Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng của chất cầm màu lên vải tơ tằm nhuộm bằng dịch chiết màu lá cẩm.. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng của chất cầm màu lên vải tơ tằm nhuộm bằng dịch chiết màu l
Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm qua, ngành công nghiệp dệt may của Việt Nam đã phát triển mạnh mẽ, trở thành một trong những lĩnh vực xuất khẩu chủ lực Ngành này không chỉ có kim ngạch xuất khẩu cao mà còn đạt tốc độ tăng trưởng ấn tượng, đóng góp từ 12% đến 16% tổng kim ngạch xuất khẩu của cả nước, giữ vai trò quan trọng trong sự tăng trưởng của nền kinh tế.
Trong ngành dệt may, mỗi thương hiệu đều hướng tới việc cung cấp sản phẩm chất lượng cao với sự chú trọng đến chất liệu, màu sắc và mẫu mã Màu sắc đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nên vẻ đẹp và sự hấp dẫn của sản phẩm Để đáp ứng nhu cầu đa dạng về màu sắc, ngành nhuộm vải cần sử dụng các hóa chất công nghiệp và chất nhuộm tổng hợp.
Việc sử dụng các sản phẩm nhuộm có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và sức khỏe của người tiêu dùng Để giảm thiểu những tác hại này, nhiều nghiên cứu đã được tiến hành nhằm phát triển các loại sản phẩm nhuộm với thành phần tạo màu tự nhiên.
Màu tự nhiên, được chiết xuất từ cây cỏ, thực vật và khoáng sản, là lựa chọn hàng đầu nhờ vào những tông màu tươi sáng, độ bền màu cao và tính thân thiện với môi trường Vải và sợi nhuộm bằng màu tự nhiên không chỉ có mùi thơm dễ chịu mà còn đáp ứng các tiêu chí sinh thái như không chứa azo, không formaldehyde, đảm bảo an toàn cho người sử dụng Nghiên cứu chất màu từ thực vật đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp dệt may Việt Nam, đồng thời nhuộm màu bằng thực vật là tri thức và kinh nghiệm truyền thống của các dân tộc Tuy nhiên, việc chế biến và sản xuất quy mô công nghiệp vẫn còn nhiều thách thức.
Với mục tiêu phát triển một nền công nghiệp xanh an toàn và thân thiện với môi trường, tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu chiết tách chất màu từ lá cẩm và ứng dụng trong nhuộm vải tơ tằm ở Quảng Nam” Đề tài này tập trung vào việc sử dụng thuốc nhuộm màu tím từ nguyên liệu thiên nhiên, cụ thể là lá cẩm, nhằm thúc đẩy sự bền vững trong ngành nhuộm vải.
Quá trình nhuộm vải tơ tằm tại Duy Xuyên, Quảng Nam, nổi bật với nghề trồng dâu, nuôi tằm, ươm tơ và dệt lụa, sẽ giúp khôi phục và phát triển nghề truyền thống này Nghiên cứu này không chỉ mang lại giá trị cho sản phẩm địa phương mà còn góp phần bảo tồn văn hóa dệt lụa của xứ Quảng.
Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Lá cẩm tươi, vải tơ tằm tại Quảng Nam.
Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu chất màu nhuộm tự nhiên từ dịch chiết lá cẩm trên vải tơ tằm nhằm đáp ứng nhu cầu thời trang sinh thái, vừa thân thiện với môi trường, vừa an toàn cho người sử dụng.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Quá trình chiết tách hợp chất thiên nhiên và lý thuyết về chất màu tự nhiên đóng vai trò quan trọng trong ngành nhuộm vải tơ tằm Việc nghiên cứu lý thuyết tổng quan về các tài liệu liên quan giúp hiểu rõ hơn về các phương pháp chiết xuất và ứng dụng của các hợp chất tự nhiên trong nhuộm Điều này không chỉ nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn góp phần bảo vệ môi trường thông qua việc sử dụng nguyên liệu thiên nhiên.
- Tìm hiểu các phương pháp thực nghiệm được sử dụng trong quá trình nghiên cứu
- Tổng quan các tài liệu về đặc điểm hình thái thực vật, thành phần hóa học, ứng dụng nhuộm màu của lá cẩm.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
- Phương pháp chiết tách: phương pháp chưng ninh sử dụng dung môi là nước
- Phương pháp phân tích công cụ: phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV- VIS
- Phương pháp đo SEM, CIELab.
Nội dung nghiên cứu
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách dịch chiết màu từ nước lá cẩm
• Dung môi sử dụng: nước cất
• Phương pháp chiết: chưng ninh và khảo sát các yếu tố
✓ Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng
✓ Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết
✓ Ảnh hưởng của thời gian chiết.
