Sản xuất tơ sợi từ thân cây chuối

  • Số trang: 21 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 35 |
  • Lượt tải: 0
hoanggiang80

Đã đăng 24000 tài liệu

Mô tả:

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI TRƯỜNG THPT VÂN TẢO – THƯỜNG TÍN **************************** ĐỀ TÀI DỰ THI KHOA HỌC, KỸ THUẬT DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CẤP THÀNH PHỐ LẦN THỨ TƯ ( NĂM HỌC 2014 – 2015) Tên đề tài: Lĩnh vực: SẢN XUẤT TƠ SỢI TỪ THÂN CÂY CHUỐI Kỹ thuật vật liệu & Công nghệ sinh học NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TÁC GIẢ: Thầy giáo Lưu Quang Lợi 1. Lê Tuấn Kiệt - Lớp 11T - THPT Vân Tảo Trường THPT Vân Tảo – Thường Tín 2. Phạm Thị Diễm - Lớp 11T – THPT Vân Tảo Hà Nội, tháng 11 năm 2014 1 MỤC LỤC Phần I: Lí do chọn đề tài Phần II: Tổng quan của đề tài Phần III: Quá trình nghiên cứu và kết quả nghiên cứu A. Cơ sở lý thuyết 1. Đặc điểm sinh trưởng và phát triển của cây chuối tiêu hồng 2. Tính chất của sợi tơ từ thân cây chuối tiêu hồng 3. Ứng dụng của sợi tơ từ thân cây chuối tiêu hồng B. Nghiên cứu thực nghiệm 1. Quá trình khảo sát thực nghiệm về cây chuối tiêu hồng 2. Quá trình thu sợi tơ chuối tiêu hồng 3. Đánh giá sản phẩm qua các cách sản xuất sợi tơ chuối Phần IV: Kết luận Phần V: Tài liệu tham khảo Trang 3 4 5 6 8 9 11 17 20 21 2 PHẦN I: LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Cây chuối là loại cây quen thuộc với mỗi người dân Việt Nam, từ Bắc đến Nam đâu đâu ta cũng thấy người nông dân trồng chuối. Với điều kiện khí hậu nhiệt đới rất hợp để cho cây chuối sinh sống và phát triển. Cây chuối cho thu hoạch quả có giá trị dinh dưỡng rất cao nó chứa các loại vitamin như A, D, E.... Thân cây chuối sau thu hoạch chỉ được sử dụng một phần rất nhỏ để làm thức ăn gia súc còn phần lớn trở thành phụ phẩm nông nghiệp. Ngành thủ công mỹ nghệ là một trong những truyền thống lâu đời cũng là ngành tạo ra giá trị xuất khẩu tương đối lớn ở nước ta. Bên cạnh những thành công đạt được, ngành này cũng gặp phải khó khăn. Khó khăn lớn nhất là chưa tìm ra được vật liệu mới cho ngành để có thể đáp ứng yêu cầu cũng như nhu cầu của người dân đang sống trên một đất nước đang phát triển như nước ta hiện nay. Trong khi đó, người nông dân đang gặp phải khó khăn khi phải xử lý nguồn phụ phẩm nông nghiệp rất lớn sau khi thu hoạch chuối (10 tấn rác gồm vỏ, lá và đặc biệt là thân cây chuối sau mỗi mùa thu hoạch 1 tấn quả). Vậy tại sao chúng ta không tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào này như một nguồn vật liệu mới để tạo ra những sản phẩm sáng tạo đẹp mắt, tăng thu nhập cho người dân đồng thời giảm thiểu vấn đề ô nhiễm môi trường do thân cây chuối gây ra. Xuất phát từ thực tiễn trên, chúng tôi lựa chọn vấn đề: “Sản xuất tơ sợi từ thân cây chuối” làm đề tài tham gia cuộc thi Nghiên cứu khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học cấp thành phố lần thứ 4. Chúng tôi hi vọng, thành công của đề tài sẽ đưa ra được những phương pháp tối ưu để thu được sợi tơ chuối từ nguồn phụ phẩm nông nghiệp nhằm mục đích cung cấp thêm nguồn nguyên liệu cho ngành thủ công mỹ nghệ, ngành dệt, ngành giấy ở nước ta. Nó sẽ bổ sung cho các nguồn nguyên liệu truyền thống như gỗ, bông, đay.... đồng thời góp phần làm giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường do thân cây chuối gây ra. 3 PHẦN II: TỔNG QUAN CỦA ĐỀ TÀI Trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày nay, việc thiếu nguyên liệu phục vụ cho các ngành thủ công mỹ nghệ, các ngành công nghiệp nhẹ ngày càng trầm trọng. Đây là những ngành mà nguyên liệu chủ yếu được lấy từ thiên