A THÔNG TIN CHUNG VỀ LUẬN ÁN Tính cấp thiết luận án Ngày với phát triển mạnh mẽ đa dạng tất ngành công nghiệp để đáp ứng nhu cầu ngày cao người, với việc áp dụng khoa học kỹ thuật, tăng trưởng kinh tế bùng nổ dân số khiến nhân loại phải đứng trước hai hiểm họa lớn mang tính toàn cầu: cạn kiệt tài nguyên ô nhiễm môi trường Đứng trước thách thức đó, quốc gia giới có Việt Nam phải hoạch định thực sách tài nguyên môi trường cách khoa học hợp lý Một phương án tối ưu hoạch định chương trình “sản xuất hơn” hay gọi “ngăn ngừa ô nhiễm môi trường” cho ngành sản xuất; công nghệ dệt nhuộm ngành trọng điểm Trong năm qua, với nghiên cứu giới ngành dệt nhuộm nước có chuyển vượt bậc trước nguy suy thoái môi trường Đó vấn đề sử dụng thuốc nhuộm có nguồn gốc tự nhiên từ cây, hoa, …để thay cho thuốc nhuộm tổng hợp ảnh hưởng môi trường chiếm lĩnh toàn vị trí ngành công nghệ ứng dụng Như vậy, đề tài “Nghiên cứu quy trình trích ly hợp chất màu tự nhiên từ vỏ măng cụt mặc nưa ứng dụng cho nhuộm vải tơ tằm” cần thiết góp phần giúp cho ngành dệt nhuộm giải phần vấn đề ô nhiễm môi trường sức khỏe người Mục tiêu nghiên cứu, ý nghĩa khoa học thực tiễn - Khảo sát số đặc trưng nguyên liệu trữ lượng quy trình bảo quản nhằm đáp ứng tốt cho công đoạn trích ly - Khảo sát phương pháp trích ly phù hợp; nghiên cứu tối ưu hóa yếu tố ảnh hưởng đến trình trích ly dịch chiết từ mặc nưa vỏ măng cụt với dung môi nước tỷ lệ rắn-lỏng, nhiệt độ trích ly, thời gian trích ly - Nghiên cứu tối ưu hóa quy trình nhuộm vải tơ tằm chất màu trích ly từ vỏ măng cụt mặc nưa có sử dụng H2O2 làm tác nhân oxy hóa Đồng thời điều khiển quy trình nhuộm tác động tác nhân xử lý sau nhuộm để đạt màu sắc mong muốn Và xác định giá trị sử dụng vải tơ tằm nhuộm dịch chiết từ vỏ măng cụt mặc nưa tiêu độ bền màu, độ bền ma sát, độ tăng khối lượng, tính sinh thái - Phân tích nhận diện hợp chất mang màu trích ly từ vỏ măng cụt mặc nưa dịch chiết vải tơ tằm nhuộm phương pháp phân tích đại: UV-VIS, IR, FT-IR, RAMAN, HP-LC, LC-MS, XRD, SEM … Từ bước đầu đề xuất chế gắn màu vải tơ tằm hợp chất mang màu trích ly từ mặc nưa vỏ măng cụt Những điểm luận án - Đã nghiên cứu tối ưu hóa thiết lập chế độ công nghệ thích hợp cho trình trích ly chất màu từ vỏ măng cụt mặc nưa để nhuộm vải tơ tằm Việt Nam - Đã thiết lập đơn công nghệ nhuộm tối ưu có sử dụng H2O2 làm tác nhân oxy hóa, tăng khả gắn màu chất màu trích ly từ vỏ măng cụt mặc nưa vải tơ tằm - Đã thiết lập quy trình công nghệ nhuộm tơ tằm tối ưu với chất màu trích ly từ mặc nưa Đây quy trình hoàn toàn so với quy trình nhuộm truyền thống; quy trình không tạo màu đen truyền thống mà tạo nhiều gam màu khác rút ngắn quy trình nhuộm từ 40 ngày xuống - Bước đầu đề xuất chế liên kết chất màu trích ly từ vỏ măng cụt mặc nưa với vải tơ tằm - Đã chứng minh sản phẩm vải tơ tằm nhuộm chất màu trích ly từ vỏ măng cụt mặc nưa đảm bảo tính sinh thái, không chứa formaldehyde, không chứa formaldehyde, không chứa azo độc hại đạt tiêu độ bền cao Bố cục luận án Luận án gồm 118 trang (không kể phụ lục) chia thành phần sau: Mở đầu: trang; Chương 1-Tổng quan lý thuyết: 38 trang; Chương 2-Nội dung phương pháp nghiên cứu: 18 trang; Chương 3-Kết bàn luận: 43 trang; Kết luận: trang; có 130 tài liệu tham khảo B NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN ÁN CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Phần tổng quan lý thuyết tổng hợp nghiên cứu nước giới liên quan đế luận án sau: Tổng quan chung chất màu tự nhiên, mặc nưa vỏ măng cụt, phương pháp tách chiết chất màu tự nhiên yếu tố ảnh hưởng đến trình nhuộm Trong đề cập đến vấn đề định hướng nghiên cứu luận án 1 CHƢƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Luận án sử dụng phương pháp phân tích hỗ trợ cho trình đánh giá kết nghiên cứu: đánh giá dịch chiết phương pháp đo UV-Vis, IR FT-IR, LC-MS, HP-LC thay đổi màu sắc tính chất vải sau nhuộm phương pháp đo màu L, a, b chụp XRD, SEM Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm giải toán tối ưu để tìm thông số tối ưu, giải thích kết thực nghiệm; đồng thời biện luận kết phân tích hóa lý tìm chế gắn màu cần thiết cho phản ứng tạo màu vải tơ tằm thành phần mang màu có mặc nưa vỏ măng cụt CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Kết khảo sát đặc trƣng nguyên liệu 3.1.1 Kết khảo sát đặc trƣng nguyên liệu măng cụt 3.1.1.1 Trữ lượng Măng cụt chủ yếu phân bố hai vùng đồng sông Cửu long (ĐBSCL) Đông Nam bộ; trồng ĐBSCL với tổng diện tích khoảng 4,9 nghìn ha, cho sản lượng nghìn tấn/mùa Theo kết khảo sát nhóm nghiên cứu cho thấy thời điểm tháng 3/2014, lượng măng cụt chợ đầu mối nông sản thực phẩm Thủ Đức Hóc Môn có khoảng 22 vựa cung cấp măng cụt, vựa bán trung bình từ 20÷25 thùng, thùng 12kg Tính trung bình ngày, số lượng măng cụt phân phối khoảng 5.300÷6.600kg Trong đó, vỏ măng cụt chiếm trung bình từ 68÷70% theo số liệu bảng 3.1 Nếu tính mô theo lượng măng cụt bán từ chợ đầu mối lượng vỏ măng cụt thải 3.100÷4.500 kg/ngày Như vậy, việc sử dụng nguồn nguyên liệu dễ tái sinh cần quan tâm mức nhiều góc độ khác từ nghiên cứu mô hình ứng dụng thực tế 3.1.1.2 Quy trình thu gom vỏ măng cụt thành phố Hồ Chí Minh cho đề tài Liên hệ với chủ vựa trái nơi trồng măng cụt Lái thiêu, Thủ Dầu Một, Bến Tre, Bảo Lộc, Cần Thơ, Hậu Giang, Sóc Trăng, Đồng Nai, thu mua măng cụt với giá thị trường, đồng thời thu gom măng cụt chín hư, thối sử dụng Liên hệ với Công ty Môi trường đô thị thành phố lớn TP Hồ Chí Minh để thu hồi vỏ măng cụt với giá ưu đãi Vào tháng trái mùa năm, nguyên liệu nhập Liên hệ thu mua vỏ măng cụt từ công ty chế biến hàng xuất măng cụt; liên hệ với chợ đầu mối để thu gom Và đề xuất phương án thuộc thẩm quyền cấp nhằm phát triển nông thôn, khuyến khích nhà vườn tăng sản lượng măng cụt cách xử lý cho nghịch mùa để tạo nguồn nguyên liệu dồi cho ngành nhuộm 3.1.1.3 Quy trình bảo quản nguyên liệu vỏ măng cụt hỗ trợ cho nghiên cứu Một số tài liệu cho bảo quản nhiệt độ khoảng oC, thời gian tuần không cần chất bảo quản Sau ngày tồn trữ nhiệt độ bình thường, trái bị giảm 3,3% trọng lượng, thối 23,9% Bảo quản oC không bị giảm trọng lượng 11% số trái bị thối Nếu bảo quản bao plastic kín bị thiệt hại [13] Tuy nhiên, để có số liệu xác trình bảo quản, nhóm tác giả khảo sát sơ trình bảo quản bột dịch chiết từ vỏ măng cụt a Quy trình bảo quản bột từ vỏ măng cụt Vỏ măng cụt sau thu gom, xử lý sơ bộ, phơi khô nghiền thành bột với kích thước 0,1÷1 mm Sau cho vào bịch nylon, dán kín, hút chân không, bảo quản điều kiện thoáng mát Nhiệt độ từ 25÷30oC, bảo quản 8÷9 tháng không cần sử dụng chất bảo quản, màu sắc bột dịch chiết từ bột không thay đổi Vải sau nhuộm với dịch chiết từ bột vỏ măng cụt sau thời gian tháng không thay đổi nhiều so với ban đầu b Quy trình bảo quản chiết dịch từ vỏ măng cụt Bột từ vỏ măng cụt trích ly phương pháp chiết ngâm thời gian nhiệt độ 50÷70oC với dung môi nước theo tỷ lệ 1:5; sau lọc lấy dịch, bỏ bã tiếp tục đem dịch cô cạn đến 50% thể tích; cuối cho vào lọ bảo quản với nồng độ chất bảo quản từ 0,1÷2% với thời gian bảo quản từ đến 12 tháng Theo dõi thay đổi giá trị pH theo thời gian; đồng thời nhuộm mẫu đối chứng để so sánh khả nhuộm màu dịch chiết vải tơ tằm khoảng thời gian bảo quản Kết khảo sát cho thấy dịch vỏ măng cụt khô sau chiết, chứa vào lọ thủy tinh đậy kín bảo quản với chất bảo quản kalisortbate: Nhiệt độ 10÷20 oC, pH 4÷4.5, kalisortbate 1%: thời gian bảo quản 9÷10 tháng Nhiệt độ 20÷30 oC, pH 4÷4.5, kalisortbate 1%: thời gian bảo quản 6÷7 tháng Nhiệt độ 30÷40 oC, pH 4÷4.5, kalisortbate 1%: thời gian bảo quản 4÷5 tháng Đặc điểm dịch chiết bảo quản theo thời gian: pH thay đổi không đáng kể, dịch chiết suốt, nhiệt độ 30÷40oC dịch chiết đóng váng tượng oxy hóa bề mặt lần đo pH, màu sắc vải nhuộm không bị ảnh hưởng nhiều Giá trị pH mẫu dịch chiết theo thời gian không thay đổi nhiều, cường độ màu độ bền màu vải nhuộm gần không thay đổi 3.1.2 Kết khảo sát nguyên liệu mặc nƣa 3.1.2.1 Trữ lượng Hiện nay, không tìm thấy tài liệu nói trữ lượng mặc nưa; nhiên, nhóm nghiên cứu có kết khảo sát từ nguồn thông tin qua chuyến thực tế Tại huyện Tân Châu, tỉnh An Giang người dân trì để bán cho số xưởng nhuộm nhỏ chuyên nhuộm màu đen cho lụa tơ tằm polyamide; không nhiều Một địa phương khác tỉnh Ninh Thuận, trước năm 1950, bà người chăm dùng mặc nưa để nhuộm vải đen Cho đến thời gian gần đây, đầu năm 2000, mặc nưa đưa vào danh sách loại quý, cần nhân giống phát triển Vì vậy, thành phố Hồ Chí Minh, mặc nưa trồng nhiều công viên xanh công viên Gia Định, Lê Văn Tám; hai ven đường Hai Bà Trưng, Quận 1; đường Phạm Hùng, quận 7; chợ Cầu Ông Lãnh, quận 1…Với trữ lượng thu địa bàn thành phố Hồ Chí Minh khoảng 3.000 cây, cho khoảng 100÷300 kg năm; theo thống kê sơ có 900.000 kg mặc nưa rụng xuống thành rác thải năm không quan tâm thích đáng Như vậy, việc sử dụng nguồn nguyên liệu dễ tái sinh nguồn thuốc nhuộm tự nhiên nhóm nghiên cứu triển khai ứng dụng thực tế 3.1.2.2 Quy trình bảo quản nguyên liệu mặc nưa hỗ trợ cho nghiên cứu Quả mặc nưa sau thu gom, xử lý sơ bộ, chọn tươi, loại bỏ bị nứt, dập, có dấu hiệu oxy hóa chuyển sang màu đen, bảo quản tạm thời điều kiện mát tủ lạnh khoảng oC; chọn tươi đem bảo quản dung dịch kalisorbat với nồng độ 0,1÷3 % khoảng thời gian từ 1÷6 tháng Quả mặc nưa sau bảo quản xay với nước theo tỷ lệ 1:5, khảo sát theo thời gian thay đổi pH dịch chiết cường độ màu vải tơ tằm sau nhuộm để tìm nồng độ bảo quản tốt Kết khảo sát với