0836 nghiên cứu quy trình trích ly các hợp chất màu tự nhiên từ vỏ quả măng cụt và quả mặc nưa ứng dụng cho nhuộm vải tơ tằm luận văn tốt nghiệp

THƠNGTINCHUNGVỀLUẬNÁN A Tínhcấpthiết củaluậnán Ngày với phát triển mạnh mẽ đa dạng tất ngành cơng nghiệp để đáp ứng nhu cầungàycàngcaocủaconngười,cùngvớiviệcápdụngkhoahọckỹthuật,tăngtrưởngkinhtếvàbùngnổdânsốkhiếnnhânloạiphảiđứng trướchaihiểmhọalớnmangtínhtồncầu:cạnkiệttàingunvàơnhiễmmơitrường Đứng trước thách thức đó, quốc gia giới có Việt Nam phải hoạch định vàthựchiệnchínhsáchvềtàingunvàmơitrườngmộtcáchkhoahọcvàhợplý.Mộttrongnhữngphương ántốiưucủahoạchđịnhnàylàchươngtrình“sảnxuấtsạchhơn”haycịngọilà“ngănngừnhiễmmơitrường”chocácngànhsảnxuất;trong cơng nghệ dệt nhuộm ngành trọng điểm Trong nhữngnămqua,cùngvớinhữngnghiêncứumớicủathếgiớingànhdệtnhuộmtrongnướcđãcónhữngchuyểnmìnhvượt bậc trước nguy cơsuythốimơitrường.Đólàvấnđềsửdụngthuốcnhuộmcónguồngốctựnhiêntừcây, hoa, …để thay cho thuốc nhuộm tổng hợp ảnh hưởng mơi trường chiếm lĩnh tồn vịtrítrongngành cơngnghệ ứngdụngnày Nhưvậy,đềtài“Nghiêncứuquytrìnhtríchlycáchợpchấtmàutựnhiêntừvỏquảmăngcụtvàquảmặcnưaứngdụngcho nhuộmvảitơtằm”làhếtsứccầnthiếtvàsẽgópphầngiúpchongànhdệtnhuộmgiảiquyếtphầnnào vấn đề nhiễmmơitrườngvà sức khỏe conngười Mụctiêunghiêncứu,ýnghĩavềkhoahọcthựctiễn - Khảosátmộtsốđặctrưngngunliệuvềtrữlượngvàquytrìnhbảoquảnnhằmđápứngtốtnhấtchocơngđoạntrích ly - Khảosátphươngpháptríchlyphùhợp;nghiêncứutốiưuhóacácyếutốảnhhưởngđếnqtrìnhtríchlydịchchiếttừquảm ặcnưavàvỏquảmăngcụtvớidungmơinướcnhưtỷlệrắn-lỏng,nhiệtđộtríchly,thờigiantríchly - Nghiên cứu tối ưu hóa quy trình nhuộm vải tơ tằm chất màu trích ly từ vỏ măng cụt quảmặcnưacósửdụngH2O2làmtácnhânoxyhóa.Đồngthờiđiềukhiểnquytrìnhnhuộmdướisựtácđộngcủa tác nhân xửlýsaunhuộmđểđạtđượcmàusắcmongmuốn.Vàxácđịnhcácgiátrịsửdụngcủavải tơ tằm nhuộm dịch chiết từ vỏ măng cụt mặc nưa tiêu độ bền màu, độbềnma sát, độtăngkhốilượng, tínhsinh thái - Phân tích nhận diện hợp chất mang màu trích ly từ vỏ măng cụt mặc nưa trongdịch chiết vải tơ tằm nhuộm phương pháp phân tích đại: UV-VIS, IR, FTIR,RAMAN,HP-LC,LC-MS,XRD,SEM… Từđóbướcđầuđềxuấtcơchếgắnmàugiữavảitơtằmvàcáchợpchấtmang màu tríchlytừ mặc nưa vỏ quảmăngcụt Nhữngđiểm luậnán - Đã nghiên cứu tối ưu hóa thiết lập chế độ cơng nghệ thích hợp cho q trình trích ly chấtmàutừ vỏ măngcụtvàquả mặc nưa đểnhuộmvảitơtằmtạiViệtNam - Đã thiết lập đơn công nghệ nhuộm tối ưu có sử dụng H 2O2làm tác nhân oxy hóa, tăng khả gắn màucủacác chấtmàu trích lytừvỏ măngcụt mặc nưatrên vảitơtằm - Đãthiếtlậpđượcquytrìnhcơngnghệnhuộmtơtằmtốiưuvớicácchấtmàutríchlytừquảmặcnưa.Đâylà quy trình hồn tồn so với quy trình nhuộm truyền thống; quy trình khơng tạo màuđentruyềnthốngmàcịntạođượcnhiềugammàukhácnhauvàrútngắnđượcquytrìnhnhuộmtừ40ngàyxuốngcịn - Bước đầu đề xuất chế liên kết chất màu trích ly từ vỏ măng cụt mặc nưavới vảitơtằm - Đã chứng minh sản phẩm vải tơ tằm nhuộm chất màu trích ly từ vỏ măng cụt vàquả mặc nưa đảm bảo tính sinh thái, khơng chứa formaldehyde, không chứa formaldehyde, không chứaazo độchạivà đạtcácchỉtiêu độ bềncao Bố cục củaluậnán Luậnángồm118trang(khôngkểphụlục)đượcchiathànhcácphầnnhưsau:Mởđầu:2trang;Chương1-Tổng quan lý thuyết: 38 trang;Chương2-Nộidungvàphươngphápnghiêncứu:18trang;Chương3-Kếtquảvà bànluận:43trang;Kếtluận:2 trang;có130tàiliệuthamkhảo B NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN ÁNCHƯƠNG1:TỔNGQUANLÝTHUYẾT Phần tổng quan lý thuyết tổng hợp nghiên cứu nước giới liên quan đế luận án nhưsau:Tổngquanchungvềchấtmàutựnhiên,vềquảmặcnưavàvỏquảmăngcụt,phươngpháptáchchiếtchấtmàutựnhiênvàcácyếu tốảnhhưởngđếnqtrìnhnhuộm.Trongđóđềcậpđếncácvấnđềđịnhhướngnghiên cứucủaluậnán 1 CHƯƠNG2:NỘIDUNGVÀPHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU Luận án sử dụng phương pháp phân tích hỗ trợ cho trình đánh giá kết nghiêncứu: đánh giá dịch chiết phương pháp đo UV-Vis, IR FT-IR, LC-MS, HP-LC thay đổi màusắctínhchấtcủavảisaunhuộmbằngphươngphápđomàuL,a,bvàchụpXRD,SEM.Sửdụngphươngphápquy hoạch thực nghiệmvàgiảibàitốntốiưuđểtìmrathơngsốtốiưu,giảithíchcáckếtquảthựcnghiệm;đồng thời biện luận kết phân tích hóa lý tìm chế gắn màu cần thiết cho phản ứng tạomàutrênvảitơtằmcủacácthànhphần mang màu có trongquả mặc nưa vỏ măngcụt CHƯƠNG3:KẾTQUẢVÀBÀN LUẬN 3.1 Kếtquả khảosát đặctrưng nguyênliệu 3.1.1 Kếtquảkhảosát đặctrưng nguyênliệu quảmăng cụt 3.1.1.1 Trữlượng Măng cụt chủ yếu phân bố hai vùng đồng sông Cửu long (ĐBSCL) Đông Nam bộ;trong trồng ĐBSCL với tổng diện tích khoảng 4,9 nghìn ha, cho sản lượng nghìn tấn/mùa Theokết khảo sát nhóm nghiên cứu cho thấy thời điểm tháng 3/2014, lượng măng cụt chợ đầu mối nơngsảnthực phẩm Thủ Đức Hóc Mơn có khoảng 22 vựa cung cấp măng cụt, vựa bán trung bìnhtừ20÷25thùng,mỗithùng12kg.Tínhtrungbìnhmỗingày,sốlượngmăngcụtphânphốikhoảng5.300÷6.600kg Trong đó, vỏ măng cụt chiếm trung bình từ 68÷70% theo số liệu bảng 3.1 Nếutínhmơphỏngtheolượngmăngcụtbánratừ2chợđầumốithìlượngvỏmăngcụtthảira3.100÷4.500kg/ngày.Như vậy, việc sử dụng nguồnngunliệudễtáisinhnàyrấtcầnđượcquantâmđúngmứcởnhiềugócđộkhác từ nghiêncứucho đến mơhình ứngdụngthực tế 3.1.1.2 Quytrìnhthu gomvỏ măng cụttạithành phố HồChíMinh chođề tài Liên hệ với chủ vựa trái nơi trồng măng cụt Lái thiêu, Thủ Dầu Một, Bến Tre, BảoLộc,CầnThơ,HậuGiang,SócTrăng,ĐồngNai,thumua măngcụtvớigiáthịtrường,đồngthờithugomquảmăngcụtchínhư,thốikhơngthểsửdụngđược.LiênhệvớiCơngtyMơitrườngv àđơthịởcácthànhphốlớnTPHồChíMinhđểthuhồivỏmăngcụtvớigiáưuđãi.Vàonhữngthángtráimùatrongnăm,ngunliệuchính nhập Liên hệ thu mua vỏ măng cụt từ công ty chế biến hàng xuất măng cụt;liênhệvớicácchợđầumốiđểthugom Vàđềxuấtcácphươngánthuộcthẩmquyền cấpnhằmpháttriểnnơng thơn, khuyến khíchnhàvườntăngsảnlượngmăngcụtbằngcáchxửlýchoquảnghịchmùađểtạoranguồnngun liệu dồidàocho ngành nhuộm 3.1.1.3 Quytrình bảoquảnnguyênliệuvỏquả măngcụthỗtrợcho nghiêncứu Một số tài liệu cho bảo quản nhiệt độ khoảng oC, thời gian tuần không cần chấtbảo quản Sau ngày tồn trữ nhiệt độ bình thường, trái bị giảm 3,3% trọng lượng, thối23,9% Bảo quản 5oC khơng bị giảm trọng lượng 11% số trái bị thối Nếu bảo quản baoplastic kín bị thiệt hại [13] Tuy nhiên, để có số liệu xác q trình bảo quản, nhóm tác giảđãkhảo sátsơ trìnhbảo quản bộtvà dịchchiếttừ vỏ măngcụt a Quytrìnhbảo quảnbộttừvỏquả măngcụt Vỏmăngcụtsaukhithugom,xửlýsơbộ,phơikhơvànghiềnthànhbộtvớikíchthước0,1÷1mm.Sauđó cho vào bịch nylon, dán kín, hút chân khơng, bảo quản điều kiện thống mát Nhiệt độ từ 25÷30 oC, cóthểbảoquản8÷9thángkhơngcầnsửdụngchấtbảoquản,màusắccủabộtvàdịchchiếttừbộtkhơngthayđổi.Vảisaunhuộmvớidịchchiết từbộtcủavỏquảmăngcụtsauthờigian9thángkhơngthayđổinhiềusovớiban đầu b Quytrìnhbảo quản chiếtdịchtừ vỏ măngcụt Bột từ vỏ măng cụt trích ly phương pháp chiết ngâm thời gian nhiệt độ50÷70oC với dung mơi nước theo tỷ lệ 1:5; sau lọc lấy dịch, bỏ bã tiếp tục đem dịch cạn đến khicịn50%thểtích;cuốicùngchovàolọbảoquảnvớinồngđộchấtbảoquảntừ0,1÷2%vớithờigianbảoquảntừ đến 12 tháng Theo dõisựthayđổigiátrịpHtheothờigian;đồngthờinhuộmmẫuđốichứngđểsosánhkhảnăngnhuộmmàucủadịchchiếttrênvảitơtằmtrongkhoảngthờigianbảoquảntrên.Kếtquả