nhiên như cây nứa, bông, gai, đay... Vì lợi nhuận mà các cây này mang lại là không cao cho bà con nông dân lên diện tích trồng ngày càng bị thu hẹp. Song trong thực tế có nhiều nguồn nguyên liệu từ các phụ phẩm nông nghiệp bị bỏ đi một cách lãng phí, trong đó thân cây chuối là một trong những phụ phẩm bị lãng phí nhiều nhất ở các vùng nông thôn. Qua quá trình nghiên cứu tài liệu, chúng tôi nhận thấy thân cây chuối có chứa những thành phần quan trọng có thể làm thành tơ sợi, có khả năng để trở thành nguồn nguyên liệu bổ sung cho các ngành thủ công mĩ nghệ. Hiện nay lợi nhuận của cây này mang lại cho người nông dân chủ yếu là thu hoạch quả. Đề tài này chúng tôi sẽ nghiên cứu để đưa ra ba cách sản xuất để lấy sợi tơ từ thân cây chuối để mang lại lợi ích cho người nông dân trồng chuối. Để làm được điều đó, đề tài sẽ đưa ra một quy trình sản xuất từ khâu thu nguyên liệu phế phụ phẩm nông nghiệp đến khâu hoàn thành sản phẩm là sợi tơ chuối. Trên thế giới, sợi chuối được sản xuất từ thân cây chuối abaca cũng đã và đang làm nguồn nguyên liệu dồi dào cho các ngành công nghiệp nhẹ của các nước. Song loại cây này có quả nhưng không sử dụng được chỉ có tác dụng lấy sợi. Ở Việt Nam, giống chuối tiêu hồng cho quả có nguồn dinh dưỡng rất cao và thân cây lại có chứa thành phần sợi khá cao. Chiếm trung bình 2,38% khối lượng thân cây. Ba cách sản xuất sợi tơ chuối của chúng tôi đề cập trong đề tài chủ yếu được tiến hành theo phương pháp thủ công, các dụng cụ nghiên cứu là các dụng cụ có sẵn trong gia đình như máy ép nước mía, nồi, của gia đình. Song chúng tôi cũng có đề ra một số quy trình thiết bị máy móc để sản suất sợi chuối một cách tối ưu nhất. Đề tài như một phát hiện mới trong lĩnh vực nghiên cứu nguồn nguyên liệu tận dụng từ nông nghiệp khắc phục được tình trạng ô nhiễm môi trường do thân cây chuối gây ra. Quy trình sản xuất NGÂM BẸ BẰNG DUNG DỊCH NaOH như sau: THÂN CÂY CHUỐI BÓC LẤY BẸ LOẠI BỎ PHẦN LÕI ÉP LOẠI BỎ NƯỚC DÙNG NHIỆT ĐỘ ĐỂ LUỘC BẸ CUỐN SỢI TƠ THÀNH CUỘN TƯỚC SỢI TƠ TỪ BẸ TƯƠI 4 PHẦN III: QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU A: Cơ sở lý thuyết 1. Đặc điểm sinh trưởng và phát triển cây chuối tiêu hồng Chuối tiêu hồng thuộc nhóm chuối tiêu vừa, thân giả cao từ 2,1m đến 2,5m sinh trưởng khỏe, lá xanh sáng bản lá rộng số lá hoạt động khi trổ buồng đạt từ 10 đến 12 lá. Buồng hình trụ bình quân có 10 đến 12 nải, nặng 40kg trên 1 buồng. Là giống chuối có năng xuất cao trung bình đạt 40 đến 45 tấn trên 1ha. Khi chín vỏ vàng sáng đẹp nhưng cuống còn xanh quả ăn rất ngọt và thơm đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng. Giống chuối này được nuôi cấy từ mô, sạch bệnh, đồng đều cao. Đường kính trung bình của cây chuối trưởng thành từ 18cm đến 20cm. Người nông dân cho biết: cây chuối dễ trồng tốn ít công chăm sóc, giai đoạn cây con còn nhỏ tán lá chưa đủ rộng có thể trồng xen canh thêm cây khác, khoảng 6 tháng sau khi trồng thì cây chuối bắt đầu trổ hoa ra trái, cũng khi đó thân cây đã phát triển khá hoàn thiện cả về chiều cao và đường kính thân cây. Các tháng sau đó cây chuối tập trung chất dinh dưỡng vào việc nuôi buồng và quả, khi quả đã đủ lớn có độ căng tròn là thu hoạch Theo các nhà chuyên môn ở phía Bắc thì thời gian từ khi trồng đến khi thu hoạch là 10 đến 11 tháng. Những lứa tiếp theo khoảng 6 tháng đã cho thu hoạch vì cây mẹ được vài tháng tuổi đã đẻ được rất nhiều cây con. Có thể chọn cây con tốt nhất tách ra và trồng kế bên khi cắt bỏ buồng và đốn bỏ cây mẹ thì cây con bắt đầu phát triển rất nhanh, 6 tháng được thu hoạch. Như vậy trong năm tiếp theo mỗi năm có thể