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhuộm vải tơ tằm bằng dịch chiết nước màu lá cẩm
• Phương pháp chiết: chưng ninh và khảo sát các yếu tố
✓ Ảnh hưởng của nhiệt độ nhuộm
✓ Ảnh hưởng của thời gian nhuộm
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng của chất cầm màu lên vải tơ tằm nhuộm bằng dịch chiết màu lá cẩm
- Sử dụng các dung dịch muối ZnSO4, NiSO4, CuSO4, FeSO4, SnSO4 và
Al2(SO4)3 thực hiện cầm màu với vải nhuộm ở các điều kiện tối ưu.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học
- Nghiên cứu thành công thuốc nhuộm màu tự nhiên từ màu lá cẩm, nhuộm trên nền vải tơ tằm.
Ý nghĩa thực tiễn
Khôi phục làng nghề truyền thống ươm tơ dệt lụa không chỉ góp phần phát triển ngành dệt may, đặc biệt là vải lụa tơ tằm Việt Nam, mà còn mở ra nhiều cơ hội xuất khẩu ra thị trường quốc tế.
Cấu trúc khóa luận
Công trình nghiên cứu bao gồm 57 trang, trong đó có bảng biểu và hình ảnh minh họa Bài viết được cấu trúc với phần mở đầu dài 3 trang, kết luận 1 trang và tài liệu tham khảo 1 trang Nội dung của đề tài được chia thành nhiều phần khác nhau để trình bày rõ ràng và mạch lạc.
TỔNG QUAN
TỔNG QUAN VỀ NGHỀ SẢN XUẤT LỤA TƠ TẰM
1.1.1 Lịch sử hình thành nghề sản xuất lụa tơ tằm
Lụa là loại vải mịn, mỏng được sản xuất từ tơ, trong đó lụa tốt nhất được dệt từ tơ tằm Quá trình sản xuất bắt đầu bằng việc nuôi tằm (Bombyx mori) để thu hoạch tơ, sau đó xe sợi và dệt thành lụa Nghề dệt lụa có nguồn gốc lâu đời, bắt nguồn từ Trung Quốc.
Nghề dệt lụa được phát triển đầu tiên ở Trung Quốc bởi cộng đồng người Bách Việt, có thể bắt nguồn từ khoảng năm 6000 TCN, nhưng chắc chắn đã xuất hiện vào khoảng năm 3000 TCN Lụa nhanh chóng trở thành hàng hóa cao cấp tại những nơi thương nhân người Hoa đặt chân đến, nhờ vào độ bền và vẻ đẹp óng ánh của nó Nhu cầu về lụa ngày càng tăng, dẫn đến sự hình thành một ngành thương mại xuyên quốc gia.
Năm 2007, các nhà khảo cổ đã phát hiện những mẫu vải lụa tinh xảo được dệt và nhuộm trong một ngôi mộ ở tỉnh Giang Tây, có niên đại khoảng 2500 năm từ thời Đông Chu.
Hình 1.1 Bản đồ các nước về con đường tơ lụa
Bằng chứng đầu tiên về việc mua bán tơ lụa được tìm thấy qua sợi tơ trong tóc của một xác ướp Ai Cập Lụa đã được vận chuyển tới tiểu lục địa Ấn Độ, Trung Đông, châu Âu và Bắc Phi qua con đường tơ lụa nổi tiếng.
Các vị vua Trung Hoa đã nỗ lực giữ bí mật nghề nuôi tằm để duy trì sự độc quyền của mình Tuy nhiên, nghề này đã được người Triều Tiên tiếp nhận vào khoảng năm 200 T.C.N, sau đó lan rộng đến người Khotan cổ vào nửa đầu thế kỷ 1 C.N và người Ấn Độ vào khoảng năm 300 C.N.
Nghề trồng dâu nuôi tằm và dệt lụa tại Việt Nam có nguồn gốc từ thời Hùng Vương, cách đây hơn 4.000 năm Người Việt đã tạo ra nhiều loại lụa đặc sắc từ tơ tằm, bao gồm: lụa thô và to sợi (trừu), lụa nhẹ màu sáng (the), lụa mỏng và trơn (sa), lụa thưa và trơn (lụt), lụa trơn dày hơn màu sáng (xuyến), lụa trơn dày và bền (nhiễu), lụa trơn dày nhuộm đen (lãnh), lụa lãnh chất lượng tốt hơn (đoạn), lụa bóng mịn có dệt hoa (vóc), lụa có dệt hoa lớn, dày và chất lượng cao hơn (văn), và lụa cao cấp nhất (gấm).
Sách Hán Thư ghi nhận rằng người Lạc Việt có khả năng trồng dâu nuôi tằm, với thông tin rõ ràng về việc trong một năm, họ có thể thu hoạch hai vụ lúa và tám lứa tằm.
1.1.2 Các làng nghề lụa tơ tằm ở Việt Nam
Việt Nam, với lịch sử tơ lụa lâu đời, đã được thế giới công nhận như một quốc gia nổi bật trong ngành dệt lụa Nhiều vùng trồng dâu nuôi tằm và dệt lụa nổi tiếng đã hình thành, như Cổ Đô, Vạn Phúc (Hà Nội), Nha Xá (Hà Nam), Cổ Chất (Nam Định), Duy Duyên, Mã Châu (Quảng Nam), và Tân Châu (An Giang) Đặc biệt, làng nghề Vạn Phúc ở Hà Đông, Hà Nội, là một trong những nơi tiêu biểu cho truyền thống dệt lụa Việt Nam.
