NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG TỶ LỆ TINH BỘTBÃ SẮN LÊN SỨC BỀN MÀNG SINH HỌC TINH BỘT KHOAI MÌ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG TỶ LỆ TINH BỘT/BÃ SẮN LÊN SỨC BỀN MÀNG SINH HỌC TINH BỘT KHOAI MÌ Tác giả TRẦN QUANG TUẤN Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp kĩ sư ngành Công Nghệ Hóa Học Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS TRƯƠNG VĨNH Tháng năm 2012 i LỜI CẢM TẠ Kính gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS.TS Trương Vĩnh, trưởng Bộ mơn Cơng nghệ Hóa học, trường Đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh, người truyền đạt nhiều kiến thức quý báu suốt trình học trực tiếp hướng dẫn tận tình tơi thực đề tài Chân thành cảm ơn q thầy Bộ mơn Cơng nghệ Hóa học nói riêng thầy cô giảng dạy trường Đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh nói chung, người giảng dạy, truyền đạt cho nhiều kiến thức tạo điều kiện hồn thành khóa luận Kính gởi đến cha mẹ lòng biết ơn chân thành sâu sắc nhất, người sinh thành, nuôi dưỡng, dạy dỗ khôn lớn hôm nay, động viên, ủng hộ suốt trình học tập thực đề tài Cảm ơn bạn lớp DH08HH, người bạn bên cạnh động viên tạo điều kiện cho suốt trình học tập thực đề tài Cảm ơn ban lãnh đạo Công ty Cổ phần chế biến tinh bột sắn xuất Bình Định ủng hộ tạo điều kiện cho thực đề tài Một lần xin chân thành cảm ơn TP.Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2012 Sinh viên thực TRẦN QUANG TUẤN ii TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ tinh bột/bã mì lên sức bền màng sinh học gốc tinh bột khoai mì” tiến hành phòng thí nghiệm I4, Bộ mơn Cơng nghệ Hóa học, trường Đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh thời gian từ tháng 02/2012 đến tháng 08/2012 Các thí nghiệm bố trí theo kiểu ngẫu nhiên hồn tồn (CRD), yếu tố thí nghiệm hàm lượng bã mì bổ sung vào công thức tạo màng, nghiệm thức lặp lại lần Các tính chất màng polymer khảo sát độ bền kéo đứt, độ bền đâm thủng, độ bền ghép mí, độ bền mỏi, độ ổn định ẩm khả phân rã nước phân hủy đất Những nguyên liệu sử dụng tinh bột sắn (khoai mì), bã sắn, tinh bột ngô (bắp), PVA, sorbitol, glycerol, glyoxal dung môi nước Ẩm độ ban đầu (theo ướt) hỗn hợp nguyên liệu phù hợp cho trình tạo màng 88% Bổ sung bã mì vào cơng thức làm tăng độ bền màng, giảm độ dẻo độ dính với màng làm tăng hàm lượng cellulose Màng dễ boc khuôn khả ghép mí giảm Màng C2 có bổ sung 20% bã mì (tính theo thành phần khơ) màng có độ bền kéo đứt tối ưu, có cơng thức phối trộn là: Tinh bột sắn: tinh bột ngô: bã sắn: PVA: glycerol: sorbitol: glyoxal = 23,8:10,58:20:19,59:7,83:15,67:1,65 Màng C3 có bổ sung 30% bã mì (tính theo thành phần khơ) màng có độ bền đâm thủng tối ưu iii Tinh bột sắn: tinh bột ngô: bã sắn: PVA: glycerol:sorbitol:glyoxal = 20,27: 9,25: 30: 17,14: 6,85:13,71:1,44 Các màng tạo thành hút ẩm nhanh để ngồi mơi trường ẩm độ biến thiên khoảng 11% - 21% ẩm độ môi trường biến thiên khoảng 75% 82% Nghiên cứu tính ổn định ẩm độ màng thông qua lập đường cong đẳng nhiệt hút ẩm cho thấy tính ổn định ẩm độ màng khơng phụ thuộc vào hàm lượng bã mì bổ sung vào hỗn hợp nguyên liệu tạo màng Màng C2 màng có độ bền mỏi tốt Các màng tạo thành bị mềm phân rã hoàn toàn nước 14 ngày đất 30 ngày Để tăng thời gian phân rã màng ta tăng tỷ lệ bổ sung bã mì, hạ thấp hàm lượng tinh bột sắn, tinh bột ngô, PVA ngược lại, muốn giảm thời gian phân rã màng giảm tỷ lệ bổ sung bã mì, tăng hàm lượng tinh bột sắn, tinh bột ngô, PVA iv ABSTRACT The thesis entitled “ Study the influence