Nghiên cứu công nghệ xử lý nguyên liệu tre măng ngọt (dendrocalamus latiflorus) dùng trong sản xuất sản phẩm tre ép khối

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGỌC PHƯỚC PHẠM LÊ HOA NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU TRE MĂNG NGỌT (Dendrocalamus latiflorus) DÙNG TRONG SẢN XUẤT SẢN PHẨM TRE ÉP KHỐI Ngành: Kỹ thuật Chế biến lâm sản Mã số: 9549001 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1: PGS.TS Cao Quốc An 2: GS.TS Trần Văn Chứ HÀ NỘI 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận án Tiến sỹ kỹ thuật: “Nghiên cứu công nghệ xử lý nguyên liệu tre Măng (Dendrocalamus latiflorus) dùng sản xuất sản phẩm tre ép khối” mã số 9549001 cơng trình nghiên cứu riêng Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận án hoàn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác hình thức Tôi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng bảo vệ buận án Tiến sĩ lời cam đoan Hà Nội, tháng 11 năm 2021 Nghiên cứu sinh Phạm Lê Hoa Xác nhận duyệt luận án người hướng dẫn Người Hướng dẫn Người Hướng dẫn PGS TS Cao Quốc An GS TS Trần Văn Chứ ii LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hoàn thành luận án Tiến sĩ mang tên “Nghiên cứu công nghệ xử lý nguyên liệu tre Măng (Dendrocalamus latiflorus) dùng sản xuất sản phẩm tre ép khối” mã số 9549001, Tôi xin đặc biệt bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Cao Quốc An, GS.TS Trần Văn Chứ tận tình hướng dẫn cung cấp nhiều tài liệu có giá trị khoa học thực tiễn để tơi hồn thành Luận án Tơi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Viện Công nghiệp gỗ Nội thất, Trung tâm Thí nghiệm Phát triển Cơng nghệ, Thư viện, Thầy, Cô giáo Trường Đại học Lâm nghiệp tận tâm giúp đỡ suốt q trình học tập nghiên cứu Tơi xin chân thành cảm ơn Viện Công nghiệp rừng, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam giúp đỡ, tạo điều kiện cho thời gian thực Luận án Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng kính trọng, lịng biết ơn tới tồn thể người gia đình, đồng nghiệp, người thân động viên tạo điều kiện thuận lợi vật chất, tinh thần cho suốt thời gian qua Hà Nội, tháng 11 năm 2021 Nghiên cứu sinh Phạm Lê Hoa iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1 Công nghệ xử lý nhiệt công nghệ sản xuất tre ép khối 1.1.1 Công nghệ xử lý nhiệt 1.1.2 Công nghệ sản xuất tre ép khối phổ biến Việt Nam [7] 1.2 Tổng quan công nghệ xử lý nhiệt cho tre tre ép khối 12 1.2.1 Tình hình nghiên cứu giới .12 1.2.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 22 1.3 Kết luận chung rút từ tổng quan 26 1.3.1 Kết cơng trình có liên quan 26 1.3.2 Hướng nghiên cứu luận án 30 1.4 Đối tượng nghiên cứu 31 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu tổng quát: 31 1.4.2 Đối tượng nghiên cứu cụ thể: .31 1.5 Phạm vi nghiên cứu 31 1.5.1 Thông số cố định 31 1.5.2 Thông số thay đổi 32 1.6 Mục tiêu nghiên cứu 32 1.6.1 Mục tiêu lí luận 32 1.6.2 Mục tiêu thực tiễn 32 1.7 Nội dung nghiên cứu .33 1.8 Phương pháp nghiên cứu 33 1.8.1 Phương pháp lý thuyết 33 1.8.2 Phương pháp thực nghiệm 33 iv 1.9 Ý nghĩa Luận án .57 1.9.1 Ý nghĩa khoa học 57 1.9.2 Ý nghĩa thực tiễn 57 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT………………………………………… …58 2.1 Lý thuyết tre .58 2.1.1 Cấu trúc tre 58 2.1.2 Cấu trúc siêu hiển vi sợi tre 62 2.1.3 Cấu tạo tre ảnh hưởng thành phần tre đến tính chất tre .64 2.1.4 Cấu tạo tính chất tre Măng 68 2.2 Cơ chế biến đổi tính chất tre xử lý nhiệt 69 2.2.1 Cơ chế biến đổi khối lượng thể tích tre .69 2.2.2 Cơ chế biến đổi tính ổn định kích thước tre 70 2.2.3 Cơ chế biến đổi tính chất học tre .71 2.3 Lý thuyết tre ép khối 73 2.3.1 Tre ép khối 73 2.3.2 Công nghệ xử lý nhiệt thiết bị .74 2.3.3 Công nghệ làm khô sau ngâm tẩm nhựa 75 2.3.4 Công nghệ ép tre có khn 76 2.3.5 Yêu cầu tre ép khối 77 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 78 3.1 Kết kiểm tra đánh giá ảnh hưởng thông