Làng lụa Vạn Phúc, nổi tiếng nhất Việt Nam với hơn 1000 năm lịch sử, đã từng là nơi sản xuất tơ lụa cho vua chúa và quan lại từ thế kỷ XIII Hiện nay, sản lượng lụa đạt trên 2 triệu mét mỗi năm với hơn 150 cửa hàng trong thôn và được tiêu thụ rộng rãi Sản phẩm lụa Vạn Phúc từng được người Pháp ca ngợi là tinh xảo nhất Đông Dương vào những năm 1931-1932 Tuy nhiên, làng nghề đang đối mặt với sự mai một, khi ngày càng ít người ưa chuộng lụa thật, dẫn đến khó khăn trong tiêu thụ và sự đa dạng của sản phẩm không còn đáp ứng được xu thế thị trường hiện nay.
Hình 1.2 Làng nghề Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội b) Làng lụa Nha Xá (Hà Nam)
Làng lụa Nha Xá, thuộc xã Mộc Nam, huyện Duy Tiên, tỉnh Hà Nam, nằm bên tả ngạn sông Hồng, giáp ranh với tỉnh Hưng Yên, nổi tiếng với sản phẩm lụa mềm, mịn, đẹp và bền, chỉ đứng sau lụa Vạn Phúc Từ đầu thế kỷ 18, lụa Nha Xá đã thu hút sự chú ý của các lái buôn ở Sài Gòn – Chợ Lớn nhờ vào chất lượng lụa non tơ, óng mượt Thập niên 1920 đánh dấu thời kỳ thịnh vượng nhất của làng dệt Nha Xá, khi sản phẩm lụa được xuất khẩu ra nước ngoài Dù trải qua nhiều thăng trầm, làng lụa Nha Xá vẫn kiên trì gìn giữ và phát triển những giá trị truyền thống quý báu của tổ tiên.
Hình 1.3 Làng Nha Xá, Hà Nam c) Làng lụa Duy Xuyên, Quảng Nam
Làng lụa Duy Xuyên, tọa lạc tại thị xã Hội An, tỉnh Quảng Nam, Việt Nam, có lịch sử hơn 300 năm với quy trình trồng dâu nuôi tằm, ươm tơ và dệt lụa được thực hiện bởi những nghệ nhân Chăm Pa tài hoa Đặc biệt, lá dâu dùng để nuôi tằm được hái từ những cây dâu đặc trưng chỉ có trong rừng sâu Quảng Nam, tạo ra chất liệu tơ tằm mềm mại và khác biệt so với các vùng khác.
Hình 1.4 Làng lụa Duy Xuyên, Quảng Nam d) Làng nghề lụa Tân Châu (An Giang)
Lụa Tân Châu, hay còn gọi là Lãnh Mỹ A, là một trong những trung tâm tơ lụa lớn nhất Việt Nam, đặc biệt tại khu vực phía Nam Sản phẩm lụa nơi đây nổi bật với kỹ thuật in ấn và nhuộm màu tinh xảo, trải qua nhiều công đoạn và kinh nghiệm của người thợ, tạo ra lụa với màu sắc tự nhiên và độ bền màu cao Lụa Tân Châu không chỉ được ưa chuộng trong nước mà còn được xuất khẩu sang nhiều quốc gia trên thế giới, và hiện nay vẫn được các nghệ nhân gìn giữ và phát triển.
Hình 1.5 Làng nghề Tân Châu, An Giang
NGHỀ DỆT LỤA TƠ TẰM Ở QUẢNG NAM
Quảng Nam được coi là cái nôi của nghề trồng dâu nuôi tằm và ươm tơ dệt lụa, với truyền thống lâu đời Theo Lê Quý Đôn, “xứ Quảng Nam là đất phì nhiêu nhất thiên hạ”, nơi người dân Thăng Hoa, Điện Bàn khéo léo dệt vải lụa, vóc, đoạn, lĩnh, và hoa màu đẹp không kém gì Quảng Đông.
Giáo sĩ Alexandre De Rhode trong cuốn Hành trình và truyền giáo viết rằng:
Xứ này nổi tiếng với tơ lụa phong phú, đến mức người dân còn sử dụng chúng để đan lưới và bện dây thuyền Nhà truyền giáo Christophoro Borri cũng đã ghi nhận điều này trong tác phẩm “Xứ Đàng Trong năm 1621”.
Lụa dư thừa ở Đàng Trong không chỉ đủ để người dân sử dụng mà còn được xuất khẩu sang Nhật Bản và Lào, sau đó tiếp tục được đưa đến Tây Tạng Mặc dù loại lụa này không mịn màng như lụa Tàu, nhưng lại nổi bật với độ bền và chắc chắn hơn.