khảosátcho thấy dịch vỏ măng cụt khô sau chiết, chứa vào lọ thủy tinh đậy kín bảo quản với chất bảo quản làkalisortbate: Nhiệt độ 10÷20oC, pH 4÷4.5, kalisortbate 1%: thời gian bảo quản 9÷10 thángNhiệtđộ20÷30oC, pH 4÷4.5, kalisortbate 1%: thời gian bảo quản 6÷7 thángNhiệtđộ30÷40oC,pH4÷4.5,kalisortbate1%:thờigianbảoquản4÷5tháng Đặc điểm dịch chiết bảo quản theo thời gian: pH thay đổi không đáng kể, dịch chiết suốt, nhiệt độ 30÷40oC dịch chiết đóng váng tượng oxy hóa bề mặt lần đo pH, màu sắc trênvảinhuộm khôngbịảnhhưởngnhiều.GiátrịpHcủacácmẫudịchchiếttheothờigiankhôngthayđổinhiều,cườngđộ màuvà độ bền màu vảinhuộmgần khơngthayđổi 3.1.2 Kếtquảkhảosátngun liệuquảmặcnưa 3.1.2.1 Trữlượng Hiệnnay,khơngtìmthấytàiliệunàonóivềtrữlượngcủacâymặcnưa;tuynhiên,nhómnghiêncứuđãcó kết khảo sát từ nguồnthơngtinquanhữngchuyếnđithựctế.TạihuyệnTânChâu,tỉnhAnGiangngười dân cịn trì để bán cho số xưởng nhuộm nhỏ chuyên nhuộm màu đen cho lụa tơ tằm vàpolyamide;nhưngkhơngcịnnhiều.MộtđịaphươngkháclàtỉnhNinhThuận,trướcnhữngnăm1950,bàconngười chăm dùngquảmặcnưađểnhuộmvảiđen.Chođếnthờigiangầnđây,đầunhữngnăm2000,câymặc nưa đưa vào danh sách loại quý, cần nhân giống phát triển Vì vậy, thành phố HồChí Minh, mặc nưa trồng nhiều công viên xanh công viên Gia Định, Lê Văn Tám;hoặc hai ven đường Hai Bà Trưng, Quận 1; đường Phạm Hùng, quận 7; chợ Cầu Ông Lãnh, quận 1…Với trữlượngthuđượctrênđịabànthànhphốHồChíMinhkhoảngtrên3.000cây,mỗicâychokhoảng 100÷300 kgquảmỗinăm;theothốngkêsơbộítnhấtcó900.000kgquảmặcnưarụngxuốngthànhrácthảitrongmộtnămnếukhơngđượcquantâ mthíchđáng.Nhưvậy,việcsửdụngnguồnngunliệudễtáisinhnàynhưmộtnguồnthuốcnhuộmtự nhiên nhómnghiên cứu triểnkhaivà ứngdụngthực tế 3.1.2.2 Quytrình bảo quảnnguyênliệu quảmặc nưahỗ trợcho nghiêncứu Quả mặc nưa sau thu gom, xử lý sơ bộ, chọn tươi, loại bỏ bị nứt, dập, có dấu hiệu oxy hóa chuyển sang màu đen, bảo quản tạm thời điều kiện mát tủ lạnh khoảng 5oC;chọnnhữngquảtươiđembảoquảntrongdungdịchkalisorbatvớinồngđộ0,1÷3%trongkhoảngthờigiantừ1÷6 tháng Quả mặc nưasaubảoquảnđượcxayvớinướctheotỷlệ1:5,khảosáttheothờigiansựthayđổipH dịch chiết cường độ màu vải tơ tằm sau nhuộm để tìm nồng độ bảo quản tốt Kết quảkhảo sát với nhiều nồng độ chất bảo quản thời gian khác nhau, nhóm nghiên cứu nhận quytrình bảo quảnquả mặc nưanhư sau: Nhiệt độ 0÷5oC, bộc kín cho vào tủ lạnh: thời gian bảo quản 2÷3 thángNhiệt độ 10÷20oC, pH 4÷4,5, kalisortbate 1,5%: thời gian bảo quản 3÷4 thángNhiệtđộ20÷30oC,pH4÷4,5,kalisortbate1,5%:thời gianbảoquản2÷3tháng Đặc điểm mặc nưa bảo quản: giá trị pH mẫu bảo quản theo thời gian không thay đổinhiều, cường độ màu độ bền màu vải sau nhuộm gần không thay đổi Như vậy, việc sử dụng quảmặc nưa loại nguyên liệu chất màu tự nhiên ứng dụng cho ngành nhuộm sản xuất thực tếlàhoàn toàn khả thi 3.2 Kếtquả nghiêncứu q trìnhtríchly chấtmàutừvỏ quảmăngcụt 3.2.1 Kếtquảkhảosátlựachọndungmơivà phương pháptríchly chấtmàu từvỏ măngcụt Mật độ quang dịch chiết cho biết cường độ màu dịch chiết xác định bước sóng 289 nm với tỷlệ phalỗngdịch/nước là1/100 cườngđộ màu vảisau nhuộmđượctrìnhbàyởbảng3.2 STT Bảng3.2Mậtđộquangdịch chiếtvà cường độ màu củavảitheo phươngpháptrích ly Mậtđộ Độtận Độtăng Cường ΔEEvới Phươngpháp ΔEEvới giặt quang trích khối độmàu Clo Visóng 1,367 0,512 1,830 29,2580 14,1310 17,143 Soxhlet 0,811 0,214 1,439 24,0137 13,1250 11,59 Chiếtngâm 1,152 0,765 2,230 26,6290 8,0430 7,54 40 20 Visóng Visóng Soxhlet Chiếtngâm ΔEEvới mồ 16,24 10,321 8,38 Chiếtngâm Độtậntrích SoxhletMậtđộ quang Hình 3.3Đồ thị cường độ màu vải, mật độ quang độ tận trích chất màu trích ly từ vỏ măng cụt theophươngphápvi sóng, soxhlet,chiếtngâm Hình 3.4Đồ thị độ tăng khối độ bền màu vải tơ tằm nhuộm chất màu trích ly từ vỏ măng cụt theophươngphápvi sóng, soxhlet,chiếtngâm Kết bảng 3.2 cho thấy trích ly có hỗ trợ vi sóng tốt cho giá trị mật độ quang caonhất1,367Ao.Điềunàycóthểgiảithíchrằngnướclàdungmơiphâncựcmạnhdướitácđộngcủavisóng,tốcđộgianhiệt diễn nhanh làmchocácphầntửmangmàucótrongvỏmăngcụtcũngbịtácđộngmạnh.Kếtquả hình 3.3 3.4 cho thấy dịch chiết phương pháp vi sóng có cường độ màu vải cao nhất; tiếptheo phương pháp chiết ngâm cường độ màu vải thấp phương pháp trích ly shoxlet Vớiphương pháp trích ly cho nồng độ dịch chiết cao lượng thuốc nhuộm liên kết với xơ sợi lớn cácphương pháp khác, nhiên áp dụng cho quy mô sản xuất cơng nghiệp hai phương pháp vi sóng vàshoxletcónhiều hạnchế vềlượngngun liệu đầuvàocũngnhưđịihỏicơngsuấtlớnvà chiphíđầutưlàrấttốnkém.Tuynhiên,phươngphápchiếtngâmlạichokếtquảđộtậntríchcaonhấtvà∆Ebềnmàutrênvảithấpnhất nghĩa đạt độ bền màu tốt Như chiết ngâm phương pháp trích ly lựa chọn để áp dụngchoqtrìnhtríchlydịchphùhợpvớicảquymơsảnxuấtvimơvà vĩ mơ.Vìvậyphươngphápthíchhợpvớidungmơinước đãchọnởtrênsử dụngchoqtrình khảosáttiếptheolà phươngphápchiếtngâm 3.2.2 Kếtquảtốiưuhóaq trìnhtríchly chấtmàutừ vỏ quảmăngcụt 3.2.2.1 Xâydựng mơhìnhthực nghiệmvà phươngtrìnhhồiquy điềukiệntríchly a Xâydựngmatrậnthựcnghiệm Bảng 3.3Phạmvivàcácmứcnghiêncứu củababiến đượcchọn Biếnnghiên cứu Nhiệtđộ(Z1) Thờigian(Z2) Tỷlệ (Z3) Biếnmãhóa X1 X2 X3 Đơnvị -1 50 120 75 o C Phút %khốilượngnướctrong hệdịchchiết Mứcnghiêncứu 60 150 80 Giữacácbiếnmãhóa(Xi)vàcácgiátrịbiếnthật(Zi)đãchọnđểnghiêncứuởcácmứcnghiêncứukhácnhau vớinhauqua hệthức: 𝑜 𝑋𝑖= 𝑍𝑖−𝑍� ∆𝑍 +1 70 180 85 đượcliên (3.1) 𝑖 Trongđó: 𝑜 𝑍� :giátrịnghiêncứuởmức0(mứcgốc) ∆𝑍𝑖 : khoảngbiếnthiêncủabiếnnghiên cứu,∆𝑍𝑖 𝑍 𝑚𝑎𝑥−𝑍𝑚𝑖𝑛 = 𝑍𝑚𝑎𝑥: giátrị nghiêncứuởmứccao(+1) 𝑍𝑚𝑖𝑛: giátrịnghiêncứuởmức thấp(-1) Với phươngántrực giao, giá trịcánhtayđịncủa ma trận đượcxác địnhtheocơngthức: 𝛼= √ √𝑁.2𝑘−2− 𝑘−1= √ √17.23−2− 3−1=1,35313 Matrậnthựcnghiệmcụthểchonghiêncứu: Bảng3.5Bảng matrận mãhóa củaba biến chọnđể nghiêncứu n0=3 n=2k=6 n=2k=8 Thínghiệm 10 11 12 13 14 15 16 17 X1 -1,0 1,0 -1,0 1,0 -1,0 1,0 -1,0 1,0 -1,35313 1,35313 0 0 0 Biếnmãhóa X2 -1,0 -1,0 1,0 1,0 -1,0 -1,0 1,0 1,0 0 -1,35313 1,35313 0 0 X3 -1,0 -1,0 -1,0 -1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 0 0 -1,35313 1,35313 0 Hàmmụctiêu Hiệusuấttríchly(Y1) Cườngđộmàuvải(Y2) 8,42249 22,6309 13,8845 26,0337 7,65957 20,1894 11,9843 25,8653 9,23277 24,7244 13,8958 26,2337 9,85443 24,0709 11,2249 25,5362 7,23277 20,2164 11,5572 25,7254 10,5714 23,8362 11,1398 24,5147 19,2817 27,9945 20,915 28,8362 23,839 30,2588 23,7057 30,358 23,399 30,3856 Mỗigiátrịhàmmụctiêu(Y1l hiệusuấttríchlyvàY2l cườngđộmàu vải)sẽđượcdùngđểxâydựng mơhìnhtốn:𝑌=𝑏 0+∑3 𝑗=1 𝑏𝑗𝑋𝑗+∑𝑖≠ 𝑏𝑗𝑖𝑋𝑗𝑋𝑖+∑𝑗=1 𝑏𝑗𝑗𝑋� 3 hệ b Hiệusuất trích lyvà cườngđộ màuvảisaunhuộmtừthực nghiệm Kết hiệu suất sử dụng dịch trích ly (Y1) (gọi tắt hiệu suất trích ly) cường độ màu vải saunhuộm (Y2) thu từ thực nghiệm tiến hành theo ma trận phức hợp tâm trực giao cấp xây dựngđượctrình bàyởbảng3.6 TN 10 11 12 13 14 15 16 17 Bảng3.6Kếtquảhiệu suấttrích lyvà cườngđộ màu vảitheo matrận phứchợptâmtrựcgiao cấp Nhiệtđộ Thờigian Hiệusuấttríchly X1 X2 X3 Tỷlệ (%) Y1 (oC) (phút) -1 -1 -1 50 120 75 8,42249 -1 -1 70 120 75 13,8845 -1 -1 50 180 75 7,65957 1 -1 70 180 75 11,9843 -1 -1 50 120 85 9,23277 -1 70 120 85 13,8958 -1 1 50 180 85 