số xử lý nhiệt đến chất lượng tre nguyên dạng 78 3.1.1 Ảnh hưởng thông số xử lý đến hàm lượng celluloses 78 3.1.2 Ảnh hưởng thông số xử lý đến hàm lượng lignhin 80 3.1.3 Ảnh hưởng thông số xử lý đến khối lượng riêng 83 3.1.4 Ảnh hưởng thông số xử lý đến độ dãn nở xuyên tâm 89 3.1.5 Ảnh hưởng thông số xử lý đến độ bền uốn tĩnh 95 3.1.6 Ảnh hưởng thông số xử lý đến độ bền nén dọc thớ .102 3.1.7 Ảnh hưởng thông số xử lý đến độ bền trượt màng keo .108 3.1.8 Kết kiểm tra cấu tạo hiển vi tre .114 v 3.2 Kết kiểm tra đánh giá ảnh hưởng thông số xử lý nhiệt đến chất lượng tre ép khối 117 3.2.1 Ảnh hưởng thông số xử lý đến khối lượng riêng 117 3.2.2 Ảnh hưởng thông số xử lý đến độ trương nở chiều dày 124 3.2.3 Ảnh hưởng thông số xử lý đến độ bền uốn tĩnh 130 3.2.4 Ảnh hưởng thông số xử lý đến độ bền nén dọc thớ .139 3.2.5 Tối ưu hóa tham số xử lý nhiệt đến tính chất vật lý học tre ép khối .145 3.2.6 Kết kiểm tra khả kháng nấm .146 3.2.7 Kết kiểm tra cấu tạo hiển vi tre ép khối 148 3.3 Khảo nghiệm đề xuất qui trình 153 3.3.1 Khảo nghiệm kết tối ưu .153 3.3.2 Đề xuất qui trình sản xuất tre ép khối sử dụng tre Măng biến tính nhiệt 154 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 159 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 161 TÀI LIỆU THAM KHẢO 162 PHỤ LỤC vi BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu ASE ASTM CCD Ý nghĩa Khả chống trương nở Thiết kế hỗn hợp trung tâm Độ giảm độ bền uốn tĩnh DMTA Phân tích động lực EMC Độ ẩm cân HDF Ván sợi khối lượng thể tích cao KLR Khối lượng riêng MC Độ ẩm ML % Hiệp hội vật liệu thử nghiệm Hoa Kỳ DMOR MDF Đơn vị MPa % Kg/m3 % Ván sợi khối lượng thể tích trung bình Mất khối lượng % MOE Mô đun đàn hồi uốn tĩnh MPa MOR Độ bền uốn tĩnh MPa RMS Phương pháp bề mặt đáp ứng SD SEM Sai quân phương Kính hiển vi điện tử T Nhiệt độ xử lý t Thời gian xử lý TH Thủy -nhiệt Tg Nhiệt độ thủy tinh hóa Ts Độ dày WRE Khả chống hút nước TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam WA Hấp thụ nước o C phút, o C mm % vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần hóa học Bương biến tính nhiệt 15 Bảng 1.2 Thành phần hóa học Luồng biến tính nhiệt 15 Bảng 1.3 Tổng hợp thông số công nghệ xử lý nhiệt cho tre 27 Bảng 1.4 Tổng hợp kết xử lý nhiệt cho tre công nghệ tre ép khối 28 Bảng 1.5 Thông số khảo nghiệm với yếu tố ảnh hưởng .34 Bảng 1.6 Thông số thực nghiệm với yếu tố ảnh hưởng 37 Bảng 2.1 Tính chất tre Măng Ngọt [7] 69 Bảng 2.2 Yêu cầu chất lượng tre ép khối 77 Bảng 3.1 Kết khảo nghiệm kiểm tra độ bền uốn modul đàn hồi 130 Bảng 3.2 Kết phân tích phương sai 130 Bảng 3.3 Kết kiểm tra hàm lượng celluloses 78 Bảng 3.4 Kết kiểm tra hàm lượng lignin 81 Bảng 3.5 Kết kiểm tra khối lượng riêng tre xử lý mẫu đối chứng 84 Bảng 3.6 Kết phân tích ANOVA mơ hình bậc ảnh hưởng thơng số xử lý đến khối lượng riêng tre dạng xử lý nhiệt 85 Bảng 3.7 Kết phân tích phù hợp mơ hình với thực nghiệm 86 Bảng 3.8 Kết kiểm tra độ dãn nở xuyên tâm tre xử lý mẫu đối chứng 90 Bảng 3.9 Kết phân tích ANOVA mơ hình bậc ảnh hưởng thông số xử lý đến dãn nở xuyên tâm tre dạng xử lý nhiệt 91 Bảng 3.10 Kết phân tích phù hợp mơ hình với thực nghiệm 92 Bảng 3.11 Kết kiểm tra độ bền uốn tĩnh tre xử lý mẫu đối chứng .96 Bảng 3.12 Kết phân tích ANOVA mơ hình bậc ảnh hưởng thông số xử lý đến độ bền uốn tĩnh tre dạng xử lý nhiệt 97 Bảng 3.13 Kết phân tích phù hợp mơ hình với thực nghiệm 98 Bảng 3.14 Kết kiểm tra độ bền nén dọc thớ tre xử lý mẫu đối chứng 102 Bảng 3.15 Kết phân tích ANOVA mơ hình bậc ảnh hưởng thông số xử lý đến độ bền nén dọc thớ tre dạng xử lý nhiệt 103 Bảng 3.16 Kết phân tích phù hợp mơ hình với thực nghiệm .104 viii Bảng 3.17 Kết kiểm tra độ bền trượt màng keo tre xử lý mẫu đối chứng 108 Bảng 3.18 Kết phân tích ANOVA mơ hình bậc ảnh hưởng thơng số xử lý đến độ bền trượt màng keo tre 109 Bảng 3.19 Kết phân tích phù hợp mơ hình với thực nghiệm .110 Bảng 3.20 Kết kiểm tra khối