Xác định thành phần hóa học cơ bản của gỗ lim xanh (erythrophleum fordii) và sến mật (madhuca pasquieri h j lam

Xuất phát từ thực tế, đồng thời để có cơ sở cho việc để xuất mang tính chất định hướng đối với việc sử dụng các loại gỗ này và được sự đồng ý của khoa Chế Biến Lâm Sản, bộ môn Khoa Học G

Lời cám ơn

Nhân dịp hoàn thành khóa luận của mình cho tôi được bày tỏ lòng biết

ơn sâu sắc tới cô giáo TS Nguyễn Thị Minh Nguyệt người đã tận tình hướng

dẫn giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt quá trình làm khóa luận tốt nghiệp

Qua đây cũng cho tôi gửi lời cám ơn đến tất cả các thầy, cô trường đại học Lâm Nghiệp, các thầy cô trong khoa chế biến lâm sản nói riêng đã giảng dạy và truyền đạt cho tôi những kiến thức bổ ích, quý báu trong suốt quá trình tôi học tập tại trường Cám ơn thầy giáo Lê Quang Diễn đã giúp đỡ trong quá trình tôi thực tập tốt nghiệp tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Cuối cùng tôi xin chân thành cám ơn bạn bè đồng nghiệp và người thân

đã ủng hộ, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua

Xin chân thành cám ơn!

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỂ 1

Mục tiêu, nội dung, phương pháp và ý nghĩa nghiên cứu của đề tài 2

Phần I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 3

1.1 Sự cần thiết của việc nghiên cứu thành phần hóa học gỗ 3

1.2 Tình hình nghiên cứu 3

Phần II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

2.1 LÝ THUYẾT CẤU TẠO VI MÔ CỦA GỖ 6

2.1.1 Nền tảng cơ bản cấu tạo nên vách tế bào 6

2.1.2 Thành phần hóa học của gỗ 7

Phần III: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

3.1 Vật liệu nghiên cứu 18

3.1.1 Giới thiệu về gỗ lim xanh và gỗ sến mật 18

3.1.2 Chuẩn bị mẫu nghiên cứu 20

3.2 Phương pháp nghiên cứu 21

3.2.1 Xác định định độ ẩm nguyên liệu sợi thực vật 21

3.2.2 Xác đinh hàm lượng các chất tan trong nước 23

3.2.3 Xác định hàm lượng chất chiết xuất trong dung dịch NaOH 1% 25 3.2.4 Xác định hàm lượng chất chiết xuất trong dung môi axeton 26

3.2.5 Xác đinh hàm lượng cellulose 29

3.2.6 Xác định hàm lượng lignin 32

3.2.7 Hàm lượng pentozan 33

Phần IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 36

4.1 Hàm lượng ẩm(W) 36

4.3 Hàm lƣợng các chất chiết xuất tan trong NaOH 1%. 37

4.5 Hàm lƣợng các chất chiết xuất tan trong axeton 39

4.6 Hàm lƣợng Cellulose 39

4.7 Hàm lƣợng lignin 41

Phần V:KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43

4.1 Kết luận 43

4.2 Kiến nghị 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

PHỤ MỤC 46

ĐẶT VẤN ĐỂ

Gỗ là nguồn nguyên liệu rất gần gũi với cuộc sống con người Từ xa xưa, cha,ông ta đã sử dụng đến gỗ để xây nhà, làm vũ khí, làm nguyên liệu Ngày nay, tuy cuộc sống ngày càng phát triển, gỗ càng trở thành một nguyên liệu được ưa chuộng và thời trang

Với thực trạng như vậy, đã là một điều đáng vui mừng cho ngành công nghiệp chế biến gỗ Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân khác nhau rừng tự nhiên ngày càng cạn kiệt, không còn giữ vai chủ đạo cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến gỗ, còn rừng trồng công nghiệp thì chưa đủ khả năng thay thế cho rừng tự nhiện Mặt khác, nhu cầu sử dụng các sản phẩm về gỗ ngày càng tăng cả về số lượng và chất lượng do đó việc nghiên cứu tìm nguồn nguyên liệu mới, cũng như sử dụng có hiệu quả nguồn nguyên liệu có sẵn có ý nghĩa rất quan trọng

Các loại gỗ Lim xanh( gỗ nhóm II) và Sến mật ( thuộc gỗ nhóm II) với ưu thế:có tính chất cơ lý cơ lý cao nhất, các ứng lực ép dọc, uốn tĩnh, kéo dọc thớ, có trị số lớn nhất ( 1) Cho nên đã được sử dụng rộng rãi từ rất sớm Tuy nhiên, hiện nay chưa có đề tài nghiên cứu nào tìm hiểu về thành phần hóa học của các loại gỗ này

Xuất phát từ thực tế, đồng thời để có cơ sở cho việc để xuất mang tính chất định hướng đối với việc sử dụng các loại gỗ này và được sự đồng ý của khoa Chế Biến Lâm Sản, bộ môn Khoa Học Gỗ tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:

“Xác định thành phần hóa học cơ bản của gỗ Lim xanh (Erythrophleum

fordii) và Sến mật (Madhuca pasquieri H.J.Lam)”

Mục tiêu, nội dung, phương pháp và ý nghĩa nghiên cứu của đề tài

+ Mục tiêu nghiên cứu

Xác định được hàm lượng thành phần hóa học gỗ lim xanh, sến mật

+ Đối tượng nghiên cứu

- Gỗ Lim xanh (Erythrophleum fordii)