9,85443 1 70 180 85 11,2249 -1,3531 0 46,47 150 80 7,23277 1,3531 0 73,5 150 80 11,5572 -1,3531 60 117,06 80 10,5714 1,3531 60 182,94 80 11,1398 0 -1,3531 60 150 73,235 19,2817 0 1,3531 60 150 86,765 20,915 0 60 150 80 23,839 0 60 150 80 23,7057 0 60 150 80 23,399 Cườngđộmàu Y2 24,6309 24,9337 25,6894 25,8653 24,0244 24,6337 24,4709 25,8362 24,8164 25,8254 25,8362 25,8147 26,9945 25,8362 27,2588 27,358 27,3856 Từ kết cường độ màu thực nghiệm thu được, với hỗ trợ phần mềm thống kê StagraphicsCenturion XV.II, tiến hành thống kê phân tích tương quan hồi quy để xác định phương trình hồi quy củaquá trình, kiểm định phù hợp mơ hình tốn thu để tìm điều kiện tối ưu cho q trình trích ly dịchchiết từ vỏ măng cụt Sau tiến hành phân tích đánh giá ảnh hưởng biến nghiên cứu đến hiệusuất sử dụng dịch trích ly cường độ màu vải, xác định điểm tối ưu cho trình theo phương pháp bề mặtđáp ứngđược tíchhợptrongphần mềm c Phântích phươngsaivà hồi quy Biểu đồ Pareto hình 3.5 biểu diễn hiệu ứng yếu tố nghiên cứu tác động lên hiệu suất trích ly vàcườngđộmàuvảisaunhuộm,vớicácchữcáiA,Bđạidiệnchocácbiếnmãhốtươngứng:X1( nh iệ t độtríchly),X2(thời giantríchly ),X3(tỷ lệmăngcụt/nước).Mứcđộtácđộngcủacácyếutốlênqtrìnhtríchlyđượcđánhgiáthơngquaviệcphântíchthốngkêbộkếtquảthựcnghiệmthu được, mà đại diện hệ số hồiquytrong2phươngtrìnhhồiquyvới2hàmmụctiêuhiệusuấttríchly(Y1)vàcườngđộmàuvải(Y2).Cáccộttrênbiểuđồthểhiệnm ứcđộtácđộngcủacácyếutốtuyếntính,bậchaivàtươngtácđồngthờicủacảhaibiến.Màuxámchứngtỏhiệuứngtươngtáclêncườngđộmàulàhiệu ứngdương,tácđộngtíchcựclàmtănghiệusuất trích ly cường độ màu; cịn màu xanh hiệu ứng âm, tác động tiêu cực làm giảm hiệu suất trích ly vàcườngđộmàu.GiátrịtỷsốFcànglớnvàchỉsốPcàngnhỏthìhệsốhồiquytươngứngcủayếutốcàngcóýnghĩavàảnhhưởngđángkể.Dựa vào biểu đồ Pareto hình 3.5 nhận thấy hiệu ứng yếu tố bậc (A, B,C)vàhiệuứngtươngtácbậc2AA,BB,CCđềuđángkểvàđượcgiữlạidotỷsốFishercaovàchỉsốP–mứcđộ không tin cậy thấp 0.05 (tứcmứcđộtincậy95%) Các hiệu ứng cịn lại khơng có ý nghĩa bị loạibỏvìchỉsố mức độ khơngtincậyP cao mức 0.05 Hình 3.5Ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất sử dụng dịch trích ly (hiệu suất trích ly) cường độ màu vải saunhuộmvớidịchtríchly từ vỏquảmăng cụt Nhìn chung, yếu tố có ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly cường độ màu vải theo bậc mộthoặc bậc hai, ảnh hưởng yếu tố AA (nhiệt độ trích ly - nhiệt độ trích ly) cao tiếp đến làBBvàA.Trongsố9yếutốđượckhảosátthìcó4yếutốtácđộngtíchcựclàmtăngcườngđộmàucủadịch tríchlyđólàyếutốA(nhiệtđộtríchly),C(tỷlệtríchly),BC(thờigian-tỷlệtríchly)vàAB(nhiệtđộ-thờigian trích ly) Còn lại yếu tố khác mang hiệu ứng âm làm giảm hiệu suất trích ly cường độ màu.Kết tính tốn từ phần mềm Stagraphics ước lượng hệ số hồi quy phương trình hồi quy trìnhbàytrongbảng3.8.Độlớncủahệsốthểhiệnmứcđộảnhhưởngcủayếutốlênhàmmụctiêuvàdấucủachúngnói lêntínhchấtcủa ảnhhưởng, dấu (+)làtácđộngdươngvà dấu (-) tác độngâm Yếutố Hằngsố A: nhiệtđộ B:thờigian C:tỷlệ AA AB AC BB BC CC Bảng3.8Giá trịướclượngcủa cáchệsốtrong phương trình hồiquy Giátrịhệsố hồiquy Hệsố hồiquy Hiệusuấttríchly(Y1) Cườngđộmàu(Y2) b0 -526,414 -232,439 b1 8,7853 4,87044 b2 1,91145 0,664662 b3 3,3449 1,4236 b11 -0,0634884 -0,0308128 b12 -0,00184578 0,000928792 b13 -0,00876112 -0,0142486 b22 -0,00616786 -0,00269266 b23 0,00047768 0,000979536 b33 -0,0175431 -0,00375685 XửlýsốliệuvớiphầnmềmStagraphicsnhậnđượcphươngtrìnhhồiquytheobiếnthực(Z)vàbiếnmãhóa(x) sau: Hàmmục tiêulàhiệu suấttríchly: Y1=– , 4 + , Z 1+ , 1 Z 2+ , 4 Z 3– , 8 Z1 2–0 , 0 8 Z 1Z2– , 0 1 Z 12Z3– 0,00269266Z2 +0,00047768 23 ZZ– 0,0175431Z (3.2)Ŷ1= 22,4966 +1,8583x1– 0,3381x2+0,383x3– 6,348x2– 0,5537x1x2–0,4691x1x3– 5,55x2–0,503x2( ) Hàmmục tiêulàcườngđộmàu: Y2= -232,439+4,87044Z 1+ 0,664662Z 2+ 1,4236Z 3–0,0308128Z 12+ 0,000928792Z 1Z2– , 4 (3.4) Z1Z3– 0,00616786Z2+0,000979536 Z2Z3–0,00375685 Z32 Ŷ2=29,5801+1,6727x1-0,2609x2+0,598x3-3,081x2+0,2786x 1x2-0,763x1x3-2,42x2+0,157x 2x3-0,1077x2(3.5) Kiểm định phù hợp mô hình chuẩn Fisher student t α(fth) với phương sai tái S2: tínhtheo th số thí nghiệm lặp tâm no= mức ý nghĩa α = 0,05, bậc tự tái f th= 3o-1 = Kết kiểm trnghĩachothấysựtươngthíchcủamơ hìnhđượctrìnhbàyởphụlục 22.Giátrịhệ sốxác định(R2= 95,701)chỉrarằngcóđến95,701%sựbiếnthiênhiệusuấttríchlylà dotácđộngcủacácbiếnđộclậpvớichỉ4,299%làdocácyếutốbênngồikhơnggiảithíchđượcbởimơhìnhvớigiátrịhệsốtư ơngquan(d.f.R2=90,1737 %).Tươngtựkếtquảphântíchchothấygiátrịhệsốxácđịnh(R2=92,3481)chỉrarằngcóđến92,3481%sựbiếnthiêncườngđộmàul àdotácđộngcủacácbiếnđộclậpvớichỉ %là7,6519docácyếutốbênngồikhơnggiảithíchđượcbởimơhìnhvớigiátrịhệsốtươngquan(d.f.R2=82,5098%)Điềunàychứn gtỏmứcýnghĩacủamơ hình haimục tiêu hiệu suất tríchlyvà cườngđộ màu khácao 3.2.2.2 Phân tích mức độ ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất trích ly cường độ màu vải sau nhuộmẢnhhưởngcủanhiệtđộ tríchly lên hiệu suấttrích ly vàcườngđộ màucủa vải:Trong yếu tốkhảo sát nhiệt độ trích ly yếu tố góp phần thúc đẩy q trình hịa tan chất có vỏ măng cụt nócótácđộngđồngthờicảhiệusuấttríchlyvàcườngđộmàuvảisaunhuộm,điềunàythểhiệnrõởhình3.6, 3.7và3.8.Cườngđộmàutăngtheochiềuhướngtăngnhiệtđộvàđạtgiátrịcaonhấtởkhoảngnhiệtđộ60oC.Nhiệtđộmanghiệuứngt íchcựclàmtăngcườngđộmàutrongkhoảngnhiệtđộtríchly60÷70oC.Mứcđộảnhhưởngcủacácyếutốđếncườngđộmàudịchchiết thơngquađộlớnvàdấucủab1và hệsốhồiquybậc1.Khităngnhiệtđộlên70oC dịch chiết bão hịa cường độ màu giảm thể qua hệ số hồi quy bậc (b11).Ảnh hưởngcủabiến nàycótác độngâmđến hiệu suấttríchlyvà cườngđộmàu vải Hình3.6Ảnhhưởngcủa từngyếutố đến hiệusuấttrích lyvà cường độmàu vải Ảnh hưởng thời gian trích ly lên hiệu suất trích ly cường độ màu vải:Thời gian trích ly có tácđộngâmvàđángkểđếnhiệusuấttríchlyvàcườngđộmàuvảisaunhuộm;tuynhiênmứcđộkhơngcao.Yếutốthờigiancóảnhhưởng tuyếntínhbậc2đếncườngđộmàuvảithểhiệnquahệsốhồiquyb 2trong phươngtrình hồi quy (3.2 3.4) Cường độ màu đạt giá trị cực đại mức nghiên cứu 150 phút cho thấy khoảng thời gian đủ để hịa tan hồn tồn chất có vỏ măng cụt trình tách chiết Cũng yếutốnhiệtđộ,khithờigian caohơn 150phút thìcườngđộ màugiảmthểhiện quahệ sốhồiquybậc2(b22) Hình3.7Sựtương táccủahaiyếu tố đến hiệusuấttrích lyvà cường độ màuvải Ảnh hưởng tỷ lệ trích ly lên hiệu suất trích ly cường độ màu vải: Kết phân tích cho thấytỷlệchiếtdịchcũngnhưnhiệtđộvàthờigianđềucóảnhhưởngbậc2đếncườngđộmàuvảisaunhuộm.