nâng cao chất lượng gỗ mỡ ( manglietia conifera dandy) rừng trồng bằng phương pháp biến tính hóa học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM ĐÀO XUÂN THU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG GỖ MỠ (Manglietia conifera Dandy) RỪNG TRỒNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN TÍNH HÓA HỌC Chuyên ngành: Công nghệ bảo quản, sơ chế Nông Lâm sản sau thu hoạch Mã số: 62 54 10 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM ĐÀO XUÂN THU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG GỖ MỠ (Manglietia conifera Dandy) RỪNG TRỒNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN TÍNH HÓA HỌC Chuyên ngành: Công nghệ bảo quản, sơ chế Nông Lâm sản sau thu hoạch Mã số: 62 54 10 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1: GS.TS HÀ CHU CHỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 2: PGS.TS TRẦN VĂN CHỨ HÀ NỘI - 2011 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng ñược công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Đào Xuân Thu ii LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi gửi lời cám ơn chân thành tới GS.TS Hà Chu Chử, PGS.TS Trần Văn Chứ ñã tận tình giúp ñỡ và chỉ bảo tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án. Nhân dịp này cho phép tôi gửi lời cảm ơn tới Đảng Uỷ, Ban Giám Hiệu, Cán bộ các Phòng ban, Khoa Nông Lâm Nghiệp Trường Đại học Tây Nguyên ñã cho phép và ñộng viên tôi ñể tôi hoàn thành luận án. Nhân dịp này cũng cho phép tôi gửi lời cảm ơn tới các Ông (Bà) Lãnh ñạo viện, các Ông (Bà) Lãnh ñạo các phòng ban chức năng thuộc Viện Khoa học Lâm Nghiệp Việt Nam, Khoa Chế Biến Lâm Sản Trường Đại học Lâm Nghiệp ñã giúp tôi hoàn thành luận án. Xin chân thành cảm ơn Ông Nguyễn Văn Bản, Trưởng Phòng Tài Nguyên; TS Lê Thanh Chiến cùng các cán bộ nghiên cứu Phòng Chế biến Lâm Sản ñã tạo mọi ñiều kiện tốt nhất về cơ sở vật chất, trang thiết bị thí nghiệm, tài liệu, thông tin khoa học ñể tôi hoàn thành luận án. Xin chân thành cảm ơn các Nhà Khoa học: PGS.TS Hoàng Nguyên, PGS.TS Nguyễn Trọng Nhân, PGS.TS Nguyễn Phan Thiết, PGS.TS Phạm Văn Chương, TS Trần Tuấn Nghĩa, TS Nguyễn Cảnh Mão, TS Nguyễn Thị Bích Ngọc ñã có những ý kiến ñóng góp quý báu giúp tôi hoàn thành luận án. Qua ñây, cũng xin ñược gửi lời cảm ơn tới gia ñình tôi ñã ñộng viên và tạo ñiều kiện tốt nhất ñể tôi hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày 4 tháng 10 năm 2011 Tác giả luận án Đào Xuân Thu iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa L ời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt iv Danh m ục các h ình v ẽ v Danh mục các bảng vi Mở ñầu 1 Chương 1. Tổng quan vấn ñề nghiên cứu biễn tính gỗ 4 1.1. Lịch sử nghiên cứu biễn tính gỗ 4 1.2. Nh ận xét rút ra từ tổng quan 10 Chương 2. Mục tiêu, ñối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu 11 2 .1. M ục ti êu nghiên c ứu 11 2.2. Đối tượng nghiên cứu 11 2.3. Nội dung nghiên cứu 12 2.4. Phương pháp nghiên cứu 13 Chương 3. Cơ sở lý thuyết 29 3.1. Cơ s ở khoa học của quá tr ình bi ến t ính g ỗ 29 3.2. Cơ sở khoa học