Nghiên cứu một số tính chất của thân cây ngô sau khi xử lý và định hướng khả năng sử dụng

Hiện nay, cũng đã có các nghiên cứu thành công ở trên thế giới và trong nước trong việc sử dụng nguyên liệu thân cây ngô vào sản xuất ván dăm, ván sợi hay bột giấy và đã thu được những k

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS CAO QUỐC AN

Hà Nội, 2014

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu một số tính chất của thân cây Ngô sau khi xử lý và định hướng khả năng sử dụng” là kết quả của quá

trình học tập, nghiên cứu khoa học độc lập và nghiêm túc Các số liệu trong luận văn được thu thập từ thực tế có nguồn gốc rõ ràng, đáng tin cậy, được

xử lý trung thực và khách quan

Em xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình

Hà Nội, ngày 23 tháng 02 năm 2014

Học viên

Đỗ Thị Ngoan

LỜI CẢM ƠN

Nhân dịp hoàn thành luận văn thạc sỹ, em xin bày tỏ lòng biết ơn trân trọng đến các thầy cô giáo, khoa Sau đại học, Khoa Chế biến lâm sản Trường Đại học Lâm nghiệp, những người đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường

Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Cao Quốc An người đã

tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực tập và hoàn thành luận văn thạc sỹ

Em xin cảm ơn các cán bộ, công nhân viên thuộc Trung tâm công nghệ công nghiệp rừng Trường Đại học Lâm nghiệp, Trung tâm thí nghiệm thực hành của Khoa Chế biến lâm sản đặc biệt là thạc sỹ Nguyễn Thị Loan, đã tạo điều kiện về máy móc thiết bị và hướng dẫn em thực hành các thí nghiệm trong thời gian thực hiện luận văn

Tôi xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày 23 tháng 02 năm 2014

Học viên

Đỗ Thị Ngoan

MỤC LỤC

Trang TRANG PHỤ BÌA

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 3

1.1.1 Lịch sử và nguồn gốc cây Ngô 3

1.1.2 Đặc điểm thực vật học cây ngô 4

1.2 Tình hình nghiên cứu lợi dụng phế liệu nông nghiệp 8

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 8

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 9

1.3 Mục tiêu, đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu 12 1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu 12

1.3.2 Đối tượng nghiên cứu 12

1.3.3 Phạm vi nghiên cứu 12

1.3.4 Nội dung nghiên cứu 14

1.3.5 Phương pháp nghiên cứu 15

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 16

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 17

2.1 Đặc điểm của nguyên liệu thân cây Ngô 17

2.1.1 Đặc điểm sinh thái thân cây Ngô 17

2.1.2 Đặc điểm cấu tạo của thân ngô 18

2.2 Tỷ suất dăm tính theo công thức 23

2.3 Xác định thành phần hóa học của thân ngô 23

2.3.1 Xác định hàm lượng ẩm bằng phương pháp cân sấy 23

2.3.2 Xác định hàm lượng các chất chiết suất trong 1% NaOH 24

2.3.3 Xác định hàm lượng tro 25

2.3.4 Xác định hàm lượng lignin 26

2.3.5 Xác định hàm lượng cellulose 27

2.3.6 Xác định hàm lượng các chất tan trong nước nóng 28

2.3.7 Xác định hàm lượng các chất tan trong nước lạnh 29

Chương 3.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31

3.1 Chuẩn bị thực nghiệm 31

3.1.1 Những số liệu về thân cây ngô dùng trong luận văn 31

3 2 Tiến hành thực nghiệm 31

3.2.1 Mô tả thí nghiệm 31

3.3 Tạo mẫu xác định thành phần hóa học 34

3.4 Tỷ suất dăm sau sàng 35

3.5 Thành phần hóa học cơ bản của thân ngô 35

3.6 Kết quả xác định và đánh giá hàm lượng các chất tan của nguyên liệu thân cây ngô 38

3.6.1 Hàm lượng các chất tan trong 1% NaOH 38

3.6.2 Hàm lượng các chất tan trong nước lạnh 40

3.6.3 Hàm lượng các chất tan trong nước nóng 41

3.6.4 Hàm lượng tro 42

3.6.5 Hàm lượng cellulose 44

3.6.6 Hàm lượng lignin 45

3.7 So sánh thành phần hóa học của nguyên liệu thân cây ngô với một số nguyên liệu phi gỗ 46 3.8 Đề xuất định hướng sử dụng hợp lý nguyên liệu thân cây ngô 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

m, Gc Khối lượng chén cân (g)

mdts, Gdtn Khối lượng dăm nguyên liệu trước khi sấy.(g)

m(d+c)ss, G(d+c)tn Khối lượng dăm nguyên liệu và chén cân sau sấy (g)

mdss, Gdsn Khối lượng khô kiệt của dăm nguyên liệu sau khi sấy (g)

W Độ ẩm của dăm ( % )

Wtb Độ ẩm trung bình của dăm (%)

A Hàm lượng tro ( % )

Atb Hàm lượng tro trung bình (%)

mphễu Khối lượng của phễu lọc.(g)

m(p+d)ts Khối lượng của phễu lọc và dăm trước khi sấy (g)

m1 Khối lượng của dăm khô kiệt

m(p+d) Khối lượng của phễu lọc và dăm sau khi sấy.(g)

m2 Khối lượng khô kiệt của dăm sau khi sấy (g)

N Hàm lượng các chất chiết suất( %)

Ntb Hàm lượng trung bình các chất chiết suất (%)

C Hàm lượng cellulose, lignin.(%)

Ctb Hàm lượng trung bình cellulose, lignin (%)

DANH MỤC CÁC BẢNG

1.1 Diện tích, năng suất, sản lượng ngô Việt Nam 2000-2009 [6] 7

2.1 Hình thái sợi của thân cây Ngô và so sánh với một số loại

3.1 Tỷ suất dăm thu được ở các chế độ xử lý khác nhau 35

3.2 Bảng tổng hợp thành phần hóa học của thân cây ngô khi chưa xử

DANH MỤC CÁC HÌNH

3.1 So sánh hàm lượng chất tan trong 1%NaOH của nguyên liệu thân

3.2 So sánh hàm lượng chất tan trong nước lạnh của nguyên liệu thân

3.3 So sánh hàm lượng chất tan trong nước nóng của nguyên liệu thân

3.4 So sánh hàm lượng tro của nguyên liệu thân cây ngô ở các chế độ

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong một vài năm trở lại đây nhu cầu sử dụng gỗ của thế giới nói chung

