Nghiên cứu chiết tách Tanin từ vỏ cây keo lai và thử ứng dụng đến một số tính chất của da

polypeptit, hình thành giữa chúng những liên kết ngang bền vững, tạo nên những sự biến đổi cố định về cấu trúc lẫn tính chất hĩa lý của protit, chuyển biến da nguyên liệu thành da thuộc. Phản ứng do các cấu trúc hĩa học đa dạng của các chất thuộc với các nhĩm chức của protit làm xuất hiện các liên kết hydro, liên kết ion và bền nhất là liên kết cộng hĩa trị. Nhƣng trong tất cả các trƣờng hợp đều chỉ làm cho protit của da biến đổi theo một chiều, giúp da thành phẩm đạt đƣợc những tính chất hĩa lý mới, đảm bảo cho việc tăng cƣờng độ bền của da dƣới ảnh hƣởng của các tác nhân bên ngồi. Mục đích của quá trình thuộc là tạo cho da đạt đƣợc những tính chất mới thích hợp cho việc sản xuất các sản phẩm da thuộc theo yêu cầu của đời sống con ngƣời (giày, quần áo, găng tay, hàng trang trí…). 30  Hĩa chất sử dụng là những chất cĩ tính thuộc, cĩ những nhĩm chức cĩ khả năng liên kết với các nhĩm chức của colagen, protein của da, giúp cho da đƣợc đạt những tính chất hĩa lý, cơ học theo yêu cầu sử dụng. Các chất thuộc cĩ thể chia làm hai nhĩm cơ bản: vơ cơ và hữu cơ. + Chất thuộc vơ cơ: các hợp chất vơ cơ cĩ tính thuộc, những hợp chất cĩ chứa crom (Cr), nhơm (Al), sắt (Fe), titan (Ti), zirconia (Zr), silic (Si), kẽm (Zn)… + Chất thuộc hữu cơ: tanin thên nhiên, tanin tổng hợp, anđehyt, dầu… 1.3.3.2. Giai đoạn 2: Tái thuộc – Nhuộm – Ăn dầu  Giải thích quy trình cơng nghệ giai đoạn 2: a. Trung hịa:  Mục đích: Tạo độ pH của da và dung dịch thích hợp với hoạt tính của phẩm nhuộm. Trung hịa là cơng đoạn quan trọng hỗ trợ cho cơng đoạn ăn dầu và nhuộm DA WB CHẺ DA WB, BÀO TRUNG HỊA DA RUỘT WB DA MẶT WB TÁI THUỘC NHUỘM ĂN DẦU DA RUỘT NHUỘM DA MẶT NHUỘM Ủ, ÉP NƢỚC, SẤY, VÕ MỀM PHƠI, QUAY MỀM PHÂN LOẠI, ĐĨNG GĨI Hình 1.8 Sơ đồ quy trình cơng nghệ thuộc da giai đoạn 2 31 màu tiếp theo, nâng pH của da thuộc nhờ sự tƣơng tác của các muối mang tính kiềm và axit tự do trong da, nhằm tạo mơi trƣờng thuận lợi cho chất nhuộm dễ dàng thấm sâu bên trong cấu trúc da, kết hợp chặt chẽ với các nhĩm chức colagen của da.Giúp giảm sự phân phối màu nhuộm khơng đều trên các vị trí của bề mặt da và giúp dầu hấp thụ đều trên các lớp khác nhau của da.  Hĩa chất trung hịa là các chất muối kiềm của các axit yếu nhƣ: NaHCO3 (thƣờng dùng), HCOONa, CH3COONa…;Các chất kiềm yếu nhƣ tetraborax (Na2B4O7.10H2O), hydroxit amonia (NH4OH), carbamid (CO(NH2)2). b. Tái thuộc + Tiến hành bằng các chất thuộc và phụ trợ khác nhau nhằm bổ sung và làm các mối liên kết giữa da và hĩa chất chặt chẽ, đầy đủ nhất, lúc này trên 95% các mối liên kết đã đƣợc bảo hịa (các nhĩm chức năng của da cịn sĩt lại đã liên kết với các chất khác). Cơng đoạn này rất quan trọng đối với da trong cơng nghệ giày dép. + Da phèn cĩ độ pH = 3,5 - 3,8 phải qua quá trình trung hịa (nằm trong thùng quay) dƣới tác dụng của các chất kiềm (sodium formate - NaCOOH; sodium bicarbonate NaHCO3) làm tăng độ pH trong dung dịch và da, tạo điều kiện cho các chất nhuộm liên kết với da. Sau đĩ dùng dầu để làm mềm da (cơng đoạn ăn dầu). + Trƣờng hợp cần thiết phải tái thuộc lại bằng các chất thuộc tổng hợp vơ cơ và cho thêm các chất phụ trợ chuyên dùng để đem lại những đặc tính cơ bản cần thiết, phù hợp với yêu cầu chất lƣợng của da theo đơn hàng. + Để tạo độ giày phù hợp với yêu cầu của đơn hàng, ngƣời ta chẻ da wetblue ít nhất thành 2 phần riêng biệt: da mặt (upper hoặc grain) và da ruột (split).  Mục đích và yêu cầu của quá trình tái thuộc: Làm giảm sự phân bố lỏng - chặt khơng đều trong cấu trúc tự nhiên của da, làm tăng độ đầy đặn theo bề dày của da và tăng độ chặt bề mặt da. Tăng độ mềm mại cho tấm da nhờ sự phân bố đồng đều các chất béo cĩ sẵn trong cấu trúc da và các chất ăn dầu hấp thụ vào trong da ở các cơng đoạn sau. Tăng sự đều màu trong quá trình nhuộm (theo bề dày và trên tồn tấm da). Tăng độ mịn và độ phẳng của bề mặt tấm da và tạo ra hoặc làm tăng cƣờng các tính năng cơ lý khác. 32  Hĩa chất tái thuộc - Các chất thuộc tổng hợp (SYNTAN - synthetic tanaing agents) - Các chất thuộc thảo mộc (Vegetable tanning agent) - Các chất nhựa tanin (RESINS - resin tanning agents) - Các phức crom - syntan (Chrome - syntan complxes) - Các chất thuộc khống (Mineral tanning agents) - Các chất thuộc hoạt tính (Reactive tanning agents) Tùy thuộc vào yêu cầu về đặc tính sử dụng của mặt hàng da thành phẩm, ngƣời ta sẽ sử dụng các chất tái thuộc nêu trên với tỉ lệ về khối lƣợng và chủng loại khác nhau (cĩ thể sử dụng độc lập hay phối hợp với nhau). c. Ăn dầu  Mục đích: Quá trình ăn dầu làm mềm da; nâng cao độ giãn dài, gia tăng tính mềm dẻo, tính đàn hồi và tính chống thấm nƣớc của da thuộc trong quá trình sử dụng. Các tác nhân đầu đƣợc đƣa vào cấu trúc bên trong da đĩng vai trị nhƣ chất dẻo hĩa, chất bơi trơn làm giảm hệ số ma sát giữa các bĩ sợi colagen… nhờ đĩ làm tăng độ bền mài mịn của da thành phẩm.  Đặc tính hấp thụ dầu vào trong cấu trúc của da phụ thuơc vào độ xốp của da và cơng đoạn thực hiện ngay trƣớc đĩ (trung hịa hay tái thuộc hay nhuộm); kích thƣớc các phân tử của dầu mỡ; lực căng bề mặt da và độ bền của các phân tử dầu mỡ đối với nhiệt độ, pH dung dịch.  Hĩa chất ăn dầu: cĩ 2 cách phân loại Theo nguồn gốc tự nhiên: gồm các dầu mỡ động vật nhƣ dầu cá, lịng đỏ trứng gà… hoặc các sản phẩm biến tính của dầu mỡ nhƣ xà phịng. Theo tính năng sử dụng: các tác nhân dầu non-inoic, cationic, anionic, dầu sunfit hĩa, dầu tổng hợp, dầu khống, dầu xà phịng. d. Quá trình nhuộm  Mục đích là tạo màu cho da theo yêu cầu sử dụng của khách hàng. Quá trình nhuộm đƣợc thực hiện trong thùng quay với mục đích kết hợp các chất phẩm 33 nhuộm với cấu trúc da (trên bề mặt hoặc xuyên hết tiết diện da) nhằm tạo cho da thành phẩm cĩ màu sắc và độ thẩm mỹ theo yêu cầu sử dụng. Để tạo da thành phẩm cĩ màu theo yêu cầu, da cần đƣợc nhuộm để tạo đƣợc màu nền “cơ bản”, tạo điều kiện thuận lợi cho việc hồn thành khơ sau này.  