- Gỗ Sến mật ( Madhuca pasquieri H.J.Lam)

+ Nội dung nghiên cứu

- Xác định hàm lượng chất chiết xuất tan trong axeton;

- Xác định hàm lượng chất chiết xuất trong nước nóng và nước lạnh;

- Xác định hàm lượng chất chiết xuất trong NaOH 1%;

- Xác định hàm lượng cellulose;

- Xác định hàm lượng pentozan;

- Xác định hàm lượng lignin

+ Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Lấy mẫu và xác định theo các

tiêu chuẩn( TAPPI)

- Kế thừa: thu thập thông tin trong các tài liệu: tài liệu nghiên cứu, trang thông tin khoa học, báo trí .v v

+ Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần làm cơ sở căn cứ, từ đó định hướng sử dụng có hiệu quả hơn các loại gỗ này

Phần I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 Sự cần thiết của việc nghiên cứu thành phần hóa học gỗ

Để sử dụng gỗ sao cho có hiệu quả, tỷ lệ lợi dụng cao nhất chúng ta phải hiểu thành phần hóa học, tính chất cơ lý và cấu tạo của gỗ

Hiện nay, tỷ lệ lợi dụng gỗ trong khai thác là: 30-35% Gốc, cành, ngọn, lá, cây sâu bệnh, dập vỡ bỏ lại ở rừng Trong khâu cưa xẻ, tỷ lệ thành khí mới chỉ đạt trung bình là 60% thể tích Đầu mẩu, bìa bắp, mùn cưa, chỉ dùng làm củi Do đó tỷ lệ lợi dụng chúng mới chỉ đạt ( 30÷35) x 60% = 18÷21%, trung bình là 20% là quá thấp Chưa kể đến quá trình khai thác, vận chuyển, lưu bãi gỗ bị nấm mọt phá hoại, thất thoát do lũ lụt gây ra Trong khi

đó tỷ lệ lợi dụng chung của các nước trên thế giới như: Nga là 80÷85%, Đức

là 90÷95% thể tích cây( 1)

Điều hạn chế này là hậu quả của sự thiếu hiểu biết về gỗ Trong chuyên ngành hóa lâm sản, chúng ta biết: gỗ có thể sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực: sản xuất bột giấy, tách tinh dầu, tạo sợi tổng hợp, sản xuất rượu, Tuy vậy mỗi loại gỗ lại có đặc tính riêng, để biết gỗ sử dụng vào mục đính nào sao cho hiệu quả chúng ta cần tìm hiểu về thành phần hóa học của chúng

1.2 Tình hình nghiên cứu

Hiện nay tại Việt nam vẫn còn rất ít đề tài nghiên cứu về thành phần hóa học gỗ, tuy đã được sử dụng từ rất lâu, nhưng chúng ta vẫn chưa biết chính xác về thành phần hóa học cơ bản của chúng Do tài liệu tra cứu ít đã cản trở cho việc tra cứu các dữ liệu, thiếu cơ sở cho việc gia công chế biến gỗ.Một số đề tài trong nước đã được nghiên cứu:

+) Qua kết quả đề tài tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Thị Hằng về

thành phần hóa học của gỗ Bạch Đàn Trắng ( nhóm VI), khóa luân tốt nghiệp năm 2006 thu được một số kết quả chính cụ thể :

- Hàm lượng cellulose gỗ Bạch đàn: 5 tuổi là 43,34%; 10 tuổi là 46.64

%; 15 tuổi là 48,67%

- Hàm lượng lignin gỗ Bạch đàn: 5 tuổi là 28.54%; 10 tuổi là 31.52 %; 15tuổi là 33.07%

- Hàm lượng chất chiết xuất như bảng 1.1:

Bảng 1.1.Bảng hàm lƣợng các chất chiết xuất trong gỗ Bạch Đàn Trắng

Tuổi Nước nóng Nước lạnh NaOH 1% Ete Cồn

5 6.37 6.34 17.10 11.51 13.87

10 6.70 6.43 17.13 12.99 14.27

15 7.11 6.71 17.37 14.76 14.81

+) Qua kết quả đề tài tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Thị Thúy Nga

năm 2004 về thành phần hóa học của gỗ Sa Mộc( nhóm V) 15 tuổi thu được các kết quả như sau:

- Hàm lượng cellulose là 45.40%

- Hàm lượng lignin là 39,40%

- Hàm lượng pentozan là 14,18%

- Hàm lượng các chất chiết xuất trong các dung môi như bảng1.2:

Bảng 1.2.Bảng hàm lƣợng các chất chiết xuất trong gỗ Sa mộc

5 tuổi 10 tuổi 15 tuổi 20 tuổi 25 tuổi Nước nóng (%) 6.88 7.25 7.45 7.71 7.80

- Hàm lượng cellulose ở gốc là: 45.48%;

- Hàm lượng cellulose ở ngọn là: 48.64%

+) Qua kết quả đề tài tốt nghiệp của sinh viên Bủi Thị Quyên năm

2007 về biến đổi thành phần lignin trên thân cây Bạch Đàn Trắng( nhóm IV), thu được các kết quả như sau:

Cho đến nay vẫn chưa có nghiên cứu nào về thành phần hóa học của các loại gỗ nhóm I, II, III

Phần II:

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 LÝ THUYẾT CẤU TẠO VI MÔ CỦA GỖ

2.1.1 Nền tảng cơ bản cấu tạo nên vách tế bào

Gỗ cây do vô số tế bào cấu tạo nên, các tế bào liên kết với nhau bằng mạng pectic giống như vữa gắn các viên gạch Qua nghiên cứu cấu tạo gỗ cho thấy: Vách tế bào là một tổ chức quan trọng của tế bào gỗ, cấu tạo của cấu trúc vách tế bào là nhân tố ảnh hưởng đến các tính chất của gỗ Vách tế bào chủ yếu do cellulose và lignin tạo nên: Cellulose làm thành sườn vững chắc như cốt sắt, lignin tựa như xi măng bám quanh sườn sắt ấy Sườn cellulose do nhiều phần tử celluloza (C6H10O5)n liên kết thành mixencellulose, nhiều mixencellulose liên kết tạo thành bó, vô số bó mixen cùng với lignin tạo thành vách tế bào

Vách tế bào chia làm 3 phần( hình 2.1): Màng giữa (central lamina) , vách sơ sinh ( primary wall), vách thứ sinh (secondary walls)

Hình 2.1.Cấu tạo hiển vi của tế bào gỗ

- Màng giữa (central lamina): là thành phần nằm giữa hai tế bào cạnh

nhau được cấu tạo bằng chất pectic mà thành phần cơ bản là acid tetra galacturomic; là lớp màng mỏng, có mức độ hóa gỗ cao

- Vách sơ sinh ( primary wall): vách này hình thành cùng với sự hình

thành của tế bào gỗ, vách sơ sinh mỏng ở phía ngoài, thành phần cấu tọa của

nó gồm: cellulose, hemicellulose và lignin; Vách có mức độ hóa gỗ cao như màng giữa Trong vách sơ sinh, các mixencellulose sắp xếp không có trật tự

vì thế nó không có tác dụng quyết định đến tính chất của gỗ

- Vách thứ sinh (secondary walls): là lớp vách hình thành sau cùng

trong quá trình sinh trưởng của tế bào, so với màng giữa và vách sơ sinh thì vách thứ sinh là phần dày nhất Thành phần chủ yếu của lớp vách này là cellulose và lignin Ở vách thứ sinh các mixencellulose sắp xếp có trật tự và chia thành 3 lớp:

Lớp ngoài: Là lớp mỏng, nằm sát vách sơ sinh Trong lớp này, các

mixencellulose sắp xếp vuông góc với trục dọc tế bào hoặc nghiêng một góc 70÷900 so với trục dọc của tế bào

Lớp giữa: Nằm kế tiếp lớp ngoài, lớp giữa là lớp dày nhất, các mixencellulose xếp song song với trục dọc tế bào( trục dọc thân cây) hoặc nghiêng một góc < 300 so với trục dọc vách tế bào

Lớp trong: Mỏng, nằm sát ruột tế bào, các mixencellulose sắp xếp giống như lớp ngoài

Cấu trúc vách tế bào, đặc biệt sự sắp xếp của các mixen trong vách thứ sinh có ảnh hưởng quyết định và là cơ sở lý thuyết chủ yếu nhất để giải thích mối quan hệ về cấu tạo và mọi tính chất của gỗ, các hiện tượng phát sinh trong quá trình gia công, chế biến và sử dụng gỗ

2.1.2 Thành phần hóa học của gỗ

Gỗ do nhiều tế bào cấu tạo nên, nó là một thể hỗn hợp rất phức tạp của các chất cao phân tử polysaccarit, gồm có nhóm cacbonin và nhân benzen tạo thành Ngoài các phân tử chủ yếu ấy ra, trong gỗ còn có nhiều dầu nhựa, chất chát, chất màu, tinh dầu, chất béo

Trong quá trình khai thác các phần như: gốc, cành, ngọn bị bỏ lại

về xẻ mới chỉ tận dụng được 60% thể tích Đầu mẩu, bìa bắp, dăm bào, mùn cưa, có thể dung phương pháp hóa học để biến thành những sản phẩm có giá trị nhưng vẫn chưa được ứng dụng có hiệu quả Để làm được điều đó ta cần phải tìm hiểu rõ những đặc tính cấu tạo của gỗ

2.1.2.1 Thàn phần nguyên tố hóa học cấu tạo nên gỗ

Thành phần cấu tạo nên gỗ chiếm tới 99÷99,7% là các chất hữu cơ với

4 nguyên tố chính là: Cácbon( C), hydro( H), oxy(O) và nitơ( N)

Theo nhiều phân tích, ở các loại gỗ khách nhau và đối với các bộ phận khác nhau trong cùng một cây gỗ thì tỉ lệ thành phần các chất hữu cơ không giống nhau, nhưng tỉ lệ thành phần nguyên tố của các loại gỗ lại gần xấp xỉ nhau

Hàm lượng bình quân cácbon( C) là 50%, hidro( H) là 6,4%, oxy( O) là 42,6% và nitơ là 1%

Thành phần hóa học của một số loại cây như bảng sau:

Bảng 2.1 Bảng thành phần nguyên tố hóa học của một số loại cây(1):

Loại cây Hàm lượng(%)