nhiều nồng độ chất bảo quản thời gian khác nhau, nhóm nghiên cứu nhận quy trình bảo quản mặc nưa sau: Nhiệt độ 0÷5 oC, bộc kín cho vào tủ lạnh: thời gian bảo quản 2÷3 tháng Nhiệt độ 10÷20 oC, pH 4÷4,5, kalisortbate 1,5%: thời gian bảo quản 3÷4 tháng Nhiệt độ 20÷30 oC, pH 4÷4,5, kalisortbate 1,5%: thời gian bảo quản 2÷3 tháng Đặc điểm mặc nưa bảo quản: giá trị pH mẫu bảo quản theo thời gian không thay đổi nhiều, cường độ màu độ bền màu vải sau nhuộm gần không thay đổi Như vậy, việc sử dụng mặc nưa loại nguyên liệu chất màu tự nhiên ứng dụng cho ngành nhuộm sản xuất thực tế hoàn toàn khả thi 3.2 Kết nghiên cứu trình trích ly chất màu từ vỏ măng cụt 3.2.1 Kết khảo sát lựa chọn dung môi phƣơng pháp trích ly chất màu từ vỏ măng cụt Mật độ quang dịch chiết cho biết cường độ màu dịch chiết xác định bước sóng 289 nm với tỷ lệ pha loãng dịch/nước 1/100 cường độ màu vải sau nhuộm trình bày bảng 3.2 STT Bảng 3.2 Mật độ quang dịch chiết cường độ màu vải theo phương pháp trích ly Mật độ Độ tận Độ tăng Cường ΔE với ΔE với mồ Phương pháp ΔE với giặt quang trích khối độ màu Clo hôi Vi sóng 1,367 0,512 1,830 29,2580 14,1310 17,143 16,24 Soxhlet 0,811 0,214 1,439 24,0137 13,1250 11,59 10,321 Chiết ngâm 1,152 0,765 2,230 26,6290 8,0430 7,54 8,38 40 20 Vi sóng Vi sóng Soxhlet Soxhlet Mật độ quang Chiết ngâm Chiết ngâm Độ tận trích Hình 3.3 Đồ thị cường độ màu vải, mật độ quang độ tận trích chất màu trích ly từ vỏ măng cụt theo phương pháp vi sóng, soxhlet, chiết ngâm Hình 3.4 Đồ thị độ tăng khối độ bền màu vải tơ tằm nhuộm chất màu trích ly từ vỏ măng cụt theo phương pháp vi sóng, soxhlet, chiết ngâm Kết bảng 3.2 cho thấy trích ly có hỗ trợ vi sóng tốt cho giá trị mật độ quang cao 1,367 Ao Điều giải thích nước dung môi phân cực mạnh tác động vi sóng, tốc độ gia nhiệt diễn nhanh làm cho phần tử mang màu có vỏ măng cụt bị tác động mạnh Kết hình 3.3 3.4 cho thấy dịch chiết phương pháp vi sóng có cường độ màu vải cao nhất; phương pháp chiết ngâm cường độ màu vải thấp phương pháp trích ly shoxlet Với phương pháp trích ly cho nồng độ dịch chiết cao lượng thuốc nhuộm liên kết với xơ sợi lớn phương pháp khác, nhiên áp dụng cho quy mô sản xuất công nghiệp hai phương pháp vi sóng shoxlet có nhiều hạn chế lượng nguyên liệu đầu vào đòi hỏi công suất lớn chi phí đầu tư tốn Tuy nhiên, phương pháp chiết ngâm lại cho kết độ tận trích cao ∆E bền màu vải thấp nghĩa đạt độ bền màu tốt Như chiết ngâm phương pháp trích ly lựa chọn để áp dụng cho trình trích ly dịch phù hợp với quy mô sản xuất vi mô vĩ mô Vì phương pháp thích hợp với dung môi nước chọn sử dụng cho trình khảo sát phương pháp chiết ngâm 3.2.2 Kết tối ƣu hóa trình trích ly chất màu từ vỏ măng cụt 3.2.2.1 Xây dựng mô hình thực nghiệm phương trình hồi quy điều kiện trích ly a Xây dựng ma trận thực nghiệm Biến nghiên cứu Nhiệt độ(Z1) Thời gian (Z2) Tỷ lệ (Z3) Bảng 3.3 Phạm vi mức nghiên cứu ba biến chọn Mức nghiên cứu Biến mã hóa Đơn vị -1 o X1 C 50 60 X2 Phút 120 150 X3 % khối lượng nước hệ dịch chiết 75 80 +1 70 180 85 Giữa biến mã hóa (Xi) giá trị biến thật (Zi) chọn để nghiên cứu mức nghiên cứu khác liên hệ với qua hệ thức: (3.1) Trong đó: : giá trị nghiên cứu mức (mức gốc) : khoảng biến thiên biến nghiên cứu, : giá trị nghiên cứu mức cao (+1) : giá trị nghiên cứu mức thấp (-1) Với phương án trực giao, giá trị cánh tay đòn  ma trận xác định theo công thức: √√ √√ = 1,35313 Ma trận thực nghiệm cụ thể cho nghiên cứu: Bảng 3.5 Bảng ma trận mã hóa ba biến chọn để nghiên cứu n0=3 n=2k=6 n=2k=8 Thí nghiệm 10 11 12 13 14 15 16 17 X1 -1.0 1.0 -1.0 1.0 -1.0 1.0 -1.0 1.0 -1,35313 1,35313 0 0 0 Biến mã hóa X2 -1.0 -1.0 1.0 1.0 -1.0 -1.0 1.0 1.0 0 -1,35313 1,35313 0 0 X3 -1.0 -1.0 -1.0 -1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0 0 -1,35313 1,35313 0 Hàm mục tiêu Hiệu suất trích ly (Y1) Cường độ màu vải (Y2) 8,42249 22,6309 13,8845 26,0337 7,65957 20,1894 11,9843 25,8653 9,23277 24,7244 13,8958 26,2337 9,85443 24,0709 11,2249 25,5362 7,23277 20,2164 11,5572 25,7254 10,5714 23,8362 11,1398 24,5147 19,2817 27,9945 20,915 28,8362 23,839 30,2588 23,7057 30,358 23,399 30,3856 Mỗi giá trị hàm mục tiêu (Y1 hiệu suất trích ly Y2 cường độ màu vải) dùng để xây ∑ ∑ ∑ dựng mô hình toán: b Hiệu suất trích ly cường độ màu vải sau nhuộm từ thực nghiệm Kết hiệu suất sử dụng dịch trích ly (Y1) (gọi tắt hiệu suất trích ly) cường độ màu vải sau nhuộm (Y2) thu từ thực nghiệm tiến hành theo ma trận phức hợp tâm trực giao cấp xây dựng trình bày bảng 3.6 TN Bảng 3.6 Kết hiệu suất trích ly cường độ màu vải theo ma trận phức hợp tâm trực giao cấp Nhiệt độ Thời gian Hiệu suất trích ly Cường độ màu X1 X2 X3 Tỷ lệ (%) (oC) (phút) Y1 Y2 -1.0 -1.0 -1.0 24,6309 50 120 75 8,42249 1.0 -1.0 -1.0 24,9337 70 120 75 13,8845 -1.0 1.0 -1.0 25,6894 50 180 75 7,65957 1.0 1.0 -1.0 25,8653 70 180 75 11,9843 -1.0 -1.0 1.0 24,0244 50 120 85 9,23277 1.0 -1.0 1.0 24,6337 70 120 85 13,8958 10 11 12 13 14 15 -1.0 1.0 -1,3531 1,3531 0 0 1.0 1.0 0 -1,3531 1,3531 0 1.0 1.0 0 0 -1.3531 1.3531 16 0 17 0 50 70 180 180 85 85 9,85443 11,2249 46,47 73,5 150 150 80 80 7,23277 11,5572 60 60 117,06 182,94 80 80 10,5714 11,1398 60 60 150 150 73.235 86.765 19,2817 20,915 60 150 80 23,839 24,4709 25,8362 24,8164 25,8254 25,8362 25,8147 26,9945 25,8362 27,2588 60 150 80 23,7057 27,358 60 150 80 23,399 27,3856 Từ kết cường độ màu thực nghiệm thu được, với hỗ trợ phần mềm thống kê Stagraphics Centurion XV.II, tiến hành thống kê phân tích tương quan hồi quy để xác định phương trình hồi quy trình, kiểm định phù hợp mô hình toán thu để tìm điều kiện tối ưu cho trình trích ly dịch chiết từ vỏ măng cụt Sau tiến hành phân tích đánh giá ảnh hưởng biến nghiên cứu đến hiệu suất sử dụng dịch trích ly cường độ màu vải, xác định điểm tối ưu cho trình theo phương pháp bề mặt đáp ứng tích hợp phần mềm c Phân tích phương sai hồi quy Biểu đồ Pareto hình 3.5 biểu diễn hiệu ứng yếu tố nghiên cứu tác động lên hiệu suất trích ly cường độ màu vải sau nhuộm, với chữ A, B đại diện cho biến mã hoá tương ứng: X1 (nhiệt độ trích ly), X2 (thời gian trích ly), X3 (tỷ lệ măng cụt/nước) Mức độ tác động yếu tố lên trình trích ly đánh giá thông qua việc phân tích thống kê kết thực nghiệm thu được, mà đại diện hệ số hồi quy phương trình hồi quy với hàm mục tiêu hiệu suất trích ly (Y1) cường độ màu vải (Y2) Các cột biểu đồ thể mức độ tác động yếu tố tuyến tính, bậc hai tương tác đồng thời hai biến Màu xám chứng tỏ hiệu ứng tương tác lên cường độ màu hiệu ứng dương, tác động tích cực làm tăng hiệu suất trích ly cường độ màu; màu xanh hiệu ứng âm, tác động tiêu cực làm giảm hiệu suất trích ly cường độ màu Giá trị tỷ số F lớn số P nhỏ hệ số hồi quy tương ứng yếu tố có ý nghĩa ảnh hưởng đáng kể Dựa vào biểu đồ Pareto hình 3.5 nhận thấy hiệu ứng yếu tố bậc (A, B, C) hiệu ứng tương tác bậc AA, BB, CC đáng kể giữ lại tỷ số Fisher cao số P – mức độ không tin cậy thấp 0.05 (tức mức độ tin cậy  95%) Các hiệu ứng lại ý nghĩa bị loại bỏ số mức độ không tin cậy P cao mức 0.05 Hình 3.5 Ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất sử dụng dịch trích ly (hiệu suất trích ly) cường độ màu vải sau nhuộm với dịch trích ly từ vỏ măng cụt Nhìn chung, yếu tố có ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly cường độ màu vải theo bậc bậc hai, ảnh hưởng yếu tố AA (nhiệt độ trích ly - nhiệt độ trích ly) cao tiếp đến BB A Trong số yếu tố khảo sát có yếu tố tác động tích cực làm tăng cường độ màu dịch trích ly yếu tố A (nhiệt độ trích ly), C (tỷ lệ trích ly), BC (thời gian - tỷ lệ trích ly) AB (nhiệt độ thời gian trích ly) Còn lại yếu tố khác mang hiệu ứng âm làm giảm hiệu suất trích ly cường độ màu Kết tính toán từ phần mềm Stagraphics ước lượng hệ số hồi quy phương trình hồi quy trình bày bảng 3.8 Độ lớn hệ số thể mức độ ảnh hưởng yếu tố lên hàm mục tiêu dấu chúng nói lên tính chất ảnh hưởng, dấu (+) tác động dương dấu (-) tác động âm Yếu tố Hằng số A: nhiệt độ B: thời gian C: tỷ lệ AA AB AC BB BC CC Bảng 3.8 Giá trị ước lượng hệ số phương trình hồi quy Giá trị hệ số hồi quy Hệ số hồi quy Hiệu suất trích ly (Y1) Cường độ màu (Y2) -526,414 -232,439 b0 8,7853 4,87044 b1 1,91145 0,664662 b2 3,3449 1,4236 b3 -0,0634884 -0,0308128 b11 -0,00184578 0,000928792 b12 -0,00876112 -0,0142486 b13 -0,00616786 -0,00269266 b22 0,00047768 0,000979536 b23 -0,0175431 -0,00375685 b33 Xử lý số liệu với phần mềm Stagraphics nhận phương trình hồi quy theo biến thực (Z) biến mã hóa (x) sau: Hàm mục tiêu hiệu suất trích ly: Y1= –526,414 + 8,7853Z1 + 1,91145Z2 + 3,3449Z3 – 0,0634884Z12 – 0,00184578Z1Z2 – 0,00876112Z1Z3 – 0,00269266 Z22 + 0,00047768 Z2Z3 – 0,0175431Z32 (3.2) 2 Ŷ1= 22,4966 + 1,8583x1 – 0,3381x2 + 0,383x3 – 6,348x1 – 0,5537x1x2 – 0,4691x1x3 – 5,55x2 –0,503x3 Hàm mục tiêu cường độ màu: Y2 = -232,439 + 4,87044 Z1 + 0,664662 Z2 + 1,4236 Z3 – 0,0308128 Z12 + 0,000928792Z1Z2 – 0,0142486 Z1Z3 – 0,00616786Z22 + 0,000979536 Z2Z3–0,00375685 Z32 Ŷ2=29,5801+1,6727x1-0,2609x2+0,598x3-3,081x12+0,2786x1x2-0,763x1x3-2,42x22+0,157x2x3-0,1077x32 Kiểm định phù hợp mô hình chuẩn Fisher student tα (fth) với phương sai tái S2th: tính theo số thí nghiệm lặp tâm no= mức ý nghĩa α = 0,05, bậc tự tái fth= 3o -1 = Kết kiểm tra ý nghĩa cho thấy tương thích mô hình trình bày phụ lục 22 Giá trị hệ số xác định (R2 = 95,701) có đến 95,701% biến thiên hiệu suất trích ly tác động biến độc lập với 4,299% yếu tố bên không giải thích mô hình với giá trị hệ số