Các hĩa chất nhuộm: - Phẩm trực tiếp (direct dyestyff- non-ionic) - Phẩm axit (acid dyestuff -anionic) - Phẩm kiềm (basic dyestuff-cationic) 1.3.3.3. Giai đoạn 3: Hồn tất Hình 1.9 Sơ đồ quy trình cơng nghệ giai đoạn 3 Đối với da tốt: việc sơn hồn thiện đơn giản, thuận lợi hơn. Thơng thƣờng, sơn lớp tốt trƣớc tạo độ kết dính tốt đối với da mặt, sau đĩ đem in (cĩ tác động của nhiệt) để hình thành lớp sơn lĩt. Sơn chính: là xác định màu sắc của da thành phẩm, cần pha chế theo tỷ lệ nhất định, phù hợp với chất lƣợng của da nhuộm (độ co giãn bề mặt, độ dẻo…). Sau DA MẶT TỐT DA MẶT XẤU, DA RUỘT MÀI MẶT, HƯT BỤI THẤM TẨM SƠN LĨT IN SƠN CHÍNH IN HOA VĂN BĨNG DA THÀNH PHẨM 34 phần sơn chính, tùy theo mức độ, cĩ thể in một lần nữa cho độ kết dính tốt hơn. Cuối cùng phun lớp bĩng bề mặt để bảo vệ da và tạo độ bĩng cho da thành phẩm. Đối với da xấu: cũng tƣơng tự nhƣ đối với da tốt nhƣng phải qua cơng đoạn mài mặt để làm giảm bớt khuyết tật. Ngồi ra cịn cĩ thể tiến hành cơng đoạn thấm tẩm nhằm mục đích cho lớp lĩt này thấm sâu vào bên trong da, làm tăng độ bền cơ học của da cũng nhƣ tăng tính kết dính của lớp sơn lĩt. Đối với từng loại da, việc pha chế các cơng thức dành cho lớp thấm tẩm, sơn lĩt, sơn chính và bĩng phải theo tỷ lệ phù hợp khác nhau. 1.3.4. Giới thiệu một số phương pháp thuộc 1.3.4.1. Thuộc crom Trong cơng nghệ thuộc da, ngƣời ta cĩ thể sử dụng các hợp chất của Cr3+ khác nhau nhƣ phèn Crom, phức crom clorua, phức crom với các phối tử hữu cơ nhƣ gốc axetat, oxalat .... Tuy nhiên, hợp chất crom sunfat bazơ vẫn đƣợc sử dụng nhiều nhất do hợp chất này tốt và rẻ. Để thu đƣợc hợp chất này, ngƣời ta cĩ thể điều chế nĩ bằng 5 phƣơng pháp khác nhau nhƣ: khử Cr+6 về Cr+3 bằng natri thiosunfat, đƣờng sacarozo, khí sunfurơ, và alđehyt trong mơi trƣờng axit. Thực tế cho thấy, phƣơng pháp dùng đƣờng sacarozo để khử Cr+6 về Cr+3 là tốt hơn cả. Phản ứng đƣợc thực hiện trong mơi trƣờng axit. Nếu thực hiện trong mơi trƣờng axit sunfuric thì sẽ tạo thành muối sunfat. Phản ứng xảy ra nhƣ sau: 8Na2Cr2O7 + 24H2SO4 + C12H22 O11 → 16Cr(OH)SO4 + 8Na2SO4 + 12CO2 + 27H2O Quy trình sản xuất crom sunfat bazơ : Trƣớc tiên hịa tan bicromat vào nƣớc ở nồng độ 262g/l, sau đĩ hịa tan đƣờng sacarozo rồi rĩt từ từ axit H2SO4 75% vào dung dịch bicromat. Đây là một phản ứng khử khá mãnh liệt, vì cĩ khí CO2 thốt ra nên khối phản ứng sơi rất mạnh và tỏa nhiệt. Qua các kết quả thí nghiệm ngƣời ta thấy rằng, ở nồng độ axit H2SO4 75% sẽ cho hiệu suất phản ứng cao nhất. Hợp chất crom sunfat bazơ địi hỏi phải khơng cịn chứa ion Cr(VI) vì ion này ảnh hƣởng xấu đến chất lƣợng da thuộc nên phải khử triệt để. Vì vậy ngƣời ta cho thêm natri thiosunfat vào để khử hết Cr(VI). Khi phản ứng thực hiện hồn tồn 35 thì trong sản phẩm khơng cịn tồn tại loại ion này nữa. Dung dịch sau phản ứng cĩ màu xanh lá cây sáng và khơng cịn ánh vàng của ion Cr(VI). Sau khi phản ứng xong, nếu hàm lƣợng Na2SO4 trong dung dịch lớn sẽ ảnh hƣởng khơng tốt đến chất lƣợng sản phẩm. Vì vậy, ngƣời ta phải tách một phần Na2SO4 ra khỏi dung dịch bằng phản ứng với nhơm sunfat để tạo thành phèn kép. Sau khi tách phèn kép, dung dịch đƣợc đem đi sấy phun. Trong quá trình sấy khơ, sản phẩm rất dễ bị polyme hĩa dẫn đến việc tắc nghẽn đƣờng ống sấy, ảnh hƣởng đến quá trình sấy và hiệu suất sấy khơng cao, vì vậy luơn phải xử lý bằng cách cho thêm một axit yếu vào thì mới sấy tiếp đƣợc. Các kết quả thực nghiệm cho thấy, sấy sản phẩm tốt nhất là ở nồng độ dung dịch 60g/l Cr2O3 và nhiệt độ 100 o C.  Chất thuộc crom tạo cho da thuộc những đặc tính tốt nhất về các tính năng kỹ thuật (độ bền đối với ngoại lực, cĩ tính bền cao, nhất là trong mơi trƣờng ẩm…), tính sử dụng (mềm, dẻo, dễ uốn…) cũng nhƣ bảo quản trong thời gian lâu hơn.  Hiện nay chất thuộc crom cĩ thể sử dụng nhƣ là chất thuộc chính cho tất cả các chủng loại da dạng của da thành phẩm, đặc biệt là da mũ giày (dùng cho cơng nghệ sản xuất giày dép…). Ngồi ra, các chất thuộc crom cĩ thể sử dụng kết hợp với chất thuộc tự nhiên, tổng hợp… hoặc các chất thuộc vơ cơ khác, tùy theo yêu cầu sử dụng của da thành phẩm. 1.3.4.2. Thuộc nhơm  Là hợp chất muối khơng màu. Cơng thức phân tử: Al2(SO4)3.nH2O, AlK(SO4)2.2H2O, AlNH4(SO4)2.2H2O Cách thuộc da đơn giản là ngâm da vào dung dịch gồm 2 lít nƣớc, 50 g phèn chua và 50 g muối, ngâm trong 3-4 ngày, mỗi ngày đảo da 2-3 lần, sau đĩ vớt ra trải mặt lơng lên miếng gỗ phẳng và trát lên mặt da một lớp bột mỳ trộn nhão với lịng đỏ trứng gà và ít dung dịch phèn muối nhƣ trên. Hong phơi da trong chỗ mát tới khi da khơ thì dùng tay vị, kéo căng làm dãn đều da đến khi mềm nhũn da thì rũ sạch bột hồ và dùng bột thạch cao xoa đều lên mặt da. Dùng giấy ráp đánh nhẵn, rũ sạch bụi là thành da thành phẩm. 36  Da thuộc nhơm màu trắng bền với ánh sáng, sử dụng làm các sản phẩm da cao cấp cần màu thật trắng hoặc màu sáng, đặc biệt cho giày thể thao màu trắng…  Trong dung dịch nƣớc, hợp chất thuộc nhơm tạo cation phức [Al(H2O)6] 3+ . Cation này dễ kết hợp với nƣớc làm xuất hiện phức kiềm cĩ tính thuộc, cĩ độ bền yếu, làm da thuộc khơng bền trong nƣớc sơi. 1.3.4.3. Thuộc Zr  Hợp chất thuộc Zr cĩ màu trắng, thƣờng sử dụng cĩ cơng thức cấu tạo ZrO2.1,2SO4.1,1Na2SO4.H2O.  Chất thuộc Zr thƣờng sản xuất da trắng, cĩ độ bền màu cao đối với ánh sáng. Da thuộc Zr mềm mại, đầy đặn, cĩ độ bền cơ học (co dãn, kéo căng…) rất tốt. 1.3.4.4. Thuộc Ti  Chất thuộc Titan cĩ màu trắng, dạng bột. Chất thuộc Ti thƣờng dùng cĩ cơng thức cấu tạo (NH4)2.SO4.TiOSO4.H2O. Chất thuộc Titan thủy phân mạnh trong dung dịch nƣớc tạo nên mơi trƣờng axit rất mạnh (pH=1,2-1,4).  Chất thuộc Titan dùng để thuộc các loại da làm đế, da lĩt. Khi kết hợp với các chất thuộc Zr, dùng để thuộc các loại da nguyên liệu cĩ độ bền yếu (da cừu). 1.3.4.5. Thuộc aldehyde (thuộc chun)  Các chất thuộc aldehyde: folmaldehyde, gluteraldehyde dùng nhiều trong thuộc da (dê, cừu). Khi kết hợp với các nhĩm chức collagen của protit, một lƣợng nhỏ aldehyde sẽ tạo ra sự thay đổi đáng kể đối với cấu trúc và tính chất của da.  Hợp chất thuộc aldehyde cĩ tác dụng nhanh, mạnh và tức thời với các bĩ sợi collagen trong cấu trúc da, đặc biệt trên bề mặt da, tạo ra sự co rút sợi da rất chặt chẽ nhƣng khơng đều. Sẽ hình thành trên bề mặt con da những vết nhăn lớn cĩ kích cỡ khơng đều, gọi là dạng chun. Vì thế thuộc aldehyde cịn gọi là thuộc chun.  