lượng riêng tre ép khối mẫu đối chứng 118 Bảng 3.21 Kết phân tích ANOVA mơ hình bậc ảnh hưởng thơng số xử lý đến khối lượng riêng tre ép khối 119 Bảng 3.22 Kết phân tích phù hợp mơ hình với thực nghiệm .120 Bảng 3.23 Kết kiểm tra độ trương nở chiều dày tre ép khối mẫu đối chứng .124 Bảng 3.24.Kết phân tích ANOVA mơ hình bậc ảnh hưởng thông số xử lý đến trương nở chiều dày tâm tre ép khối 125 Bảng 3.25 Kết phân tích phù hợp mơ hình với thực nghiệm .126 Bảng 3.26 Kết kiểm tra độ bền uốn tĩnh tre ép khối mẫu đối chứng 133 Bảng 3.27 Kết phân tích ANOVA mơ hình bậc ảnh hưởng thơng số xử lý đến độ bền uốn tĩnh tre ép khối 134 Bảng 3.28 Kết phân tích phù hợp mơ hình với thực nghiệm .135 Bảng 3.29 Kết kiểm tra độ bền nén dọc thớ tre ép khối mẫu đối chứng 139 Bảng 3.30 Kết phân tích ANOVA mơ hình bậc ảnh hưởng thông số xử lý đến độ bền nén dọc thớ tre ép khối .140 Bảng 3.31.Kết phân tích phù hợp mơ hình với thực nghiệm 141 Bảng 3.32 Phạm vi mục tiêu biến đầu vào đầu cho qui hoạch tối ưu 145 Bảng 3.33.Bảng chế độ tối ưu tham số xử lý đến tính chất tre ép khối 145 Bảng 3.34 Bảng kết kiểm tra khả kháng nấm mẫu tre ép khối xử lý nhiệt chế độ tối ưu 146 Bảng 3.35 Kết kiểm tra khả kháng nấm mẫu tre ép khối không xử lý nhiệt 147 Bảng 3.36 Kết khảo nghiệm chế độ tối ưu 153 ix DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ bước sản xuất tre ép khối Hình 1.2 Tre nguyên liệu Hình 1.3 Bổ nan tre máy chẻ ống Hình 1.4 Bào cán dập tre .7 Hình 1.5 Lị xử lý nhiệt cho nan tre Hình 1.6 Nhúng keo cho nan tre Hình 1.7 Sấy màng keo Hình 1.8 Máy ép khuôn ép tre .10 Hình 1.9 Sấy đóng rắn máy sấy băng tải 11 Hình 1.10 Tấm ván tre sau dỡ khuôn 11 Hình 1.11 Qui trình sản xuất tre ép khối tre ép từ tre xử lý nhiệt 18 Hình 1.12 Ảnh hưởng nhiệt độ đến độ ẩm tre ép khối 20 Hình 1.13 Ảnh hưởng nhiệt độ đến độ bền uốn tĩnh tre ép khối 20 Hình 1.14 Sơ đồ tổng quát trình nghiên cứu thực nghiệm .34 Hình 1.15 Mơ hình tốn xác định thơng số tối ưu xử lý .35 Hình 1.16 Thiết kế thí nghiệm phương pháp RSM 36 Hình 1.17 Sơ đồ mơ tả q trình thực nghiệm xử lý nhiệt cho tre dạng .41 Hình 1.18 Mô tả lấy mẫu tre dạng nguyên 42 Hình 1.19 Sơ đồ mơ tả q trình thực nghiệm tạo tre ép khối 43 Hình 1.20 Mơ tả lấy mẫu tre dạng cán dập .43 Hình 1.21 Hình dạng kích thước mẫu thử độ bền trượt mạch keo 49 Hình 1.22 Mỗ tả cắt mẫu ảnh mẫu tre chụp ảnh SEM tre nguyên xử lý đối chứng 50 Hình 1.23 Tủ hút chân không thiết bị chụp ảnh SEM 51 Hình 1.24 Mơ tả cắt mẫu ảnh mẫu tre ép chụp ảnh SEM 56 Hình 2.1 Cấu trúc vi mơ thứ bậc tre .59 Hình 2 Cấu trúc phân cấp sợi tre .60 Hình 2.3 Hình ảnh hiển vi mặt cắt ngang 60 153 3.3 Khảo nghiệm đề xuất qui trình 3.3.1 Khảo nghiệm kết tối ưu Kết khảo nghiệm chế độ tối ưu ảnh hưởng đến tính chất tre có bảng 3.36 thể hình 3.27 Bảng 3.36 Kết khảo nghiệm chế độ tối ưu Kết khảo nghiệm Sai số Khối lượng riêng (g/cm3) 1,1 1,09 1,0092 Độ trương nở chiều dày (%) 8,65 8,66 0,9988 Độ bền uốn tĩnh (MPa) 136,60 136,25 1,0026 Độ bền nén (MPa) 74,21 73,13 1,0148 136.6 136.25 Kết chế độ tối ưu Chỉ tiêu KHỐI LƯỢNG RIÊNG (G/CM3) 74.21 8.66 8.65 1.09 1.1 Kết khảo nghiệm 73.13 Kết chế độ tối ưu ĐỘ TRƯƠNG NỞ CHIỀU DÀY (%) ĐỘ BỀN UỐN (MPA) ĐỘ BỀN NÉN (MPA) Hình 3.28 Biểu đồ so sánh kết khảo nghiệm vàchế độ tối ưu Căn vào bảng 3.36 đồ thị 3.28, nhận thấy sai số chế độ khảo nghiệm chế độ tối ưu khuyên chọn đạt mức thấp giá trị sai lệch không lớn 2% Mức độ tin cậy đạt 98% Kết hoàn toàn tin tưởng áp dụng cho sản xuất 154 Với kết so sánh với kết sản phẩm tre ép khối công ty BWG (thông tin trang web công ty BWG) cho thấy khối lượng riêng sản phẩm luận án có giá trị thấp (1,09 so với 1,1), độ trương nở có giá trị tương đương 3.3.2 Đề xuất qui trình sản xuất tre ép khối sử dụng tre Măng biến tính nhiệt 3.3.2.1 Sơ đồ công nghệ (Công đoạn 1) Tạo phôi tre - Tre Măng độ tuổi từ đến 4, lựa chọn chiều dài 3m phạm vi thân (từ 1,3 m cách gốc đến ngọn) - Bổ ống làm đến bốn phần