Thông 49,50 6,50 43,20 0,80 Vân sam 51,00 6,20 41,90 0,90 Giẻ 51,40 6,10 42,40 1,10 Liễu 51,60 6,30 41,20 0,90 Bạch dương 50,40 6,40 42,20 1,00 Bạch lạp 49,20 6,30 43,50 1,00

Tác giả: V.M.Nhikitin

2.1.2.2 Tro gỗ và thành phần của tro gỗ

Ngoài các thành phần hữu cơ, trong gỗ còn có các chất vô cơ Khi đốt cháy hoàn toàn gỗ, các chất vô cơ sẽ biến thành tro

Hàm lượng tro trong gỗ ước chừng o,3-1% khối lượng của gỗ hoàn toàn khô, nếu có tạp chất lẫn vào đôi khi tỉ lệ tro lên đến 2-5%, hàm lượng tro của gỗ nhiệt đới nhiều hơn so với gỗ ôn đới Hàm lượng tro phụ thuộc vào các

vị trí khác nhau trong cây: Vỏ, rễ, lá cây có nhiều tro hơn gỗ Vỏ cây có tới 7% tro, lá có 3,4-4% và rễ có 4-5%; Cành nhánh, ngọn cây có nhiều tro hơn thân và gốc Hàm lượng tro trong gỗ càng giảm dần khi tuổi cây tăng lên

6-Tro là hợp chất của các nguyên tố: K, Na, Mg, Fe, Si, và được chia làm 2 phần chính:

- Phần tan trong nước: chiếm từ 10-25% trong đó chủ yếu là muối cacbonat natri và kali chiếm 60-70%

- Phần không tan trong nước: chiếm 75-90% trong đó gần một nửa là cacbonat canxi, còn lại là muối của photphoric silic và các loại muối kim loại không tan trong nước

Gỗ xuôi bè, ngâm lâu trong nước, khi đốt cháy tỉ lệ muối cacbonat natri

và cacbonat kali thu được rất ít

Gỗ có nhiều tro dùng làm nguyên liệu chế biến than hoạt tính không tốt Nếu gỗ có nhiều nguyên tử photpho( P) không dùng đốt than để luyện kim loại

Theo kết quả nghiên cứu ta có hàm lượng tro trong một số loại cây như bảng sau:

Bảng 2.2 Bảng hàm lƣợng tro của một số loại cây

Gỗ liên bang Nga Gỗ Việt Nam

Loại cây Hàm lượng tro

(%) Loại cây Hàm lượng tro(%) Thông 0,39 Sau sau 0,64

Vân sam 0,37 Trám hồng 0,78

Lãnh sam 0,28 Ràng ràng 0,93

Thông rụng lá 0,27 Sồi 2,03

2.1.2.3 Tính chất các thành phần hóa học của gỗ

Các chất tạo lên gỗ gồm 2 loại:

- Loại thứ nhất bao gồm: Cellulose, lignin, hemicellulose là những chất cấu tạo nên vách tế bào

- Loại thứ hai bao gồm: Chất dầu nhựa, chất màu, tanin, tinh dầu, chất béo tồn tại trong ruột tế bào

Theo nghiên cứu thì hàm lượng thành phần hóa học trong cây chiếm tỉ

lệ như sau:

Hình 2.2 Sinh khối thành phần hóa học cơ bản trong gỗ( 13)

Thành phần hóa học không chỉ khác nhau theo loại cây mà trong cùng một cây, cùng chiều cao, ở gỗ sớm và gỗ muộn thành phần hóa học cũng khác nhau

Với gỗ Thông và gỗ Thông rụng lá thì thành phần pentozan ở gỗ sớm nhiều hơn ở gỗ muộn Ngược lại,cellulose ở gỗ muộn lại nhiều hơn ở gỗ sớm; Ngoài ra các thành phần khác ở gỗ muộn cao hơn ở gỗ sớm

Thành phần hóa học của gỗ còn phụ thuộc vào chiều cao của thân cây

Ở ngọn cây tỉ lệ cellulose, pentozan và lignin xấp xỉ phần giữa và gốc

Thành phần hóa học ở thân và cành sai khác rõ rệt, tỉ lệ cellulose ở cành ít hơn rất nhiều so với thân cây Lignin, pentozan và những chất hòa tan trong nước nóng ở cành nhiều hơn thân

Điều kiện sinh trưởng của cây rừng( cấp đất, độ cao so với mặt nước biển, cấp sinh trưởng) có ảnh hưởng đến thành phần hóa học của gỗ

Nhiều phân tử cellulose hợp thành mixencellulose, nhiều mixen hợp thành bó mixen, nhiều bó mixen cùng với lignin cấu tạo nên vách tế bào

Với công nghệ chế tạo cellulose từ thực vật, bông vải có tới 90%, gỗ gần một nửa còn rơm rạ khoảng 3-4%

b) Lignin

Hình 2.3 Hình ảnh phân tử lignin( 11)

Sau cellulose, lignin là thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách tế bào Muốn tách cellulose hoặc lignin trong gỗ ra thì ta phải tiến hành hòa tan lignin hoặc hòa tan cellulose

