NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ DẦU NHỰA TRÊN BỀ MẶT GỖ THÔNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH **************** VÕ ĐẠI NGUYÊN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ DẦU NHỰA TRÊN BỀ MẶT GỖ THÔNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CHẾ BIẾN LÂM SẢN Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 07 /2011 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH **************** VÕ ĐẠI NGUYÊN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ DẦU NHỰA TRÊN BỀ MẶT GỖ THÔNG Ngành: Chế Biến Lâm Sản LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Người hướng dẫn: TS HOÀNG THỊ THANH HƯƠNG Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 07 /2011 i LỜI CẢM TẠ Để hoàn thành tốt đề tài hơm tơi xin chân thành cảm ơn: Tồn thể thầy cô trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, thầy khoa Lâm Nghiệp mơn Chế Biến Lâm Sản giảng dạy truyền đạt kiến thức thật cần thiết năm tháng theo học trường Tơi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Hồng Thị Thanh Hương – Giáo viên hướng dẫn, người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tơi suốt thời gian thưc đề tài ThS Nguyễn Hoàng Văn – Phó giám đốc cơng ty Cổ Phần Phát Triển Sài Gòn tham gia hướng dẫn, động viên tạo điều kiện tốt để thực đề tài Ban giám đốc cơng ty Cổ Phần Phát Triển Sài Gòn tạo điều kiện tốt gia công mẫu, dán keo ép gỗ để tiến hành thí nghiệm Trung tâm nghiên cứu chế biến lâm sản – giấy bột giấy giúp kiểm tra khả bám keo gỗ thông sau xử lý dầu nhựa Cảm ơn cha mẹ, người sinh thành nuôi dưỡng đến ngày hôm nay, tạo kiện tốt tinh thần vật chất để học tập hoàn thành luận văn tốt nghiệp Cảm ơn anh chị em gia đình quan tâm tạo điều kiện tốt để thực đề tài Tập thể lớp Chế Biến Lâm Sản K33 bạn bè động viên, giúp đỡ thời gian học tập làm luận văn tốt nghiệp trường Trân trọng cảm ơn Võ Đại Nguyên ii TÓM TẮT Đề tài: “ Nghiên cứu công nghệ xử lý dầu nhựa bề mặt gỗ thông” Thời gian thực hiện: 21/02/2011 đến 21/07/2011 Địa điểm: Phòng thí nghiệm mơn Chế Biến Lâm Sản – khoa Lâm Nghiệp – trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh Loại hóa chất dùng thí nghiệm Na2CO3 Thí nghiệm bố trí theo phương pháp qui hoạch thực nghiệm Kết đạt được: - Hàm hồi quy tương quan dạng mã hoá: YTLDN = 17,54838 − 2,06133X1 − 1,73447X2 + 1,56771X12 + 1,573494X22 YKNBK = 469,4466 + 2,214338X1 + 1,388581X2 − 1,32079X12 - Hàm hồi quy tương quan dạng thực: YTLDN = 67,54838 − 7,3N − 2,597T + 0,39N2 + 0,098T2 YKNBK = 435,6436 + 6,387N + 0,347T − 0,33N2 Giá trị tối ưu thơng số cơng nghệ nồng độ hố chất thời gian nhúng sau: - Nồng độ hoá chất: 8% - Thời gian nhúng: 11 giây Giá trị tối ưu tiêu tỷ lệ dầu nhựa (%) khả bám keo (kgf) sau: - Tỷ lệ dầu nhựa: 17,3993 (%) - Khả bám keo: 469,436 (kgf) tương ứng 20,37kgf/cm2 iii