NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA DUNG DỊCH CHITOSAN VÀ XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ POLYMER

i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian gần tháng thực đề tài “ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA DUNG DỊCH CHITOSAN VÀ XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ POLYMER ”, đến đề tài em hoàn thành.Trong trình thực đo đạc nghiên cứu gặp nhiều khó khăn với giúp đỡ thầy cô giáo, bạn bè đặc biệt dẫn tận tình thầy : PGS.TS NGÔ ĐĂNG NGHĨA động viên em để em hoàn thành tốt đề tài Do thời gian thực đề tài hạn chế nên em không tránh khỏi thiếu sót trình thực Vì em mong đóng góp ý kiến thầy cô bạn bè để đề tài em hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS NGÔ ĐĂNG NGHĨA giúp đỡ em suốt trình thực Nha trang, ngày 20 tháng 06 năm 2010 Sinh viên thực tập Lã Văn Kiên ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC BẢNG .v DANH MỤC HÌNH .vi LỜI MỞ ĐẦU PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ CHITIN- CHITOSAN 1.1 Sơ lược chitin-chitosan 1.1.1 Nguồn gốc chitin- chitosan .2 1.1.2 Cấu trúc hóa học chitin- chitosan dẫn xuất 1.1.3 Tính chất vật lý hóa học chitin/chitosan 1.1.3.1 Tính chất vật lý 1.1.3.2 Tính chất hoá học 1.1.4 Khả hấp thụ tạo phức với ion kim loại chuyển tiếp chitin/chitosan vài dẫn xuất .10 1.1.5 Một số ứng dụng chitin /chitosan dẫn xuất 11 1.2 Tổng quan lưu biến học 14 1.2.1 Khái niệm chung tính lưu biến 14 1.2.2 Ứng suất 14 1.2.3 Tốc độ trượt .14 1.2.4 Tính nhớt lực nhớt 15 1.3 Một số tính chất chất lỏng 15 1.3.1 Tính chảy 15 1.3.2 Tính liên tục 16 1.3.3 Chất lỏng NIUTON chất lỏng PHI_NIUTON .16 1.3.4 Các tính chất chất lỏng PHI_NIUTON 17 iii 1.4 Xác định khối lượng phân tử polime dung dịch chitosan .18 1.4.1 Mục đích 18 1.4.2 Phương pháp 18 1.4.2.1 Độ nhớt tuyệt đối (η) 19 1.4.2.2 Độ nhớt tương đối (ηtđ) 20 1.4.2.3 Độ nhớt riêng (ηr) 20 1.4.2.4 Độ nhớt rút gọn (ηrg) .20 1.4.2.5 Độ nhớt đặc trưng ([η]) 20 PHẦN 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .22 2.1 Đối tượng nghiên cứu 22 2.1.1 Chitosan .22 2.1.2 Acid acetic 22 2.2 Phương pháp nghiên cứu 23 2.2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 23 2.2.3 Thí nghiệm xác định khối lượng phân tử polime 29 PHẦN : KẾT QỦA NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 30 3.1.1 Kết xác định độ nhớt dung dịch chitosan nồng độ 2%; 2,5 %; 3% hòa tan dung dich acid acetic % đo roto số 30 3.1.1.1 Kết xác định độ nhớt dung dịch chitosan nồng độ 2% hòa tan dung dịch acid acetic 1% đo roto số (bảng 3.1) 30 3.1.1.2 Kết xác định độ nhớt dung dịch chitosan nồng độ 2,5 % hòa tan dung dịch acid acetic 1% đo roto số (bảng 3.2) .32 3.1.1.3 Kết xác định độ nhớt dung dịch chitosan nồng độ 3% hòa tan dung dịch acid acetic 1% đo roto số ( bảng 3.3 ) 34 3.1.2 Kết xác định độ nhớt dung dịch chitosan nồng độ 0,5%;1%; 1,5% hòa tan dung dich acid acetic % đo roto 36 3.1.2.1 Kết xác định độ nhớt dung dịch chitosan nồng độ 0,5 % hòa tan dung dịch acid acetic 1% (bảng 3.4) 36 iv 3.1.2.2 Kết xác định độ nhớt dung dịch chitosan nồng độ 1% hòa tan dung dịch acid acetic 1% ( bảng 3.5 ) .38 3.1.2.3 Kết xác định độ nhớt dung dịch chitosan nồng độ 1,5 % hòa tan dung dịch acid acetic 1% ( bảng 3.6 ) 40 3.1.3 Kết xác định khối lượng phân tử polymer dung dịch chitosan .42 3.1.4 Khảo sát mối quan hệ dung dịch chitosan nồng độ 0,5%; 1%; 1,5%; 2%; 2,5%, 3% 44 3.1.4.1 Khảo sát mối quan hệ độ nhớt tốc độ roto tất nồng độ nhiệt độ 200C 44 3.1.4.2 Khảo sát mối quan hệ độ nhớt nồng độ dung dịch chitosan nhiệt độ khác tốc độ roto cố định 0,3 vòng/phút 46 3.1.4.3 Khảo sát mối quan hệ nhiệt độ với độ nhớt nồng độ khác tốc độ roto cố định 0,3 vòng/phút .49 3.1.4.4 Khảo sát mối quan hệ giưa tốc độ trượt