- Nếu cần lấy lignin thì dùng dịch acid sufuric ( H2SO4) nồng độ 72% hoặc acid Clohidric( HCl) nồng độ 41% để hòa tan cellulose, bã còn lại là

người công nhận

Trong quá trình nhiệt phân gỗ, sản vật dầu gỗ không tan là do lignin hình thành nên, còn dầu gỗ tan la do cellulose và hemicellulose hình thành

nên Nói chung trong gỗ, lignin chiếm từ 17-30% Gỗ lá kim có tỉ lệ cao hơn

gỗ lá rộng

So với cellulose thì lignin kém ổn định hơn nhiều Tính chất này thường được lợi dụng để loại trừ lignin trong công nghiệp sản xuất giấy và tơ nhân tạo Chất lượng giấy phụ thuộc vào việc loại bỏ lignin nhiều hay ít

Đặc điểm của lignin là dễ bị phenol và nhiều chất khác nhuộm màu, do

đó trong công nghệ chế tạo giấy, muốn kiểm tra hàm lượng lignin còn tồn tại nhiều hay ít người ta thường lợi dụng tính chất này

- Với phenol( C6H5OH) nhuộm lignin thành màu xanh lục

- Octodihydroxibenzin [C6H4(OH)2] nhuộm lignin thành màu xanh

- Methadihydroxibenzin [C6H4(OH)2] nhuộm lignin thành màu tím hông

- Pheninlamin (C6H5NH2) nhuộm lignin thành màu vàng

Công nghệ chế tạo giấy hiện đại ngày nay đã thực hiện việc nhuộm màu lignin để đồng nhất với màu của cellulose và do đó nâng cao tỉ lệ lợi dụng lên gần 80% đồng thời thay đổi phương pháp sản xuất giấy

c) Hemicellulose

Hình 2.4 Một vài monome của hemicellulose( 12)

Cũng như cellulose, hemicellulose là những chất polysaccarit cấu tạo nên vách tế bào, nhưng so với cellulose thì tính chất của nó kém ổn định hơn Dưới tác dụng của acid, hemicellulose dễ bị thủy phân thành các monome như hình trên ( hình 2.4)

Hemicellulose trong vách tế bào vừa có tác dụng như cellulose thực hiện vai trò cơ học; vừa giống như tinh bột là loại thức ăn dự trữ trong cây

Trong quá trình hoạt động mạnh mẽ nhất của đời sống thực vật ( chẳng hạn lúc hạt nảy mầm) hemicellulose bị phân giải thành các monosaccarit để tạo nên cơ thể thực vật

2.1.2.3.2 Thành phần không cố định( chất chứa trong ruột tế bào)

Cellulose, lignin và hemicellulose là thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách tế bào Chúng chỉ khác nhau về tỉ lệ đối với các loại gỗ khác nhau

Các chất chứa trong ruột tế bào không phổ biến trong tất cả các loại gỗ

mà chỉ có ở một số loại nhất định

a) Dầu nhựa

Dầu nhựa ở cây có nhiều loại như: nhựa thông, nhựa trám, nhựa sơn, nhựa cao su, nhựa bồ đề Dầu nhựa có ở vỏ, gỗ, trong các ống dẫn nhựa Dầu nhựa là một chất hữu cơ phức tạp, về kết cấu đến nay vẫ chưa xác định được hết Lúc mới chảy ra, nhựa không màu, trong suốt Khi tiếp xúc với không khí nhựa trở thành màu đục Tỷ trọng của nhựa từ 0,916-1,316 Nhiệt

độ nóng chảy từ 75-350oC, có năng lực chống sâu nấm Dầu nhựa không tan trong nước và không bị nước làm biến chất Nó có thể tan trong benzen, dầu thông, axeton, ete, rượu, sunfuacacbon( CS2) Thành phần nguyên tố chủ yếu của

nó là: Cacbon( C), Hydro( H), Oxy( O) trong đó tỷ lệ cac bon chiếm nhiều nhất còn oxy chiếm tỷ lệ ít nhất, do đó khi đốt cho ta ngon lửa có nhiều khói

- Dầu nhựa thông:

Lấy ở cây thông nhựa( pinus merkusii), thông đuôi ngựa hay thông mã vĩ( pinus massoniana ) và thông ba lá( pinus kesiya) Những loại cây này mọc

Dầu nhựa lấy từ gỗ và dễ, nó do acid resinic tạo ra, trong đó acid abietic và dầu thông chiếm vai trò quan trọng nhất Chưng cất nhựa thông bằng hơi nước, dầu thông sẽ bay hơi và acid abietic sẽ biến thành tùng hương ( Clophan)

- Dầu nhựa gió:

Lấy từ cây gió mọc trong rừng sâu hẻo lánh, khi bị tổn thương cơ giới, sâu hại hoặc đào thải tự nhiện ; nhựa cây được tích tụ trong thân cây Trầm gió là một loại dược liệu quý có tác dụng diệt khuẩn rất mạnh, trầm gió có giá trị kinh tế cao nhất trong hàng lầm sản trên thị trường quốc tê

- Nhựa cao su

Lấy từ cây cao su có công thức là (C5H8)n hoặc (C10H10)n là loại cacbuahydro chưa no Chỉ số n của cao su tự nhiên trung bình là 2500, qua chế biến n còn lại 1000

b) Tanin ( chất chát)

Tanin có ở vỏ, lá, quả, rễ, gỗ trong đó nhiều nhất là ở vỏ Các loại cây có tanin trên 10% là lim xanh, các loại cây nước mặn như: đước, sú, vẹt, trang, dá, mấm, .có loại đạt tới 30% Các loại giẻ, bạch đàn cũng có tanin

