 bình Xơ ngắn 40 – 80 Cotton Giống kích thước tế bào Sợi tơ chuối có thành phần hóa học sau: - Xenlulo: 70,2% - Hemi - xenlulo: 21,7% - Pectin: 0,6% - Lignin: 5,6% - Khoáng : 1,6% - Chất béo: 0,2% b) Tính chất vật lý: Trong lớp vỏ thân chuối gồm có lớp riêng biệt Lớp ngồi gồm có biểu bì chứa bó sợi phân bố thể mơ mềm, lớp gồm mô mạch sợi chứa nhiều nước, lớp gồm mô mềm Số lượng chất lượng sợi tơ lớp vỏ tùy thuộc vào độ rộng vị trí thân Mỗi thân có khoảng 20 lớp vỏ bọc, chia thành nhóm: lớp vỏ bọc bên ngồi, lớp gần kề, lớp lớp Mỗi lớp cho sợi tơ có chất lượng khác Qua mặt cắt ngang sợi tơ chuối qua kinh hiển vi thấy sợi tơ chuối có dạng bó, gồm hình đa giác sợi tơ hình bầu dục Dọc theo chiều bó sợi tơ thấy lớp lốm đốm phía ngồi, silicđioxit Tính chất học sợi tơ có mối liên hệ với độ trùng hợp trung bình Độ trùng hợp cịn dùng để đánh giá sụt giảm lượng xenlulo phá hủy xạ, tác nhân vật lý hay hóa học Sợi tơ chuối có độ trùng hợp 1.990 tương đương với sợi cotton thấp sợi lanh, gai Cho thấy sợi tơ chuối dòn, cứng đồng thời độ bền học sợi tơ chuối thấp so với sợi gai,lanh tương đương với sợi cotton Sợi tơ chuối có khối lượng riêng 1,2 - 1,1(g/cc) nhẹ sợi gai, lanh Độ xốp sợi tơ chuối 17 – 21% cao sợi gai, lanh nên tính cách nhiệt cao Độ hút ẩm sợi tơ chuối 9.5% cao sợi cotton nên khả hút ẩm cao Độ trương nở sợi tơ chuối nước: sợi tơ trương nở, chúng thay đổi kích thước, trương nở theo hướng ngang theo trục Độ trương nở thể tích sợi tơ chuối cao hẳn so với gai, lanh c) Tính chất học: Sợi tơ chuối có độ bền tương đối 6,8g/dtex) độ kéo giãn 2,6% cơng kéo đứt 0,077 d) Tính chất hóa học: Sợi tơ chuối bị trương nở xử lý kiềm Cấu trúc trở nên phức tạp so với sợi tơ có thành phần xenlulo Do thành phần khác sợi tơ phản ứng với theo tốc độ cách khác nhau, thành phần sợi tơ đổi tùy thuộc vào thời gian xử lý Một phần hemi-xenlulo bị phân hủy, mà liên kết hóa học bị bẻ gãy Cấu trúc sợi tơ mở để dung dịch kiềm thâm nhập vào sâu bên Ứng dụng sợi tơ chuối tiêu hồng Trước ứng dụng sợi tơ chuối giới hạn, sợi tơ chuối dùng để làm dây bện thừng, thảm, số vật liệu pha trộn khác Với nhận thức giảm thiểu tác hại đến môi trường, tầm quan trọng vải thân thiện với môi trường, sợi tơ chuối cơng nhận loại sợi tơ có chất lượng tốt ứng dụng lĩnh vực khác tăng lên Sau số ứng dụng sợi tơ chuối: a Làm dây thừng, dây chão, dây bện b Làm nguyên liệu cho loại giấy đặc biệt: - Sợi cấp S: dùng làm giấy sử dụng ngành điện tử, giấy trang trí cao cấp, giấy viết Kinh Thánh - Sợi cấp JK: Làm túi trà, túi lọc cà phê, túi gói thịt, cá, loại giấy nghệ thuật đặc biệt, giấy cách điện bọc dây cáp, giấy nến, giấy than - Sợi cấp Y2: dùng làm tiền giấy, séc, giấy quấn thuốc lá, giấy lọc máy hút bụi, giấy mài, giấy in văn - Sợi cấp