tương quan (d.f R2 = 90,1737 %) Tương tự kết phân tích cho thấy giá trị hệ số xác định (R2 = 92,3481) có đến 92,3481 % biến thiên cường độ màu tác động biến độc lập với % 7,6519 yếu tố bên không giải thích mô hình với giá trị hệ số tương quan (d.f R2 = 82,5098 %) Điều chứng tỏ mức ý nghĩa mô hình hai mục tiêu hiệu suất trích ly cường độ màu cao 3.2.2.2 Phân tích mức độ ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất trích ly cường độ màu vải sau nhuộm Ảnh hưởng nhiệt độ trích ly lên hiệu suất trích ly cường độ màu vải: Trong yếu tố khảo sát nhiệt độ trích ly yếu tố góp phần thúc đẩy trình hòa tan chất có vỏ măng cụt có tác động đồng thời hiệu suất trích ly cường độ màu vải sau nhuộm, điều thể rõ hình 3.6, 3.7 3.8 Cường độ màu tăng theo chiều hướng tăng nhiệt độ đạt giá trị cao khoảng nhiệt độ 60 o C Nhiệt độ mang hiệu ứng tích cực làm tăng cường độ màu khoảng nhiệt độ trích ly 60÷70 oC Mức độ ảnh hưởng yếu tố đến cường độ màu dịch chiết thông qua độ lớn dấu b1 hệ số hồi quy bậc Khi tăng nhiệt độ lên 70 oC dịch chiết bão hòa cường độ màu giảm thể qua hệ số hồi quy bậc (b11) Ảnh hưởng biến có tác động âm đến hiệu suất trích ly cường độ màu vải Hình 3.6 Ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất trích ly cường độ màu vải Ảnh hưởng thời gian trích ly lên hiệu suất trích ly cường độ màu vải: Thời gian trích ly có tác động âm đáng kể đến hiệu suất trích ly cường độ màu vải sau nhuộm; nhiên mức độ không cao Yếu tố thời gian có ảnh hưởng tuyến tính bậc đến cường độ màu vải thể qua hệ số hồi quy b2 phương trình hồi quy (3.2 3.4) Cường độ màu đạt giá trị cực đại mức nghiên cứu 150 phút cho thấy khoảng thời gian đủ để hòa tan hoàn toàn chất có vỏ măng cụt trình tách chiết Cũng yếu tố nhiệt độ, thời gian cao 150 phút cường độ màu giảm thể qua hệ số hồi quy bậc (b22) Hình 3.7 Sự tương tác hai yếu tố đến hiệu suất trích ly cường độ màu vải Ảnh hưởng tỷ lệ trích ly lên hiệu suất trích ly cường độ màu vải: Kết phân tích cho thấy tỷ lệ chiết dịch nhiệt độ thời gian có ảnh hưởng bậc đến cường độ màu vải sau nhuộm Ảnh hưởng tỷ lệ trích ly mang hiệu ứng dương làm tăng hiệu suất trích ly cường độ màu vải, kết từ phương trình hồi quy (3.2 3.4) ứng với giá trị hệ số b3 Trong mức khảo sát tỷ lệ 1/4÷1/6 cường độ màu vải ban đầu tăng đạt giá trị cao tâm khảo sát sau giảm dần điều tăng tỷ lệ trích ly cường độ màu vải dung môi nước dư làm pha loãng số hợp chất mang màu có bột vỏ măng cụt Sự tương tác lẫn yếu tố khảo sát (hình 3.7) cho thấy mức độ tác động yếu tố tương đồng; có tương tác thời gian trích ly tỷ lệ trích ly đến hiệu suất trích ly (b23) không tác động nhiều đến mô hình; kiểm tra mức độ tương thích giá trị bị loại khỏi phương trình hồi quy Hình 3.8 Bề mặt đáp ứng biểu diễn ảnh hưởng tương tác yếu tố đến hiệu suất trích ly cường độ màu vải khoảng biến thiên ba biến khảo sát Bề mặt đáp ứng vùng tương tác yếu tố khoảng khảo sát hình 3.9 cho thấy mức độ tác động yếu tố lên đồng thời hai hàm mục tiêu hiệu suất trích ly cường độ màu cao Điều khẳng định mức độ tương thích mô hình thực nghiệm, cho kết đáng tin cậy Hình 3.9 Bề mặt đáp ứng vùng tương tác yếu tố đến hai hàm mục tiêu hiệu suất trích ly cường độ màu vải 3.2.2.3 Xác định điều kiện tối ưu trình trích ly dịch vỏ măng cụt Từ phương trình hồi quy thu được, tiến hành tối ưu hóa điều kiện chiết măng cụt theo phương pháp bề mặt đáp ứng phần mềm stagraphics Sử dụng thẻ bles phần mềm, chọn mục tối ưu hóa (optimization) để xuất bảng tối ưu hàm mục tiêu Kết nhận điều kiện trích ly tối ưu sau: - Giá trị hiệu suất trích ly tối ưu: Y1 = 22,57 - Giá trị cường độ màu tối ưu: Y2 = 30,08 - Nhiệt độ trích ly: 61,4 oC - Thời gian trích ly: 149,2 phút - Tỷ lệ trích ly: 84,6342% (% nước có hệ dịch) tương ứng với tỷ lệ rắn/lỏng 1/5 - Dung môi trích ly: nước - Phương pháp trích ly: chiết ngâm với tốc độ khuấy 100 vòng/phút Kết cho thấy phần mềm Stagraphics dự đoán gần giá trị hiệu suất trích ly cường độ màu vải với giá trị ba biến nghiên cứu cho trình trích ly chất màu tự nhiên từ vỏ măng cụt 3.3 Kết nghiên cứu trình trích ly chất màu từ mặc nƣa 3.3.1 Kết khảo sát lựa chọn dung môi phƣơng pháp trích ly chất màu từ mặc nƣa Mật độ quang dịch chiết cho biết cường độ màu dịch chiết, đo bước sóng 289 nm với tỷ lệ pha loãng dịch/nước:1/100 cường độ màu vải sau nhuộm trình bày sau: Bảng 3.10 Bảng số liệu kết ảnh hưởng phương pháp trích ly dịch từ mặc nưa STT Phương pháp Vi sóng Soxhlet Chiết ngâm Mật độ quang 0,383 0,613 1,393 Độ tận trích 0,655 0,297 0,898 Độ tăng khối 1,724 0,813 2,899 Cường độ màu 3,933 8,287 8,637 ΔE với giặt 20,63 9,65 7,24 ΔE với Clo 27,44 11,59 5,97 ΔE với mồ hôi 15,09 10,04 5,82 Hình 3.10 Đồ thị cường độ màu vải, mật độ quang độ tận trích chất màu trích ly từ mặc nưa phương pháp vi sóng, soxhlet, chiết ngâm Hình 3.11 Đồ thị độ tăng khối độ bền màu vải tơ tằm nhuộm chất màu trích ly từ mặc nưa phương pháp vi sóng, soxhlet, chiết ngâm Kết bảng 3.10 đồ thị hình 3.10, 3.11 cho thấy mật độ quang, độ tận trích độ tăng khối phương pháp chiết ngâm cao Bên cạnh đó, cường độ màu dịch chiết theo phương pháp chiết ngâm thấp nghĩa màu đậm độ bền màu vải cao giá trị độ lệch màu ∆E thấp Vì phương pháp trích ly tối ưu chọn chiết ngâm với mật độ quang dịch chiết 1,393 cường độ màu nhuộm vải tơ tằm 8,637 3.3.2 Kết tối ƣu hóa trình trích ly chất màu từ mặc nƣa 3.3.2.1 Xây dựng mô hình thực nghiệm phương trình hồi quy điều kiện trích ly a Xây dựng ma trận thực nghiệm Biến nghiên cứu Nhiệt độ(Z1) Thời gian (Z2) Tỷ lệ (Z3) Bảng 3.11 Phạm vi mức nghiên cứu ba biến chọn Mức nghiên cứu Biến mã hóa Đơn vị -1 o X1 C 50 55 X2 Phút 45 60 Tỷ lệ khối lượng mặc X3 0,142857 0,238095 nưa hệ dịch chiết +1 60 75 0,333333 Giữa biến mã hóa (Xi) giá trị biến thật (Zi) chọn để nghiên cứu mức nghiên cứu khác liên hệ với qua hệ thức (3.1) Với phương án trực giao, giá trị cánh tay đòn  ma trận xác định theo công thức: √√ √√ = 1,35313 Ma trận thực nghiệm cụ thể cho nghiên cứu: n0=3 n=2k=6 n=2k=8 Thí nghiệm 10 11 12 13 14 15 16 17 Bảng 3.13 Bảng ma trận mã hóa ba biến chọn để nghiên cứu Biến mã hóa Hàm mục tiêu Hiệu suất trích ly (Y1) Cường độ màu vải (Y2) X1 X2 X3 -1 -1 -1 11,25 11,881 -1 -1 11,37 10,021 -1 -1 13,56 12,288 1 -1 14,85 9,231 -1 -1 13,98 10,387 -1 13,226 11,85 -1 1 14,93 9,781 1 14,36 8,217 -1,35313 0 13,53 9,213 1,35313 0 15,212 8,05 -1,35313 13,043 11,563 1,35313 15,84 8,375 0 -1,35313 15,5 9,782 0 1,35313 16,43 8,645 0 0.00 18,61 7,018 0 0.00 18,98 7,118 0 0.00 18,88 7,201 b Hiệu suất trích ly cường độ màu vải sau nhuộm từ thực nghiệm Kết hiệu suất trích ly (Y1) cường độ màu (Y2) thu từ thực nghiệm, tiến hành theo ma trận phức hợp tâm trực giao cấp xây dựng, trình bày bảng 3.14 Bảng 3.14 Kết hiệu suất trích ly cường độ màu vải theo ma trận phức hợp tâm trực giao cấp TN X1 X2 X3 Nhiệt độ (oC) Thời gian (phút) Tỷ lệ (%) Hiệu suất trích ly Y1 Cường độ màu Y2 10 11 12 13 14 15 16 17 -1 -1 -1 -1 -1,3531 1,3531 0 0 0 -1 -1 1 -1 -1 1 0 -1,3531 1,3531 0 0 -1 -1 -1 -1 1 1 0 0 -1,3531 1,3531 0 60 40 60 40 60 40 60 48,235 61,765 50 50 50 50 50 50 50 60 45 75 75 45 45 75 75 60 60 39,7031 80,2969 60 60 60 60 60 45 0,142857 0,142857 0,142857 0,333333 0,333333 0,333333 0,333333 0,238095 0,238095 0,238095 0,238095 0,109226 0,366964 0,238095 0,238095 0,238095 0,142857 842249 13,8845 7,65957 11,9843 9,23277 13,8958 9,85443 11,2249 7,23277 11,5572 10,5714 11,1398 19,2817 20,915 23,839 23,7057 23,399 10,021 12,288 9,231 11,387 9,85 10,781 8,217 11,213 9,05 9,563 9,375 11,782 8,645 8,018 8,118 8,201 10,021 Từ kết cường độ màu thực nghiệm thu được, với hỗ trợ phần mềm thống kê Stagraphics Centurion XV.II, tiến hành thống kê phân tích tương quan hồi quy để xác định phương trình hồi quy trình, kiểm định phù hợp mô hình toán thu để tìm điều kiện tối ưu cho trình trích ly dịch chiết từ mặc nưa Sau tiến hành phân tích đánh giá ảnh hưởng biến nghiên cứu đến hiệu suất trích ly cường độ màu vải biểu diễn bề mặt đáp ứng không gian, xác định điểm tối ưu cho trình theo phương pháp bề mặt đáp ứng tích hợp phần mềm c Phân tích phương sai hồi quy Biểu đồ Pareto (hình 3.12), biểu diễn hiệu ứng yếu tố nghiên cứu tác động lên hiệu suất trích ly cường độ màu vải sau nhuộm, với chữ A, B đại diện cho biến mã hoá tương ứng: X1 (nhiệt độ trích ly), X2 (thời gian trích ly), X3 (tỷ lệ mặc nưa/nước) Mức độ tác động yếu tố lên trình trích ly đánh giá thông qua việc phân tích thống kê kết thực nghiệm thu được, mà đại diện hệ số hồi quy phương trình hồi quy với hàm mục tiêu hiệu suất trích ly dịch chiết từ mặc nưa Y1 cường độ màu vải sau nhuộm Y2 Hình 3.12 Ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất trích ly cường độ màu vải sau Các cột biểu đồ thể mức độ tác động yếu tố tuyến tính, bậc hai tương tác đồng thời hai biến Màu xám chứng tỏ hiệu ứng tương tác lên cường độ màu hiệu ứng dương tác động làm tăng hiệu suất trích ly giảm cường độ màu, màu xanh hiệu ứng âm làm giảm hiệu suất trích ly tăng cường độ màu Giá trị tỷ số F lớn số P nhỏ hệ số hồi quy tương ứng yếu tố có ý nghĩa ảnh hưởng đáng kể Dựa vào biểu đồ Pareto hình 3.12 bảng 3.15 nhận thấy hiệu ứng yếu tố bậc (A, B, C) hiệu ứng tương tác bậc AA, BB, CC đáng kể giữ lại tỷ số Fisher cao số P – mức độ không tin cậy thấp 0.05 (tức mức độ tin cậy  95%) Các hiệu ứng lại ý nghĩa bị loại bỏ số mức độ không tin cậy P cao mức 0.05 Nhìn chung, yếu tố có ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly cường độ màu vải theo bậc hai Trong ảnh hưởng yếu tố AA (nhiệt độ - nhiệt độ trích ly) cao tiếp đến BB (thời gian - thời gian trích ly), B (thời gian trích ly) CC (tỷ lệ - tỷ lệ trích ly) Trong số yếu tố khảo sát có yếu tố tác động tích cực làm tăng hiệu suất trích ly yếu tố A, B, C AB (nhiệt độ - thời gian trích ly) Còn lại yếu tố khác mang hiệu ứng âm làm giảm hiệu suất trích ly Trong cường độ màu cần tác động âm để đạt cường độ màu nhỏ nhất, nghĩa tác động âm tác động tích cực cường độ màu C Như yếu tố tác động tích cực giúp cho cường độ màu đạt cực tiểu nhiệt độ trích ly, thời gian trích ly, tỷ lệ trích ly, nhiệt độ-thời gian trích ly thời gian-tỷ lệ trích ly Kết tính toán từ phần mềm Stagraphics ước lượng hệ số hồi quy phương trình hồi quy trình bày bảng 3.16 Độ lớn hệ số thể mức độ ảnh hưởng yếu tố lên hàm mục tiêu dấu chúng nói lên tính chất ảnh hưởng, dấu (+) tác động dương dấu (-) tác động âm Yếu tố Hằng số A: nhiệt độ B: thời gian C: tỷ lệ AA AB AC BB BC CC Bảng 3.16 Giá trị ước lượng hệ số phương trình hồi quy Giá trị hệ số hồi quy Hệ số hồi quy Hiệu suất trích ly (Y1) Cường độ màu (Y2) b0 -84,5276 55,6839 b1 2,09374 -0,753285 b2 1,16331 -0,588328 b3 105,674 -72,0699 b11 -0,0205574 0,00757462 b12 0,00112833 -0,00352 b13 -0,358838 0,632101 b22 -0,00896555 0,00661315 b23 -0,324275 -0,3374 b33 -130,665 118,556 Xử lý số liệu với phần mềm Stagraphics nhận phương trình hồi quy theo biến thực (Z) biến mã hóa (x) sau: Hàm mục tiêu hiệu suất trích ly: Y1= –84,5276 + 2,09374Z1 + 1,16331Z2 + 105,674Z3 – 0,02055+74Z12 + 0,00112833Z1Z2 – 0, 358838Z1Z3 – 0,00896555 Z22 – 0, 324275 Z2Z3 – 130,665 Z32 (3.6) Ŷ1= 18,52183 + 0,202536x1 + 0,999725x2 + 0,5766134x3-2,05575x21 - 0,34175x1x3 - 0,02 x22 0,46325x2x3-0,18517x23 Hàm mục tiêu cường độ màu: Y2 = 55,6839 – 0,753285Z1 – 0,588328Z2 – 72,0699Z3 + 0,00757462Z12 – 0,00352Z1Z2 + 0,632101Z1Z3 + 0,00661315Z22 - 0.3374 Z2Z3 + 118,556 Z32 Ŷ2= 8,026715 +2,560731x1-1,55824x2+0,49787x3+1,70429x21-0,792x1x2+0,903x1x3+1,49x220,482x2x3+1,07533x23 Kiểm định phù hợp mô hình chuẩn Fisher student tα (fth) với phương sai tái S2th: tính theo số thí nghiệm lặp tâm no= mức ý nghĩa α = 0,05, bậc tự tái fth= 3o -1 = Kết kiểm tra ý nghĩa cho biết mức độ tương thích mô hình trình bày phụ lục 23 Giá trị hệ số xác định (R2 = 96,7167) có đến 96,7167% biến thiên hiệu suất trích ly tác động biến độc lập với 3,2833% yếu tố bên không giải thích mô hình với giá trị hệ số tương quan (d.f R2 = 92,4953 %) Tương tự kết phân tích cho thấy giá trị hệ số xác định (R2 = 96,8526) có đến 96,8526 % biến thiên cường độ màu tác động biến độc lập với % 3,2484% yếu tố bên không giải thích mô hình với giá trị hệ số tương quan (d.f R2 = 92,806 %) Điều chứng tỏ mức ý nghĩa mô hình hai mục tiêu hiệu suất trích ly cường độ màu cao 3.3.2.2 Phân tích mức độ ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất trích ly mặc nưa cường độ màu vải tơ tằm sau nhuộm Ảnh hưởng nhiệt độ trích ly lên hiệu suất trích ly cường độ màu vải: Trong yếu tố khảo sát nhiệt độ trích ly yếu tố góp phần thúc đẩy trình hòa tan chất có mặc nưa có tác động đồng thời hiệu suất trích ly cường độ màu vải sau nhuộm, điều thể rõ hình 3.13, 3.14 3.15 Cường độ màu giảm theo chiều tăng nhiệt độ đạt giá trị thấp khoảng nhiệt độ 55 oC Nhiệt độ mang hiệu ứng tích cực làm giảm cường độ màu đạt màu đậm khoảng nhiệt độ trích ly 50÷60 oC Mức độ ảnh hưởng yếu tố đến cường độ màu dịch chiết thông qua độ lớn dấu b1 hệ số hồi quy bậc Khi tăng nhiệt độ lên 55 oC dịch chiết bão hòa cường độ màu giảm thể qua hệ số hồi quy bậc (b11) Ảnh hưởng biến có tác động âm đến hiệu suất trích ly tác động dương đến cường độ màu vải; nghĩa tác động tiêu cực đồng thời đến hai giá trị hàm mục tiêu 10 Hình 3.13 Ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất trích ly cường độ màu vải Ảnh hưởng thời gian trích ly lên hiệu suất trích ly cường độ màu vải: Thời gian trích ly có tác động âm đáng kể đến hiệu suất trích ly cường độ màu vải sau nhuộm; nhiên mức độ không cao Yếu tố thời gian có ảnh hưởng tuyến tính bậc đến cường độ màu vải thể qua hệ số hồi quy b2 phương trình hồi quy (3.6 3.8) Cường độ màu đạt giá trị cực tiểu mức nghiên cứu khoảng 60 phút, đồng thởi thời gian hiệu suất trích ly đạt cực đại; điều cho thấy khoảng thời gian đủ để hòa tan hoàn toàn chất mang màu có mặc nưa trình trích ly có lợi cho trình nhuộm vải tơ tằm Cũng yếu tố nhiệt độ thời gian cao 60 phút cường độ màu tăng hiệu suất trích ly giảm thể qua hệ số hồi quy bậc (b22) Hình 3.14 Sự tương tác hai yếu tố đến hiệu suất trích ly cường độ màu vải Ảnh hưởng tỷ lệ trích ly lên hiệu suất trích ly cường độ màu vải: Kết phân tích cho thấy tỷ lệ chiết dịch nhiệt độ thời gian có ảnh hưởng bậc đến cường độ màu vải sau nhuộm Ảnh hưởng tỷ lệ trích ly mang hiệu ứng dương làm tăng hiệu suất trích ly giảm cường độ màu vải, kết từ phương trình hồi quy (3.6 3.8) ứng với giá trị hệ số b3 Trong mức khảo sát tỷ lệ 1/2÷1/6 cường độ màu vải ban đầu giảm đạt giá trị cực tiểu tâm khảo sát sau giảm dần, tương ứng hiệu suất trích ly lại tang đạt cực đại tâm khảo sát Điều tăng tỷ lệ trích ly cường độ màu vải dung môi nước dư làm pha loãng số hợp chất mang màu có mặc nưa làm giảm khả gắn màu vải hiệu suất trích ly giảm theo Sự tương tác lẫn yếu tố khảo sát (hình 3.14) cho thấy mức độ tác động yếu tố tương đồng; có tương tác nhiệt độ trích ly thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly (b12) không tác động nhiều đến mô hình; kiểm tra mức độ tương thích giá trị bị loại khỏi phương trình hồi quy Hình 3.15 Bề mặt đáp ứng biểu diễn ảnh hưởng tương tác yếu tố đến hiệu suất trích ly cường độ màu vải khoảng biến thiên ba biến khảo sát Bề mặt đáp ứng hình 3.15 3.16 cho thấy mức độ tác động yếu tố lên đồng thời hai hàm mục tiêu hiệu suất trích ly cường độ màu cao Điều khẳng định mức độ tương thích mô hình thực nghiệm, cho kết đáng tin cậy Hình 3.16 Bề mặt đáp ứng yếu tố đến hai hàm mục tiêu hiệu suất trích ly cường độ màu 3.3.2.3 Xác định điều kiện tối ưu trình trích ly dịch mặc nưa Từ phương trình hồi quy thu được, tiến hành tối ưu hóa điều kiện trích ly dịch từ mặc nưa theo phương pháp bề mặt đáp ứng phần mềm stagraphics Kết nhận điều kiện tối ưu sau: - Giá trị hiệu suất trích ly tối ưu: Y1 = 18,52 - Giá trị cường độ màu tối ưu: Y2 = 7,17 - Nhiệt độ trích ly: 55 oC - Thời gian trích ly: 60 phút - Tỷ lệ trích ly: 0,238 (tỷ lệ mặc nưa có hệ dịch chiết); tương ứng với tỷ lệ rắn/lỏng 1/3 - Dung môi trích ly: nước - Phương pháp trích ly: chiết ngâm với tốc độ khuấy 100 vòng/phút Kết cho thấy phần mềm Stagraphics dự đoán gần giá trị hiệu suất trích ly cường độ màu vải sau nhuộm với giá trị ba biến nghiên cứu cho trình trích ly chất màu từ mặc nưa sử dụng công nghệ nhuộm tơ tằm 11 3.4 Kết nghiên cứu tối ƣu hóa trình nhuộm vải tơ tằm chất màu trích ly từ vỏ măng cụt có sử dụng H2O2 làm tác nhân oxy hóa 3.4.1 Kết khảo sát yếu tố ảnh hƣởng trình nhuộm dịch chiết từ vỏ măng cụt có sử dụng H2O2 làm tác nhân oxy hóa Ảnh hưởng nhiệt độ nhuộm: Từ kết thể đồ thị hình 3.17a cho thấy nhiệt độ ảnh hưởng đến cường độ màu theo hàm bậc hai tăng nhiệt độ cường độ màu tăng, đồng nghĩa với màu đậm dịch chiết măng cụt có màu vàng nâu ánh đỏ thuộc màu hữu sắc nên cường độ màu vải lớn màu đậm Khi tăng nhiệt độ từ 4070 oC cường độ màu đạt cao 70 oC nhiệt độ tăng cấu trúc tơ tằm mở ra, tính linh động phần tử mang màu tăng vượt qua rào cản lượng hoạt hóa trình nhuộm Tuy nhiên cường độ màu lại giảm từ giá trị nhiệt độ 70100 oC nhiệt độ cao phân tử thuốc nhuộm chuyển động mạnh liên kết không bền lên bề mặt vật liệu giảm lực với xơ nên cường độ màu có xu hướng tăng; đồng nghĩa với việc màu nhạt Bên cạnh nhiệt độ cao không đảm bảo tính mềm mại, tính hút ẩm tốt vải tơ tằm Vì nhiệt độ thích hợp 70 oC với giá trị cường độ màu đạt 24,19 Hình 3.17 Ảnh hưởng nhiệt độ (a) thời gian (b) đến cường độ màu Hình 3.18 Ảnh hưởng tỷ lệ nhuộm (a) nồng độ H2O2 (b) cường độ màu Ảnh hưởng thời gian nhuộm: Tương tự ảnh hưởng nhiệt độ, dựa vào đồ thị hình 3.17b tăng thời gian cường độ màu vải giảm, thời gian tăng lượng chất mang màu gắn lên xơ sợi nhiều làm vải đậm màu, nhiên thời gian nhuộm kéo dài cường độ màu lại có xu hướng giảm chất mang màu thuốc nhuộm bị oxy hóa thành pigment khả nhuộm màu Như thời gian nhuộm tối ưu 80 phút giá trị cường độ màu cao 24,73 Ảnh hưởng tỷ lệ nhuộm (dịch măng cụt/nước): Kết đồ thị hình 3.18a cho thấy tỷ lệ dịch nhuộm thay đổi từ 3/11/1 có nghĩa cố định lượng nước tăng dần lượng dịch chiết vỏ măng cụt cường độ màu tăng dần sau lại giảm giảm lượng dịch chiết vỏ măng cụt từ 1/11/5 Điều giải thích, lượng chất mang màu cân với phân tử tạo liên kết với xơ sợi lúc cường độ màu đạt cao tương ứng với màu đậm nên chọn giá trị tỷ lệ nhuộm dịch/ nước 1/1 tốt giá trị cường độ màu 26,35 Ảnh hưởng tác nhân oxy hóa H2O2: Dựa vào đồ thị hình 3.18b, tăng nồng độ H2O2 từ 18 g/l cường độ màu tăng đến giá trị cao 22,92 nồng độ g/l, sau cường độ màu lại tăng lên từ nồng độ 58g/l, giải thích điều tăng lượng chất oxy hóa chất mang màu bị oxy hóa thành gốc tự tăng khả phản ứng gắn màu với xơ sợi nên cường độ màu tăng tức màu đậm dần, tiếp tục tăng nồng độ H2O2 cường độ màu lại có xu hướng giảm có nghĩa màu nhạt chất oxy hóa oxy hóa mạnh phần tử mang màu thành pigment không khả gắn màu lên vật liệu 3.4.2 Kết tối ƣu hóa trình nhuộm dịch chiết từ vỏ măng cụt có sử dụng H2O2 tác nhân oxy