Nghiên cứu chiết tách chất màu từ hạt điều nhuộm bằng dung môi hữu cơ với sự trợ giúp của sóng siêu âm để nhuộm màu cho vải cotton dệt thoi

- Tình hình sử dụng chất màu tự nhiên trong lĩnh vực Dệt may 17 1.1.1.
- Tình hình sử dụng chất màu tự nhiên trong lĩnh vực dệt may trên thế giới 17 1.1.2.
- Tình hình sử dụng chất màu tự nhiên tại Việt Nam 18 1.2.
- Chất màu từ hạt điều nhuộm 22 1.2.1.
- Tính chất hóa học của chất màu annatto 25 1.2.4.1.
- Chất màu annatto 25 1.2.4.2.
- Ứng dụng của chất màu annatto 27 1.2.6.
- Phƣơng pháp chiết tách chất màu từ annatto 28 1.2.7.
- Phƣơng pháp chiết tách chất màu 40 2.4.2.
- Phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng và định lƣợng chất màu 42 2.4.4.
- Đánh giá chất lƣợng chất màu annatto 50 3.2.1.
- Hiệu suất chiết và hàm lƣợng chất màu tổng 52 3.4.
- Ảnh hƣởng của điều kiện chiết tách tới hàm lƣợng chất màu tổng 55 3.6.
- Trong đó phần kết quả nghiên cứu chiết tách chất màu từ hạt điều nhuộm (từ mục 3.1 đến mục 3.6) đã đƣợc nhóm SVNCKH báo cáo trong hội nghị SVNCKH 2016.
- Một số ứng dụng của chất màu từ hạt điều nhuộm 27 Hình 1.8.
- Sơ đồ quy trình chiết tách chất màu và nhuộm cho vải cotton từ annatto 40 Hình 2.3.
- Ảnh chụp hạt điều nhuộm qua các công đoạn xử lý chiết tách chất màu 49 Hình 3.2.
- Ảnh chụp bằng kính hiển vi quang học bề mặt hạt điều nhuộm trƣớc và sau khi chiết tách chất màu (×40) 49 Hình 3.3.
- Phổ UV-Vis của chất màu annatto chiết từ hạt điều nhuộm trong dung môi metanol (A3B3C1) 50 Hình 3.5.
- Ảnh hƣởng tƣơng tác của dung tỷ và thời gian tới hàm lƣợng chất màu ở 37°C 55 Hình 3.9.
- Ảnh hƣởng tƣơng tác của dung tỷ và nhiệt độ tới hàm lƣợng chất màu ở 33 phút 55 Hình 3.10.
- Ảnh hƣởng của nhiệt độ chiết đến giá trị hấp thụ chất màu tại thời gian chiết 20 phút và dung tỉ 10/1 (ml/g) 56 Hình 3.11.
- Độ kỳ vọng và điều kiện tối ƣu cho hàm lƣợng chất màu tổng cực đại 57 Hình 3.13.
- Quá trình chuyển chất màu dạng Bixin không tan sang dạng tan hoàn toàn 58 Hình 3.16.
- Đƣờng cong phổ phản xạ của các mẫu vải cotton nhuộm với chất màu annatto 63 Hình 3.18.
- Đƣờng cong K/S của các mẫu vải nhuộm với chất màu annatto 64 Hình 3.19.
- Một số nguyên liệu chất màu tự nhiên hay dùng để nhuộm vải 18 Bảng 1.2.
- Bảng giá trị ƣớc lƣợng các hệ số hồi quy của hàm mục tiêu là hàm lƣợng chất màu tổng 54 Bảng 3.4.
- Giá trị L*a*b*, C*, h° của các mẫu vải cotton dệt thoi nhuộm với chất màu annatto 61 Bảng 3.5.
- Kết quả độ mao dẫn theo phƣơng ngang của các mẫu vải 71 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 9 LUẬN VĂN THẠC SỸ DANH MỤC CÁC KÍ KIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT AFM Kính hiển vi lực nguyên tử (Atomic force microscope) CCD Mô hình hợp tâm (Central Composite Design) CTPT Công thức phân tử CODEX-CAC Ủy ban tiêu chuẩn hóa thực phẩm quốc tế (Codex Alimentarius Commission) DX10 Phần mềm quy hoạch thực nghiệm (Design Expert 10) FAO Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (Food and Agriculture Organization of the United Nations) FT-IR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (Fourier Transform Infrared Spectrometer) RSM Phƣơng pháp bề mặt đáp ứng (Response Surface Methodology) UV-Vis Phổ hấp thụ phân tử (Ultraviolet-Visible) β Beta Ʋ Upsilon D Dung tỷ H Thời gian T Nhiệt độ MCoT1 Mẫu vải cotton cầm màu trƣớc nhuộm với nồng độ chất màu 0,2% mvải MCoT2 Mẫu vải cotton cầm màu trƣớc nhuộm với nồng độ chất màu 1% mvải MCoT3 Mẫu vải cotton cầm màu trƣớc nhuộm với nồng độ chất màu 2% mvải MCoS1 Mẫu vải cotton cầm màu sau nhuộm với nồng độ chất màu 0,2% mvải MCoS2 Mẫu vải cotton cầm màu sau nhuộm với nồng độ chất màu 1% mvải Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 10 LUẬN VĂN THẠC SỸ MCoS3 Mẫu vải cotton cầm màu sau nhuộm với nồng độ chất màu 2% mvải MCoK1 Mẫu vải cotton không cầm màu nhuộm với nồng độ chất màu 0,2% mvải MCoK2 Mẫu vải cotton không cầm màu nhuộm với nồng độ chất màu 1% mvải MCoK3 Mẫu vải cotton không cầm màu nhuộm với nồng độ chất màu 2% mvải Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 11 LUẬN VĂN THẠC SỸ MỞ ĐẦU 1.