Ảnhhưởng tỷ lệ trích ly manghiệuứngdươngđãlàmtănghiệusuấttríchlyvàcườngđộmàuvải,kếtquảtừphương trình hồi quy (3.2 3.4) ứng với giá trị hệ số b Trong mức khảo sát tỷ lệ 1/4÷1/6 cường độmàu vải ban đầu tăng đạt giá trị cao tâm khảo sát sau giảm dần điều tăng tỷ lệ tríchlyvàcườngđộmàutrênvảithìdungmơinướcsẽdưlàmphalỗngmộtsốhợpchấtmangmàu cótrongbộtvỏquảmăngcụt.Sựtươngtáclẫnnhaucủacácyếutốkhảosát(hình3.7)chothấymứcđộtácđộngcủa yếu tố tương đồng; có tương tác thời gian trích ly tỷ lệ trích ly đến hiệu suất trích ly (b 23)khơng tác động nhiều đến mơ hình; kiểm tra mức độ tương thích giá trị bị loại khỏi phươngtrìnhhồiquy Hình 3.8Bề mặt đáp ứng biểu diễn ảnh hưởng tương tác yếu tố đến hiệu suất trích ly cường độ màu vảitrongkhoảngbiếnthiêncủababiếnkhảosát Bề mặt đáp ứng vùng tương tác yếu tố khoảng khảo sát hình 3.9 cho thấy mức độ tác động yếu tố lên đồng thời hai hàm mục tiêu hiệu suất trích ly cường độ màu cao Điềunàykhẳngđịnh mức độtươngthích mơ hìnhvà thực nghiệm, chokếtquảđángtin cậy Hình 3.9Bề mặt đáp ứng vùng tương tác yếu tố đến hai hàm mục tiêu hiệu suất trích ly cường độ màuvải 3.2.2.3 Xácđịnh điều kiệntốiưu q trìnhtríchly dịchvỏquả măngcụt Từ phương trình hồi quy thu được, tiến hành tối ưu hóa điều kiện chiết măng cụt theo phương pháp bềmặtđápứngbằngphầnmềmstagraphics.Sửdụngthẻblestrongphầnmềm,chọnmụctốiưuhóa(optimization)để xuấtbảngtốiưu hàmmục tiêu.Kếtquả nhậnđược điều kiệntrích lytốiưu sau: - Giátrịhiệusuấttríchlytốiưu:Y1= 22,57 - Giátrịcườngđộ màu tối ưu:Y2=30,08 - Nhiệtđộtrích ly: 61,4oC - Thờigiantríchly:149,2phút - Tỷlệtríchly:84,6342%(% nước có tronghệ dịch)tươngứngvớitỷlệ rắn/lỏnglà 1/5 - Dungmơi tríchly:nước - Phươngpháptríchly:chiếtngâmvớitốc độkhuấy100vịng/phút KếtquảchothấyphầnmềmStagraphicsdựđốngầnđúnggiátrịhiệusuấttríchlyvàcườngđộmàuvảicùngvớigiátrịcủa babiếnđượcnghiên cứucho q trìnhtríchlychấtmàu tựnhiêntừvỏ măngcụt Kếtquả nghiêncứu q trìnhtríchlychấtmàutừquảmặc nưa 3.3.1 Kếtquảkhảo sátlựachọn dungmơivàphương pháp tríchlychấtmàu từquảmặcnưa Mậtđộquangcủadịchchiếtchobiếtcườngđộmàudịchchiết,đoởbướcsóng289nmvớitỷlệphalỗngdịch/ nước:1/100 cườngđộ màu vảisaunhuộmđược trình bàynhư sau: Bảng3.10Bảngsốliệukếtquả ảnh hưởngcủaphươngpháp trích lydịch từquả mặcnưa 3.3 STT Phươngpháp Visóng Soxhlet Chiếtngâm Mậtđộ quang 0,383 0,613 1,393 Độtận trích 0,655 0,297 0,898 Độtăng khối 1,724 0,813 2,899 Cường độmàu 3,933 8,287 8,637 ΔEEvới giặt 20,63 9,65 7,24 ΔEEvới Clo 27,44 11,59 5,97 ΔEEvới mồ 15,09 10,04 5,82 Hình 3.10Đồ thị cường độ màu vải, mật độ quang độ tận trích chất màu trích ly từ mặc nưa cácphươngphápvi sóng,soxhlet,chiếtngâm Hình 3.11Đồ thị độ tăng khối độ bền màu vải tơ tằm nhuộm chất màu trích ly từ mặc nưa cácphươngphápvi sóng, soxhlet,chiếtngâm Kết bảng 3.10 đồ thị hình 3.10, 3.11 cho thấy mật độ quang, độ tận trích độ tăng khối củaphươngphápchiếtngâmlàcaonhất.Bêncạnhđó,cườngđộmàucủadịchchiếttheophươngphápchiếtngâmlà thấp nghĩa màuđậmnhấtvàđộbềnmàucủavảicaodogiátrịđộlệchmàu∆Ethấpnhất.Vìvậyphương pháp trích ly tối ưu chọn chiết ngâm với mật độ quang dịch chiết 1,393 cường độ màunhuộmtrên vảitơtằmlà 8,637 3.3.2 Kếtquảtối ưuhóa qtrìnhtríchlychấtmàutừquảmặc nưa 3.3.2.1 Xâydựng mơ hìnhthựcnghiệmvà phươngtrình hồi quy điều kiệntríchly a Xâydựngmatrậnthựcnghiệm Biếnnghiêncứu Nhiệtđộ(Z1) Thờigian(Z2) Tỷlệ (Z3) Bảng 3.11Phạmvivà mứcnghiêncứu củababiến đượcchọn Mứcnghiêncứu Biếnmãhóa Đơnvị -1 X1 50 55 o C X2 Phút 45 60 Tỷ lệ khối lượng X3 0,142857 0,238095 mặcnưatronghệdịchchi ết +1 60 75 0,333333 Giữacácbiếnmãhóa(Xi)vàcácgiátrịbiếnthật(Zi)đãchọnđểnghiêncứuởcácmứcnghiêncứukhácnhauđượcliênhệvớinhauqua hệthức(3.1).Vớiphươngántrựcgiao,giátrịcánhtayđịncủa ma trậnđượcxác địnhtheo côngthức: 𝛼= √ √𝑁.2𝑘−2− 𝑘−1= √ √17.23−2− 3−1=1,35313 Matrậnthựcnghiệmcụthểchonghiêncứu: Bảng3.13Bảng ma trận mãhóa củababiến đượcchọn đểnghiên cứu n0=3 n=2k=6 n=2k=8 Thínghiệm 10 11 12 13 14 15 16 17 X1 -1 -1 -1 -1 -1,35313 1,35313 0 0 0 Biến mãhóa X2 -1 -1 1 -1 -1 1 0 -1,35313 1,35313 0 0 X3 -1 -1 -1 -1 1 1 0 0 -1,35313 1,35313 0.00 0.00 0.00 Hàmmụctiêu Hiệusuấttríchly(Y1) Cườngđộ màu vải(Y2) 11,25 11,881 11,37 10,021 13,56 12,288 14,85 9,231 13,98 10,387 13,226 11,85 14,93 9,781 14,36 8,217 13,53 9,213 15,212 8,05 13,043 11,563 15,84 8,375 15,5 9,782 16,43 8,645 18,61 7,018 18,98 7,118 18,88 7,201 b Hiệusuất trích lyvà cườngđộ màuvảisaunhuộmtừthực nghiệm Kết hiệu suất trích ly (Y1) cường độ màu (Y2) thu từ thực nghiệm, tiến hành theo matrậnphức hợptâmtrực giaocấp xâydựng, trình bàyởbảng3.14 Bảng3.14Kết hiệusuấttríchly vàcườngđộ màuvảitheo matrậnphứchợptâmtrực giao cấp2 TN X1 X2 X3 Nhiệtđộ( o C) Thờigian( phút) Tỷlệ (%) Hiệu suấttríchly Y1 Cườngđộ màu Y2 10 11 12 13 14 15 16 17 -1 -1 -1 -1 -1,3531 1,3531 0 0 0 -1 -1 1 -1 -1 1 0 -1,3531 1,3531 0 0 -1 -1 -1 -1 1 1 0 0 -1,3531 1,3531 0 60 40 60 40 60 40 60 48,235 61,765 50 50 50 50 50 50 50 60 45 75 75 45 45 75 75 60 60 39,7031 80,2969 60 60 60 60 60 45 0,142857 0,142857 0,142857 0,333333 0,333333 0,333333 0,333333 0,238095 0,238095 0,238095 0,238095 0,109226 0,366964 0,238095 0,238095 0,238095 0,142857 842249 13,8845 7,65957 11,9843 9,23277 13,8958 9,85443 11,2249 7,23277 11,5572 10,5714 11,1398 19,2817 20,915 23,839 23,7057 23,399 10,021 12,288 9,231 11,387 9,85 10,781 8,217 11,213 9,05 9,563 9,375 11,782 8,645 8,018 8,118 8,201 10,021 Từ kết cường độ màu thực nghiệm thu được, với hỗ trợ phần mềm thống kê StagraphicsCenturion XV.II, tiến hành thống kê phân tích tương quan hồi quy để xác định phương trình hồi quy củaq trình, kiểm định phù hợp mơ hình tốn thu để tìm điều kiện tối ưu cho q trình trích ly dịchchiết từ mặc nưa Sau tiến hành phân tích đánh giá ảnh hưởng biến nghiên cứu đến hiệu suấttrích ly cường độ màu vải biểu diễn bề mặt đáp ứng không gian, xác định điểm tốiưucho qtrình theo phươngpháp bềmặtđáp ứngđược tíchhợptrongphần mềm c Phântích phươngsaivà hồi quy Biểu đồ Pareto (hình 3.12), biểu diễn hiệu ứng yếu tố nghiên cứu tác động lên hiệu suất trích ly vàcườngđộmàuvảisaunhuộm,vớicácchữcáiA,Bđạidiệnchocácbiếnmãhốtươngứng:X1( nh iệ t độtríchly), X2(thời gian trích ly), X3(tỷ lệ mặc nưa/nước) Mức độ tác động yếu tố lên q trình trích lyđược đánh giá thơng qua việc phân tích thống kê kết thực nghiệm thu được, mà đại diện hệsố hồiquytrong2 phươngtrìnhhồiquyvới2hàmmụctiêuhiệusuấttríchlydịchchiếttừquảmặc nưaY1vàcườngđộ màu vảisaunhuộmY2 Hình3.12Ảnhhưởng cácyếu tố đếnhiệusuấttrích lyvàcường độ màuvảisau Các cột biểu đồ thể mức độ tác động yếu tố tuyến tính, bậc hai tương tác đồng thờicủacảhaibiến.Màuxámchứngtỏhiệuứngtươngtáclêncườngđộmàulàhiệuứngdươngtácđộnglàmtănghiệu suất trích ly giảm cườngđộmàu,cịnmàuxanhlàhiệuứngâmlàmgiảmhiệusuấttríchlyvàtăngcường độ màu Giá trị tỷ số F lớn số P nhỏ hệ số hồi quy tương ứng yếu tố có ýnghĩavàảnhhưởngđángkể.DựavàobiểuđồParetohình3.12vàbảng3.15nhậnthấyhiệuứngcủa cácyếutốbậc1(A,B,C)vàhiệuứngtươngtácbậc2AA,BB,CCđềuđángkểvàđượcgiữlạidotỷsốFishercaovàchỉsốP–mứcđộkhơngtin cậythấphơn0.05(tứcmứcđộtincậy95%) Các hiệu ứng cịn lại khơng có ýnghĩa bị loại bỏ số mức độ không tin cậy P cao mức 0.05 Nhìn chung, yếu tố có ảnhhưởngđếnhiệusuấttrích lyvàcườngđộmàuvảitheobậchai TrongđóảnhhưởngcủayếutốAA(nhiệtđộ - nhiệt độ tríchly) cao nhấttiếp đếnlà BB(thờigian-thờigian trích ly), B(thờigian trích ly) CC(tỷlệ - tỷlệtríchly).Trongsố9yếutốđượckhảosátthìcó4yếutốtácđộngtíchcựclàmtănghiệusuấttríchlyđólàyếutốA,B,CvàAB (nhiệtđộthờigiantríchly).Cịnlạicácyếutốkhácđềumanghiệuứngâmlàmgiảmhiệusuấttríchly.Trongkhiđócườngđộmàucầnt ácđộngâmđểđạtcườngđộmàunhỏnhất,nghĩalàtác động âm tác động tích cực cường độ màu C Như yếu tố tác động tích cực giúp cho cườngđộmàuđạtcựctiểulànhiệtđộtríchly,thờigiantríchly,tỷlệtríchly,nhiệtđộ-thờigiantríchlyvàthờigiantỷlệtríchly.KếtquảtínhtốntừphầnmềmStagraphicsvàướclượnghệsốhồiquycủaphươngtrìnhhồiquyđược