ứng suất trượt dung dịch đo cốc chuẩn Ta xét nhiệt độ 200C cho tất nồng độ đo cốc chuẩn 52 PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN .55 4.1 KẾT LUẬN 55 4.2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO .57 v DANH MỤC BẢNG Trang Bảng.2.1 Bảng biểu diễn hệ số cho roto 24 Bảng 3.1 Độ nhớt dung dịch chitosan nồng độ 2% nhiệt độ đo 30 Bảng 3.2 Độ nhớt dung dịch chitosan nồng độ 2.5% nhiệt độ đo 32 Bảng 3.3 Độ nhớt dung dịch chitosan nồng độ 3% nhiệt độ đo 34 Bảng 3.4: Độ nhớt dung dịch chitosan, tốc độ trượt ứng suất nồng độ 0,5% nhiệt độ khác 36 Bảng 3.5: Độ nhớt dung dịch chitosan, tốc độ trượt ứng suất nồng độ 1% nhiệt độ khác 38 Bảng 3.6: Độ nhớt dung dịch chitosan, tốc độ trượt ứng suất nồng độ 1,5 % nhiệt độ khác 40 Bảng 3.7 Kết xác định khối lượng khối lượng phân tử polymer 42 Bảng 3.8 Bảng số liệu tốc độ roto với độ nhớt nhiều nồng độ nhiệt độ 200C 44 Bảng 3.9 Bảng số liệu nhiều nồng độ với độ nhớt 46 dung dịch chitosan nhiều nhiệt độ 46 Bảng 3.10 Bảng số liệu nhiều nhiệt độ với độ nhớt dung dịch chitosan nhiều nồng độ khác 49 Bảng 3.11.Bảng số liệu quan hệ tốc độ trượt ứng suất trượt đo cốc chuẩn nhiệt độ 200C 52 vi DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1 Quá trình chiết tách chitin Hình 1.2 Biểu diễn cho đường dòng phần tử chất lưu có phương tiếp tuyến với đường dòng .17 Hình 2.1 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ ứng suất với tốc độ trượt đường biểu diễn tính chất chất lỏng 18 Hình 3.1: Biểu đồ biểu diễn độ nhớt dung dịch chitosan theo tốc độ quay roto ứng với nhiệt độ khác 30 Hình 3.2: Biểu đồ biểu diễn độ nhớt dung dịch chitosan theo tốc độ quay roto ứng với nhiệt độ khác 32 Hình 3.3: : Biểu đồ biểu diễn độ nhớt dung dịch chitosan theo tốc độ quay roto ứng với nhiệt độ khác 34 Hình 3.4: : Biểu đồ biểu diễn độ nhớt dung dịch chitosan theo tốc độ quay roto ứng với nhiệt độ khác 37 Hình 3.5: Biểu đồ biểu diễn độ nhớt dung dịch chitosan theo tốc độ quay roto ứng với nhiệt độ khác 39 Hình 3.6: Biểu đồ biểu diễn độ nhớt dung dịch chitosan theo tốc độ quay roto ứng với nhiệt độ khác 41 Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn độ nhớt nội dung dịch chitosan 42 Hình 3.8: Đồ thi biểu diễn mối quan hệ độ nhớt với tốc độ roto nhiều nồng độ khác nhiệt độ 200C 45 Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ độ nhớt nồng độ nhiệt độ khác tốc độ roto cố định 0,3 vòng/phút 46 Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ nhiệt độ độ nhớt nồng độ khác tốc độ roto cố định 0,3 vòng/phút .49 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tốc độ trượt với ứng suất nồng độ chitosan khác đo cốc 52 LỜI MỞ ĐẦU Chitosan polysaccarit nhiều thứ hai sau cellulose tìm thấy tự nhiên Sản phẩm chitin-chitosan có nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng thực tế Chitin có ứng dụng làm da nhân tạo nguyên liệu trung gian cho chất quan trọng chitosan glucozamin chất có giá trị khác Chitosan có nhiều ứng dụng ngành nông nghiệp công nghiêp, y dược bảo vệ môi trường như:sản xuất glucozamin, khâu phẫu thuật, thuốc,vải…với khả ứng dụng rộng rãi chitin-chitosan mà nhiều nước giới Việt Nam nghiên cứu sản xuất sản phẩm Giáp xác nguồn nguyên liệu dồi chiếm 1/3 tổng sản lượng nguyên liệu thủy sản Việt Nam Hàng năm nhà máy chế biến thủy sản thải bỏ lượng phế liệu giáp xác lớn khoảng 70000 tấn/năm Việc sản xuất chitosan có nguồn gốc từ vỏ tôm mang lại hiệu kinh tế cao Để góp phần tìm hiểu thêm lĩnh vực chitosan tính chất em thực đề tài “ Nghiên cứu tính chất lưu biến dung dich chitosan xác định khối lượng polymer ” với hướng dẫn thầy giáo PGS.TS NGÔ ĐĂNG NGHĨA Đây đề tài nghiên cứu trường, trình thực đề tài em cố gắng tìm hiểu học hỏi không tránh khỏi thiếu sót, sai phạm kính mong