MỤC LỤC Trang tựa i LỜI CẢM TẠ ii TÓM TẮT iii MỤC LỤC iv DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH SÁCH CÁC BẢNG viii DANH SÁCH CÁC HÌNH ix LỜI NÓI ĐẦU x Chương ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học - thực tiễn 1.2.1 Ý nghĩa khoa học 1.2.2 Ý nghĩa thực tiễn 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu Chương TỔNG QUAN 2.1 Tình hình nghiên cứu khử dầu nhựa giới 2.2 Tình hình nghiên cứu khử dầu nhựa Việt Nam 2.3 Tổng quan gỗ thông New Zealand 2.3.1 Đặc điểm, tính chất gỗ thông 2.3.2 Đặc điểm cấu tạo, tính chất nhựa thông 2.3.2.1 Tính chất dầu thơng 2.3.2.2 Tính chất colophan 11 2.3.2.3 Cấu tạo ống dẫn nhựa 12 2.4 Tổng quan loại hóa chất xử lý 13 iv 24.1 Na2CO3 13 2.4.2 Cồn 15 2.4.3 NaOH 15 2.4.4 Axeton 15 2.4.5 Ethyl acetat 16 2.4.6 Hóa chất khử dầu nhựa lý tưởng 16 2.5 Cơ sở lí thuyết khử dầu nhựa 16 Chương MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 3.1 Mục tiêu - Mục đích 18 3.1.1 Mục tiêu 18 3.1.2 Mục đích 18 3.2 Nội dung nghiên cứu 18 3.3 Các phương pháp nghiên cứu 19 3.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 19 3.3.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 19 3.3.2.1 Phương pháp thí nghiệm thăm dò 19 3.3.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm xử lý dầu nhựa bề mặt gỗ thông 21 3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình khử dầu nhựa 23 3.4.1 Nhiệt độ 23 3.4.2 Thời gian 24 3.4.3 Loại hóa chất 24 3.4.4 Nồng độ hóa chất 24 3.4.5 Lượng nhựa tiết bề mặt 24 3.5 Phương pháp xử lý số liệu 26 3.6 Phương pháp xử lý dầu nhựa 27 3.7 Thiết bị dụng cụ thí nghiệm 28 3.8 Thí nghiệm xác định thơng số cơng nghệ 29 3.9 Kiểm tra tiêu gỗ sau xử lý 31 v Chương KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 32 4.1 Kết khảo sát nguyên liệu 32 4.2 Kết thí nghiệm thăm dò 33 4.3 Kết khảo sát hóa chất 34 4.4 Kết xác định tiêu gỗ sau xử lý 34 4.4.1 Tỷ lệ dầu nhựa 34 4.4.2 Màu sắc gỗ 36 4.4.3 Độ bám dính keo 36 4.4.4 Cơ tính gỗ 37 4.4.5 Loại hóa chất phương pháp sử dụng 37 4.5 Kết nghiên cứu thực nghiệm 37 4.5.1 Xây dựng phương trình tương quan dạng mã hóa 37 4.5.2 Chuyển mơ hình dạng thực 44 4.6 Xác định thông số tối ưu 44 4.6.1 Xác định thông số tối ưu hóa hàm mục tiêu 44 4.6.2 Xác định thơng số tối ưu hóa hàm đa mục tiêu 45 4.7 Nhận xét – đánh giá kết nghiên cứu 48 4.8 Kết giá trị thông số công nghệ 49 4.9 Quy trình xử lý dầu nhựa bề mặt gỗ thông 49 Chương KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 51 5.1 Kết luận 51 5.2 Đề nghị 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN PHỤ LỤC vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT TTTN : Thứ tự thí nghiệm DTNBD : Diện tích nhựa ban đầu DTDNSXL : Diện tích dầu nhựa sau xử lý TLDNSXL : Tỷ lệ dầu nhựa sau xử lý STT : Số thứ tự SLLL : Số lần lặp lại TLDN : Tỷ lệ dầu nhựa KNBK : Khả bám