và của Việt Nam nói riêng đang gia tăng một cách đáng kể Tuy nhiên lượng

gỗ tự nhiên chưa thể đáp ứng đủ yêu cầu của thị trường, đặc biệt là nguyên liệu cho ngành công nghiệp sản xuất ván dăm, ván sợi, hay sản xuất giấy Việt Nam là một nước nông nghiệp, cây ngô đã được coi là một trong những cây trồng phổ biến trên khắp cả nước Mỗi năm cả nước đã sản xuất ra được hàng triệu tấn ngô hạt các loại, và đương nhiên đi kèm theo nó là hàng triệu tấn thân cây ngô, được coi là một loại phế liệu nông nghiệp Thân cây ngô trước kia được người dân chủ yếu dùng làm củi đun, nhưng ngày nay chỉ

có một lượng nhỏ thân cây ngô được dùng làm thức ăn gia súc, còn lại phần lớn là được thải ra môi trường, một phần trong số đó được người dân đốt ngay trên những cánh đồng, điều này không những gây lãng phí một loại nguyên liệu có thể lợi dụng, mà nó còn gây ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường sinh thái

Vì vây, việc nghiên cứu lợi dụng thân cây ngô loại thứ phế liệu nông nghiệp có thể thay thế gỗ là nhiệm vụ hết sức quan trọng, cần được đầu tư nghiên cứu Hiện nay, cũng đã có các nghiên cứu thành công ở trên thế giới

và trong nước trong việc sử dụng nguyên liệu thân cây ngô vào sản xuất ván dăm, ván sợi hay bột giấy và đã thu được những kết quả đáng khích lệ

Tuy nhiên, một trong những nhược điểm lớn nhất của nguyên liệu thân cây ngô đó chính là chúng luôn luôn tồn tại một hàm lượng đường, chất tủy xốp và các chất chiết suất không nhỏ bên trong nguyên liệu, chính những chất này đã gây cản trở không nhỏ cho việc lợi dụng loại nguyên liệu này trong sản xuất ra các sản phẩm có ích như ván nhân tạo hay bột giấy chúng làm giảm đáng kể quá trình của các phản ứng hóa học khi nấu bột, làm cho hiệu suất

của bột giấy rất thấp, thậm chí có những thí nghiệm nấu bột giấy từ thân cây ngô đơn thuần chỉ cho hiệu suất bột khoảng 20% [1]

Xuất phát từ yêu cầu tìm ra các giải pháp nhằm giảm thấp tỷ lệ các chất đường, bột, tủy xốp và chất chiết suất có trong nguyên liệu thân cây ngô, từ

đó nâng cao giá trị lợi dụng của loại nguyên liệu này, em tiến hành nghiên

cứu đề tài : “Nghiên cứu một số tính chất của thân cây Ngô sau khi xử lý

và định hướng khả năng sử dụng”

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

1.1.1 Lịch sử và nguồn gốc cây Ngô

Ngô còn gọi là bắp, tên khoa học là Zea mays L Trong tiếng Anh

“maize” xuất phát từ tiếng Tây Ban Nha (maíz) là thuật ngữ trong tiếng Taino

để chỉ loại cây này, là từ thông dụng Vương quốc Anh để chỉ cây ngô Tại Hoa Kỳ, Canada, Australia, thuật ngữ hay được sử dụng để gọi cho một loại cây lương thực, hiện nay thuật ngữ này dùng để chỉ cây Ngô, là dạng rút gọn của “Indian corn” là “cây lương thực của người Anh điêng”

Lịch sử nghiên cứu thuộc các lĩnh vực khảo cổ, di truyền, thực vật học quan tâm và đưa ra nhiều giả thuyết Có giả thuyết cho là nguồn gốc cây ngô khoảng năm 5.500 tới 10.000 trước công nguyên Những nghiên cứu về di truyền học gần đây cho rằng quá trình thuần hóa ngô diễn ra vào khoảng năm

7000 TCN tại miền trung Mexico và tổ tiên của nó là loại cỏ teosinte hoang dại gần giống nhất với ngô ngày nay vẫn còn mọc trong lưu vực song Balsas Liên quan đến khảo cổ học, người ta cũng đã phát hiện các bắp ngô có sớm nhất tại hang Guila Naquitz trong thung lũng Oaxaca, có niên đại vào khoảng năm 4.250 TCN, các bắp ngô cổ nhất trong hang động gần Tehuacan, Puebla,

có niên đại vào khoảng năm 1500 TCN, ngô bắt đầu phổ biến rộng và nhanh, ngô là lương thực chính của phần lớn các nền văn hóa tiền Columbus tại Bắc

Mỹ, Nam mỹ và khu vực Caribe Với người dân xứ tại đây, Ngô được suy tôn như bậc thần thánh và có tầm quan trọng về mặt tôn giáo do ảnh hưởng lớn của nó đối với đời sống của họ Ngô được đưa vào Châu Âu đầu tiên ở Tây Ban Nha trong chuyến thấm hiểm thứ 2 của Colombus vào khoảng năm 1494 Người Châu Âu đã nhận biết được giá trị của nó và nhanh chóng phổ biến rộng rãi Năm 1517, Ngô xuất hiện ở Ai Cập, Pháp, Đức, sau đó là Nam Châu

Âu và bắc phi Năm 1521, Ngô đến Đông Ấn Độ và quần đảo Indonesia Vào khoảng năm 1575 Ngô đến Trung Quốc

 Nguồn gốc cây ngô ở Việt Nam

Ở Việt Nam, Ngô là loại cây lương thực quan trọng thứ hai sau lúa Ngô được trồng ở khắp nơi, từ đồng bằng đến trung du và khá nhiều ở miền núi

Cây Ngô ở Việt Nam có nguồn gốc từ Trung Quốc Theo Lê Qúy Đôn trong

“Vân Đài loại ngữ” hồi đầu thời kỳ Khang Hi (1662-1762), Trần Thế Vinh, người huyện Tiên Phong (Sơn Tây, phủ Quảng Oai) sang sứ nhà Thanh lấy được giống ngô đem về nước Khắp cả hạt Sơn Tây đã dùng ngô thay cho lúa gạo

1.1.2 Đặc điểm thực vật học cây ngô

Ngô là cây nông nghiệp một lá mầm thuộc chi Zea, họ hòa thảo ( Poaceae hay còn gọi là Gramineae) Các giống ngô ở Việt Nam có những đặc điểm như chiều cao cây, thời gian sinh trưởng, chống chịu sâu bệnh và thích ứng với điều kiện ngoại cảnh khác nhau Song cây ngô đều có những đặc điểm chung về hình thái, giải phẫu Các bộ phận của cây ngô bao gồm : rễ, thân, lá, hoa (bông cờ, bắp ngô) và hạt