thu hoạch hai lứa đồng nghĩa với việc thu nhập tăng gấp hai lần. 5 Với tình hình khí hậu ở Việt Nam cây chuối thường được trồng vào thời gian từ tháng 1 hoặc tháng 2 thì thu hoạch sẽ vào tháng 11 hoặc tháng 12 hàng năm. Qua qua trình khảo sát thực tế trên địa bàn hai xã Tự Nhiên – Thường TínHà Nội và xã Mễ Sở - Văn Giang- Hưng Yên, người nông dân trồng chuối cho biết cây chuối có thu hoạch dải đều trong năm vì nó có tính kế thừa mùa vụ, chính điều đó nguồn nguyên liệu để sản xuất sợi tơ chuối của đề tài rất dồi dào. 2. Tính chất của sợi tơ từ thân cây chuối tiêu hồng a) Hình thái học và thành phần hóa học của sợi tơ chuối: Sợi tơ chuối có tính chất vật lý và hóa học riêng, có nhiều tính chất tốt làm cho sợi tơ chuối được đánh giá là sợi tơ chuối có tính chất lượng tốt. Vẻ ngoài của xơ chuối tương tự như xơ tre và xơ gai, nhưng độ mảnh và khả năng kéo sợi của nó tốt hơn so với xơ tre và gai. Sợi chuối có vẻ ngoài hơi bóng tùy vào quá trình tách sợi tơ và kéo sợi tơ chuối. Theo đánh giá khoa học sợi tơ chuối nằm trong nhóm sợi tơ dài nhất như bảng số liệu so sánh dưới đây. Kích thước sợi tơ chuối Loại sợi tơ Hình dạng Đường Chiều dài Đường Chiều dài mặt cắt kính sợi tơ tế bào sợi kính tế bào sợi tơ (cm) ngang của (mm) tơ (mm) sợi tơ (µm) sợi tơ Chuối Xơ dài 0,01 – 0,28 3 – 12 6 – 46 Tròn / bầu dục >= 200 Xơ trung 100 – 200 bình Xơ ngắn 60 – 100 Kích thước của các xơ thực vật khác Xơ lanh 20 – 140 0,04 – 0,62 4 – 77 5 – 76 Đa giác 6 Gai (ramie) 0,06 – 0,90 Xơ rất dài >= 125 Xơ dài 100 – 125 40 – 250 16 – 126 Lục giác / bầu giục 15 – 56 12 – 25 Tròn / Oval Xơ trung 80 – 100 bình Xơ ngắn 40 – 80 Cotton Giống kích thước của tế bào Sợi tơ chuối có những thành phần hóa học sau: - Xenlulo: 70,2% - Hemi - xenlulo: 21,7% - Pectin: 0,6% - Lignin: 5,6% - Khoáng : 1,6% - Chất béo: 0,2% b) Tính chất vật lý: Trong mỗi lớp vỏ của thân cây chuối gồm có 3 lớp riêng biệt. Lớp ngoài gồm có biểu bì chứa các bó sợi phân bố trong thể mô mềm, lớp giữa gồm các mô mạch sợi chứa nhiều nước, lớp trong gồm các mô mềm. Số lượng và chất lượng sợi tơ trong mỗi lớp vỏ tùy thuộc vào độ rộng và vị trí của nó trong thân cây. Mỗi thân cây có khoảng 20 lớp vỏ bọc, được chia thành 4 nhóm: lớp vỏ bọc bên ngoài, lớp gần kề, lớp giữa và lớp trong. Mỗi lớp sẽ cho sợi tơ có chất lượng khác nhau. 7 Qua mặt cắt ngang của sợi tơ chuối qua kinh hiển vi thấy sợi tơ chuối có dạng bó, gồm các hình đa giác của sợi tơ cơ bản hoặc hình bầu dục. Dọc theo chiều bó sợi tơ sẽ thấy một lớp lốm đốm phía ngoài, chính là silicđioxit. Tính chất cơ học của sợi tơ có mối liên hệ với độ trùng hợp trung bình. Độ trùng hợp còn được dùng để đánh giá sự sụt giảm lượng xenlulo do sự phá hủy của bức xạ, các tác nhân vật lý hay hóa học. Sợi tơ chuối có độ trùng hợp là 1.990 nó tương đương với sợi cotton và thấp hơn sợi lanh, gai. Cho thấy sợi tơ chuối sẽ ít dòn, ít cứng nhưng đồng thời độ bền cơ học của sợi tơ chuối sẽ thấp hơn so với sợi gai,lanh và tương đương với sợi cotton. Sợi tơ chuối có khối lượng riêng là 1,2 - 1,1(g/cc) nhẹ hơn sợi gai, lanh. Độ xốp của sợi tơ chuối là 17 – 21% cao hơn sợi gai, lanh nên tính cách nhiệt cao hơn. Độ hút ẩm của sợi tơ chuối là 9.5% cao hơn sợi cotton nên khả năng hút ẩm sẽ cao hơn. Độ trương nở của sợi tơ chuối trong nước: khi sợi tơ trương nở, chúng sẽ thay đổi kích thước, trương nở theo hướng ngang và theo trục. Độ trương nở về thể tích của sợi tơ chuối cao hơn hẳn so với gai, lanh. c) Tính chất cơ học: Sợi tơ chuối có độ bền tương đối là 6,8g/dtex) độ kéo giãn là 2,6% công kéo đứt là 0,077 d) Tính chất hóa học: Sợi tơ chuối sẽ bị trương nở khi được xử lý bằng kiềm. Cấu trúc sẽ trở nên phức tạp hơn so với nếu sợi tơ chỉ có một thành phần xenlulo. Do các thành phần khác nhau trong sợi tơ sẽ phản ứng với nhau theo tốc độ và các cách khác nhau, thành phần của sợi tơ sẽ thanh đổi tùy thuộc vào thời gian xử lý như thế nào. Một phần hemi-xenlulo sẽ bị phân hủy, do đó mà các liên kết hóa học bị bẻ gãy. Cấu trúc sợi tơ sẽ mở để dung dịch kiềm thâm nhập vào sâu bên trong. 