Nghiên cứu đặc điểm cấu tạo, tính chất cơ học vật lý, hóa học của tre tầm vông và định hướng trong công nghệ biến tính nhiệt độ cao

TRIỆU THỊ THÚY NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, TÍNH CHẤT CƠ HỌC, VẬT LÝ, HÓA HỌC CỦA TRE TẦM VÔNG VÀ ĐỊNH HƯỚNG TRONG CÔNG NGHỆ BIẾN TÍNH NHIỆT ĐỘ CAO LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, 2

TRIỆU THỊ THÚY

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, TÍNH CHẤT CƠ HỌC, VẬT LÝ, HÓA HỌC CỦA TRE TẦM VÔNG VÀ ĐỊNH HƯỚNG

TRONG CÔNG NGHỆ BIẾN TÍNH NHIỆT ĐỘ CAO

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, 2011

TRIỆU THỊ THÚY

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, TÍNH CHẤT CƠ HỌC, VẬT LÝ, HÓA HỌC CỦA TRE TẦM VÔNG VÀ ĐỊNH HƯỚNG

TRONG CÔNG NGHỆ BIẾN TÍNH NHIỆT ĐỘ CAO

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY, THIẾT BỊ

VÀ CÔNG NGHỆ GỖ GIẤY

MÃ SỐ: 60.52.24

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS PHẠM NGỌC NAM

Hà Nội, 2011

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả

Triệu Thị Thúy

LỜI CẢM ƠN

Nhân dịp hoàn thành luận văn tôi xin chân thành cảm ơn:

- Quý thầy cô trong Ban giám hiệu, khoa Đào tạo Sau đại học, trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam

- Quý thầy cô khoa Chế biến Lâm sản trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam

- Quý thầy cô trong ban Giám đốc, trung tâm nghiên cứu Chế biến Lâm sản, Giấy và bột giấy, trường Đại học Nông lâm thành phố Hồ Chí Minh

- Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình và chu đáo của Thầy PGS TS Phạm Ngọc Nam – giảng viên trường đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh, người đã trực tiếp hướng dẫn cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài

- Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và ủng hộ nhiệt tình của bạn bè, đồng nghiệp, các em sinh viên khóa 33 Chuyên ngành Chế biến Lâm sản, trường Đại học Nông lâm Thành phố Hồ Chí Minh dã hỗ trợ tôi trong việc thu thập số liệu

Tp Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2011

Tác giả

Triệu Thị Thúy

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH SÁCH CÁC BẢNG vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ix

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: 4

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 KHÁI QUÁT VỀ TÌNH HÌNH PHÂN BỐ VÀ SỬ DỤNG TRE 4

1.1.1 Tình hình phân bố và sử dụng tre trên thế giới 4

1.1.2 Tình hình phân bố và sử dụng tre ở Việt Nam 6

1.2 LIỆT KÊ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC CÓ LIÊN QUAN 9

1.2.1 Các công trình nghiên cứu trên thế giới 9

1.2.2 Các công trình nghiên cứu ở Việt Nam 12

1.3 ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU 15

CHƯƠNG 2: 17

ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 17

2.1.1- Đối tượng nghiên cứu 17

2.1.2 Đặc điểm sinh thái 18

2.2 PHẠM VI VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 18

2.2.1 Địa điểm nghiên cứu 18

2.2.2 PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU 18

2.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 19

2.4 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 19

2.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 19

2.5.1 Khảo sát đặc điểm cấu tạo: 20

2.5.2 Xác định tính chất vật lý: 20

2.5.3 Xác định thành phần hóa học: 20

2.5.4 Định hướng trong công nghệ biến tính nhiệt độ cao 20

2.6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

2.6.1 Khảo sát cấu tạo thô đại và hiển vi 21

2.6.2 Thí nghiệm xác định thành phần hóa học 23

2.6.3 Phương pháp khảo sát tính chất vật lý 33

CHƯƠNG 3: 43

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 43

3.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN TÍNH 43

3.2- BIẾN TÍNH NHIỆT 43

3.3 QUÁ TRÌNH DI CHUYỂN NƯỚC Ở BÊN TRONG TRE TRONG QUÁ TRÌNH BIẾN TÍNH NHIỆT ĐỘ CAO 45

CHƯƠNG 4 47

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47

4.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO TRE TẦM VÔNG (THYRSOSTACHYS SIAMEMSIS) 47

4.1.1 Cấu tạo thô đại 47

4.1.2 Cấu tạo hiển vi 51

4.2- THÀNH PHẦN HÓA HỌC 55

4.2.1- Độ ẩm 55

4.2.2 Hàm lượng tro 56

4.2.3 Hàm lượng SiO2 trong tro 56

4.2.4 Hàm lượng tan trong Alcol – Benzen 57

4.2.5 Hàm lượng tan trong nước nóng 57

4.2.6 Hàm lượng tan trong dung dịch NaOH 1 (%) 58

4.2.7 Hàm lượng Pentosan 58

4.2.8 Hàm lượng Cellulose toàn phần 59

4.2.9 Hàm lượng Licnin 59

4.3 TÍNH CHẤT VẬT LÝ 60

4.3.1 Khối lượng thể tích 60

4.3.2 Độ hút ẩm 61

3.3.3 Độ hút nước 63

4.3.4 Tỷ lệ dãn nở thể tích 64

4.3.5 Điểm bão hòa thớ tre 64

4.4 XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA TRE TẦM VÔNG 65

4.4.1 Ứng suất uốn tĩnh xuyên tâm và tiếp tuyến 65

4.4.2 Ứng suất nén dọc thớ và ngang thớ 66

4.5- ĐỊNH HƯỚNG CÔNG NGHỆ BIẾN TÍNH NHIỆT ĐỘ CAO 67

4.5.1 Cơ sở lý thuyết về quá trình biến tính nhiệt độ cao 68

4.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian biến tính của tre 70

4.5.3 Nguyên nhân sản sinh ứng suất, các dạng khuyết tật của tre sau khi biến tính nhiệt 71

4.5.4 Chuẩn bị nguyên liệu tre tầm vông cho biến tính nhiệt độ cao 73

4.6 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH BIẾN TÍNH NHIỆT ĐỘ CAO CHO TRE TẦM VÔNG 74

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 77

1 KẾT LUẬN 77

2 KIẾN NGHỊ 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1

PHỤ LỤC 1

CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

l Chiều dài (mm)

b Chiều rộng (mm)

t Chiều dày (mm)

mkk Khối lượng khô trong không khí (g)

mo Khối lượng khô kiệt (g)

ma Khối lượng có nước mỗi lần cân (g)

Vkk Thể tích khô trong không khí (cm3)

Vo Thể tích khô kiệt (cm3)

Vư Thể tích tươi (cm3)

ﻻ kk Khối lượng thể tích khô trong không khí (g/cm3)

ﻻ o Khối lượng thể tích khô kiệt (g/cm3)

Dcb Khối lượng thể tích cơ bản (g/cm3)

Yv Tỷ lệ dãn nở thể tích (%)

Kv Hệ số co dãn

PKTD Khối lượng khô tuyệt đối (g)

PAKTD Klượng khô tuyệt đối của mẫu A (g)

a Khối lượng của Fusfural Phloroglucide (g)

Wbhtt Điểm bão hòa thớ tre (%)

4.5 Độ ẩm bột của tre tầm vông với một số loại tre khác 55 4.6 Hàm lượng tro của tre tầm vông với một số loại tre khác 56 4.7 Hàm lượng SiO2 trong tro của tre tầm vông và tre vàng sọc 56

