BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH ***************** PHẠM VĂN QÚY NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ TRONG SẢN XUẤT VÁN DĂM PHỐI TRỘN TỪ CỎ VETIVER VÀ RƠM RẠ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 10/2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH ***************** PHẠM VĂN QÚY NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ TRONG SẢN XUẤT VÁN DĂM PHỐI TRỘN TỪ CỎ VETIVER VÀ RƠM RẠ Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị công nghệ gỗ, giấy Mã số : 60 52 24 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Hướng dẫn khoa học: TS PHẠM NGỌC NAM Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 10/2009 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ TRONG SẢN XUẤT VÁN DĂM PHỐI TRỘN TỪ CỎ VETIVER VÀ RƠM RẠ PHẠM VĂN QUÝ Hội đồng chấm luận văn: Chủ tịch: PGS TS HỒ XUÂN CÁC Hội Khoa Học Kỹ Thuật Lâm Nghiệp Thư ký: PGS TS TRẦN VĂN CHỨ Trường Đại Học Lâm Nghiệp Phản biện 1: PGS TS ĐẶNG ĐÌNH BƠI Trường Đại Học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Phản biện 2: TS HOÀNG THỊ THANH HƯƠNG Trường Đại Học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Ủy viên: TS PHẠM NGỌC NAM Trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH HIỆU TRƯỞNG i LÝ LỊCH CÁ NHÂN Tôi tên Phạm Văn Quý, sinh ngày 10 tháng 06 năm 1971 Phường Phước Mỹ, Thành phố Phan Rang - Tháp Chàm, Tỉnh Ninh Thuận, Ông Phạm Văn Bích Bà Nguyễn Thị Xong Tốt nghiệp tú tài Trường Trung học Phổ thông Nguyễn Trãi, Tỉnh Ninh Thuận, năm 1991 Tốt nghiệp Đại học ngành Chế biến Lâm sản, hệ quy, Trường Đại học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, năm 1997 Từ tháng 12 năm 1997 đến nay: Công tác Trung tâm Nghiên cứu Chuyển giao Khoa học Công nghệ, Trường Đại học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng năm 2006 theo học lớp Cao học ngành Chế biến Lâm sản, Trường Đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh Trình trạng gia đình: độc thân Địa liên lạc: Phạm Văn Quý, Trung tâm Nghiên cứu Chuyển giao Khoa học Công nghệ, Trường Đại học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh Điện thoại: 08.38966056 Email: phamvanquy@hcmuaf.edu.vn ii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu trong luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Phạm Văn Q iii LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, xin chân thành cảm ơn: - Quý Thầy Ban Giám hiệu, Trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh - Q Thầy phòng Đào tạo Sau đại học, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh - Q Thầy Ban Chủ nhiệm khoa Lâm Nghiệp, môn Chế biến Lâm sản, Trường Đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh - Quý thầy cô Ban Giám đốc, Trung tâm Nghiên cứu Chuyển giao Khoa học Công nghệ, trường Đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh - Đặc biệt xin chân thành cảm ơn hướng dẫn nhiệt tình chu đáo Thầy TS Phạm Ngọc Nam, Giảng viên Trường Đại học Nơng Lâm Thành phố Hồ Chí Minh Tơi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ ủng hộ nhiệt tình bạn bè đồng nghiệp em sinh viên khóa 31, chuyên ngành