trình bày bảng 3.16 Độ lớn hệ số thể mức độ ảnh hưởng yếu tố lên hàm mục tiêu vàdấucủa chúngnóilên tínhchấtcủaảnh hưởng, dấu(+) làtác độngdươngvàdấu (-) tác độngâm Yếutố Hằngsố A: nhiệtđộ B:thờigian C:tỷlệ AA AB AC BB BC CC Bảng3.16Giá trịướclượng cáchệ số trongphương trình hồiquy Giátrịhệsố hồiquy Hệsố hồiquy Hiệusuấttríchly(Y1) Cườngđộmàu(Y2) b0 -84,5276 55,6839 b1 2,09374 -0,753285 b2 1,16331 -0,588328 b3 105,674 -72,0699 b11 -0,0205574 0,00757462 b12 0,00112833 -0,00352 b13 -0,358838 0,632101 b22 -0,00896555 0,00661315 b23 -0,324275 -0,3374 b33 -130,665 118,556 XửlýsốliệuvớiphầnmềmStagraphicsnhậnđượcphươngtrìnhhồiquytheobiếnthực(Z)vàbiếnmãhóa(x) sau: Hàmmục tiêulàhiệu suấttríchly: Y1=–84,5276+2,09374Z1+1,16331Z2+105,674Z3–0,02055+74Z2+ 0,00112833Z 1Z2–0,358838Z1Z3– (3.6) 0,00896555Z2–0, 324275 Z2Z3– 130,665 Z2 Ŷ1= 18,52183 + 0,202536x1+ 0,999725x2+ 0,5766134x3-2,05575x2-0,34175x1x3- 10,02 x2-0,46325x2x3-0,18517x2 (3.7) Hàmmục tiêulàcườngđộmàu: Y2= 55,6839–0,753285Z1– 0,588328Z2–72,0699Z3+ 0,00757462Z2–0,00352Z 1Z2+ 0,632101Z1Z3 2 + 0,00661315Z2-0.3374 ZZ+23 1 , 5 Z3 (3.8) Ŷ2=8,026715+2,560731x1-1,55824x2+0,49787x3+1,70429x2-0,792x1x2+0,903x 1x3+1,49x21 0,482x2x3+1,07533x2 (3.9) Kiểm định phù hợp mơ hình chuẩn Fisher Student t α(fth) với phương sai tái th S2:đượctínhtheosốthínghiệmlặpởtâmno=3vàmứcýnghĩaα=0,05,bậctựdotáihiệnfth=3o- =2.Kếtquảkiểmtraýnghĩachobiếtmức độ tương thích mơ hình trình bày phụ lục 23 Giá trị hệ số xác định(R2=96,7167)chỉrarằngcóđến96,7167%sựbiếnthiênhiệusuấttríchlylàdotácđộngcủacácbiếnđộclậpvới 3,2833% yếu tố bên ngồi khơng giải thích mơ hình với giá trị hệ số tương quan(d.f.R2=92,4953%).Tươngtựkếtquảphântíchchothấygiátrịhệsốxácđịnh(R2=96,8526)chỉrarằngcóđến96,8526%sựb iếnthiêncườngđộmàulàdotácđộngcủacácbiếnđộclậpvớichỉ%là3,2484%docác yếu tố bên ngồi khơng giải thích mơ hình với giá trị hệ số tương quan (d.f R 2= 92,806 %) Điềunàychứngtỏ mức ýnghĩa mô hình haimục tiêuhiệu suấttrích lyvà cườngđộmàu làrấtcao 3.3.2.2 Phân tích mức độ ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất trích ly mặc nưa cường độ màu vảitơ tằmsau nhuộm Ảnh hưởng nhiệt độ trích ly lên hiệu suất trích ly cường độ màu vải:Trong yếu tố khảosátthì nhiệt độ trích ly yếu tố góp phần thúc đẩy q trình hịa tan chất có mặc nưa cótácđộngđồngthờicảhiệusuấttríchlyvàcườngđộmàuvảisaunhuộm,điềunàythểhiệnrõởhình3.13,3.14và3.15.Cườngđộmàugiảm theochiềutăngnhiệtđộvàđạtgiátrịthấpnhấtởkhoảngnhiệtđộ55oC Nhiệtđộ mang hiệu ứng tích cực làm giảm cường độ màu đạt màu đậm khoảng nhiệt độ trích ly 50÷60 oC Mức độ ảnh hưởng yếu tố đến cường độ màu dịch chiết thông qua độ lớn dấu b 1và hệ sốhồi quy bậc Khi tăng nhiệt độ lên 55 oC dịch chiết bão hịa cường độ màu giảm thể qua hệ số hồi quy bậc (b11) Ảnh hưởng biến có tác động âm đến hiệu suất trích ly tác động dương đến cườngđộ màu vải;nghĩalàtác độngtiêu cực đồngthời đếncả haigiátrịhàmmụctiêu Hình3.13Ảnhhưởng củatừng yếutố chínhđếnhiệusuấttríchlyvàcường độmàu vải Ảnh hưởng thời gian trích ly lên hiệu suất trích ly cường độ màu vải:Thời gian trích ly có tácđộngâmvàđángkểđếnhiệusuấttríchlyvàcườngđộmàuvảisaunhuộm;tuynhiênmứcđộkhơngcao.Yếutốthờigiancóảnhhưởng tuyến tính bậc đến cường độ màu vải thể qua hệ số hồi quy b 2trong phươngtrìnhhồiquy(3.6và3.8).Cườngđộmàuđạtgiátrịcựctiểutạimứcnghiêncứukhoảng60phút,đồngthởitạithờigiannàyh iệusuấttríchlycũngđạtcựcđại;điềunàychothấyđâylàkhoảngthờigianđủđểhịatanhồntồncácchấtmangmàucótrongquảmặcnưatrong qtrìnhtríchlycólợichoqtrìnhnhuộmvảitơtằm.Cũng yếu tố nhiệt độ thời gian cao 60 phút cường độ màu tăng hiệu suất trích ly giảm thể hiệnqua hệ số hồiquybậc 2(b22) Hình3.14Sựtương táccủahaiyếu tốđến hiệu suấttrích lyvà cường độ màuvải Ảnh hưởng tỷ lệ trích ly lên hiệu suất trích ly cường độ màu vải: Kết phân tích cho thấytỷlệchiếtdịchcũngnhưnhiệtđộvàthờigianđềucóảnhhưởngbậc2đếncườngđộmàuvảisaunhuộm.Ảnhhưởng tỷ lệ trích ly manghiệuứngdươngđãlàmtănghiệusuấttríchlyvàgiảmcườngđộmàuvải,kết từ phương trình hồi quy (3.6 3.8) ứng với giá trị hệ số b3 Trong mức khảo sát tỷ lệ 1/2÷1/6 thìcường độ màu vải ban đầu giảm đạt giá trị cực tiểu tâm khảo sát sau giảm dần, tương ứng hiệu suất trích ly lại tang đạt cực đại tâm khảo sát Điều tăng tỷ lệ trích ly cường độ màutrên vải dung mơi nước dư làm pha lỗng số hợp chất mang màu có mặc nưa làm giảmkhảnănggắnmàu trênvảivà hiệusuấttríchlycũnggiảmtheo.Sựtươngtáclẫnnhau củacácyếu tốkhảo sát(hình3.14)chothấymứcđộtácđộngcủacácyếutốkhátươngđồng;chỉcótươngtácgiữanhiệtđộtríchly thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly (b 12) khơng tác động nhiều đến mơ hình; kiểm tramứcđộ tươngthích giátrịnàyđã bịloạikhỏiphươngtrình hồiquy Hình 3.15Bề mặt đáp ứng biểu diễn ảnh hưởng tương tác yếu tố đến hiệu suất trích ly cường độ màu vảitrongkhoảngbiếnthiêncủababiếnkhảosát Bềmặtđápứngởhình3.15và3.16chothấymứcđộtácđộngcủacácyếutốlênđồngthờihaihàmmụctiêuhiệusuấttríchlyvàcườngđộ màulàkhácao.Điềunàykhẳngđịnhmứcđộtươngthíchgiữamơhìnhvàthựcnghiệm, cho kếtquả đángtin cậy Hình3.16Bềmặtđáp ứng củacác yếutố đến cảhaihàmmụctiêu hiệu suấttrích lyvà cường độ màu 3.3.2.3 Xácđịnh điều kiệntốiưu q trìnhtríchly dịchquả mặc nưa Từphươngtrìnhhồiquythuđược,tiếnhànhtốiưuhóađiềukiệntríchlydịchtừquảmặcnưatheophươngph ápbề mặtđápứngbằngphần mềmstagraphics.Kếtquả nhận điều kiện tối ưu nhưsau: - Giátrịhiệusuấttríchlytốiưu:Y1= 18,52 - Giátrịcườngđộ màu tốiưu:Y2= 7,17 - Nhiệtđộtríchly:55oC - Thời giantríchly:60phút - Tỷlệtríchly:0,238(tỷlệquả mặc nưa cótronghệ dịch chiết);tươngứngvớitỷlệ rắn/lỏnglà 1/3 - Dungmơi tríchly:nước - Phươngpháptríchly:chiếtngâmvớitốc độkhuấy100vịng/phút Kết cho thấy phần mềm Stagraphics dự đoán gần giá trị hiệu suất trích ly cường độ màuvảisaunhuộmcùngvớigiátrịcủababiếnđượcnghiêncứuchoqtrìnhtríchlychấtmàutừquảmặcnưasửdụngtrongcơngn ghệ nhuộmtơ tằm Kết nghiên cứu tối ưu hóa q trình nhuộm vải tơ tằm chất màu trích ly từ vỏ măngcụtcósửdụngH2O2làmtác nhânoxy hóa 3.4.1 KếtquảkhảosátcácyếutốảnhhưởngqtrìnhnhuộmdịchchiếttừvỏquảmăngcụtcósửdụngH2O2làmtácn hân oxy hóa Ảnh hưởng nhiệt độ nhuộm:Từ kết thể đồ thị hình 3.17a cho thấy nhiệt độ ảnhhưởng đến cường độ màu theo hàm bậc hai tăng nhiệt độ cường độ màu tăng, đồng nghĩa vớimàu đậm dịch chiết măng cụt có màu vàng nâu ánh đỏ thuộc màu hữu sắc nên cường độ màu vảicànglớnthìmàucàngđậm.Khităngnhiệtđộtừ4070oCthìcườngđộmàuđạtcaonhấttại70oCvìkhinhiệtđộtăngthìcấutrúctơtằmsẽ mởra,tínhlinhđộngcủacácphầntửmangmàutăngvàvượtquađượcràocảnnănglượnghoạthóacủaqtrìnhnhuộm.Tuynhiêncườngđộmàulạigiảmtừgiátrịnhiệtđộ 70100oC doởnhiệtđộquácaocácphântửthuốcnhuộmchuyểnđộngmạnhvàliênkếtkhôngbềnlênbềmặtvậtliệudogiảm lực với xơ nên cường độ màu có xu hướng tăng; đồng nghĩa với việc màu nhạt Bên cạnh đónhiệt độ q cao khơng đảm bảo tính mềm mại, tính hút ẩm tốt vải tơ tằm Vì nhiệt độ thích hợp là70oCvớigiá trịcườngđộmàu đạtđược 24,19 3.4 Hình3.17Ảnh hưởngcủa nhiệtđộ (a)và thờigian (b)đến cường độmàu Hình3.18Ảnh hưởng tỷlệnhuộm(a)và nồngđộ H2O2(b)cường độ màu Ảnh hưởng thời gian nhuộm:Tương tự ảnh hưởng nhiệt độ, dựa vào đồ thị hình 3.17b khităng thời gian cường độ màu vải giảm, thời gian tăng lượng chất mang màu gắn lên xơsợi nhiều làm vải đậm màu, nhiên thời gian nhuộm kéo dài cường độ màu lại có xuhướnggiảmdocácchấtmangmàutrongthuốcnhuộmđãbịoxyhóathànhpigmentkhơngcókhảnăngnhuộmmàuđược Như vậythờigiannhuộmtốiưu 80phút giá trịcườngđộ màu cao nhấtlà 24,73 Ảnh hưởng tỷ lệ nhuộm (dịch măng cụt/nước):Kết đồ thị hình 3.18a cho thấy tỷ lệ dịchnhuộm thay đổi từ 3/11/1 có nghĩa cố định lượng nước tăng dần lượng dịch chiết vỏ măng cụtthìcườngđộmàutăngdầnsauđólạigiảmkhigiảmlượngdịchchiếtvỏquảmăngcụttừ1/11/5.