3. Ứng dụng của sợi tơ chuối tiêu hồng Trước kia ứng dụng của sợi tơ chuối rất giới hạn, đầu tiên sợi tơ chuối chỉ dùng để làm dây bện thừng, thảm, và một số vật liệu pha trộn khác. Với nhận thức giảm thiểu tác hại đến môi trường, tầm quan trọng của vải thân thiện với môi trường, sợi tơ chuối được công nhận là loại sợi tơ có chất lượng tốt và ứng dụng của nó trong các lĩnh vực khác cũng tăng lên. Sau đây là một số ứng dụng của sợi tơ chuối: a. Làm dây thừng, dây chão, dây bện. b. Làm nguyên liệu cho các loại giấy đặc biệt: - Sợi cấp S: dùng làm giấy sử dụng trong ngành điện tử, giấy trang trí cao cấp, giấy viết Kinh Thánh. 8 - Sợi cấp JK: Làm túi trà, túi lọc cà phê, túi gói thịt, cá, các loại giấy nghệ thuật đặc biệt, giấy cách điện bọc dây cáp, giấy nến, giấy than. - Sợi cấp Y2: dùng làm tiền giấy, séc, giấy quấn thuốc lá, giấy lọc của máy hút bụi, giấy mài, giấy in các văn bằng. - Sợi cấp S2, I, G, JK: làm vải không dệt. c. Làm đồ trang trí nội thất. Loại sợi tơ được sử dụng ở trên là thuộc loại sợi tơ libe sợi tơ chuối abaca của nước ngoài. Cây chuối abaca này có một đặc tính chỉ trồng lấy sợi có quả nhưng không ăn được lên chỉ có giá trị kinh tế về sợi tơ. Dựa trên cơ sở đó chúng tôi đã tìm hiểu áp dụng vào cây chuối tiêu hồng của Việt Nam ta. Cây chuối tiêu hồng vẫn có đặc tính cho quả ăn được lên chúng em sẽ nghiên cứu để tận dụng nguồn nguyên liệu sợi tơ có từ thân cây chuối tiêu hồng để làm những sản phẩm thủ công mỹ nghệ. B. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 1. Quá trình khảo sát thực nghiệm về cây chuối tiêu hồng Cây chuối tiêu hồng là loại giống mới, mới được trồng nhiều mấy năm gần đây. Các thân cây có chiều cao từ 1,8 -2,5m, đường kính thân cây từ 19-25cm. Thân cây gồm 90% là nước, sáp và 2-5% là sơ, phần còn lại là tế bào mô mềm. Loại xơ chuối có tính chất vật lí như: độ xốp, độ hút ẩm, độ trương nở và độ chịu lực tốt hơn xơ cotton ( các nguồn tin được nêu rõ trong đề tài). Sợi tơ chuối đã được sử dụng trong ngành sản xuất thủ công mỹ nghệ, sản xuất giấy, sản xuất dây thừng, dệt vải. Các sản phẩm sản xuất từ sợi chuối rất thân thiện với môi trường. Cây chuối sau khi thu hoạch được quả thì thân cây chuối hầu hết là bị vứt bỏ bừa bãi trên các kênh rạch, chính điều đó đã làm ảnh hưởng không tốt đến môi trường sống. Qua việc chứng kiến và trải nghiệm chúng tôi nhận thấy đã có nhiều sáng kiến của bà con nông dân đã dùng bẹ cây chuối phơi khô để sản xuất ra những sản phẩm thủ công mỹ nghệ truyền thống rất có giá trị, cũng có những sáng kiến dùng bẹ cây chuối để sản xuất giấy, sản xuất sợi tơ chuối để làm ra các sản phẩm như miếng đệm, miếng giải sàn rất đẹp. Thực tế cho thấy việc tận dụng nguồn nguyên vật liệu này hầu hết mang tính nhỏ lẻ không giải quyết được hết nguồn nguyên liệu dư thừa sau thu hoạch. 