để tạo kích thước tre có chiều rộng 100 mm, chiều dài 1; 2; m - Cán dập bào nan chiều dày 12 mm (Công đoạn 2) Sấy tre - Sấy tre bào độ ẩm 19- 20% Thường xuyên kiểm tra độ ẩm - Sau sấy xong đưa sang công đoạn xử lý nhiệt để biến tính nhiệt (Cơng đoạn 3) Xử lý nhiệt độ cao Xử lý nhiệt độ cao cho tre môi trường chân không với thông số xử lý sau: Nhiệt độ xử lý: 153 oC; Thời gian xử lý: khoảng (123 phút); Áp suất chân không: 0,1 Bar (Công đoạn 4) Ổn định tre (Công đoạn 5) Nhúng keo ép nguội Nhiệt độ 20±3 oC, độ ẩm 65±5%, thời gian ngày - Nhúng keo PF (Phenol Formadehyde)trong thời gian từ 10 đến 15 phút Sấy tre nhúng keo độ ẩm 15% - Ép khối phương pháp ép nguội: Áp suất ép 75 MPa (Công đoạn 6) Sấy đóng rắn Sấy gia nhiệt: Nhiệt độ sấy từ 80-140 oC, thời gian sấy đóng rắn 4,5 phút/1mm chiều dày (Công đoạn 7) Ổn định tre ép khối Dỡ khn, Để tre ép khối mơi trường có nhiệt độ 20±3 o C, độ ẩm 65±5%, thời gian ngày Hình 3.29.Sơ đồ cơng nghệ sản xuất tre ép khối biến tính nhiệt 155 3.3.2.2 Mơ tả quy trình Cơng đoạn 1: Tạo phơi gỗ Bước 1: Cắt tre - Nguyên liệu: Tre Măng có độ tuổi từ 3-4 năm tuối, tre không bị mục ải, không bị gãy - Máy móc thiết bị chính: Cưa đĩa, cưa xăng - Thiết bị hỗ trợ, kiểm tra: Xe nâng, thước đo dây, thước kẹp - Mô tả: Cắt khúc theo cấp chiều dài sau: 1000, 2000, 3000 mm tùy theo kích thước yêu cầu Cách thức cắt lựa chọn theo: Hình 3.30 Hình 3.30 Sơ đồ cắt khúc tre dùng để sản xuất ván ép khối biến tính nhiệt Bước 2: Bổ ống, bào, cán dập Bổ ơng theo hình 3.31 Đối với tre có đường kính nhỏ 15cm bổ ống làm phần nhau, tre có đường kính lớn 15 cm bổ ống thành phần Hình 3.31 Phương án bổ ống tre 156 Cán dập bào nan kích thước: 12 x 100 x l, mm Kích thước thay đổi theo đơn hàng chiều dày không sai lệch 5mm Cơng đoạn 2: Sấy nan tre Sấy tre lị sấy để tre đạt độ ẩm 19-20% Nhiệt độ sấy khơng cao 100 oC Khi sấy cần phải có kê lớp nan tre, lớp nan xếp cách kê để đảm bảo độ ẩm nan dồng đều, kích thước kê đảm bảo tối thiểu 20 x 20 mm (Hình 3.32) Hình 3.32 Phương pháp xếp đống sấy Công đoạn 3: Xử lý nhiệt độ cao Tre sau sấy độ ẩm yêu cầu đưa đến thiết bị xử lý nhiệt để xử lý nhiệt độ cao chân không Nhiệt độ xử lý: 153 oC; Thời gian xử lý: khoảng (123 phút); Áp suất chân không: 0,1 Bar Thiết bị: Sử dụng loại bình xử lý nhiệt- chân khơng có khả tăng nhiệt nhanh có hiển thị nhiệt độ, áp suất chân không Công đoạn 4: Ổn định tre Đặt tre mơi trường có nhiệt độ 20±3 oC, độ ẩm 65±5%, thời gian ngày Nơi đặt phải môi trường tránh mưa, nắng Nên đặt kho có hệ thống điều nhiệt, điều ẩm ánh sáng Thiết bị hỗ trợ: Máy đo nhiệt, máy đo ẩm 157 Công đoạn 5: Nhúng keo ép tre Bước 1: Nhúng keo Loại keo: PF (phenol fomadehyde) có thơng số sau: Độ nhớt keo 30 oC 20-80 cP; Độ pH 9,5-10,5; Hàm lượng khô (3 giờ, 135 °C) 48-52%; Khả hòa tan nước (25°C) lớn 20 lần Nhúng tre cho nan tre ngập sâu keo khoảng 3-5 mm Thời gian nhúng từ 10-15 phút Lượng keo thấm 300-400 kg/tấn tre Bước 2: Sấy khơ Tồn nan tre sau sấy khơ độ ẩm 15%, Nhiệt độ sấy không 60 oC Bước 3: Ép khối Tre sau sấy đạt độ ẩm yêu cầu đưa vào máy ép nguội để thực nén ép Máy ép cần đảm bảo yêu cầu sau, máy phải đạt áp lực tối thiểu 75MPa Khi ép cần có khn ép để định hình khối, khn ép phải có khả chịu lực ép lớn 75MPa có khóa để định hình khối (ngăn đàn hồi khối tre) khoảng cách khóa khơng lớn 50 cm Hình 3.33 Ép khối tre máy ép nguội có khn ép Cơng đoạn 6: Sấy đóng rắn keo Sau ép xong mang khn ép vào sấy đóng rắn màng keo nhiệt độ 80-140 oC tùy theo loại thiết bị Có thể sấy theo cấp sau thiết bị sấy băng tải: Vùng 1: 3m đầu nhiệt độ môi trường; Vùng 2: 3m nhiệt độ 80 oC 158 -120 oC;Vùng 3: 3m tiếp 120oC -135oC; Vùng 4: 21m tiếp nhiệt độ 130 oC -140 oC; Vùng 5: 10m tiếp nhiệt độ 80 oC -130 oC; Vùng 6: 5m nhiệt độ môi trường Thời gian sấy: 4,5 phút/1mm chiều dày cho vùng 2, 3, 4,5 Thời gian sấy cho vùng 10 phút, vùng 20 phút Thiết bị sấy: Máy sấy băng tải, máy ép nhiệt, lò xử lý