Tanin là hợp chất cao phân tử, có n là 2000 phân tử Người ta phát hiện trong phân tử của tanin luôn luôn có vòng benzen, trên đó mang nhiều nhóm hydroxin( -OH)

Tanin là tên chung của các hợp chất có chung các đặc điểm sau:

- Có vị chát

- Gặp sắt (Fe) có phản ứng màu xanh

- Dễ bị oxy hóa để biến thành màu xanh đậm

- Hòa tan trong nước, rượu và axeton

- Gặp protit tạo thành chất kết tủa

Trong kĩ thuật thuộc da, sau khi tanin bị da sống hút vào tạo nên hợp chất kết tủa bịt kín lỗ chân lông làm cho da sống biến thành da thuộc, không thấm nước, không thối mục

Tanin được sản xuất bằng cách ngâm vỏ tươi đã băm trong nước rồi chưng rút nhiều lần, bỏ bã, cô đặc cho nước bốc hơi, còn lại tanin

c) Tinh dầu thơm

Tinh dầu thơm là tên gọi chung của các chất cacbuahydro có mùi thơm

dễ bay hơi, không hòa tan trong nước, có nhiệt độ sôi cao 150-2500C Là chất

rễ cháy, có vị cay Thành phần của tinh dầu thơm rất phức tạp, không phải là một hợp chất cá biệt, mà là hỗn hợp của một số chất, trong đó chủ yếu là các tecpen (C10H16) Tinh dầu thơm ở cây gỗ lớn có ở lá như: bạch đàn chanh, bạch đàn trắng, long não, ở quả như: hồi, mầm tang, ở vỏ như: quế,

ở gỗ như: pơmu, hoàng đàn, long não, đinh hương, giổi,

Tinh dâu thơm được dùng rộng rãi trong công nghệ nước hoa, mĩ phẩm, bánh kẹo, xà phòng, nước giải khát, bia, rượu mùi, dược phẩm,

Muốn lấy tinh dầu thực vật thường dùng nhiều phương pháp như: vắt,

ép, ngâm trong dung môi không bay hơi, ướp hoặc chưng cất

d) Dầu béo (chất béo)

Thường có ở hạt, quả của những cây có dầu như: trẩu, sở, lai, thầu dầu, đại hái, dầu béo có rất ít trong gỗ Thành phần của dầu rất khác nhau, trong

đó chủ yếu là cac acid sau đây: acid butanoic (C3H7COOH), acid panmetit (C15H31COOH), acid oleic (C17H33COOH)

c) Chất màu

Chất màu thường tồn tại trong ruột tế bào gỗ, ngoài ra còn có ở vỏ, lá,

rễ Chất màu bao gồm nhiều chất có màu sắc khác nhau, chúng có thể tan trong nước và rượu Các loại gỗ: mun, muồng đen, bồ kết, bản xe, xoay, có màu đen.Gỗ vang, sơn huyết có màu đỏ Hoàng kiêng, sơn ta, mít mật, giổi, có màu vàng đâm hay vàng nhạt Chất màu có thể lợi dụng để chuộm tơ vải,

làm keo hóa học, thức ăn gia súc

Phần III VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Vật liệu nghiên cứu

3.1.1 Giới thiệu về gỗ lim xanh và gỗ sến mật

3.1.1.1 Lim Xanh

Lim xanh có tên khoa học là: Erythrophloeum fordii- Gagnep (hình 3.1)

Hinh 3.1 Gỗ và cây lim giống

Cây gỗ cao trên 30m Thân thẳng, tròn, gốc có bạnh nhỏ, vỏ màu nâu

có nhiều nốt sần màu nâu nhạt sau bong mảng hoặc vẩy lớn, lớp vỏ trong màu nâu đỏ Nếu cây mọc lẻ thường phân cành thấp, cành non màu xanh lục Lá kép lông chim 2 lần mọc cách, có 3-4 đôi cuống cấp 2 Hoa tự hình chùm kép Hoa lưỡng tính gần đều Quả đậu hình trái xoan thuôn Hạt dẹt màu nâu đen, xếp lợp lên nhau, vỏ hạt cứng, dây rốn dầy và to gần bằng hạt Về sinh thái: Cây mọc chậm Là cây ưa sáng nhưng lại chịu bóng khi còn nhỏ Phân bố trên đất sét hoặc sét pha sâu dầy, khí hậu nhiệt đới mưa mùa Có khả năng tái sinh hạt và chồi tốt

Khu vực phân bố chủ yếu phía Bắc Việt Nam và Nam Trung Quốc Ở nước ta phân bố chủ yếu tại các vùng: Lạng Sơn, Quảng Ninh, Bắc Giang, Phú Thọ, Hà Tây, Thanh Hóa, Nghệ An và Quảng Trị