9 Trong quá trình nghiên cứu tại vùng bãi trồng chuối của nông dân xã Tự Nhiên chúng tôi thấy thân cây chuối bị chặt vứt bừa bãi trên ruộng khi được hỏi việc sử dụng thân cây chuối làm gì? Chúng tôi hỏi 4 bác nông dân thì đều nhận được câu trả lời giống nhau : Chẳng sử dụng làm gì mà chỉ vứt đi như thế này: Vườn chuối nhà Bà Nguyễn Thị Liên và Ông: Trần Văn Khắc – xã Tự Nhiên Chúng tôi quan sát sự phân hủy của rất nhiều thân cây chuối trên ruộng thì thấy mùi thối bốc lên rất khó chịu đồng thời có nhiều cây có chứa những con sâu nhậy làm ảnh hưởng không tốt đến những cây khác. Qua quan sát phần bẹ chuối qua từng lớp chúng tôi so sánh có rất nhiều điểm tương đồng với bẹ của cây chuối Abaca. Khảo sát trên một vùng rộng lớn của bãi chuối được lắng nghe tâm sự của những người dân, họ đều có chung điều mong muốn có một giải pháp của các nhà khoa học xử lí thân cây chuối sau thu hoạch Chúng tôi đã có được sự chia sẻ từ phía các bác nông dân trồng chuối khi được hỏi về nếu có một dự án sản xuất sợi tơ chuối từ thân cây thì người nông dân có hợp tác cùng với các nhà khoa học hay không?. Chúng tôi đều nhận được câu trả lời hoàn toàn ủng hộ và hợp tác với các nhà khoa học để tạo ra một chu trình khép kín từ khâu trồng cây giống, chăm sóc cho tới khi thu hoạch. Khi khảo sát thực nghiệm chúng tôi nhận thấy nguyền nguyên liệu là thân cây chuối rất dồi dào chuối được thu hoạch quanh năm đây là điều kiện tốt để đề tài phát triển đưa vào thực tiễn. * Nguồn nguyên liệu: Chúng tôi tiến hành nghiên cứu thực tế tại địa bàn bãi bồi xã Tự NhiênThường Tín- Hà Nội và xã Mễ Sở- Văn giang- Hưng Yên. Kết quả thu được như sau: Tổng diện tích đất bãi của xã Tự Nhiên: 317ha 10 Tổng diện tích đất bãi xã Mễ Sở: 424ha Bảng 1 Tên cây trồng Chuối Ngô Cây ăn trái Cây sắn, Khoai Cây khác Tự Nhiên 171(ha) 63(ha) 31.7(ha) 40 ( ha) 11.3(ha) Mễ Sở 212(ha) 42(ha) 112(ha) 41(ha) 17 (ha) Tổng Diện Tích 383(ha) 105(ha) 143.7(ha) 81(ha) 28.3(ha) ( Theo số liệu thống kê vật nuôi cây trồng của HTX nông nghiệp xã TN và Mễ Sơ năm 2013). Dựa trên các số liệu diện tích trồng chuối và theo công trình nghiên cứu khoa học do giáo sư Nguyễn Lân Hùng tư vấn bà con nông dân trồng chuối từ 100 đến 110 cây/ 500m2 .  Từ đó suy ra 2000 đến 2200 cây / ha * 383 = 766000 đến 842600 cây. Thời gian sinh trưởng và phát triển của cây chuối từ lúc trồng đến khi thu hoạch là 11 tháng như vậy trong một năm nếu chỉ tính riêng cây chuối Mẹ thì có khoảng 800000 thân chuối sau thu hoạch  Trong khi đó trung bình một thân cây chuối có khối lượng 19.5 kg như vậy khối lượng sợi tơ chuối thu được là 19.5 * 800000 * 2,85% = 444600kg = 444,6 tấn sợi. Những con số tính toán trên có thể nói lên phần nào giá trị kinh tế của nguồn nguyên liệu phụ phẩm dư thừa này tính trên địa bàn 2 xã bên sông Hồng Tự Nhiên và Mễ Sở.  Mặt khác cũng trong quá trình khảo sát thực tế ở địa bàn 2 xã cho thấy chỉ có một lượng thân cây rất ít được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi gia súc như gà, vịt, lợn, dê theo nghiên cứu khoa học đề tài thân cây chuối làm thức ăn cho dê thì thành phần dinh dưỡng có trong thân cây chuối là rất ít vì vậy hiệu quả chăn nuôi thấp. 11  Theo thống kê của người nông dân thì có tới 95% thân cây chuối là vứt đi ngay trên thửa ruộng sau thu hoạch. 2. Quá trình thu sợi tơ chuối tiêu hồng Xuất phát từ kết quả của việc khảo sát thực tiễn tại bãi chuối của hai xã Tự Nhiên và Mễ Sở chúng tôi đã xuống vườn chuối của Bác nông dân Nguyễn Thị Tuyển ở xã Tự Nhiên. Vườn chuối có diện tích rộng gần 2000m 2, trồng toàn bộ giống chuối tiêu hồng đang trong vụ thu hoạch buồng, có rất nhiều cây chuối sau khi thu buồng còn chưa được đốn bỏ, chúng tôi đã hỏi ý kiến và xin Bác 10 thân cây chuối ở tại vườn này. Các thân cây sau khi được chặt bỏ loại phần lá có chiều cao trung bình là 2,11m, đường kính trung bình của phần thân cây là 16,28cm, khối lượng trung bình là 20,8kg. Chúng tôi đã làm công việc thu gom tại vườn