Cách đây khoảng 300-400 năm, tại huyện Đại Lộc, các làng ven sông Vu Gia như Giao Thủy, Quảng Huế, Phước Bình, Hà Nha đã phát triển nghề trồng dâu nuôi tằm bên cạnh các hoạt động nông nghiệp khác Làng dâu tằm Đại Bình (xã Quế Trung, huyện Nông Sơn) ra đời trong bối cảnh đất đai thường xuyên bị lụt lội nhưng lại được phù sa bồi đắp hàng năm, tạo điều kiện lý tưởng cho việc trồng cây dâu Người dân nơi đây đã nuôi tằm để ươm tơ, cung cấp nguyên liệu cho các làng dệt ở đồng bằng, đặc biệt là Duy Xuyên.
Nghề ươm tơ dệt lụa tại các làng Đông Yên và Thi Lai ở Duy Trinh, Duy Xuyên có nguồn gốc từ thế kỷ 16, liên quan đến truyền thuyết về Bà chúa Tằm Tang Đoàn Quý Phi và thế tử Nguyễn Phúc Loan Đồng thời, làng dệt lụa Mã Châu, được hình thành từ thế kỷ XV, cũng đóng góp vào lịch sử dệt lụa của khu vực gần kinh đô.
Trà Kiệu, sản phẩm lụa nổi tiếng của làng Mã Châu, đã được biết đến từ lâu đời Làng tơ lụa Mã Châu từng được coi là “thủ phủ dâu tằm” của xứ Quảng, với sự phát triển rực rỡ trong ngành sản xuất lụa.
Làng dâu tằm Mã Châu có 2000 ha đất trồng dâu và hơn 4000 khung cửi hoạt động liên tục, nơi các công việc như trồng dâu, chăn tằm, ươm tơ và dệt lụa đều được thực hiện thủ công Khi xứ Đàng Trong mở cửa giao thương qua cảng Hội An, tơ lụa Mã Châu trở thành mặt hàng xuất khẩu chủ lực Nghề dệt lụa tại đây đã trải qua nhiều biến động nhưng vẫn được gìn giữ và truyền lại qua các thế hệ.
Hình 1.6 Làng lụa Mã Châu Quảng Nam
Quảng Nam từng có hơn 2000 ha trồng dâu ven sông Thu Bồn, nhưng hiện chỉ còn 11 ha tại một số xã của huyện Duy Xuyên, với khoảng 30 hộ trồng Nguyên nhân chính khiến nghề trồng dâu, ươm tơ, dệt lụa mai một là thu nhập không tương xứng, khiến nông dân chuyển sang nghề khác Thêm vào đó, sự xuất hiện của sản phẩm lụa pha cotton giá rẻ đã làm suy giảm giá trị sản phẩm truyền thống Tỉnh Quảng Nam đang tìm giải pháp hồi sinh nghề truyền thống, khôi phục vị thế “thủ đô” lụa tơ tằm và đưa những vườn dâu ven sông Vu Gia – Thu Bồn trở lại màu xanh tươi đẹp.
TỔNG QUAN NGÀNH DỆT NHUỘM Ở VIỆT NAM VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG
Ngành dệt nhuộm đã có lịch sử phát triển lâu dài trên toàn cầu, nhưng chỉ mới hình thành và phát triển mạnh mẽ hơn 100 năm qua tại Việt Nam Những năm gần đây, nhờ chính sách đổi mới và mở cửa, Việt Nam đã thu hút 72 doanh nghiệp nhà nước, 40 doanh nghiệp tư nhân, 40 dự án liên doanh và 100% vốn đầu tư nước ngoài hoạt động trong lĩnh vực dệt nhuộm.
Theo Tổng cục Thống kê Việt Nam, ngành sản xuất dệt nhuộm đã đóng góp đáng kể vào nền kinh tế, với tổng giá trị sản xuất năm 2020 đạt khoảng 32,5 tỷ USD, tương đương 13% tổng sản phẩm công nghiệp quốc gia Trong đó, sản xuất vải dệt chiếm 62%, sản xuất vải nhuộm chiếm 37% và sản xuất sợi chỉ chiếm 1%.
Ngành công nghiệp dệt nhuộm đang ngày càng phát triển với sự gia tăng số lượng xí nghiệp, tuy nhiên, điều này cũng tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm môi trường sống rất lớn.
Nước thải dệt nhuộm chứa nhiều chất khác nhau, bao gồm cả những chất dễ phân giải vi sinh như bột sắn và những chất khó phân giải như Poly(Vinyl Acetate), thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm hoạt tính và các chất tẩy trắng vải Đặc biệt, với các loại vải chứa nhiều sợi tổng hợp như polyester, lượng thuốc nhuộm và chất hỗ trợ khó phân giải vi sinh càng tăng, dẫn đến mức độ ô nhiễm môi trường trong nước thải ngày càng cao.
