Bước đầu nghiên cứu công nghệ sản xuất ván dăm sử dụng dăm gỗ phế liệu xà cừ và chất kết dính thạch dừa có pha tinh bột

1 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, sản xuất nhiều loại ván ép nước phải hạn chế sử dụng keo Phenol – Formandehyde keo Ure – Formandehyde gây độc hại sử dụng phải nhập loại ván thân thiện môi trường, nghiên cứu tìm loại keo khác độc hại Bên cạnh đó, giới, A.xylinum BC nghiên cứu nhiều cho thấy tiềm ứng dụng độc đáo Đặc biệt BC có nhiều ưu điểm sử dụng biopolymer làm vật liệu lĩnh vực khác thực phẩm như: y học, khoa học vật liệu, mỹ thuật,…A.xylinum loại vi khuẩn có sinh khối thạch dừa, mà thành phần chủ yếu cellulose nên gọi cellulose vi khuẩn (Bacterial Cellulose – BC) Tuy nhiên, hướng nghiên cứu sử dụng thạch dừa có pha tinh bột làm tác nhân kết dính với nguồn phế liệu nông lâm nghiệp để tạo vật liệu có giá trị Các nghiên cứu nhóm cộng tác viên trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐH Quốc gia TP Hồ Chí Minh cho kết khả quan, cần tiếp tục hoàn thiện sản phẩm xây dựng quy trình công nghệ cho sản xuất lớn Nhiều nhà báo khoa học nước thông báo kết nghiên cứu cách toàn diện thạch dừa cấu trúc thạch dừa, dạng cellulose kết tinh, tính chất lý hóa độ tinh khiết, kiểu lên men,…đồng thời, nghiên cứu cho thấy thạch dừa có nhiều ứng dụng rộng rãi, đặc biệt việc dùng làm vật liệu (R Malcolm Brown, 2001) Tạo nguồn tiêu thụ ổn định cho thạch dừa Bến Tre, nơi có hàng trăm sở sản xuất từ nước dừa già, tiêu thụ không ổn định bị ép giá Ngoài ra, mở rộng sản xuất thạch dừa nhiều địa điểm khác mật rỉ đường gần sở sản xuất ván ép Như tạo thêm việc làm góp phần xóa đói giảm nghèo nông thôn, nơi có nguồn nguyên liệu dồi cho sản xuất chế phẩm kết dính thạch dừa Tuy nhiên, ý tưởng sản phẩm đề tài so với nước giới Nhiều sản phẩm tương tự ván ép, cách sản xuất có nhiều điểm khác bản, tiêu đánh giá khác Điều đặt vấn đề xây dựng quy trình công nghệ mới, mà việc tiến tới thương phẩm phải có trình tiếp tục thử nghiệm hoàn thiện quy trình Dựa vào nhu cầu thực tiễn sử dụng người tiêu dùng phát triển ngành công nghệ sinh học, việc phát khả kết dính sinh khối Cellulose vi khuẩn với loại phế liệu nông lâm nghiệp Có thể khẳng định rằng, chất kết dính thạch dừa với ưu điểm giá thành không cao, lại dễ phân hủy sinh học không độc hại thay cho loại keo hóa học sản xuất ván nhân tạo nói chung ván dăm nói riêng Quá trính nghiên cứu xác định thông số công nghệ sản xuất ván dăm sử dụng chất kết dính thạch dừa có pha tinh bột hướng thật cần thiết cần nhanh chóng hoàn thiện quy trình Ưu điểm giá thành không cao, lại dễ phân hủy sinh học không độc hại thay cho loại keo hóa học sản xuất ván nhân tạo nói chung ván dăm nói riêng Chính chọn đề tài: “Bước đầu nghiên cứu công nghệ sản xuất ván dăm sử dụng dăm gỗ phế liệu xà cừ chất kết dính thạch dừa có pha tinh bột” CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ VÁN DĂM 1.1.1 Lịch sử nghiên cứu sản xuất sản phẩm ván dăm 1.1.1.1 Trên giới Trong lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ván nhân tạo, ván dăm đề cập từ kỷ XIX Ý tưởng ban đầu ông Arst Hubbar người Đức vào năm 1887, ông đề xuất phương án sản xuất ván dăm từ mùn cưa keo albumin Đầu kỷ 20 nhà khoa học Anh Đức sử dụng mạt cưa, gỗ vụn cưa xẻ gỗ, trộn với keo để tạo ván lớn sau đề xuất công nghệ sản xuất sản phẩm dạng với lớp lõi gỗ vụn, mạt cưa, lớp ván bóc Lúc đầu, sản phẩm không ý Và phải đến gần kỷ 20 giới nghiên cứu quan tâm trở lại Khoảng năm 1935 Sansonow nghiên cứu ván dăm có kích thước dăm dài, xếp lớp ván dán, sở ban đầu cho ván dăm định hướng sau Năm 1936, E.C Loetscher tiến hành nghiên cứu thông số sản xuất ván dăm hệ thống thiết bị đồng Năm 1936 đến 1937 xưởng ván dăm giới xây dựng Đức, có tên Torfit Nguyên liệu sản xuất mạt cưa gỗ vụn keo phenol Năm 1938 Tiệp khắc xây dựng xưởng ván dăm Dias Năm 1939 