Điềunàycóthểgiảithích,khilư ợngchấtmangmàucânbằngvớicácphântửtạoliênkếtvớitrongxơsợithìlúcđócườngđộmàusẽđạtcaonhấttươngứngvớimàuđậmnhấtnên chọngiátrịtỷlệnhuộmdịch/nướclà1/1tốtnhấtởgiátrịcườngđộ màu 26,35 Ảnh hưởng tác nhân oxy hóa H2O2:Dựa vào đồ thị hình 3.18b, tăng nồng độ H 2O2từ 18 g/lthì cường độ màu tăng đến giá trị cao 22,92 nồng độ g/l, sau cường độ màu lại tăng lên từ nồng độ 58g/l, giải thích điều tăng lượng chất oxy hóa chất mang màu bị oxy hóa thành gốc tự tăng khả phản ứng gắn màu với xơ sợi nên cường độ màu tăng tức màu đậm dần, tiếp tục tăng nồng độ H2O2thì cường độ màu lại có xu hướng giảm có nghĩa màu nhạt chấtoxyhóa oxyhóa mạnhcác phần tửmang màuthànhpigmentkhơngcịnkhảnănggắnmàu lên vật liệu 3.4.2 Kết tối ưu hóa q trình nhuộm dịch chiết từ vỏ măng cụt có sử dụng H 2O2tác nhân oxyhóa 3.4.2.1 Matrậnthựcnghiệm Căn vào kết khảo sát đơn yếu tố trình bày trên, lập mơ hình thí nghiệm với phạm vi mức nghiêncứuởbảng3.18 Bảng 3.18Phạmvivàcácmứcnghiêncứu củabốnbiếnđượcchọn Biếnnghiêncứu Tỷlệ dịch nhuộm (Z1) Thờigian(Z2) Nhiệtđộ(Z3) H2O2(Z 4) Biếnmãhóa X1 X2 X3 X4 Đơnvị %khốilượngdịchchiết măng cụt/dungdịchnhuộm Phút o C g/l -1 Mứcnghiêncứu 34 50 66 40 50 65 65 90 80 Giữa biến mã hóa (Xi) giá trị biến thật (Zi) chọn để nghiên cứu mức nghiên cứukhácnhauđượcliênhệvớinhauquahệthức(3.1).Vớiphươngántrựcgiao,giátrịcánhtayđịnαcủamatrậnđượcxác địnhtheo cơngthức: 𝛼= √ √𝑁.2𝑘−2−2𝑘−1 =√ √27.24−2−2 4−1=1,547 Cácmức nghiêncứuđầyđủ bốnbiến theoma trậnkhảosátnhậnđượcnhưsau: Thín ghiệm Sốthí nghiệm nhân phương án2k Sốthí nghiệm điểm (*)2.k Số thínghiệ mởtâmn o Bảng3.20Bảngma trậnmãhóacủabốn biếnđượcchọn Biếnsốmãhóa Biếnsốthực X2 X3 X4 Z1 Z2 Z3 STT X1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 -1 -1 -1 -1 34 40 50 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 66 34 66 34 66 34 66 34 66 34 66 34 40 90 90 40 40 90 90 40 40 90 90 40 50 50 50 80 80 80 80 50 50 50 50 80 2 2 2 6 6 Z4 -1 1 66 40 80 -1 -1,547 1,547 0 0 1 0 -1,547 1,547 0 1 0 0 -1,547 1,547 1 0 0 0 90 90 65 65 26,3323 103,668 65 65 80 80 65 65 65 65 41,7994 88,2006 6 4 4 4 0 0 0 -1,547 1,547 34 66 25,248 74,752 50 50 50 50 50 65 65 65 65 0,90659 7,09342 0 0 0 0 0 0 65 65 65 65 65 65 4 50 50 50 50 3.4.2.2 Cườngđộ màu củavảitơ tằmsau nhuộmtừma trậnthựcnghiệm Kếtquảđocườngđộmàucủavảisaunhuộmtheokếhoạchthựcnghiệmđượctiếnhànhtheomatrậnphứchợptâmtrực giaocấp2 trình bàyởbảng3.21 Bảng3.21Kếtquảcường độmàu vảitơtằmsau nhuộmthu đượctừmatrận trựcgiao cấp2 Biếnsốthực Thínghiệm STT Z1 Z2 Z3 Z4 34 40 50 2 66 40 50 34 90 50 66 90 50 34 40 80 66 40 80 Sốthínghiệmnh 34 90 80 ânphươngán2k 66 90 80 34 40 50 10 66 40 50 11 34 90 50 12 66 90 50 13 34 40 80 14 66 40 80 15 34 90 80 16 66 90 80 Cườngđộmàu C* 17,23 19,65 17,86 19,78 18,48 20,01 19,67 21,84 17,29 20,89 19,86 21,49 18,84 22,28 19,07 21,59 Sốthínghiệmở điểm ( * ) 2.k Số thí nghiệmởtâ mno 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 25,248 74,752 50 50 50 50 50 50 50 50 50 65 65 26,3323 103,668 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 41,7994 88,2006 65 65 65 65 65 4 4 4 0,90659 7,09342 4 21,92 23,87 21,3 22,88 22,05 22,46 24,05 24,1 25,74 25,69 25,12 Từ kết cường độ màu thực nghiệm thu được, với hỗ trợ phần mềm thống kê StagraphicsCenturion XV.II, tiến hành thống kê phân tích tương quan hồi quy để xác định phương trình hồi quy củaquá trình, kiểm định phù hợp mơ hình tốn thu để tìm điều kiện tối ưu cho trình nhuộm vải tơtằm dịch chiết từ vỏ măng cụt Sau tiến hành phân tích, đánh giá ảnh hưởng biến nghiêncứuđến cườngđộ màu củavảisau nhuộm 3.4.2.3 Phântích phươngsai hồi quy BiểuđồParatobiểudiễnhiệuứngcủayếutốnghiêncứutácđộnglêncườngđộmàucủavảisaunhuộm,cácchữcáiA,B,C,Dđại diệnchocácbiếnmãhóatươngứng:X1(tỷ lệdịchnhuộm),X2(thời gian),X3(nhiệtđộ),X4(nồng độtácnhânoxyhóaH2O2).Mứcđộtácđộ ngcủacácyếutốlênqtrìnhnhuộmvảitơtằmbằngdịch chiết từ vỏ măng cụt đánh giá thông qua việc phân tích thống kê kết thực nghiệm thuđược Hình3.19Hiệuứng củacácyếu tốtácđộng lênhàmmụctiêucườngđộ màucủavảitơtằm Cáccộttrênbiểuđồthểhiện mứcđộ tácđộngcủacácyếu tốtuyến tính,bậchaivàtươngtác đồngthờicủahaibiến.Màuxám thể tác động tích cực lên cường độ màu (làm tăng cường độ màu) biến,cònmàuxanhlàhiệuứngâmlàmgiảmcườngđộmàucủavải(tácđộngtiêucực).Mứcđộảnhhưởngcủacácyếutốbậc2đốivới cườngđộmàucủavảitơtằmđượcxếptheothứtựsau:nhiệtđộnhuộm,thờigiannhuộm,tỷ lệ dịch chiết, H2O2 Như tác động bậc nhiệt độ cao nhất, tất tác động bậc yếutốđềulàtácđộngdương.GiátrịtỷsốFcànglớnvàchỉsốPcàngnhỏ thìhệsốhồiquytươngứngcủayếu tố có ý nghĩa ảnh hưởng đáng kể Xử lý số liệu với phần mềm Stagraphics Centurion XV.II chophươngtrìnhhồiquysau theo biến thực(Z)và biến mã hóa (x) sau: Y=–47,3222+0,609148Z 1+ 0,441814Z 2+ 1,09374Z 3+2,42519Z 4– 0,00543251Z 12– 0,000412541Z1Z2+0,0000225023Z1Z3+ 0,00590684Z1Z4–0,00287Z2–0,00022833Z 2Z3– 0,0013375Z 2Z4– 0,00789449Z2 –0,00672917Z3Z4– , Z Ŷ= 27,43 +1.0703x1+ x2+ x 3+ 3 x 4–1,89x2–2.23x2-2.16x2–1.4.x2 Hình3.20Biểuđồ thểhiện dạng tácđộngbậchaicủa cácyếu tố đếncường độ màu vảitơtằm Giátrịhệsốxácđịnh(R2=96,494%)chỉrarằngcóđến96,494%sựbiếnthiêncườngđộmàucủamẫulàdotácđộngcủacácbiếnđộc lập X1, X2, X3, X4được khảo sát 3,506% tổng biến đổi yếu tố bên ngồi Tối ưu hóa thí nghiệm yếu tố ảnh hưởng đến trình nhuộm vải tơ tằm dịch Z3= chiếtmăngcụtbắtđầutừđiểmkhôngvớimứccơsở:Z1=50(tươngứngtỷlệdịchchiếtmăngcụt/nướclà1/1),Z2=65phút, 65oC, Z4= g/l Xácđịnh điều kiệntốiưu qtrìnhnhuộmcósựhỗ trợcủaH2O2 3.4.2.4 Sử dụng phần mềm Satgraphics Centurion XV.II để tối ưu tìm đơn cơng nghệ nhuộm tối ưuđượckếtquảđiềukiệnnhuộmtốiưunhưsau:thờigiannhuộm68phút;nhiệtđộnhuộm67oC;H2O24 g/ l;Sốlầnnhuộm1lầnvàđạtườngđộmàutốiưu26,29.Từkếtquảchothấy,mơhìnhhồntồntươngthích,cho kếtquảđángtincậy.Tuynhiêngiátrịlớnnhấtcủacườngđộmàukhơngchỉnằmtạiđiểmnàymàlàmộtvùnglân cận xungquanh điểmtốiưu 3.4.3 Điềukhiểnquytrìnhnhuộmdưới sựtácđộngcủacáctác nhânxửlýsaunhuộm Xử lý vải sau nhuộm với dịch chiết từ vỏ măng cụt cách tạo phản ứng oxy hóa nhân tạo với 3tácnhânlàánhsángtựnhiên,ánhsángnhântạo(đènsoimẫuphịngthínghiệm)vàtácnhânnhiệt(sấyởnhiệtđộ60oC).Quytrìnhxửl ýnhưsau:Mỗingàyphơivảitơtằmđãnhuộmvớidịchchiếtvỏquảmăngcụttốiưutheo đơn cơng nghệ tối ưu có H2O2và khơng có H2O2trong với tác nhân ánh sáng tự nhiên, ánh sáng nhân tạo nhiệt độ Khảo sát thời điểm ngày từ 9g đến 11g sáng xử lý liên tục ngày.Kết giátrịcườngđộ màu (C) vàánh màu (H) nhận ởbảng3.22 Bảng3.22Kếtquả cường độmàu vảitơtằmsau nhuộmđã