Mỗi năm, Việt Nam nhập khẩu một lượng lớn chất nhuộm màu, chủ yếu là hóa chất tổng hợp từ Trung Quốc và Hàn Quốc, trong đó khoảng 50% qua con đường không chính thức Trên thị trường hiện có khoảng 150 loại màu nhuộm vải, chủ yếu là màu azoic, được sản xuất từ các chất có thể gây ung thư như aromatic amines Theo PGS.TS Hoàng Thị Lĩnh, giảng viên khoa Dệt May - Thời trang (ĐH Bách khoa HN), sự liên kết giữa màu nhuộm và sợi là không bền chắc, dẫn đến độ bền màu hạn chế Khi xảy ra lỗi trong quy trình nhuộm, như nhuộm quá màu hoặc sai loại sợi, sẽ gây ra tình trạng giải phóng chất màu ra ngoài Các chất dẫn màu có khả năng hòa tan trong dầu có thể thẩm thấu qua da, và khi vào cơ thể, chúng bị phân hủy trong hệ trao đổi chất, hình thành các hợp chất aromatic amines nguyên thủy.
Quy trình phân huỷ chất này có thể diễn ra trong đường ruột, gan hoặc trên bề mặt da, gây tổn hại đến sức khoẻ và có thể đe doạ tính mạng của người sử dụng.
Ngành công nghiệp dệt và nhuộm tại Việt Nam tiêu thụ một lượng nước lớn cho sản xuất và thải ra từ 12 – 300 m³ nước thải mỗi tấn vải, với nguồn ô nhiễm chủ yếu đến từ các công đoạn dệt, nhuộm và nấu tẩy Kết quả phân tích nước thải tại làng nghề dệt nhuộm Vạn Phúc (Hà Nội) cho thấy nhiều chỉ số chất độc hại vượt mức cho phép nhiều lần, theo báo cáo của Trung tâm Công nghệ xử lý môi trường (Bộ Tư lệnh Hoá học).
Hình 1.7 Nước thải ngành dệt nhuộm
Trước tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng từ ngành công nghiệp dệt nhuộm, việc phát triển công nghệ nhuộm sử dụng nguyên liệu thiên nhiên như lá cây và vỏ cây để nhuộm vải bông và lụa tơ tằm là rất cần thiết Giải pháp này không chỉ giúp thay thế các hóa chất độc hại trong quy trình nhuộm hiện tại mà còn phù hợp với chiến lược sản xuất xanh và sạch hơn Do đó, cần đầu tư nghiên cứu để hiện thực hóa hướng đi bền vững này.
SỬ DỤNG CHẤT MÀU TỰ NHIÊN TRONG DỆT NHUỘM
1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Trong nhiều thập kỷ qua, nghiên cứu về quá trình trích ly và tách chiết hợp chất màu tự nhiên đã được thực hiện rộng rãi Một số công bố đã chỉ ra việc áp dụng mô hình thực nghiệm và tối ưu hóa vào quá trình tách chiết chất màu tự nhiên đơn lẻ Tuy nhiên, trong ứng dụng công nghệ nhuộm, việc trích ly chất màu tự nhiên lại mang ý nghĩa khác, khi không chỉ cô lập hợp chất đơn lẻ mà còn sử dụng hỗn hợp dịch chiết nhuộm cho các loại vật liệu vải sợi khác nhau.
Hình 1.8 Nhuộm vải bằng các nguyên liệu tự nhiên
Trong những năm gần đây, nghiên cứu quy trình nhuộm vải bằng chất màu tự nhiên, đặc biệt là từ thực vật, đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên toàn thế giới Sự đa dạng của hệ thực vật đã cung cấp nhiều gam màu phong phú cho các nghiên cứu công nghệ nhuộm Năm 1994, nhóm nghiên cứu của C Mahidol đã khởi động nghiên cứu về hoạt tính sinh học của các loại cây trồng tự nhiên tại Thái Lan Đến năm 2012, Supaluk Teppanrin và các cộng sự đã khám phá khả năng nhuộm màu cho vải cotton, tơ tằm và vải tơ tằm bằng dịch chiết từ hạt đậu Marind.
Từ năm 2000 đến 2014, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra khả năng nhuộm vật liệu dệt bằng dịch chiết từ vỏ măng cụt, chủ yếu từ các trường đại học và viện nghiên cứu ở Thái Lan, Ấn Độ, Mỹ và Úc, với các bài báo tập trung vào quy trình nhuộm trên cotton, tơ tằm và len Ngoài ra, một số nghiên cứu về dịch chiết từ hạt dành dành cũng đã được công bố tại Trung Quốc và Hàn Quốc, đặc biệt chú trọng đến nhuộm tơ tằm Nghiên cứu đã phân tích việc sử dụng dịch chiết thiên nhiên để nhuộm vải, cho thấy màu sắc và độ bền của vải lụa nhuộm, cùng với thành phần sắc tố trên vải và khả năng tái sử dụng dịch chiết Kết quả cho thấy dịch chiết từ nguyên liệu thiên nhiên là một thuốc nhuộm tự nhiên hiệu quả.