của ổn ñịnh kích thước gỗ bằng biến tính gỗ 35 3.3. Cơ chế xử lý ổn ñịnh kích thước gỗ 39 3.4. Cơ sở khoa học của quá tình thấm hóa chất vào gỗ 42 Chương 4. Nghiên cứu biến tính Gỗ Mỡ và các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình biến tính 52 4.1. Tạo mẫu gỗ 52 4.2. Ảnh hưởng của nồng ñộ, thời gian ngâm và nhiệt ñộ dung dịch Polyetylenglycol (PEG-600) ñến tỷ lệ co rút và giãn nở của Gỗ Mỡ biến tính 55 4.3. T ạo mẫu gỗ biến tính theo thông số tối ưu 66 4.4. Ảnh hưởng của dung dịch Polyetylenglycol (PEG-600) ñến ổn ñịnh kích thước của Gỗ Mỡ biến tính tạo thành theo thông số tối ưu 68 Chương 5. Nghiên cứu cơ chế biến tính gỗ Mỡ bằng PEG-600 77 5.1. C ấu tạo vi mô của Gỗ Mỡ ch ưa bi ến tính 77 5.2. Cấu tạo vi mô của Gỗ Mỡ biến tính 78 5.3. Xác ñịnh sự phân bố PEG trong tế bào Gỗ Mỡ biến tính 82 Chương 6.Thành phần hóa học, một số tính chất cơ học và tính chất công nghệ của gỗ Mỡ biến tính 87 6.1. Thành ph ần hóa học 87 6.2. Tính chất cơ học 87 6.3 Ảnh hưởng của PEG-600 ñến chất lượng màng trang sức 89 6.4. Độ ăn mòn kim loại 90 iv 6.5. Đề xuất sơ ñồ công nghệ biến tính gỗ Mỡ 91 K ết luận v à ki ến nghị 93 1. Kết luận 93 1. Kiến nghị 94 Các công trình có liên quan của tác giả ñã công bố 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa Mean Giá trị trung bình mẫu Min Trị số quan sát bé nhất Max Trị số quan sát lớn nhất σ Giới hạn bền m Sai số của số bình quân V% Hệ số biến ñộng P% Hệ số chính xác W Độ ẩm gỗ γ Khối lượng thể tích gỗ A Công riêng khi uốn va ñập T Giới hạn bền khi tách XT Xuyên tâm TT Tiếp tuyến DT Dọc thớ TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam pH Chỉ ñộ axit của gỗ vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ TÊN HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ TRANG Hình 2.1: Mô hình bài toán xác ñịnh các thông số tối ưu khi tạo gỗ Mỡ biến tính 15 Hình 2.2. Sơ ñồ xác ñịnh ñộ sâu thấm thuốc trên tiết diện ngang mẫu gỗ 23 Hình 2.3. Các cấp ñộ ñánh giá chất lượng bám dính của màng trang sức 26 Hình 3.1: Mô hình cấu tạo xử lý ổn ñịnh kích thước gỗ 37 Hình 3.2. Mặt cong ñược hình thành khi dung dịch tiếp xúc với thành mao quản 46 Hình 4.1. Sơ ñồ tạo mẫu gỗ 52 Hình 4.2. Tạo mẫu gỗ Mỡ biến tính theo thông số tối ưu 68 Biểu ñồ 4.1. Biểu ñồ biểu diễn ñộ hút ẩm của gỗ Mỡ biến tính và không bi ến tính 7 1 Biểu ñồ 4.2. Biểu ñồ biểu diễn ñộ hút nước của gỗ Mỡ biến tính và không bi ến tính 7 2 Biểu ñồ 4.3. Biểu ñồ biểu diễn tỷ lệ tăng thể tích của gỗ Mỡ biến tính và không biến tính 73 Biểu ñồ 4.4. Biểu ñồ biểu diễn tỷ lệ PEG của gỗ Mỡ biến tính tối ưu và gỗ biến tính theo các chế ñộ ngâm khác 76 Hình 5.1. C ấu tạo mặt cắt ngang 77 Hình 5.2. Cấu tạo mặt cắt xuyên tâm 77 Hình 5.3. Cấu tạo mặt cắt tiếp tuyến 77 Hình 5.4. Mặt cắt ngang (ñộ phóng ñại 600 lần) 80 Hình 5.5. M ặt cắt xuy ên tâm (ñ ộ phóng ñại 400 lần) 8 0 Hình 5.6. Mặt cắt tiếp tuyến (ñộ phóng ñại 600 lần) 80 Hình 5.7. Kínhhiển vi ñiện tử quét SEM (Hitachi S-4800) tại Viện Khoa h ọc v à Công ngh ệ Việt Nam 84 Hình 5.8: Hình ảnh SEM của mẫu gốc M1 (a,c) ở ñộ phóng ñại 2000 lần và mẫu M2 (b,d) ở ñộ phóng ñại 5000 lần 85 Hình 6.1. Sơ ñồ công nghệ biến tính gỗ Mỡ 91 vii DANH MỤC CÁC BẢNG TÊN BẢNG TRANG B ảng 2. 