Nghiên cứu trích ly hợp chất màu tự nhiên từ vỏ, bã cà phê ứng dụng trong công nghệ nhuộm vải tơ tằm :Luận văn thạc sĩ - Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học

i

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGUYỄN HIỀN ĐỨC

NGHIÊN CỨU TRÍCH LY HỢP CHẤT MÀU

TỰ NHIÊN TỪ VỎ, BÃ CÀ PHÊ

ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ

NHUỘM VẢI TƠ TẰM

Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC

Mã chuyên ngành: 8520301

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021

ii

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh.

Người hướng dẫn khoa học: TS. Phạm Thị Hồng Phượng

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại

Học Công nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1. ...................................................................................- Chủ tịch Hội đồng

2. ...................................................................................- Phản biện 1

3. ...................................................................................- Phản biện 2

4. ...................................................................................- Ủy viên

5. ...................................................................................- Thư ký

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

PGS.TS. Nguyễn Văn Cường

iii

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Nguyễn Hiền Đức MSHV: 18000091

Ngày, tháng, năm sinh: 15/12/1994 Nơi sinh: ĐắkLắk

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã chuyên ngành: 8520301

I. TÊN ĐỀ TÀI:

Nghiên cứu trích ly hợp chất màu tự nhiên từ vỏ, bã cà phê ứng dụng trong công nghệ

nhuộm vải tơ tằm

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

− Trích ly các hợp chất màu tự nhiên từ vỏ, bã cà phê.

− Xác định quy trình trích ly và nhuộm tối ưu.

− Xác định thành phần dịch chiết bằng các phương pháp hóa lý.

− Xác định khả năng liên kết của chất màu tự nhiên với vải tơ tằm.

II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 24/06/2020

III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 23/12/2020

IV. NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Phạm Thị Hồng Phượng

TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021

NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TS. Phạm Thị Hồng Phượng

TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

PGS.TS. Nguyễn Văn Cường

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

iv

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn này, lời đầu tiên tôi xin

chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn TS. Phạm Thị Hồng

Phượng, khoa Công nghệ Hóa học, trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí

Minh, đã hướng dẫn tận tình, truyền đạt những kiến thức, kỹ năng cơ bản cũng như

những kinh nghiệm quý báu và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn

này.

Bên cạnh đó, tôi cũng vô cùng biết ơn đến sự dạy dỗ, động viên, hỗ trợ của PGS. TS.

Nguyễn Văn Cường, cùng các thầy cô khoa Công nghệ Hóa học trường Đại học Công

nghiệp TP. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện về cơ sở vật chất trong quá trình thực

nghiệm của tôi.

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn gia đình tôi đã luôn bên cạnh ủng hộ, khuyến khích và

là chỗ dựa vững chắc để tôi vượt qua khó khăn, vững niềm tin hoàn thành luận văn

này. Thành tựu này sẽ không thể có được nếu không có họ.

Tuy hoàn thành nhưng trong bài luận, chắc hẳn không thể tránh khỏi những hạn chế

và thiếu sót. Tôi mong muốn sẽ nhận được nhiều đóng góp quý báu đến từ các quý

thầy cô, để đề tài được hoàn thiện và có ý nghĩa thiết thực áp dụng trong thực tiễn

cuộc sống.

Trân trọng.

TP. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2021

Học viên

Nguyễn Hiền Đức

v

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Trong nghiên cứu này, quá trình khảo sát bã, vỏ cà phê bao gồm hai công đoạn chính:

khảo sát các thông số ảnh hưởng đến quá trình trích ly và nhuộm như tỉ lệ, thời gian,

nhiệt độ,...Điều kiện trích ly tối ưu thu được đối với dịch chiết từ bã cà phê: tỉ lệ

bã/nước 1/4, thời gian 75 phút, nhiệt độ 80 oC; còn đối với vỏ cà phê: tỉ lệ bã/nước

1/8, thời gian 60 phút, nhiệt độ 80 oC. Điều kiện tối ưu của quy trình nhuộm đối với

bã cà phê: dung tỉ 1/40, tỉ lệ dịch chiết bã /nước là 1/5, thời gian 90 phút ở nhiệt độ

60 oC; còn đối với dịch chiết từ vỏ cà phê: dung tỉ 1/40, tỉ lệ dịch chiết vỏ /nước là

1/2, thời gian 80 phút ở nhiệt độ 80 oC. Xác định thành phần trích ly trong bã, vỏ cà

phê bằng phương pháp đo quang phổ hồng ngoại (FT-IR); để đánh tính chất vải tơ

tằm nhuộm bằng dịch chiết từ bã, vỏ cà phê tiến hành đo L,a,b, chụp bề mặt vải bằng

kính hiển vi điện tử quét (SEM) và đo phổ nhiễu xạ tia X (XRD). Kết quả cho thấy,

hợp chất màu trích ly từ bã, vỏ cà phê dùng để nhuộm lụa tơ tằm cho độ bền màu tốt

được thể hiện qua các chỉ tiêu đánh giá. Đồng thời, kết quả của nghiên cứu này cũng

mang lại lợi ích cho môi trường, kinh tế và xã hội.

Từ khóa: Thuốc nhuộm tự nhiên, bã cà phê, vỏ cà phê, lụa tơ tằm

ABSTRACT

vi

In this study, the process of surveying coffee grounds (SGC) and husk coffee (HC)

of two main stages: investigating parameters affecting the extraction and dyeing

process such as ratio, time, temperature, oxidation, etc. ... Optimal extraction

conditions obtained for SGC extract : ratio of SGC / water 1/4, time of 75 minutes at

80 oC; and HC extract: the ratio of HC / water 1/8, time of 60 minutes at 80 oC.