pháp công bố số liệu tính chất lý ván dăm, bước đầu đánh giá chất lượng ván dăm nước đầu sản xuất ván dăm lớp Năm 1941, Thụy điển phát triển loại hình sản phẩm Năm 1942, Công ty Farley – Loetscher xây dựng nhà máy ván dăm Mỹ Sản phẩm công ty có tên Loctex (ván không phủ mặt) Và Faloctex (ván có phủ mặt) Khối lượng thể tích ván từ (0,7÷0,8)g/cm3 Tại Liên xô, năm 1955, lần phân xưởng sản xuất ván dăm nhỏ thuộc nhà máy gỗ dán xây dựng UFA đưa vào hoạt động Đến năm 1957 hai dây chuyền ép ván dăm kiểu liên tục đặt mua Anh bắt đầu hoạt động Từ năm 1959 đến 1990, Liên xô tự chế tạo máy thiết bị sản xuất ván dăm đồng bộ, tổng số khoảng 40 dây chuyền công suất 25.000 m3/năm Những dây chuyền Liên xô tự chế tạo ban đầu hoạt động không ổn định Đến năm 1965, dây chuyền Подрезково (quận Химкински – Москвa) Liên xô chế tạo lắp đặt lần đạt công suất thiết kế Vào năm 1970 đến 1980 nhà khoa học Liên Xô cũa chế tạo ván dăm chậm cháy Ván dăm có nhiều nghiên cứu nâng cao chất lượng ván đa dạng hóa nguồn nguyên liệu, loại ván dăm chịu nhiệt chịu ẩm, ván dăm có độ bền học cao đời từ nghiên cứu ván dăm gỗ, ván dăm tre dăm tre gỗ kết hợp Sau đó, ngành công nghiệp sản xuất ván dăm lắp đặt thêm 51 dây chuyền Nhưng lỗi kỹ thuật, nên mức sản xuất ván dăm giảm nhiều đạt triệu m3 năm 1998 Năm 2003: có 38 dây chuyền với công suất thiết kế/công suất thực tế: 3.868.000 m3/3.176.000 m3 Năm 2004: 38 dây chuyền với công suất thiết kế/công suất thực tế: 4.011.000 m3/3.626.000 m3; năm 2005: lắp đặt 39 dây chuyền, công suất thiết kế/công suất thực tế: 4.098.000 m3/3930.000 m3 Năm 2006: lắp 44 dây chuyền, công suất thiết kế/công suất thực tế: 5.275.000 m3/4.717.000 m3 Năm 2007: 45 dây chuyền, công suất thiết kế: 6.209.000 m3/ công suất thực tế: 5.170.000 m3 Năm 2007 nước Nga sản xuất 7,2 triệu m3 gỗ ván nhân tạo, không kể ván dán Riêng sản lượng ván dăm công suất thiết kế/công suất thực tế 6.209.000 m3/5.170.000 m3 (theo Wood- Based and Their Future – A.Leonovich A.Voropaev) Năm 1993, An Tô Châu (Hội Khoa học kỹ thuật Bộ Lâm Nghiệp, Trung Quốc) nghiên cứu “Công nghệ tính chất ván dăm tre định hướng”, tác giả sâu nghiên cứu ảnh hưởng tinh tre ruột tre đến tính chất ván kết luận yếu tố cấu tạo tre không làm ảnh hưởng đến tính chất ván Năm 1994, Hua – Yukun nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất ván dăm định hướng từ nguyên liệu tổng hợp tre gỗ bạch dương (Composite Oriented Stands Board, Composite OSB) tác giả nghiên cứu ảnh hưởng chủng loại keo, chiều dày ván dăm, tỷ kệ lượng dăm tre gỗ, dạng cấu trúc ván đến số tiêu chất lượng ván Tác giả đưa số kết luận: keo P – F (Phenol Formaldehyde) U – F (Ure Formaldehyde) sử dụng làm chất kết dính sản xuất ván OSB từ tre gỗ Bạch Dương đảm bảo tiêu chất lượng ván tương đương Ván dăm từ nguyên liệu gỗ Vân sam số loại gổ mềm khác sản xuất theo keo phenol, với ván suất ép P = (80 ÷ 100)Kg/cm2, nhiệt độ ép T = 100oC, tỷ lệ keo (8 ÷ 10)%, với hai cỡ chiều dài 4mm 25mm, khối lượng thể tích ván từ 0,8 đến 1,1g/cm3: độ bền uốn tĩnh ván đạt (200÷500)Kg/cm2 Có thể nói, ngành công nghiệp ván dăm giới thực phát triển sau chiến tranh giới thứ kết thúc Từ 1952 đến 1957 sản lượng ván dăm giới tăng 10 lần Và phát triển liên tục từ đến 1.1.1.2 Tại Việt Nam Sản phẩm ván dăm xuất Việt nam muộn, nên nghiên cứu ván dăm năm bảy mươi kỷ trước Ván dăm xuất Việt nam vào năm đầu thập kỷ 70 kỷ trước, không phát triển Năm 1972 dây chuyền sản xuất ván dăm có công suất 1000m3 / năm Cộng hòa dân chủ Đức viện trợ lắp đặt Quảng Ninh Năm 1974 dây chuyền ván dăm Thụy điển viện trợ có công suất 1000m3 / năm lắp đặt Việt Trì Cả hai dây chuyền có chung đặc điểm không đưa sản phẩm thị trường Cũng vào thời điểm này, miền Nam, Tân mai, Biên hòa dây chuyền sản xuất ván dăm theo phương pháp ép đẩy lắp đặt chưa đưa vào hoạt động Trên thực tế, đến năm 80 kỷ 20 ngành sản xuất