- Rễ ngô: Rễ ngô thuộc loại rễ chùm, phân bố ở những vùng nông sát mặt đất không có khả năng ăn sâu vào đất

- Thân ngô: Thân ngô đặc khá chắc có đường kính từ 2-4cm tùy thuộc vào giống và điều kiên chăm sóc Chiều cao thân cây ngô khoảng từ 1,5 – 4m Thân chính của ngô có nguồn gốc từ chồi mầm Từ các đốt dưới đất của thân chính có thể phát sinh ra 1 – 10 nhánh thân phụ với hình dáng giống như thân chính Thân ngô trưởng thành bao gồm nhiều lóng nằm giữa các đốt và kết thúc bằng bông cờ Số lóng và chiều dài lóng là chỉ tiêu quan trọng để phân loại các giống ngô Thường các giống ngắn ngày thân cây cao từ 1,2-1,5m có khoảng 12-15 lóng, các giống trung ngày thân cao tứ 1,8-2m, có khoảng 18-

20 lóng Các giống dài ngày thân cao 2,0 – 2,5m có khoảng 20 – 22 lóng Nhưng không phải lóng nào cũng có bắp Lóng mang bắp có một rãnh dọc cho phép bắp bám và phát triển bình thường

- Lá ngô: Lá ngô được chia làm 2 phần: bẹ lá và phiến lá, bẹ lá là phần bao bọc và làm tăng thêm độ cứng vững cho thân cây ngô Phiến lá là phần xoè ra

để quang hợp và mất bớt một phần khi thu hoạch

Trước đây, sản xuất ngô ở Việt Nam còn nhỏ lẻ và phân tán, chủ yếu là tự cung tự cấp theo nhu cầu của hộ nông dân Tại một số vùng miền núi do khó khăn về sản xuất lúa nước nên nông dân phải trồng ngô làm lương thực thay gạo Các giống ngô được trồng đều là các giống truyền thống của địa phương, giống cũ nên năng suất rất thấp Vào thập kỷ 60 của thế kỷ trước, diện tích

ngô Việt Nam chưa đến 300 nghìn hecta, năng suất chỉ đạt trên 1 tấn/ha, đến đầu những năm 1980 cũng không cao hơn nhiều, chỉ ở mức 1,1 tấn/ha, sản lượng đạt khoảng hơn 400.000 tấn do vẫn trồng các giống ngô địa phương với

kỹ thuật canh tác lạc hậu Từ giữa những năm 1980, nhờ hợp tác với Trung tâm Cải tạo Ngô và Lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT), nhiều giống ngô cải tiến đã được đưa vào trồng góp phần nâng năng suất ngô lên gần 1,5 tấn/ha Ngành sản xuất ngô nước ta thực sự có những bước tiến nhảy vọt từ đầu những năm

1990 đến nay, do việc tạo được các giống ngô lai và mở rộng diện tích trồng ngô lai trong sản xuất, kết hợp áp dụng các biện pháp kỹ thuật canh tác theo nhu cầu của giống mới Năm 1991, diện tích trồng giống lai chưa đến 1% trên

430 nghìn hecta trồng ngô; năm 2006, giống lai đã chiếm khoảng 90% diện tích trong hơn 1 triệu hecta ngô cả nước, trong đó giống do các cơ quan nghiên cứu trong nước chọn tạo và sản xuất chiếm từ 58-60% thị phần trong nước, số còn lại là của các công ty liên doanh với nước ngoài Trong đó, giống ngô lai do Viện nghiên cứu ngô (Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam) tạo ra chiếm tới 90% lượng giống lai của Việt Nam Một số giống khá nổi bật như: LVN10, LVN99, LVN4, LVN9, VN8960, LVN885, LVN66…

Từ năm 2006, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam đã có những bước tiến nhảy vọt cao nhất từ trước đến nay Tốc độ tăng trưởng diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam cao hơn nhiều lần của thế giới, lợi nhuận trồng ngô lai cao hơn hẳn các loại cây trồng khác Năm 2008, diện tích trồng ngô của cả nước (trong đó 90% diện tích là ngô lai) đạt 1.126.000 ha, tổng sản lượng trên 4.531.200 tấn Năm 2009, diện tích đạt 1.170.900 ha, tổng sản lượng lên tới trên 5.031000 tấn, cao nhất từ trước tới nay Các giống ngô lai của Việt Nam bước đầu cũng đã xuất bán sang các nước Bangladesh, Cam-pu-chia, Lào, Quảng Tây -Trung Quốc, Pakistan, Indonesia, Ấn Độ (Theo Viện nghiên cứu ngô)

Bảng 1.1: Diện tích, năng suất, sản lượng ngô Việt Nam 2000-2009 [2]

Năm Diện tích

( 1000 ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

Hiện nay, diện tích trồng ngô cả nước là gần 1,2 triệu ha, năng suất trung bỡnh 43 tạ/ ha, sản lượng giao động trong khoảng 4,5 - 5 triệu tấn/năm, trong khi nhu cầu về ngô của nước ta hiện nay là trên 5 triệu tấn/ năm kể cả cho chế biến lương thực và chăn nuôi, hơn nữa tổng sản lượng ngô sản xuất vẫn chưa đủ cho nhu cầu trong nước, hàng năm vẫn phải nhập trên nửa triệu tấn

Điều kiện tự nhiên của Việt Nam hoàn toàn thích hợp cho sản xuất ngô, đặc biệt là các vùng miền núi trong điều kiện canh tác lúa bị hạn chế

Do vậy việc tìm kiếm nguyên liệu tập trung cho sản xuất không còn là vấn đề khó khăn Nếu xét theo tổng sản lượng ngô thì nó đứng ở vị trí thứ ba sau lúa mạch và lúa nước [3]

1.2 Tình hình nghiên cứu lợi dụng phế liệu nông nghiệp

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Ngay đầu thập niên đầu tiên của thế kỷ 20, phế liệu nông nghiệp đã được các nhà khoa học nghiên cứu và đưa vào sản xuất ván nhân tạo Năm

1970 tổ chức phát triển công nghiệp của Liên Hợp Quốc đã tổ chức hội nghị thảo luận về công nghệ sản xuất ván nhân tạo từ nguyên liệu ngoài gỗ đầu tiên trên thế giới Từ đó về sau trên thế giới đã hình thành rất nhiều nhà máy sản xuất ván dăm, ván sợi cứng, ván MDF, vật liệu Compossit từ nguyên liệu ngoài

gỗ Trên thế giới hiện nay rất nhiều các quốc gia đã đầu tư những khoản kinh phí khổng lồ cho nghiên cứu và phát triển công nghệ sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu sản xuất nông ngiệp đồng thời cũng xây dựng được những sách lược quan trọng để thúc đẩy ngành công nghiệp này phát triển