Da thuộc chun đƣợc sử dụng rộng rãi cho sản xuất da trang trí, da bọc nệm, da túi xách… 1.3.4.6. Thuộc kết hợp  Là hỗn hợp nhiều chất thuộc khác nhau (sử dụng trong một lần), hay từng chất thuộc riêng biệt một (sử dụng trong các lần kế tiếp nhau), nhằm mục đích tăng 37 cƣờng hay bổ sung cho da thuộc những đặc tính mà nếu sử dụng một chất thuộc riêng biệt thì sẽ khơng cĩ đƣợc. Ví dụ: + Da thuộc crom cĩ độ bền với nƣớc và nhiệt cao tạo cho da cĩ màu sậm. + Ngƣợc lại, da thuộc nhơm cĩ màu trắng sáng, khơng bền trong nƣớc sơi. + Phƣơng pháp thuộc kết hợp crom-nhơm sẽ làm cho da thành phẩm cĩ tính chịu nhiệt và nƣớc cao hơn da thuộc nhơm, cho màu sáng hơn so với da thuộc crom.  Thuộc kết hợp là phƣơng pháp thuộc sử dụng nhiều chất thuộc khác nhau kết hợp trong một lần hay nhiều lần. Phổ biến nhất là phƣơng pháp thuộc kết hợp crom-tannin (thuộc crom trƣớc, thuộc lại tannin sau) cho sản phẩm da thuộc cĩ tính đầy đặn, độ uốn dẻo và độ bền cơ học cao. + Phƣơng pháp thuộc kết hợp aldehyde-tannin cho da thành phẩm cĩ độ kháng khuẩn tốt và độ chống mài mịn, thích hợp để sản xất các loại da lĩt và da đế giày. 1.3.5. Thuộc da bằng tanin 1.3.5.1 Giới thiệu chung Thuộc thảo mộc là phƣơng pháp thuộc đầu tiên đƣợc sử dụng trong các nhà máy thuộc da ở bất cứ nơi nào. Mặc dù nĩ đƣợc tiếp tục thay thế trong các nhà máy bằng chất độc vơ cơ, đặc biệt là thuộc crom, nĩ vẫn giữ vai trị cơ bản trong quá trình sản xuất da ở tất cả các nơi trên thế giới. Sự phát triển từng bƣớc của thuộc thảo mộc theo 3 hƣớng chính: a/ Đầu tiên dần dần giảm bớt thời gian thuộc nhờ vào sự cải thiện hĩa chất và máy mĩc. b/ Sử dụng chất tổng hợp nhƣ là tác nhân tiền thuộc hoặc là tác nhân chất thuộc phân tán. c/ Sử dụng chất bột đƣợc chiết xuất từ thuộc thảo khơ. Chất bột này hịa tan, mặc dù trong mơi trƣờng lạnh và do đĩ nĩ cĩ thể đƣợc sử dụng trong cả thùng quay và trong hồ. Việc xử lý da với dung dịch diphenol, với sự cĩ mặt của hydfroquinone dƣới khơng khí làm da bị oxi hĩa và thúc đẩy quá trình kết nối bền vững dẫn đến việc 38 chuyển biến da nguyên liệu thành da thuộc. Những thử nghiệm sau này trong phịng thí nghiệm đã khẳng định thuyết oxi hĩa này. Giống nhƣ bất kỳ các phƣơng pháp thuộc da khác, thuộc thảo mộc nhằm đạt đƣợc sự thuộc da hồn tồn và đồng nhất xuyên suốt bề dày da thuộc. 1.3.5.2. Cơ chế thuộc tanin a/ Cơ chế tƣơng tác xảy ra trong thùng quay Trong tất cả các quá trình sản xuất - hầu hết là “quá trình ƣớt” vì luơn sử dụng dung dịch (nƣớc và hĩa chất) các hoạt chất thuộc da và xảy ra trong thùng quay - da nguyên liệu luơn luơn chịu sự tác động mạnh của các tƣơng tác nhƣ sau: • Tƣơng tác giữa da và dung dịch • Tƣơng tác giữa da và thành thiết bị • Tƣơng tác giữa bản thân các con da trong thùng • Tự tƣơng tác của từng con da khi tự co bĩp liên tục. Hình 1.10 Một số tương tác trong thùng quay 1. Da liên tục trong tình trạng bị tƣơng tác và bị nĩng dần lên. 2. Da liên tục bị co gập lại - duỗi dãn ra (gọ tắt là co-dãn). 3. Mao quản của các sợi colagen trên bề mặt da liên tục đƣợc nới lỏng ra - khi giãn và nén chặt lại - khi co. 4. Dung dịch đƣợc hấp thụ vào cấu trúc sợi của da - khi dãn và bị vắt kiệt ra ngồi - khi co. 5. Nguy cơ khả năng làm trầy da do va chạm với các thanh đỡ và thành thiết bị của thiết bị dùng thùng quay. 39 Trong thời gian xảy ra tƣơng tác, bề mặt da luơn co bĩp liên tục, tạo nhiều chỗ hở lớn (khi co lại), điều kiện thuận lợi cho hoạt chất đi sâu vào cấu trúc của da. b/ Cơ chế tƣơng tác giữa hĩa chất thuộc – da (Hình 1.13) Cơ chế việc thâm nhập của các chất phân tử hĩa chất dùng trong các giai đoạn của quá trình cơng nghệ thuộc da (gọi tắt là hoạt chất) trong dung dịch vào bên trong cấu trúc da và liên kết với nhĩm chức da cĩ thể đƣợc mơ tả qua 4 bƣớc cơ bản nhƣ sau: Hình 1.13 Cơ chế tương tác giữa thuộc da và hoạt chất trong quá trình ướt Các hoạt chất từ dung dịch khuếch tán về bề mặt con da Các hoạt chất bị hấp phụ trên bề mặt con da Các hoạt chất liên kết với các nhĩm chức của collagon-protit trong da Các hoạt chất khuếch tán sâu vào bên trong cấu trúc da - Phần trên lỗ mao quản bị nới rộng khi bề mặt da dãn. - Phần giữa lỗ mao quản ở trạng thái bình thƣờng - Phần dƣới lỗ mao quản bị nén khi da co. Hình 1.11 Sự biến dạng của các mao quản Hình 1.12 Sự khuyếch tán của hoạt chất vào trong da - Phần trên lỗ mao quản bị nới rộng khi bề mặt da dãn. - Phần giữa lỗ mao quản ở trạng thái bình thƣờng - Phần dƣới lỗ mao quản bị nén khi da co. Hình 1.11 Sự biến dạng của các mao quản 40 Bƣớc 1: Các hoạt chất từ dung dịch khếch tán và hƣớng về vị trí các con da. Nhờ tƣơng tác cơ học do thùng quay chuyển động liên tục, các hoạt chất từ trong dung dịch cũng liên tục bị dao động cƣỡng bức, nhanh chĩng khuyếch tán mạnh và nhanh chĩng tiến về vị trí các con da. Bƣớc 2: Các chất bị hấp thụ trên bề mặt các con da Cũng tƣơng tự nhƣ các hoạt chất trong dung dịch, các con da cũng liên tục co - dãn làm các mao quản liên tục nới lỏng - nén chặt, da cũng liên chịu sự tƣơng tác và bị nĩng dần lên tạo trên bề mặt da một áp suất thẩm thấu và một lực hấp phụ mạnh, kéo các hoạt chất trong dung dịch về bề mặt con da.Theo thời gian, các hoạt chất nhanh chĩng hấp phụ trên tồn bề mặt con da (cả 2 phía: mặt cật lẫn mặt ruột). Bƣớc 3: Các hoạt chất khuếch tán sâu vào bên trong cấu trúc da Quá trình da liên tục tự co - dãn làm các mao quản luơn nới lỏng - nén chặt trên bề mặt và bên trong cấu trúc da. Bƣớc 3 đĩng vai trị rất quan trọng, quyết định cho sự thành cơng hay thất bại của tồn bộ quá trình. Vì nếu hoạt chất khơng thể khuếch tán sâu vào trong cấu trúc của da - do hiện tƣợng “màng chắn” - thì sẽ khơng thể xảy ra sự liên kết giữa các hoạt chất và các nhĩm chức của colagen - protit. Bƣớc 4: Các hoạt chất liên kết với các nhĩm chức của colagen-protit trong da. Các hoạt chất vào sâu đƣợc bên trong cấu trúc của da sẽ nhanh chĩng liên kết với các nhĩm chức protit của da hình thành những liên kết bền vững. * Các quy ƣớc của quá tình tiền thuộc và tái thuộc sử dụng cĩ chất thuộc thảo mộc. 1. Giai đoạn tiền thuộc: Trong điều kiện