ván dăm Việt nam mức không Chỉ từ năm 1990, ván dăm Việt nam ý sản xuất liên tục phát triển Năm 1994, Nhà máy đường Hiệp Hòa – Long An lắp đặt phân xưởng sản xuất ván dăm với máy thiết bị nhập toàn từ Trung quốc Năm 1995 tổ chức sản xuất sản phẩm ván dăm từ phế liệu bã mía, sản lượng 5000m3, đến năm 1998 sản lượng nâng lên 8500 m3 / năm sử dụng thêm nguyên liệu gỗ điều bạch đàn Đến năm 2005 nhà máy đường La Ngà, Đồng Nai, tổ chức lắp đặt dây chuyền máy thiết bị sản xuất ván dăm từ bã mía nhập đồng từ Trung quốc có công suất 5000 m3/năm tiến hành sản xuất vào năm 2007 Cũng năm 2007, Tổng công ty Lâm Nghiệp Việt nam đưa dây chuyền ván dăm gỗ nhập từ Trung quốc, lắp đặt Phú Xá, thành phố Thái nguyên, tỉnh Thái nguyên vào sản xuất Những nhà máy nêu hoạt động có hiệu quả, chất lượng sản phẩm có sức cạnh tranh thị trường Ngoài công ty nhiều địa phương nước lắp đặt dây chuyền sản xuất ván dăm với quy mô nhỏ từ (1.000 ÷ 3.500) m3/năm như: công ty chế biến Lâm sản Đắc lắc, công ty chế biến gỗ Hòa Bình (Kon Tum), nhà máy ván dăm Hương Quỳnh (Bình Dương), công ty Hiệp Nguyên (Bình Dương), công ty Lâm nghiệp U Minh Thượng (Cà mau), công ty ván dăm Tân Phú (Đồng nai), công ty xơ dừa 25/8 ( Bến Tre )….đưa tổng sản lượng ván dăm Việt Nam từ 20.000 m3 năm 1995 tăng lên 200.000 m3 năm 2010 Những nghiên cứu ván dăm nghiên cứu viện Khoa học Lâm nghiệp Việt nam, trường Đại học Lâm nghiệp nghiên cứu từ năm 80 kỷ trước, tiếp tục gồm công trình tác giả: Nguyễn Phan Thiết (Nghiên cứu ván dăm tre), Nguyễn Trọng Nhân (viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam) nghiên cứu sử dụng cọng dừa nước làm nguyên liệu sản xuất ván dăm Trần Văn Chứ (ván dăm chậm cháy) Hoàng Xuân Niên (ván dăm xơ dừa) Hoàng Thị Thanh Hương (Ván dăm tre gỗ kết hợp) Ván dăm tiếp tục TS Phạm Ngọc Nam, Lâm Trần Vũ, Hoàng Xuân Niên…nghiên công nghệ sản xuất ván dăm từ nguyên liệu gỗ phế liệu nông nghiệp thân mỳ (sắn); thân ngô; vỏ đậu phộng; vỏ cà phê; thân chuối; rơm rạ kết hợp với trấu; mụn xơ dừa kết hợp với trấu … 1.1.2 Nguyên liệu sản xuất ván dăm Ván dăm (wood particleboarbds/particleboards) hình thành cách trộn dăm với keo phụ gia ép điều kiện áp suất và/hoặc nhiệt độ (TCVN 7751- 2007) Theo định nghĩa này, có thành tố tham gia vào cấu trúc sản phẩm ván dăm dăm keo 1.1.2.1 Dăm (particle) Là phần tử nhỏ tách từ gỗ thực vật có xenlulo khác Có nhiều loại dăm khác sản xuất từ gỗ có khối lượng thể tích trung bình thấp Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, thực vật phế liệu nông nghiệp có chứa xen lu lô sử dụng làm nguyên liệu sản xuất ván dăm như: rơm rạ, thân bông, thân cỏ, thân chuối thân sắn, bã mía, vỏ cà phê, vỏ hạt hướng dương… 1.1.2.2 Keo (glue/adhesive) Là chất để kết dính dăm lại với Ván dăm nghiên cứu cách trộn gỗ vụn, dăm bào, mạt cưa với chất kết dính loại keo mà nguyên liệu có sẵn thiên nhiên keo da, keo xương, keo máu,… gọi tên chung keo Albumin Những loại keo có độ bền chịu nước dễ bị vi sinh vật phá hủy Đến năm 1909 nhà bác học Backeland chế tạo nhựa tổng hợp Phenol formaldehyde keo Ure formaldehyde Hai loại keo nhanh chóng sử dụng thay keo Albumin sản xuất ván nhân tạo Hầu hết, ván dăm sử dụng cho đồ mộc xây dựng dùng keo Ure – Formaldehyde (U-F) Nhưng ván dăm sản xuất với chất kết dính keo UF có tính chịu tải điều kiện nhiệt ẩm Do điều kiện khí hậu khắt khe, người ta sử dụng loại ván dăm sản xuất ván với chất kết dính keo Phenol – formaldehyde đóng rắn môi trường bazơ Loại keo dùng công nghiệp ván dăm bắt đầu vào năm 1963, đến năm 1980 Đức có 9% tổng sản lượng ván dăm sản xuất keo Phenol đóng rắn môi trường bazơ Ván dăm sản xuất keo phenol – formaldehyde (P-F) tồn số nhược điểm như: thời gian ép nhiệt dài, giá thành cao, độc hại…Do nhược điểm này, bắt đầu sử dụng loại keo khác có khả chống chịu điều kiện khí hậu khắc nghiệt để sản xuất ván dăm Keo Melamin – Formaldehyde (M-F) Ngoài loại keo nói trên, keo có nguồn gốc từ chất vô loại xi măng mác cao, thạch cao, thủy tinh nước sử dụng sản xuất sản phẩm đặc biệt Hiện nay, số nước dùng xi măng làm chất kết dính để sản xuất ván dăm với qui mô nhỏ Nhưng ván dăm sử dụng keo vô dùng xây dựng Quan điểm kinh tế có ý nghĩa quan trọng việc chọn lựa keo Chi phí cho keo yếu tố giá thành quan trọng trình sản xuất ván dăm Những năm gần với nước công nghệ sản xuất keo dán, trước tình hình giá keo tăng mạnh gây không khó khăn cho công nghiệp sản xuất ván dăm 1.1.2.3 Thạch dừa Là sản phẩm ngành thực phẩm, nghiên cứu khảo sát nhóm nhà khoa học trường Đại học khoa học tự nhiên đa dạng hóa nguồn chất kết dính sử dụng ván dăm, tạo điều kiện cho tế bào vi khuẩn A Xylinum lên men mọc sau nguyên liệu (bụi xơ dừa, bã mía) cho thấy khả kết dính phần tử rời rạc nguyên liệu với ép chặt sấy khô mà không cần keo hóa học cho kết khả quan a Nguồn nguyên liệu cho trình lên men sản xuất BC + Môi trường nước dừa Hiện Việt Nam số quốc gia khác, nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất BC nước dừa Tùy theo giống dừa mà hình dạng kích thước trọng lượng trái dừa khác nhau, nước dừa chiếm trọng lượng lớn Trung bình trái dừa chứa khoảng 300ml nước (chiếm (21 ÷ 25)% trọng lượng trái) Trong nước dừa già có chứa nhiều carbohydrate, vitamin, acid amin, chất kích thích sinh trưởng…, nước dừa môi trường dinh dưỡng thuận lợi cho phát triển vi khuẩn A.xylinum nguyên liệu truyền thống để sản xuất Nata-de Coco + Môi trường nước mía Với hàm lượng chất dinh dưỡng cao, mía môi trường dinh dưỡng lý tưởng cho vi khuẩn A.xylinum phát triển Dịch nước mía pha loãng sử dụng làm môi trường lên men sản xuất BC quy mô lớn Tuy nhiên năm thăm dò ban đầu dừng lại mức phối trộn nước dừa nước mía + Môi trường rỉ đường Thành phần rỉ đường có chứa (15 ÷ 20)% nước (80 ÷ 85)% chất khô hòa tan Đặc biệt rỉ đường chứa nhiều loại vitamin Khi bảo quản lâu ngày, chất lượng rỉ đường thường giảm Cần có chế độ bảo quản hợp lý để trình lên men đạt hiệu cao Trong môi trường rỉ đường phải cung cấp thêm nguồn nitơ môi trường nước dừa b Sự hình thành dự đoán trữ lượng chất kết dính BC * Sự hình thành chất kết dính BC + Hình thành chất kết dính phòng thí nghiệm - Nuôi cấy bề mặt khay nhựa với điều kiện, với cách:  Cho nguyên liệu vào môi trường rỉ đường lỏng cho đầy khay, sau vài ngày lớp màng BC hình thành bề mặt nâng khối nguyên liệu để hình thành lớp màng khối nguyên liệu đảo lật bề mặt lên để tạo màng BC từ phía nhận chế phẩm có lõi mặt BC để ép  Cho khối nguyên liệu (bụi xơ dừa),… ngấm vào môi trường rỉ đường tối ưu nhấc cao lên để không khí cho vi khuẩn mọc sâu khối nguyên liệu Thực chất kiểu lên men bán rắn có kết hợp bổ sung dinh dưỡng, nhằm tận dụng không khí tự nhiên không dùng máy sục khí - Trộn BC nguyên chất nghiền nhỏ với nguyên liệu hỗn hợp nhiều loại để kết dính + Hình thành chất kết dính sản xuất công nghiệp Keo BC hình thành từ trình nuôi cấy vi khuẩn A.Xylinum sản xuất thạch dừa Sau nuôi cấy vi khuẩn A.Xylinum thu miếng BC xử lý rửa BC, ta cắt nhỏ thành miếng lập phương vào xoay nhuyễn thành dạng lỏng (paste) Sau trộn chung với nguyên liệu sản phẩm keo hóa học + Thạch dừa chất kết dính: Các chất kết dính keo tổng hợp dán dính gỗ thực vật gỗ lý giải theo quan điểm dán dính khác Nhìn chung đến chưa có lý thuyết chung giải thích cho tất trường hợp dán dính khác Trường hợp sử dụng thạch dừa chất kết dính, nghiên cứu ban đầu cho thấy với thông số công nghệ ép ván thích hợp phần tử dăm gỗ liên kết với bền vững Khi cho thêm lượng tinh bột trộn vào thạch dừa khả liên kết tinh bột – thạch dừa với gỗ lại tăng 10 lên nhiều, tính chất ván cải thiện theo chiều hướng tốt Như khả kết dính thạch dừa chứng minh thực nghiệm Tuy nhiên, giải thích chế dán dính chất kết dính với dăm gỗ việc khó, cần phải có nghiên cứu riêng