xửlývớiánh sáng tựnhiên,ánh sángđèn sấy Khơngcó H2O2 CóH2O2 Thời gian( Ánhsángtựn Ánhsángđèn Sấy Ánhsángtựn Ánhsángđèn Sấy giờ) hiên hiên C H C H C H C H C H C H 26,93 27,14 22,93 25,14 19,93 20,24 22 21,65 18,5 18,18 16,78 16,14 27,06 28,15 23,06 24,15 20,06 20,21 22,7 22,94 19,1 19,16 17,99 15,85 27,41 28,33 23,41 24,16 20,41 20,76 22,48 21,17 19,9 19,43 18,08 15,92 20,7 18,93 29,56 29,76 23,96 26,17 20,96 20,54 22,30 21,65 19,77 16,11 10 28,87 28,18 22,87 24,18 21,87 20,24 22,26 22,09 19,67 16,03 20,8 18,02 12 27,65 28,34 22,65 24,19 21,65 20,98 22,08 21,78 20,6 18,08 18,68 16,31 Kếtquảchothấytácđộngcủaánhsángtựnhiênđạtcườngđộmàucaonhất,nghĩalàmàuđậmnhấtkhixử lý với ánh sáng tự nhiên 10 giờ, đạt Cmax=29,56 có ánh màu sau H=29,76 Tương tự, với ánh sángđèn,cườngđộthấpnhấtsauthờigian12giờxửlý,tuynhiêncườngđộmàucaohơnkhixửlývớiánhsángtựnhiên.Vớitácnhânsấy,cần xửlýtrong10giờmớiđạtcườngđộmàucựcđạimongmuốn.Từkếtquảthực nghiệm nhận thấy tác động tác nhân oxy hóa H 2O2lên màu măng cụt lớn, đạt tiêu độbềncấp4-5;đặc biệtđộ bền ánh sángcũngđạtđượccấp 4/5 Với kết đề xuất quy trình nhuộm với đơn cơng nghệ có hỗ trợ tác nhânoxyhóalàH2O2;đồngthờiđềxuấtquytrìnhnhuộmvà xửlýsaunhuộmhồntồnthânthiện,khơngcósựhỗtrợcủachấttrợnhuộmhaychấtđiệnly.Đólàsựtácđộngcủa3tácnhânánhsángt ựnhiên,sấyvàcảánhsángđèn;mỗiloạitácnhânsẽtươngứngvớimộtmứcthờigianxửlýkhácnhaunếumuốncóánhmàuđadạng Như đơn cơng nghệ có hỗ trợ tác nhân oxy hóa H 2O2, muốn màu đậm nên sử dụngnguồn ánh sáng mặt trời, muốn màu trung bình nên sử dụng ánh sáng đèn muốn màu nhạt có ánh nhạt hơnnênchọntácnhânnhiệtđộ.Tuynhiên,tất cảmàusắcđạtđượcđềuđảmbảochỉtiêuvềđộbềnmàucủavậtliệu dệt Kết nghiên cứu tối ưu hóa q trình nhuộm vải tơ tằm chất màu trích ly từ mặc nưacósửdụngH2O2làmtác nhânoxy hóa hóa 3.5.1 Kếtquảkhảosátcácyếutốảnhhưởngqtrìnhnhuộmdịchchiếttừquảmặcnưacósửdụngtácnhânoxy H2O2làm tác nhân oxy hóa 3.5 Hình3.21Ảnh hưởngcủa nhiệtđộ (a)và thờigian (b)đến cường độmàu Hình3.22Ảnh hưởng tỷlệnhuộm(a)và nồngđộ H2O2(b)cường độ màu Ảnh hưởng nhiệt độ nhuộm:Từ kết thể đồ thị hình 3.21a cho thấy nhiệt độ ảnhhưởng đến cường độ màu theo hàm bậc hai tăng nhiệt độ cường độ màu giảm, đồng nghĩa vớimàucàngđậm.Vìtheothuyếtmangmàuthìvớimàuhữusắccườngđộmàucàngcaothìmàucàngđậmvà vớimàuvơsắcthìngượclại.Nhưvậy,vảitơtằmnhuộmbằngdịchchiếttừquảmặcnưacómàuđenthuộchệmàuvơsắcnêncườngđộmàu củavảicàngnhỏthìmàucàngđậm.Khităngnhiệtđộtừ4090oC cườngđộ màu đạt thấp 60 oC cường độ màu cực tiểu 4,524 Điều giải thích nhiệt độtăng cấu trúc tơ tằm mở ra, tính linh động phần tử mang màu tăng vượt qua rào cản nănglượng hoạt hóa trình nhuộm tham gia phản ứng gắn màu với vải tơ tằm Tuy nhiên cường độ màulạităngtừgiátrịnhiệtđộ7090oCdoởnhiệtđộquácaocácphântửthuốcnhuộmchuyểnđộngmạnhvàliênkếtkhôngbềnlên bềmặtvậtliệudogiảmđiáilựcvớixơnêncườngđộmàucóxuhướngtăngđồngnghĩavớiviệcmàunhạthơn.Bêncạnhđónhiệtđộqu ácaosẽkhơngđảmbảotínhmềmmại,tínhhútẩmtốtcủavảinênnhiệtđộthích hợp đượcchọn 60oC Ảnh hưởng thời gian nhuộm:Tương tự ảnh hưởng nhiệt độ, dựa vào đồ thị hình 3.21b khităng thời gian cường độ màu vải giảm, thời gian tăng lượng chất mang màu gắn lên xơsợi nhiều làm vải đậm màu Tuy nhiên thời gian nhuộm kéo dài cường độ màu lại có xuhướng tăng thời gian tăng chất mang màu thuốc nhuộm bị oxy hóa thành pigment khơng cókhả nhuộm màu Như thời gian nhuộm tối ưu 60 phút giá trị cường độ màu vảitạithờiđiểmnàythấp nhất4,752 đạtmàu đennhất Ảnh hưởng tỷ lệ dịch nhuộm (dịch chiết mặc nưa/nước):Dựa vào đồ thị hình 3.22a tỷ lệ dịchnhuộm thay đổi từ 1/31/8 có nghĩa cố định lượng dịch chiết mặc nưa tăng dần lượng nước thìcườngđộmàugiảmdầnsauđólạitănglên,điềunàycóthểgiảithíchlàdokhilượngchấtmangmàucânbằngvới phân tử tạo liên kết với chất mang màu xơ sợi lúc cường độ màu đạt thấp tươngứngvớimàu đậmnhấtnênchọngiátrịtỷlệtríchly1/5làgiátrịtốtnhấtchoqtrình nhuộmtạigiátrịcườngđộmàulà3,967 Ảnh hưởng nồng độ H2O2:Dựa vào đồ thị hình 3.22b tăng nồng độ H 2O2từ 17 g/l cườngđộ màu giảm đến giá trị thấp 3,684 nồng độ g/l, sau cường độ màu lại tăng lên từ nồng độ 57g/l Điều giải thích tăng lượng chất oxy hóa chất mang màu bị oxy hóa thành gốc tự tăng khả phản ứng gắn màu với xơ sợi nên cường độ màu giảm tức màu đậm dần Nhưng tiếp tục tăng nồng độ H2O2thì cường độ màu lại có xu hướng tăng có nghĩa màu nhạt chất oxy hóa đãoxyhóa mạnh phần tửmangmàu thành pigmentkhơngcịn khả nănggắnmàu lên vậtliệu 3.5.2 KếtquảtốiưuhóaqtrìnhnhuộmdịchchiếttừquảmặcnưacósửdụngtácnhânoxyhóaH2O2làmtác nhân oxy hóa 3.5.2.1 Matrậnthực nghiệm Dựa vào kết khảo sát đơn yếu tố ảnh hưởng đến trình nhuộm trình bày trên, lập mơ hìnhthínghiệmtrongquyhoạchthựcnghiệmvớimơhìnhthựcnghiệmđãlựachọnvớiphạmvivàcácmứcnghiêncứuởbảng3.23 Biếnnghiêncứu Nhiệtđộ Thờigian Tỷlệ dịch nhuộm H2O2 Bảng 3.23Phạmvivà cácmức nghiêncứu củabốnbiếnđược chọn Mứcnghiêncứu Biếnmãhóa Đơnvị -1 X1 50 60 o C X2 Phút 50 60 Dịchmặcnưa/ X3 0,15 0,2 hệdịchnhuộm X4 g/l 70 70 0,25 Giữa biến mã hóa (Xi) giá trị biến thật (Zi) chọn để nghiên cứu mức nghiên cứukhácnhauđượcliênhệvớinhauquahệthức(3.1).Vớiphươngántrựcgiao,giátrịcánhtayđònαcủamatrậnđượcxác địnhtheo côngthức: 𝛼= √ √𝑁.2𝑘−2−2𝑘−1 =√ √27.24−2−2 4−1=1,547 Cácmức nghiêncứuđầyđủ bốnbiến theoma trậnkhảosátnhậnđượcnhưsau: Bảng3.25Bảngma trận mãhóa củabốn biếnđượcchọn Thínghiệm Số thínghiệm nhânphươ ngán2k Biếnsốmãhóa STT 10 X1 -1 -1 -1 -1 -1 X2 -1 -1 1 -1 -1 1 -1 -1 X3 -1 -1 -1 -1 1 1 -1 -1 Biếnsốthực X4 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 Z1 50 70 50 70 50 70 50 70 50 70 Z2 50 50 70 70 50 50 70 70 50 50 Z3 0,15 0,15 0,15 0,15 0,250 0,250 0,250 0,250 0,15 0,15 Z4 3 3 3 3 5 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Số thínghiệ mởđiểm (*)2.k Số thínghiệ mởtâmno -1 -1 -1 -1,547 1,547 0 0 0 0 1 -1 -1 1 0 -1,547 1,547 0 0 0 -1 -1 1 1 0 0 -1,547 1,547 0 0 1 1 1 0 0 0 -1,547 1,547 0 50 70 50 70 50 70 44,53 75,47 60 60 60 60 60 60 60 60 60 70 70 50 50 70 70 60 60 44,533 75,467 60 60 60 60 60 60 60 0,15 0,15 0,250 0,250 0,250 0,250 0,208 0,208 0,208 0,208 0,123 0,273 0,208 0,208 0,208 0,208 0,208 5 5 5 4 4 4 2,453 5,547 4 3.5.2.2 Cườngđộ màu củavảitơ tằmsau nhuộmtừma trậnthựcnghiệm Kếtquảđocườngđộmàucủavảisaunhuộmtheokếhoạchthựcnghiệmđượctiếnhànhtheomatrậnphứchợptâmtrực giaocấp2 trình bàyởbảng3.26 Bảng3.26Kếtquảcường độmàu vảitơtằmsau nhuộmthu đượctừmatrận trựcgiao cấp2 Thínghiệm Số thínghiệm nhânphươngán 2k Số thínghiệm ởđiểm(*)2.k Số thínghiệ mởtâmno STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Biếnsốthực Z1 50 70 50 70 50 70 50 70 50 70 50 70 50 70 50 70 44,533 75,467 60 60 60 60 60 60 60 60 60 Z2 50 50 70 70 50 50 70 70 50 50 70 70 50 50 70 70 60 60 44,533 75,467 60 60 60 60 60 60 60 Z3 0,167 0,167 0,167 0,167 0,250 0,250 0,250 0,250 0,167 0,167 0,167 0,167 0,250 0,250 0,250 0,250 0,208 0,208 0,208 0,208 0,144 0,273 0,208 0,208 0,208 0,208 0,208 Z4 3 3 3 3 5 5 5 5 4 4 4 2,453 5,547 4 Cường độ màuC* 4,6338 4,3571 4,5789 4,3541 4,4626 4,304 4,696 3,9996 4,4231 4,6291 4,5727 3,9963 4,2638 3,9263 3,9985 3,6786 3,9709 3,7952 3,8721 3,746 3,8434 3,6832 3,5961 3,6542 3,2108 3,3543 3,2753 