thuộc thảo mộc, thời gian thuộc cĩ thể ngắn hơn bằng cách dùng chất tiền thuộc tổng hợp. Chất tiền thuộc tổng hợp nhƣ là TANIGAN CH hoặc CK kết hợp với chất thuộc thảo mộc sẽ tăng tốc xuyên suốt quá trình thuộc, màu sắc sáng hơn, đồng đều hơn, và bề mặt mềm mại. TANIGAN CH kết hợp với TANIGAN CK cĩ chứa hàm lƣợng axit cao và do đĩ nĩ đĩng gĩp vào sự lƣu giữ axit của quá trình thuộc chính 41 tiếp theo đĩ với chất thuộc từ thực vật. Tùy thuộc vào loại da đƣợc sản xuất, giai đoạn tiền thuộc đƣợc thực hiện sau tẩy vơi. Ví dụ da đế giày phải kết hợp với quá trình ngâm da trong trƣờng hợp da cĩ trọng lƣợng nhẹ. 2. Giai đoạn tái thuộc: Sau khi sử dụng chất thuộc thực vật, da đế giày địi hỏi vấn đề xử lý sau đĩ. Khi chúng đƣợc đƣa ra thị trƣờng chủ yếu dựa trên khối lƣợng, khối lƣợng sẽ cao hơn đƣợc nhắm vào giai đoạn tái thuộc bằng cách thêm muối ví dụ muối MgSO4 và đƣờng chứa hợp chất cơ bản nhƣ là glucozo và rỉ đƣờng. Thỉnh thoảng chúng đƣợc gọi là chất “làm đầy”. Việc trộn chất thuộc thảo mộc với chất thuộc tổng hợp (TANIGAN OS) nhằm gia tăng sản lƣợng và độ bền. Các chất ổn định thƣờng đƣợc sử dụng để chống lại sự khơng liên kết của chất thuộc với da nên sẽ di chuyển đến bề mặt trong quá trình phơi. Thêm vào đĩ chất thuộc dầu làm giảm sự oxi hĩa và làm cho bề mặt của da mềm hơn. Sau khi xử lý các chất tẩy trắng là TANIGAN BL làm da sáng sủa và màu sắc của da đẹp hơn. Phƣơng pháp này cĩ nhiều yếu tố cĩ thể ảnh hƣởng kết quả tái thuộc nhƣ bản chất và số lƣợng da đƣợc sử dụng, nhiệt độ thùng quay, tốc độ, thời gian. Tái thuộc rất quan trọng phụ thuộc vào sự địi hỏi về chất lƣợng và thứ tự thực hiện. 42 CHƢƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên liệu Vỏ cây keo lai sau khi lấy về, bỏ phần vỏ cứng bên ngồi, lấy lớp vỏ bên trong cĩ màu trắng. Đem rửa sạch, cắt nhỏ, sấy ở 80oC đến khơ rồi nghiền nhỏ thành bột mịn. 2.2. Phân tích định tính phát hiện tanin [3], [5], [14] Cĩ thể định tính tanin theo các phƣơng pháp sau: - Phản ứng kết tủa màu xanh đen của tanin với muối Fe3+ (dung dịch FeCl3 5%) - Với dung dịch gelatin 1% và muối ăn (dung dịch NaCl 10%) cho kết tủa bơng trắng. Phƣơng pháp đã chọn trong quá trình làm thí nghiệm là dùng dung dịch FeCl3 5%. Thử dung dịch tanin tách đƣợc với dung dịch FeCl3 5% thì thấy xuất hiện kết tủa xanh đen. 2.3. Phân tích định lƣợng tanin [3], [14], [21], [22] Giới thiệu phƣơng pháp Lowenthal: phƣơng pháp oxi hĩa tanin bằng dung dịch KMnO4. - Nguyên tắc: Trong mơi trƣờng H2SO4, hợp chất polyphenol (tanin) dễ bị oxi hĩa bởi KMnO4 với chất chỉ thị là inđigocarmin. Sau khi oxi hĩa hết phenol thì KMnO4 sẽ tiếp tục oxi hĩa làm mất màu chỉ thị. - Cách tiến hành: + Pha chỉ thị sunfoindigocarmin: Cân 1 gam indigocarmin cho vào cốc thủy tinh (V=100ml) cho thêm vào 25ml H2SO4 đậm đặc (d = 1,84). Đậy nắp, để vào chỗ tối qua một đêm hoặc ít nhất là 4 giờ để hịa tan hết indigocarmin. Chuyển tồn bộ sang bình định mức (v = 1000ml) đã cĩ sẵn một ít nƣớc cất. Dùng nƣớc cất tráng nhiều lần cốc đựng indigocarmin và thêm nƣớc cất đến 1000ml. Lắc đều chuyển sang lọ màu nâu để dùng dần. 43 + Định lƣợng tanin: Cân 1 gam bột nguyên liệu đã qua xử lý và lấy một thể tích dung mơi chính xác, đun cách thủy, vừa đun vừa khuấy đều. Sau đĩ để lắng và lọc, cho vào bình định mức 250ml. Làm lạnh chất lỏng trong bình định mức và thêm nƣớc vừa đủ đến vạch. Lấy 10ml dung dịch thu đƣợc vào bình định mức 250ml, thêm 250ml H2O, 10 ml dung dịch axit sunfoindigocarmin rồi định lƣợng bằng dung dịch KMnO4 1N, vừa nhỏ vừa lắc đều cho đến khi xuất hiện màu vàng kim thì dừng chuẩn độ. Song song cùng tiến hành định lƣợng một mẫu trắng đối chứng với 10ml axit sunfoindigocarmin hịa tan trong 250 ml nƣớc. - Kết quả: Hàm lƣợng polyphenol theo tính chất khơ trong mẫu phân tích đƣợc tính theo cơng thức: (%) . 100.00582,0.)( 1 2 GV Vba X   Trong đĩ: X: hàm lƣợng tanin theo % chất khơ. a: thể tích dung dịch KMnO4 đem chuẩn mẫu phân tích (ml) b: thể tích dung dịch KMnO4 đem chuẩn mẫu trắng (ml) V1: thể tích dung dịch mẫu đem phân tích (10ml) V2: thể tích bình định mức (250 ml) 0,00582: khối lƣợng tanin ứng với 1ml dung dịch KMnO4 G: khối lƣợng chất khơ nguyên liệu (1 gam) 2.4. Xác định một số chỉ tiêu lí, hĩa của mẫu tanin [3], [5], [20], [22] 2.4.1. Xác định độ ẩm Nguyên tắc: áp dụng phƣơng pháp sấy khơ sản phẩm đến khối lƣợng khơng đổi. Cách tiến hành: tiến hành 2 lần sau đĩ lấy kết quả trung bình + Chuẩn bị 2 cốc sạch, sấy cốc trong tủ sấy ở nhiệt độ 105oC đến trọng lƣợng khơng đổi, dùng cân phân tích cân xác định trọng lƣợng cốc mo (g). Bỏ mẫu bột vỏ keo lai vào cốc khoảng 2g, đem cân phân tích, ghi nhận khối lƣợng, khi đĩ tổng lƣợng cốc và mẫu là m1 (g). 44 + Đặt cốc vào tủ sấy đang ở nhiệt độ 105oC, sấy khoảng 4 giờ thì lấy cốc mẫu ra để nguội 15 phút trong bình hút ẩm cĩ chất hút ẩm. Cân cốc mẫu đã sấy. + Cân xong để cốc vào sấy tiếp khoảng 2 giờ thì cân lại lần nữa cho đến khi trọng lƣợng cốc mẫu giữa các lần sấy khơng thay đổi. Ghi nhận khối lƣợng m2(g). Khối lƣợng ẩm của mỗi mẫu là hiệu số giữa khối lƣợng mẫu trƣớc và sau khi sấy: Kết quả tính độ ẩm: (W) W = (m1 - m2)* 100/(m1 - m0) (%) Trong đĩ: mo : Khối lƣợng cốc sau khi sấy đến khối lƣợng khơng đổi. m1: Khối lƣợng cốc và mẫu trƣớc khi sấy m2: Khối lƣợng cốc và mẫu khi sấy đến khối lƣợng khơng đổi. 2.4.2. Xác định hàm lượng tro Nguyên tắc: Để xác định hàm lƣợng hữu cơ tổng và các nguyên tố vơ cơ trong cơ thể động - thực vật ngƣời ta dùng phƣơng pháp tro hĩa mẫu. Mẫu đƣợc xử lý sơ bộ, sau đĩ đem nung ở nhiệt độ 450-5000C trong chén sứ chịu nhiệt. Các chất hữu cơ bị đốt cháy, trong tro cịn lại các chất vơ cơ khĩ bay hơi. Khối lƣợng chất hữu cơ tổng đƣợc tính là tổng chất hữu cơ bị đốt cháy, là hiệu số giữa khối lƣợng mẫu ban đầu và khối lƣợng tro sau khi nung. Cách tiến hành: + Cân khoảng 10-20 gam mẫu với độ chính xác 0,001 gam trong cốc nung đã chuẩn bị. + Sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 105oC đến khơ (khoảng 2-3h) + Nung cẩn thận trên bếp điện đến than hĩa. + Nung ở nhiệt độ khoảng 450-5000C cho đến khi thu đƣợc tro màu trắng ngà (khi cĩ mặt sắt sẽ cĩ màu đỏ gạch, cĩ mặt đồng và mangan cĩ màu xanh nhạt). + Làm nguội trong bình hút ẩm. Quá trình nung đƣợc lặp lại cho đến khi cốc nung cĩ khối lƣợng khơng đổi. Tính kết quả: Hàm lƣợng tro (X) tính bằng % theo cơng thức: X = [(m1 - m2)*100]/m Trong đĩ: m : lƣợng mẫu cân (g) m1: Khối lƣợng cốc nung và lƣợng mẫu (g) m2: Khối lƣợng cốc nung và tro. 45 2.5. Tách tanin rắn và phân tích cấu trúc, thành phần của tanin [2], [5], [8], [9], [10] Tiến hành tách tanin rắn nhƣ sau: Chiết bằng dung mơi nƣớc ở 800C, sau đĩ xử lí bằng clorofom để loại tạp chất, dịch chiết thu đƣợc đem sấy ở 800C đến khơ ta đƣợc tanin rắn . Mẫu tanin rắn thu đƣợc sau khi cơ đuổi dung mơi đƣợc định lƣợng bằng phƣơng pháp Lowenthal để xác định hiệu quả tách tạp chất. Sau đĩ tiến hành đo phổ hồng ngoại (IR) và sắc ký lỏng cao áp (HPLC-MS) của tanin rắn thu đƣợc. 2.6. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình chiết tách tanin từ vỏ cây keo lai [3], [12], [14] Chúng tơi tiến hành nghiên cứ ảnh hƣởng của các yếu tố sau đến qúa trình chiết tách tanin. - Ảnh hƣởng của nhiệt độ. - Ảnh hƣởng thời gian. - Ảnh hƣởng của tỉ lệ nguyên liệu rắn:dung mơi lỏng - Ảnh hƣởng tỉ lệ dung mơi nƣớc: etanol. 2.7. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến tính chất thuộc da của tanin [1], [12], [13], [17], [18] Chúng tơi tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng của các yếu tố sau đến qúa trình thuộc da của tanin. - Ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch tanin. - Ảnh hƣởng thời gian ngâm mẫu trong dung dịch tanin. 2.8. Phƣơng pháp đánh giá kết quả thực nghiệm của quá trình thuộc da [1], [13], [17] Da nguyên liệu đã sử dụng là da bị. Cĩ rất nhiều chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng của tấm da thuộc nhƣ: độ bền kéo, độ bền nhiệt ẩm, độ thấm nƣớc, hàm lƣợng chất thuộc trong da, v.v.. theo nhiều phƣơng pháp khác nhau. 46 Giới thiệu phƣơng pháp đo độ co rút của mẫu da: Mẩu da đƣợc cắt theo kích thƣớc 5cm*5cm. Cố định chúng trong một khung và dùng bút chì kẻ dọc theo chu vi mẩu da. Sau đĩ cho da vào nƣớc đun sơi, đun nƣớc với nhiệt độ nhỏ hơn 5 độ C/phút. Xác định nhiệt độ khi da cĩ hiện tƣợng co lại, rõ đƣờng chỉ kẻ. Đĩ là nhiệt độ co rút của da. 2.9. Thiết bị thực nghiệm 2.9.1. Thiết bị chiết tách tanin Một số thiết bị chính: - Bình cầu, sinh hàn - Bếp đun cách thủy - Phểu chiết - Tủ sấy 2.9.2. Thiết bị đo nhiệt độ co của da [1], [13] Hình 2.1 Sơ đồ thiết bị đo nhiệt độ co Mơ tả thiết bị: Thiết bị gồm một beccher lớn chứa nƣớc (3), bếp điện (2) đặt trên nền đất (1), nhiệt kế 1000C (4), bộ kẹp (9) giữ chặt tấm da (8) ngập trong nƣớc, một đầu kẹp di động nối với mạch điện hở (7), bĩng đèn (5) và nguồn điện (6). 47 Nguyên tắc đo: bình thƣờng mạch điện hở, nên bĩng đèn khơng sáng. Trong quá trình đun nĩng nƣớc, tấm da nhận đƣợc nhiệt nên đã bị co lại, mạch điện đƣợc đĩng kín, bĩng đèn sáng. Ta ghi nhận giá trị nhiệt độ trên nhiệt kế và đĩ là nhiệt độ co của tấm da. Cách thực hiện: Cắt một mẩu da nghiên cứu theo kích thƣớc 1cm*5cm rồi lắp vào bộ kẹp của hệ thống đo nhiệt độ co. Cắm nhiệt kế vào becher, đun nĩng từ từ becher chứa nƣớc và mẩu da thí nghiệm, đun nƣớc với nhiệt độ nhỏ hơn 5 độ C/phút. Lúc đầu mạch hở, bĩng đèn khơng sáng. Quan sát sự thay đổi nhiệt độ của dung dịch trong becher, đến khi đèn sáng ta ghi nhận giá trị nhiệt độ từ nhiệt kế và dừng quá trình đun. Đĩ là nhiệt độ co rút của da. Hình 2.2 Mơ hình đo nhiệt độ co lúc da chưa bị co (đèn chưa sáng) Hình 2.3 Mơ hình đo nhiệt độ co lúc da bị co (đèn sáng) 48 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Độ ẩm và hàm lƣợng tro của vỏ cây keo lai 3.1.1. Độ ẩm Chúng tơi đã tiến hành thí nghiệm xác định độ ẩm trong vỏ keo lai. kết quả thu đƣợc nhƣ sau: Bảng 3.1 Độ ẩm của vỏ keo lai STT mo(g) m1(g) m2(g) W(%) 1 45,417 56,474 50,648 52,69 2 34,308 41,992 37,850 54,41 Độ ẩm (W) tính bằng % theo cơng thức: W = (m1 - m2)* 100/(m1 - m0) (%) Vậy độ ẩm trung bình trong vỏ keo lai là: W = 53,55% 3.1.2. Hàm lượng tro Chúng tơi đã tiến hành thí nghiệm xác định hàm lƣợng tro trong vỏ keo lai. kết quả thu đƣợc nhƣ sau: Bảng 3.2 Hàm lượng tro của vỏ keo lai STT m(g) m1(g) m2(g) X(%) 1 15,334 72,690 58,060 95,04 2 17,367 71,560 56,125 88,86 Hàm lƣợng tro (X) tính bằng % theo cơng thức: X = [(m1 - m2)*100]/m Vây hàm lƣợng tro của mẫu là X = 91,95%. 3.2. Ảnh hƣởng của các yếu tố đến quá trình chiết tách tanin từ vỏ cây keo lai 3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ Cân 1 gam nguyên liệu khơ kích thƣớc bột, đun cách thủy với 60ml dung mơi nƣớc, với các giá trị nhiệt độ khác nhau. Kết quả thực nghiệm đƣợc trình bày ở bảng 3.3. 49 Bảng 3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình chiết tách tanin STT Nhiệt độ (oC) a (ml) b (ml) X (%) 1 60 1,40 0,6 11,64 2 70 1,50 0,6 13,10 3 80 1,80 0,6 17,46 4 90 1,75 0,6 16,73 5 100 1,80 0,6 17,46 11.64 13.1 17.46 16.73 17.46 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 60 70 80 90 100 Hình 3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tách tanin Qua bảng 3.3 và đồ thị 3.1 ta thấy khi nhiệt độ càng tăng thì lƣợng tanin tách ra càng lớn và đến 80oC là lớn nhất. Khi tăng nhiệt độ thêm nữa thì lƣợng tanin khơng tăng, nguyên nhân là vì với nhiệt độ khoảng 800C, lƣợng tanin cĩ trong vỏ cây keo lai hầu nhƣ đã đƣợc tách ra. Vậy, nhiệt độ tối ƣu cho quá trình chiết tanin từ vỏ cây keo lai là 80oC. 3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian Cân 1 gam nguyên liệu khơ, kích thƣớc bột, đun cách thủy ở 80oC với 60ml dung mơi nƣớc với các thời gian khác nhau. Kết quả thực nghiệm đƣợc trình bày ở bảng 3.4. Hiệu suất Nhiệt độ 50 Bảng 3.4 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình chiết tách tanin STT Thời gian đun (ph) a (ml) b (ml) X (%) 1 30 1,35 0,6 10,91 2 40 1,50 0,6 13,10 3 50 1,80 0,6 17,46 4 60 1,75 0,6 16,73 5 70 1,60 0,6 14,55 10.9 13.1 17.46 16.73 14.55 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 30 40 50 60 70 Hình 3.2 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất tách tanin Qua kết quả thu đƣợc ở bảng 3.4 và đồ thị 3.2, ta thấy khi thời gian càng tăng thì lƣợng tanin tách ra càng lớn và đến 50 phút thì đạt giá trị ổn định. Tuy nhiên khi thời gian dài hơn thì lƣợng tanin tách ra cĩ giảm đi một ít. Nguyên nhân cĩ thể là do thời gian tăng thì lƣợng tạp chất tách ra cũng tăng theo và cản trở quá trình tách tanin, hoặ cĩ thể tanin bị phân hủy bởi nhiệt hay xảy ra quá trình polyme hĩa. Vậy, thời gian tối ƣu cho quá trình chiết tanin từ vỏ cây keo lai là 50 phút. 3.2.