Chế biến Lâm sản, Trường Đại học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh hỗ trợ tơi việc thực luận văn iv TĨM TẮT Đề tài “Nghiên cứu số yếu tố công nghệ sản xuất ván dăm phối trộn từ cỏ Vetiver rơm rạ” tiến hành phân tích đặc điểm cấu tạo tính chất cỏ Vetiver, rơm rạ phòng thí nghiệm khoa học gỗ, sau tiến hành sản xuất ván dăm phòng thí nghiệm ván nhân tạo Khoa Lâm Nghiệp, thời gian từ 15/03/2009 đến 09/08/2009 Mục đích nghiên cứu đề tài tận dụng nguồn nguyên liệu phong phú từ phế phẩm nông nghiệp (rơm rạ, cỏ Vetiver) để sản xuất ván dăm Kết nghiên cứu khối lượng thể tích cỏ Vetiver 0,107g/cm3; rơm 0,11g/cm3 Thực nghiệm sản xuất ván dăm phối trộn từ cỏ Vetiver rơm rạ cho thấy tỷ lệ phối trộn, nhiệt độ ép, thời gian ép có ảnh hưởng đến tỷ lệ trương nở ứng suất uốn tĩnh ván Mối quan hệ yếu tố thể qua phương trình hồi quy sau: YDno = 236.372+0,024K–0,831T–2,616N–1,983K*N+3,862K2+0,022T2+7,965N2 YUsut=–743,179+6,346K–9,235T+9,28N–0,02K*N+0,095T*N-0,031K2–0,2T2–0,028N2 Bài toán tối ưu lập sở hai hàm YDno YUsut đặc trưng cho hai tiêu nghiên cứu vùng thí nghiệm Kết tối ưu hóa đạt α = 0,5 ván có khối lượng thể tích 0,75g/cm3, tỷ lệ phối trộn dăm cỏ Vetiver 42,38%, thời gian ép 18,74 phút nhiệt độ ép 171,60C Chất lượng sản phẩm ván có màu sắc đẹp, bề mặt bóng mịn, độ bền uốn tĩnh 170,28kG/cm2, tỷ lệ trương nở chiều dày 7,67% Ván đạt tiêu ván dăm cấp loại A theo tiêu chuẩn 04TCN - 1999 v SUMMARY The topic “Technological Factors in the production of particle-board from a mixture of Vetiver grass and rice-straw” aims to use the rich resources of raw materials from agricultural waste products (i.e rice-straw and Vetiver grass) to produce a kind of board and to substitute wood raw materials which are increasingly scarce The research was new formed from March 15, 2009 to September 9, 2009 The study began with laboratory analysis of anatomical and structural properties and characteristics of Vetiver grass and rice-straw Laboratory-scale productions were tested in the Laboratory of artificial board, Faculty of forestry The results shown that Vetiver grass has a low basic specific gravity (0,107g/cm3) lower than rice-straw (0,11g/cm3) The swelling and static bending of the boards produced in laboratory condition had a correlation with mixing ratio, pressing temperature, and time under pressure The following regression equations were obtained YDno = 236.372+0,024K–0,831T–2,616N–1,983K*N+3,862K2+0,022T2+7,965N2 YUsut=–743,179+6,346K–9,235T+9,28N–0,02K*N+0,095T*N-0,031K2–0,2T2–0,028N2 Optimization problem was calculated on the basis of the two functions and YDno YUsut two specific targets in the research laboratory Optimization results achieved α = 0,5 board density 0,75g/cm3, the percentage of Vetiver grass chips in the mixture 42,38%, the pressing time 18,74 minutes and temperature at press is 171,60C The mixture produced boards with nice color, smooth surface, and attained 170,28kg/cm2 in Static Bending, the swelling in thickness is 7,67% All these performances meet the type A board according to standard 04TCN - 1999 vi MỤC LỤC CHƯƠNG TRANG Trang tựa Trang chuẩn y i Lý lịch cá nhân ii Lời cam đoan iii Cảm ơn iv Tóm tắt v Mục lục vii Danh sách chữ viết tắt x Danh sách bảng xi Danh sách hình xii MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 2 TỔNG QUAN 2.1 Sự hình thành phát triển ván dăm 2.1.1 Trên giới 2.1.2 Ở Việt Nam 2.2 Khái quát nguyên liệu sản xuất ván dăm 2.2.1 Nguyên liệu cỏ Vetiver 2.2.2 Nguyên liệu rơm rạ 11 2.