rồi thuê xe trở về nhà để tiến hành nghiên cứu thực nghiệm: + Đầu tiên loại bỏ phần gốc và một lớp bẹ bên ngoài đã bị mục nát, sau đó đo chiều dài, đường kính và khối lượng của từng thân cây. Chúng tôi đã thực nghiệm trên 9 thân cây. Kết quả thu được như sau: ( Bảng 2) Cây chuối C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 Chiều dài (m) 2,02 2,0 2,31 1,59 2,03 1,79 2,05 1,9 1,92 Chu vi gốc(cm) 57 60,5 61 56,5 61 63 64,5 52,5 59 Chu vi ngọn(cm) 45 43 41 40 43 45 43,5 37 41 16,2 15,3 16,5 17,1 17,1 14,2 16 26,5 18,6 22,3 20 23 19,4 19,6 Đường kính TB(cm) Khối lượng(kg) 16,24 16,4 22 23 12 + Sau khi thu thập được đầy đủ số liệu về thân cây chuối song chúng tôi bắt tay vào thực hiện công việc bóc bẹ. Chúng tôi sử dụng 9 cây đầu tiên để tiến hành, công việc bóc bẹ với những công cụ còn thô sơ. Song chúng tôi đem số bẹ đã được bóc đi ép hết nước công cụ là máy ép nước mía của gia đình ông Phạm Văn Yêm thôn Nỏ Bạn xã Vân Tảo – Thường Tín và được số liệu như sau: Cây chuối Khối lượng bẹ (kg) C1 C2 C3 Trung bình 14 16 16,5 15,5 + Công đoạn cuối cùng chúng tôi đem số bẹ đã ép hết nước đi thí nghiệm trên 3 cách cụ thể là: Cách 1: Ngâm bẹ chuối trong dung dịch kiềm NaOH Địa điểm chúng tôi thí nghiệm trong phòng thí nghiệm của trường THPT Văn Tảo. Chúng tôi đã có ý tưởng tự pha 5g dung dịch NaOH 95% vào 5kg nước được dung dịch NaOH nồng độ 0,095%. Kèm theo đó là 03 ống nhựa đường kính phi 90 có nắp đậy. Bỏ phần bẹ đã ép nước vào trong 3 ống nghiệm lần lượt chứa các dung dịch trên sao cho nước dung dịch ngập phần bẹ chuối, mỗi ống chứa 5kg bẹ đã ép nước rồi đậy nắp. Thời gian ngâm 5 ngày đến 7 ngày quan sát thấy các bẹ chuối bị mềm nhũn ra và các sợi tơ bị dời khỏi nhau. Lấy phần sợi tơ đã bị phân hủy ra đem giũ và phơi khô.  Kết quả thu được: ( Bảng 3) 13 Khối lượng sản phẩm Thân cây chuối ban đầu C1 % C2 22 kg % 23 kg C3 % 26,5 kg Bẹ sau khi tách bỏ lõi 14 kg 63,6 16 kg 69,5 16,3 kg 60,3 Bẹ sau khi ép nước 5,1 kg 23,1 6,2 kg 26,9 6,6 kg 24,9 Lượng tơ sợi thu được sau 7 ngày 0,44 kg 2 0,47 kg 2,04 0,6 kg 2,2 Ưu điểm: Dễ lấy sợi, không tốn thời gian cho việc chờ đợi lấy sợi. Nhược điểm: Sợi bị tác dụng với dung dịch tạo ra keo làm kết dính các sợi lại với nhau. Khi rũ lấy sợi thì sợi dễ bị đứt, số lượng tơ thu được bị hao đi một phần. Sợi tơ dễ bị bện thành vón cục khó sử dụng. Kết luận: Sau khi tiến hành thí nghiệm chúng tôi nhận thấy lượng tơ thu được có độ bết dính cao các sợi tơ bị giảm tính chất bền dai về mặt cơ học lượng tơ bị hao đi, theo kiến thức hóa học chương trình lớp 12 bài tính chất của xenlulozo chúng em nhận thấy trong quá trình ngâm đã xảy ra phản ứng hóa học giữa xenlulozo và bazơ NaOH, bằng cách dùng quỳ tím thử dung dịch trước khi ngâm và sau khi ngâm cho thấy giấy quỳ bị nhạt mau đi rất nhiều chứng tỏ nồng độ dung dịch NaOH bị giảm đi vì điều đó đã làm tơ bị bết dính. * Cách 2: Dùng nhiệt luộc sợi tơ ở 1000C Địa điểm thí nghiệm tại bếp truyền thống nhà ông Lưu Quang Lợi thôn Xâm Hồ xã Vân Tảo. Công cụ kèm theo là chiếc nồi truyền thống. Chúng tôi tiến hành thu tơ trên 3 mẫu thân cây chuối C4; C5; C6 số liệu được ghi trong Bảng 2 Chúng tôi bắt đầu bắt tay vào làm, đầu tiên cho bẹ chuối đã được ép bỏ nước vào nồi rồi đổ nước cho ngập bẹ rồi nhóm bếp đun nóng cho sôi với nhiệt độ 1000C với khoảng thời gian 30 đến 45 phút. Để nguội bẹ chuối rồi dũ lấy tơ. 14 Học sinh Kiệt và Diễm đang tiến hành luộc bẹ chuối  Kết quả thu được: Bảng 4 Khối lượng sản phẩm C4 Thân cây chuối ban đầu 18.6 kg Bẹ sau khi tách bỏ lõi 14 kg 63,6 16,7 kg 69,5 15,3 kg 60,3 Bẹ sau khi ép nước 5,1 kg 23,1 6,3 kg 26,9 