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ nước:etanol Cân 1 gam nguyên liệu khơ, dạng bột, đun cách thủy ở 80oC với 60ml dung mơi, khảo sát sự phụ thuộc tỉ lệ dung mơi nƣớc: etanol với thời gian chiết là 50 phút. Kết quả thực nghiệm đƣợc trình bày ở bảng 3.5 và đồ thị hình 3.3. Thời gian Hiệu suất 51 Bảng 3.5 Ảnh hưởng của tỉ lệ nước: etanol đến quá trình chiết tách tanin STT Tỉ lệ nƣớc: etanol a (ml) b (ml) X (%) 1 60: 0 1,8 0,6 17,46 2 50 : 10 1,2 0,6 8,73 3 40 : 20 1,6 0,6 14,55 4 30 : 30 2,0 0,6 20,37 5 20: 40 1,9 0,6 18,92 6 10: 50 1,3 0,6 10,19 7 0 : 60 0,9 0,6 4,37 Cĩ thể giải thích điều này nhƣ sau: Tanin tan ít trong nƣớc và tan tốt trong etanol, nên khi tăng tỉ lệ etanol thì khả năng tanin tách ra càng tăng, và một số tạp chất tan trong etanol nên tách ra cùng với quá trình tách tanin. Do vậy, khi lƣợng etanol quá lớn thì các chất này tách ra càng nhiều và làm giảm hiệu quả của quá trình tách tanin từ vỏ cây keo lai. Vậy tỉ lệ nƣớc: etanol = 1 : 1 thu đƣợc lƣợng tanin lớn nhất. 17.46 17.46 18.92 20.37 18.92 10.19 4.37 0 5 10 15 20 25 0 16.66 33.33 50 66.66 83.83 100 Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích nước:etanol đến hiệu suất tách tanin 3.2.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu rắn: dung mơi lỏng Cân 1 gam nguyên liệu, kích thƣớc bột, đun ở 80oC trong thời gian 50 phút. Khảo sát sự phụ thuộc của tỉ lệ nguyên liệu rắn: dung mơi lỏng. Kết quả thu đƣợc trình bày ở bảng 3.6. Phần trăm C2H5OH Hiệu suất 52 Bảng 3.6 Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu rắn: dung mơi lỏng STT Thể tích dung mơi (ml) a (ml) b (ml) X (%) 1 40 1,65 0,6 15,28 2 50 1,70 0,6 16,00 3 60 1,80 0,6 17,14 4 70 1,80 0,6 17,46 5 80 1,80 0,6 17,46 15.28 16 17.14 17.46 17.46 14 14.5 15 15.5 16 16.5 17 17.5 18 40 50 60 70 80 Hình 3.4 Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu rắn: dung mơi lỏng đến hiệu suất tách tanin Từ bảng 3.6 và đồ thị 3.4, ta thấy khi tăng thể tích dung mơi thì lƣợng tanin tách ra càng nhiều. Đến tỉ lệ 1 gam nguyên liệu: 70ml dung mơi thì lƣợng tanin tách ra hầu nhƣ khơng đổi. Nguyên nhân cĩ thể là do khi lƣợng dung mơi tăng lên thì khả năng tiếp xúc với nguyên liệu càng lớn và lƣợng tanin tách ra càng nhiều, nhƣng lƣợng dung mơi quá lớn thì tanin cũng khơng tách thêm vì lúc này lƣợng tanin cĩ trong vỏ cây keo lai hầu nhƣ đã đƣợc tách hồn tồn. Vậy, tỉ lệ 1 gam nguyên liệu: 70ml dung mơi là tối ƣu. Tĩm lại: Điều kiện tối ưu cho quá trình chiết tách tanin từ vỏ cây keo lai là: kích thước nguyên liệu: bột, tỉ lệ nước: etanol = 1: 1, nhiệt độ 80oC, thời gian 50 phút, tỉ lệ rắn: lỏng = 1 gam: 70 ml. Với điều kiện này thì lượng tanin thu được bằng 20,37% so với lượng nguyên liệu khơ. Thể tích dung mơi Hiệu suất 53 3.3. Phân tích sản phẩm tanin rắn 3.3.1. Tách tanin rắn Chúng tơi tiến hành tách tanin rắn nhƣ sau: Xử lý dung dịch sau khi chiết với clorofom để loại tạp chất sau đĩ cho qua phểu chiết để loại tƣớng clorofom, dịch chiết cịn lại đem cất khơ. Sau đĩ tiến hành đo phổ hồng ngoại của mẫu tanin rắn tách đƣợc, kết quả đo phổ hồng ngoại đƣợc thể hiện qua hình 3.6. Hình 3.5 Tanin rắn thu được sau khi đuổi dung mơi nước Hình 3.6 Phổ hồng ngoại của tanin tách từ dung mơi dung mơi nước 54 Bảng 3.7 Kết quả phân tích phổ IR Tần số, cm-1 Loại dao động 3405 -OH 1622 C=O 1456 C=C thơm 1211 Ete thơm 1050 C-O 824; 880 CH benzen thế para Qua bảng 3.7 cho thấy, tanin tách từ vỏ cây keo lai cĩ các nhĩm chức phù hợp với các cơng thức của tanin đã đƣợc cơng bố. 3.3.2. Xác định thành phần hĩa học của các hợp chất trong tanin, phương pháp HPLC-MS Tiến hành phân tích HPLC-MS mẫu tanin trong dung mơi metanol-H20 ta thu đƣợc kết quả trình bày ở phổ đồ 3.7 và bảng 3.8. C:\DT 2011\020811TaninGD 8/2/2011 9:51:51 AM RT: 0.00 - 34.99 SM : 7B 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 Time (min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 R el at iv e A bu nd an ce 33.71 16.53 14.39 17.55 13.38 13.24 25.53 24.1712.95 19.72 27.0812.31 27.2223.0122.1411.93 28.86 2.28 30.309.59 31.11 1.43 7.16 8.486.155.113.56 NL: 5.84E3 Base Peak M S 020811Tanin GD 020811TaninGD #1050 RT: 13.24 AV: 1 SB: 2 0.00 , 0.00 NL: 2.95E3 T: ITM S - c ESI Full ms [100.00-1000.00] 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 m/z 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 R el at iv e A bu nd an ce 645.26 706.95 779.94325.88 884.48627.95 745.15 944.71841.02595.74219.54 353.60 968.02544.42283.89 480.49409.97169.70119.28 Hình 3.7a- Khối phổ tanin 1 55 C:\DT 2011\020811TaninGD 8/2/2011 9:51:51 AM RT: 0.00 - 34.99 SM : 7B 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 Time (min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 R el at iv e Ab un da nc e 33.71 16.53 14.39 17.55 13.38 13.24 25.53 24.1712.95 19.72 27.0812.31 27.2223.0122.1411.93 28.86 2.28 30.309.59 31.11 1.43 7.16 8.486.155.113.56 NL: 5.84E3 Base Peak M S 020811Tanin GD 020811TaninGD #1574 RT: 19.91 AV: 1 SB: 2 0.00 , 0.00 NL: 1.30E3 T: ITM S - c ESI Full ms [100.00-1000.00] 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 m/z 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 R el at iv e Ab un da nc e 455.87 884.85 944.22 454.12 457.01 930.27228.16 845.16795.31256.17 946.11 394.81 622.04219.96 650.03 806.97695.10 966.45325.99 493.94 593.84257.13 421.47119.36 155.69 387.71 Hình 3.7b- Khối phổ tanin 2 C:\DT 2011\020811TaninGD 8/2/2011 9:51:51 AM RT: 0.00 - 34.99 SM : 7B 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 Time (min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 R el at iv e A bu nd an ce 33.71 16.53 14.39 17.55 13.38 13.24 25.53 24.1712.95 19.72 27.0812.31 27.2223.0122.1411.93 28.86 2.28 30.309.59 31.11 1.43 7.16 8.486.155.113.56 NL: 5.84E3 Base Peak M S 020811Tanin GD 020811TaninGD #1904 RT: 24.12 AV: 1 SB: 2 0.00 , 0.00 NL: 2.00E3 T: ITM S - c ESI Full ms [100.00-1000.00] 150 200 250 300 350 400 450 500 550 m/z 10 20 30 40 50 6 7 80 90 100 R el at iv e A bu nd an ce 255.74 315.73 301.76 512.00 535.24 597.24351.83317.75283.90 486.61241.97 550.98119.34 399.74384.62211.73141.31 151.66 469.49189.42 Hình 3.7c- Khối phổ tanin 3 56 C:\DT 2011\020811TaninGD 8/2/2011 9:51:51 AM RT: 0.00 - 34.99 SM : 7B 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 Time (min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 R el at iv e Ab un da nc e 33.71 16.53 14.39 17.55 13.38 13.24 25.53 24.1712.95 19.72 27.0812.31 27.2223.0122.1411.93 28.86 2.28 30.309.59 31.11 1.43 7.16 8.486.155.113.56 NL: 5.84E3 Base Peak M S 020811Tanin GD 020811TaninGD #2016 RT: 25.53 AV: 1 SB: 2 0.00 , 0.00 NL: 2.92E3 T: ITM S - c ESI Full ms [100.00-1000.00] 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 m/z 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 R el at iv e Ab un da nc e 651.42 884.76 944.20 930.39 256.21 637.69257.14 846.91592.04 795.09698.21220.06 947.21774.11301.83 565.31500.19455.58385.55120.43 195.76 Hình 3.7d- Khối phổ tanin 4 C:\DT 2011\020811TaninGD 8/2/2011 9:51:51 AM RT: 0. 0 - 34.99 SM : 7B 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 Time (min) 0 10 20 3 4 5 6 7 80 90 100 R el at iv e A bu nd an ce 33.71 16.53 14.39 17.55 13.38 13.24 25.53 24.1712.95 19.72 27.0812.3 27.2223.0122.1411.93 28.86 2.28 30.309.59 31.11 1.43 7.16 8.486.155.113.56 NL: 5.84E3 Base Peak M S 020811Tanin GD 020811TaninGD #2658 RT: 33.70 AV: 1 SB: 2 0.00 , 0.00 NL: 5.86E3 T: ITM S - c ESI Full ms [100.00-1000.00] 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 m/z 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 R el at iv e A bu nd an ce 944.81 885.01 930.96 886.14 871.41 887.19 958.41901.21708.09 865.45219.68 680.78 800.39119.34 631.18495.32 763.60141.40 594.43384.45 469.46242.40 314.15 Hình 3.7e- Khối phổ tanin 5 Hình 3.7 Hình phổ MS của các cấu tử tách được từ vỏ keo lai Từ kết quả phổ IR và phổ HPLC-MS, kết hợp với một số dữ liệu về phổ chuẩn của một số hợp chất tanin từ thƣ viện phổ cho phép dự đốn sự cĩ mặt của một số hợp chất thuộc loại tanin đƣợc trình bày trong bảng 3.8 57 Bảng 3.8 Các hợp chất tanin trong vỏ keo lai Cấu tử Cơng thức cấu tạo [M+Na+2H] + = 325,8 M = 301 CTPT: C16H13O6 Peonidin (thuộc loại hợp chất anthocynidin) O OCH3 OH OH HO OH [M-2H] + = 455,8 M = 458 CTPT: C22H18O11 Tên gọi: 3-O-Galloylepigallocatechin. Teatannin II. Epigallocatechin 3- gallate (EGCG) O O OH OH OH O OH OH OH HO HO [ M + 3H ] + = 535,2 M = 532 CTPT: C28H20O11 5-0 – galoyl – 4’-(p - hidroxy) phenyl eriodictyol OO OH OH OH OH O OH OOH O [M + H ] + = 637,2 M = 636 CTPT: C27H24O18 1,3,5-digaloyl glucose O O O O OH OHOH OH OH O OH OH OH O O OH OHOH 58 [M + 3H] + = 944,8 M = 942 CTPT: C41H34O26 β-1,2,3,4,6-pentagaloyl-O-D-glucozơ 3.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng da thuộc Việc thực hiện các thí nghiệm nghiên cứu đƣợc tiến hành theo hai hƣớng chính: Thí nghiệm 1: tạo mẩu da thuộc với việc thay đổi nồng độ chất thuộc tanin. Thí nghiệm 2: kiểm tra mẩu da thuộc bằng việc khảo sát thơng số chỉ tiêu chất lƣợng là nhiệt độ co của da. Tiến hành thí nghiệm: Ngâm các mẩu da cĩ kích thƣớc 1cm*5cm trong các dung dịch tanin với các nồng độ khảo sát. Cứ sau khoảng thời gian là 1 giờ, ta lấy mẩu da ra rửa sạch bằng nƣớc và đem đo nhiệt độ co. Các số liệu thực nghiệm về nhiệt độ co của các mẩu da đƣợc trình bày trong bảng 3.9; 3.10; 3.11; 3.12; 3.13. Bảng 3.9 Nhiệt độ co theo thời gian với nồng độ tanin là 10% Nồng độ (%) Thời gian (h) Nhiệt độ co (oC) Lần 1 Lần 2 Trung bình 10 0 61 61 61 10 1 64 64 64 10 2 67 67 67 10 3 67 68 67,5 10 4 72 73 72,5 10 5 72 74 73 10 6 71 71 71 59 Bảng 3.10 Nhiệt độ co theo thời gian với nồng độ tanin là 15% Nồng độ (%) Thời gian (h) Nhiệt độ co (oC) Lần 1 Lần 2 Trung bình 15 0 61 61 61 15 1 64 65 64,5 15 2 69 69 69 15 3 68 69 68,5 15 4 72 73 72,5 15 5 73 73 73 15 6 73 73 73 Bảng 3.11 Nhiệt độ co theo thời gian với nồng độ tanin là 20% Nồng độ (%) Thời gian (h) Nhiệt độ co (oC) Lần 1 Lần 2 Trung bình 20 0 61 61 61 20 1 65 65 65 20 2 71 72 71,5 20 3 71 71 71 20 4 74 74 74 20 5 74 75 74,5 20 6 74 74 74 60 Bảng 3.12 Nhiệt độ co theo thời gian với nồng độ tanin là 25% Nồng độ (%) Thời gian (h) Nhiệt độ co (oC) Lần 1 Lần 2 Trung bình 25 0 61 61 61 25 1 69 69 69 25 2 73 74 73,5 25 3 73 73 73 25 4 77 77 77 25 5 76 76 76 25 6 76 77 76,5 Bảng 3.13 Nhiệt độ co theo thời gian với nồng độ tanin là 30% Nồng độ (%) Thời gian (h) Nhiệt độ co (oC) Lần 1 Lần 2 Trung bình 30 0 61 61 61 30 1 68 69 68,5 30 2 74 74 74 30 3 73 73 73 30 4 76 76 76 30 5 76 78 77 30 6 77 77 77 61 Bảng 3.14 Nhiệt độ co theo thời gian với nồng độ tanin là 35% Nồng độ (%) Thời gian (h) Nhiệt độ co (oC) Lần 1 Lần 2 Trung bình 35 0 61 61 61 35 1 68 68 68 35 2 67 68 67,5 35 3 73 73 73 35 4 76 76 76 35 5 74 75 74,5 35 6 75 75 75 Qua đồ thị sự phụ thuộc của thời gian thuộc và nồng độ chất thuộc, kết hợp bảng 3.9; 3.10; 3.11; 3.12; 3.13, 3.14 ta nhận thấy nhiệt độ co của mẫu da tăng theo thời gian thuộc hay cũng chính là tăng theo quá trình diễn ra (khuyếch tán đến bề mặt da, hấp thụ trên bề mặt da, thẩm thấu vào bên trong cấu trúc da, tạo liên kết với các nhĩm chức collagen của da). Dựa vào nhiệt độ co của da sau 60 phút lấy mẩu đo thì hàm lƣợng chất thuộc trong tấm da tăng theo thời gian nhƣng đến một thời điểm hàm lƣợng chất thuộc kết hợp với các bĩ sợi collagen của da khơng tăng nữa, nhiệt độ co của da ở thời điểm này đạt 77oC tƣơng ứng với nồng độ chất thuộc là 25%. Vậy điều kiện tối ưu cho quá trình thuộc da là: - Nồng độ dung dịch tanin là 25% - Thời gian ngâm mẫu da trong dung dịch tanin là 4 giờ Với điều kiện như trên, nhiệt độ co của da đạt 77oC Nhiệt độ co 62 Hình 3.8 Ảnh hưởng của nồng độ và thời gian đến nhiệt độ co của da Hình 3.9 Mẫu da chưa sử dụng chất thuộc Hình 3.10 Mẫu da thuộc bằng tanin tách được từ vỏ cây keo lai 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 