hóa 3.4.2.1 Ma trận thực nghiệm Căn vào kết khảo sát đơn yếu tố trình bày trên, lập mô hình thí nghiệm với phạm vi mức nghiên cứu bảng 3.18 Biến nghiên cứu Tỷ lệ dịch nhuộm (Z1) Thời gian (Z2) Nhiệt độ (Z3) H2O2 (Z4) Bảng 3.18 Phạm vi mức nghiên cứu bốn biến chọn Mức nghiên cứu Biến mã hóa Đơn vị -1 % khối lượng dịch chiết măng X1 34 50 66 cụt/dung dịch nhuộm X2 Phút 40 65 90 o X3 C 50 65 80 X4 g/l 12 Giữa biến mã hóa (Xi) giá trị biến thật (Zi) chọn để nghiên cứu mức nghiên cứu khác liên hệ với qua hệ thức (3.1) Với phương án trực giao, giá trị cánh tay đòn α ma trận xác định theo công thức: √√ √√ Các mức nghiên cứu đầy đủ bốn biến theo ma trận khảo sát nhận sau: Thí nghiệm Số thí nghiệm nhân phương án 2k Số thí nghiệm điểm (*) 2.k Số thí nghiệm tâm no STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 X1 Bảng 3.20 Bảng ma trận mã hóa bốn biến chọn Biến số mã hóa Biến số thực X2 X3 X4 Z1 Z2 Z3 Z4 -1 -1 -1 -1 34 40 50 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 66 34 66 34 66 34 40 90 90 40 40 90 50 50 50 80 80 80 2 2 2 -1 -1 -1 -1 66 34 90 40 80 50 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 66 34 66 34 40 90 90 40 50 50 50 80 6 6 -1 1 66 40 80 -1 -1,547 1,547 0 1 0 -1,547 1,547 1 0 0 -1,547 1 0 0 90 90 65 65 26,3323 103,668 65 80 80 65 65 65 65 41,7994 6 4 4 0 1,547 34 66 25,248 74,752 50 50 50 50 65 88,2006 50 65 65 65 65 0,90659 7,09342 65 65 65 65 65 65 4 0 0 0 -1,547 1,547 0 0 0 0 0 0 50 50 50 50 3.4.2.2 Cường độ màu vải tơ tằm sau nhuộm từ ma trận thực nghiệm Kết đo cường độ màu vải sau nhuộm theo kế hoạch thực nghiệm tiến hành theo ma trận phức hợp tâm trực giao cấp trình bày bảng 3.21 Bảng 3.21 Kết cường độ màu vải tơ tằm sau nhuộm thu từ ma trận trực giao cấp Biến số thực Cường độ màu Thí nghiệm STT C* Z1 Z2 Z3 Z4 34 40 50 17,23 66 40 50 19,65 34 90 50 17,86 66 90 50 19,78 34 40 80 18,48 66 40 80 20,01 Số thí nghiệm 34 90 80 19,67 nhân phương 66 90 80 21,84 k án 34 40 50 17,29 10 66 40 50 20,89 11 34 90 50 19,86 12 66 90 50 21,49 13 34 40 80 18,84 14 66 40 80 22,28 13 Số thí nghiệm điểm (*) 2.k Số thí nghiệm tâm no 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 34 66 25,248 74,752 50 50 50 50 50 50 50 50 50 90 90 65 65 26,3323 103,668 65 65 65 65 65 65 65 80 80 65 65 65 65 41,7994 88,2006 65 65 65 65 65 6 4 4 4 0,90659 7,09342 4 19,07 21,59 21,92 23,87 21,3 22,88 22,05 22,46 24,05 24,1 25,74 25,69 25,12 Từ kết cường độ màu thực nghiệm thu được, với hỗ trợ phần mềm thống kê Stagraphics Centurion XV.II, tiến hành thống kê phân tích tương quan hồi quy để xác định phương trình hồi quy trình, kiểm định phù hợp mô hình toán thu để tìm điều kiện tối ưu cho trình nhuộm vải tơ tằm dịch chiết từ vỏ măng cụt Sau tiến hành phân tích, đánh giá ảnh hưởng biến nghiên cứu đến cường độ màu vải sau nhuộm 3.4.2.3 Phân tích phương sai hồi quy Biểu đồ Parato biểu diễn hiệu ứng yếu tố nghiên cứu tác động lên cường độ màu vải sau nhuộm, chữ A, B, C, D đại diện cho biến mã hóa tương ứng: X1 (tỷ lệ dịch nhuộm), X2 (thời gian), X3 (nhiệt độ), X4 (nồng độ tác nhân oxy hóa H2O2) Mức độ tác động yếu tố lên trình nhuộm vải tơ tằm dịch chiết từ vỏ măng cụt đánh giá thông qua việc phân tích thống kê kết thực nghiệm thu Hình 3.19 Hiệu ứng yếu tố tác động lên hàm mục tiêu cường độ màu vải tơ tằm Các cột biểu đồ thể mức độ tác động yếu tố tuyến tính, bậc hai tương tác đồng thời hai biến Màu xám thể tác động tích cực lên cường độ màu (làm tăng cường độ màu) biến, màu xanh hiệu ứng âm làm giảm cường độ màu vải (tác động tiêu cực) Mức độ ảnh hưởng yếu tố bậc cường độ màu vải tơ tằm xếp theo thứ tự sau: nhiệt độ nhuộm, thời gian nhuộm, tỷ lệ dịch chiết, H2O2 Như tác động bậc nhiệt độ cao nhất, tất tác động bậc yếu tố tác động dương Giá trị tỷ số F lớn số P nhỏ hệ số hồi quy tương ứng yếu tố có ý nghĩa ảnh hưởng đáng kể Xử lý số liệu với phần mềm Stagraphics Centurion XV.II cho phương trình hồi quy sau theo biến thực (Z) biến mã hóa (x) sau: Y= –47,3222 + 0,609148Z1 + 0,441814Z2 + 1,09374 Z3 + 2,42519Z4 – 0,00543251Z12–0,000412541Z1Z2 + 0,0000225023 Z1Z3 + 0,00590684 Z1Z4 – 0,00287Z22 – 0,00022833 Z2Z3 – 0,0013375 Z2Z4 – 0,00789449Z32 – 0,00672917Z3Z4 – 0,253871Z42 Ŷ = 27,43 + 1.0703 x1 + 0.43 x2 + 0.402x3 + 0.33x4 – 1,89x12 –2.23x22 - 2.16x32 –1.4.x42 Hình 3.20 Biểu đồ thể dạng tác động bậc hai yếu tố đến cường độ màu vải tơ tằm Giá trị hệ số xác định (R2 = 96,494 %) có đến 96,494 % biến thiên cường độ màu mẫu tác động biến độc lập X1, X2, X3, X4 khảo sát 3,506% tổng biến đổi yếu tố bên Tối ưu hóa thí nghiệm yếu tố ảnh hưởng đến trình nhuộm vải tơ tằm dịch chiết măng cụt điểm không với mức sở: Z1= 50 (tương ứng tỷ lệ dịch chiết măng cụt/nước 1/1), Z2= 65 phút, Z3= 65 oC, Z4= g/l 3.4.2.4 Xác định điều kiện tối ưu trình nhuộm có hỗ trợ H2O2 Sử dụng phần mềm Satgraphics Centurion XV.II để tối ưu tìm đơn công nghệ nhuộm tối ưu kết điều kiện nhuộm tối ưu sau: thời gian nhuộm 68 phút; nhiệt độ nhuộm 67 oC; H2O2 g/l; Số lần nhuộm lần đạt ường độ màu tối ưu 26,29 Từ kết cho thấy, mô hình hoàn toàn tương thích, 14 cho kết đáng tin cậy Tuy nhiên giá trị lớn cường độ màu không nằm điểm mà vùng lân cận xung quanh điểm tối ưu 3.4.3 Điều khiển quy trình nhuộm dƣới tác động tác nhân xử lý sau nhuộm Xử lý vải sau nhuộm với dịch chiết từ vỏ măng cụt cách tạo phản ứng oxy hóa nhân tạo với tác nhân ánh sáng tự nhiên, ánh sáng nhân tạo (đèn soi mẫu phòng thí nghiệm) tác nhân nhiệt (sấy nhiệt độ 60 oC) Quy trình xử lý sau: Mỗi ngày phơi vải tơ tằm nhuộm với dịch chiết vỏ măng cụt tối ưu theo đơn công nghệ tối ưu có H2O2 H2O2 với tác nhân ánh sáng tự nhiên, ánh sáng nhân tạo nhiệt độ Khảo sát thời điểm ngày từ 9g đến 11g sáng xử lý liên tục ngày Kết giá trị cường độ màu (C) ánh màu (H) nhận bảng 3.22 Bảng 3.22 Kết cường độ màu vải tơ tằm sau nhuộm xử lý với ánh sáng tự nhiên, ánh sáng đèn sấy Không có H2O2 Có H2O2 Ánh sáng tự Ánh sáng đèn Sấy Ánh sáng tự Ánh sáng đèn Sấy nhiên nhiên C H C H C H C H C H C H 26,93 27,14 22,93 25,14 19,93 20,24 22 21,65 18,5 18,18 16,78 16,14 Thời gian (giờ) 27,06 28,15 23,06 24,15 20,06 20,21 22,7 22,94 19,1 19,16 17,99 15,85 27,41 28,33 23,41 24,16 20,41 20,76 19,43 18,08 15,92 29,76 28,18 23,96 22,87 26,17 24,18 20,96 20,54 20,7 18,93 10 29,56 28,87 21,17 21,65 19,9 22,48 22,30 22,26 22,09 27,65 28,34 22,65 24,19 20,24 20,98 22,08 21,78 20,8 20,6 18,02 18,08 16,11 16,03 12 21,87 21,65 19,77 19,67 18,68 16,31 Kết cho thấy tác động ánh sáng tự nhiên đạt cường độ màu cao nhất, nghĩa màu đậm xử lý với ánh sáng tự nhiên 10 giờ, đạt Cmax=29,56 có ánh màu sau H=29,76 Tương tự, với ánh sáng đèn, cường độ thấp sau thời gian 12 xử lý, nhiên cường độ màu cao xử lý với ánh sáng tự nhiên Với tác nhân sấy, cần xử lý 10 đạt cường độ màu cực đại mong muốn Từ kết thực nghiệm nhận thấy tác động tác nhân oxy hóa H2O2 lên màu măng cụt lớn, đạt tiêu độ bền cấp 4-5; đặc biệt độ bền ánh sáng đạt cấp 4/5 Với kết đề xuất quy trình nhuộm với đơn công nghệ có hỗ trợ tác nhân oxy hóa H2O2; đồng thời đề xuất quy trình nhuộm xử lý sau nhuộm hoàn toàn thân thiện, hỗ trợ chất trợ nhuộm hay chất điện ly Đó tác động tác nhân ánh sáng tự nhiên, sấy ánh sáng đèn; loại tác nhân tương ứng với mức thời gian xử lý khác muốn có ánh màu đa dạng Như đơn công nghệ có hỗ trợ tác nhân oxy hóa H2O2, muốn màu đậm nên sử dụng nguồn ánh sáng mặt trời, muốn màu trung bình nên sử dụng ánh sáng đèn muốn màu nhạt có ánh nhạt nên chọn tác nhân nhiệt độ Tuy nhiên, tất màu sắc đạt đảm bảo tiêu độ bền màu vật liệu dệt 3.5 Kết nghiên cứu tối ƣu hóa trình nhuộm vải tơ tằm chất màu trích ly từ mặc nƣa có sử dụng H2O2 làm tác nhân oxy hóa 3.5.1 Kết khảo sát yếu tố ảnh hƣởng trình nhuộm dịch chiết từ mặc nƣa có sử dụng tác nhân oxy hóa H2O2 làm tác nhân oxy hóa Hình 3.21 Ảnh hưởng nhiệt độ (a) thời gian (b) đến cường độ màu Hình 3.22 Ảnh hưởng tỷ lệ nhuộm (a) nồng độ H2O2 (b) cường độ màu Ảnh hưởng nhiệt độ nhuộm: Từ kết thể đồ thị hình 3.21a cho thấy nhiệt độ ảnh hưởng đến cường độ màu theo hàm bậc hai tăng nhiệt độ cường độ màu giảm, đồng nghĩa với màu đậm Vì theo thuyết mang màu với màu hữu sắc cường độ màu cao màu đậm 15 với màu vô sắc ngược lại Như vậy, vải tơ tằm nhuộm dịch chiết từ mặc nưa có màu đen thuộc hệ màu vô sắc nên cường độ màu vải nhỏ màu đậm Khi tăng nhiệt độ từ 4090 oC cường độ màu đạt thấp 60 oC cường độ màu cực tiểu 4,524 Điều giải thích nhiệt độ tăng cấu trúc tơ tằm mở ra, tính linh động phần tử mang màu tăng vượt qua rào cản lượng hoạt hóa trình nhuộm tham gia phản ứng gắn màu với vải tơ tằm Tuy nhiên cường độ màu lại tăng từ giá trị nhiệt độ 7090 oC nhiệt độ cao phân tử thuốc nhuộm chuyển động mạnh liên kết không bền lên bề mặt vật liệu giảm lực với xơ nên cường độ màu có xu hướng tăng đồng nghĩa với việc màu nhạt Bên cạnh nhiệt độ cao không đảm bảo tính mềm mại, tính hút ẩm tốt vải nên nhiệt độ thích hợp chọn 60 oC Ảnh hưởng thời gian nhuộm: Tương tự ảnh hưởng nhiệt độ, dựa vào đồ thị hình 3.21b tăng thời gian cường độ màu vải giảm, thời gian tăng lượng chất mang màu gắn lên xơ sợi nhiều làm vải đậm màu Tuy nhiên thời gian nhuộm kéo dài cường độ màu lại có xu hướng tăng thời gian tăng chất mang màu thuốc nhuộm bị oxy hóa thành pigment khả nhuộm màu Như thời gian nhuộm tối ưu 60 phút giá trị cường độ màu vải thời điểm thấp 4,752 đạt màu đen Ảnh hưởng tỷ lệ dịch nhuộm (dịch chiết mặc nưa/nước): Dựa vào đồ thị hình 3.22a tỷ lệ dịch nhuộm thay đổi từ 1/31/8 