góp thầy cô bạn để đề tài em hoàn thiện PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ CHITIN- CHITOSAN 1.1 Sơ lược chitin-chitosan 1.1.1 Nguồn gốc chitin- chitosan Chitin có cấu trúc thuộc họ polysaccharide, hình thái tự nhiên dạng rắn Nó đươc xem polymer tự nhiên quan trọng thứ hai giới.Chitin polyme sinh học có nhiều thiên nhiên đứng sau xenluloza Cấu trúc hóa học chitin gần giống với xenluloza Chitin có gốc từ chữ "chiton", tiếng Hy Lạp có nghĩa vỏ giáp Chitin thành phần cấu trúc vỏ (bộ xương ngoài) động vật không xương sống có loài giáp xác (tôm, cua) Hình 1.1 Quá trình chiết tách chitin Còn chitosan sản phẩm biến tính chitin, chất rắn, xốp, nhẹ, hình vảy, xay nhỏ thành kích cỡ khác Chitosan xem polymer tự nhiên quan trọng Với đặc tính hoà tan tốt môi trường acid, chitosan ứng dụng nhiều lĩnh vực thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm Giống cellulose, chitosan chất xơ, không giống chất xơ thực vật, chitosan có khả tạo màng, có tính chất cấu trúc quang học…Chitosan có khả tích điện dương có khả kết hợp với chất tích điện âm chất béo, lipid acid mật Chitosan polymer không độc, có khả phân hủy sinh học có tính tương thích mặt sinh học Trong nhiều năm qua, polymer có nguồn gốc từ chitin đặc biệt chitosan ý đặc biệt loại vật liệu có ứng dụng đặc biệt công nghiệp dược, y học, xử lý nước thải công nghiệp thực phẩm tác nhân kết hợp, gel hóa, hay tác nhân ổn định… Trong loài thủy sản đặc biệt vỏ tôm, cua, ghẹ, hàm lượng, chitin - chitosan chiếm cao dao động từ 14 - 35% so với trọng lượng khô Vì vỏ tôm, cua, ghẹ nguồn nguyên liệu để sản xuất chitin - chitosan 1.1.2 Cấu trúc hóa học chitin- chitosan dẫn xuất Chitin polisaccarit mạch thẳng, xem dẫn xuất xenlulozơ, nhóm (-OH) nguyên tử C(2) thay nhóm axetyl amino (NHCOCH3) (cấu trúc I) Như chitin poli (N-axety-2-amino-2-deoxi-b-Dglucopyranozơ) liên kết với liên kết b-(C-1-4) glicozit Trong mắt xích chitin đánh số glucozơ: Chitosan xem polymer tự nhiên quan trọng nhất, dẫn xuất chitin Chitosan dẫn xuất đề axetyl hoá chitin, nhóm (–NH2) thay nhóm (COCH-) vị trí C(2) Chitosan cấu tạo từ mắt xích Dglucozamin liên kết với liên kết b-(1-4)-glicozit, chitosan gọi poly b-(1-4)-2-amino-2-desglucoza poly b-(1-4)-D- glucozamin (cấu trúc III) Quá trình đề acetyl chitin để chuyển sang chitosan 43  Thảo luận Do [η] =lim s / p c nên ta xác định độ nhớt nội (intrinsic viscosity) cách ngoại suy nồng độ không Nhìn vào phương trình hồi quy ta thấy độ nhớt nội 7,2078 ml/g Từ ta xác định khối lượng phân tử polymer dung dịch chitosan theo phương trình : [η] = 1,57*10(-4)*Mv0,79 =1,57*10(-4)*qMHS*M w 0,79 (TLTK 4) hay [η] = 1,49*10(-4)* M w 0,79 Trong : [η] độ nhớt nội dung dịch M: khối lượng phân tử polymer Với độ nhớt nội [η]= 7,2078 thay vào phương trình ta có: 7,2078= 1,49*10(-4)* M w 0,79 suy ra: M = 850930,81 (Da) Như mạch chitin/chitosan polymer mà monome nối với liên kết b 1_4 glucoside Khối lượng phân tử chitosan thay đổi tùy thuộc vào mức độ deacetyl hóa ban đầu tiến hành sản xuất chitosan Khối lượng phân tử chitosan cao hay thấp có ứng dụng định Theo kết ta thấy dung dịch chitosan mà ta tiến hành nghiên cứu có khối lượng phân tử cao Mà khối lượng phân tử chitosan yếu tố quan trọng để xem xét đến khả ứng dụng ngành công nghiệp, nhu cầu thiết yếu sống Độ nhớt nhân tố quan trọng để xác đinh khối lượng phân tử chitosan Chitosan có phân tử lượng cao thường làm cho dung dịch có độ nhớt cao, điều không mong muốn đóng gói công nghiệp Nhưng chitosan có độ nhớt cao thu từ phế phẩm loài giáp xác thuận tiện cho đóng gói Việc xác định khối lượng phân tử chitosan giúp ta biết ứng dụng quan trọng số ngành công nghiệp thực phẩm 44 Việc chitosan có khối lượng phân tử thấp thường sử dụng nhiều nhờ vào tính chất