1.4.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
Từ xa xưa, các dân tộc sống ở cao nguyên và miền núi Việt Nam đã khéo léo khai thác sản vật thiên nhiên để tạo ra thuốc nhuộm màu cho trang phục Trong số các loại cây nhuộm, chàm là cây quan trọng nhất, góp phần tạo nên màu sắc đặc trưng cho trang phục của các dân tộc Cây thuốc nhuộm được phát hiện một cách tình cờ khi đồng bào làm rẫy hoặc đi rừng, khi các loại mủ cây dính vào vải tạo ra màu sắc loang lổ trên cơ thể và trang phục Họ cũng đã khám phá ra các củ, rễ cây rừng và quả có màu sắc, từ đó nảy sinh ý tưởng về việc nhuộm vải.
Tại Việt Nam, nhiều trường đại học và viện nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu về công nghệ nhuộm vải bằng chất màu tự nhiên từ thực vật Các nghiên cứu này chủ yếu dựa trên công trình của PGS.TS Hoàng Thị Lĩnh, thuộc khoa Công nghệ Dệt may và Thời trang, Đại học Bách Khoa Hà Nội Bà đã phát triển công nghệ nhuộm vải cotton và lụa tơ tằm bằng nhiều loại lá như lá bàng, lá xà cừ, củ nâu, lá trầu không, chàm, lá thiên lý, lá tre, á găng, ngải cứu, lá bạch đàn, lá chè, lá hồng xiêm, vỏ cây xà cừ, chè, cây lá móng, nghệ, bạch đàn và sapoche.
PGS.TS Hoàng Thị Lĩnh, chuyên gia hóa nhuộm, đã nghiên cứu công nghệ nhuộm vật liệu dệt bằng chất màu tự nhiên từ năm 1996 và chủ trì nhiều dự án quan trọng, trong đó có đề tài hợp tác giữa chính phủ Việt Nam và Áo về việc sử dụng chất màu tự nhiên để nhuộm vải bông và tơ tằm Bà đã nghiên cứu thành phần của các chất màu thiên nhiên, tối ưu hóa quy trình tách chiết và xây dựng quy trình nhuộm từ lá chè, lá bàng, lá xà cừ và hạt điều màu, đồng thời phát triển các biện pháp nâng cao độ bền màu sản phẩm Nghiên cứu cũng khẳng định độ bền màu và các tính chất ưu việt như khả năng chống nhàu, hút ẩm và độ thoáng khí của sản phẩm nhuộm Bà còn đa dạng hóa màu sắc sản phẩm bằng cách phối ghép nguyên liệu, đồng thời chuyển giao công nghệ cho nông dân, góp phần xóa đói giảm nghèo và nâng cao an sinh xã hội.
Vào năm 2011, nhóm nghiên cứu thuộc khoa Sinh học trường Đại học Đà Lạt đã thực hiện đề tài “Điều tra, khảo sát các loài cây cho chất nhuộm tự nhiên ở Lâm Đồng và khả năng ứng dụng trong ngành nhuộm dệt vải thổ cẩm của đồng bào Dân tộc thiểu số bản địa”, được Sở Khoa học và Công nghệ đánh giá cao về ý nghĩa và hiệu quả kinh tế Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu hiện tại mới chỉ dừng lại ở giai đoạn khảo sát ban đầu Đồng thời, các dân tộc thiểu số miền núi phía Bắc vẫn duy trì truyền thống nhuộm vải bằng những chất màu tự nhiên như củ nâu và chàm.
Theo thống kê của Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật cùng Tổ chức Bảo tồn Thiên nhiên Thế giới (IUCN), hệ thực vật Việt Nam có hơn 12.000 loài, trong đó khoảng 200 loài là cây nhuộm màu Đặc biệt, 48 loài thuộc 27 họ cây được người dân tộc miền núi phía Bắc sử dụng để nhuộm màu cho quần áo và thực phẩm, thể hiện những kinh nghiệm độc đáo và bản sắc văn hóa dân tộc Một số cây nhuộm tiêu biểu bao gồm cây mật mông cho màu vàng, cây chàm mèo cho màu xanh lam, cây cẩm cho màu tím và đỏ, lá dứa và rau khúc cho màu xanh lá cây, củ nâu cho màu nâu, và mơ leo cho màu xanh rêu.
Vào năm 2021, sinh viên Khoa Khoa học Môi trường, Trường Đại học Sài Gòn đã tiến hành nghiên cứu đề tài “Quy trình công nghệ nhuộm lụa tơ tằm bằng màu nhuộm từ trái mặc nưa và bã cà phê”, mang lại những kết quả tích cực.
Hình 1.10 Nhuộm vải bằng bã cà phê [30]
1.4.3 Nhuộm tơ tằm bằng chất màu tự nhiên a) Sơ lược về cấu trúc tơ tằm
Tơ tằm, hay còn gọi là lụa, là một trong những loại xơ sợi được biết đến sớm nhất Tơ tằm có cấu trúc mặt cắt ngang không đồng đều, bao gồm hai sợi fibroin nằm sóng đôi, được bao bọc bởi lớp keo sericin Dưới kính hiển vi, sợi fibroin có các bó xơ dọc theo trục sợi với kích thước chiều ngang khoảng 100nm và chiều dài khoảng 250nm Giữa các bó xơ có nhiều khoảng trống, trong khi các vi xơ nằm trong bó gồm 20÷30 đại phân tử fibroin với bề ngang 10nm, xếp thành từng lớp tinh thể.