6,0 kg 24,9 Lượng tơ sợi thu được sấy ở 400C 0,49 kg 2,63 0,55kg 2,46 0,52kg 2,6 % C5 % 22,3kg C6 % 20 kg Ưu điểm: Lấy sợi cực nhanh Nhược điểm: Tốn kém về vật chất, tơ lấy được không được bảo đảm về màu sắc, sợi tơ bị rối nên rất khó cuộn thành cuộn những sợi dài. Kết luận: Sau khi tiến hành thí nghiệm chúng em nhận thấy lượng tơ thu được có một chút vẫn có độ kết tinh vì trong quá trình nuộc trong nhiệt độ đã làm mất đi một ít chất lignin, hemixenlulo các sợi tơ bị biến đổi màu sắc, về sợi tơ về mặt cơ học lượng tơ bị hao đi không nhiều, 15 * Cách 3: Tước sợi tươi sống sau khi ép nước Địa điểm tại hàng bán nước mía của gia đình học sinh Phạm Thị Diễm. Dụng cụ sử dụng cho cách 3 là 1 chiếc lược có độ thưa giữa các răng lược là 1,2mm và máy ép nước mía. Chúng tôi tiến hành thí nghiệm trên 3 mẫu cây C7;C8; C9 các thông số được ghi trên Bảng 2. Tiến hành thực nghiệm chúng tôi cho bẹ chuối đã được ép hết nước rũ trong nước cho hết phần thịt còn lại trên bẹ chưa hết khi ép. Để ráo nước rồi sử dụng dao cùn vuốt mạnh một lượt vừa là cho hết nước vừa là để làm bong hết phần thịt chưa dập khi ép. Sau đó chúng tôi dùng lược đã chuẩn bị như trên làm công cụ biến bẹ chuối thành sợi tơ chuối. Để nguyên bản của bẹp chuối và dùng lược chải từ trên xuống cho hết chiều dài của bẹ chuối . Cứ làm như vậy cho tới khi tơ được lấy hết.  Kết quả chúng tôi lấy được như sau: ( Bảng 5) Khối lượng sản phẩm C7 Thân cây chuối ban đầu 23 kg Bẹ sau khi tách bỏ lõi 16,8 kg % C8 % 19,4 kg 63,6 14,7 kg C9 % 19,6 kg 69,5 15,1 kg 60,3 16 Bẹ sau khi ép nước 6,2 kg 23,1 5,3 kg 26,9 5,1 kg 24,9 Khối lượng tơ 0,71 kg 3,08 0,55kg 2,83 0,52kg 2,65 Ưu điểm: Sợi lấy được bảo đảm về độ dài và độ bền chắc, sợi tơ thu được có màu sắc đẹp, khối lượng tơ thu được cao. Cách làm này dễ làm ít tốn kém, dễ cuốn thành sợi và tiện dụng cho việc làm hàng thủ công mỹ nghệ. Nhược điểm: Thời gian dũ lấy sợi lâu, sợi tơ vẫn còn phần thịt bám xung quanh, nếu không được sấy khô ở nhiệt độ thích hợp sẽ bị ẩm mốc. Kết luận: Cách thu tơ bằng cách tước bẹ tươi chúng tôi đã tiến hành làm trên 3 mẫu cây chuối số 7; 8; 9 dựa vào bảng kết quả cho thấy khối lượng tơ thu được nhiều, sợi cũng dài và rất dễ bện vào nhau thành những sợi dài và cuộn thành cuộn sợi. Vì không có sự ảnh hưởng của các chất hóa học cũng như về nhiệt độ nên màu sắc đẹp, độ dẻo dai cao thuận lợi cho việc bện thừng, bện chão cũng như trong việc sản xuất hàng thủ công. Chúng tôi nhận thấy cách thu tơ này cũng là cách thu sợi chuối của người dân Philipin nhưng nếu được cải tiến nhờ vào máy móc thì năng xuất thu tơ sẽ được tăng lên rất nhiều 3. Đánh giá sản phẩm qua các cách sản xuất sợi tơ chuối Kể từ khi đưa ra ý tưởng nghiên cứu cho đến khi chúng tôi bắt tay vào làm đề tài chúng tôi đã nghiên cứu và thử nghiệm theo rất nhiều cách khác nhau, 3 cách được nêu trong đề tài đã được chúng tôi thực hiện rất nhiều lần để rồi rút ra những kết quả cụ thể. Trong tất cả 3 cách sản xuất tơ dựa vào các bảng thống kê đều cho thấy lượng tơ sợi khá ổn định có tỉ lệ thuận với khối lượng của thân cây chuối; Chất lượng tơ càng ở các bẹ bên ngoài thì càng có tính bền dai hơn các bẹ bên trong của thân cây và lượng tơ thu được cũng chiếm tỉ lệ nhiều hơn. Ưu và nhược điểm của từng cách làm đã được chúng tôi xem xét một cách tỉ mỉ và hoàn toàn dựa trên thực tế nghiên cứu : + Đối với cách 1: sợi tơ có tham gia phản ứng trực tiếp với dung dịch NaOH ( Đã được kiểm nghiệm bằng quỳ tím dung dịch trước và sau thời gian ngâm bẹ chuối), vì vậy có tạo ra chất kết dính nên các sợi tơ bị dính vào nhau, làm cho quá trình cuốn sợi rất