riêng biệt Ví dụ như: sử dụng chitosan có khối lượng phân tử thấp để làm vải kháng khuẩn, hay kích thích tăng trưởng lúa…còn chitosan có khối lượng phân tử cao ứng dụng làm màng bao gói, dùng y tế… Cũng theo bảng kết ta nhận thấy đo thời gian chảy dung dịch chitosan nồng độ chất tan khác nhiệt độ đo (200C) nồng độ chất tan lớn thời gian chảy dài tương ứng với độ nhớt dung dịch cao Do nồng độ thấp nên liên kết phân tử polymer với dung dịch chitosan lỏng lẻo làm cho dung dịch trở lên loãng thời gian chảy nhanh Và ngược lại nồng độ cao liên kết kết dính lại với tạo thành khoảng không gian dày đặc làm chậm thời gian chảy dung dịch 3.1.4 Khảo sát mối quan hệ dung dịch chitosan nồng độ 0,5%; 1%; 1,5%; 2%; 2,5%, 3% 3.1.4.1 Khảo sát mối quan hệ độ nhớt tốc độ roto tất nồng độ nhiệt độ 200C Bảng 3.8.Bảng số liệu tốc độ roto với độ nhớt nhiều nồng độ nhiệt độ 200C ROTO (vòng/phút) η (0.5%) η (1%) η (1.5%) η (2%) η (2.5%) η(3%) 0.3 80 580 1200 5200 8000 56000 0.6 70 570 1175 5000 7000 50000 1.5 52 540 1148 4400 6400 44000 42 536 1050 4000 6000 39000 40 523 3600 5700 34000 12 39.5 3000 5200 30000 30 39.4 2800 60 39 45 Độ nhớt (mPa*s) 60000 50000 C= 0,5% 40000 C= 1% C= 1,5% 30000 C= 2% 20000 C= 2,5% C= 3% 10000 0 20 40 60 80 Tốc độ roto (vòng/phút) Hình 3.8: Đồ thi biểu diễn mối quan hệ độ nhớt với tốc độ roto nhiều nồng độ khác nhiệt độ 200C  Thảo luận Quan sát bảng đồ thị hình 3.8 ta thấy chitosan có nồng độ lớn độ nhớt cao Khi xét độ nhớt dung dịch tốc độ roto 0,3 vòng/phút nồng độ 0,5% độ nhớt dung dịch 80 (mPa*s), đến nồng độ 1,5% độ nhớt tăng lên 1200 (mPa*s) nồng độ dung dịch % độ nhớt đạt giá trị cao 56000 (mPa*s) chênh lệch lớn độ nhớt làm cho độ dốc đường cong đồ thị giảm dần từ nồng độ 3% xuống nồng độ 0,5% Tại nồng độ 0,5% ta thấy thay đổi độ nhớt từ tốc độ 0,3 vòng/phút đến tốc độ 60 vòng/phút có 41 (mPa*s) đường cong nồng độ nhỏ nhìn đồ thị gần đường thẳng .Nhìn vào đồ thị 3.8 ta thấy nồng độ chitosan 3% có độ nhớt chênh lệch lớn so với nồng độ khác, điều thành phần chất tan dung dịch cao so với nồng độ khác phân bố xen kẽ mạch polymer dung dịch dày đặc nên lực liên kết tạo phân tử polymer với lớn, lực liên kết độ dài mạch phân tử nguyên nhân làm cản trở chuyển động quay roto gây lực ma sát nội phân tử lớn làm cho độ nhớt dung dịch tăng lên nhiều so với dung dịch chitosan khác.Còn dung dịch chitosan 0,5% phân bố mạch polymer nồng độ thấp nên 46 liên kết phân tử polime lỏng lẻo khả gây cản trở chuyển động quay roto không đáng kể mà độ nhớt dung dịch nhỏ 3.1.4.2 Khảo sát mối quan hệ độ nhớt nồng độ dung dịch chitosan nhiệt độ khác tốc độ roto cố định 0,3 vòng/phút Bảng 3.9 Bảng số liệu nhiều nồng độ với độ nhớt dung dịch chitosan nhiều nhiệt độ Nồng độ η (t= 200C) η (t= 250C) η (t= 400C) η (t= 550C) η ( t= 600C) 0.5 80 70 35 14 10 580 380 220 140 110 1.5 1200 900 500 260 210 5200 3200 2000 900 750 2.5 8000 6000 3200 2000 1600 56000 50000 24000 12000 8000 (%) Độ nhớt ( mPa.s) 60000 y = 24.286e2.423x y = 33.422e2.4054x R2 = 0.9786 50000 R = 0.9732 t= 25 y = 6.4075e2.4564x 40000 t= 20 t= 40 R2 = 0.9713 30000 t= 55 2.4416x y = 5.035e 20000 R2 = 0.9689 10000 t= 60 Expon (t= 20) Expon (t= 25) Expon (t= 40) y = 13.642e2.404x R2 = 0.9763 Nồng độ (%) Expon (t= 55) Expon (t= 60) Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ độ nhớt nồng độ nhiệt độ khác tốc độ roto cố định 0,3 vòng/phút 47  Thảo luận Qua bảng số liệu đồ thị 3.9 ta nhận thấy đường cong cao có độ dốc lớn đường cong nồng độ dung dịch chitosan đo nhiệt độ 200C Từ bảng 3.9 ta thấy nhiệt độ 200C nồng độ dung dịch 0,5% độ nhớt thấp 80 (mPa*s) nồng độ tăng lên 1,5% độ nhớt dung dịch tăng lên cách rõ rệt 1200 (mPa*s) đến nồng độ 3% độ nhớt đạt giá trị cực đại Tương tự ta xét nhiệt độ 600C nồng