of starch/tapioca waste ratio on the strength of biofilm based tapioca starch” was carried out at laboratory I4, Department of Chemical Engineering and Proccessing, Nong Lam University, Ho Chi Minh city, Viet Nam, from February to August, 2012 The experiments were arranged in completely random design (CRD), in which the experimental factors were the concerntration of tapioca watse added to the film- forming formula, each experiment were repeated three times The properties of polymer films were examined such as tensile strength, puncture resistance, fatigue strength, moisture stability, the decomposition in water and biodegradation in soil The materials used were tapioca starch, corn starch, tapioca waste, PVA, sorbitol, glycerol, glyoxal and water for solvent The main formula used to synthesize biodegradable polymer films was: tapioca starch: corn starch: PVA: sorbitol: glycerol: glyoxal of 30,85: 13,22: 24,49: 9,79: 19,59: 2,06 (dry basis), the moisture content of the mixture was 88% (wet basis) Adding the tapioca starch increased the rate of cellulose in the starch mixture leaded to increase the michanical strength, reduce the plasticity and the adhesion between the films The film C2 in which 20% by weight of tapioca waste added to the total of mount of the dry solid was the best film, in terms of tensile strength Formula of C2 is tapioca starch: corn starch:starch waste: PVA: sorbitol: glycerol: glyoxal of 23,8: 10,58: 20: 19,59: 7,83: 15,67: 1,65 The film C3 in which 30% by weight of tapioca waste added to the total of mount of the dry solid was the best film, in terms of puncture resistance Formula of C3 is tapioca v starch: corn starch:starch waste: PVA: sorbitol: glycerol: glyoxal of 20,27: 9,25: 30: 17,14: 6,85: 13,71:1,44 However, the stability of the film moisture was not good, quick change in environment with the variation of moisture in the range of 11%-21% The higher the film moisture, the lower the strength and the higher the film plasticity The film was degradated completely 14 days and 30 days when submerged in water and in soil, respectively To decrease biodegradation of the film we increase starch waste and decrease tapioca starch, and vice versa vi MỤC LỤC Trang TRANG TỰA i LỜI CẢM TẠ ii TÓM TẮT iii ABSTRACT v MỤC LỤC vii DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT xii DANH SÁCH CÁC HÌNH .xiv DANH SÁCH CÁC BẢNG xviii CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Nội dung đề tài 1.4 Yêu cầu CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan bao bì 2.1.1 Khái niệm bao bì 2.1.2 Chức bao bì 2.1.3 Yêu cầu kỹ thuật bao bì vii 2.1.4 Một số vấn đề việc sử dụng bao bì nylon 2.2 Polymer tự hủy sinh học 2.2.1 Khái niệm 2.2.2 Một số tiêu chuẩn nhà khoa học đưa để định nghĩa polymer có khả phân hủy sinh học 2.2.3 Các loại polymer tự phân hủy sinh học 2.2.4 Tình hình nghiên cứu nước giới loại polymer tự phân hủy sinh học 2.2.5 Ứng dụng polymer sinh học 11 2.3 Nguyên liệu dùng làm bao bì sinh học 12 2.3.1 Tinh bột sắn 12 2.3.2 Polyvinyl alcohol (PVA) 17 2.3.3 Protein 20 2.3.4 Polylactic acid 21 2.3.5 Glyoxal 21 2.3.6 Bã sắn 21 2.4 Nghiên cứu làm phủ sử dụng phế liệu tinh bột khoai lang 23 CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 30 3.2 Nguyên vật liệu, thiết bị dụng cụ thí nghiệm 30 3.2.1 Nguyên vật liệu thí nghiệm 30 viii 3.2.2 Thiết bị dụng cụ thí nghiệm 32 3.3 Phương pháp thí nghiệm 32 3.3.1 Thí nghiệm sơ 33 3.3.2 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu tạo