- Cuối thế kỷ XIX, chất màu tổng hợp ra đời, chúng đã chiếm ƣu thế nhờ có thể chủ động sản xuất với số lƣợng lớn, màu sắc đa dạng, tƣơi đẹp, bền và rẻ.
- Tuy nhiên, trong vòng 20 năm trở lại đây, y học đã ghi nhận không có một loại chất màu tổng hợp nào là an toàn tuyệt đối cho sức khỏe con ngƣời.
- Do vậy, việc ứng dụng chất màu tự nhiên có độ bền màu cao, màu sắc đa dạng để tạo màu cho các sản phẩm trong các lĩnh vực dƣợc phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm, may mặc đang là xu hƣớng đƣợc ƣa chuộng vì tính an toàn, không gây dị ứng, có khả năng phân hủy sinh học, không độc hại và không gây ung thƣ.
- Chất màu chiết xuất từ hạt điều nhuộm (Bixin Orellana L) là annatto, một trong số những chất màu tự nhiên thuộc gam màu sáng, có màu vàng cam và đƣợc sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ: thực phẩm, mỹ phẩm, dƣợc phẩm và ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực dệt may.
- Đồng thời, chất màu chiết xuất từ hạt điều nhuộm đã đƣợc chứng minh có tính chống oxi hóa, tính kháng khuẩn và hoạt tính sinh học cao [1].
- Trong nƣớc đã có rất nhiều các phƣơng pháp chiết tách chất màu tự nhiên nói chung và chiết tách chất màu annatto nói riêng: phƣơng pháp truyền thống nhƣ chƣng ninh trong dung dịch kiềm, phƣơng pháp ngấm kiệt, phƣơng pháp dùng Soxhlet, phƣơng pháp đun hoàn lƣu, phƣơng pháp lôi cuốn hơi nƣớc.
- Phƣơng pháp chiết tách chất màu tự nhiên nhờ sự hỗ trợ của sóng siêu âm cho hiệu quả chiết tách tăng, do ảnh hƣởng của bọt khí trong dung môi bởi sự dịch chuyển của sóng siêu âm [3].
- Tuy nhiên, việc chiết tách chất màu từ hạt điều nhuộm bằng dung môi hữu cơ với sự trợ giúp của sóng siêu âm để nhuộm màu cho vải cotton dệt thoi thì chƣa có công trình nghiên cứu nào đƣợc công bố.
- Do đó, đề tài “Nghiên cứu chiết tách chất màu từ hạt điều nhuộm bằng dung môi hữu cơ với sự trợ giúp của sóng siêu âm để nhuộm màu cho vải cotton dệt thoi” sẽ cung cấp thông tin hoàn thiện hơn về quy trình chiết tách chất màu, quy trình nhuộm màu cho vải cotton dệt thoi, khả năng lên màu, sự khác biệt về ánh màu giữa các mẫu có điều kiện cầm màu khác nhau, và các cấp độ bền màu của vải với quá trình gia công ƣớt.
- Góp phần khai thác có hiệu quả và phát triển rộng rãi chất màu này, đặc biệt trong lĩnh vực tạo màu cho các sản phẩm dệt may có tính sinh thái.
- Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu quy trình chiết tách, ảnh hƣởng của nhiệt độ, thời gian, dung tỷ đến hiệu suất và hàm lƣợng chất màu của dịch chiết từ hạt điều màu Việt Nam bằng dung môi metanol với sự hỗ trợ của sóng siêu âm.
- Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 13 LUẬN VĂN THẠC SỸ Tìm phƣơng trình hồi quy thực nghiệm và điều kiện tối ƣu cho quá trình chiết tách chất màu bằng mô hình hợp tâm (CCD) và phần mềm Design Expert 10 (DE10).
- Nhuộm màu cho vải cotton dệt thoi trong môi trƣờng kiềm với nồng độ chất màu khác nhau, theo ba phƣơng pháp: cầm màu trƣớc, cầm màu sau và không cầm màu.
- Quy trình nhuộm màu cho vải cotton dệt thoi trong môi trƣờng kiềm với các nồng độ chất màu khác nhau.