keo N : Nồng độ hóa chất T : Thời gian xử lý vii DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3.1: Kế hoạch thí nghiệm thăm dò loại hóa chất 20 Bảng 3.2: Nồng độ hóa chất thí nghiệm thăm dò 20 Bảng 3.3: Các thông số đầu vào đầu 24 Bảng 3.4: Các mức bước thay đổi thơng số thí nghiệm 30 Bảng 3.5: Ma trận thí nghiệm xử lý dầu nhựa bề mặt gỗ thông 30 Bảng 4.1: Các thông số gỗ thông New Zealand 32 Bảng 4.2: Bảng kết thí nghiệm thăm dò 33 Bảng 4.3 Thơng số hóa chất xử lý 34 Bảng 4.4: Diện tích bề mặt chứa dầu nhựa trước sau xử lý 35 Bảng 4.5: Kết lực chịu tách màng keo 37 Bảng 4.6: Bảng giá trị thực nghiệm yếu tố đầu 38 Bảng 4.7: Bảng giá trị Ti hàm Y1 39 Bảng 4.8: Bảng kết tỷ lệ dầu nhựa lý thuyết (Y1lt) 40 Bảng 4.9: Bảng giá trị Ti hàm Y2 42 Bảng 4.10: Bảng kết khả bám keo lý thuyết (Y2lt) 43 Bảng 4.11: Kết tính tốn tối ưu hàm mục tiêu 45 Bảng 4.12: Kết tối ưu hàm hai mục tiêu 48 Bảng 4.13: Bảng tổng hợp giá trị thông số công nghệ 49 viii DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1: Lá thông Radiata Hình 2.2: Cấu tạo thơ đại thơng Radiata Hình 2.3: Công thức terpene 10 Hình 2.4: Na2CO3 13 Hình 2.5: NaOH 15 Hình 2.6: Axeton ································································································· 15 Hình 2.7: Ethyl acetat 16 Hình 3.1: Dụng cụ thí nghiệm 29 Hình 4.1: Mẫu gỗ thí nghiệm khử dầu nhựa 35 Hình 4.2: Máy kiểm tra khả bám keo gỗ 36 Hình 4.3: Màng keo bị tách 37 Hình 4.4: Biểu đồ thể tương thích mơ hình thực nghiệm lý thuyết 41 Bảng 4.10: Bảng kết khả bám keo lý thuyết (Y2lt) 43 Hình 4.5: Biểu đồ thể tương thích mơ hình thực nghiệm lý thuyết 44 Hình 4.6: Quy trình khử dầu nhựa 50 ix PHẦN PHỤ LỤC PHỤ LỤC Thông số terpene Nhiệt Khối lượng Tên riêng 20 [d4 ] Nhiệt độ độ Tỷ lệ khúc sơi nóng xạ o [ C/kPa] chảy Độ quang cực α 20 [M D ] 20 D (Trong cồn) o [ C] α -pinene 0,8578 155-156 - 1,4653 + 48,3 β - pinene 0,8712 162-163 - 1,4787 -22,44 Dipenten 0,8420 175-176 - 1,4750 Không quay cực Terpinolenne 0,8420 175-176 - 1,4750 ±123 - ±125 Carenne 0,8645 170-171 - 1,4723 ±17,1 Camphene 0,8422 158-160 47-52 1,4551 +18 15 α-phellandrene d 0,8480 173-175 - 1,4769 ±84 β- 0,8413 171-172 - 1,4868 - phellandrene 0,7912 53-54/1,06 - 1,4670 - α-myrcene 0,8623 183-185 - 1,4860 Không quay cực α-terpinene 0,8350 173-175 - 1,4794 Không quay cực γ - terpinene d 0,9284 254-256 150- - n 30 Longifolene 30 D 1,4950 (α ) D 1,5038 (α ) 20 D (α ) 25 +42,73 151/4,18 α-caryophyllen d 25 0,8865 123/10mm 147148/1,6 d βcaryophyllen 17 - 0,9052 - n 20 n 25 D D 17 118119/1,29 n D 1,5015 1,5009 (α ) D 16 D -4’40’’ 0,0’’ -8o31’’ PHỤ LỤC Phân tích thống kê hàm Y1 SUMMARY OUTPUT Regression Statistics Multiple R 0,987506 R Square 0,975168 Adjusted R Square 0,950336 Standard Error 0,649988 Observations 11 ANOVA Significance df SS MS F 39,27027 