4.9 Tỷ lệ thành phần các chất tan trong nước nóng 58 4.10 Hàm lượng tan trong dung dịch NaOH 1 (%) 58 4.11 Hàm lượng Pentosan của tre tầm vông và luồng Thanh Hóa 59 4.12 Hàm lượng Cellulose của tre tầm vông và luồng Thanh Hóa 59 4.13 Hàm lượng Licnin của tre tầm vông và tre bát độ 60

4.17 Tỷ lệ dãn nở thể tích của tre tầm vông và tre vàng sọc 64 4.18 Điểm bão hòa thớ tre của tre tầm vông và tre bát độ 64

Số hiệu

4.19 Tổng hợp ứng suất uốn tĩnh của tre tầm vông 66 4.20 Bảng tổng hợp ứng suất nén của tre tầm vông 67 4.21 Quy trình biến tính nhiệt độ cao cho tre tầm vông 75

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Số hiệu

2.9 Chưng cất và lọc hàm lượng SiO2 trong tro 33

2.11 Mẫu thí nghiệm xác định ứng suất uốn tĩnh 37 2.12 Mẫu thí nghiệm xác định ứng suất nén dọc và ngang thớ 37

2.14 Máy thử ứng suất nén dọc thớ và ngang thớ 41

4.2 Gốc, thân, ngọn, mặt cắt ngang và dọc tre tầm vông 49

Số hiệu

4.4 Điểm bão hòa thớ tre của tre tầm vông và tre bát độ 65

MỞ ĐẦU

Theo thống kê sơ bộ của Ban chi đạo kiểm kê rừng quốc gia thì Việt Nam có khoảng 150 loài tre thuộc 15 chi phân bố rộng rãi ở nhiều vùng trong

cả nước, chủ yếu tập trung ở miền Đông Nam Bộ, Tây Nguyên và Bắc Trung

Bộ Tre trải dài trên diện tích 1.489.068 ha chiếm khoảng 4,53% diện tích toàn quốc, với tổng trữ lượng 8.400.767.000 cây Tre trúc là loại thực vật một

lá mầm, là loại lâm sản có giá trị đứng thứ hai sau gỗ, có truyền thống lâu đời,

có giá trị kinh tế, xã hội và văn hóa hết sức to lớn Ngoài những vật dụng thân thuộc trong đời sống hàng ngày, tre trúc còn được sử dụng với hơn 30 công dụng khác nhau

Theo quyết định số 664/TTg của Thủ tướng chính phủ ngày 18/10/1995 qui định về việc xuất khẩu một số lâm sản ngoài gỗ, trong đó «Nghiêm cấm xuất khẩu tre, mây, song dạng nguyên liệu thô Được phép xuất khẩu các sản phẩm chế biến từ tre, trúc, giang, vầu, luồng, lồ ô, song mây… » Có thế nói, nước ta với thế mạnh về trữ lượng lớn và chu kỳ khai thác ngắn, tre nứa đã và đang đáp ứng phần lớn nguyên liệu cho sản xuất hàng mộc mỹ nghệ xuất khẩu; ngoài ra, nó còn thay thế một phần nguyên liệu gỗ phục vụ cho công nghiệp giấy, các sản phẩm công nghiệp có giá trị cao như cót ép, ván dăm, ván ghép tre, ván tre gỗ kết hợp đang từng bước được hoàn thiện để giành được chỗ đứng trên thị trường Trong chương trình trồng mới 5 triệu hecta rừng, tre trúc là một trong những loài cây quan trọng nhất được trồng thành rừng tập trung hoặc phân tán trong các hộ gia đình

Những năm gần đây, ngành công nghiệp chế biến gỗ ngày càng phát triển mạnh mà nguồn nguyên liệu gỗ ngày càng khan hiếm, hiện nay hàng năm nước ta đang phải nhập khẩu hơn 80% nguyên liệu phục vụ cho sản xuất,

vì vậy việc sử dụng các nguồn lâm sản ngoài gỗ (tre, nứa, trúc…) như là một

giải pháp hiệu quả cho ngành chế biến lâm sản Tre nứa là loại có nhiều tính năng tương đương với gỗ, đặc điểm nổi bật nhất là dễ trồng, sinh trưởng nhanh, chu kỳ khai thác ngắn,… nên có thể thay thế gỗ vào nhiều lĩnh vực khác nhau Vấn đề được đặt ra cho các nhà khoa học Lâm nghiệp là làm sao

để sử dụng nguồn nguyên liệu tre nứa sao cho phù hợp và hiệu quả nhất

Mặt khác, dù có nhiều ưu điểm nhưng tre là loại cây có nhiều tính chất, đặc điểm cấu tạo khác với gỗ nên cần chú ý trong gia công chế biến Tre nứa cũng dễ bị điều kiện ngoài tác động như nấm mốc, mối mọt tấn công, làm thay đổi tính chất vật lý, giảm cường độ cơ học, dẫn đến biến đổi thành phần hóa học, màu sắc, giảm tuổi thọ và sức bền của sản phẩm tre nứa; từ đó gây khó khăn cho việc bảo quản, gia công sản phẩm và sử dụng tre trong các lĩnh vực công nghệ chế biến khác Tuy vậy, việc nghiên cứu một cách có hệ thống

về những đặc điểm, tính chất, công nghệ gia công chế biến và sử dụng tre chưa được chú trọng nhiều và chưa hợp lý nên chưa phát triển mạnh Do đó, việc nghiên cứu các đặc tính của tre và định hướng biến tính tre nhằm làm cho những tính chất của nó được tốt hơn như cường độ cơ học tăng, không bị nấm mốc, mối mọt tấn công, tuổi thọ sản phẩm tăng, … góp phần mang lại hiệu quả kinh tế cao cho sản xuất đang là vấn đề rất cần thiết hiện nay; và tầm vông là một trong những loài tre khá phổ biến ở Việt Nam, phân bố rộng rãi ở miền Đông Nam Bộ, chiếm tỉ lệ khá lớn trong trữ lượng tre ở nước ta Tre tầm vông có các ưu điểm về khả năng sử dụng đa mục đích như các loại tre khác Với điều kiện thiên nhiên ưu đãi, Việt Nam có nhiều triển vọng để phát triển nguồn nguyên liệu tre nứa này và đặc biệt là cây tre tầm vông trong các khâu gây trồng, chăm sóc, khai thác và chế biến để tạo ra nhiều sản phẩm có giá trị kinh tế cao cho xã hội

Tuy vậy, từ trước đến nay, tre trúc vẫn là nhóm lâm sản ngoài gỗ ít được quan tâm nghiên cứu Việc nghiên cứu một cách có hệ thống và đầy đủ

về mặt cấu tạo, tính chất cơ lý hóa và công nghệ gia công chế biến tre chưa được chú trọng nhiều, công nghệ chưa đầu tư hợp lý nên các hướng đi trên chưa phát triển mạnh Các nghiên cứu chưa có định hướng lâu dài, chưa mang tính hệ thống liên kết giữa nghiên cứu và sản xuất

Do vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu đặc điểm cấu tạo, tính chất cơ học, vật lý, hóa học của tre tầm vông va ̀ định hướng trong công nghệ biến tính nhiệt độ cao” nhằm cung cấp dẫn liệu cần thiết

cho các nhà sản xuất để nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn tài nguyên này Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở khoa học để định hướng sử dụng và phát triển gây trồng loại tre này Tài liệu này còn được sử dụng trong thiết kế các công trình,

đồ thủ công mỹ nghệ có sử dụng đến nguyên liệu tre tầm vông

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 KHÁI QUÁT VỀ TÌNH HÌNH PHÂN BỐ VÀ SỬ DỤNG TRE