có nghĩa cố định lượng dịch chiết mặc nưa tăng dần lượng nước cường độ màu giảm dần sau lại tăng lên, điều giải thích lượng chất mang màu cân với phân tử tạo liên kết với chất mang màu xơ sợi lúc cường độ màu đạt thấp tương ứng với màu đậm nên chọn giá trị tỷ lệ trích ly1/5 giá trị tốt cho trình nhuộm giá trị cường độ màu 3,967 Ảnh hưởng nồng độ H2O2: Dựa vào đồ thị hình 3.22b tăng nồng độ H2O2 từ 17 g/l cường độ màu giảm đến giá trị thấp 3,684 nồng độ g/l, sau cường độ màu lại tăng lên từ nồng độ 57g/l Điều giải thích tăng lượng chất oxy hóa chất mang màu bị oxy hóa thành gốc tự tăng khả phản ứng gắn màu với xơ sợi nên cường độ màu giảm tức màu đậm dần Nhưng tiếp tục tăng nồng độ H2O2 cường độ màu lại có xu hướng tăng có nghĩa màu nhạt chất oxy hóa oxy hóa mạnh phần tử mang màu thành pigment không khả gắn màu lên vật liệu 3.5.2 Kết tối ƣu hóa trình nhuộm dịch chiết từ mặc nƣa có sử dụng tác nhân oxy hóa H2O2 làm tác nhân oxy hóa 3.5.2.1 Ma trận thực nghiệm Dựa vào kết khảo sát đơn yếu tố ảnh hưởng đến trình nhuộm trình bày trên, lập mô hình thí nghiệm quy hoạch thực nghiệm với mô hình thực nghiệm lựa chọn với phạm vi mức nghiên cứu bảng 3.23 Biến nghiên cứu Nhiệt độ Thời gian Tỷ lệ dịch nhuộm H2O2 Bảng 3.23 Phạm vi mức nghiên cứu bốn biến chọn Mức nghiên cứu Biến mã hóa Đơn vị -1 o X1 C 50 60 X2 Phút 50 60 Dịch mặc nưa/hệ dịch X3 0,15 0,2 nhuộm X4 g/l 70 70 0,25 Giữa biến mã hóa (Xi) giá trị biến thật (Zi) chọn để nghiên cứu mức nghiên cứu khác liên hệ với qua hệ thức (3.1) Với phương án trực giao, giá trị cánh tay đòn α ma trận xác định theo công thức: √√ √√ Các mức nghiên cứu đầy đủ bốn biến theo ma trận khảo sát nhận sau: Bảng 3.25 Bảng ma trận mã hóa bốn biến chọn Thí nghiệm Số thí nghiệm nhân phương án 2k Biến số mã hóa Biến số thực STT X1 X2 X3 X4 Z1 Z2 Z3 Z4 -1 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 50 70 50 70 50 70 50 50 70 70 50 50 0,15 0,15 0,15 0,15 0,250 0,250 3 3 3 16 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Số thí nghiệm điểm (*) 2.k Số thí nghiệm tâm no -1 -1 -1 -1 -1 -1,547 1,547 0 0 0 0 1 -1 -1 1 -1 -1 1 0 -1,547 1,547 0 0 0 1 -1 -1 -1 -1 1 1 0 0 -1,547 1,547 0 0 -1 -1 1 1 1 1 0 0 0 -1,547 1,547 0 50 70 50 70 50 70 50 70 50 70 44,53 75,47 60 60 60 60 60 60 60 60 60 70 70 50 50 70 70 50 50 70 70 60 60 44,533 75,467 60 60 60 60 60 60 60 0,250 0,250 0,15 0,15 0,15 0,15 0,250 0,250 0,250 0,250 0,208 0,208 0,208 0,208 0,123 0,273 0,208 0,208 0,208 0,208 0,208 3 5 5 5 5 4 4 4 2,453 5,547 4 3.5.2.2 Cường độ màu vải tơ tằm sau nhuộm từ ma trận thực nghiệm Kết đo cường độ màu vải sau nhuộm theo kế hoạch thực nghiệm tiến hành theo ma trận phức hợp tâm trực giao cấp trình bày bảng 3.26 Bảng 3.26 Kết cường độ màu vải tơ tằm sau nhuộm thu từ ma trận trực giao cấp Thí nghiệm Số thí nghiệm nhân phương án 2k Số thí nghiệm điểm (*) 2.k Số thí nghiệm tâm no Biến số thực STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Z1 50 70 50 70 50 70 50 70 50 70 50 70 50 70 50 70 44,533 75,467 60 60 60 60 60 60 60 60 60 Z2 50 50 70 70 50 50 70 70 50 50 70 70 50 50 70 70 60 60 44,533 75,467 60 60 60 60 60 60 60 Z3 0,167 0,167 0,167 0,167 0,250 0,250 0,250 0,250 0,167 0,167 0,167 0,167 0,250 0,250 0,250 0,250 0,208 0,208 0,208 0,208 0,144 0,273 0,208 0,208 0,208 0,208 0,208 Z4 3 3 3 3 5 5 5 5 4 4 4 2,453 5,547 4 Cường độ màu C* 4,6338 4,3571 4,5789 4,3541 4,4626 4,304 4,696 3,9996 4,4231 4,6291 4,5727 3,9963 4,2638 3,9263 3,9985 3,6786 3,9709 3,7952 3,8721 3,746 3,8434 3,6832 3,5961 3,6542 3,2108 3,3543 3,2753 Từ kết cường độ màu thực nghiệm thu được, với hỗ trợ phần mềm thống kê Stagraphics Centurion XV.II, tiến hành thống kê phân tích tương quan hồi quy để xác định phương trình hồi quy trình, kiểm định phù hợp mô hình toán thu để tìm điều kiện tối ưu cho trình nhuộm vải tơ 17 tằm dịch chiết từ mặc nưa Sau tiến hành phân tích, đánh giá ảnh hưởng biến nghiên cứu đến cường độ màu vải sau nhuộm 3.5.2.3 Phân tích phương sai hồi quy Biểu đồ Parato biểu diễn hiệu ứng yếu tố nghiên cứu tác động lên cường độ màu vải sau nhuộm, chữ A, B, C, D đại diện cho biến mã hóa tương ứng: X1 (nhiệt độ), X2 (thời gian), X3 (tỷ lệ dịch), X4 (tác nhân oxy hóa H2O2) Mức độ tác động yếu tố lên trình nhuộm vải tơ tằm dịch chiết từ mặc nưa đánh giá thông qua việc phân tích thống kê kết thực nghiệm thu Standardiz ed Pareto Chart for Cuong mau AA BB CC DD A:Nhiet C:Ty le D:H2O2 CD AB B:Thoi gian BD AC AD BC + - Standardiz ed effec t Hình 3.23 Biểu đồ Pareto biểu diễn hiệu ứng yếu tố tác động lên hàm mục tiêu cường độ màu Các cột biểu đồ thể mức độ tác động yếu tố tuyến tính, bậc hai tương tác đồng thời hai biến Màu xám thể tác động tích cực lên cường độ màu (làm tăng cường độ màu) biến, màu xanh hiệu ứng âm làm giảm cường độ màu vải (tác động tiêu cực) Mức độ ảnh hưởng yếu tố bậc cường độ màu vải tơ tằm xếp theo thứ tự sau: nhiệt độ nhuộm, thời gian nhuộm, tỷ lệ dịch chiết, H2O2 Như tác động bậc nhiệt độ cao nhất, tất tác động bậc yếu tố tác động dương Giá trị tỷ số F lớn số P nhỏ hệ số hồi quy tương ứng yếu tố có ý nghĩa ảnh hưởng đáng kể Main Effects Plot for Cuong mau 3.7 Cuong m au 3.6 3.5 3.4 3.3 3.2 3.1 Nhiet Ty le Thoi gian H2O2 Hình 3.24 Biểu đồ thể dạng tác động bậc hai yếu tố đến cường độ màu vải tơ tằm Xử lý số liệu với phần mềm Stagraphics Centurion XV.II cho phương trình hồi quy sau theo biến thực (Z) biến mã hóa (x): Y= 30,62 – 0,336.Z1 – 53,341.Z3 – 1,163.Z4 + 0,0032.Z12 – 0,00078.Z1Z2 + 0,00287.Z22 – 154,496.Z32 – 1,939.Z3Z4+ 0,210.Z42 Y= 2,975 – 0,128.x1 – 0,119.x3 – 0,087.x4 + 0,380.x12 – 0,078.x1x2 + 0,349.x22 + 0,303.x32 – 0,081.x3x4 + 0,272.x42 Giá trị hệ số xác định (R2 = 92,9896 %) có đến 92,9896 % biến thiên cường độ màu mẫu tác động biến độc lập X1, X2, X3, X4 khảo sát 7,0104 % tổng biến đổi yếu tố bên Tối ưu hóa thí nghiệm yếu tố ảnh hưởng đến trình nhuộm vải tơ tằm dịch chiết mặc nưa điểm không với mức sở: Z1= 60 oC, Z2= 60 phút, Z3= 0,2 (tương ứng tỷ lệ dịch chiết mặc nưa/nước 1/5), Z4= g/l 3.5.2.4 Xác định điều kiện tối ưu trình nhuộm có hỗ trợ H2O2 Sử dụng phần mềm Satgraphics Centurion XV.II để tối ưu tìm đơn công nghệ nhuộm tối ưu kết điều kiện nhuộm tối ưu nhận sau: nhiệt độ nhuộm 62 oC; thời gian nhuộm 62 phút; tỷ lệ dịch nhuộm (dịch mặc nưa/nước) 1/5; nồng độ H2O2 g/l nhuộm lặp lại lần để đạt màu đen tuyền Từ kết cho thấy, mô hình hoàn toàn tương thích, cho kết đáng tin cậy Tuy nhiên giá trị lớn cường độ màu không nằm điểm mà vùng lân cận xung quanh điểm tối ưu, giá trị cường độ màu cực tiểu sau lần nhuộm đạt mà đậm Cmin= 3.36 3.5.3 Điều khiển quy trình nhuộm dƣới tác động tác nhân xử lý sau nhuộm Xử lý vải sau nhuộm với dịch chiết từ mặc nưa cách tạo phản ứng oxy hóa nhân tạo với tác nhân ánh sáng tự nhiên, ánh sáng nhân tạo (đèn soi mẫu phòng thí nghiệm) tác nhân nhiệt (sấy nhiệt độ 60 oC) Quy trình xử lý sau: Mỗi ngày phơi vải tơ tằm nhuộm với dịch chiết mặc nưa tối ưu theo đơn công nghệ tối ưu có H2O2 H2O2 với tác nhân ánh sáng tự nhiên, ánh sáng nhân tạo nhiệt độ, khảo sát thời điểm ngày từ 9g đến 11g sáng, xử lý liên tục ngày Kết giá trị cường độ màu (C) ánh màu (H) nhận bảng 3.27 18 Bảng 3.27 Kết cường độ màu vải tơ tằm sau nhuộm xử lý với ánh sáng tự nhiên, ánh sáng đèn sấy Có H2O2 Không có H2O2 Thời gian Ánh sáng tự Ánh sáng đèn Sấy Ánh sáng tự Ánh sáng đèn Sấy (giờ) nhiên nhiên C H C H C H C H C H C H 5,55 1,12 4,98 1,22 5,43 1,22 15,58 1,16 13,15 1,09 9,85 1,19 5,53 1,11 5,66 1,12 5,44 1,33 15,32 1,13 12,84 1,09 11,92 1,17 5,52 1,19 5,40 1,11 5,53 1,29 14,18 1,1 15,52 1,11 10,07 1,20 4,16 1,2 5,57 1,42 4,78 1,42 14,32 1,11 11,57 1,17 7,72 1,35 10 5,52 1,55 1,17 2,99 1,16 4,62 1,23 12,54 1,12 10,80 1,19 11,57 12 3,21 1,05 4,66 1,32 13,15 1,06 8,80 1,44 4,82 1,36 9,74 1,17 Kết cho thấy tác động ánh sáng tự nhiên đạt cường độ màu thấp nhất, nghĩa màu đậm xử lý với ánh sáng tự nhiên 10 giờ, đạt Cmin=2,99 có ánh màu sau H=1,2 Tương tự, với ánh sáng đèn, cường độ thấp sau thời gian 12 xử lý, nhiên cường độ màu cao xử lý với ánh sáng tự nhiên Với tác nhân sấy, cần xử lý 10 đạt cường độ màu cực tiểu mong muốn Từ kết thực nghiệm nhận thấy tác động tác nhân oxy hóa H2O2 lên màu mặc nưa nhiều, đạt tiêu độ bền cấp 4-5; đặc biệt độ bền ánh sáng đạt cấp 4/5 Với kết đề xuất quy trình nhuộm với đơn công nghệ có hỗ trợ tác nhân oxy hóa H2O2; đồng thời đề xuất quy trình nhuộm hoàn tất hoàn toàn thân thiện hỗ trợ chất trợ nhuộm hay chất điện ly Đó có tác động tác nhân ánh sáng tự nhiên, sấy ánh sáng đèn; loại tác nhân tương ứng với mức thời gian xử lý khác muốn có ánh màu đa dạng Như đơn công nghệ có hỗ trợ tác nhân oxy hóa H2O2, muốn màu đậm nên sử dụng nguồn ánh sáng mặt trời, muốn màu trung bình nên sử dụng ánh sáng đèn muốn màu nhạt có ánh nâu nên chọn tác nhân nhiệt độ Tuy nhiên, tất màu sắc đạt đảm bảo tiêu độ bền màu vật liệu dệt 3.6 Kết phân tích dịch chiết sản phẩm nhuộm 3.6.1 Kết phân tích chất màu trích ly từ vỏ măng cụt 3.6.1.1 Kết phân tích dịch chiết vải tơ tằm phổ FT-IR Kết phổ FT-IR nhận thấy xuất phổ hấp thụ dao động hoá trị -OH, C  C; C = O,…chẳng hạn, với peak có bước sóng 3332,08 cm-1 chứng tỏ có mặt nhóm –OH poly phenol; 1635,24 cm-1 chứng tỏ có mặt nhóm –C=O; hay vị trí 1445,81 cm-1 đặc trưng cho liên kết C=C vòng thơm; 1284,43 cm-1 đặc trưng cho nhóm liên kết C–O–C; 1085,58 cm-1 1044,48 cm-1 đặc trưng cho liên kết C–O polyancol hydroxyl flavonoid, hydroxyl xanthone… hoàn toàn phù hợp với