Ở đây, đưa lý giải sau: Khi dăm gỗ chịu tác động nhiệt độ cao, thành phần lignin biến đổi thành chất kết dính, sau liên kết với Xenlulo khiết từ thạch dừa tạo thành liên kết Xenlulo – lignin Chính liên kết tạo nên liên kết phần tử dăm gỗ lại với thành khối vững Ngoài ra, có liên kết hóa học, liên kết điện từ… tham gia vào liên kết dăm gỗ – thạch dừa – dăm gỗ * Dự đoán trữ lượng chất kết dính BC Cho đến quốc gia thành viên Hiệp hội Dừa Châu Á – Thái Bình Dương (APCC) sản xuất xuất 70 chủng loại sản phẩm từ dừa, Philippines đóng góp 40 loại sản phẩm từ dầu dừa, từ sản phẩm cao cấp phục vụ công nghiệp alcohol béo hàng thủ công mỹ nghệ Ấn Độ Sri Lanka lại xuất nhiều loại sản phẩm từ xơ dừa Năm 1994, Indonesia xuất 102 triệu USD sản phẩm đường từ mật hoa dừa Ở Philippines, thạch dừa xuất thu ngoại tệ 26 triệu USD năm 1993 17 triệu USD năm 1996 Ở Việt Nam, diện tích trồng dừa đạt khoảng 200.000ha, trồng từ Bắc đến Nam nhiều vùng ĐBSCL với 70% tỉnh Nam Trung Bộ (từ Đà Nẵng trở vào) chiếm gần 20% Ở ĐBSCL, diện tích trồng dừa nhiều Bến Tre (38.000ha), Trà Vinh (12.418 ha), Bình Định (12.000 ha) Từ năm 2004 đến hoạt động chế biến dừa trái gia tăng, giá bán nguyên liệu dừa trái lên cao nên diện tích trồng dừa địa phương liên tục tăng, riêng tỉnh Bến Tre tăng thêm gần 3.000 ha, đạt 38.000 ha, tiếp tục giữ vị trí tỉnh trồng dừa nhiều nước Theo thống kê Tổng cục Hải Quan, kim ngạch xuất dừa tháng 11/2007 đạt 3,2 triệu USD, tăng 13,2% so với tháng 10/2007 Cả nước có 29 doanh nghiệp tham gia xuất sản phẩm từ dừa, chủ yếu dạng cơm dừa sấy, 61 Hình 3.19 Máy ép nhiệt ván dăm xà cừ, thạch dừa bột mỳ + Ổn định ván: Sau ép ván để nguội môi trường tự nhiên có nhiệt độ: 340C; độ ẩm không khí 69% thời gian 30giờ Kết kiểm tra ghi bảng 3.10 Bảng 3.10 Một số tiêu kiểm tra ván thử nghiệm kích thước thương phẩm Tên tiêu Độ bền uốn tĩnh (Mpa) Đô bền kéo vuông góc (Mpa) Tỷ lệ trương nở chiều dáy (%) Khối lượng thể tích ván (g/cm3) Trị số ván 16,72 0,36 12,7 0,710 Tiêu chuẩn ≥14 ≥0,35 ≤ 14 0,5 – 0,8 Hình 3.20 Ván ép quy cách thương phẩm từ dăm gỗ xà cừ thạch dừa bổ sung thêm bột mỳ 62 3.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Trên sở những nghiên cứu thực đề xuất quy trình công nghệ sản xuất ván dăm từ gỗ xà cừ chất kết dính thạch dừa bổ sung thêm bột mỳ sau: 3.2.1 Sơ đồ công nghệ Nguyên liệu gỗ Băm dăm Thạch dừa Sấy dăm Phân loại Nghiền nhuyễn Thùng chứa Định lượng Định lượng Cắt nhỏ Bột mỳ Trộn dăm keo Trải thảm Ép sơ T lượng rảlượng Ép nhiệt lượng Sấy ván T Ổn định ván rảlượng Rong cạnh ván Hoàn thiện ván Kho Hình 3.21 Sơ đồ công nghệ ép ván dăm gỗ xà cừ thạch dừa thêm bột mỳ 63 3.2.2.Thuyết minh bước công nghệ 3.2.2.1 Nguyên liệu Gỗ xà cừ phế liệu sau bóc ván mỏng, gỗ cành ngọn, lõi gỗ sau bóc ván đưa vào sản xuất dăm Thạch dừa sản phẩm trình nuôi cấy xenlulo vi khuẩn (BC) bột mỳ làm chất kết dính 3.2.2.2 Băm dăm nghiền nhuyễn Phế liệu ván mỏng sau bóc xà cừ, lõi gỗ sau bóc, cành gia công thành dăm công nghệ trình bày mục 3.1.2 Thạch dừa cắt nhỏ theo quy cách ((2 – 3) x (2 – 3) x (3 – 4)) cm Sau băm nghiền máy chuyên dùng thành dung dịch bột nhuyễn Cho thêm % bột mỳ so với lượng dung dịch thạch dừa vào nghiền Để đảm bảo cho bột mỳ phân bố thạch dừa nghiền nhuyễn nên hòa tan bột mỳ vào nước Lượng nước hòa bột mỳ lấy nước nghiền thạch dừa tính toán trước Lượng chất rắn (5÷6)% Nước chiếm (94÷95)% Sau nghiền nhuyễn chuyển dung dịch tổng hợp sang thùng chứa (kho chứa keo) 3.2.2.3 Sấy dăm Dăm xà cừ sấy khô đến độ ẩm sử dụng (6 ± 2)%, sau chuyển vào kho chứa dăm 3.2.2.4 Phân loại Dăm phân loại thành dăm lớp dăm lớp Dăm không quy cách nghiền lại sử dụng làm chất đốt 3.2.2.5 Định lượng Dăm lớp trong, lớp ngoài, cân đo theo khối lượng thể tích dự kiến trước Thạch dừa + bột mỳ tính theo lượng dăm khô tuyệt đối (10÷12)% lớp trong, (13÷14)% lớp 64 3.2.2.6 Trộn dăm – thạch dừa + bột mỳ Đưa dăm vào thùng trộn, đảo dăm khoảng 30 giây, sau đổ dung dịch thạch dừa bột mỳ (5÷6)% vào thùng trộn dăm trộn Thời gian lần trộn khoảng (5÷7)phút (do lượng dăm nhiều nên trộn lâu trộn thí nghiệm (3÷5)phút) 3.2.2.7 Trải thảm Dăm trải kim loại dày (3÷5)mm, sau đặt kim loại mỏng khoảng (1÷1,2)mm lên mặt thảm dăm để chống dính vào mặt gia nhiệt tránh nhiệt làm khô bề mặt thảm dăm 3.2.2.8 Ép sơ Làm giảm chiều dày thảm dăm giảm lượng nước có thảm dăm 3.2.2.9 Ép nhiệt Nhiệt độ bàn ép khoảng 1700C Thời gian ép 2phút/1mm chiều dày Ép ván đến chiều dày dự kiến Sử dụng cữ để đảm bảo chiều dày ván đồng Ép ván theo sơ đồ 3.21 Tuân thủ chế độ xả ẩm sơ đồ ép 3.2.2.10 Sấy ván Ván sau ép độ ẩm cao Nên thực trình sấy ván thiết bị sấy riêng Nhiệt độ sấy khoàng 1600C Thời gian sấy từ (60÷75)phút/lần sấy 3.2.2.11 Ổn định ván Ván sau sấy nhiệt độ cao Tính chất kết cấu ván chưa ổn định, để ván nguội dần điều kiện nhiệt độ, độ ẩm môi trường bình thường xưởng 3.2.2.12 Rong cạnh Cưa cạnh theo quy cách thương phẩm cưa đĩa Yêu cầu cạnh cắt thẳng, góc vuông, đường chéo ván sai số theo tiêu chuẩn cho phép, không vỡ, mẻ cạnh 3.2.2.13 Hoàn thiện Ván sau rong cạnh đánh nhẵn nhập kho 65 3.3 SO SÁNH VÁN DĂM SỬ DỤNG CHẤT KẾT DÍNH LÀ THẠCH DỪA VÀ VÁN DĂM SỬ DỤNG CHẤT KẾT DÍNH LÀ KEO UF So sánh hai loại ván dăm sử dụng chất kết dính thạch dừa bổ sung thêm tinh bột keo Ure Formaldehyde với chiều dày 18mm 3.3.1 Công nghệ sản xuất Các bước công nghệ sản xuất hai loại ván nói nói chung giống Một số công đoạn khác phải nghiền thạch dừa thành dung dịch bột nhuyễn bột mỳ theo lượng tính toán với nồng độ thạch dừa thấp (5÷6)% Lượng nước nhiều thạch dừa dẫn đến thời gian ép kéo dài sau ép phải sấy ván bất lợi so với sản xuất ván dăm từ keo UF Giai đoạn ép nhiệt bắt buộc phải thực theo sơ đồ ép hình 3.21, xả ẩm nhiều lần Thời gian lần xả ẩm phải thực xác, không xảy tượng áp lực phá hủy ván dễ gây tai nạn cho người lao động Bảng 3.11 So sánh số yếu tố công nghệ ván dăm sử dụng thạch dừa bổ sung thêm bột mỳ ván dăm sử dụng keo UF với chiều dày 18mm Ván dăm keo BC Ván dăm keo UF (6 ± 2)% (8÷10) % - Áp suất ép (kg/cm2) 18 18 Thời gian ép ( phút ) (2÷2,2)/1mm chiều dày (30÷40) giây/1mm dày 170 160 ÷ 170 - Lớp (%) (13 ÷ 14)% (10 ÷ 12)% Lớp (%) (10 ÷ 12)% (8 ÷ 10)% (5 ÷ 6)% (50 ± 1)% Danh mục 1.Độ ẩm dăm (%) Chế độ ép - Nhiệt độ ép (0C) Tỷ lệ keo / dăm Nồng độ chất rắn 3.3.2.Tính chất ván Tính chất ván dăm sử dụng thạch dừa bột mỳ thấp keo UF Trong chất lượng bề mặt ván dăm sử dụng thạch dừa bột mỳ đẹp Điều thấy rõ qua bảng 3.12 66 Bảng 3.12 So sánh số tính chất chủ yếu ván dăm sử dụng chất kết dính thạch dừa tiêu chuẩn ván dăm sản xuất keo UF với chiều dày ván 18mm STT Tính chất vật lý, học ván dăm sử dụng chất kết dính thạch dừa Khối lượng thể tích ván Độ trương nở theo chiều dày ván Độ ẩm ván Độ bền uốn tĩnh Độ bền kéo vuông góc Lượng dư Formaldehyde Các tiêu ván nghiên cứu 710kg/m3 12,7% 500 – 850 kg/m3 ≤ 12 % ± 2% 16,72 Mpa 0,36 Mpa – 11% ≥ 14 Mpa ≥ 0,35 Mpa ≤ 0,5% TCVN 7754 : 2007 Đánh giá chất lượng ván ĐẠT GẦN ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT Nhận xét: Nhìn chung, ván dăm sản xuất chất kết dính thạch dừa bột mỳ đạt tiêu tương đương ván dăm sản xuất từ keo UF, hoàn toàn lượng dư formaldehyde Ván dăm sản xuất từ dăm gỗ xà cừ chất kết dính thạch dừa bổ sung thêm bột mỳ có tiêu cơ, lý cao ván dăm sản xuất từ dăm cao su chất kết dính thạch dừa Hình 3.22 Ván dăm sản xuất chất kết dính thạch dừa bột mỳ 67 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận - Dăm gỗ xà cừ thạch dừa thêm bột mỳ kết hợp với nhau, tác động yếu tố công nghệ tạo thành ván dăm - Nồng độ chất rắn dung dịch thạch dừa khoảng (5÷6)% Lượng chất rắn dung dịch thạch dừa sử dụng thí nghiệm tạo ván dăm tính lượng chất rắn keo UF dùng để sản xuất ván dăm, khoảng (10÷12)% so với lượng dăm khô tuyệt