1.1.1 Tình hình phân bố và sử dụng tre trên thế giới

Hiện nay, trên thế giới có khoảng 75 họ và 1250 loài thuộc họ tre được trồng nhiều nơi trên thế giới, nhất là các nơi có khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới Phân bố chủ yếu ở độ cao 100- 800m so với mặt nước biển, các loài tre phát triển tốt với môi trường có độ ẩm cao và không khí mát Theo thống kê của R L Banik và Fu Maonyl cho đến 1995 diện tích tre trúc trên thế giới có khoảng 15 triệu hecta phân bố chủ yếu ở châu Á, chiếm 84% diện tích tre trúc thế giới (gần 11 triệu hecta), trong đó 80% là ở Ấn Độ, Trung quốc và châu Á Thái Bình Dương bao gồm cả Nhật Bản (khoảng 1000 loài) trong số này có

150 loài cao to, có giá trị kinbh tế cao Ở Châu Mỹ, tre mọc ở vùng nhiệt đới

và cận nhiệt đới Tre trúc mọc tự nhiên từ miền Nam Hoa Kỳ kéo dài đến Agentina và Chile với khoảng 200 loài Vùng Bắc Mỹ chỉ có vài chục loài trong đó phong phú nhất là Madagasca có tới 40 loài Ở châu Đại Dương có ít tre hơn và phân bố rải rác

Theo Calderon (1979) nhìn chung chỉ có 2 giống Bambusa và Arundinaria là phân bố khắp nơi, từ vùng nhiệt đới đến vùng á nhiệt đới và vùng khí hậu hòa ấm

Với sự đa dạng về chủng loại tre trúc hầu như có mặt ở rất nhiều nơi trên thế giới Theo Calderon (1979), tre trúc chủ yếu tập trung ở vùng châu Á

– Thái Bình Dương, thể hiện ở bảng 1.1 phân bố những giống tre chủ yếu trên thế giới

Bảng 1.1: Tình hình phân bố những giống tre trúc chủ yếu trên thế giới

lượng loài

Vùng phân bố

Arthrostylidium ruprecht 20 Trung tâm và Nam châu Mỹ Arundinaria michaux 81 Châu A, châu Mỹ, châu Phi

Bambusa retzius corr schrecber 73 Trung tâm và Đông Á

Cephalostachyum Munro 9 Ấn độ, Malaysia, Madagasca

Dendrocalamus nees 24 Ấn độ, Philipines

Dinochloa buse 9 Philipines, Giava, Malaysia

Gigantochoa kurz 12 Ấn độ, Philipines

Ochlandra thwaites 11 Trung và Đông Á, Madagasca Oxytenanthera munro 16-18 Châu Á, châu Phi

Phyllostachys siebold &

zucczrini

25 Nhật Bản, Trung Quốc,

Himalaya Schizostachyum nees 25 Ấn độ, Philippines, Madagasca

Các nước phát triển ngày càng coi trọng cây tre và ưa thích sản phẩm chế biến từ tre Ở các nước Đông Nam Á, nơi được coi là quê hương cây tre, đang có xu hướng quay trở lại sử dụng loại vật liệu có nhiều đặc tính qúy báu này trong mọi mặt của đời sống Ngành công nghiệp chế biến các sản phẩm từ tre đã ra đời và đang phát triển mạnh ở một số nước ở châu Á Trung quốc là nước có diện tích và sản lượng tre nhiều nhất thế giới với nền công nghiệp tre

tiên tiến; mỗi hecta trồng tre chất lượng cao đem lại thu nhập 15.000 USD mỗi năm cho người nông dân Trung Quốc Kết quả nghiên cứu do Viện nghiên cứu và phát triển sinh thái (trụ sở ở Lugana, Philipines) cho thấy cây tre đã cải tạo thành công đất ở những vùng đất bị tro núi lửa Pinatubô hủy hoạ, ngay cả những vùng đất bạc màu, cằn cỗi hay đất bị ô nhiễm Viện nghiện cứu này cũng khẳng định bộ rễ của cây tre có tác dụng ổn định đất, chống xói mòn đất, tre mọc ken dày có thể làm giảm cường độ của gió, giảm

sự tàn phá của những cơn bão và gió lốc Hiện nay, ở Autralia loại ván trượt được ưa chuộng làm bằng tre phủ một lớp bọc nhựa epoxy bằng công nghệ cao Ở Indonesia, tre được sử dụng làm những căn nhà cao tới 8m (dùng kèm với các loại vật liệu khác), và đồ nội thất khác như bàn máy tính bằng tre… Một tổ chức có tên Bambusa bảo vệ môi trường ở đảo Bali đã cho ra đời có hơn 80 giống tre cùng với phương pháp chăm sóc có ưu điểm là giá thành thấp, có khả năng chống côn trùng, nấm mốc cho tre

1.1.2 Tình hình phân bố và sử dụng tre ở Viê ̣t Nam

Theo thống kê sơ bộ của Ban chi đạo kiểm kê rừng quốc gia thì Việt Nam có khoảng 150 loài tre thuộc 15 chi phân bố rộng rãi ở nhiều vùng trong

cả nước, chủ yếu tập trung ở miền Đông Nam Bộ, Tây Nguyên và Bắc Trung

Bộ Tre trải dài trên diện tích 1.489.068 ha chiếm khoảng 4,53% diện tích toàn quốc, với tổng trữ lượng 8.400.767.000 cây Trong đó rừng tre tự nhiên

có diện tích 1.415.552 ha chiếm 14,99% diện tích rừng tự nhiên với trữ lượng 8.304.693.000 cây Trong rừng tre tự nhiên bao gồm rừng thuần tre với diện tích 789.221 ha chiếm 8,36% diện tích rừng tự nhiên với trữ lượng 5.863.091.000 cây và rừng hỗn giao gỗ tre với diện tích 626,331 ha chiếm 6,63% diện tích rừng tự nhiên với trữ lượng là 2.441.602.000 cây Đối với rừng tre trồng ở Việt Nam có diện tích 73,516 ha bằng 4,99 diện tích rừng

trồng, với trữ lượng 96.074.000 cây Diện tích rừng tre trồng bằng 5,06% diện tích rừng tre tự nhiên nhưng trữ lượng tre trồng chỉ bằng 1,16% trữ lượng tre

tự nhiên Như vậy, có thể khẳng định số cây trên 1 hecta ở rừng tự nhiên gấp

5 lần ở rừng trồng

Ở Việt Nam tre có mặt hầu hết trên tất cả các vùng nhưng chủ yếu tre thích nghi với các vùng Bắc Trung Bộ, Đông Bắc, Đông Nam Bộ, và Tây Nguyên Kết quả thống kê về diện tích rừng tre thông qua các vùng trên lãnh thổ nước ta thể hiện bảng 1.2

Bảng 1.2: Diện tích rừng tre phân bố ở các vùng chủ yếu ở nước ta

Rừng trồng

Thuần loại

có thể nói từ thân, gốc, rễ, lá, quả (hạt) đều được sử dụng triệt để Thân tre dùng làm vật liệu xây dựng và là nguyên liệu để làm ra các đồ dùng khác, làm nguyên liệu giấy; măng tre làm thực phẩm; gốc tre và cả thân tre làm đồ thủ công mĩ nghệ, làm nhạc cụ; lá tre làm thức ăn gia súc, măng tre, tinh tre còn được dùng làm thuốc; quả (hạt) tre có thể ăn hoặc làm thức ăn gia súc… Cho nên tre trúc là loài cây đa mục đích vào bậc nhất trong các loài cây trồng của nước ta