S2, I, G, JK: làm vải không dệt c Làm đồ trang trí nội thất Loại sợi tơ sử dụng thuộc loại sợi tơ libe sợi tơ chuối abaca nước ngồi Cây chuối abaca có đặc tính trồng lấy sợi có khơng ăn lên có giá trị kinh tế sợi tơ Dựa sở chúng tơi tìm hiểu áp dụng vào chuối tiêu hồng Việt Nam ta Cây chuối tiêu hồng có đặc tính cho ăn lên chúng em nghiên cứu để tận dụng nguồn nguyên liệu sợi tơ có từ thân chuối tiêu hồng để làm sản phẩm thủ công mỹ nghệ B NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM Quá trình khảo sát thực nghiệm chuối tiêu hồng Cây chuối tiêu hồng loại giống mới, trồng nhiều năm gần Các thân có chiều cao từ 1,8 -2,5m, đường kính thân từ 19-25cm Thân gồm 90% nước, sáp 2-5% sơ, phần lại tế bào mơ mềm Loại xơ chuối có tính chất vật lí như: độ xốp, độ hút ẩm, độ trương nở độ chịu lực tốt xơ cotton ( nguồn tin nêu rõ đề tài) Sợi tơ chuối sử dụng ngành sản xuất thủ công mỹ nghệ, sản xuất giấy, sản xuất dây thừng, dệt vải Các sản phẩm sản xuất từ sợi chuối thân thiện với môi trường Cây chuối sau thu hoạch thân chuối hầu hết bị vứt bỏ bừa bãi kênh rạch, điều làm ảnh hưởng khơng tốt đến mơi trường sống Qua việc chứng kiến trải nghiệm chúng tơi nhận thấy có nhiều sáng kiến bà nông dân dùng bẹ chuối phơi khô để sản xuất sản phẩm thủ công mỹ nghệ truyền thống có giá trị, có sáng kiến dùng bẹ chuối để sản xuất giấy, sản xuất sợi tơ chuối để làm sản phẩm miếng đệm, miếng giải sàn đẹp Thực tế cho thấy việc tận dụng nguồn nguyên vật liệu hầu hết mang tính nhỏ lẻ khơng giải hết nguồn nguyên liệu dư thừa sau thu hoạch Trong trình nghiên cứu vùng bãi trồng chuối nông dân xã Tự Nhiên thấy thân chuối bị chặt vứt bừa bãi ruộng hỏi việc sử dụng thân chuối làm gì? Chúng tơi hỏi bác nơng dân nhận câu trả lời giống : Chẳng sử dụng làm mà vứt này: Vườn chuối nhà Bà Nguyễn Thị Liên Ông: Trần Văn Khắc – xã Tự Nhiên Chúng quan sát phân hủy nhiều thân chuối ruộng thấy mùi thối bốc lên khó chịu đồng thời có nhiều có chứa sâu nhậy làm ảnh hưởng không tốt đến khác Qua quan sát phần bẹ chuối qua lớp chúng tơi so sánh có nhiều điểm tương đồng với bẹ chuối Abaca Khảo sát vùng rộng lớn bãi chuối lắng nghe tâm người dân, họ có chung điều mong muốn có giải pháp nhà khoa học xử lí thân chuối sau thu hoạch Chúng tơi có chia sẻ từ phía bác nơng dân trồng chuối hỏi có dự án sản xuất sợi tơ chuối từ thân người nơng dân có hợp tác với nhà khoa học hay không? Chúng nhận câu trả lời hoàn toàn ủng hộ hợp tác với nhà khoa học để tạo chu trình khép kín từ khâu trồng giống, chăm sóc thu hoạch Khi khảo sát thực nghiệm nhận thấy nguyền nguyên liệu thân chuối dồi chuối thu hoạch quanh năm điều kiện tốt để đề tài phát triển đưa vào thực tiễn * Nguồn nguyên liệu: Chúng tiến hành nghiên cứu thực tế địa bàn bãi bồi xã Tự NhiênThường