Tại các quốc gia Trung Âu đã lợi dụng được các phế liệu nông nghiệp như: Bã mía, thây cây đay, gai, thân cây lúa mạch, làm nguyên liệu cho sản xuất ván nhân tạo Hiện nay các nhà máy sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp của các quốc gia Bắc Mỹ và Châu Âu lại tập trung lợi dụng chủ yếu là thân cây lúa mạch, các quốc gia Châu Âu đi đầu trên thế giới cả về thiết bị, kỹ thuật, công nghệ như Công ty Prime Board của Mỹ hay công ty ISO Board của Canada Công ty PB được thành lập từ tháng 7 năm 1995 tại

Mỹ, đã sử dụng công nghệ sản xuất ván nhân tạo của ICI của Mỹ và keo MDI

là keo dán chủ yếu, mỗi năm Công ty đã sử dụng 50.000 tấn rơm rạ để sản xuất ra 53 nghìn m3 ván nhân tạo có chất lượng cao, còn Công ty ISO-Board được thành lập năm 1998 tại Canada, công suất 18 vạn m3 ván, chiều dày ván

từ 6-28 mm, năm 1995 tại Úc Công ty Compak đã đầu tư 02 dây chuyên sản

xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp có tính tự động hoá cao, đến năm

1997 [4] Công ty này đã đầu tư tiếp 01 dây chuyền tại Bắc Mỹ, sản phẩm có chiều dày tối đa đạt tới 28 mm Ngoài ra ở các nước Bắc Mỹ hiện nay còn có thêm hơn 10 nhà máy sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp đã được xây dựng và đưa vào hoạt động, tổng sản lượng 6-26 nghìn m3 sản phẩm/năm Tại Trung Quốc ngành công nghiệp sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp đã hình thành từ đầu những năm 50 của thế kỷ 20, thông qua hàng chục năm nghiên cứu và sản xuất thử nghiệm đã phát triển về kỹ thuật, công nghệ, quy mô sản xuất, chủng loại sản phẩm, chất lượng sản phẩm, đến nay

có thể nói về công nghệ sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp của Trung Quốc đã đạt tới trình độ công nghệ cao, hiện nay đã có 210 nhà máy sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp

Nghiên cứu và lợi dụng thân cây ngô trong sản xuất ra các loại vật liệu composite, bột giấy, được nghiên cứu nhiều bởi các nhà khoa học của Ấn

Độ, Trung Quốc, Braxin, Các kết quả nghiên cứu đều cho thấy, thân cây ngô nếu được kết hợp với một số loại nguyên liệu khác như gỗ hoặc tre nứa thì hoàn toàn có thể tạo ra được những loại sản phẩm ván nhân tạo, hoặc bột giấy có chất lượng đáp ứng yêu cầu sử dụng [4]

Tuy nhiên, các nghiên cứu cũng đều chỉ ra những hạn chế không nhỏ khi sử dụng nguyên liệu thân cây ngô trong sản xuất ván nhân tạo hay bột giấy, đặc biệt là vấn đề kết dính, mục mọt hay hiệu suất không cao

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Theo nghiên cứu của GS.TS Vũ Duy Giảng, Trường Đại học Nông nghiệp I – Hà Nội cho thấy hàng năm nước ta có tới 2 triệu tấn thân cây ngô sau khi đã thu bắp, tuy nhiên nguồn phế thải này ít được sử dụng Như chúng

ta đã biết Từ năm 2006, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam đã có những bước tiến nhảy vọt Tốc độ tăng trưởng diện tích, năng suất và sản

lượng ngô của Việt Nam cao hơn nhiều lần của thế giới Năm 2008, diện tích trồng ngô của cả nước đạt 1.126.000 ha, tổng sản lượng trên 4.531.200 tấn Năm 2009, diện tích đạt 1.170.900 ha, tổng sản lượng lên tới trên 5.031000 tấn, cao nhất từ trước tới nay Hiện nay diện tích trồng ngô cả nước là gần 1,2 triệu ha, năng suất trung bình 43 tạ/ ha, sản lượng giao động trong khoảng 4,5

- 5 triệu tấn/năm Trong tương lai Riêng ở vùng phía Bắc diện tích trồng ngô trong những năm tới tương đối lớn

Như vậy, vấn đề đặt ra là phải sử dụng những phế liệu như thân ngô vào lĩnh vực gì để có thể tận dụng được chúng đồng thời bảo vệ được môi trường,…

Ở Việt Nam, thân cây ngô vẫn chưa thực sự được sử dụng có hiệu quả,

do đặc điểm thu gom không tập trung và thói quen của người dân các vùng miền có khác nhau Nước ta là một nước nhiệt đới nóng ẩm, mưa nhiều Trước đây diện tích rừng chiếm tới 41% lãnh thổ, nhưng những năm gần đây nạn khai thác bừa bãi, nạn du canh du cư cộng với thiên tai, hạn hán làm cho diện tích rừng giảm sút một cách nghiêm trọng Vấn đề trồng 5 triệu ha rừng phòng hộ đã được đảng và chính phủ đưa lên là một trong những vấn đề cáp bách được giải quyết Thực hiện thành công chiến lược này chúng ta đồng thời giải quyết được nhiều vấn đề bức bách: phủ xanh đồi trọc, đất trống, chống xói mòn, bảo vệ đất và môi trường sinh thái, tạo công ăn việc làm cho nông dân và cung cấp nguyên liệu cần thiết cho ngành giấy và các ngành công nghiệp chế biến gỗ khác Tuy nhiên hiện tại và trong tương lai gần nguồn nguyên liệu gỗ cho các nhà máy giấy vẫn thiếu hụt nghiêm trọng và hàng năm chúng ta vẫn phải nhập khẩu một khối lượng quan trọng bột sợi ngắn và sợi dài Vấn đề đặt ra trong chiến lược phát triển hiện nay là tận dụng tối đa các nguồn nguyên liệu trong nước, giảm phụ thuộc nhập khẩu vì nếu quá phụ thuộc vào thị trường quốc tế sẽ dẫn tới nhiều khó khăn cho sản xuất và kinh doanh Vì vậy việc nghiên cứu sử dụng có hiệu quả nguồn phế liệu nông nghiệp ứng dụng trong công nghiệp chế biến có ý nghĩa lớn lao trong việc

thúc đẩy sản xuất nông nghiệp, hạn chế khai thác rừng và tạo thêm công ăn việc làm cho nông dân