1 . Các m ức, b ư ớc thay ñổi của các thông số thí nghiệm 16 Bảng 2.2. Ma trận thí nghiệm 17 B ản g 2 .3 . Ma tr ận các thông số thí nghiệm 17 Bảng 3.1. Tính chất của Polyethylenglycol 51 B ảng 4.1. Kh ả năng chống tr ươ ng n ở của gỗ Mỡ ñ ư ợc xử lý PEG 55 Bảng 4.2. Tỷ lệ PEG trong gỗ Mỡ 56 Bảng 4.3. Tỷ lệ co rút theo chiều tiếp tuyến (%) 58 B ảng 4.4. Tỷ l ệ co rút xuy ên tâm (%) 59 Bảng 4.5. Tỷ lệ co rút theo chiều dọc thớ (%) 61 Bảng 4.6. Tỷ lệ giãn nở theo chiều tiếp tuyến (%) 62 Bảng 4.7. Tỷ lệ giãn nở xuyên tâm (%) 63 B ảng 4.8. Tỷ lệ gi ãn n ở theo chiều dọc thớ (%) 65 Bảng 4.9. Độ ẩm ban ñầu của mẫu gỗ thí nghiệm 68 Bảng 4.10. Khả năng chống trương nở của gỗ Mỡ ñược xử lý PEG 69 B ảng 4.11. Độ hút ẩm của gỗ 7 0 Bảng 4.12. Độ hút nước của gỗ 71 Bảng 4.13. Tỷ lệ tăng thể tích của gỗ 73 Bảng 4.14. Tỷ lệ PEG (%) 74 B ảng 5.1. Mật ñộ, kích th ư ớc của mạc h và tia g ỗ Mỡ 78 Bảng 6.1. Thành phần hóa học của Gỗ Mỡ 87 Bảng 6.2. Tính chất cơ học của gỗ Mỡ trước và sau khi biến tính 88 Bảng 6.3. Kết quả xác ñịnh chất lượng bám dính của màng trang sức 89 Bảng 6.4. Độ ăn mòn kim loại của mẫu gỗ thí nghiệm 90 [...]... n tính g b ng PEG không nhi u, cơ ch và b n ch t c a quá trình bi n tính hoá h c b ng PEG v n còn là v n Do ó chưa rõ áp d ng vào th c t s n xu t t o ra các lo i g bi n tính (b ng cách ngâm t m PEG) t i Vi t Nam là v n c n ph i nghiên c u bài b n và i sâu hơn Lu n án: “Nghiên c u nâng cao ch t lư ng g M (Manglietia conifera Dandy) r ng tr ng b ng phương pháp bi n tính hóa h c” v i m c ích là nâng cao. .. khi s y ư c tính theo công th c: W= (m1 − m0 ) x10 0(% ) m0 (2 .10) Trong ó: m1 : kh i lư ng m u trư c khi s y (g) m0 : kh i lư ng m u sau khi s y khô ki t là (g) W: 2.4.2.4 Xác m ban u c a g trư c khi s y (% ) nh lư ng hóa ch t th m vào g Lư ng thu c th m ư c xác nh theo phương pháp cân o, ư c tính toán theo công th c sau: mt = Trong ó: (m2 − m1 )C Vc (kg/m3) (2 .11) 23 mt: lư ng thu c khô tính trên 1... ch PEG-600 M bi n tính; s bi n n n nh kích thư c g i v thành ph n hoá h c và m t s tính ch t cơ h c ch y u c a g M trư c và sau bi n tính 13 - Nghiên c u cơ ch bi n tính G M b ng PEG-600 - xu t sơ công ngh bi n tính g M r ng tr ng 2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U 2.4.1 Phương pháp k th a - K th a các k t qu nghiên c u trong và ngoài nư c v bi n tính g theo phương pháp hoá h c 2.4.2 Phương pháp th c nghi m... vi c nghiên c u g r ng tr ng, góp ph n vào t o ra các s n ph m m i t ra nâng cao ch t lư ng thay th g r ng t nhiên, chúng tôi th c hi n lu n án: “Nghiên c u nâng cao ch t lư ng g M (Manglietia conifera Dandy) r ng tr ng b ng phương pháp bi n tính hóa h c” i tư ng nghiên c u c a lu n án là: g M r ng tr ng hóa ch t Polyethylenglycol (PEG - 600) dùng tu i 15 và ngâm m u g M là lo i g 3 có c u t o ng nh... cư ng hóa g [31, tr.13] kh c ph c như c i m c a phương pháp bi n tính g b ng phương pháp nhi t cơ, các