màng sinh học có bổ sung bã sắn vào cơng thức có 34 3.3.3 Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ tinh bột/bã sắn bổ sung đến độ bền kéo đứt, độ bền đâm thủng màng tạo thành thí nghiệm 42 Thí nghiệm 2.1: Xác định độ bền kéo đứt màng tạo thành thí nghiệm 42 Thí nghiệm 2.2: Xác định độ bền đâm thủng màng tạo thành thí nghiệm 45 Thí nghiệm 2.3: Đánh giá khả ghép mí thành bao bì đánh giá độ bền mí ghép màng tạo thành thí nghiệm 47 Thí nghiệm 2.4: So sánh độ bền kéo đứt, độ bền đâm thủng độ bền mí ghép nghiệm thức tối ưu thí nghiệm 2.1, 2.2, 2.3 47 3.3.5 Thí nghiệm 3: Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ bã sắn đến khả hút ẩm màng tạo thành thí nghiệm điều kiện mơi trường bình thường 49 3.3.6 Thí nghiệm 4: Xây dựng đường đẳng nhiệt hút ẩm cho màng để đánh giá tính ổn định ẩm độ màng 50 3.3.7 Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ bã sắn đến khả phân rã nước màng tạo thành 53 3.3.8 Thí nghiệm 6: Đánh giá khả phân hủy đất ẩm màng tạo thành 53 3.4 Phương pháp xử lý số liệu 55 ix CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 59 4.1 Kết thí nghiệm sơ 59 4.1.1 Ẩm độ nguyên liệu 59 4.1.2 Tính chất hóa lý bột bã mì 60 4.1.2.1 Xác định hàm lượng xơ 60 4.1.2.2 Xác định hàm lượng tinh bột bột bã mì 61 4.1.2.3 Xác định đường kính trung bình hạt bột bã mì 62 4.2 Tính cảm quan màng polyme thí nghiệm 63 4.3 Ảnh hưởng tỷ lệ bã mì/tinh bột đến độ bền kéo đứt màng tạo thành thí nghiệm 66 4.4 Ảnh hưởng tỷ lệ bã mì/tinh bột đến độ bền đâm thủng màng tạo thành thí nghiệm 72 4.5 So sánh độ bền kéo đứt độ bền đâm thủng màng tối ưu thí nghiệm 2.1, 2.2 79 4.6 Đánh giá khả ghép mí tạo bao bì độ bền mí ghép màng C2, C3 81 4.7 Xây dựng đường đẳng nhiệt hút ẩm màng C2, C3 84 4.8 Đánh giá khả hút ẩm màng C2, C3 điều kiện bình thường 87 4.9 Đánh giá độ bền mỏi màng C2,C3 89 4.10 Đánh giá khả phân rã nước màng C2,C3 91 4.11 Đánh giá khả phân hủy đất ẩm màng C2, C3 92 4.12 Đánh giá khả tạo túi ươm màng C2, C3 92 4.12.1.Tạo túi ươm từ màng C2, C3 92 4.12.2 Gieo hạt vào túi ươm 94 4.12.3 Quan sát phát triển đánh giá cảm quan túi ươm sau ngày 95 x 195 196 197 198 199 200 201 Phụ lục C25 Đồ thị bền đâm thủng màng C2 sau trồng ngày 202 Phụ lục C26 Đồ thị bền đâm thủng màng C3 sau trồng ngày Phụ lục C27 Đồ thị bền đâm thủng màng C2 sau trồng ngày 203 Phụ lục C28 Đồ thị bền kéo đứt C2 sau trồng ngày Phụ lục C29 Đồ thị độ bền kéo đứt C3 sau trồng ngày 204 Phụ lục C30 Đồ thị độ bền kéo đứt C3 sau trồng ngày Phụ lục C30 Đồ thị độ bền kéo đứt C3 sau trồng 14 ngày 205 Phụ lục C30 Đồ thị độ bền kéo đứt C2 sau trồng 14 ngày Phụ lục C31 Đồ thị độ bền đâm thủng C2 sau trồng 14 ngày 206 Phụ lục C32 Đồ thị độ bền đâm thủng C3 sau trồng 14 ngày 207 PHỤ LỤC D THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM Phụ lục D1 Bể điều nhiệt Memmert máy khuấy đũa Stirer Phụ lục D2 Tủ sấy khô mẫu 208 Phụ lục D2 Cân hai sối lẻ SATORID Phụ lục D3 Cân số lẻ 209 ... of the film we increase starch waste and decrease tapioca starch, and vice versa vi MỤC LỤC Trang TRANG TỰA i LỜI CẢM TẠ ii TÓM TẮT iii ABSTRACT... đề tài Một lần tơi xin chân thành cảm ơn TP.Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2012 Sinh viên thực TRẦN QUANG TUẤN ii TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ tinh bột/bã mì lên sức bền màng... PHV, PCL,… Các polyester phân hủy sinh học khác: • Polymer tan nước: PVA, EVOH • Nhựa phân hủy quang • Hạt phụ gia kiểm sốt phân hủy • Polymer có mạch dễ bị thủy phân: polyester, polyamide, polyuretane