Đặc điểm gỗ: Giác lõi phân biệt Gô giác màu trắng xám, lõi đỏ nâu Vòng năm không rõ Gỗ sớm gỗ muộn không phân biệt Lỗ mạch phân bố theo hình thức phân tán, tụ hợp kiểu đơn kép, lỗ mạch kích thước trung bình (=0.10.2 mm), số lượng trung bình (520 mạch/1mm2) Không có chất chứa trong ruột tế bào mạch gỗ Tế bào mô mềm xếp dọc thân cây vây quanh mạch thành hình cánh Mắt thường thấy lỗ mạch và tế bào mô mềm xếp dọc thân cây thành lấm chấm trắng Ở ranh giới vòng năm, mạch và tế bào mô mềm xếp dọc thân cây thỉnh thoảng có xu hướng xếp thành vòng liên tục màu trắng Tia gỗ bé ( 0.1 mm), số lượng trung bình (510 tia/mm), quan sát

kỹ thấy có hiện tượng tia gỗ xếp thành lớp.Gỗ không có cấu tạo lớp.Gỗ không

có ống dẫn nhựa dọc.Thớ nhgiêng, tương đối mịn.Gỗ rất nặng, cứng bền chắc, nhưng hơi dòn

Đây là cây vừa để lấy gỗ, làm bóng mát, vỏ cây chứa nhiều chất chát dùng trong nhuộm, thuộc da

vuông Lá hình trứng ngược hay hình bầu dục dài, dài 6 - 16cm, rộng 2 - 6cm,

có 13 - 22 đôi gân bậc hai; cuống lá dài 1,5 - 3,5cm Hoa mọc chụm 2 - 3 ở nách lá, có cuống dài 1,5 - 3,5cm Nhị 12 - 22 Bầu hình trứng 6 - 8 ô; vòi dài

8 - 10mm Quả hình bầu dục hay gần hình cầu, dài 2,5 - 3cm; hạt 1- 5, hình bầu dục, dài 2,2cm, rộng 1,5 - 1,8cm.Khối lượng thể tích gỗ 1,06 ( g/cm3) Phân bố: Mọc rải rác, ít khi trở thành loài ưu thế (chiếm tới 70%) tổ thành cây rừng và ở độ cao dưới 1.000m trong rừng mưa nhiệt đới ẩm ở đất thấp và núi thấp Cây sinh trưởng chậm, ưa đất tốt, ẩm, tầng dày, hơi chua

Khu vực phân bố: Việt Nam: Lào Cai (Văn Bàn) Lạng Sơn (Hữu Lũng) Bắc Thái, Hà Bắc (Sơn Động), Quảng Ninh (Hải Ninh, Tiên Yên Hồng Gai), Vĩnh Phú (Thanh Sơn: Xuân Sơn), Hà Tây Ba Vì, Thanh Hóa Hà Trung Tam Quy, Như Xuân), Nghệ An (Quế Phong Qùi Châu, Qùi hợp, Nghĩa Đàn, Thanh Chương), Hà Tĩnh (Hương Khê Hương Sơn), Quảng Bình (Bố Trạch, Ba Rèn, Cô Tràng)

Thế giới: Trung Quốc (Vân Nam)

Đặc điểm gỗ: Gỗ giác lõi phân biệt, gỗ giác màu hồng, gỗ lõi mầu nâu

đỏ Vòng năm không rõ Gỗ sớm gỗ muộn không phân biệt Mạch gỗ phân tán, tụ hợp theo kiểu dây xuyên tập, lỗ mạch nhỏ Tế bào mô mềm xếp dọc thân cây làm thành dải mau Tia gỗ nhỏ ( <0,1 mm), số lượng nhiều ( 10-16 tia/mm) Ngoài ra gỗ không có ống dẫn nhựa, không có chất chứa Đây là loại

gỗ cứng, khó gia công, dễ nẻ, gỗ có giá trị cao dùng trong các công trình đòi hỏi cường độ chịu lực lớn như : công trình thủy lợi, đóng tàu thuyền, làm cầu, dụng cụ thể thao

3.1.2 Chuẩn bị mẫu nghiên cứu

Mẫu gỗ dùng để xác định thành phần hóa học là các mảnh gỗ phế liệu của những xưởng đồ mộc tại Bắc Ninh

Sau khi đã thu gom các mảnh gỗ tại các xưởng đồ mộc, kiểm tra đảm bảo trong các mẫu gỗ không lẫn các loại tạp chất: đất, đá, đinh, kim loại lẫn

trước khi nghiền tạo bột gỗ phải làm sạch máy: loại bỏ các loại tạp chất lẫn vào mẫu bột gỗ, gây ảnh hưởng lớn đến quá trình tiến hành thí nghiệm) Nghiền tạo bột, sau đó dùng sàng 3 lớp phân loại bột ( thành các loại bột có kích thước: < 0,25; 0,25-0,5; > 0,5) và chọn loại bột gỗ với kích thước theo từ : 0,25- 0,5 mm để thực hiện trong quá trình thí nghiệm

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Xác định định độ ẩm nguyên liệu sợi thực vật

3.2.1.1 Sự cần thiết việc xác định độ ẩm nguyên liệu

Gỗ là nguyên liệu dạng sợi, có nhiều mao mạch; Trong ruột tế bào, vách tế bào có nhiều lỗ với nhiều cấp đường kính khác nhau Trong thành phần nguyên liệu có nhiều nhóm chức có gốc thân nước làm cho sợi nguyên liệu có tính thấm nước; Trong thực tế sử dụng, nguyên liệu ở dạng ướt hoặc phơi sấy thì ở điều kiện nhất định, trong nguyên liệu luôn có một lượng nước hoặc nhiều hoặc ít