Hình 1.11 Cấu trúc mặt cắt ngang của tơ tằm [21]
Tơ tằm chủ yếu gồm 72-81% fibroin, 19-28% sericin, 0,8-1,0% axit béo và sáp, cùng 1,0-1,4% muối và khoáng chất Fibroin chứa các loại acid amin như glycine, serisine, analine, tyrosine, nhưng không có systine, dẫn đến cấu trúc phân tử khác biệt so với keratin trong len Cấu trúc fibroin có dạng mạch thẳng, với các phân tử acid amin xếp song song và liên kết với nhau qua các nối hydrogen, tạo thành cấu trúc dạng β, không xoắn, do đó ít đàn hồi và không xốp.
Hình 1.12 Cấu trúc hóa học của fibroin [12]
Tơ tằm có bề mặt bóng mịn, độ bền cao, khả năng hút ẩm và đàn hồi tốt, nhưng lại nhạy cảm với ánh sáng và có khả năng chống lại bazơ kém Fibroin, thành phần chính của tơ tằm, rất nhạy cảm với chất oxy hóa, có thể bị biến đổi khi tiếp xúc với các chất này H2O2 thường được sử dụng để tẩy trắng tơ tằm do ít ảnh hưởng đến fibroin, trong khi các dung dịch NaClO và NaClO2 có thể phá hủy fibroin ngay cả ở nhiệt độ thấp Ngoài ra, nhuộm tơ tằm bằng chất màu tự nhiên cũng là một phương pháp phổ biến.
Việc đạt được sự đồng đều màu trong nhuộm vải sợi là rất quan trọng, đặc biệt là khi sử dụng thuốc nhuộm tự nhiên Quy trình nhuộm không chỉ phụ thuộc vào hóa chất và thiết bị mà còn cần kiểm soát chặt chẽ khả năng nhuộm trên vật liệu nền để tránh ảnh hưởng đến các giai đoạn nhuộm sau Khả năng phân tán và hấp phụ của thuốc nhuộm phụ thuộc lớn vào cấu trúc hóa học và tính chất vật lý của xơ sợi, cũng như khả năng dịch chuyển của nó trong suốt quá trình nhuộm (Burdett, 1975) [16].
Kiểm soát quy trình nhuộm bằng thuốc nhuộm tự nhiên cần chú ý đến các thông số công nghệ, đặc biệt là việc chuẩn bị dịch chiết từ thực vật và chất cầm màu vô cơ để đảm bảo độ bền màu ổn định Việc sử dụng nhiều loại nguyên liệu tự nhiên trong chiết xuất thuốc nhuộm sẽ giúp tạo ra màu sắc sâu hơn và đa dạng hơn.
Chất cầm màu vô cơ, thường là muối kim loại, cần được sử dụng với tỷ lệ phù hợp; sử dụng ít hơn cho màu nhạt và không bao giờ vượt quá lượng cho phép để tránh tổn hại cho sợi, đặc biệt là tơ tằm Tất cả công thức nhuộm cần phải được tính toán theo tỷ lệ nhất định, trong đó thời gian, nhiệt độ và nồng độ là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến phản ứng hóa học Nhiệt độ cao yêu cầu giảm thời gian nhuộm, trong khi nồng độ thuốc nhuộm cao cần thời gian nhuộm dài hơn Việc chuẩn bị vật liệu dệt phù hợp với thiết bị và điều kiện nhuộm là rất cần thiết.
THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
NGUYÊN LIỆU – HÓA CHẤT – THIẾT BỊ
Lá cẩm được hái tại vườn ở huyện Thăng Bình, Quảng Nam
Để lấy mẫu lá cẩm, hãy chọn những lá tươi, xanh, không bị sâu bệnh hay dập nát Rửa sạch bằng nước để loại bỏ bụi bẩn, sau đó rửa lại hai lần với nước cất Cuối cùng, cắt nhỏ lá để tiến hành giai đoạn tạo dịch chiết.
Hình 2.1 Vườn lá cẩm tươi b) V ải tơ tằ m
Vải tơ tằm 100% được sản xuất tại công ty lụa Mã Châu, thị trấn Nam Phước, huyện Duy Xuyên, tỉnh Quảng Nam đã được tẩy hồ trước khi nhuộm
Hình 2.2 Xưởng dệt lụa Mã Châu, Quảng Nam và thành phẩm vải tơ tằm trắng
Hóa chất sử dụng cho nghiên cứu được trình bày trong Bảng 2.1
Bảng 2.1 Hóa chất sử dụng
STT Tên hóa chất Xuất xứ Độ tinh khiết
10 Dầu gội đầu Clear Việt Nam
2.1.3 Hệ thống thiết bị và dụng cụ
Hệ thống thiết bị và dụng cụ cho nghiên cứu được trình bày trong Bảng 2.2
Bảng 2.2 Hệ thống thiết bị và dụng cụ sử dụng
• Bộ dụng cụ chưng ninh
• Máy đo quang UV-Vis
• Bình định mức (25ml, 50ml, 1000ml)
Hình 2.2 Máy đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS.