1 2 3 4 5 6 Nong do 10% Nong do 15% Nong do 20% Nong do 25% Nong do 30% Nong do 35% Thời gian Nhiệt độ 63 3.5. Đánh giá độ thấm nƣớc của mẩu da thuộc Cách tiến hành: Lấy 2 mẩu da cĩ cùng khối lƣợng (một mẩu khơng đƣợc thuộc và một mẩu đã thuộc với chất thuộc tanin trong điều kiện thuộc nhƣ trên và đã đƣợc sấy khơ ở nhiệt độ 40oC trong khoảng thời gian 4-5 giờ) ngâm vào 2 cốc nƣớc. Sau thời gian 30 phút, lấy mẩu ra cân lại ta đƣợc kết quả nhƣ sau. Bảng 3.15 Độ thấm nước của da mo m1 m2 Lần1 2 3,0 2,5 Lần 2 2 3,4 3,0 Lần 3 2 3,2 2,7 Trung bình 2 3,2 2,4 Phần trăm độ thấm nƣớc của da chƣa thuộc: 1,2*100/2 = 60% Phần trăm độ thấm nƣớc của da thuộc: 0,4*100/2 = 20% Trong đĩ: mo: Khối lƣợng ban đầu của tấm da (gam) m1: Khối lƣợng của tấm da chƣa thuộc sau khi ngâm nƣớc (gam) m2: Khối lƣợng của tấm da thuộc sau khi ngâm nƣớc (gam) Qua bảng 3.15 ta thấy đối với mẩu da thuộc, chất thuộc đã đƣợc hấp thụ trên bề mặt da, thẩm thấu vào bên trong cấu trúc da, nên khả năng thấm nƣớc ít hơn nhiều so với mẩu da chƣa đƣợc thuộc. 3.6. Đánh giá thời gian thối rửa của mẩu da thuộc Cách tiến hành: Để ngồi khơng khí 2 mẩu da cĩ cùng kích thƣớc 2x5cm, một mẩu khơng đƣợc thuộc và một mẩu đã thuộc với chất thuộc tanin. Cứ sau 1 giờ, ta kiểm tra sự thối rửa của 2 mẩu da . Kết quả thu đƣợc nhƣ sau: 64 Bảng 3.16 Thời gian thối rửa da Mẩu da 1 Mẩu da 2 Lần1 8 giờ 48 giờ Lần 2 8 giờ 42 giờ Lần 3 9 giờ 45 giờ Trung bình 8 giờ 20 phút 45 giờ Trong đĩ: Mẩu 1 là mẩu da khơng thuộc Mẩu 2 là mẫu da thuộc với chất thuộc tanin Qua bảng 3.16 ta thấy đối với mẩu da thuộc, chất thuộc đã đƣợc hấp thụ trên bề mặt da, thẩm thấu vào bên trong cấu trúc da, tạo liên kết ngang với các nhĩm chức collagen của da nên đã làm chậm khả quá trình thối rửa của mẩu da thuộc so với mẩu da khơng đƣợc thuộc. 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ *. KẾT LUẬN Qua quá trình nghiên cứu, chúng tơi rút ra một số kết luận sau: 1. Trong vỏ cây keo lai chứa 2 loại tanin, tanin pyrogallic và tanin pyrocatechic. 2. Độ ẩm và hàm lƣợng tro của vỏ keo lai là Độ ẩm: W = 53,550% Hàm lƣợng tro: X = 91,95%. 3. Đã tìm đƣợc điều kiện tối ƣu cho quá trình chiết tách tanin từ vỏ cây keo lai Thời gian: 50 phút Nhiệt độ: 80oC Tỉ lệ nƣớc : etanol =1:1 Tỉ lệ nguyên liệu rắn:dung mơi lỏng = 1:70 Hàm lƣợng tanin thu đƣợc trong điều kiện này là 20,37% so với lƣợng nguyên liệu khơ. 4. Kết quả phổ IR và HPLC của tanin cho thấy: Các loại dao động chính trong phổ hồng ngoại của tanin là: -OH, C=O, C=C, C-O, C-H Xác định đƣợc sự cĩ mặt của một số hợp chất thuộc nhĩm tanin trong vỏ cây keo lai. 5. Tanin tách đƣợc từ vỏ cây keo lai cĩ khả năng thuộc da. - Đã tìm đƣợc điều kiện tối ƣu cho quá trình thuộc da bằng tanin Thời gian: 4 giờ Nồng độ dung dịch tanin: 25% Trong điều kiện này, nhiệt độ co của da đạt 77oC - Khả năng thấm nƣớc giảm và thời gian thối rửa của mẫu da đƣợc thuộc với tanin tăng so với mẫu da chƣa thuộc. Phần trăm độ thấm nƣớc của da chƣa thuộc: 1,2*100/2 = 60% 66 Phần trăm độ thấm nƣớc của da thuộc: 0,4*100/2 = 20% *. KIẾN NGHỊ Do thời gian và phạm vi đề tài nghiên cứu cĩ hạn, thơng qua kết quả của đề tài, chúng tơi mong muốn đề tài đƣợc phát triển rộng hơn về một số vần đề nhƣ sau. - Tiếp tục nghiên cứu chiết tách tanin từ nhiều loại cây khác ở Việt Nam, trên cơ sở đĩ so sánh thành phần và hàm lƣợng tanin tách đƣợc. So sánh khả năng thuộc da của tanin trong các loại cây đĩ, từ đĩ xác định loại tanin cho chất lƣợng da tốt nhất. - Kết hợp xác định chất lƣợng da thuộc bằng nhiều cách khác nhƣ xác định độ cứng của da thơng qua cách đo lực kéo. - Nghiên cứu thêm về những ứng dụng khác của tanin nhƣ tổng hợp keo dán polyphenol, tổng hợp các loại dƣợc phẩm, làm chất bền màu, chất ức chế ăn mịn kim loại… - Xây dựng quy trình chi tiết sản xuất tanin trên quy mơ cơng nghiệp từ nguồn nguyên liệu vỏ cây thải loại trong khai thác gỗ, nhựa…của các loại cây chứa tanin: keo lá tràm, đƣớc, thơng, chè…để khai thác giá trị của nguồn tanin lớn bị thất thốt rất uổng phí hàng năm. 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1]. Hà Dƣơng Xuân Bảo (2006), Giáo trình tĩm tắt về Hĩa Học cơng nghệ thuộc da, Đại học Lạc Hồng, TP. Hồ Chí Minh. [2]. Nguyễn Hữu Đỉnh-Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng một số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Giáo Dục [3]. PGS.TS. Lê Tự Hải, sv Phạm Thị Thùy Trang (2008), “Nghiên cứu tính chất ức chế ăn mịn thép CT3 trong dung dịch NaCl 3,5% của tanin tách từ lá chè xanh”, Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học”, Lần thứ 6, Đại học Đà Nẵng [4]. Vũ Tiến Hinh (2003), Giáo trình sản lượng rừng, Trƣờng Đại học Lâm nghiệp [5]. Nguyễn Đức Huệ (2005), Các phương pháp phân tích hữu cơ, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội [6]. Nguyễn Thị Thu Lan (2007), Bài giảng hĩa học các hợp chất thiên nhiên, Khoa Hĩa, Đại học Khoa học, Đại học Huế [7]. Phan Kế Lộc (1973), “Danh mục những lồi thực vật chứa tanin ở miền Bắc Việt Nam”, Tập san sinh vật địa học, Tập 10, Số 1, 2 [8]. Từ Văn Mặc (2003), Phân tích hĩa lý – Phương pháp phổ nghiệm nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội [9]. Nguyễn Kim Phi Phụng (2005), Phổ IR sử dụng trong phân tích hữu cơ, NXB ĐHQG TPHCM [10]. Nguyễn Kim Phi Phụng (2004), Khối phổ, NXB ĐHQG TPHCM [11]. Hồng Thị San (1986), Phân loại thực vật, tập 1, NXB Giáo dục [12]. Nguyễn Minh Thảo (1998), Hĩa học các hợp chất dị vịng, NXB Giáo Dục [13]. Lƣu Hữu Thục (1999), Sổ tay kỹ thuật thuộc da, Bộ cơng nghiệp, tổng cơng ty da giày Việt Nam, Hà Nội 68 [14]. Trần Bích Thủy, Tống Văn Hằng, Nguyễn Vĩnh Trị (1989), “Nghiên cứu quá trình trích ly tanin từ vỏ đƣớc”, Tạp chí hĩa học, ĐHBK TpHCM, Tập 27, số 1. [15]. Bộ y tế (1980), Bài giảng dược liệu tập 1, Nhà xuất bản y học Hà Nội [16]. Bộ y tế (1997), Dược điển Việt Nam tập 1, Nhà xuất bản y học Hà Nội Tiếng Anh [17]. Mimosa (1996), The Retannage of Chrome Tanned Leather with Mimosa Extract. [18]. Bayer (1997), The booket “tanning-dyeimh-Finishing”, Fourth edition Germany. Một số tài liệu trên mạng [19]. http:// congnghehoahoc.org [20]. [21].