độ dung dịch 0,5% độ nhớt 10 (mPa*s) nồng độ tăng lên 1,5% độ nhớt tăng lên 210 (mPa*s) đến nồng độ dung dịch 3% độ nhớt tăng lên 8000 (mPa*s) Như nồng độ dung dịch tăng độ nhớt dung dịch tăng lên đáng kể điều thể rõ đồ thị hình 3.9 Nhiệt độ tăng làm cho độ nhớt dung dịch giảm nên đường cong thấp có độ dốc đường cong tất nồng độ dung dịch chitosan đo nhiệt độ 60oC đường cong cao có độ dốc lớn đường cong tất nồng độ đo nhiệt độ 200C Đối với đuờng cong đồ thị 3.9 có mối quan hệ tuân theo công thức tính η = k* exp (A*C) Ví dụ: Nồng độ (%) η (t= 200C) 0.5 80 580 1.5 1200 5200 2.5 8000 56000 48 60000 y = 33.422e2.4054x R2 = 0.9732 Độ nhớt, mPa.s 50000 40000 30000 20000 10000 0 nồng độ, % Đồ thị biểu diễn mối quan hệ nồng độ độ nhớt dung dịch 200C tốc độ roto cố định 0,3 vòng/phút Mạch chitosan tồn liên kết 1_4 glucosid liên kết phân tử glucosamin lại với tạo nên mạch dài, mặt khác mạch chitosan không gian lại liên kết với liên kết hidro Cho nên mạch nguyên nhân gây lên độ nhớt chitosan Khi nhiệt độ thấp (200C) dao động phân tử chitosan diễn chậm nên độ nhớt nồng độ dung dịch chitosan cao Khi dung dịch chitosan nhiệt độ 600C dao động phân tử làm cho liên kết bị bẻ gãy bị cắt đứt tạo đoạn mạch nhỏ làm giảm khả cản trở chuyển động quay roto, điều có nghĩa ứng suất mà tạo nhỏ nhiệt độ thấp Ở nồng độ 3% ta nhận thấy có chênh lệch lớn độ nhớt so với nồng độ khác, điều có thành phần chất tan dung dịch lớn phân bố xen kẽ mạch polymer dung dịch dày đặc, tạo lực liên kết phân tử polymer với lớn, lực liên kết độ dài mạch phân tử nguyên nhân làm cản trở chuyển động quay roto gây lực ma sát nội phân tử lớn làm cho độ nhớt dung dịch chitosan tăng lên 49 nhiều so với nồng độ khác Sự phân bố polymer dung dịch có nồng độ 0,5% khả gây cản trở chuyển động quay roto không đáng kể nên độ nhớt dung dịch nồng độ 0,5 % thấp 3.1.4.3 Khảo sát mối quan hệ nhiệt độ với độ nhớt nồng độ khác tốc độ roto cố định 0,3 vòng/phút Bảng 3.10 Bảng số liệu nhiều nhiệt độ với độ nhớt dung dịch chitosan nhiều nồng độ khác Nhiệt độ (0C) η ( 0,5%) η ( 1%) η (1,5%) η ( 2%) η ( 2,5%) η ( 3%) 20 80 580 1200 5200 8000 56000 25 70 380 900 3200 6000 50000 40 35 220 500 2000 3200 24000 55 14 140 260 900 2000 12000 60 10 110 210 750 1600 8000 -0.0386x -0.0483x y = 1108.9e y = 158595e C= 0,5% 2 R = 0.9816 R = 0.9919 C= 1% -0.0462x y = 11829e Độ nhớt ( mPa.s) 70000 C= 1,5% R = 0.9852 60000 C= 2% -0.0428x y = 2736.7e 50000 C= 3% R = 0.9987 40000 y = 251.86e 30000 -0.0526x R = 0.9908 20000 Expon (C= 3%) Expon (C= 2,5%) Expon (C= 2%) 10000 Expon (C= 1,5%) Expon (C= 1%) -0.0389x y = 16393e C= 2,5% R = 0.9937 20 40 60 80 Expon (C= 0,5%) Nhiệt độ ( độ C) Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ nhiệt độ độ nhớt nồng độ khác tốc độ roto cố định 0,3 vòng/phút 50  Thảo luận Qua bảng số liệu đồ thị 3.10 ta nhận thấy đường cong cao có độ dốc lớn đường cong nồng độ dung dịch chitosan nồng độ 3% đường cong thấp có độ dốc bé đường cong dung dịch nồng độ 0,5 % Từ bảng 3.10 xem xét nồng độ dung dịch 0,5% nhiệt độ 200C độ nhớt dung dịch 80 (mPa*s) nhiệt độ tăng lên 400C độ nhớt dung dịch giảm xuống 35(mPa*s) đến nhiệt độ tăng 600C độ nhớt lại 10 (mPa*s) Tương tự ta xét nhiệt độ 200C nồng độ dung dịch 0,5% độ nhớt 80 mPa*s nồng độ tăng lên 1,5% độ nhớt tăng lên 1200 (mPa*s) đến nồng độ dung dịch 3% độ nhớt tăng lên 56000 (mPa*s) Như nồng độ dung dịch tăng độ nhớt dung dịch tăng lên đáng kể Nhiệt độ tăng làm cho độ nhớt dung dịch giảm nên đường cong thấp có độ dốc đường cong tất nồng độ dung dịch chitosan đo nhiệt độ 60oC đường cong cao có độ dốc lớn đường cong tất nồng độ đo nhiệt độ 200C Đối với đuờng cong đồ thị 3.10 có mối quan hệ tuân theo công thức tính η = η0* exp ( - B t ) Ví dụ: Nhiệt độ (0C) η ( 1%) 20 580 