Tín- Hà Nội xã Mễ Sở- Văn giang- Hưng Yên Kết thu sau: Tổng diện tích đất bãi xã Tự Nhiên: 317ha 10 Tổng diện tích đất bãi xã Mễ Sở: 424ha Bảng Tên trồng Chuối Ngô Cây ăn trái Cây sắn, Khoai Cây khác Tự Nhiên 171(ha) 63(ha) 31.7(ha) 40 ( ha) 11.3(ha) Mễ Sở 212(ha) 42(ha) 112(ha) 41(ha) 17 (ha) Tổng Diện Tích 383(ha) 105(ha) 143.7(ha) 81(ha) 28.3(ha) ( Theo số liệu thống kê vật nuôi trồng HTX nông nghiệp xã TN Mễ Sơ năm 2013) Dựa số liệu diện tích trồng chuối theo cơng trình nghiên cứu khoa học giáo sư Nguyễn Lân Hùng tư vấn bà nông dân trồng chuối từ 100 đến 110 cây/ 500m2 Từ suy 2000 đến 2200 / * 383 = 766000 đến 842600 Thời gian sinh trưởng phát triển chuối từ lúc trồng đến thu hoạch 11 tháng năm tính riêng chuối Mẹ có khoảng 800000 thân chuối sau thu hoạch Trong trung bình thân chuối có khối lượng 19.5 kg khối lượng sợi tơ chuối thu 19.5 * 800000 * 2,85% = 444600kg = 444,6 sợi Những số tính tốn nói lên phần giá trị kinh tế nguồn nguyên liệu phụ phẩm dư thừa tính địa bàn xã bên sơng Hồng Tự Nhiên Mễ Sở Mặt khác trình khảo sát thực tế địa bàn xã cho thấy có lượng thân sử dụng làm thức ăn chăn nuôi gia súc gà, vịt, lợn, dê theo nghiên cứu khoa học đề tài thân chuối làm thức ăn cho dê thành phần dinh dưỡng có thân chuối hiệu chăn ni thấp 11 Theo thống kê người nông dân có tới 95% thân chuối vứt ruộng sau thu hoạch Quá trình thu sợi tơ chuối tiêu hồng Xuất phát từ kết việc khảo sát thực tiễn bãi chuối hai xã Tự Nhiên Mễ Sở xuống vườn chuối Bác nông dân Nguyễn Thị Tuyển xã Tự Nhiên Vườn chuối có diện tích rộng gần 2000m 2, trồng toàn giống chuối tiêu hồng vụ thu hoạch buồng, có nhiều chuối sau thu buồng chưa đốn bỏ, hỏi ý kiến xin Bác 10 thân chuối vườn Các thân sau chặt bỏ loại phần có chiều cao trung bình 2,11m, đường kính trung bình phần thân 16,28cm, khối lượng trung bình 20,8kg Chúng làm công việc thu gom vườn thuê xe trở nhà để tiến hành nghiên cứu thực nghiệm: + Đầu tiên loại bỏ phần gốc lớp bẹ bên bị mục nát, sau đo chiều dài, đường kính khối lượng thân Chúng thực nghiệm thân Kết thu sau: ( Bảng 2) Cây chuối C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 Chiều dài (m) 2,02 2,0 2,31 1,59 2,03 1,79 2,05 1,9 1,92 Chu vi gốc(cm) 57 60,5 61 56,5 61 63 64,5 52,5 59 Chu vi ngọn(cm) 45 43 41 40 43 45 43,5 37 41 16,2 15,3 16,5 17,1 17,1 14,2 16 26,5 18,6 22,3 20 23 19,4 19,6 Đường kính TB(cm) Khối lượng(kg) 16,24 16,4 22 23 12 + Sau thu thập đầy đủ số liệu thân chuối song chúng tơi bắt tay vào thực cơng việc bóc bẹ Chúng sử dụng để tiến hành, cơng việc bóc bẹ với cơng cụ cịn thơ sơ Song chúng tơi đem số bẹ bóc ép cơng cụ máy ép nước mía gia đình ơng Phạm Văn m thơn Nỏ Bạn xã Vân Tảo – Thường Tín số liệu sau: Cây chuối Khối lượng bẹ (kg) C1 C2 C3 Trung bình 14 16 16,5 