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm ván dăm 13 2.4 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 18 2.4.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 18 vii 2.4.2 Tình hình nghiên cứu nước 19 2.5 Kết luận 23 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 3.1 Nội dung nghiên cứu 25 3.2 Phương pháp nghiên cứu 25 3.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 25 3.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 26 3.2.2.1 Phương pháp đo đạc thực nghiệm 26 3.2.2.2 Phương pháp mơ hình hóa 31 3.2.2.3 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 32 3.3 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 35 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 4.1 Đặc điểm cấu tạo tính chất rơm rạ cỏ Vetiver 37 4.1.1 Đặc điểm cấu tạo cỏ Vetiver rơm rạ 37 4.1.1.1 Đặc điểm cấu tạo cỏ Vetiver 37 4.1.1.2 Đặc điểm cấu tạo rơm 39 4.1.2 Khối lượng thể tích độ ẩm nguyên liệu 44 4.1.2.1 Khối lượng thể tích 44 4.1.2.2 Độ ẩm 44 4.2 Sơ đồ bước công nghệ sản xuất ván dăm lớp từ cỏ Vetiver rơm rạ 46 4.2.1 Sơ đồ bước công nghệ sản xuất ván dăm phòng thí nghiệm 46 4.2.2 Thuyết minh quy trình 47 4.2.2.1 Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu 47 4.2.2.2 Trộn keo chất chống ẩm cho ván 47 4.2.2.3 Trải thảm dăm ép sơ 49 4.2.2.4 Ép nhiệt 49 4.2.2.5 Xử lý ván 51 4.3 Xác định thông số công nghệ tối ưu sản xuất ván dăm 51 4.3.1 Giới hạn thông số nghiên cứu 51 4.3.2 Mơ hình thống kê thực nghiệm bậc I 53 4.3.2.1 Xác định mức khoản biến thiên yếu tố 53 viii Phụ lục 16: Phân tích phương sai lần sau loại bỏ hệ số hồi quy không đủ độ tin cậy hàm Y2 (uốn tĩnh) ANOVA for y2 - Quy-vd Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value A:x1 1686.8776 1686.8776 190.16 0000 B:x2 403.9250 403.9250 45.53 0003 C:x3 447.5658 447.5658 50.45 0002 AC 73.8112 73.8112 8.32 0235 BC 116.2813 116.2813 13.11 0085 AA 748.8206 748.8206 84.41 0000 BB 159.1090 159.1090 17.94 0039 CC 116.7435 116.7435 13.16 0084 Lack-of-fit 147.2614 24.5436 2.77 1046 Pure error 62.0950 8.8707 Total (corr 3916.56955 R-squared = 0.946546 21 R-squared (adj for d.f.) = 0.913651 Regression coeffs for y2 - Quy-vd constant = 163.205 A:x1 = 11.1139 B:x2 = 5.43845 C:x3 = 5.7247 AC = -3.0375 BC = 3.8125 AA = -6.95242 BB = -3.20475 CC = -2.74513 - 22 Phụ lục 17: Đồ thị mức độ ảnh hưởng thông số vào thông qua hệ số hồi quy • Đối với hàm Y1 (trương nở) Diagnostic Plot for truong no Pareto Chart for Gian no 12.7 10.10 -9.70 B:x2 9.26 CC -7.03 A:x1 11.7 observed AA 10.7 8.7 4.05 BB C:x3 2.52 AC -2.48 9.7 7.7 7.7 8.7 9.7 10.7 11.7 12.7 predicted 10 12 standardized effects • Đối với hàm Y2 (uốn tĩnh) Diagnostic Plot for uon tinh Pareto Chart for Uon