25 380 40 220 55 140 60 110 51 y = 1108.9e-0.0386x R2 = 0.9816 700 độ nhớt, mPa.s 600 500 400 300 200 100 0 20 40 60 80 nhiệt độ, C Đồ thị biểu diễn mối quan hệ nhiệt độ độ nhớt dung dịch nồng độ 1% tốc độ roto cố định 0,3 vòng/phút Khi nhiệt độ thấp (200C) dao động phân tử chitosan diễn chậm Khi dung dịch chitosan nhiệt độ 600C dao động phân tử làm cho liên kết bị bẻ gãy bị cắt đứt tạo đoạn mạch nhỏ làm giảm khả cản trở chuyển động quay roto, điều có nghĩa ứng suất mà tạo nhỏ nhiệt độ thấp Ở nồng độ 3% ta nhận thấy có chênh lệch lớn độ nhớt so với nồng độ khác, điều có thành phần chất tan dung dịch lớn phân bố xen kẽ mạch polymer dung dịch dày đặc, tạo lực liên kết phân tử polymer với lớn, lực liên kết độ dài mạch phân tử nguyên nhân làm cản trở chuyển động quay roto gây lực ma sát nội phân tử lớn làm cho độ nhớt dung dịch chitosan tăng lên nhiều so với nồng độ khác Sự phân bố polymer dung dịch có nồng độ 0,5% khả gây cản trở chuyển động quay roto không đáng kể nên độ nhớt dung dịch nồng độ 0,5 % thấp 52 3.1.4.4 Khảo sát mối quan hệ giưa tốc độ trượt ứng suất trượt dung dịch đo cốc chuẩn Ta xét nhiệt độ 200C cho tất nồng độ đo cốc chuẩn Bảng 3.11.Bảng số liệu quan hệ tốc độ trượt ứng suất trượt đo cốc chuẩn nhiệt độ 200C Tốc độ roto Tốc độ trượt ứng suất 0.5% ứng suất 1% ứng suất 1.5% (vòng/phút) (1/s) (N*m) (N*m) (N*m) 0.3 0.0905 0.011 0.08 0.1658 0.6 0.181 0.0193 0.1575 0.3246 1.5 0.4525 0.0359 0.373 0.7929 0.905 0.058 0.7404 1.4504 1.81 0.1105 1.445 12 3.62 0.2182 30 9.05 0.5442 60 18.1 1,0774 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tốc độ trượt với ứng suất nồng độ chitosan khác đo cốc 53 Dựa đồ thị ta nhận thấy nồng độ dung dịch tăng hệ số xác định R2 giảm có nghĩa nồng độ dung dịch chitosan tăng xa chất lỏng NewTon Đồ thị biểu diễn mối quan hệ ứng xuất trượt tốc độ trượt dung dịch chitosan nồng nồng độ 1,5% Nhìn vào hai đồ thị mô tả quan hệ dung dịch chitosan nồng độ 1,5% theo mô hình NewTon (đường thẳng) mô hình Phi_NewTon (hàm luỹ thừa) có hệ số R2 lớn Điều cho thấy rõ nồng độ tăng quan hệ pseudoplastic tuân theo phương trình quan hệ sau: σ = γn k σ: Ứng suất trượt γ: Tốc độ trượt k :Chỉ số n: Chỉ số động thái chảy Qua đồ thị ta nhận thấy dung dịch có nồng độ cao độ nhớt lớn độ nhớt lớn ứng suất cao, ứng suất có khả đáp ứng lại tác động chuyển động quay roto, dung dịch có độ nhớt 54 lớn tức phân tử polymer tồn dung dịch nhiều mà tạo lực liên kết lớn lúc roto chuyển động quay dung dịch chịu tác dụng mạch polymer Nếu dung dịch có nồng độ thấp phản lực tác dụng vào roto dung dịch có nồng độ nhỏ ứng suất bé Từ kết thu quan hệ đồ thị ta thấy rõ tính chất chitosan Nó chất lỏng không phụ thuộc vào thời gian bị ảnh hưởng nhiệt độ, tốc độ quay roto Độ nhớt bên dung dịch chitosan tăng với nồng độ chitosan ảnh hưởng la tính chất dung dịch chitosan Chính nhiệt độ tốc độ quay roto hai yếu tố để đánh giá chitosan loại chất lỏng Độ nhớt dung dịch chitosan giảm bị đun nóng, trạng thái có hoàn toàn nhờ vào tác động qua lại phân tử dung dịch Khi gia nhiệt cho dung dịch mà ta nghiên cứu ta thấy độ nhớt giảm nhiệt độ tăng lên tức nhiệt độ tăng hoạt động nội phân tử tăng chúng không hạn chế khoảng không gian cố định lúc nhiệt độ thấp tác động bên roto hướng chất lỏng chảy theo chiều quay độ nhớt bị giảm liên kết phân tử không lớn lúc nhiệt độ thấp Khi tăng nhiệt độ chuyển động phần tử vật chất nên ma sát lớp chất lỏng giảm tức độ nhớt giảm lớp tiếp thêm lực đẩy chuyển động nhiệt phân tử liên kết hydro phân tử dung dịch chitosan bị cắt đứt làm giảm lực liên kết phân tử nguyên nhân mà độ nhớt dung dịch giảm Chúng ta tính tốc độ trượt ứng suất dung dịch nên tìm loại chất lỏng ứng cho chitosan, ứng suất điểm quan trọng việc nghiên cứu chất lỏng NIUTON 