khó, dễ bị đứt. 17 + Đối với cách 2: Sau khi luộc phần bẹ rồi ngâm trong khoảng thời gian ngắn thì sợi tơ vẫn giữ được sự dẻo dai nhưng lại biến đổi về màu sắc, sợi tơ ngắn cũng cuốn khá dễ và ít bị đứt hơn so với phương pháp 1 + Đối với cách 3: sợi tơ có phần óng mượt hơn và không có sự kết dính lẫn nhau cho nên dễ cuốn thành những sợi tơ song song nối nhau thành sợi dài độ bền và dẻo dai của sợi tơ tốt không bị đứt trong quá trình cuộn. 18 Qua 3 cách thực nghiệm trên chúng tôi nhận thấy cách 3 là ưu việt nhất có tính khả thi tốt hơn rất nhiều so với 2 cách còn lại, đồng thời nó cũng phù hợp nhiều nhất với ngành thủ công mỹ nghệ. Là một học sinh THPT chúng em chưa đủ điều kiện cả về kiến thức cúng như về vật chất và thời gian cho nên mọi việc tiến hành nghiên cứu chỉ là thủ công hoặc là tận dụng những máy móc dụng cụ của Bố Mẹ sẵn có trong gia đình. Song chúng em mong muốn đề tài sẽ có một dây truyền máy móc hiện đại để sản xuất tơ mang lại năng suất cao, chúng em xin mạnh dạn đưa ra một thiết kế như sau: 1. Thân cây chuối được thu hoạch từ ruộng đem rửa sạch 2. Chặt bỏ phần gốc bằng máy chém, rồi đưa qua máy ép thủy lực để chẻ đôi theo chiều dọc cây chuối rồi loại bỏ phần lõi. 3. Thân cây chuối sau khi đã loại bỏ được đưa lên băng truyền rồi dẫn đến máy ép nước, băng truyền phải đảm bảo bẹ cây chuối nằm dọc 4. Băng truyền dẫn bẹ qua máy ép rồi tiếp tục chuyển động qua máy tước sợi. 5. Máy ép nước có nguyên lí làm việc như máy ép nước mía bao gồm hai quả lu bằng hình trụ bằng kim loại chuyển động ngược chiều nhau nhờ hệ thống bánh răng. 6. Máy tước sợi bao gồm hai quả lu hình trụ có rãnh quấn quanh trên bề mặt được làm bằng kim loại, các đỉnh ránh cách nhau 0,15cm. Hai quả lu này cũng chuyển động ngược chiều nhau 7. Hai máy ép nước và tước sợi phải được gắn vào một hệ thống bánh răng sao cho tốc độ quay bằng nhau để tránh bẹ sau khi bị ép nước lại bị ùn tắc khi đi qua máy tước sợi. 8. Sợi sau khi được tước tiếp tục chuyển động theo băng truyền đến máy sấy ở nhiệt độ 400c. 9. Sợi được đưa ra thành từng bó theo chiều dài của thân cây gập đôi. Qua nghiên cứu công nghệ của các nước trên thế giới, chúng tôi nhận thấy đã có những công trình sáng chế ra chiếc máy tước sợi chuối cho năng suất cao, trong phạm vi nghiên cứu của học sinh không có đủ kinh phí và thời gian nên chúng em đã sử dụng máy ép nước mía để ép nước sau đó dùng dụng cụ thủ công tước lan chổi để tước thành những sợi nhỏ. Các sợi nhỏ được bện xoắn vào nhau để thành những sợi dài và cuộn thành cuộn sợi. 19 PHẦN IV: KẾT LUẬN Đề tài nghiên cứu khoa học kỹ thuật “Sản xuất tơ sợi từ thân cây chuối tiêu hồng” thuộc lĩnh vực khoa học vật liệu, đề tài là một phát hiện mang tính mới về nguồn nguyên liệu dồi dào có sẵn trong phế phụ phẩm nông nghiệp mà lâu nay đã bị bỏ đi một cách lãng phí, đề tài có ý nghĩa khoa học và mang lại hiệu quả kinh tế như sau: 1. Ý nghĩa về khoa học: - Đề tài đưa ra các cách sản xuất sợi tơ chuối từ thân cây chuối tiêu hồng - Tận dụng được nguồn phụ phẩm nông nghiệp và làm giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường do thân cây chuối gây ra. 2. Hiệu quả kinh tế xã hội: - Cung cấp nguồn nguyên liệu tự nhiên thay thế cho tre, mây, gỗ, nứa ..đang ngày càng cạn kiệt, cho ngành sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ, ngành dệt, giấy - Đề tài sẽ mang lại nguồn thu nhập thêm cho người nông dân trồng chuối. Đề tài của chúng em còn thiếu rất nhiều điều kiện để nghiên cứu rộng và sâu hơn nữa. Rất mong nhận được sự giúp đỡ của Hội đồng khoa học, để đề tài có thể được ứng dụng vào thực tiễn. 20
- Xem thêm -