Dựa trên các đặc điểm hình thái và sinh thái, tre trúc có thể chia làm hai nhóm Nhóm mọc tản như trúc, vầu, sặt, phân bố ở các vùng cao có khí hậu lạnh; trên nhiều đỉnh núi như Tây Côn Lĩnh, Chư Yang Sinh, Ngọc Lĩnh, các loài tre thuộc nhóm mọc tản tạo thành các vành đai khá rộng Còn các loài tre mọc cụm như tre gai, hóp, trúc, diễn, bương, mai, lùng, lồ ô thường mọc ở độ cao dưới 700 m và được nhân dân trồng nhiều quanh làng bản, dọc đường đi, ven sông suối

Ngoài số rừng tre mọc tự nhiên tập trung, còn hàng trăm triệu cây tre được trồng rải rác trong các gia đình ở vùng đồng bằng, trung du và miền núi cũng tạo một trữ lượng tre trúc đáng kể Do đặc tính của tre trúc là dễ trồng, mọc nhanh, phân bố rộng, có nhiều đặc tính kỹ thuật quý nên được dùng trong nhiều ngành nghề khác nhau Đã thống kê được hơn 30 loại công dụng của tre trúc, nhưng phần lớn tre trúc của Việt Nam đã được sử dụng làm hàng thủ công, mỹ nghệ, làm vật liệu xây dựng và làm nguyên liệu cho các nhà máy giấy Đặc biệt măng tre dưới dạng tươi hoặc khô là món ăn quen thuộc của nhân dân Việt Nam Càng ngày người ta càng phát hiện ra nhiều công dụng của tre trúc Việc thử nghiệm trồng tre lấy lá để gói bọc hoặc làm tấm cách

âm (xuất sang Đài Loan), hoặc đốt thân tre làm than hoạt tính (xuất khẩu sang

Nhật Bản) cũng sẽ tạo nên nhiều mặt hàng tre trúc xuất khẩu trong tương lai (Vũ Văn Dũng, 2003)

1.2 LIỆT KÊ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC CÓ LIÊN QUAN

1.2.1 Các công trình nghiên cứu trên thế giới

Năm (1964), Martawidjaja đã thí nghiệm ngâm tre trong một số dung dịch thuốc muối, naphthenate đồng và PCP Kết quả thử nghiệm hiệu lực của thuốc ngoài bãi thử tự nhiên cho thấy với thời gian ngâm 24 giờ, tre tẩm có hiệu lực phòng chống côn trùng hại tre

Theo Clayton (1986), Clayton và Renvoice đã đưa ra bảng phân loại với 49 chi của Bambuseae và được chia làm 3 nhóm phụ là Arundinarinae Benth, Bambusese Presl và Melocanninae Reichenb Sodertrom (1987) đã đề nghị một hệ thống phân loại căn cứ vào đặc điển cấu tạo giải phẩu, bao gồm

54 chi, sắp xếp trong 9 nhóm phụ Sau đó, đã có nhiều nghiên cứu phân loại nhằm bổ sung một số loài như Stapleton (1991), Dransfield (1992)… cho đến nay hệ thống phân loại tre trúc đã sơ bộ xác định khoảng 1250 loài thuộc 75 chi phân bố trên thế giới Bên cạnh đó, cũng đã có nhiều nghiên cứu về công nghệ xử lý và chế biến tre như Kumar và Dobriyal (1988) cho biết yêu cầu của tre nguyên liệu sau khi chặt hạ cần phải tiến hành bảo quản không quá 5 ngày Theo Suthoni (1988) đã thí nghiệm ngâm tre trong dung dịch CuSO4

7% và dầu diezen 7 ngày Kết quả tre tẩm có hiệu lực phòng mọt tre xâm nhập

Sight và Tewari (1979), nghiên cứu khả năng thấm thuốc của tre Dendrocalamus strictus theo phương pháp ngâm thường với dung dịch thuốc CCA nồng độ 5%, tác giả cho biết tốc độ thấm thuốc ở giai đoạn đầu khá

nhanh và sẽ giảm dần theo thời gian ngâm Tre chẻ thanh đạt lượng thấm thuốc cao hơn so với tre truyền thống Tẩm tre chẻ thanh bằng thuốc dầu với

áp lực tẩm 14kG/cm2, lượng thuốc thấm của tre nguyên ống đạt 88kg/m3 và tre chẻ thanh đạt 92kg/m3

Hiram L Henderson (1977) với The air seasoning and kiln drying of wood đã phân tích các đặc điểm cấu tạo có thể ảnh hưởng đến quá trình sấy;

mô tả sự phân bố độ ẩm trên thanh gỗ xẻ, ảnh hưởng của điều kiện môi trường bên ngoài (các tháng trong năm) đến quá trình làm khô gỗ; thiết lập qui trình sấy của một số loại gỗ; các kiểu lò sấy gỗ, phân tích ưu nhược điểm của nó…

Theo M G Laxamana, (1985) khi nghiên cứu “Sấy một số loại tre thương mại của Philippine” cho biết: tre Bayog (Dendrocalamus merillianus), đặc biệt là gốc tre ở dạng nguyên ống là khó sấy nhất khi so sánh với tre vàng sọc (bambusa vulgaris)

Theo Kumar và Dobriyal (1988) cho biết yêu cầu của tre nguyên liệu sau khi chặt hạ cần phải tiến hành bảo quản và sấy không quá 2 ngày Bên cạnh đó, cũng đã có nhiều nghiên cứu về công nghệ xử lý và chế biến tre như Kumar và Dobriyal (1988) cho biết yêu cầu của tre nguyên liệu sau khi chặt

hạ cần phải tiến hành bảo quản không quá 5 ngày Theo Suthoni (1988) đã thí nghiệm ngâm tre trong dung dịch CuSO4 7% và dầu diezen 7 ngày Kết quả tre tẩm có hiệu lực phòng mọt tre xâm nhập

Yosias Gandhi, (1997) với “Bước đầu nghiên cứu sấy thử nghiệm nan tre (bambusa blumeaana)” kích thước (l×b×t) là 1700×20×10 (mm) trong lò sấy hơi đốt ở nhiệt độ sấy cao nhất là 600C cho biết sau 56 giờ sấy, độ ẩm phần gốc là cao nhất 25,51% kế đến là phần giữa 8,98% và ngọn 6,37% Từ kết quả nghiên cứu cho thấy tốc độ khô các phần gốc, giữa và ngọn khác nhau dẫn đến tình trạng độ ẩm cuối cùng không không đều

Năm 1997, Zhang-QiSheng, Sun—Fengwen, Wang –Jianhe trường đại học Nam Kinh Trung Quốc đã nghiên cứu về loại ván tổng hợp gỗ- tre sử dụng l2m sản cointainer Kết quả nghiên cứu cho thấy tính chất kết dính của tre và gỗ của loại ván này không thấp hơn so với các loại ván dán, đây là vật liệu có thể thay thế ván dán

Efrida Basri saefudin, (2004) Nghiên cứu về ảnh hưởng của tuổi cây

và vị trí của phần tre trên thân đến tính chất sấy của 3 loại tre mayan (Gigantochloa robusta), tali (Gigantochloa apus), hitam (Gigantochloa atroviolacea) Ảnh hưởng bởi tuổi cây và vị trí của các phần tre trên thân Cây càng già, và phần tre càng ngọn, co rút càng giảm và chất lượng tre sau sấy càng tốt Tre non có tốc độ sấy nhanh hơn tre trưởng thành nhưng chất lượng sấy thấp hơn và thời gian sấy lâu hơn

K-T Wu, (1992) Nghiên cứu về “ ảnh hưởng của sấy ở nhiệt cao đến tính chống nứt của tre “makino” (Phyllostachys makinoi) đã kết luận khi sấy tre ở nhiệt độ cao (1000C) khối lượng thể tích khô kiệt và ứng suất kéo dọc thớ đều cao hơn so với sấy thông thường (600C) lần lượt là 21,7% và 47% Trong khi đó, độ hút ẩm và ứng suất tách dọc thớ lại giảm nhẹ khi tăng nhiệt