Hiện nay, ở nước ta đã và đang có rất nhiều hướng nghiên cứu tạo ra các sản phẩm từ nguồn phế liệu nông nghiệp nói chung và nguyên liệu thân cây Ngô nói riêng như:

Nguyễn Việt Dũng năm 2010, đã nghiên cứu và lựa chọn được chế

độ nấu bột thích hợp bằng phương pháp xút cho nguyên liệu từ thân cây ngô như sau: mức dùng kiềm 18% theo Na2CO3, tỷ lệ dịch 1/6, thời gian bảo ôn

90 phút, nhiệt độ bảo ôn 1700C, kết quả nghiên cứu cho thấy bột giấy được tạo ra từ nguyên liệu thân cây ngô có thể đáp ứng được những yêu cầu cơ bản của bột giấy dùng trong các sản phẩm giấy thông thường, tuy nhiên nấu bột giấy từ nguyên liệu thân cây ngô thì lượng hóa chất tiêu hao khi nấu sẽ khá cao, độ trắng cũng như cường độ của bột hạn chế

Trần Thị Ánh, Đào Quốc Hưng, Lâm Trung Kiên năm 2011, cũng đã

có những nghiên cứu sử dụng thân cây ngô để sản xuất bột giấy bằng phương pháp xút, kết quả của nghiên cứu cho thấy hiệu suất bột giấy từ nguyên liệu thân cây ngô khá thấp (nhỏ hơn 30%), mặt khác lượng xút tiêu hao khi nấu bột lại khá cao, cao hơn lượng hóa chất tiêu hao khi nấu nguyên liệu gỗ keo lai bằng phương pháp tương tự

Nguyễn Thị Loan năm 2011, cũng có nghiên cứu sử dụng thân cây ngô (phế liệu nông nghiệp) làm nguyên liệu sản xuất bột giấy bằng phương pháp xút, phương pháp sunphat và phương pháp xút có bổ sung xúc tác

Từ kết quả của các nghiên cứu trong và ngoài nước cho thấy, những tồn tại lớn nhất khi sử dụng nguyên liệu thân cây ngô để sản xuất ván nhân tạo hay bột giấy đó là:

Do nguyên liệu luôn có một tỷ lệ không nhỏ chất tủy xốp, đây chủ yếu là những tế bào vách mỏng, cơ bản chúng không có khả năng dán dính khi sản xuất ván nhân tạo, không có khả năng tạo thành bột khi nấu bột giấy trong khi chúng lại là những tác nhân phản ứng rất nhanh với hóa chất nấu bột, làm cho

lượng hóa chất tiêu hao khi nấu bột rất lớn mà hiệu suất bột giấy thu được lại không cao

Trong nguyên liệu thân cây ngô luôn luôn tồn tại một lượng đường, tinh bột và chất tan khá lớn, chất tan trong thân cây ngô lớn hơn nhiều so với trong

gỗ, chính những chất này làm cho quá trình bảo quản nguyên liệu rất khó khăn, kể cả khi đã sản xuất thành ván nhân tạo hay vật liệu composite rồi thì những loại vật liệu này cũng rất dễ bị nấm mốc xâm hại Mặt khác chất chiết suất nhiều nên làm ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo ván, ảnh hưởng đến kết dính của keo, ảnh hưởng đến các phản ứng hóa học khi nấu bột giấy,

Vì vậy, một trong những đòi hỏi cần thiết đó là phải tìm cách loại bỏ những chất tủy xốp, đường bột, chất chiết suất ra khỏi nguyên liệu trước khi

sử dụng thân cây ngô để sản xuất ra các loại ván nhân tạo hay bột giấy

1.3 Mục tiêu, đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu

1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu

và phương pháp ướt tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lợi dụng

- Đề xuất hướng sử dụng của nguyên liệu thân cây ngô sau khi được xử lý

1.3.2 Đối tượng nghiên cứu

Tính chất hóa học của nguyên liệu thân cây ngô trước và sau khi xử lý

- Giống ngô: NK 4300 Ngô lai đơn F1

- Thời gian sinh trưởng: 114 ngày

Mẫu thí nghiệm: Dăm ngô có kích thước 2 - 3cm

Địa điểm nghiên cứu: Dăm được sản xuất tại Trung tâm nghiên cứu

thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng - Trường Đại học Lâm nghiệp Mẫu thí nghiệm được tiến hành kiểm tra các tính chất tại Trung

tâm thực nghiệm - Khoa chế biến lâm sản - Trường Đại học lâm nghiệp

Các yếu tố nghiên cứu:

- Một số tính chất vật lý của nguyên liệu thân cây ngô

- Thành phần hóa học của thân cây ngô trước và sau xử lý

- Tỷ lệ dăm lợi dụng trước và sau khi xử lý nguyên liệu

Quá trình xử lý nguyên liệu thân cây ngô:

Trong luận văn sử dụng 2 phương pháp xử lý nguyên liệu:

+ Phương pháp ướt:

1.3.4 Nội dung nghiên cứu

a Nội dung phục vụ nghiên cứu

- Thu thập số liệu và tạo mẫu nghiên cứu

- Xác định hàm lượng ẩm dăm nguyên liệu

- Pha chế hóa chất và dịch nấu

b Nội dung nghiên cứu chính:

- Nghiên cứu đặc điểm cấu tạo thân cây ngô

- Nghiên cứu thành phần hóa học cơ bản của thân cây ngô

Thân cây ngô

Cán dập bằng rulo

Băm dăm

Rửa (15, 30, 45 min) Tách nước

Nghiền thành bột để xác định thành phần hóa học

Sấy

+ Hàm lượng tro (TC: T-15 os-58)

+ Hàm lượng chất tan trong nước: nước nóng, nước lạnh (TC:T-1os-59)

+ Hàm lượng chất tan trong 1% NaOH (TC:T-4 os – 59)

+ Hàm lượng cellulose (TC:T – 210 os- 70)

+ Hàm lượng lignin (TC:T – 13 os 70)

c Định hướng khả năng sử dụng

+ Xác định tỷ suất dăm sau khi xử lý sau đó định hướng khả năng sử dụng hiệu quả nhất

1.3.5 Phương pháp nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu

- Tìm hiểu, điều tra, đánh giá nguyên liệu

thân cây Ngô và thiết bị

- Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tài liệu

- Phương pháp kế thừa một số kết quả nghiên cứu trong nước

- Xử lý số liệu bằng thống kê toán học

Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu phương pháp khô tiến hành làm thực nghiệm xác

định thành phần hóa học của thân cây Ngô

- Xử lý số liệu bằng thống kê

toán học

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Nghiên cứu thành phần hóa học thân cây Ngô và định hướng khả năng sử dụng thân cây Ngô trong sản xuất ván nhân tạo và bột giấy, từ đó góp phần đa dạng hoá nguồn nguyên liệu trong sản xuất ván nhân tạo và sản xuất bột giấy,

hạ giá thành sản phẩm, tận dụng nguồn phế liệu trong sản xuất nông nghiệp, tăng thu nhập cho người nông dân, giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Từ những kết quả đạt được, đề xuất những hướng nghiên cứu tiếp theo

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Đặc điểm của nguyên liệu thân cây Ngô

2.1.1 Đặc điểm sinh thái thân cây Ngô

Thân ngô đặc, đường kính khoảng 2 - 4 cm tùy thuộc vào giống, môi trường sản xuất và trình độ thâm canh Thân ngô có thể cao từ 2 -4m Chiều dài của các lóng khác nhau và nó được xem xét như một đặc điểm có giá trị trong việc phân loại các giống ngô Lóng mang bắp được kéo dài thích hợp để bắp ngô có thể định vị và phát triển Trong điều kiện bình thường cây ngô cao 1,8-2m có số lóng thay đổi tùy thuộc vào giống

Giống ngô ngắn ngày, cây cao 1,2 – 1,5m có 14 – 15 lóng

Giống ngô trung ngày, cây cao 1,8 – 2m có 18 – 22 lóng

Giống ngô dài ngày, cây cao 2,0 – 2,5m có 20 -22 lóng

Chiều dài của các lóng trên thân không đều nhau Ở gần gốc lóng ngắn, lên cao lóng to và dài dần, phát triển nhất là những lóng mang bắp Các lóng

về phía ngọn lại ngắn và bé dần.[5]

Hình thái của các lóng, đặc biệt là những lóng gần gốc có ảnh hưởng nhiều đến tính chống đổ và hệ rễ Những lóng ngọn lại ảnh hưởng đến chế độ ánh sáng và sự thụ phấn của ngô Các lóng gốc nếu nhỏ và dài hệ rễ thường yếu, cây dễ bị đổ Trái lại nếu lóng gốc ngắn, mập thì hệ rễ thường phát triển mạnh, tính chống đổ cao Các lóng ngọn dài và mập là biểu hiện tốt, cây đầy

đủ ánh sáng cho các lá ngọn quang hợp, quá trình thụ phấn tiến hành dễ dàng, bắp ít bị sâu bệnh và chóng chín hơn Người ta có thể dùng các biện pháp kỹ thuật như tưới nước, điều hòa độ ẩm đất, bón phân và kỹ thuật chăm sóc để điều khiển các lóng phát triển theo hướng có lợi

2.1.2 Đặc điểm cấu tạo của thân ngô

2.1.2.1 Đặc điểm cấu tạo thô đại

Thân ngô sau khi được làm sạch, sấy ở nhiệt độ 40- 500C Dùng dao cắt thành từng đoạn có kích thước từ 2÷ 3cm, mẫu được cắt ở các vị trí lóng

và đốt theo mặt cắt ngang và mặt cắt dọc Mô tả đặc điểm cấu tạo thô đại theo tiêu chuẩn TCVN 365- 70 sửa đổi, miêu tả cấu tạo thô đạicủa thân ngô dựa trên cơ sở miêu tả cấu tạo thô đại của gỗ theo PGS.TS Nguyễn Đình Hưng,

Lê Xuân Tình [8], tiêu chuẩn nhà nước bằng mắt thường và kính lúp X10

Quan sát đặc điểm cấu tạo thô đại của thân cây ngô ta thấy: Thân thẳng, cao 2-3m, các đốt ở gốc mang rễ Lá hình ngọn giáo rộng phẳng, ráp, dài 30-45cm, mép có lông mi , bẹ lá nhãn, mép có lông mềm, lưỡi bẹ ngắn, có lông mi

Thân cây có lóng, mắt và đốt, thân hình trụ, bên trong có ruột xốp Đường kính thân khoảng 1,5-2(cm) chiều dài lóng khoảng từ 15- 20(cm), vì vậy trên cùng một thân số lượng các đốt tương đối nhiều Thân có màu xanh, bên ngoài có một lớp sát mỏng rất cứng chắc, chứa nhiều hợp chất silic lắng đọng trên thành thiết bị truyền nhiệt làm giảm hệ số truyền nhiệt của thiết bị, cần định kỳ xử lý Trên cây non thì bên ngoài thân còn có một lớp lông tơ bao phủ Trong tế bào của lớp ngoài cùng có chất diệp lục màu xanh, đến khi già thân cây chuyển sang màu vàng xanh

Mặt cắt ngang của thân cây ngô có thể phân chia thành hai phần; phần ngoài cùng có lớp vỏ cứng, còn phần bên trong là ruột ngô mềm và có vị ngọt

Quan sát mặt cắt ngang giữa phần long và phần đốt ta thấy có nhiều chấm nhỏ màu thấm đậm, phân bố tương đối có trật tự, đó là các bó mạch Từ ngoài vào trong các bó mạch có mật độ giảm dần, kích thước tăng dần So sánh giữa phần long và phần đốt ta thấy mật độ bó mạch ở phần đốt nhiều hơn, kích thước lớn hơn và số lượng tế bào mô mềm ít hơn

Quan sát trên mặt cắt dọc giữa phần lóng và phần đốt của thân ngô ta thấy: hầu hết các tế bào sắp xếp theo chiều dọc của thân cây, riêng ở phần đốt

có các tế bào sắp xếp theo chiều ngang và xiên thớ

2.1.2.2 Đặc điểm cấu tạo hiển vi

Chọn nguyên liệu: mẫu dùng để cắt làm tiêu bản hiển vi là một khối trụ

tròn với kích thước thích hợp chiều dài là 15÷ 20( mm), mẫu phải đảm bảo có

đủ cả ba mặt cắt( mặt cắt ngang, mặt cắt xuyên tâm, mặt cắt tiếp tuyến) Để có thể khảo sát được đầy đủ các đặc trưng về cấu taọ cần lấy mẫu ở phần đã thành thục, bởi vì nấu lấy mẫu ở phần non thì có sự biến đổi lớn về thành phần cấu tạo Trường hợp tiến hành làm nhiều mẫu cùng một lúc thì nhất thiết phải đánh dấu mẫu để tránh nhầm lẫn

Xử lý làm mềm mẫu: Mẫu sau khi được cắt xong không thể cắt ngay

làm tiêu bản được Cần phải xử lý làm mềm để có thể cắt dễ dàng hơn Phương pháp đơn giản là cho mẫu vào luộc trong nước sôi tới khi mẫu thấu nước hoàn toàn Khi mẫu đã thấu nước hoàn toàn, ta đưa mẫu vào hỗn hợp dung dịch hỗn hợp glyxerin( thích hợp nhất là rượu metylic) pha theo tỷ lệ 1:1 ngâm một thời gian để làm mềm mẫu