đối Hoặc tính theo lượng thạch dừa nghiền thành bột (2,5÷3) lần trọng lượng dăm khô tuyệt đối - Nhiệt độ ép ván dăm xà cừ, thạch dừa tinh bột không nên thấp (170±5)0C, thấp nhiệt độ tính chất ván không đạt yêu cầu, nhiệt độ thấp khoảng (130÷140)0C không tạo thành ván - Sau ép ván cần phải sấy ván nhiệt độ ép ván với thời gian khoảng 60 phút, không giữ ván máy áp lực ép ván Trong trường hợp kéo dài thời gian ép ván thay cho cho hạ áp để sấy, tính chất ván không tăng lên không đạt tiêu kiểm tra - Thông số công nghệ hợp lý ép ván dăm xà cừ thạch dừa là: 1720C, thời gian 36,3 phút, trị số kiểm tra theo tiêu chuẩn đạt độ bền uốn tĩnh 18,96 Mpa, tỷ lệ trương nở 9,25% Đạt yêu cầu ván dăm làm việc điều kiện khô theo tiêu chuẩn TCVN 7754 – 2007 4.2 Kiến nghị - Những kết nghiên cứu bước đầu cần có nghiên cứu sâu kích thước dăm, nồng độ chất rắn thạch dừa, tỷ lệ bột mỳ, chất độn tinh bột khác bột mỳ, chế độ sấy ván sau ép để rút ngắn thời gian tạo sản phẩm - Cần nghiên cứu thêm hoàn thiện dán phủ sản phẩm thương mại 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Hà Chu Chử (1997), Hóa học công nghệ hóa học, nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội, trang 76-77 Phạm Văn Chương, Nguyễn Văn Thuận (1994), Bài giảng công nghệ sản xuất ván dăm gỗ, Trường Đại Học Lâm Nghiệp, trang 123-124 Vũ Cao Đàm (1996), Phương pháp luận nghiên cứu khoa học, nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Chí Đức (1981), Thống kê toán học, nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội Vũ Thị Ngọc Hà (2010), Luận văn thạc sỹ, Đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh Nguyễn Thị Thúy Hương (1998), Chôn dòng Accelobacter xylinum phát triển nhanh số biện pháp cải thiện sản xuất cellulose vi khuẩn, luận văn thạc sỹ sinh học, Đại học khoa học tự nhiên, thành phố Hồ Chí Minh Phạm Ngọc Nam (2006), Công nghệ ván nhân tạo, Nhà xuất Nông nghiệp Đinh Thị Kim Nhung (2000), Một số kết nghiên cứu tuyển chọn vi khuẩn Acetobacter xylinum ứng dụng vào làm thạch dừa Tạp chí khoa học công nghệ Tập 38 số trang 28 – 34 Hoàng Xuân Niên (2007), Nghiên cứu khả sử dụng số phế liệu nông nghiệp sản xuất ván dăm, Đề tài cấp 10 Hoàng Xuân Niên (2003), Nghiên cứu số yếu tố công nghệ sản xuất ván dăm từ xơ dừa, luận văn tiến sỹ kỹ thuật 11 Hoàng Xuân Niên (2007), Nghiên cứu khả sử dụng số phế liệu nông nghiệp sản xuất ván dăm, đề tài cấp 12 Hoàng Xuân Niên (2009), Sản xuất ván dăm từ số phế liệu nông lâm nghiệp, Nhà xuất nông nghiệp, chi nhánh thành phố Hồ Chí Minh 13 Lê Xuân Tình (1998), Khoa học gỗ, nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội 14 Tạ Tuyết (1995), Báo cáo khoa học nghiên cứu sản xuất ván dăm từ bã mía, công ty Đường Hiệp hòa, Tổng công ty mía đường 69 15 Tuyển tập Tiêu chuẩn quốc gia ván sợi, ván dăm, ván dán, thuật ngữ, định nghĩa phân loại, công bố năm 2007, Hà nội 2007 16 Tiêu chuẩn ngành ván dăm 04TCN2 – 1999, Hà nội 1999 TIẾNG TRUNG QUỐC 17 Học viện Lâm nghiệp Bắc Kinh (2002), Khoa học gỗ, Tập 2, tiếng Trung Quốc, NXB Lâm nghiệp Bắc Kinh 18 Heminyu (1985), Gia công hóa học gỗ, Nhà xuất Lâm nghiệp Đông Bắc, Cáp Nhĩ Tân 19 Jincunbozhi (1983), Lợi dụng hóa học gỗ, Nhà xuất Cộng lập, Bắc Kinh TIẾNG ANH 20 A.A Moslemi-Particboard-volume 1&2 (1983), Southern Illnois University Press 21 Klauditz.W and Meiei K (1960), determination of the percentege of urea and maelamin resins in particleboards 22 Seifert K (1959), The analysis of wood particleboads TIẾNG NGA 23 А.Н Клирлов – Конструкционная Фанера (1981), Лесная промышенность, Москвa 24 А.В.Смирнов (1961), Технолoгия и Механизация фанерного производства Гослесбумиздат – Ленииград, Москвa 25 Варцмаман.А.А (1991), Спрасвочник древесиноведено стружечных плит – Лесная промышенность, Москва 26 В.А Куликов (1976), Производство Фанеры – Лесная промышенность, Москва 27 Государственный стандаpт ШПОН ЛУЩЕНЫЙ методыиспытани ГОСТ, 20800 – 75, Москва 28 Γ.