độ sấy Song, sấy ở nhiệt độ cao, thời gian sấy không những giảm đáng kể (sấy ở nhiệt độ 1200C, thời gian sấy giảm 11,4 lần so với sấy ở nhiệt độ 600C)

mà còn giúp hạn chế được khuyết tật nứt bề mặt Điều này là do dưới tác dụng của nhiệt độ sấy cao, tế bào mô mềm trong ống mạch sẽ trở nên yếu hơn rất nhiều Vì vậy, ứng suất nén hình thành móp méo bên trong ống mạch giảm

Do đó, sự hình thành ứng suất sấy trong tre cũng giảm, hạn chế nứt tét Hay nói cách khác, dù nhiệt độ sấy cao nhưng vẫn thấp hơn nhiệt độ làm mềm hóa các thành phần xenlulo, hêminxenllulo và lignin nên đã tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình dịch chuyển ẩm trong tre, giảm sự hình thành ứng suất sấy

và tăng tính mềm dẻo của xơ sợi Vì vậy, sấy tre ở nhiệt độ 1000C sẽ hạn chế

khuyết tật nứt bề mặt Tuy nhiên, khi nhiệt độ sấy đạt đến 1200C, hiện tượng thoái hóa nhiệt xuất hiện nên dẫn đến ứng suất kéo dọc thớ giảm 18% so với tre sấy ở 1000C Như vậy từ kết quả nghiên cứu trên cho thấy nếu sấy tre ở nhiệt độ cao hợp lý không những làm giảm thới gian sấy rất nhiều mà còn khống chế được sự hình thành khuyết tật nứt mặt cũng như móp méo, nâng cao chất lượng tre sau sấy và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình gia công tiếp theo

Jan F Rijdijk and Perter B Laming (1994) với Physical and related properties of 145 timbers; tác giả đã nghiên cứu khối lượng thể tích, tỷ lệ co dãn, hệ số co dãn… của 145 loại gỗ làm cơ sở cho việc thiết lập qui trình sấy ứng với từng lọai gỗ

1.2.2 Các công trình nghiên cứu ở Việt Nam

Các nhà phân loại đã đưa ra danh sách khác nhau về các loài tre trúc ở nước ta Theo Phạm Hoàng Hộ (1990), rừng Viện Nam có khoảng 102 loài tre, trúc, thuộc 19 chi Nhưng giữa năm 2003, các nhà khoa học của Viện Khoa học Lâm Nghiệp Việt Nam và Viện Điều Tra Quy Hoạch Rừng đã phát hiện thêm 6 chi, 21 loài tre lần đầu tiên được ghi nhận của Việt Nam và 23 loài tre mới cho khoa học, đưa tổng số loài tre trúc của Việt Nam lên gần 150 loài thuộc 25 chi Theo dự đoán, nếu được điều tra đầy đủ, số loài tre trúc của Việt

Nam có thể lên đến 250 – 300 loài

Theo Nguyễn Tử Ưởng và Nguyễn Đình Hưng (1995) có khoảng 150 loài tre trúc thuộc 20 chi ở Việt Nam Theo Nguyễn Tích và Trần Hợp (1971)

và nhiểu tác giả khác xếp tre trúc vào họ tre (Bambusaceae) Nhưng gần đây Trần Đình Lý (1993) và sách đỏ Việt Nam, phần thực vật Bộ Khoa học công nghệ - Môi trường, (1996) đã tập hợp các loài tre vào các chi khác nhau của

họ Hoà Thảo (Poacea)

Tre được xử lý bảo quản giúp tăng tuổi thọ sử dụng Như Nguyễn Văn Thông (1977) đã bảo quản trúc nguyên liệu giấy bằng phương pháp nhúng, phun dung dịch thuốc LN2, LN3 và PCPNa Kết quả thí nghiệm cho biết, trúc đối chứng chỉ sau 10 ngày đã bị nấm làm mất phẩm chất, trúc nguyên cây được nhúng trong dung dịch thuốc LN3 và PCPNa nồng độ 4% trong thời gian 1 phút đạt lượng thuốc bám dính trên bề mặt 1,75kg/tấn và đối với trúc đập dập đạt 3,25 kg/tấn đã đảm bảo phẩm chất nguyên liệu trong thời gian lưu kho bãi từ 4-6 tháng

Vào đầu những năm 90 trường đại học Lâm Nghiệp lần đầu tiên hành nghiên cứu đặc điểm, tính chất tre gai Đông Triều, Quảng Ninh Với kết quả nghiên cứu cho thấy tre gai có khối lượng thể tích cơ bản Dcb = 0,62 g/cm3,

độ co rút dọc thớ 0,15%, xuyên tâm 11% tiếp tuyến 9% Ứng suất nén dọc thớ 499kG/cm2, ứng suất ép ngang thớ 45,6 kG/cm2, uốn tĩnh 750 kG/cm2

Năm 1993, Hưá Thị Huần đã nghiên cứu xây dựng chế độ công nghệ sản xuất ván sợi từ nguyên liệu tre lồ ô và bạch đàn Năm 1995, Đoàn Bổng

và các cộng tác viên Viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã nghiên cứu sử dụng lồ ô, song mật, bạch đàn, keo tai tượng sản xuất giấy Năm 1997, Phạm Minh Thoa đã nghiên cứu công nghệ chế biến và sử dụng tre trong sản xuất sản phẩm ván ghép thanh tre 3 lớp Năm 2001, Nguyễn Thị Bích Ngọc nghiên cứu kỹ thuật bảo quản tre dùng trong xây dựng Năm 2002, Hoàng Thị Thanh Hương nghiên cứu công nghệ sản xuất ván tre lồ ô, gỗ cao su kết hợp Tre trúc tuy có nhiều hướng nghiên cứu khác nhau, nhưng đều phục vụ cho mục đích sử dụng tre sao cho đạt hiệu quả cao nhất

Năm 2006, Mai Bá Tòng thực hiện "Khảo sát quy trình sấy tre tầm

vông tại Công ty LTC” cho biết với chế độ sấy khảo sát 1 (còn gọi là chế độ sấy an toàn), công ty thường áp dụng sấy tre có độ ẩm 20%  W 40% Nhìn chung, chế độ sấy an toàn này có thể sấy được hầu hết các quy cách của tre

tầm vông hiện đang sản xuất tại công ty, kể cả tre đã chà vỏ lẫn không chà vỏ với tỷ lệ khuyết tật thấp, trung bình tỷ lệ khuyết tật của mỗi mẻ sấy khoảng 3 -

5 % và chủ yếu là nứt đầu, nứt dọc thân; độ ẩm tre đạt yêu cầu W = 13 – 15%

Ở chế độ sấy khảo sát 2 áp dụng để sấy tre tầm vông khô đã tẩm và không chà

vỏ với nhiệt độ sấy cao nhất là 600C, quy cách tre sấy  = 30 - 45 mm Tre

sấy theo chế độ sấy này phải tiêu tốn hết 96 giờ để đưa tre từ độ ẩm ban đầu khoảng 85% về độ ẩm W = 15  2 % Kết thúc mẻ sấy 2, tre đạt độ ẩm tương

đối đồng đều và lượng tre bị khuyết tật chiếm khoảng 15 - 17% Ở chế độ sấy khảo sát 3 áp dụng cho tre tầm vông tươi trước khi uốn, không tẩm và không chà vỏ, quy cách tre sấy là  = 25 - 45 mm Nhiệt độ sấy cao nhất của chế độ

sấy này là 750C Sau 48 giờ sấy, độ ẩm tre giảm còn > 30% (độ ẩm ban đầu khoảng 75  2%) Kết thúc mẻ sấy khảo sát 3, lượng tre bị khuyết tật chiếm

khoảng 5 - 7% và độ ẩm cuối cùng của tre không đồng đều, không đạt độ ẩm yêu cầu trước khi uốn Ở chế độ sấy khảo sát 4 với nhiệt độ sấy cao nhất là