Regression 82,95539 16,59108 Residual 2,112422 0,422484 10 85,06781 Total Coefficient Standar s d Error t Stat 0,37526 46,7624 6 Interce pt 17,54838 X1 -2,06133 Upper Lower Upper 95% 95% 95.0% 95.0% 8,45E- 16,5837 18,5130 16,5837 18,5130 08 3 -2,6529 -1,4697 -2,652 -1,469 94 71 0,00028 -8,9565 X2 X12 X11 X22 -1,73447 0,9575 1,56771 1,573494 0,000514 Lower P-value 0,23014 F 0,23014 - 0,00065 - - - - 7,53632 2,32608 1,14286 2,32608 1,14286 0,32499 2,94620 0,03202 0,12207 1,79292 0,12207 1,79292 6 0,27462 5,70851 0,00230 4 0,86176 2,27366 0,86176 2,27366 0,27462 5,72957 0,00226 0,86754 2,27944 0,86754 2,27944 7 4 4 PHỤ LỤC Phân tích thống kê hàm Y2 SUMMARY OUTPUT Regression Statistics Multiple R 0,980906 R Square 0,962176 Adjusted R Square 0,924352 Standard Error 0,724711 Observations 11 ANOVA Significance df SS MS F 25,43825 Regression 66,80159 13,36032 Residual 2,62603 0,525206 10 69,42762 Total X1 X2 X12 X11 X22 0,001451 Coefficient Standar s d Error t Stat 0,41840 1121,98 1,07E- 14 468,371 468,371 0,25660 8,62932 0,00034 1,55471 2,87396 1,55471 2,87396 4 2,04820 0,72895 2,04820 8 Interce pt F 469,4466 2,214338 1,388581 0,1975 -1,32079 -1,00894 P-value Lower Upper Lower Upper 95% 95% 95.0% 95.0% 470,522 470,522 0,25660 5,41133 0,00291 0,72895 5 0,36235 0,54504 0,60914 - 1,12896 - 1,12896 5 0,73396 0,73396 0,30619 - 0,00761 4,31353 -2,1079 0,53369 -2,1079 0,53369 0,30619 - 0,02159 - - - - 3,29505 1,79604 0,22183 1,79604 0,22183 - - PHỤ LỤC Tối ưu hóa hàm Y1 Target Cell (Min) Original Cell $F$39 Name Value Final Value X1 y 17,54837573 16,39280567 Adjustable Cells Original Cell Name Value Final Value $D$39 X1 x1 0,657432339 $E$39 X1 x2 0,551152354 Constraints Cell Name Cell Value Formula Status Slack Not $D$39 X1 x1 0,657432339 $D$39=- $E$39 X1 x2 0,551152354 1,41 0,858847646 Not Binding 2,067432339 Not Binding 1,961152354 PHỤ LỤC Tối ưu hóa hàm Y2 Target Cell (Max) Original Cell Nam Value Final Value 469,4466 472,3325977 e $E$10 y2 Adjustable Cells Original Cell Name Value Final Value $C$10 x1 0,838262707 $D$10 x2 1,41 Name Cell Value Formula Constraints Cell Status Slack Not $C$10 x1 $D$10 x2 0,838262707 $C$10=- Not 1,41 Binding 2,82 PHỤ LỤC Tối ưu hóa hàm Yc với α = 0,1 Target Cell (Min) Original Cell Name Value Final Value 1,001550053 0,99743356 x11 $J$12 yc1 Adjustable Cells Original Cell Name Value Final Value 0,59285048 0,413326895 Cell Value Formula x11 $H$12 x1 x11 $I$12 x2 Constraints Cell Name x11 $H$12 x1 x2 0,59285048 $H$12=-1,41 Binding 1,823326895 PHỤ LỤC Tối ưu hóa hàm Yc với α = 0,2 Target Cell (Min) Original Cell Name Value Final Value 1,009208946 0,997823894 x11 $J$26 yc2 Adjustable Cells Original Cell Name Value Final Value 0,633482212 0,489896629 Cell Value Formula x11 $H$26 x1 x11 $I$26 x2 Constraints Cell Name x11 $H$26 x1 x2 0,633482212 $H$26=-1,41 Binding 1.899896629 PHỤ LỤC Tối ưu hóa hàm Yc với α = 0,3 Target Cell (Min) Original Cell Name Value Final Value 0,695723813 0,676980469 x11 $J$40 yc3 Adjustable Cells Original Cell Name Value Final Value 0,644192637 0,515419867 Cell Value Formula x11 $H$40 x1 x11 $I$40 x2 Constraints Cell Name x11 $H$40 x1 x2 0,644192637 $H$40=-1,41 Binding 1,925419867 PHỤ LỤC Tối ưu hóa hàm Yc với α = 0,4 Target Cell (Min) Original Cell Name Value Final Value 1,02452673 0,998403503 x11 $J$54 yc4 Adjustable Cells Original Cell Name Value Final Value 0,649138422 0,528181488 Cell Value Formula x11 $H$54 x1 x11 $I$54 x2 Constraints Cell Name x11 $H$54 x1 x2 0,649138422 $H$54=-1.41 Binding 1.938181488 PHỤ LỤC 10 Tối ưu hóa hàm Yc với α = 0,5 Target Cell (Min) Original Cell Name Value Final Value 0,543363868 0,509852225 x11 $J$68 yc5 Adjustable Cells Original Cell Name Value Final Value 0,651986717 0,53583846 Cell Value Formula x11 $H$68 x1 x11 $I$68 x2 Constraints Cell Name x11 $H$68 x1 x2 0,651986717 $H$68=-1,41 Binding 1,94583846 PHỤ LỤC 11 Tối ưu hóa hàm Yc với α = 0,6 Target Cell (Min) Original Cell Name Value Final Value 1,039844514 0,998940213 x11 $J$82 yc6 Adjustable Cells Original Cell Name Value Final Value 0,653838392 0,540943108 Cell Value Formula x11 $H$82 x1 x11 $I$82 x2 Constraints Cell Name x11 $H$82 x1 x2 0,653838392 $H$82=-1,41 Binding 1,950943108 PHỤ LỤC 12 Tối ưu hóa hàm Yc với α = 0,7 Target Cell (Min) Original Cell Name Value Final Value 1,047503406 0,999204032 x11 $J$96 yc7 Adjustable Cells Original Cell Name Value Final Value 0,655138636 0,544589286 Cell Value Formula x11 $H$96 x1 x11 $I$96 x2 Constraints Cell Name x11 $H$96 x1 x2 0,655138636 $H$96=-1,41 Binding 1,954589286 PHỤ LỤC 13 Tối ưu hóa hàm Yc với α = 0,8 Target Cell (Min) Original Cell Name Value Final Value 1,055162299 0,999466346 x11 $J$110 yc8 Adjustable Cells Original Cell Name Value Final Value 0,656101851 0,547323918 Cell Value Formula x11 $H$110 x1 x11 $I$110 x2 Constraints Cell Name x11 $H$110 x1 x2 0,656101851 $H$110=-1,41 Binding 1,957323918 PHỤ LỤC 14 Tối ưu hóa hàm Yc với α = 0,9 Target Cell (Min) Original Cell Name Value Final Value 1,062821191 0,999727657 x11 $J$124 yc9 Adjustable Cells Original Cell Name Value Final Value 0,656844042 x2 0,549450854 Name Cell Value Formula x11 $H$124 x1 x11 $I$124 Constraints Cell x11 $H$124 x1 x2 0,656844042 $H$124=-1,41 Binding 1,959450854 ... dầu thơng d- limonene phải kết hợp chất rượu isopropyl hay ete glycol Tuy nhiên hợp chất dễ bay VOC (hợp chất hữu dễ bay hơi) có khả loại trừ mạnh chất dầu nhựa Phát minh Hoa Kỳ số 5025069 [11]... nhựa, người ta chia chúng thành loại chủ yếu sau đây: - Axit nhựa kiểu axit abietic gồm: Axit livopimaric, axit neoabietic, axit palustric - Axit nhựa kiểu axit pimaric gồm: Axit pimaric, axit