Μ Шварцман (1977), Производстдство древесно стружечых плит – Лесная промышенность, Москва 29 Ferhman (1970), Sổ tay hoá học, nhà xuất Lêningrat, Liên Xô 70 PHỤ LỤC 71 Bảng Tỷ lệ trương nở chiều dày ván thí nghiệm Số TN X1 (0C) X2 (phút) X1 (0C) X2 (phút) Trương nở % 1 170 40 10,15 10,76 10,68 -1 170 20 12,94 13,05 12,82 -1 130 40 17,25 17,62 17,17 -1 -1 130 20 18,53 18,94 19,31 0 150 30 15,07 15,22 15,57 170 30 11,72 11,42 11,95 -1 130 30 17,25 17,62 17,17 150 40 13,83 13,64 13,43 -1 150 20 16,11 16,08 16,75 Sử dụng phần mềm xử lý số liệu OPT, kết thu sau : Y = 14,951 – 3,057x1 – 0,261x12 – 1,092x2 – 0,178x2x1 + 0,191x22 Chuyển phương trình dạng mã dạng thực: Y = 24,186 + 0,0696x1 – 0,000653x12 – 0,0901x2 –0,00089x2x1 + 0,00191x22 Kết tối ưu: Khi X1 = 1700C X2 = 40 phút, tỷ lệ trương nở chiều dày 10,5463% 72 Microsoft Excel 14.0 Answer Report Worksheet: [toi uu - duy.xlsx]toi uu truong no Report Created: 25/08/2012 8:53:11 CH Result: Solver found a solution All Constraints and optimality conditions are satisfied Solver Engine Engine: GRG Nonlinear Solution Time: ,031 Seconds Iterations: Subproblems: Solver Options Max Time Unlimited, Iterations Unlimited, Precision ,000001 Convergence ,0001, Population Size 100, Random Seed 0, Derivatives Central Max Subproblems Unlimited, Max Integer Sols Unlimited, Integer Tolerance 1%, Assume NonNegative Objective Cell (Min) Cell Name $C$2 Y Original Final Value Value 10,5463 10,5463 Variable Cells Cell Name Original Final Value Value Integer $A$2 X1 170 170 Contin $B$2 X2 40 40 Contin 73 Constraints Cell Cell Name Value $A$2 X1 Formula Status Slack 170 $A$2=130 Binding $B$2 X2 40 $B$2=20 Binding 20 Bảng Độ bền uốn tĩnh ván thí nghiệm Số TN X1 (0C) X2 (phút) X1 ( C) X2 (phút) Ứng suất MPa/cm2 1 170 40 18,26 18,43 18,95 -1 170 20 15,22 14,92 15,55 -1 130 40 11,31 11,78 12,41 -1 -1 130 20 9,12 9,52 9,92 0 150 30 15,05 14,88 14,6 170 30 17,05 17,60 17,28 -1 130 30 10,66 11,08 10,91 150 40 16,03 16,52 16,27 -1 150 20 13,63 13,24 13,83 Sử dụng phần mềm xử lý số liệu OPT, kết thu sau: Y = 15,046 + 3,142x1 – 1,051x12 + 1,368x2 + 0,251x2x1 – 0,162x22 Chuyển phương trình dạng mã dạng thực: Y = - 72,529 + 0,907x1 – 0,00263x12 + 0,0466x2 + 0,00125x2x1 + 0,00162x22 Kết tối ưu: Khi X1 = 1700C X2 = 40 phút, độ bền uốn tĩnh 18,61Mpa 74 Microsoft Excel 14.0 Answer Report Worksheet: [toi uu - duy.xlsx]toi uu uon tinh Report Created: 25/08/2012 8:59:51 CH Result: Solver found a solution All Constraints and optimality conditions are satisfied Solver Engine Engine: GRG Nonlinear Solution Time: ,016 Seconds Iterations: Subproblems: Solver Options Max Time Unlimited, Iterations Unlimited, Precision ,000001, Use Automatic Scaling Convergence ,0001, Population Size 100, Random Seed 0, Derivatives Forward, Require Bounds Max Subproblems Unlimited, Max Integer Sols Unlimited, Integer Tolerance 1%, Assume NonNegative Objective Cell (Max) Cell Name $C$2 Y Original Final Value Value 18,61 18,61 Variable Cells Cell Name Original Final Value Value Integer $A$2 X1 170 170 Contin $B$2 X2 40 40 Contin 75 Constraints Cell Cell Name $A$2 X1 Value Formula Status 170 $A$2=130 Binding 40 $B$2=20 Binding 20 ... công nghệ tạo ván dăm phù hợp sản xuất ván dăm từ chất kết dính thạch dừa, tinh bột dăm gỗ xà cừ điều kiện sản xuất ván dăm Việt Nam - Đề xuất quy trình công nghệ sản xuất ván dăm thạch dừa kết. .. học sản xuất ván nhân tạo nói chung ván dăm nói riêng Chính chọn đề tài: Bước đầu nghiên cứu công nghệ sản xuất ván dăm sử dụng dăm gỗ phế liệu xà cừ chất kết dính thạch dừa có pha tinh bột ... đến chất lượng ván dăm từ dăm gỗ xà cừ chất kết dính thạch dừa, tinh bột 29 2.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ ép, thời gian ép đến chất lượng ván dăm từ dăm gỗ xà cừ chất kết