600C được áp dụng cho tre tầm vông tươi, đã chà vỏ, quy cách tre sấy là  =

21 - 45 mm Thời gian sấy để đưa độ ẩm tre từ W = 75  2 % về độ ẩm W =

15  2 % là 72 giờ Kết thúc mẻ sấy 4, tỷ lệ khuyết tật tre còn khá cao, chiếm

khoảng 13 – 15 %, độ ẩm tre giảm không đồng đều, chủ yếu ở các khúc tre thuộc cấp đường kính = 30 – 45 mm Ở chế độ sây khảo sát 5 áp dụng cho

tre tầm vông tươi, đã chà vỏ và không chà vỏ, quy cách tre sấy = 23 – 50

mm Tre sấy ở nhiệt độ cao nhất là 750C, thời gian sấy để đưa tre từ độ ẩm W

= 75  2 % về độ ẩm W = 15  2% là 96 giờ Kết thúc mẻ sấy 5, lượng tre bị

khuyết tật chiếm 7 – 13 % và độ ẩm tre đồng đều Ở chế độ sấy khảo sát 6 áp dụng cho tre tầm vông khô đã được chà vỏ và tẩm, quy cách tre sấy  = 30 -

60 mm Nhiệt độ sấy cao nhất của chế độ sấy này là 600C Thời gian sấy để đưa tre từ độ ẩm W = 75  2 % về độ ẩm W = 15  2 % là 120 giờ Kết thúc

mẻ sấy 6, tỷ lệ tre bị khuyết tật chiếm khoảng 15 – 17 %, độ ẩm tre đồng đều

Ở chế độ sấy khảo sát 7 áp dụng cho tre tầm vông và tre gai (1 xe tre tầm vông và 2 xe tre gai) đã chà vỏ và không chà vỏ, quy cách tre sấy  > 60 mm Theo chế độ sấy này, nhiệt độ sấy cao nhất là 750C Thời gian sấy để đưa tre

từ độ ẩm W = 75  2% về độ ẩm W = 15  2% là 144 giờ Kết thúc mẻ sấy,

tỷ lệ tre khuyết tật chiếm khoảng 13 - 15 %, chủ yếu là nứt đầu, nứt dọc thân

và nhăn mặt; độ ẩm tre đạt đồng đều Nhìn chung, qua các chế độ sấy được khảo sát có thể thấy rằng tất cả các mẻ sấy đều có chế độ sấy chưa tốt nên tỷ

lệ khuyết tật còn cao và độ ẩm cuối cùng chưa được đồng đều

Năm 2009, Phạm Ngọc Nam, trong nghiên cứu "Định hướng sử dụng một số loài tre chủ yếu trong sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ" nhằm góp phần nâng cao hơn hiệu quả sử dụng cũng như giá trị của nguyên liệu tre Theo Phạm Ngọc Nam, với độ ẩm ban đầu của các loài tre nghiên cứu là W = 70%, thời gian sấy của tre Điền trúc, tre Bát độ và tre Gầy là 120 giờ để đạt

độ ẩm W = 10,5 – 13%; tre Đũa, tre Tạp giao, tre Tầm vông và tre Le là 130 giờ để đạt độ ẩm W = 9 – 13%; tre Lồ ô, tre Lục trúc, tre Xiêm, tre Mạnh tông, tre Luồng và tre Tàu là 140 giờ để đạt độ ẩm W = 13 – 13,5%; tre Vàng sọc, tre Mỡ, Trúc sào và Tầm vông đá là 160 giờ để đạt độ ẩm W = 10 – 13%; tre Gai, tre Hóa giấy và tre Hóa cẳng bò là 140 giờ để đạt độ ẩm W = 12 – 13% Nhiệt độ sấy thích hợp của các loài tre trên là từ 45 – 650C, thời gian sấy từ

120 – 160 giờ tùy theo loài tre cụ thể và tỷ lệ khuyết tật của các mẻ sấy thí nghiệm tương đối thấp khoảng 4 – 8%, chủ yếu là khuyết tật nứt dầu cây (nhiều nhất), nứt tại các mắt tre, các lóng tre, tóp đầu cây và nhăn da (tre Gai)

1.3 ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU

Vẫn còn tồn tại một vấn đề lớn trong đánh giá chất lượng tre trúc ở nước ta cần được giải quyết Trên thực tế, có nhiều loài tre hiện chiếm một khối lượng chủ yếu của rừng, nhưng chưa được nghiên cứu sử dụng Do vậy,

việc nghiên cứu đặc điểm cấu tạo, tính chất cơ lý hóa của tre tầm vông và định hướng trong công nghệ biến tính tre là một nhu cầu cấp thiết và có nhiều

ý nghĩa trong công nghiệp sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ, thương mại, xuất nhập khẩu Ở Việt Nam, hầu hết các nhà sản xuất thường sử dụng các qui trình công nghệ chủ yếu theo kinh nghiệm Theo bản tin trồng mới 5 triệu ha rừng, tre trúc là một trong những loài cây quan trọng được chọn gây trồng và phát triển nhằm tạo ra vùng nguyên liệu cho chế biến tre trúc Vấn đề được đặt ra là làm sao để thay thế hoặc đa dạng hóa nguyên liệu, cũng như lựa chọn công nghệ chế biến tre hợp lý, đạt hiệu quả kinh tế cao

Có thể nói, cho đến nay ở Việt Nam chưa có một nghiên cứu nào đề cập đầy đủ đến đặc điểm cấu tạo, tính chất cơ học, vật lý, hóa học của tre tầm vông và định hướng trong công nghệ biến tính nhiệt độ cao Đứng trước yêu cầu bức xúc của sản xuất hàng mây tre mỹ nghệ xuất khẩu thì việc hiểu biết

về đặc điểm cấu tạo và tính chất cơ lý hóa của tre tầm vông là một vấn đề quan trọng, có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng và giá thành sản phẩm, do đó đòi hỏi phải có sự chỉ đạo kỹ thuật về công nghệ nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm Tre tầm vông được trồng rất phổ biến khắp cả nước, đặc biệt tre tầm vông phân bố chủ yếu ở miền Đông Nam Bộ Do vậy, nghiên cứu giải quyết những vấn đề công nghệ biến tính tre tầm vông nhiệt độ cao, thích hợp với điều kiện sản xuất ở Việt Nam, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm;

là một công đoạn quan trọng trong dây chuyền công nghệ chế biến lâm sản nói chung và sản xuất hàng mộc thủ công mỹ nghệ mây tre nói riêng

CHƯƠNG 2:

ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG,

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

2.1.1- Đối tượng nghiên cứu

Vế đối tượng nghiên cứu, đề tài quan tâm đến tre tầm vông ở cấp tuổi 3 tại Long Thành, Đồng Nai là loại tre thông dụng ở miền Đông Nam Bộ có giá trị kinh tế cao mà các cơ sở chế biến tre hiện đang sử dụng vào sản xuất