nhiệt độ cao Thiết bị hỗ trợ: Thiết bị đo nhiệt Công đoạn 7: Ổn định tre ép khối Dỡ khuôn, để tre ép khối mơi trường có nhiệt độ 20±3 oC, độ ẩm 65±5%, thời gian ngày Tránh đặt tre sát mặt đất, khoảng cách cách đất tổi thiểu 30 cm, khối tre cần xếp cách khoảng 2-3 cm 159 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận án: “Nghiên cứu công nghệ xử lý nguyên liệu tre Măng dùng sản xuất sản phẩm tre ép khối” đạt kết sau: (1) Ảnh hưởng thông số xử lý nhiệt đến chất lượng tre nguyên dạng - Nhiệt độ, thời gian xử lý nhiệt độ ẩm tre có ảnh hưởng rõ nét đến khối lượng riêng, độ dãn nở xuyên tâm, độ bền uốn tĩnh độ bền nén dọc nguyên liệu tre Măng Cụ thể: Khối lượng riêng độ dãn nở xuyên tâm giảm tăng tăng nhiệt độ, tăng thời gian xử lý giảm độ ẩm tre; Độ bền uốn tĩnh, độ bền nén dọc độ bền trượt màng keo tăng nhẹ nhiệt độ thời gian xử lý tăng - Khi nhiệt độ xử lý cao 160oC, thời gian dài 120 phút độ ẩm 15% độ bền uốn tĩnh,độ bền nén dọc độ bền trượt màng keo có xu hướng giảm nhẹ; Khi nhiệt độ cao 180oC thời gian xử lý dài 180 phút độ ẩm 12% độ bền uốn tĩnh, độ bền nén độ bền trượt màng keo có xu hướng giảm mạnh - Cấu tạo hiển vi tre xử lý nhiệt có nhiều thay đổi so với tre chưa xử lý Lỗ mạch tế bào mô mềm lớn hơn, xuất nhiều vết nứt tre xử lý nhiệt.Đây yếu có lợi cho xâm nhập nhựa PF vào cấu trúc vi mô tre từ hình thành liên kết chéo cao polyme nhiệt rắn tre ép khối (2) Ảnh hưởng thông số xử lý nhiệt đến chất lượng tre ép khối Nhiệt độ, thời gian xử lý nhiệt độ ẩm tre có ảnh hưởng rõ nét đến khối lượng riêng, độ dãn nở xuyên tâm, độ bền uốn tĩnh độ bền nén dọc tre Măng ép khối Cụ thể: Tre ép khối từ nguyên liệu qua xử lý nhiệt có kết độ bền uốn tĩnh nén dọc thớ cao với mẫu tre ép khối có nguyên liệu chưa xử lý nhiệt Tuy nhiên nhiệt độ cao 180 oC thời gian xử lý dài 180 phút độ ẩm 12% độ bền uốn tĩnh độ bền nén dọc tre ép khối có xu hướng giảm mạnh - Thông số tối ưu xử lý nhiệt cho tre: Nhiệt độ (153,14 oC), Thời gian (123,26 160 phút) độ ẩm tre 19,91% Áp suất chân không 0,1 Bar - Cả hai mẫu tre ép khối có xử lý nhiệt khơng xử lý nhiệt có khả kháng nấm tốt tức số DSI thấp số DSI tiêu chuẩn mức thấp 89,4 Chỉ số DSI mẫu tre ép khối xử lý nhiệt chế độ tối ưu đạt 70,96 mẫu tre ép khối không xử lý nhiệt đạt 80,84 Khả kháng nấm mẫu tre ép khối xử lý nhiệt tốt mẫu tre ép khối không xử lý nhiệt - Chất lượng tre ép khối đạt qua số tiêu chí sau: Khối lượng riêng đạt 1,09 g/cm3, độ trương nở chiều dày đạt 8,66%; độ bền uốn tĩnh đạt 136,25 MPa, độ bền nén dọc đạt 73,13 MPa (3) Qui trình sản xuất tre ép khối Luận án đưa qui trình sản xuất tre ép khối từ nguyên liệu Tre Măng gồm cơng đoạn mô tả rõ việc thực các công đoạn Kiến nghị (1) Để định hướng giải pháp gia công phù hợp cho tre ép khối cần nghiên cứu khả gia công tre máy thông dụng (2) Luận án chưa đánh giá số tiêu chí như, độ bám dính mạch keo, độ bền tự nhiên, khả trang sức tre ép khối, cần có cơng trình khác nghiên cứu riêng vấn đề (3) Cần có đánh giá khách quan tính hiệu kinh tế việc sử dụng tre ép khối biến tính với loại gỗ rừng trồng phổ biến gỗ Keo, Thông (4) Trên sở kết Luận án tồn chưa nghiên cứu thành phần chất hòa tan tre Măng ngọt, cần có cơng trình nghiên cứu cấu tạo thành phần hóa học tre trước sau xử lý cách chuyên sâu (5) Triển khai nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nguyên liệu Tre măng dùng sản xuất sản phẩm tre ép khối vào sản xuất đưa sản phẩm phổ biến thị trường 161 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Năm cơng Tên báo bố Ảnh hưởng xử lý nhiệt tre Măng 2019 (Dendrocalamus latiflorus)s đến tính chất học ván tre ép khối 2021 Tên tạp chí góp Tạp chí Khoa học Công nghệ Lâm Đồng tác giả nghiệp Ảnh hưởng nhiệt độ, thời gian xử Tạp chí Khoa lý nhiệt độ ẩm tre đến số tính học Công chất tre Măng (Dendrocalamus nghệ Lâm latiflorus) Mức độ đóng nghiệp Đồng tác giả 162 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Cao Quốc