Tinh 170 A:x1 AA C:x3 B:x2 BB CC BC AC 13.79 160 observed -9.19 7.10 6.75 -4.24 -3.63 3.62 -2.88 150 140 130 120 120 130 140 150 160 170 180 predicted 12 15 standardized effects 23 Phụ lục 18: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cặp thông số vào đến thông số hàm Y1 (trương nở) Estimated Response Function 2.3 15.5 1.3 8.30106 8.97246 x2 gianno 13.5 11.5 0.3 9.64385 9.5 7.5 -1.7 -0.7 0.3 1.3 2.3 x1 2.3 1.3 0.3 -0.7 x2 -1.7 10.3152 -0.7 -1.7 -1.7 10.9866 11.658 14.3436 13.6722 13.0008 12.3294 -0.7 0.3 1.3 2.3 x1 Estimated Response Function 2.3 16 15.3457 14.6304 13.9151 13.1997 12.4844 1.3 10.3384 x3 gianno 14 12 10 -1.7 -0.7 0.3 1.3 2.3 2.3 1.3 0.3 -0.7 x3 -1.7 0.3 9.62311 8.19246 8.90778 -0.7 11.0538 11.7691 -1.7 -1.7 -0.7 0.3 x1 1.3 2.3 x1 stimated Response Function 2.3 13.6 12.6 11.6 10.6 9.6 8.6 x3 gianno 1.3 7.6 -1.7 -0.7 0.3 1.3 2.3 2.3 1.3 0.3 -0.7 x3 -1.7 13.4423 12.8721 12.3018 11.7316 11.1614 10.5912 10.0209 0.3 -0.7 8.31025 8.88048 9.4507 -1.7 -1.7 x2 24 -0.7 0.3 x2 1.3 2.3 Phụ lục 19: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cặp thông số vào đến thông số hàm uốn tĩnh Estimated Response Function 2.3 180 1.3 uontinh 160 x2 140 120 100 -1.7 -0.7 0.3 1.3 2.3 x1 2.3 1.3 0.3 -0.7 x2 -1.7 163.612 0.3 -0.7 157.281 -1.7 150.951 144.621 2.3 106.639 112.969 119.3 125.63 131.96 138.291 -1.7 -0.7 0.3 1.3 x1 Estimated Response Function 2.3 179 1.3 x3 uontinh 159 139 119 99 -1.7 -0.7 0.3 1.3 2.3 x1 2.3 1.3 0.3 -0.7 x3 -1.7 168.691 161.708 0.3 -0.7 -1.7 98.8659 105.848 112.831 119.813 126.796 133.778 140.761 147.743 -1.7 -0.7 0.3 1.3 x1 154.726 2.3 Estimated Response Function 2.3 180 1.3 uontinh 170 171.852 150 140 130 -1.7 -0.7 0.3 1.3 2.3 x2 x3 160 2.3 1.3 0.3 -0.7 x3 -1.7 25 167.769 163.687 159.605 155.522 151.44 147.358 143.276 139.193 0.3 -0.7 -1.7 -1.7 -0.7 0.3 x2 1.3 2.3 Phụ lục 20: Kết tính tốn tối ưu hóa hàm mục tiêu trương nở chiều dày ván Y1 Target Cell (Min) Original Cell Name $D$2 Dno Value Final Value 8.305 7.610426445 Adjustable Cells Original Cell Name Value Final Value $A$2 x1 0.357401132 $B$2 x2 1.277936999 $C$2 x3 -0.079078476 Constraints Cell Name Cell Value Formula Status $A$2 x1 $B$2 0.357401132 $A$2=-1.68 Not Binding 1.600921524 26 Slack Phụ lục 21: Kết tính tốn tối ưu hóa hàm mục tiêu ứng suất uốn tĩnh Y2 Target Cell (Max) Original Cell Name $D$2 y2 Value Final Value 163.205 177.2235283 Adjustable Cells Original Cell Name Value Final Value $A$2 x1 0.43226122 $B$2 x2 1.68 $C$2 x3 1.68 Constraints Cell Name Cell Value Formula Status $A$2 x1 0.43226122 $A$2=-1.68 Not Binding 3.36 27 Slack 1.24773878 Phụ lục 22: Kết tính tốn tối ưu hóa hàm đa mục tiêu với trọng số α = 0,4 Target Cell (Min) Original Cell $D$8 Name D-U Value Final Value -0.116 -0.174160177 Adjustable Cells Original Cell Name Value Final Value $A$8 X1 0.530596227 $B$8 X2 1.175480989 $C$8 X3 0.244453268 Constraints Cell Name Cell Value Formula $C$10 X3 $C$8 X3 $A$8 Status Slack $C$10>=-1.68 Not Binding 1.68 0.244453268 $C$8=-1.68 Not Binding 2.210596227 $B$8 X2 1.175480989 $B$8>=-1.68 Not Binding 2.855480989 $A$8 X1 0.530596227 $A$8