Tên Việt Nam: Tre tầm vông

Tên khoa học: Thyrsostachys siamensis

Tên thương mại: Monastery Bamboo

Xuất xứ: Thái Lan

Hình 2.1: Bụi Tầm Vông

2.1.2 Đặc điểm sinh thái

Tốc độ tăng trưởng của loại tre này rất lớn, có thể cao thêm 123 cm

trong 24 giờ Thyrsostachys siamensis là loại cây rừng hoang dại, gỗ đặc và

rất cứng Với đặc tính cao 6 – 14 m, đường kính thân 2 – 7,5 cm, lóng dài 15 – 30 cm, mọc thành bụi, kích thước lá 5 – 8 mm 7 – 14 cm Tre Tầm Vông

là loại ưa sáng, chịu mặn và chịu hạn, có thể sống ở vùng có lượng mưa thấp hơn 1000 mm/năm Loại cây này thích hợp đất khô và cằn cỏi đặc biệt là đất dốc về phía Nam Về mặt địa hình tre phát triển tốt khi được trồng ở vùng đất phẳng và chân đồi, đồi núi thấp và cuối cùng là đồi dốc cao Độ cao thích hợp

Làm vật liệu xây dựng, đồ trang trí, làm giấy, làm cảnh [25]

2.2 PHẠM VI VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU

2.2.1 Địa điểm nghiên cứu

Đề tài được thực hiện tại phòng thí nghiệm gỗ khoa Lâm Nghiệp trường đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh và Trung tâm Công Nghệ và Quản Lý Môi Trường & Tài Nguyên (Cetnarm) trường đại học Nông Lâm Tp

Hồ Chí Minh

2.2.2 PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU

Các mẫu tre làm thí nghiệm được lấy tại trang trại Trúc Đào (Long Thành, Đồng Nai), Tầm Vông Rừng cao 8 m cấp tuổi 3 Cây được chọn là những cây sinh trưởng bình thường, không sâu bệnh, không bị cụt ngọn và có

đường kính trung bình Do tre có đường kính và bề dày thành tre biến động từ gốc đến ngọn nên trong một cây tre ta tiến hành lấy 3 đoạn khác nhau để khảo sát

2.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Xác định các đặc điểm cấu tạo và tính chất cơ lý, hóa của tre tầm vông, nhằm đưa ra các giải pháp công nghệ biến tính nhiệt độ cao nâng cao chất lượng nguyên liệu Đề xuất định hướng biến tính tre tầm vông trong việc sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ đạt hiệu quả kinh tế cao

2.4 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

Về mặt lý luận: Việc nghiên cứu đặc điểm cấu tạo, tính chất cơ lý, hóa tre tầm vông không chỉ có ý nghĩa xác định tre trên thị trường và trong sử dụng tre mà còn nhiều ý nghĩa lý thuyết trong hệ thống thực vật và tiến hóa

Về thực tế sản xuất: Kết quả nghiên cứu đặc điểm cấu tạo, tính chất cơ

lý, hóa tre tầm vông là cơ sở để giải thích bản chất các hiện tượng sản sinh trong quá trình gia công chế biến và sử dụng tre Xây dựng các chế độ tẩm sấy và biến tính thích hợp để cải thiện tính chất nguyên liệu Cung cấp số liệu cần thiết cho việc tính toán thiết kế hợp lý, giải quyết mâu thuẫn giữa việc bảo đảm an toàn và tiết kiệm nguyên vật liệu

2.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.5.1 Khảo sát đặc điểm cấu tạo:

- Cấu tạo thô đại: thân ngầm, thân khí sinh, cành lá, mo nang

- Cấu tạo hiển vi: mặt cắt ngang, mặt cắt dọc

- Hình thái xơ sợi

- Hàm lượng SiO2 trong tro

- Hàm lượng chất tan trong dung môi hữu cơ Alcol – Benzen

- Hàm lượng chất tan trong nước nóng

- Hàm lượng chất tan trong dung dịch NaOH 1%

- Hàm lượng Pentosan

- Hàm lượng Cellulose toàn phần

- Hàm lượng Licnin

2.5.4 Định hướng trong công nghệ biến tính nhiệt độ cao

2.6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Dựa trên cơ sở hệ thống tiêu chuẩn trong nước và trên thế giới như:

- Đặc điểm cấu tạo: Giải phẫu theo Liese (1985)

- Nghiên cứu hình thái xơ sợi theo phương pháp tách mô của Franklin

- Tính chất vật lý: Phương pháp cân đo xác định trong phòng thí nghiệm gỗ, Bộ môn Chế biến Lâm sản Trường Đại Học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh

- Tính chất hóa học: Dựa theo một số tiêu chuẩn Tappi Standard T3m, T6m – 58, T1, T4m – 59, T19m – 50, T13m – 54, Kiusher – Khopher

- Phương pháp đo đạc số liệu: Các số liệu đều được xác định bằng công thức tính toán sau khi đo đạc trực tiếp các số liệu thành phần Ngoài ra, sau khi khảo sát chúng tôi ghi nhận số liệu và tiến hành xử lý số liệu bằng phần mềm Microsoft Excel

2.6.1 Khảo sát cấu tạo thô đại và hiển vi

Để khảo sát cấu tạo hiển vi, các tiêu bản được xây dựng trên 2 mặt cắt ngang và dọc từ các phẩu thức có độ dày 15 – 22 µm, không có bọt khí và được cố định trong những môi trường thích hợp Dùng kính hiển vi có độ phóng đại X100, X400 để quan sát

2.6.1.1 Cách làm tiêu bản:

- Làm mềm tre: Mẫu tre có kích thước 2010t (mm) chưa qua xử lý như tẩm thuốc bảo quản hoặc sấy…cho vào bình thủy tinh đổ ngập nước lên tre, sau đó cho vào nồi nấu Để tăng nhanh quá trình làm mềm tre cần tiến hành thay nước định kỳ nước nóng bằng nước lạnh khoảng 3 giờ/lần và tiếp tục đun không khí ra khỏi tre và làm mềm tre Làm mềm tre bằng cách đun sôi trong nước, phương pháp này tuy thời gian có lâu nhưng không làm hỏng một số chi tiết như gôm, thể bít… Sau khi đun đối với tre cứng thì cắt khi còn nóng, nếu không có điều kiện thì lưu trữ trong glixerin và cồn, nếu giữ lâu dài

tỷ lệ glixerin ¼

- Cắt vi phẩu: Sau khi làm mềm tre, mẫu tre được kẹp lên máy cắt vi phẫu - A.O Sliding Microtone và cắt ở độ dày 15 – 22 µm Mỗi mặt cắt từ 5 –

8 lát, dùng cây cọ vẽ để đưa phẫu thức vào đĩa Petri có chứa nước cất Để các phẩu thức mỏng không bị phá vỡ các tế bào tre, dao phải sắc bén và thường xuyên rưới nước nóng lên dao và tre trong quá trình cắt Các phẩu thức được bảo quản trong nước, chỉ chọn những phẩu thức mỏng, cấu tạo hoàn hảo, không nứt, không bị vỡ làm tiêu bản Ngoài ra, có thể sử dụng phương pháp cắt vi phẩu bằng lưỡi lam với điều kiện dao phải luôn sắc và tre phải luôn ở trạng thái nóng

- Khử nước: Phẩu thức được khử nước bằng cách cho qua lần lượt dung dịch nước và cồn với tỷ lệ alcol/nước tăng dần theo tỷ lệ 1/10, 3/10, 5/10, 7/10 sau cùng là cồn tuyệt đối Thời gian khử qua mỗi tỷ lệ alcol/nước khoảng

15 phút Các dung dịch này có tác dụng loại trừ nước liên kết trong phẩu thức

ra từ từ, tránh sự co rút đột ngột có thể làm tế bào bị co dúm Nhờ thế khi tiếp xúc với thuốc nhuộm tan trong cồn, phẩu thức ăn màu đồng đều