An Phạm Văn Chương (2007), "Nghiên cứu tính sản xuất bột giấy từ tre Việt Nam", Tạp chí NN PTNT 17, tr 73-77 Trương Hồi Chính (2010), "Nghiên cứu khả chịu lực vật liệu tre hỗn hợp (composite) ứng dụng xây dựng", Tạp chí Khoa học Công nghệ 4, tr 7-15 Phạm Văn Chương Nguyễn Trọng Kiên (2013), "Ảnh hưởng thông số cơng nghệ đến tính chất học, vật lí sản phẩm tre ép khối", Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Lâm nghiệp 1, tr 78-87 Nguyễn Thị Hương Giang Hoàng Mạnh Thường (2017), "Ảnh hưởng độ ẩm đến biến đổi nhiệt độ bên ván trình ép nhiệt cao tần ván ép khối tre" Nguyễn Vũ Giang cộng (2017), "Nghiên cứu số tính chất vật liệu polyme compozit PA11/bột tre có sử dụng chất tương hợp PVA", Tạp chí Khoa học Công nghệ Việt Nam 20(9) Phan Thanh Giàu (2012), Nghiên cứu biện pháp xử lý nâng cao chất lượng nguyên liệu tre, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng Nguyễn Quang Trung (2019), "Nghiên cứu công nghê ̣ sản xuấ t tre ép khối làm vâ ̣t liê ̣u xây dựng và nô ̣i thấ t vùng Tây Bắ c", Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội Nguyễn Quang Trung Phạm Văn Chương (2014), "Hồn thiện cơng nghệ sản xuất ván cốp pha từ tre luồng", Tạp chí Khoa học lâm nghiệp 1, tr 3224-3230 Nguyễn Văn Xuyến (2002), Hoá lý cấu tạo phân tử liên kết hoá học,, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Tài liệu tiếng Anh 10 11 12 13 14 UMK Anwar cộng (2009), "Effect of curing time on physical and mechanical properties of phenolic-treated bamboo strips", Industrial crops products 29(1), tr 214-219 Martina Bremer cộng (2013), "Effects of thermal modification on the properties of two Vietnamese bamboo species Part II: Effects on chemical composition", BioResources 8(1), tr 981-993 Rachel A Burton, Michael J Gidley Geoffrey B Fincher (2010), "Heterogeneity in the chemistry, structure and function of plant cell walls", Nature chemical biology.6(10), tr 724-732 ID Cave (1997), "Theory of X-ray measurement of microfibril angle in wood", Wood science technology 31(4), tr 225-234 Valérie Cornuault cộng (2015), "Monoclonal antibodies indicate low- 163 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 abundance links between heteroxylan and other glycans of plant cell walls", Planta 242(6), tr 1321-1334 PV Chuong (2011), Influences of the hydro-thermal treatment on physical properties of Acacia auriculiformis wood, 2011 International Symposium on Comprehensive Utilization of Wood Based Resources Zhejiang A&F University, Lin'an, Zhejiang, tr 105-110 Patrick G Dixon Lorna J Gibson (2014), "The structure and mechanics of Moso bamboo material", Journal of the Royal Society Interface 11(99), tr 20140321 Bruno Esteves Helena Pereira (2009), "Wood modification by heat treatment: A review", BioResources 4(1), tr 370-404 Huajian Gao cộng (2003), "Materials become insensitive to flaws at nanoscale: lessons from nature", Proceedings of the national Academy of Sciences 100(10), tr 5597-5600 D Grosser W Liese (1973), "Present status and problems of bamboo classification", Journal of the Arnold Arboretum 54(2), tr 293-308 Dietger Grosser Walter Liese (1971), "On the anatomy of Asian bamboos, with special reference to their vascular bundles", Wood Science technology 5(4), tr 290-312 Meisam K Habibi Yang Lu (2014), "Crack propagation in bamboo's hierarchical cellular structure", Scientific reports 4(1), tr 1-7 Meisam K Habibi cộng (2016), "Viscoelastic damping behavior of structural bamboo material and its microstructural origins", Mechanics of Materials 97, tr 184-198 Cécile Hervé, Susan E Marcus J Paul Knox (2011), "Monoclonal antibodies, carbohydrate-binding modules, and the detection of polysaccharides in plant cell walls", The plant cell wall, Springer, tr 103-113 Yuxiang Huang cộng (2019), "Progress of bamboo recombination technology in China", Advances in Polymer Technology 2019 Ingomar Jäger Peter Fratzl (2000), "Mineralized collagen fibrils: a mechanical model with a staggered arrangement of mineral particles", Biophysical journal 79(4), tr 1737-1746 Susheel Kalia, BS Kaith Inderjeet Kaur (2011), Cellulose fibers: bio-and nanopolymer composites: green chemistry and technology, Springer Science & Business Media Chih-Hsuan Lee cộng (2018), "Effects of thermal modification on the surface and chemical properties of moso bamboo", Construction Building Materials 178, tr 59-71 Walter Liese (1998), The anatomy of bamboo culms, Vol 18, Brill 164 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 IM Low, ZY Che BA Latella (2006), "Mapping the structure, composition and mechanical properties of bamboo", Journal of materials research 21(8), tr 19691976 RD Manalo MN Acda (2009), "Effects of hot oil treatment on physical and mechanical properties of three species of Philippine bamboo", Journal of Tropical Forest Science, tr 19-24 Lesley McCartney, Susan E Marcus J Paul Knox (2005), "Monoclonal antibodies to plant cell wall xylans and arabinoxylans", Journal of Histochemistry Cytochemistry 53(4), tr 543-546 Fandan Meng cộng (2019), "Improvement of dimensional stability, and biological resistance of bamboo‐ composites", Polymer Composites 40(2), tr 506-513 Fandan Meng cộng (2019), "Improvement of dimensional stability, and biological resistance of bamboo‐ composites", Polymer Composites 40(2), tr 506-513 RJ Murphy KL Alvin (1992), "Variation in fibre wall the water repellency, based fiber reinforced the water repellency, based fiber reinforced structure in bamboo", IAWA Journal 13(4), tr 403-410 Lin Ni cộng (2016), "Manufacture and mechanical properties of glued bamboo laminates", BioResources 11(2), tr 4459-4471 Cong Trung Nguyen cộng (2012), "The effects of thermal modification on the properties of two Vietnamese bamboo species, Part I: effects on physical properties", BioResources 7(4), tr 5355-5366 Narayan Parameswaran (1980), "Ultrastructural aspects of bamboo cells", Technology 14, tr 587–609 Jin-qiu Qi cộng (2012), "Morphologies of crushed bamboo veneer used for bamboo-based fiber composites", China Wood Industry 26(2), tr 6-9 L Qin (2010), "Effect of thermo-treatment on physical, mechanical properties and durability of reconstituted bamboo lumber", Beijing: Chinese Academy Of Forestry Andreas O Rapp (2001), Review on heat treatments of wood, Proceedings of special seminar, Antibes, France W Razak cộng (2005), "Effect of heat treatment using palm oil on properties and durability of Semantan bamboo", Journal of Bamboo Rattan 4(3), tr 211-220 A Sakakibara (1980), "A structural model of softwood lignin", Wood Science technology 14(2), tr 89-100 Rafidah Salim cộng (2010), "Effect of oil heat treatment on physical 165 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 properties of semantan bamboo (Gigantochloa scortechinii Gamble)", Modern Applied Science 4(2), tr 107 Kade Schmitz, Skye Dascher Shalto Dascher (2019), "Effects of Heat Treatment on the Dimensional Stability and Mechanical Properties of Guadua Bamboo", Material engineering 214 K Schulgasser A Witztum (1992), "On the strength, stiffness and stability of tubular plant stems and leaves", Journal of theoretical biology 155(4), tr 497-515 Weiwei Shangguan cộng (2015), "Strength models of bamboo scrimber for compressive properties", Journal of Wood Science 61(2), tr 120-127 Harini Sosiati Harsojo (2014), "Effect of combined treatment methods on the crystallinity and surface morphology of kenaf bast fibers", Cellulose Chemistry Technology.48(1-2), tr 33-43 Ihak Sumardi Shigehiko Suzuki (2014), "Dimensional stability and mechanical properties of strandboard made from bamboo", BioResources 9(1), tr 1159-1167 Ihak Sumardi Shigehiko %J BioResources Suzuki (2014), "Dimensional stability and mechanical properties of strandboard made from bamboo" 9(1), tr 1159-1167 