nhóm liên kết thành phần măng cụt nghiên cứu trước [4,89,114] Mặt khác, dịch chiết sau nhuộm so với dịch trước nhuộm không thay đổi nhiều, nhiên có thay đổi rõ rệt peak đặc trưng cho nhóm mang màu (2102 cm-1; 1284; 1085; 1044 cm-1…) Hình 3.28 Phổ FT-IR dịch trích ly từ vỏ măng cụt trước sau nhuộm Hình 3.29 Phổ FT – IR vải tơ tằm trước sau nhuộm chất màu trích ly từ vỏ măng cụt Mặt khác, kết phổ FT- IR vải tơ tằm sau nhuộm có xuất nhiều vân hấp thụ đặc trưng cho nhóm chức –OH, C=O C=C, C-O C-N…cũng thấy xuất rõ vân hấp thụ đặc trưng cho axit cacborxylic tương ứng với dao động hoá trị nhóm –OH (3293,96 3079,7; 2977,99; 2933,96; 2877,12 cm-1) Ngoài có vân hấp thụ khoảng 1800÷1600 cm-1(1714,09 1630,27 cm-1) cho thấy có nhóm chức C = O, C=C C=N, vân hấp thụ khoảng khác từ 1400÷600 cm-1 Sự biến peak đặc trưng cho nhóm mang màu phổ FT- IR xuất chúng vải tơ tằm sau nhuộm dịch chiết từ vỏ măng cụt chứng tỏ nhóm tham gia phản ứng tạo liên kết với vải tơ tằm 3.6.1.2 Kết phân tích dịch chiết phổ MS LC-MS Kết phổ MS LC-MS dịch trích ly từ vỏ măng cụt tối ưu nhận thấy có xuất nhiều thành phần mang màu có dịch chiết trước nhuộm -mangostin; -mangostin; mangostin (M=409,3 g/mol), Acid galic (M=169,3 g/mol), Garnin (M = 396,45 g/mol), 3-isomangostin 19 (M=409,3 g/mol), cyanidin (M=288,4 g/mol), Xanthone (M=196,9g/mol) Phổ MS dịch chiết sau nhuộm lại phổ số hợp chất -mangostin, -mangostin, -mangostin, acid galic, 3isomangostin thay vào số hợp chất xuất hiện…điều chứng tỏ chất thực liên kết gắn màu lên vải; đồng thời có nhiều phản ứng oxy hóa tạo nhiều chất song song với phản ứng gắn màu vải tơ tằm trình nhuộm Hình 3.30 Phổ MS phổ LC-MS dịch trích ly từ vỏ măng cụt tối ưu trước sau nhuộm 3.6.1.3 Kết phân tích vải tơ tằm phương pháp nhiễu xạ tia X Hình 3.31 Kết nhiễu xạ Rơnghen XRD vải tơ tằm trước sau nhuộm dịch chiết từ vỏ măng cụt Kết phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) cho biết cấu trúc vật liệu Mũi đặc trưng cấu trúc tinh thể cho vải tơ tằm thể vị trí nhiễu xạ 2 200 (d = 5,17569), (d = 4,66006), (d = 4,3314), (d = 4,02888) Do tơ tằm thuộc nhóm xơ sợi protein, thành phần chủ yếu gốc axit amin (có nhóm -NH) kết hợp với tạo thành mạch dài polypeptit, mạch polypeptit liên kết chặt chẽ nối với cầu liên kết hydro tạo thành tinh thể Giữa vùng cấu trúc tinh thể tơ tằm vùng trống, chất màu thuốc nhuộm bám vào vùng Kết XRD cho peak đặc trưng cấu trúc tinh thể tơ tằm trước nhuộm sau nhuộm có thay đổi vị trí peak đặc trưng cấu trúc tinh thể không lệch nhiều, mà chủ yếu thay đổi phần vô định hình Điều cho thấy tác động phần tử mang màu không ảnh hưởng nhiều đến cấu trúc tinh thể tơ tằm, chủ yếu tác động mạnh vào cấu trúc vô định hình Như vậy, có tham gia phản ứng gắn màu hợp chất mang màu dịch chiết vỏ măng cụt với tơ tằm làm cho cấu trúc vải tơ tằm sau nhuộm mềm mại 3.6.1.4 Kết phân tích vải tơ tằm phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) Qua kết chụp SEM vải tơ tằm trước sau nhuộm độ phân giải cho thấy có xuất số phần tử nhỏ bám lấp đầy rảnh nhỏ bề mặt sợi; có lớp màng mỏng bề mặt sợi sau nhuộm mà sợi vải trước nhuộm không có; đồng thời bề mặt vải sau nhuộm với dịch chiết từ vỏ măng cụt bóng sáng Điều chứng tỏ phần tử mang màu liên kết với vải làm cho cấu trúc bề mặt sợi vải thay đổi Hình 3.32 Kết chụp SEM vải tơ tằm trước sau nhuộm chất màu trích ly từ vỏ măng cụt 3.6.2 Kết phân tích chất màu trích ly từ mặc nƣa 3.6.2.1 Kết phân tích dịch chiết vải tơ tằm phổ FT – IR Hình 3.33 Phổ FT – IR dịch trích ly từ mặc nưa trước sau nhuộm 20 Hình 3.34 Phổ FT – IR vải tơ tằm trước sau nhuộm chất màu trích ly từ mặc nưa Phổ FT-IR dựa dao động liên kết phân tử để xác định phân tử có nhóm dựa khả hấp thụ nhóm Kết phổ FT-IR vải tơ tằm trước sau nhuộm xuất phổ hấp thụ nhóm đặc trưng O-H (3291,69cm-1), C=O (1690,65cm-1), N-H (1630,49cm-1), C-H (2850-3000cm-1), -C6H6 (765,97cm-1)…đây nhóm đặc trưng cho thành phần vải tơ tằm nhóm ancohol, phenol diospyrol, hydroquinon, naphthaquinon, tannin có dịch chiết từ mặc nưa Điều hoàn toàn phù hợp với thành phần mặc nưa nghiên cứu trước [33,92] Dựa vào kết peak thu dự đoán nhóm chức có mặt mẫu vải tơ tằm sau nhuộm dịch chiết từ mặc nưa, peak đặc trưng thu mẫu vải sau nhuộm có độ truyền quang tăng dần so với vải trước nhuộm Sự thay đổi vải sau nhuộm có xuất peak 2362,51cm1 , 1690,65cm-1, 1691,31 cm-1 (C=O) tương đồng với peak phổ FT-IR dịch chiết từ mặc nưa sau nhuộm Điều cho phép nhận định nhóm chức thành phần dịch chiết từ mặc nưa tham gia vào trình nhuộm vải tơ tằm 3.6.2.2 Kết phân tích dịch chiết phổ MS LC-MS Qua kết chụp phổ LC-MS dịch chiết từ mặc nưa cho thấy thành phần dịch trích ly từ mặc nưa có hợp chất mang màu chủ yếu tannin thủy phân (pyrogallol (M=126)), tannin ngưng tụ (Flavan-3,4-diol (Leucoanthocyanidin-M=242) hợp chất flavan-3-ols (-)-epicatechin (+)catechin (M= 290) Ngoài ra, có Diospyrol (M=346), đặc biệt có xuất thành phần chất hoạt động bề mặt saponin mà chất đại diện β-amyrin acid oleanolic, có hợp chất steroid mà cụ thể β-Sitosterol (M=414) Tuy nhiên mẫu phổ LC-MS sau nhuộm lại không dấu vết hợp chất Điều góp phần khẳng định tham gia vào trình nhuộm gắn màu vải chúng, đồng thời có hỗ trợ chất hoạt động bề mặt (saponin) giúp cho trình nhuộm màu mà không cần phải sử dụng hóa chất trợ nhuộm Đây đặc điểm hay cần tiếp tục nghiên cứu công nghệ nhuộm chất màu tự nhiên Hình 3.35 Kết chụp phổ LCMS dịch trích ly từ mặc nưa trước sau nhuộm 3.6.2.3 Kết phân tích vải tơ tằm phương pháp nhiễu xạ tia X Hình 3.36 XRD vải tơ tằm trước nhuộm sau nhuộm chất màu trích ly từ mặc nưa Kết phân tích phổ nhiễu xạ XRD cho biết cấu trúc vật liệu Hình ảnh nhiễu xạ tia X vải tơ tằm trước sau nhuộm với đỉnh hẹp cho thấy mũi đặc trưng cấu trúc tinh thể cho vải tơ tằm thể vị trí nhiễu xạ 2θ= 44,5o (d=2,04243), vị trí có giá trị d lớn 2θ= 21o (d=4,27501) với vải trước nhuộm với vải sau nhuộm 2θ=44o (d=2,05059) giá trị d lớn 2θ= 23,5o (d=3,76445) Từ kết phân tích vải sau nhuộm có thay đổi so với vải trước nhuộm, hầu hết vị trí độ lớn d thay đổi nhiều (lớn giá trị d trước nhuộm peak đầu tiên, peak sau gần nhỏ hơn), vị trí peak đặc trưng cao 21 trước sau nhuộm không chêch lệch nhiều qua cho thấy tác động phần tử mang màu Giữa vùng cấu trúc vải tơ tằm khoảng trống để phân tử chất mang màu dịch chiết mặc nưa bám vào tạo nên lớp màng bao phủ lấy xơ sợi tạo nên tính chất khác biệt vải sau nhuộm 3.6.2.4 Kết phân tích vải tơ tằm hiển vi điện tử quét (SEM) Hình 3.37 Cấu trúc SEM vải tơ tằm trước sau nhuộm chất màu trích ly từ mặc nưa Kết nhận từ cấu trúc bề mặt vải tơ tằm nhận thấy thành phần mang màu mặc nưa diospyrol phần hợp chất tannin Tanin tồn mặc nưa hai dạng: tanin thủy phân tanin ngưng tụ Tanin thủy phân hòa tan nước len lõi vào xơ sợi, hỗ trợ trình gắn màu Tanin ngưng tụ dạng polymer tạo thành từ monomer hợp chất flavan-3-ol thuộc họ flavonoic Trong trình nhuộm tanin ngưng tụ bị oxy hóa vài vị trí hệ thống vòng flavonoic thực phản ứng nối mạch với phân tử tanin khác tạo thành mạch đại phân tử polymer; đồng thời liên kết với xơ sợi liên kết hydro liên kết cộng hóa trị tạo thành lớp màng bao phủ lấy bề mặt xơ sợi Sự tạo thành lớp màng bề mặt sợi làm tăng khối lượng vải đồng thời giải thích số tính chất vải sau nhuộm Mẫu vải tơ tằm trước nhuộm sau nhuộm có khác biệt rõ cấu trúc bề mặt vải sau nhuộm xuất phần tử nhỏ tạo thành lớp màng bao phủ bề mặt 3.6.3 Kết kiểm tra độ bền màu tính sinh thái vải tơ tằm nhuộm chất màu trích ly từ vỏ măng cụt mặc nƣa 3.6.3.1 Kết kiểm tra vải tơ tằm nhuộm chất màu trích ly từ vỏ măng cụt Vải tơ tằm sau nhuộm kiểm tra Phân viện dệt may Tp.HCM, kết đạt độ bền mồ hôi, bền giặt, bền với H2O2, bền clo, bền màu với nước biển đạt cấp 4÷5/5; bền ma sát khô ướt đạt cấp 4/5; không phát dư lượng thuốc trừ sâu, không phát formaldehyde azo độc hại (phụ lục phụ lục 61) Độ tăng khối lượng vải tơ tằm sau nhuộm chất màu trích ly từ vỏ măng cụt tối ưu ∆m (%) 7,769 hàm ẩm đạt 12,85% 3.6.3.2 Kết kiểm tra vải tơ tằm nhuộm chất màu trích ly từ mặc nưa Vải tơ tằm sau nhuộm kiểm tra Phân viện dệt may Tp.HCM, kết đạt độ bền mồ hôi, bền giặt, bền với H2O2, bền clo, bền màu với nước biển đạt cấp 4÷5/5; bền ma sát khô ướt đạt cấp 4/5; không phát dư lượng thuốc trừ sâu, không phát formaldehyde azo độc hại (phụ lục phụ lục 62) Độ tăng khối lượng vải vải tơ tằm sau lần nhuộm dịch chiết từ mặc nưa tối ưu ∆m (%) đạt 11,18% hàm ẩm đạt 12,85% 3.7 Đề xuất chế gắn màu chất màu tự nhiên đƣợc chiết từ vỏ măng cụt mặc nƣa với tơ tằm Về cơ chế gắn màu hợp chất màu tự nhiên từ vỏ măng cụt mặc nưa gần giống phức tạp Đặc điểm khác dịch chiết từ mặc nưa có biến đổi liên tục thành phần diospyrol tác động tác nhân oxy hóa Phản ứng oxy hóa nối dài mạch đại phân tử diospyrol diễn nhanh mãnh liệt hợp chất xanhthon magostin dịch chiết từ măng cụt nhiều Vì vậy, phạm vi nghiên cứu luận án, bước đầu đề xuất chế liên kết tơ tằm hợp chất mang màu trích ly từ vỏ măng cụt mặc nưa với hỗ trợ hỗn hợp hợp chất tannin có dịch chiết, hợp chất tannin đóng vai trò chất cầm màu Tannin hỗn hợp gồm nhiều dẫn xuất khác hợp chất phức tạp, chiếm tỷ lệ lớn thành phần hợp chất mang màu có dịch chiết vỏ măng cụt mặc nưa Một số phản ứng hợp chất dẫn xuất số nhóm có khả tạo màu tồn tannin Tannin gồm loại acid gallic, flavone phloroglucinol; có khả tạo kết tủa với protein hợp chất hữu khác acid amin alkaloid Tannin có khả tạo phức kết tủa dung dịch nước với