- Nhuộm màu: Thuốc nhuộm được sử dụng là Safranin đỏ, là thuốc nhuộm được tạo bằng cách trộn lẫn tỷ lệ bằng nhau của bão hòa Safranin trong cồn với dung dịch bão hòa Anilin trong cồn (3cc Anilin trong 10cc cồn), dung dịch này cần giữ một thời gian sau khi pha chế trước khi dùng Thời gian giữ mẫu thức trong thuốc nhuộm là 15 phút Sau khi nhuộm có thể rửa lại bằng dung dịch cồn tuyệt đối để loại bỏ màu thừa

- Lên tiêu bản: Để lên tiêu bản bằng keo Canada, phẩu thức cần rửa cồn,

hơ nóng và làm sáng bằng xilen Sử dụng một lượng keo nhỏ có thể cho thêm một ít keo trước khi hạ kínk đậy phẫu thức Sau khi hạ kính thận trọng, có thể dùng vật nặng đè lên

3.6.1.2 Tách mô sợi

Để phân li các tế bào gỗ cần tìm cách phân hủy tấm chung liên kết giữa các tế bào, khảo sát đặc điểm hình thái của từng kiểu tế bào Mẫu vật được đem cắt thành những mảnh nhỏ là 6 mm chiều dài, bề rộng bằng que diêm

Những mảnh tre này được đặt trong ống nghiệm, mỗi loài riêng cho một ống nghiệm và số mảnh cho vào mỗi ống nghiệm là 3 – 4 que

Áp dụng phương pháp Frankin để thực hiện việc tách mô Những mảnh tre này được làm trong hỗn hợp acid acetic và nước oxy già với tỷ lệ bằng nhau đun cách thủy trong một thời gian 1,5 – 2 giờ đến khi chúng chuyển sang màu trắng và bắt đầu phân li tế bào Nếu ngâm tiếp tục quá lâu thì vách

tế bào sẽ bị phân hủy Vì thế, để giữ vật liệu sau khi tách mô, cần rửa thật nhiều nước, đến khi giấy pH không đổi màu Huyền phù tế bào tre sẽ được bảo quản trong ống nghiệm với dung dịch Formalin loãng (4 – 6 %) Trãi mỏng lên kính với một giọt huyền phù tế bào gỗ, trãi mỏng nguyên liệu trên

nó Làm nóng kính để vật liệu bằng cách đặt gần lò điện đến khi nguyên liệu gần khô Sau đó làm ngập trong thuốc nhuộm Safranin, hơ nóng, khử nước, làm sạch trong cồn và lên tiêu bản bằng keo Canada

2.6.2 Thí nghiệm xác định thành phần hóa học

Thành phần hóa học đóng vai trò quan trọng trong việc xác định chất lượng tre Mỗi cây tre ta lấy 3 đoạn gốc, thân, ngọn mài thành bột Sau đó để khô và rây qua lưới 40 mesh được phần bột mịn Phần bột mịn làm mẫu phân tích cần giữ trong cùng điều kiện (nhiệt độ, độ ẩm….)

2.6.2.1 Độ ẩm

- Tiêu chuẩn: Tappi Standard T3m

- Nguyên tắc: Cân chính xác khối lượng mẫu trước và sau khi sấy ở nhiệt độ 105 oC ± 2 Từ đó, độ ẩm được xác định bằng phương pháp phân tích trọng lượng

- Dụng cụ và hóa chất:

- Tiến hành thí nghiệm: Cân chính xác đến 0,1 mg P = 3 g mẫu khô gió trong cốc sứ đã được sấy tuyệt đối đến khối lượng không đổi Sấy cốc sứ có chứa bột tre ở nhiệt độ 105 oC ± 2 trong 3 giờ Kết thúc sấy, để nguội trong bình hút ẩm, cân xác định lại khối lượng Lập lại quá trình này cho đến khi cân được khối lượng không đổi P1

- Công thức tính:

Độ ẩm (%) = (P – P1)/P 100

2.6.2.2 Hàm lượng chất tan trong dung môi hữu cơ Alcol – Benzen

- Tiêu chuẩn: Tappi Standard T6m – 58

- Nguyên tắc: Dùng dung môi hữu cơ Alcol – Benzen để hòa tan những chất béo, nhựa, sáp… ra khỏi nguyên liệu thực vật Hàm lượng được xác định bằng phương pháp phân tích trọng lượng

- Dụng cụ và hóa chất:

+ Bộ Soxhlet + Bếp đun cách thủy

- Tiến hành thí nghiệm: Cân chính xác đến 0,0001g P = 10 g (cùng thời gian mẫu cân đo độ ẩm) cho vào bộ Soxhlet Dùng dung môi là hỗn hợp 110

ml cồn tuyệt đối + 240 ml Benzen Đun cách thủy trong 4 giờ, khi đun giữ cho hỗn hợp sôi mạnh Lấy ra sấy khô trong 3 giờ ở nhiệt độ 105 oC ± 2, đến khối lượng không đổi P1

- Công thức tính:

Chất tan trong Alcol – Benzen (%) = (PKTĐ – P1)/ PKTĐ 100

Hình 2.2: Chưng cất Alcol – Benzen

2.6.2.3 Hàm lượng chất tan trong nước nóng

- Tiêu chuẩn: Tappi Standard T1

- Nguyên tắc: Sau khi đã loại các chất tan trong hỗn hợp Alcol – Benzen ra khỏi nguyên liệu dùng dung môi trung tính như nước nóng có khả năng hòa tan các chất đường, tinh bột…trong nguyên liệu Hàm lượng các chất tan trong nước nóng được xác định bằng phương pháp phân tích trọng lượng

- Dụng cụ và hóa chất:

+ Phễu lọc goosh + Bếp đun cách thủy

- Tiến hành thí nghiệm: Lấy phần P1 trên cho vào Erlen 500 ml Cho vào đó khoảng 450 ml nước cất Đậy Erlen bằng nút có ống thong Đun cách thủy trong một giờ Sau đó đem lọc bằng phễu lọc goosh có giấy lọc Rửa mẫu bằng 500 ml nước cất đun nóng cho nước qua lọc trong hẳn Rút hết nước rồi đem sấy ở nhiệt độ 105 oC ± 2 trong 3 giờ để nguội trong bình hút

ẩm Cân và sấy lại đến trọng lượng không đổi P2

Hình 2.3: Nấu và lọc chất tan trong nước nóng

2.6.2.4 Hàm lượng chất tan trong dung dịch NaOH 1%

- Tiêu chuẩn: Tappi Standard T4m – 59

- Nguyên tắc: Sau khi dùng dung môi hữu cơ Alcol – Benzen, dung môi trung tính để loại các chất tan ra khỏi nguyên liệu Sau khi trọng lượng của

mẫu còn lại ổn định Cân mẫu nguyên liệu phân tích, dùnh NaOH 1% để hòa tan các chất protein và xác định hàm lượng chất tan bằng phương pháp phân tích trọng lượng

- Dụng cụ và hóa chất:

+ Phễu lọc goosh + Bếp đun cách thủy

2.6.2.5 Hàm lượng Pentosan

- Tiêu chuẩn: Tappi Standard T19m – 50

- Nguyên tắc: Dùng hỗn hợp dung môi chọn lọc để tách các thành phần khác trong mẫu nguyên liệu ra khỏi Pentosen Sau đó kết tủa Pentosen dưới dạng Fusfural Phloroglucide, rồi tiếp tục xác định theo phương pháp phân tích trọng lượng

- Dụng cụ và hóa chất:

+ Dung dịch HCl 12% + Máy hút chân không + Phễu lọc goosh + Bếp đun cách thủy + Bình hút ẩm + Tủ sấy

+ Cân phân tích +Dung dịch Phloroglucinol + Bình cầu 250 ml + Ống sinh hàn

- Công thức tính: % Pentosan = (a + 0,0052) f / PAKTĐ100