Divino Eterno Teixeira, Rodrigo Pinheiro Bastos Sergio Alberto de Oliveira Almeida (2015), "Characterization of glued laminated panels produced with strips of bamboo (Guadua magna) native from the brazilian cerrado", Cerne 21(4), tr 595-600 T Tono K Ono (1962), "The layered structure and its morphological transformation by acid treatment", Journal of Japanese Wood Research Society 8, tr 245-249 Razak Wahab cộng (2013), "Chemical composition of four cultivated tropical bamboo in genus Gigantochloa", Journal of Agricultural Science 5(8), tr 66 Ulrike GK Wegst cộng (2015), "Bioinspired structural materials", Nature materials 14(1), tr 23-36 David V Wilbrink cộng (2010), "Scaling of strength and ductility in bioinspired brick and mortar composites", Applied Physics Letters 97(19), tr 193701 Sina Youssefian Nima Rahbar (2015), "Molecular origin of strength and stiffness in bamboo fibrils", Scientific reports 5(1), tr 1-13 Yanglun Yu cộng (2019), "The reinforcing mechanism of mechanical properties of bamboo fiber bundle‐ reinforced composites", Polymer Composites 40(4), tr 1463-1472 Hong Yun cộng (2016), "Effect of heat treatment on bamboo fiber 166 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 morphology crystallinity and mechanical properties", Wood Res-Slovakia 61, tr 227-233 Ulysses José Zaia cộng (2015), "Production of particleboards with bamboo (Dendrocalamus giganteus) reinforcement", BioResources, tr 1424-1433 Ya Mei Zhang, Yang Lun Yu Wen Ji Yu (2013), "Effect of thermal treatment on the physical and mechanical properties of Phyllostachys pubescen bamboo", European Journal of Wood Products 71(1), tr 61-67 Yamei Zhang Wenji Yu (2015), "Changes in surface properties of heat-treated Phyllostachys pubescens bamboo", BioResources 10(4), tr 6809-6818 He Zhao, Kang-ping Lu Jin-guo Lin (2015), "Effect on Properties of Phyllostachys Heterocycla Cv Pubescens by Heat Treatment with Oil Medium", Forestry Machinery Woodworking Equipment tr 12 RJ Zhao cộng (2010), "Effects of steam treatment on bending properties and chemical composition of moso bamboo (Phyllostachys pubescens)", Journal of Tropical Forest Science, tr 197-201 Raimo Alén, Eeva Kuoppala Pia Oesch (1996), "Formation of the main degradation compound groups from wood and its components during pyrolysis", Journal of analytical and Applied Pyrolysis 36(2), tr 137-148 Mihaela Campean, Sachio Ishll Sergiu Georgescu (2017), "Drying time and quality of eds-treated compared to untreated beech wood (Fagus japonica)", Pro Ligno 13(3), tr 23-30 Fan-dan Meng cộng (2016), "Surface chemical composition analysis of heat-treated bamboo", Applied Surface Science 371, tr 383-390 Ya Mei Zhang, Yang Lun Yu Wen Ji Yu (2013), "Effect of thermal treatment on the physical and mechanical properties of Phyllostachys pubescen bamboo", European Journal of Wood and Wood Products 71(1), tr 61-67 Yamei Zhang, Wenji Yu Yahui Zhang (2013), "Effect of steam heating on the color and chemical properties of Neosinocalamus affinis bamboo", Journal of Wood Chemistry and Technology 33(4), tr 235-246 A Witek et a (2014), "Application of response surface methodology and artificial neural network methods in modelling and optimization of biosorption process", Bioresource Technology PHỤ LỤC ... cơng trình nghiên cứu cơng nghệ xử lý ngun liệu cho tre ép khối Tuy nhiên, nghiên cứu công nghệ xử lý cho nguyên liệu tre Măng Ngọt dùng làm nguyên liệu để sản xuất sản phẩm tre ép khối chưa có... thuật sản xuất tre ép khối nghiên cứu phát triển kỹ thuật ép, ngâm tẩm keo q trình cơng nghệ sản xuất tre ép khối thực Ban đầu nguyên liệu cho sản xuất tre ép khối phế liệu trình sản xuất sản phẩm. .. ? ?Nghiên cứu cơng nghệ xử lý biến tính ngun liệu tre Măng (Dendrocalamus latiflorus) dùng sản xuất sản phẩm tre ép khối? ?? CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1 Cơng nghệ xử lý nhiệt công nghệ