Từ kết cường độ màu thực nghiệm thu được, với hỗ trợ phần mềm thống kê StagraphicsCenturion XV.II, tiến hành thống kê phân tích tương quan hồi quy để xác định phương trình hồi quy củaqtrình,kiểmđịnhsựphùhợpmơhìnhtốn thuđược đểtìmrađiềukiệntốiưuchoqtrìnhnhuộmvảitơ tằm dịch chiết từ mặc nưa Sau tiến hành phân tích, đánh giá ảnh hưởng biến nghiên cứuđếncườngđộ màu vảisau nhuộm 3.5.2.3 Phântích phươngsai hồi quy BiểuđồParatobiểudiễnhiệuứngcủayếutốnghiêncứutácđộnglêncườngđộmàucủavảisaunhuộm,cácchữcáiA,B,C,Dđạidiện chocácbiếnmãhóatươngứng:X 1(nhiệt độ), X2(thời gian), X3(tỷ lệ dịch),X4(tác nhân oxy hóa H2O2) Mức độ tác động yếu tố lên trình nhuộm vải tơ tằm dịch chiếttừ mặc nưa đánh giá thôngqua việcphântích thốngkê kếtquảthựcnghiệmthu StandardizedParetoChartforCuo ng dom a u AA BB CC DD + - A:Nhiet doC:Ty leD:H2O CD AB B:Thoig i a n BD AC AD BC Standardizedeffe ct Hình3.23Biểuđồ Paretobiểu diễnhiệu ứng cácyếu tốtácđộng lênhàmmụctiêucường độ màu Cáccộttrênbiểuđồthểhiện mứcđộ tácđộngcủacácyếu tốtuyến tính,bậchaivàtươngtác đồngthờicủahaibiến.Màuxám thể tác động tích cực lên cường độ màu (làm tăng cường độ màu) biến,cònmàuxanhlàhiệuứngâmlàmgiảmcườngđộmàucủavải(tácđộngtiêucực).Mứcđộảnhhưởngcủacácyếutốbậc2đốivới cườngđộmàucủavảitơtằmđượcxếptheothứtựsau:nhiệtđộnhuộm,thờigiannhuộm,tỷ lệ dịch chiết, H2O2 Như tác động bậc nhiệt độ cao nhất, tất tác động bậc yếutốđềulàtácđộngdương.GiátrịtỷsốFcànglớnvàchỉsốPcàngnhỏ thìhệsốhồiquytươngứngcủayếu tố càngcóýnghĩa ảnh hưởngđángkể MainEffectsPlotforCuongdomau 3.7 Cuongdomau 3.6 3.5 3.4 3.3 3.2 3.1 Hình3.24Biểuđồ thểhiệndạng tácđộngbậchaicủacácyếu tố đến cường độmàu vảitơtằm XửlýsốliệuvớiphầnmềmStagraphicsCenturionXV.II chophươngtrìnhhồiquysautheobiếnthực (Z)vàbiếnmã hóa(x): Y=30,62–0,336.Z1– 53,341.Z3– 1,163.Z4+ 0,0032.Z12– 0,00078.Z1Z2+ 0,00287.Z22– 154,496.Z32 –1,939.Z3Z4+0,210.Z42 Y=2,975 –0,128.x1– 0,119.x3– 0,087.x4+ 0,380.x12– 0,078.x1x2+ , x 22+ 0,303.x32– , x 3x4 + 0,272.x42 Giátrị hệ số xác định (R2= 92,9896 %) có đến 92,9896 % biến thiên cường độ màu mẫu tác động biến độc lập X 1, X2, X3, X4được khảo sát 7,0104 % tổng biến đổi yếu tố bên ngồi Tối ưu hóa thí nghiệm yếu tố ảnh hưởng đến trình nhuộm vải tơ tằm dịch chiết mặc nưa điểm không với mức sở: Z 1= 60oC, Z2= 60 phút, Z3= 0,2 (tương ứng tỷ lệ dịchchiết mặc nưa/ nướclà 1/5),Z4= g/l Xácđịnh điều kiệntốiưu qtrìnhnhuộmcósựhỗ trợcủaH2O2 3.6.1.1 Sử dụng phần mềm Satgraphics Centurion XV.II để tối ưu tìm đơn cơng nghệ nhuộm tối ưu kết điều kiện nhuộm tối ưu nhận sau: nhiệt độ nhuộm 62 oC; thời gian nhuộm 62 phút; tỷ lệ dịch nhuộm (dịch mặc nưa/nước) 1/5; nồng độ H 2O24 g/l nhuộm lặp lại lần để đạt màu đen tuyền Từ kết cho thấy, mơ hình hồn tồn tương thích, cho kết đáng tin cậy Tuy nhiên giá trị lớn củacường độ màu không nằm điểm mà vùng lân cận xung quanh điểm tối ưu, giá trị cường độ màucực tiểu sau 3lần nhuộmđạtmà đậmnhấttạiCmin= 3.36 3.5.3Điềukhiểnquytrình nhuộmdưới sựtác độngcủacáctácnhânxửlýsaunhuộm Xử lý vải sau nhuộm với dịch chiết từ mặc nưa cách tạo phản ứng oxy hóa nhân tạo với tácnhânlàánhsángtựnhiên,ánhsángnhântạo(đènsoimẫuphịngthínghiệm)vàtácnhânnhiệt(sấyởnhiệtđộ60oC) Quy trình xử lý sau: Mỗi ngày phơi vải tơ tằm nhuộm với dịch chiết mặc nưa tối ưu theo đơn cơng nghệ tối ưu có H2O2và khơng có H2O2trong với tác nhân ánh sáng tự nhiên, ánh sáng nhân tạo nhiệt độ, khảo sát thời điểm ngày từ 9g đến 11g sáng, xử lý liên tục ngày Kết giátrị cường độ màu (C) ánh màu(H) nhận ởbảng3.27 Bảng3.27Kếtquả cường độmàu vảitơtằmsau nhuộmđã xửlývớiánh sáng tựnhiên,ánh sángđèn sấy CóH2O2 Khơngcó H2O2 Thời Ánhsángtự Ánhsángđèn Sấy Ánhsángtự Ánhsángđèn Sấy gian nhiên nhiên (giờ) C H C H C H C H C H C H 5,55 1,12 4,98 1,22 5,43 1,22 15,58 1,16 13,15 1,09 9,85 1,19 5,53 1,11 5,66 1,12 5,44 1,33 15,32 1,13 12,84 1,09 11,92 1,17 5,52 1,19 5,40 1,11 5,53 1,29 14,18 1,1 15,52 1,11 10,07 1,20 4,16 1,2 5,57 1,42 4,78 1,42 14,32 1,11 11,57 1,17 7,72 1,35 10 2,99 1,16 5,52 1,55 4,62 1,23 12,54 1,12 10,80 1,19 11,57 1,17 12 3,21 1,05 4,66 1,32 13,15 1,06 8,80 1,44 4,82 1,36 9,74 1,17 Kết cho thấy tác động ánh sáng tự nhiên đạt cường độ màu thấp nhất, nghĩa màu đậm nhấtkhi xử lý với ánh sáng tự nhiên 10 giờ, đạt Cmin=2,99 có ánh màu sau H=1,2 Tương tự, với ánh sángđèn,cườngđộthấpnhấtsauthờigian12giờxửlý,tuynhiêncườngđộmàucaohơnkhixửlývớiánhsángtựnhiên Với tác nhân sấy, cần xử lý 10 đạt cường độ màu cực tiểu mong muốn Từ kết thực nghiệm nhận thấy tác động tác nhân oxy hóa H2O2lên màu mặc nưa nhiều, đạt tiêu vềđộbềncấp4-5; đặcbiệt độbềnánhsángcũngđạtđượccấp4/5.Với kếtquảtrêncóthể đềxuấtmột quytrìnhnhuộmvớiđơncơngnghệmớicósựhỗtrợcủatácnhânoxy hóalàH2O2; đồng thời đề xuất quy trình nhuộmvàhồntấthồntồnthânthiệnvàkhơngcósựhỗtrợcủachấttrợnhuộmhaychấtđiệnly.Đólàcósự tácđộng tác nhân ánh sáng tự nhiên, sấy ánh sáng đèn; loại tác nhân tương ứng với mứcthời gian xử lý khác muốn có ánh màu đa dạng Như đơn công nghệ có hỗ trợ củatác nhân oxy hóa H2O2, muốn màu đậm nên sử dụng nguồn ánh sáng mặt trời, muốn màu trung bình nênsử dụng ánh sáng đèn muốn màu nhạt có ánh nâu nên chọn tác nhân nhiệt độ Tuy nhiên, tất cảmàusắcđạtđược đềuđảmbảo chỉtiêu độbền màu vậtliệudệt 3.6 Kếtquảphântíchdịchchiếtvàsảnphẩmnhuộm 3.6.1 Kết quảphântíchcác chấtmàutríchly từvỏquả măngcụt 3.6.1.1 Kết quảphântích dịchchiếtvàvảitơtằmbằngphổ FT-IR Kết phổ FT-IR nhận thấy xuất phổ hấp thụ dao động hoá trị -OH, CC; C = O,…chẳnghạn, vớipeakcó bướcsóng3332,08 cm-1chứngtỏ có mặtcủa nhóm–OHtrongpolyphenol;1635,24 cm-1chứngtỏsự cómặt nhóm–C=O;haytạivịtrí1445,81cm-1đặc trưng cho liên kết C=C vịng thơm;1284,43 cm-1đặc trưng cho nhóm liên kết C– O–C; 1085,58 cm-1và 1044,48 cm-1đặc trưng cho liên kết C–Ocủa polyancol hydroxylflavonoid, hydroxyl xanthone… hoàn toàn phù hợp với nhóm liên kếttrongthànhphầnmăngcụtởcácnghiêncứutrướcđây[4,89,114].Mặtkhác,dịchchiếtsaunhuộmsovớidịchtrước nhuộm khơng thayđổinhiều,tuynhiêncósựthayđổikhárõrệtởcácpeakđặctrưngchocácnhómmangmàu (2102 cm-1;1284;1085;1044 cm-1…) Hình3.28Phổ FT-IRcủa dịchtrích lytừvỏ măngcụttrướcvà saunhuộm Hình3.29Phổ FT– IRcủavảitơtằmtrướcvà saunhuộmbằng chấtmàu trích lytừvỏquả măng cụt Mặt khác, kết phổ FT- IR vải tơ tằm sau nhuộm có xuất nhiều vân hấp thụđặctrưngchocácnhómchứcnhư–OH,C=OcũngnhưC=C,C-OvàC-N…cũngthấysựxuấthiệnrõcủavânhấpthụđặctrưngchoaxit cacborxylictươngứngvớidaođộnghốtrịcủanhóm–OH(3293,963079,7;2977,99; 2933,96; 2877,12 cm-1) Ngồi cịn có vân hấp thụ khoảng 1800÷1600 cm-1(1714,09 và1630,27cm1 -1 )chothấycóthểcónhómchứcC=O,C=ChoặcC=N,vàcácvânhấpthụởcáckhoảngkháctừ1400÷600 cm Sự biến peak đặc trưng cho nhóm mang màu phổ FT- IR xuất hiệncủachúngtrênvảitơtằmsaunhuộmbằngdịchchiếttừvỏquảmăngcụtchứngtỏrằngcácnhómnàyđãthamgiaphản ứngtạo liên kếtvớivảitơtằm 3.6.1.2 Kết quảphântíchdịch chiết phổMSvàLC-MS KếtquảphổMSvàLC-MS củadịchtríchlytừvỏquảmăngcụttốiưucóthểnhậnthấycósựxuấthiệncủarấtnhiềuthànhphầnmang màu có dịch chiết trước nhuộm như-mangostin;-mangostin;mangostin( M = , g / m o l ) , A c i d g a l i c ( M = , g / m o l ) , G a r n i n ( M = , g / m o l ) , isomangostin