15,5 + Công đoạn cuối đem số bẹ ép thí nghiệm cách cụ thể là: Cách 1: Ngâm bẹ chuối dung dịch kiềm NaOH Địa điểm chúng tơi thí nghiệm phịng thí nghiệm trường THPT Văn Tảo Chúng tơi có ý tưởng tự pha 5g dung dịch NaOH 95% vào 5kg nước dung dịch NaOH nồng độ 0,095% Kèm theo 03 ống nhựa đường kính phi 90 có nắp đậy Bỏ phần bẹ ép nước vào ống nghiệm chứa dung dịch cho nước dung dịch ngập phần bẹ chuối, ống chứa 5kg bẹ ép nước đậy nắp Thời gian ngâm ngày đến ngày quan sát thấy bẹ chuối bị mềm nhũn sợi tơ bị dời khỏi Lấy phần sợi tơ bị phân hủy đem giũ phơi khô Kết thu được: ( Bảng 3) 13 Khối lượng sản phẩm Thân chuối ban đầu C1 % C2 22 kg % 23 kg C3 % 26,5 kg Bẹ sau tách bỏ lõi 14 kg 63,6 16 kg 69,5 16,3 kg 60,3 Bẹ sau ép nước 5,1 kg 23,1 6,2 kg 26,9 6,6 kg 24,9 Lượng tơ sợi thu sau ngày 0,44 kg 0,47 kg 2,04 0,6 kg 2,2 Ưu điểm: Dễ lấy sợi, không tốn thời gian cho việc chờ đợi lấy sợi Nhược điểm: Sợi bị tác dụng với dung dịch tạo keo làm kết dính sợi lại với Khi rũ lấy sợi sợi dễ bị đứt, số lượng tơ thu bị hao phần Sợi tơ dễ bị bện thành vón cục khó sử dụng Kết luận: Sau tiến hành thí nghiệm chúng tơi nhận thấy lượng tơ thu có độ bết dính cao sợi tơ bị giảm tính chất bền dai mặt học lượng tơ bị hao đi, theo kiến thức hóa học chương trình lớp 12 tính chất xenlulozo chúng em nhận thấy trình ngâm xảy phản ứng hóa học xenlulozo bazơ NaOH, cách dùng quỳ tím thử dung dịch trước ngâm sau ngâm cho thấy giấy quỳ bị nhạt mau nhiều chứng tỏ nồng độ dung dịch NaOH bị giảm điều làm tơ bị bết dính * Cách 2: Dùng nhiệt luộc sợi tơ 1000C Địa điểm thí nghiệm bếp truyền thống nhà ông Lưu Quang Lợi thôn Xâm Hồ xã Vân Tảo Công cụ kèm theo nồi truyền thống Chúng tiến hành thu tơ mẫu thân chuối C4; C5; C6 số liệu ghi Bảng Chúng bắt đầu bắt tay vào làm, cho bẹ chuối ép bỏ nước vào nồi đổ nước cho ngập bẹ nhóm bếp đun nóng cho sơi với nhiệt độ 1000C với khoảng thời gian 30 đến 45 phút Để nguội bẹ chuối dũ lấy tơ 14 Học sinh Kiệt Diễm tiến hành luộc bẹ chuối Kết thu được: Bảng Khối lượng sản phẩm C4 Thân chuối ban đầu 18.6 kg Bẹ sau tách bỏ lõi 14 kg 63,6 16,7 kg 69,5 15,3 kg 60,3 Bẹ sau ép nước 5,1 kg 23,1 6,3 kg 26,9 6,0 kg 24,9 Lượng tơ sợi thu sấy 400C 0,49 kg 2,63 0,55kg 2,46 0,52kg 2,6 % C5 % 22,3kg C6 % 20 kg Ưu điểm: Lấy sợi cực nhanh Nhược điểm: Tốn vật chất, tơ lấy không bảo đảm màu sắc, sợi tơ bị rối nên khó cuộn thành cuộn sợi dài Kết luận: Sau tiến hành thí nghiệm chúng em nhận thấy lượng tơ thu có chút có độ kết tinh q trình nuộc nhiệt độ làm chất lignin, hemixenlulo sợi tơ bị biến đổi màu sắc, sợi tơ mặt học lượng tơ bị hao không nhiều, 15 * Cách 3: Tước sợi tươi sống sau ép nước Địa điểm hàng bán nước mía gia đình học sinh Phạm Thị Diễm Dụng cụ sử dụng cho cách lược có độ thưa lược 1,2mm máy ép