số ion kim loại, kiềm, gelatin, chất oxy hóa mạnh, muối kim loại Với đặc tính tannin, kết hợp đồng thời tính chất hợp chất mang màu nhận diện dịch trích ly từ vỏ măng cụt xanhthon mangostin diospyrol mặc nưa cho thấy chế gắn màu hợp chất màu tự nhiên phức tạp Tuy nhiên, dựa sở lý luận chất liên kết số loại thuốc nhuộm với vật liệu kết thực nghiệm đề xuất chế gắn màu chất màu tự nhiên trích ly từ vỏ măng cụt mặc nưa với tơ tằm diễn sau: 22 Các hợp chất mang màu dịch trích ly từ vỏ măng cụt mặc nưa thực liên kết với polypeptit vải tơ tằm liên kết hydro tác động tương tác Vander waals nhóm môi trường axit yếu, môi trường pH dịch trích ly mà không cần thêm tác nhân axit: Mặt khác, gốc amino axit vải tơ tằm có mạch nhánh amin lysine nhóm amino cuối mạch, nhóm amin bị proton hóa môi trường axit nhóm amoni tương tác tĩnh điện với nhóm trái dấu chất màu tự nhiên Ngoài ra, có phản ứng hợp chất tannin acid gallic, epicatechin diễn đồng thời với trình oxy hóa chất màu xanthon mangostin vỏ măng cụt diospyrol mặc nưa Vì thế, màu sắc vải tơ tằm sau nhuộm nhận nhiều tông màu khác tùy thuộc thời gian tác nhân oxy hóa: Đại diện hợp chất mang màu có dịch chiết măng cụt tham gia phản ứng gắn màu lên vải tơ tằm diễn vị trí liên kết vải sau: Tương tự, hợp chất mang màu có dịch chiết mặc nưa thực phản ứng gắn màu lên vải tơ tằm diễn vị trí liên kết vải sau: Quá trình oxy hóa tạo mạch đại phân tử để hình thành phân tử mang màu bền diễn liên tục biến đổi không ngừng tác động tác nhân oxy hóa: 23 Như chế đề xuất nhận định ban đầu, làm tiền đề cho nghiên cứu để chứng minh rõ ràng chất hóa học phản ứng gắn màu hợp chất mang màu từ vỏ măng cụt mặc nưa vải tơ tằm KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN ÁN Những kết luận án đạt là: Đã xác định điều kiện phương pháp trích ly tối ưu chất màu tự nhiên từ mặc nưa vỏ măng cụt, cho phép rút ngắn thời gian trích ly: - Với nguyên liệu vỏ măng cụt, chọn quy trình trích ly với điều kiện thông số tối ưu: lựa chọn dung môi nước, trích ly phương pháp chiết ngâm với tốc độ khuấy 100 vòng/phút; nhiệt độ 61,4 oC thời gian 149,2 phút tỷ lệ nguyên liệu/nước 1/5 (tính theo khối lượng) Giá trị hiệu suất trích ly tối ưu: Y1 = 22,57% cường độ màu tối ưu: Y2 = 30,08% - Với nguyên liệu mặc nưa, quy trình trích ly với điều kiện thông số tối ưu: lựa chọn dung môi nước, trích ly phương pháp chiết ngâm với tốc độ khuấy 100 vòng/phút; nhiệt độ 55 o C thời gian 60 phút tỷ lệ nguyên liệu/nước 1/3 (tính theo khối lượng) Giá trị hiệu suất trích ly tối ưu: Y1 = 18,52% cường độ màu tối ưu: Y2 = 7,17% Đã thiết lập đơn công nghệ nhuộm tối ưu sử dụng H2O2 làm tác nhân oxy hóa, tăng khả gắn màu dịch trích ly lên vải tơ tằm: - Các thông số tối ưu quy trình công nghệ nhuộm dịch chiết từ vỏ măng cụt sau: Tỷ lệ dịch nhuộm (dịch măng cụt/nước) 1/1; thời gian nhuộm 68 phút; nhiệt độ nhuộm 67 oC; nồng độ H2O2 4,37 g/l; Số lần nhuộm lần đạt cường độ màu tối ưu 26,29, đạt màu vàng nâu - Các thông số tối ưu quy trình công nghệ nhuộm dịch chiết từ mặc nưa sau: Tỷ lệ dịch nhuộm (dịch măng cụt/nước) 1/5; thời gian nhuộm 62 phút; nhiệt độ nhuộm 62 oC; nồng độ H2O2 4g/l; Số lần nhuộm lần đạt cường độ màu tối ưu 3,36, đạt màu đen tuyền Vải sau nhuộm đạt tiêu độ bền màu cấp 4÷5, độ bền lý cao đảm bảo tính chất sinh thái Như đưa công nghệ nhuộm chất màu tự nhiên vào quy trình sản xuất thực tế Đã thiết lập quy trình công nghệ nhuộm tơ tằm hoàn toàn dịch trích ly từ mặc nưa so với quy trình nhuộm truyền thống Quy trình không tạo màu đen tuyền mà tạo nhiều gam màu khác rút ngắn thời gian nhuộm từ 40 ngày xuống Đã xác định số quy trình bảo quản nguyên liệu vỏ măng cụt mặc nưa phù hợp với điều kiện nhuộm thực tế Trong kalisorbate với nồng độ 1,5% xác định có khả hỗ trợ tốt cho mặc nưa bảo quản với nồng độ 1% cho măng cụt bảo quản dịch trích ly Bước đầu đề xuất chế cho phản ứng gắn màu dịch trích ly từ vỏ măng cụt mặc nưa vải tơ tằm, nhiên cần phải có thêm nghiên cứu để làm rõ chế đề xuất Đã khẳng định sản phẩm vải tơ tằm sau nhuộm với dịch trích ly từ vỏ măng cụt mặc nưa đảm bảo tính sinh thái, không chứa formaldehyde azo độc hại đạt tiêu độ bền cao Tóm lại, kết luận án góp phần tăng cường khả ứng dụng chất màu tự nhiên công nghệ dệt nhuộm; thúc đẩy việc khai thác sử dụng triệt để nguồn nguyên liệu dễ tái sinh, xử lý tái sử dụng nguồn nguyên liệu phế thải giảm thiểu ô nhiễm môi trường NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN Đã nghiên cứu tối ưu hóa thiết lập chế độ công nghệ thích hợp cho trình trích ly chất màu từ vỏ măng cụt mặc nưa để nhuộm vải tơ tằm Việt Nam Đã thiết lập đơn công nghệ nhuộm tối ưu có sử dụng H2O2 làm tác nhân oxy hóa, tăng khả gắn màu chất màu trích ly từ vỏ măng cụt mặc nưa vải tơ tằm Đã thiết lập quy trình công nghệ nhuộm tơ tằm tối ưu với chất màu trích ly từ mặc nưa Đây quy trình hoàn toàn so với quy trình nhuộm truyền thống; quy trình không tạo màu đen truyền thống mà tạo nhiều gam màu khác rút ngắn quy trình nhuộm từ 40 ngày xuống Bước đầu đề xuất chế liên kết chất màu trích ly từ vỏ măng cụt mặc nưa với vải tơ tằm Đã chứng minh sản phẩm vải tơ tằm nhuộm chất màu trích ly từ vỏ măng cụt mặc nưa đảm bảo tính sinh thái, không chứa formaldehyde, không chứa formaldehyde, không chứa azo độc hại đạt tiêu độ bền cao 24 [...]... được nghiên cứu cho quá trình trích ly chất màu từ quả mặc nưa sử dụng trong công nghệ nhuộm tơ tằm 11 3.4 Kết quả nghiên cứu tối ƣu hóa quá trình nhuộm vải tơ tằm bằng chất màu trích ly từ vỏ quả măng cụt có sử dụng H2O2 làm tác nhân oxy hóa 3.4.1 Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng quá trình nhuộm dịch chiết từ vỏ quả măng cụt có sử dụng H2O2 làm tác nhân oxy hóa Ảnh hưởng của nhiệt độ nhuộm: Từ. .. khả năng gắn màu của các chất màu trích ly từ vỏ quả măng cụt và quả mặc nưa trên vải tơ tằm 3 Đã thiết lập được quy trình công nghệ nhuộm tơ tằm tối ưu với các chất màu trích ly từ quả mặc nưa Đây là quy trình hoàn toàn mới so với quy trình nhuộm truyền thống; quy trình này không chỉ tạo được màu đen truyền thống mà còn tạo được nhiều gam màu khác nhau và rút ngắn được quy trình nhuộm từ 40 ngày xuống... một số quy trình bảo quản nguyên liệu vỏ quả măng cụt và quả mặc nưa phù hợp với điều kiện nhuộm thực tế Trong đó kalisorbate với nồng độ 1,5% được xác định có khả năng hỗ trợ tốt cho quả mặc nưa bảo quản cả quả và với nồng độ 1% cho măng cụt được bảo quản dịch trích ly 5 Bước đầu đã đề xuất cơ chế cho phản ứng gắn màu của dịch trích ly từ vỏ quả măng cụt và quả mặc nưa trên vải tơ tằm, tuy nhiên cần... làm cho cấu trúc bề mặt sợi vải thay đổi Hình 3.32 Kết quả chụp SEM của vải tơ tằm trước và sau nhuộm bằng chất màu trích ly từ vỏ quả măng cụt 3.6.2 Kết quả phân tích các chất màu trích ly từ quả mặc nƣa 3.6.2.1 Kết quả phân tích dịch chiết và vải tơ tằm bằng phổ FT – IR Hình 3.33 Phổ FT – IR của dịch trích ly từ quả mặc nưa trước và sau nhuộm 20 Hình 3.34 Phổ FT – IR của vải tơ tằm trước và sau nhuộm. .. chất màu tự nhiên này rất phức tạp Tuy nhiên, dựa trên cơ sở lý luận về bản chất liên kết của một số loại thuốc nhuộm với vật liệu và kết quả thực nghiệm có thể đề xuất cơ chế gắn màu của chất màu tự nhiên được trích ly từ vỏ quả măng cụt và quả mặc nưa với tơ tằm diễn ra như sau: 22 Các hợp chất mang màu trong dịch trích ly từ vỏ quả măng cụt và quả mặc nưa thực hiện liên kết được với các polypeptit... cấu trúc bề mặt của vải sau nhuộm xuất hiện những phần tử nhỏ tạo thành lớp màng bao phủ trên bề mặt 3.6.3 Kết quả kiểm tra độ bền màu và tính sinh thái của vải tơ tằm nhuộm bằng chất màu trích ly từ vỏ quả măng cụt và quả mặc nƣa 3.6.3.1 Kết quả kiểm tra vải tơ tằm nhuộm bằng chất màu trích ly từ vỏ quả măng cụt Vải tơ tằm sau nhuộm được kiểm tra tại Phân viện dệt may Tp.HCM, kết quả đạt độ bền mồ hôi,... màu mà không cần phải sử dụng bất kỳ một hóa chất trợ nhuộm nào Đây chính là đặc điểm hay cần tiếp tục nghiên cứu trong công nghệ nhuộm bằng chất màu tự nhiên Hình 3.35 Kết quả chụp phổ LCMS của dịch trích ly từ quả mặc nưa trước và sau nhuộm 3.6.2.3 Kết quả phân tích vải tơ tằm bằng phương pháp nhiễu xạ tia X Hình 3.36 XRD của vải tơ tằm trước nhuộm và sau nhuộm bằng chất màu trích ly từ quả mặc nưa. .. 11,18% và hàm ẩm đạt 12,85% 3.7 Đề xuất cơ chế gắn màu của chất màu tự nhiên đƣợc chiết từ vỏ quả măng cụt và quả mặc nƣa với tơ tằm Về cơ bản cơ chế gắn màu của hợp chất màu tự nhiên từ vỏ quả măng cụt và quả mặc nưa gần giống nhau và rất phức tạp Đặc điểm khác nhau ở đây là dịch chiết từ quả mặc nưa có sự biến đổi liên tục của thành phần diospyrol dưới tác động của các tác nhân oxy hóa Phản ứng oxy... nhanh và mãnh liệt hơn các hợp chất xanhthon magostin của dịch chiết từ quả măng cụt rất nhiều Vì vậy, trong phạm vi nghiên cứu của luận án, bước đầu đề xuất cơ chế liên kết giữa tơ tằm và các hợp chất mang màu được trích ly từ vỏ quả măng cụt và quả mặc nưa với sự hỗ trợ của hỗn hợp các hợp chất tannin có trong dịch chiết, các hợp chất tannin này đóng vai trò là chất cầm màu Tannin là một hỗn hợp gồm... xuống còn 4 giờ 4 Bước đầu đã đề xuất cơ chế liên kết của các chất màu được trích ly từ vỏ quả măng cụt và quả mặc nưa với vải tơ tằm 5 Đã chứng minh được sản phẩm vải tơ tằm nhuộm bằng các chất màu được trích ly từ vỏ quả măng cụt và quả mặc nưa đảm bảo tính sinh thái, không chứa formaldehyde, không chứa formaldehyde, không chứa azo độc hại và đạt các chỉ tiêu về độ bền cao 24