Cắt tiêu bản: Để có được các lát cắt tốt( không bị rách hoặc vỡ) phải

dùng dao cắt thật sắc với cạnh cắt chuẩn Ở đây ta sử dụng dao lam loại tốt để cắt tiêu bản Mẫu được cầm chắc trên tay, dùng dao cắt các lát mỏng Khi cắt, cánh tay phải duy trì chuyển động một cách liên tục, ổn định còn tay trái dùng chổi long mềm ép các lát cắt trên mặt dao để tránh cho lát cắt khỏi bị rách Sau đó dùng chổi lông chuyển các lát cắt vào ngâm trong cồn Mỗi hành trình của dao cho ta một lát cắt thích hợp với chiều dày là 0,01(mm)

Nhuộm màu: cách thức chung để nhuộm màu cho tiêu bản được ghi

theo các bước dưới đây:

Bước 1: Ngâm các lát cắt bằng dung dịch Safrannine 12h

Bước 2: Gạn hết Safrannine rồi rửa các lát cắt bằng cồn nhiều lần ở các nồng độ khác nhau từ 250, 500, 750, 800,900cho đến 1000 thì dừng lại

Bước 3: Ngâm các lát cắt trong dung dịch Xylen

Dán tiêu bản hiển vi: Dùng Bôm canada để cố định các lát cắt theo

cách sau:

Lát cắt (mặt cắt ngang, mặt cắt xuyên tâm, mặt cắt tiếp tuyến) sau khi

đã ngâm trong dung dịch Xylen sẽ được lấy ra và xếp có trật tự lên lam kính trong suốt 75x25mm) Dùng 2÷ 3 giọt Bôm canada hòa tan trong Xylen để tạo

ra một chất keo gắn dạng lỏng giống như đường- mật ở trạng thái nóng chảy, sau đó đưa lên để các lát cắt, rồi dùng một phiến kính có kích thước thích hợp( 40x20 mm) phủ lên trên Sau đó tiến hành làm nóng nhẹ cho lam kính tới khi xuất hiện các bọt khí và dùng lực để ép hết phần keo gắn thừa Tiêu bản cần khảo sát dùng để chụp ảnh nên kết thúc ở công đoạn này với việc dùng giẻ thấm Xylen để lau sạch phần Bôm canada tràn ra ngoài lam kính Quan sát cấu tạo hiển của thân ngô ở phần lóng trên các mặt cắt ta thấy, thân ngô có cấu tạo hiển vi gần giống thân tre Về mặt cấu tạo hiển vi của thân ngô gồm có: bó mạch, tế bào mô mềm, sợi và tế bào dẫn tế bào mô mềm và tế bào dẫn có nhiều ở phần ruột Còn sợi có nhiều ở phần vỏ Ở phần lóng chỉ có các tế bào sắp xếp theo chiều dọc thân cây tạo điều kiện thuận lợi cho hóa chất nấu thấm theo chiều dọc

Bó mạch trong thân ngô gồm các ống mạch nhỏ, sắp xếp phân tán trên mặt cắt ngang và được vây quanh bởi các đám sợi và tế bào mô mềm Quan sát trên mặt cắt ngang ta thấy: Ở phần ngoài của thân, các ống mạch có kích thước nhỏ, mật độ dày; ở phần ruột các ống mạch có kích thước lới hơn và mật đọ thưa hơn Tổng số bó mạch giảm dần từ ngoài vào trong và từ gốc lên ngọn Chiều dài sợi giảm dần từ gốc lên ngọn

Quan sát cấu tạo hiển vi của thân cây ngô ở phần đốt cũng tương tự như ở phần mắt của tre [9] Nó có chức năng đặc biệt trong quá trình sinh trưởng, phát triển và vận chuyển các chất dinh dưỡng và muối khoáng theo chiều ngang thân cây Các tế bào ở phần đốt của ngô sắt xếp theo chiều ngang thân cây là con đường bột giấy, cấu tạo hiển vi ở phần đốt của ngô so với phần lóng tương đối phức tạp, mềm vách dầy hơn phần long, kích thước bó mạch cũng tăng dần từ ngoài vào trong còn mật độ bó mạch thì giảm dần Trên mặt cắt dọc ta thấy, hầu hết các bó mạch xuyên qua chiều ngang, phần bó mạch nằm trong vùng đốt phình to hơn và có các bó mạch nhánh cấp một Một số

bó mạch nhánh cấp hai xuất phát từ vùng trong ra ngoài vòng biên

2.1.2.2 Hình thái sợi thực vật của thân cây ngô

Thông tin về chiều dài sợi rất cần thiết làm cơ sở cho việc định hướng

sử dụng thân ngô hợp lý Vì thế, nhiều phương pháp đo chiều dài sợi đã được đưa ra Phương pháp đo phổ biến nhất là tiến hành đo riêng từng tế bào tách (phương pháp phân tách sợi) và đo chiều dài sợi trên mặt cắt tiếp tuyến ( gọi tắt là phương pháp mặt cắt tiếp tuyến)

Với phương pháp tách sợi, chiều dài sợi được đo ngẫu nhiên sau khi các

tế bào đã được phân tách Có một số phương pháp tách sợi như phương pháp Schultze, phương pháp Jeffrey, phương pháp Franklin, phương pháp tách sợi Madison Trong đề tài này chúng tôi sử dụng phương pháp tách sợi của Madison Với phương pháp này, chúng tôi dùng các mảnh có hình dạng và kích thước của que diêm( 1,5 x 1,5 x 30 mm) ngâm trong hỗn hợp của axit axetic 97% và hydro peroxit 27% theo tỷ lệ 1:1 Quá trình tách sợi được tiến hành trong 12 giờ ở nhiệt độ 600C Sau khi phân tách, các sợi được rửa sạch hết hóa chất và dùng đũa thủy tinh để khuấy Dùng 1 cái rây tiêu chuẩn số 100( đường kính lỗ 149m) để tách lọc lấy các sợi rồi nhuộm màu bằng Safranin Các bước nhuộm màu cho các sợi gồm: thứ nhất gâm các sợi bằng

dung dịch Safranin 1% trong 5 phút; thứ hai gạn hết dung dịch Safranin, rồi rửa các sợi bằng nước cất ít nhất 3 lần; thứ ba dùng cồn 97% rửa tiếp 2 lần; thứ tư ngâm các sợi bằng dung dịch Fast Green 1% trong 2 phút; thứ năm gạn hết dung dịch Fast Green, rồi dùng cồn tuyệt đối để rửa 1 đến 2 lần