nước mía Chúng tơi tiến hành thí nghiệm mẫu C7;C8; C9 thông số ghi Bảng Tiến hành thực nghiệm cho bẹ chuối ép rũ nước cho hết phần thịt lại bẹ chưa hết ép Để nước sử dụng dao cùn vuốt mạnh lượt vừa cho vừa để làm bong hết phần thịt chưa dập ép Sau chúng tơi dùng lược chuẩn bị làm công cụ biến bẹ chuối thành sợi tơ chuối Để nguyên bẹp chuối dùng lược chải từ xuống cho hết chiều dài bẹ chuối Cứ làm tơ lấy hết Kết lấy sau: ( Bảng 5) Khối lượng sản phẩm C7 Thân chuối ban đầu 23 kg Bẹ sau tách bỏ lõi 16,8 kg % C8 % 19,4 kg 63,6 14,7 kg C9 % 19,6 kg 69,5 15,1 kg 60,3 16 Bẹ sau ép nước 6,2 kg 23,1 5,3 kg 26,9 5,1 kg 24,9 Khối lượng tơ 0,71 kg 3,08 0,55kg 2,83 0,52kg 2,65 Ưu điểm: Sợi lấy bảo đảm độ dài độ bền chắc, sợi tơ thu có màu sắc đẹp, khối lượng tơ thu cao Cách làm dễ làm tốn kém, dễ thành sợi tiện dụng cho việc làm hàng thủ công mỹ nghệ Nhược điểm: Thời gian dũ lấy sợi lâu, sợi tơ phần thịt bám xung quanh, khơng sấy khơ nhiệt độ thích hợp bị ẩm mốc Kết luận: Cách thu tơ cách tước bẹ tươi tiến hành làm mẫu chuối số 7; 8; dựa vào bảng kết cho thấy khối lượng tơ thu nhiều, sợi dài dễ bện vào thành sợi dài cuộn thành cuộn sợi Vì khơng có ảnh hưởng chất hóa học nhiệt độ nên màu sắc đẹp, độ dẻo dai cao thuận lợi cho việc bện thừng, bện chão việc sản xuất hàng thủ công Chúng nhận thấy cách thu tơ cách thu sợi chuối người dân Philipin cải tiến nhờ vào máy móc xuất thu tơ tăng lên nhiều Đánh giá sản phẩm qua cách sản xuất sợi tơ chuối Kể từ đưa ý tưởng nghiên cứu bắt tay vào làm đề tài nghiên cứu thử nghiệm theo nhiều cách khác nhau, cách nêu đề tài thực nhiều lần để rút kết cụ thể Trong tất cách sản xuất tơ dựa vào bảng thống kê cho thấy lượng tơ sợi ổn định có tỉ lệ thuận với khối lượng thân chuối; Chất lượng tơ bẹ bên ngồi có tính bền dai bẹ bên thân lượng tơ thu chiếm tỉ lệ nhiều Ưu nhược điểm cách làm chúng tơi xem xét cách tỉ mỉ hồn tồn dựa thực tế nghiên cứu : + Đối với cách 1: sợi tơ có tham gia phản ứng trực tiếp với dung dịch NaOH ( Đã kiểm nghiệm quỳ tím dung dịch trước sau thời gian ngâm bẹ chuối), có tạo chất kết dính nên sợi tơ bị dính vào nhau, làm cho q trình sợi khó, dễ bị đứt 17 + Đối với cách 2: Sau luộc phần bẹ ngâm khoảng thời gian ngắn sợi tơ giữ dẻo dai lại biến đổi màu sắc, sợi tơ ngắn dễ bị đứt so với phương pháp + Đối với cách 3: sợi tơ có phần óng mượt khơng có kết dính lẫn dễ thành sợi tơ song song nối thành sợi dài độ bền dẻo dai sợi tơ tốt không bị đứt trình cuộn 18 Qua cách thực nghiệm chúng tơi nhận thấy cách ưu việt có tính khả thi tốt nhiều so với cách cịn lại, đồng thời phù hợp nhiều với ngành thủ công mỹ nghệ Là học sinh THPT chúng em chưa đủ điều kiện kiến thức cúng vật chất thời gian việc tiến hành nghiên cứu thủ cơng tận dụng máy móc dụng cụ Bố Mẹ sẵn có gia đình Song chúng em mong muốn đề tài có dây truyền máy móc sản xuất tơ mang lại suất cao, chúng em xin mạnh dạn đưa thiết kế sau: Thân chuối thu hoạch từ ruộng đem rửa Chặt bỏ phần gốc máy chém, đưa qua máy ép thủy lực để chẻ đôi theo chiều dọc chuối loại bỏ phần lõi Thân chuối sau loại bỏ đưa lên băng truyền dẫn đến máy ép nước, băng truyền phải đảm bảo bẹ chuối nằm dọc Băng truyền dẫn bẹ qua máy ép tiếp tục chuyển động qua máy tước sợi Máy ép nước có ngun lí làm việc máy ép nước mía bao gồm hai lu hình trụ kim loại chuyển động ngược chiều nhờ hệ thống bánh Máy tước sợi bao gồm hai lu hình trụ có rãnh quấn quanh bề mặt làm kim loại, đỉnh ránh cách 0,15cm Hai lu chuyển động ngược chiều Hai máy ép nước tước sợi phải gắn vào hệ thống bánh cho tốc độ quay để tránh bẹ sau bị ép nước lại bị ùn tắc qua máy tước sợi Sợi sau tước tiếp tục chuyển động theo băng truyền đến máy sấy nhiệt độ 400c Sợi đưa thành bó theo chiều dài thân gập đôi Qua nghiên cứu công nghệ nước giới, nhận thấy có cơng trình sáng chế máy tước sợi chuối cho suất cao, phạm vi nghiên cứu học sinh khơng có đủ kinh phí thời gian nên chúng em sử dụng máy ép nước mía để ép nước sau dùng dụng cụ thủ công tước lan chổi để tước thành sợi nhỏ Các sợi nhỏ bện xoắn vào để thành sợi dài cuộn thành cuộn sợi 19 PHẦN IV: KẾT LUẬN Đề tài nghiên cứu khoa học kỹ thuật “Sản xuất tơ sợi từ thân chuối tiêu hồng” thuộc lĩnh vực khoa học vật liệu, đề tài phát mang tính nguồn nguyên liệu dồi có sẵn phế phụ phẩm nông nghiệp mà lâu bị bỏ cách lãng phí, đề tài có ý nghĩa khoa học mang lại hiệu kinh tế sau: Ý nghĩa khoa học: - Đề tài đưa cách sản xuất sợi tơ chuối từ thân chuối tiêu hồng - Tận dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường thân chuối gây Hiệu kinh tế xã hội: - Cung cấp nguồn nguyên liệu tự nhiên thay cho tre, mây, gỗ, nứa ngày cạn kiệt, cho ngành sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ, ngành dệt, giấy - Đề tài mang lại nguồn thu nhập thêm cho người nông dân trồng chuối Đề tài chúng em thiếu nhiều điều kiện để nghiên cứu rộng sâu Rất mong nhận giúp đỡ Hội đồng khoa học, để đề tài ứng dụng vào thực tiễn 20 ... kéo sợi tốt so với xơ tre gai Sợi chuối ngồi bóng tùy vào q trình tách sợi tơ kéo sợi tơ chuối Theo đánh giá khoa học sợi tơ chuối nằm nhóm sợi tơ dài bảng số liệu so sánh Kích thước sợi tơ chuối. .. chuối tiêu hồng Tính chất sợi tơ từ thân chuối tiêu hồng Ứng dụng sợi tơ từ thân chuối tiêu hồng B Nghiên cứu thực nghiệm Quá trình khảo sát thực nghiệm chuối tiêu hồng Quá trình thu sợi tơ chuối. .. nhẹ sợi gai, lanh Độ xốp sợi tơ chuối 17 – 21% cao sợi gai, lanh nên tính cách nhiệt cao Độ hút ẩm sợi tơ chuối 9.5% cao sợi cotton nên khả hút ẩm cao Độ trương nở sợi tơ chuối nước: sợi tơ trương