NỘI DUNG THỰC NGHIỆM
2.2.1 Khảo sát các yếu tố ảnh hướng đến quá trình chiết tách dịch màu từ lá cẩm
Quy trình chuẩn bị dịch chiết màu từ lá cẩm bắt đầu bằng việc thu hái và rửa sạch lá cẩm, sau đó cắt nhỏ và cho vào bình cầu chứa 100mL nước cất Tiến hành chưng ninh bằng phương pháp cách thủy và để nguội Hỗn hợp dịch chiết thu được sẽ được lọc để loại bỏ cặn và tạp chất, tạo ra dịch chiết màu tím từ lá cẩm Tiếp theo, lấy 10mL dịch chiết gốc và pha loãng với nước cất trong bình 100mL Cuối cùng, tiến hành đo mật độ quang của dịch màu pha loãng trên Máy đo Quang phổ hấp thụ UV – Vis để chọn ra điều kiện tối ưu.
2.2.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng
Quá trình khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng lá cẩm với thể tích nước cất được khảo sát như sau:
Cho vào bình cầu chứa 100mL nước cất với khối lượng lá cẩm thay đổi lần lượt là 10; 15; 20; 25; 30 gam Đun trong bếp cách thủy ở 80 0 C trong thời gian là 60 phút
2.2.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết tách
Quá trình khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết được khảo sát như sau:
Để xác định thời gian chiết lá cẩm tối ưu, chúng tôi tiến hành thí nghiệm với các khoảng thời gian khác nhau, bao gồm 30, 45, 60, 75, 90 và 105 phút Tuy nhiên, kết quả cho thấy thời gian chiết 60 phút là thông số được giữ nguyên để đảm bảo hiệu quả chiết xuất cao nhất.
2.2.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ chiết
Quá trình khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ chiết được khảo sát như sau:
Chuẩn bị dịch chiết lá cẩm cần tuân theo tỉ lệ rắn/lỏng tối ưu đã được xác định ở mục 2.2.1.1 Quá trình chiết xuất sẽ được thực hiện ở các nhiệt độ 60°C, 70°C, 80°C, 90°C và 100°C, với thời gian chiết xuất tối ưu được lựa chọn theo hướng dẫn tại mục 2.2.1.2.
2.2.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhuộm vải bằng dịch màu từ lá cẩm
Quy trình nhuộm vải tơ tằm bằng dịch chiết màu từ lá cẩm bắt đầu bằng việc cắt vải thành các mảnh 10 x 10 cm, sau đó ngâm trong 20mL dịch chiết màu tối ưu Cuối cùng, vải sau khi nhuộm sẽ được đo màu bằng phương pháp quang màu CIE LAB.
2.2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian
Quá trình khảo sát ảnh hưởng của thời gian nhuộm vải tơ tằm bằng dịch chiết màu lá cẩm được khảo sát như sau:
Chuẩn bị dịch chiết lá cẩm ứng với điều kiện chiết tối ưu Vải được nhuộm ở nhiệt độ 70 0 C Với thời gian nhuộm thay đổi lần lượt từ 30; 45; 60; 75; 90 phút
2.2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ
Quá trình khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nhuộm vải tơ tằm bằng dịch chiết màu từ lá cẩm được khảo sát như sau:
Chuẩn bị dịch chiết lá cẩm cần đảm bảo điều kiện chiết tối ưu Thời gian nhuộm vải được xác định ở mục 2.2.2.1, với nhiệt độ nhuộm được thay đổi lần lượt từ 60°C, 70°C, 80°C, 90°C đến 100°C.
2.2.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng của chất cầm màu lên vải tơ tằm nhuộm bằng dịch chiết màu lá cẩm
- Khảo sát sự ảnh hưởng của các ion kim loại cầm màu đến màu sắc của vải tơ tằm
- Đánh giá độ bền màu khi giặt của vải nhuộm bằng dịch chiết từ lá cẩm tươi.
SƠ ĐỒ THỰC NGHIỆM TỔNG THỂ
Quá trình trích ly màu từ lá cẩm tươi sử dụng dung môi nước được thực hiện theo hình thức như Hình 2.5, với các điều kiện tối ưu bao gồm nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi.
Hình 2.3 Quy trình trích ly chất màu từ lá cẩm tươi
Nhiệt độ Thời gian Tỉ lệ rắn- lỏng
Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình chiết tách Đánh giá dịch chiết Đo UV- VIS
Xác định mật độ quang
Chiết tách với dung môi nước
Dịch chiết tối ưu trích ly từ lá cẩm được nhuộm trên vải tơ tằm 100% theo sơ đồ Hình 2.6
Hình 2.6 Quy trình nhuộm vải.