Optimal conditions of the dyeing process for SGC extract: ratio of SGC extract /

fabric is 1/5, time of 90 minutes at 60 °C; and HC extracts: ratio of HC extract / fabric

is 1/2, time of 80 minutes at 80 oC. Determination of extracting composition in SGC

and HC by the FT-IR method; to evaluate the properties of silk fabric dyed with

residue extract from SGC and HC are measured L, a, b. The fabric surface by SEM

method and measure X-ray diffraction spectroscopy (XRD). The results showed that,

the color compounds extracted from SGC and HC used to dye silk had good color

fastness, which was shown through the evaluation criteria. And the results of this

study also benefit the environment, economy and society.

Key words: Natural dyes; Spent coffee ground (SCG); Husk coffee (HC); Silk

vii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên Nguyễn Hiền Đức là học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật Hóa học, lớp

CHHO8A của trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.

Cam đoan rằng:

− Những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là công trình của riêng

tác giả dưới sự hướng dẫn của TS. Phạm Thị Hồng Phượng, khoa Công nghệ

Hóa học, Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.

− Những kết quả nghiên cứu của các tác giả khác và các số liệu được sử dụng

trong luận văn đều có trích dẫn đầy đủ.

Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về nghiên cứu của mình.

TP. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2021

Học viên

Nguyễn Hiền Đức

viii

MỤC LỤC

MỤC LỤC............................................................................................................... viii

DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................ xi

DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................... xiii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.................................................................................. xiv

MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1

1. Đặt vấn đề ...............................................................................................................1

2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................2

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu...........................................................................2

4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu .............................................................2

5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.....................................................................................3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN..................................................................................4

1.1 Tổng quan về trích ly............................................................................................4

1.1.1 Khái niệm ...........................................................................................................4

1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng.........................................................................................4

1.2 Chất màu tự nhiên.................................................................................................6

1.2.1 Lịch sử phát triển................................................................................................6

1.2.2 Một số thuốc nhuộm thiên nhiên........................................................................7

1.3 Tổng quan về cà phê.............................................................................................8

1.3.1 Giới thiệu về cà phê............................................................................................8

1.3.2 Đặc tính của cà phê.............................................................................................8

1.4 Tổng quan về vải tơ tằm.....................................................................................19

1.4.1 Đặc điểm cấu tạo ..............................................................................................19

1.4.2 Tính chất vật lý.................................................................................................20

1.4.3 Tính chất hóa học .............................................................................................21

1.5 Một số nghiên cứu về nhuộm màu tự nhiên .......................................................22

1.5.1 Một số nghiên cứu trên thế giới .......................................................................22

1.5.2 Một số nghiên cứu trong nước .........................................................................22

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM............................................................................24

2.1 Nguyên liệu, thiết bị và hóa chất sử dụng ..........................................................24

ix

2.1.1 Nguyên vật liệu.................................................................................................24

2.1.2 Hóa chất, thiết bị...............................................................................................24

2.2 Phương pháp đánh giá kết quả nghiên cứu.........................................................25

2.3 Phương pháp tính toán màu sắc trên vải.............................................................28

2.4 Các phương pháp kiểm tra các chỉ tiêu về độ bền và tính sinh thái của vải tơ tằm

..........................................................................................................................30

2.4.1 Kiểm tra các chỉ tiêu bền màu ..........................................................................30

Ta tiến hành đo L, a, b tính độ lệch màu ΔEch và suy ra độ mềm màu. ....................31

2.5 Quy trình nghiên cứu..........................................................................................31

2.6 Khảo sát quá trình trích ly bã và vỏ cà phê ........................................................33

2.6.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ bã (vỏ)/nước đến khả năng trích ly....................33

2.6.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng trích ly bã và vỏ cà phê ........33

2.6.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng trích ly bã và vỏ cà phê .......34

2.6.4 Trích ly theo điều kiện tối ưu và đo mẫu .........................................................35

2.7 Khảo sát quá trình nhuộm từ dịch chiết bã và vỏ cà phê....................................35

2.7.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ dịch chiết/ nước đến khả năng nhuộm màu.......35

2.7.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng nhuộm màu...........................36

2.7.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng nhuộm .................................36

2.7.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến khả năng nhuộm .........................37

2.7.5 Trích ly theo điều kiện tối ưu và đo mẫu .........................................................38

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN..........................................................39

3.1 Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly bã cà phê ...........39

3.1.1 Kết quả khảo sát tỉ lệ bã /nước đến hiệu quả trích ly .......................................39

3.1.2 Kết quả khảo sát nhiệt độ đến hiệu quả trích ly ...............................................40

3.1.3 Kết quả khảo sát thời gian đến hiệu quả trích ly ..............................................41

3.1.4 Điều kiện trích ly tối ưu....................................................................................42

3.1.5 Kết quả FT-IR...................................................................................................42

3.2 Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhuộm vải tơ tằm bằng

dịch trích ly bã cà phê.........................................................................................44

3.2.1 Kết quả khảo sát tỉ lệ dịch chiết bã cà phê/nước tới khả năng nhuộm màu .....44

3.2.2 Kết quả khảo sát thời gian tới khả năng nhuộm màu .......................................45

3.2.3 Kết quả khảo sát nhiệt độ khả năng nhuộm màu..............................................47