Lấy ngẫu nhiên 50 sợi đã được nhuộm màu đưa lên hai lam kính trong suốt(75x25mm) Dùng 2 hoặc 3 giọt Bôm canada (canada balsam) hòa tan trong Xylen để cố định các sợi trên lam kính Dùng kính hiển vi quang học có gắn dụng cụ đo kích thước sợi

Bảng 2.1: Hình thái sợi của thân cây Ngô và so sánh với một số loại

nguyên liệu [6]

Loại nguyên liệu Kích thước sơ sợi (trung bình)

Chiều dài (mm)

Chiều rộng (mm)

Độ thon (dài/rộng)

tỷ lệ thuận với chiều dài sợi Như vậy chiều dài sợi là một trong những yếu tố

ảnh hưởng đến cường độ giấy, đặc biệt là cường độ gấp Ngoài ra, chiều dài sợi liên quan mật thiết đến lực kết hợp giữa các sợi nếu sợi quá ngắn diện tích kết hợp giữa các sợi thường không đủ, cường độ của giấy thấp Chiều dài sợi thân ngô 0.73 – 1.52 mm theo quy định của hội giải phẫu gỗ quốc tế thì chiều dài sợi của thân cây ngô thuộc cấp trung bình Độ thon của sợi theo tiêu chuẩn phải lớn hơn 75, với độ thon của sợi nhỏ hơn 50 thì nguyên liệu sợi không đáp ứng được yêu cầu của nguyên liệu cho sản xuất giấy Qua bảng số liệu độ thon của sợi phần gốc là 125, phần ngọn là 62.5 như vậy thân ngô là một loại nguyên liệu đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về kích thước sợi của nguyên liệu dùng để sản xuất giấy

2.2 Tỷ suất dăm tính theo công thức

Trong đó: A- tỷ suất dăm thu được (%)

Mi - Khối lượng dăm thu được sau các công đoạn (kg)

Mo - Khối lượng nguyên liệu đầu vào (kg)

2.3 Xác định thành phần hóa học của thân ngô

2.3.1 Xác định hàm lượng ẩm bằng phương pháp cân sấy

Dụng cụ và hóa chất thí nghiệm:

- Chén cân có nắp: 2 cái;

- Tủ sấy , bình hút ẩm, cân phân tích;

Các bước thực hiện: Cân khoảng 1 ± 0,1g bột nguyên liệu, chính xác

đến 0,1mg( cân trực tiếp bằng chén cân có nắp đã được sấy ở 1050 C ± 3 đến khối lượng không đổi) Cân hai mẫu thử để tiến hành làm song song Đưa chén cùng bột vào sấy trong tủ sấy, sấy ở 105± 30 C trong vòng 3÷ 4 giờ Khi sấy phải mở nắp chén cân Kết thúc thời gian trên, đậy nắp chén lại và cẩn thận lấy nhan ra khỏi tủ, cho vào bình hút ẩm, làm nguội trong bình hút ẩm

trong vòng 10÷ 20 phút sau đó cân Trước khi cân hé mở nhanh nắp chén để tạo cân bằng áp suất giữa không khí và trong chén rồi đậy ngay lại Tiếp tục sấy lại một vài lần, mỗi lần trong vòng 1 giờ, làm nguội và cân tới khối lượng không đổi, tức khối lượng của hai lần cân liên tiếp không chên lệch nhau quá 0,002g Thời gian làm nguội sau mỗi lần sấy phải như nhau Thí nghiệm được tiến hành đồng thời với hai chén của cùng một mẫu bột gỗ

Độ ẩm tương đối của nguyên liệu được tính theo công thức:

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

Trong đó: m- Khối lượng chén cân(g);

m1- Khối lượng chén cân và bột nguyên liệu trước khi sấy(g);

m2- Khối lượng chén cân và bột nguyên liệu sau khi sấy(g);

Sai số giữa kết quả (độ ẩm) của hai lần xác định song song không được vượt quá 0,5% Độ ẩm tượng đối của bột nguyên liệu là kết quả trung bình cộng của hai mẫu song song

Hệ số khô của bột nguyên liệu được tính theo công thức sau:

K =(100 – W) / 100 = (m2 – m1) / (m1 – m) Trong các bài phân tích tiếp theo, khối lượng khô tuyệt đối của bột nguyên liệu bằng khối lượng bột khô gió nhân với hệ số khô Về nguyên tắc, mỗi lần xác định một chỉ số nào đó của nguyên liệu cần phải xác định độ khô vào thời điểm xác định

2.3.2 Xác định hàm lượng các chất chiết suất trong 1% NaOH

Xác định hàm lượng các chất chiết suất tan trong 1% NaOH được tiến hành tiêu chuẩn T- 4 os – 59

Dụng cụ và hóa chất thí nghiệm:

- Bình tam giác 300ml,

- Cân phân tích 10-4 g,

- Phễu lọc có màng xốp G3,

- Bếp cách thủy có thể giữ ổn định nhiệt độ của nước

- Ống ngưng lạnh, tủ sấy,

- Dung dịch NaOH 1% và dung dịch CH3COOH 10%

Các bước xác định: Cân 2g mẫu bột nguyên liệu chính xác đến 10-4 g cho vào bình tam giác 300ml Cho 100ml dung dịch NaOH 1% vào bình tam giác, nối bình với ống ngưng lạnh và đun sôi trên bếp cách thủy trong thời gian 1h Trong quá trình đun, cứ 10, 25, 20 phút lắc bình 1 lần.Kết thúc quá trình đun bình tam giác được làm nguội sau đó lọc bã qua phễu lọc màng xốp

đã được xác định khối lượng Dùng nước ấm rửa bã và bình vài lần, rồi chuyển toàn bộ bã sang phễu lọc, rửa mẫu bằng nước cho đến môi trường trung tính Dùng 50ml dung dịch CH3COOH rửa bã lọc 2-3 lần Cuối cùng dùng nước lạnh đến khi không còn tính axit thì thôi Lấy phễu lọc ra, lấy nước cất rửa bên ngoài, sau đó sấy phễu lọc và bã trong tủ sấy ở nhiệt độ 103± 20 C

cho đến khối lượng không đổi

Tính toán kết quả:

Hàm lượng các chất chiết suất tan trong NaOH 1% được xác định theo công thức:

Trong đó: G: Khối lượng khô kiệt của mẫu trước khi chiết suất(g);

G1: Khối lượng khô kiệt của mẫu sau khi chiết suất(g);