nhà khoa h c ã nghiên c u và ưa vào trong g m t s ch t hóa h c nh m n tăng cư ng nh hình d ng và kích thư c s n ph m ng th i cũng ch u l c c a g bi n tính M t trong nh ng lo i hình s n ph m ơn gi n nh t khi s d ng hóa ch t là g ngâm t m ó là ki u bi n tính g khi ngâm ng p g trong dung d ch hóa ch... các y u t rút g n (TYR) [17], [21] + T ng s thí nghi m: N= k(2m + 2m + 1) = 45 [17] (2 .3) Trong công th c (2 .3): k - s l n l p l i (theo tính toán k = 3); m- các bi n s thí nghi m (m = 3) Các m c thí nghi m và bư c thay thông s thí nghi m ư c trình bày b ng 2.1 B ng 2.1 Các m c, bư c thay Các m c Giá tr mã (x) i c a các i c a các thông s thí nghi m Giá tr th c X1 (0 C) X2 (gi ) X3 (% ) M c trên α +α... = N(m-1) và m c ý nghĩa α = 0,05 (3 ) Chuy n phương trình h i quy sang d ng chính t c phương trình h i quy d ng ơn gi n hơn và ph n ánh rõ tính ch t hình h c c a nó, c n chuy n phương trình h i quy t d ng mã sang d ng chính t c b ng cách r i g c to bi t: S(xs1, xs2,…xsk) O(x1 = 0, x2 = 0, …xk = 0) v d ng chính t c phương trình h i quy s là: k 2 y − y = ∑ Bii X i =1 i (2 .8) i m c 21 Trong công th c (2 .8):... c cao c p và m ngh Do ó vi c nâng cao ch t lư ng nguyên li u g m c nhanh r ng tr ng là c n thi t và có ý nghĩa chi n lư c Trên th gi i hi n nay, có hai hư ng ch bi n g ã ư c kh ng nh là: nâng cao hi u qu s d ng g và nâng cao ch t lư ng g T cu i th k XX, các công ngh s n xu t ván nhân t o, gi y, x hi n i ã phát tri n m nh nh m nâng cao hi u qu s d ng g Hi n nay, vi c nghiên c u theo hư ng nâng cao. .. bi n tính g Chúng tôi s d ng m u g sau bi n tính, kích thư c (2 0x20x10 mm) o kích thư c ba chi u t i v trí gi a m u chính xác t i 0,01 mm ư c l1, a1 và b1 Cho m u vào s y n khi khô ki t (W = 0%), l y m u ra, o l i kích thư c ba v trí o l n trư c ư c l2, a2 và b2 Tính t l co rút theo công th c: Chi u d c th : Yl (% ) = [(l1 – l2)/l1)] x 100 (2 .13) Chi u xuyên tâm: Yx (% ) = [(a1 – a2)/a1)] x 100 (2 .14)... ó cho g hút nư c hai l n o liên ti p không thay i), o l i kích thư c n bão hòa (kích thư c ba v trí o l n trư c ư c l2, a2 và b2 Tính t l dãn n t i a theo công th c: Chi u d c th : Yl (% ) = [(l2 – l1)/l1)] x 100 (2 .16) Chi u xuyên tâm: Yx (% ) = [(a2 – a1)/a1)] x 100 (2 .17) Chi u ti p tuy n: Yt (% ) = [(b2 – b1)/b1)] x 100 (2 .18) Trong ó: l, a, b – kích thư c theo chi u d c th , xuyên tâm và ti p tuy . cứu nâng cao chất lượng gỗ Mỡ (Manglietia conifera Dandy) rừng trồng bằng phương pháp biến tính hóa học với mục ñích là nâng cao ổn ñịnh kích thước cho gỗ Mỡ rừng trồng ñể từ ñó nâng cao giá. VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM ĐÀO XUÂN THU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG GỖ MỠ (Manglietia conifera Dandy) RỪNG TRỒNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN TÍNH HÓA HỌC Chuyên ngành:. PTNT VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM ĐÀO XUÂN THU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG GỖ MỠ (Manglietia conifera Dandy) RỪNG TRỒNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN TÍNH HÓA HỌC Chuyên