55 PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 4.1 KẾT LUẬN Như ta kết luận chitosan loại chất lỏng không phụ thuộc vào thời gian Qua trình phân tích tìm hiểu ta thấy chất lỏng Phi_Newton loại chất lỏng giả dẻo (pseudoplastic) khuấy tốc độ roto lớn loãng đi, tốc độ cụ thể với nhiệt độ cố định độ nhớt số Độ nhớt dung dịch chitosan bị thay đổi tác động nhiệt độ nồng độ ảnh hưởng tốc độ quay roto Nhiệt độ ảnh hưởng phức tạp đến độ nhớt nội chitosan Ta đo dung dịch khoảng từ 200C đến 600C nhiệt độ thấp độ nhớt dung dịch cao nhất, nhiệt độ cao độ nhớt dung dịch thấp Điều có phá hủy liên kết bên dung dịch chitosan hay làm yếu mạch liên kết phân tử chitosan Qua đồ thị ta thấy độ nhớt dung dịch tăng lên nồng độ hòa tan tăng không gian chứa dung dịch chitosan sợi polymer poly b-(14)-2 amino-deoxi–D glucose tăng lên điều đồng nghĩa với khoảng cách sợi trở lên nhỏ làm cản trở chuyển động quay roto, tăng ma sát nội phân tử dung dịch độ nhớt tăng lên Khi quan sát số liệu đồ thị quan hệ độ nhớt với tốc độ roto nhiệt độ ta thấy độ nhớt nồng độ giảm nhanh dung dịch có nồng độ cao, nên tạo đườg cong có độ dốc lớn Tính chất dung dịch chitosan thể rõ khảo sát cốc chuẩn Từ cốc chuẩn xét theo công thức tính tốc độ trượt roto dung dịch, ứng suất chitosan tác động lên roto Khi mà nồng độ chitosan loãng đường cong nằm thấp sát với chất lỏng NIUTON, tức có xu hướng đường thẳng đường cong 56 Từ kết nghiên cứu ta kết luận xác dung dịch chitosan mà ta khảo sát loại chất lỏng PHI_NIUTON, không phụ thuộc vào thời gian Nó chất dẻo PSEUDOPLASTIC biểu diễn qua đồ thị mối quan hệ ứng suất với tốc độ trượt đường biểu diễn tính chất chất lỏng ( hình 1.2) 4.2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN Do thời gian thực đề tài hạn chế, đề tài em tìm hiểu tính chất chitosan pha dung dịch acidacetic 1% Muốn nghiên cứu tìm hiểu rõ ta cần tiến hành làm thí nghiệm sau  Pha chitosan nồng độ acid acetic khác nhau, nồng độ dung dịch lại pha nhiều nồng độ chitosan khác Tại nồng độ chitosan tương ứng dung môi ta tiến hành so sánh tìm hiểu mối lien hệ chúng để xem ảnh hưởng dung môi đến độ nhớt chitosan  Pha chitosan dung môi khác so sánh độ nhớt, từ tìm dung môi để pha dung dịch chitosan có độ nhớt cao để đưa vào ứng dụng tận dụng tối đa độ nhớt 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Doãn Ý (2008) , Giáo Trình Lưu Biến Học , Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Ngô Đăng Nghĩa (2008) , Bài Giảng Môn Vật Lý Thực Phẩm, Trường Đại Học Nha Trang Trịnh Văn Châu (2009) , Nghiên Cứu Tính Chất Lưu Biến Của Dung Dịch Chitosan, Luận Văn Tốt Nghiệp K47, Trường Đại Học Nha Trang Flory, P J Principles of Polymer Chemistry; Cornell University Press: Ithaca, N Y., 1953; Chapter 7, pp 266–316 [...]... Để xác định phân tử khối chất polime người ta sử dụng hệ thức Mark – Houwink biểu diễn sự phụ thuộc giữa độ nhớt đặc trưng và phân tử khối chất polime [η] = KMa (12) K và α là hằng số phụ thuộc vào bản chất của dung môi và polyme Nhìn vào giá trị của a ta có thể biết được hình dạng của polyme trong dung dịch 22 PHẦN 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu 2.1.1 Chitosan Chitosan... thời gian: Nếu ở cùng một nhiệt độ và một ứng suất thì chất lỏng đó sẽ không bị thay đổi độ nhớt theo thời gian 18 Hình 2.1 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa ứng suất với tốc độ trượt và đường biểu diễn tính chất của các chất lỏng 1.4 Xác định khối lượng phân tử polime của dung dịch chitosan 1.4.1 Mục đích Việc xác định được khối lượng phân tử polime của dung dịch chitosan có ý nghĩa rất quan trọng... gian chảy của dung môi và thời gian chảy của dung dịch chitosan ở các khối lượng (g/ml) khác nhau ta tiến hành tính toán một số thông số vẽ đồ thị và từ đó có được độ nhớt nội của dung dịch 30 PHẦN 3 : KẾT QỦA NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1.1 Kết quả xác định độ nhớt của dung dịch chitosan ở các nồng độ 2%; 2,5 %; 3% hòa tan trong dung dich acid acetic 1 % đo ở roto số 3 và 4 3.1.1.1... tương đối của dung dịch ηtđ = t t0 (7) Muốn xác định độ nhớt tương đối cần biết thời gian chảy qua mao quản của nhớt kế ở nhiệt độ xác định của cùng một lượng dung dịch (t) và dung môi (to) Nếu xem tỷ trọng của dung dịch và dung môi là bằng nhau (khi dung dịch tương đối loãng) thì từ (3) rút ra: ηtđ = dd dm (8) 1.4.2.3 Độ nhớt riêng (ηr) Độ nhớt riêng là tỉ số giữa hiệu số độ nhớt của dung dịch và dung. .. dụng sản phẩm chitin /chitosan Dựa vào khối lượng phân tử này và đặc tính nhớt riêng biệt của nó mà nó đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực như khác nhau như: làm màng bao gói, thuốc chữa khớp làm từ vỏ tôm , làm vải kháng khuẩn v.v 1.4.2 Phương pháp Xác định phân tử khối của dung dịch chitosan bằng phương pháp đo độ nhớt .Phân tử khối chất polime có thể xác định bằng nhiều phương... giá tính chất của chất lỏng Tử những thông số này ta sẽ vẽ được những đồ thị quan trọng của chất lỏng 1.2.4 Tính nhớt và lực nhớt Tính nhớt: Là tính cản trở chuyển động của chất lỏng do vật chất đươc phân bố liên tục trong không gian Làm nảy sinh ứng suất trượt giữa các lớp chất lỏng chuyển động Nó biểu thị sức dính phân tử của chất lỏng Khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt của chất lỏng giảm đi Mọi chất. .. cố định enzyme và cố định tế bào Trong công nghệ thực phẩm  Sản xuất ra màng mỏng để bao gói thực phẩm 14  Thay thế cho PE  Màng Chitosan dễ phân hủy trong môi trường tự nhiên 1.2 Tổng quan về lưu biến học 1.2.1 Khái niệm chung về tính lưu biến Lưu biến học là 1 khoa học nghiên cứu về sự biến dạng và sự chảy của chất lỏng và chất rắn dưới tác dụng của lực cơ học Độ nhớt của một chất lưu là thông số... loạn của các phân tử Các phân tử chuyển từ lớp có vận tốc lớn vào lớp có vận tốc chậm hơn sẽ làm cho xung lượng của lớp tăng lên và ngược lại các phân tử chuyển từ lớp chậm vào lớp nhanh sẽ làm giảm xung lượng tổng cộng của lớp nhanh Sự trao đổi xung lượng đó và sự tương tác phân tử cũng tạo ra nội lực ma sát trong chất lỏng Trong các chất khí nội lực ma sát được tạo ra chủ yếu bởi sự trao đổi xung lượng. .. protein và các đại phân tử Chitin và chitosan rất có lợi ích về mặt thương mại cũng như là một nguồn vật chất tự nhiên do tính chất đặc biệt của chúng như tính tương thích về mặt sinh học khả năng hấp thụ, khả năng tạo màng và giữ các ion kim loại Màu của vỏ giáp xác hình thành từ hợp chất của chitin ( dẫn xuất của 4-xeton và 4,4 di xeton-ß-carotene ) Bột chitosan có dạng hơi sệt trong tự nhiên và màu... nhớt của dung môi Độ nhớt riêng được xác định bằng hệ thức: ηr = ηtđ - 1 (9) 1.4.2.4 Độ nhớt rút gọn (ηrg) Độ nhớt rút gọn là tỉ số của độ nhớt riêng dung dịch với nồng độ của nó (nồng độ của dung dịch polymer thường được biểu diễn bằng số gam polymer trong 100 ml dung môi): ηrg = r c (10) 1.4.2.5 Độ nhớt đặc trưng ([η]) Độ nhớt đặc trưng là giới hạn của độ nhớt rút gọn, khi nồng độ của dung dịch ... trượt đường biểu diễn tính chất chất lỏng 1.4 Xác định khối lượng phân tử polime dung dịch chitosan 1.4.1 Mục đích Việc xác định khối lượng phân tử polime dung dịch chitosan có ý nghĩa quan trọng... pháp Xác định phân tử khối dung dịch chitosan phương pháp đo độ nhớt .Phân tử khối chất polime xác định nhiều phương pháp khác dựa vào phụ thuộc đặc trưng vật lí hợp chất polime vào phân tử khối. .. 2.2.3 Thí nghiệm xác định khối lượng phân tử polime 29 PHẦN : KẾT QỦA NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 30 3.1.1 Kết xác định độ nhớt dung dịch chitosan nồng độ