Bởi vậy, khi phân tích tổ thành nguyên liệu, xác định các thành phần của nguyên liệu đều phải lấy gốc chuẩn là khối lượng khô kiệt để tính toán tỉ

lệ các chất chứa trong nguyên liệu Về tính chính xác của phép phân tích hóa học, phụ thuộc vào tính chính xác của việc xác đinh độ ẩm nguyên liệu, vì thế xác định độ ẩm hết sức quan trọng

3.2.1.2 Xác định độ ẩm của mẫu làm thí nghiệm

Độ ẩm là đại lượng biểu thị hàm lượng nước có trong nguyên liệu, khi

độ ẩm tính bằng phân trăm so với khối lượng mẫu khô kiệt thì gọi là độ ẩm tuyệt đối, khi tính bằng phần trăm so với lượng mẫu có nước ( gỗ tươi) thì gọi

là độ ẩm tương đối Trong thực tế thường dùng độ ẩm tuyệt đối

Phương pháp xác định độ ẩm bao gồm: phương pháp cân sấy, phương pháp chưng cất, phương pháp máy điện tự động, phương pháp dùng ván kiểm tra Ở đây ta sử dụng phương pháp cân sấy đế xác định độ ẩm nguyên liệu

để làm nguội Sau khi để nguội khoảng 30 phút ta đem cân lấy khối lượng, sau đó lại cho vào sấy tiếp trong thời gian 1h Quá trình cứ tiếp tục như vậy cho đến khi khối lượng không thay đổi thì dừng lại ( khối lượng hai lần cân liên tiếp chênh nhau khôn g quá 0,5%)

+ Tính toán kết quả

Gọi hàm lượng ẩm của mẫu là W(%) thì W được xác định theo công thức sau:

W= ( m1-m2)*100/(m1-m)

Trong đó: m1 là khối lượng mẫu và cốc trước khi sấy(g);

m2 là khối lượng mẫu và cốc sau khi sấy (g);

m là khối lượng khô tuyệt đối của cốc chịu nhiệt (g);

Hệ số khô của gỗ được tính theo công thức:

Kcx =(100-W)/100 Trong tất cả cac phương pháp phân tích hóa học tiếp theo, các giá trị của các phép phân tích tính theo lượng mẫu khô tuyệt đối đều được nhân với

hệ số Kcx

3.2.2 Xác đinh hàm lượng các chất tan trong nước ( theo tiêu chuẩn T-1os-59)

Các chất chiết xuất tan trong nước bao gồm: muối vô cơ, đường, alcol mạch vòng, tanin, chất màu và polysacarit như keo, tinh bột, pectit, Hàm lượng các chất chiết xuất trong nước có liên quan tới chủng loại nguyên liệu, lập địa, tuổi cây, thời gian chặt hạ và thời gian bảo quản Cùng một loại nguyên liệu, ở các vị trí khác nhau thì tỉ lệ các chất chiết xuất cũng khác nhau Căc cứ vào nhiệt độ chiết xuất ta có thể chia thành hai loại là chiết xuất trong nước nóng và chiết xuất trong nước lạnh Các chất chiết xuất của hai phần này

cơ bản giống nhau, nhưng nhiệt độ chiết xuất bằng nước lạnh thấp, thời gian dài Chiết xuất bằng nước nóng hàm lượng polysacarit tương đối nhiều, có thể

do acid hữu cơ bị tách ra làm cho một phần nguyên liệu bị thủy phân Hàm lượng chất chiết xuất trong nước nóng nhiều hơn trong nước lạnh

Hàm lượng chất chiết xuất trong nước là phần hòa tan trong nước được chiết xuất từ nguyên liệu ( mẫu thử) ở một nhiệt độ nhất định Thường có hai phương pháp xác định:

- Cách 1: Dùng một lượng nước nhất định, trong một thời gian nào

đó xử lý một lượng mẫu cho trước Căn cứ vào khối lượng giảm đi của mẫu thử ta tính được hàm lượng chất chiết xuất thu được

- Cách 2: Nguyên liệu sau khi đã được sử lý giống như phương pháp trên, ta tiến hành cô đặc phần dung dịch chiết xuất, lượng các chất không bay hơi còn lại chính là lượng chất chiết xuất thu được

Do phương pháp thứ hai quá trình thao tác phức tạp nên trong đề tài tôi sử dụng phương pháp thứ nhất để tiến hành thí nghiệm

Hàm lượng các chất tan trong nước lạnh được tính theo công thức sau:

E=

.

G1 là khối lượng khô kiệt của mẫu sau khi chiết xuất (g)

3.2.2.2 Xác định hàm lượng chất tan trong nước nóng

a) Dụng cụ thí nghiệm

- Bình tam giác cổ nhám 250ml: 2 cái;

- Phễu lọc xốp G2: 2 cái;

- Bếp các thủy có điều chỉnh nhiệt độ 1 cái;

- Sinh hàn ngược 2 cái;

- Bình lọc chân không: 1 cái;

- Bình hút ẩm, cân phân tích

b) Trình tự tiến hành

Cân 1.5g mẫu ( chính xác tới 10-4 g), cân 2 mẫu để tiến hành song song Cho bột gỗ vào bình tam giác 250ml, bổ sung 100ml nước cất Đặt bình lên bếp cách thủy và nối với sinh hàn ngược, đun sôi trong vòng 3 giờ, đảm bảo