- Chiết tách chất màu annatto bằng dung môi metanol trong bể siêu âm.
- Đánh giá chất lƣợng và định lƣợng chất màu thông qua.
- Phƣơng pháp đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis - Đánh giá hiệu quả chiết tách qua hai thông số: hiệu suất và hàm lƣợng chất màu - Lập kế hoạch thực nghiệm, xử lý và phân tích kết quả thực nghiệm bằng mô hình hợp tâm và phần mềm Design Expert 10 - Xác định sự phụ thuộc của hàm mục tiêu đến các biến số theo phƣơng pháp bề mặt đáp ứng (RSM - Response Surface Methodology.
- Vải cotton dệt thoi  Nhuộm màu cho vải cotton dệt thoi bằng chất màu thu đƣợc từ hạt điều nhuộm, trong môi trƣờng kiềm, bằng công nghệ nhuộm tận trích với nồng độ chất màu khác nhau theo ba phƣơng pháp: cầm màu trƣớc, cầm màu sau, và không cầm màu.
- Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Cung cấp thông tin khoa học về quy trình chiết tách chất màu từ hạt điều nhuộm có sự hỗ trợ của sóng siêu âm, các điều kiện chiết tách tối ƣu để thu đƣợc hiệu suất chiết và hàm lƣợng chất màu cực đại.
- Cung cấp thông tin khoa học về quy trình nhuộm màu cho vải cotton dệt thoi từ chất màu chiết tách đƣợc từ hạt điều nhuộm với nồng độ khác nhau theo ba phƣơng pháp: cầm màu trƣớc, cầm màu sau, không cầm màu.
- Cung cấp thông tin, kiến thức về khả năng lên màu của mẫu vải dệt thoi cotton với chất màu đã chiết tách đƣợc và các cấp độ bền màu của mẫu đã nhuộm với quá trình gia công ƣớt.
- Cung cấp thông tin, kiến thức khoa học về một số chỉ tiêu sinh thái của mẫu vải đã nhuộm bằng chất màu chiết tách đƣợc từ hạt điều nhuộm nhƣ: độ bền cơ học, độ thông thoáng, độ mao dẫn.
- Có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tế sản xuất chất màu annatto từ hạt điều nhuộm để tạo màu cho sản phẩm trong các lĩnh vực mỹ phẩm, thực phẩm, dƣợc phẩm và đặc biệt là trong lĩnh vực dệt nhuộm, tạo ra các sản phẩm nhuộm màu tự nhiên có tính sinh thái cao.
- Việc cô đặc chất màu annatto giúp thuận lợi cho việc lƣu kho, vận chuyển và sử dụng nhƣ các thuốc nhuộm thƣơng mại 6.
- Tình hình sử dụng chất màu tự nhiên trong lĩnh vực Dệt may [2,4-7] Con ngƣời từ xa xƣa đã biết sử dụng các chất màu tự nhiên để làm màu nhuộm trong nhiều lĩnh vực nhƣ: ẩm thực, hội họa, thủ công, mỹ nghệ, mỹ phẩm… và đặc biệt sử dụng làm màu nhuộm cho vải vóc.
- Các chất màu tự nhiên có nguồn gốc từ: Thực vật, động vật, khoáng vật.
- Chất màu tự nhiên đƣợc sử dụng rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực: hội họa, tạo màu cho các vật dụng sinh hoạt hàng ngày, cho thực phẩm, cho nƣớc uống, cho mỹ phẩm.
- Tình hình sử dụng chất màu tự nhiên trong lĩnh vực dệt may trên thế giới Trên thế giới, nhƣ ở Trung quốc, Ấn Độ, Ai cập… việc phát triển, sử dụng chất màu tự nhiên đã đƣợc tồn tại từ lâu đời.
- Theo một số nghiên cứu cho thấy chất màu tự nhiên đƣợc sử dụng sớm nhất ở Trung quốc vào những năm 2600 trƣớc công nguyên.
- Ở Ấn Độ sử dụng “Lac” một loại chất màu tự nhiên để nhuộm cho vải bông và tơ tằm từ màu tím đến đỏ bằng cách cầm màu sử dụng với các hóa chất khác nhau.
- Một số nƣớc ở Châu Phi vẫn còn sử dụng chất màu từ một số cây trộn với đất tạo thành bột hóa trang và nhuộm màu cho quần áo.
- Chất màu trong tự nhiên có màu sắc khá phong phú.
- Tình hình sử dụng chất màu tự nhiên tại Việt Nam Nghề Dệt nhuộm đã có từ lâu ở nƣớc ta, từ thế kỷ thứ III vải dệt đã đƣợc nhuộm bằng chất màu lấy từ gỗ vang cho màu đỏ.
- Đến thế kỷ XV, ở một số nơi nghề dệt nhuộm đã đƣợc chuyên môn hóa tách khỏi nông nghiệp nhƣ: vùng Kinh Bắc chuyên nhuộm đen bằng chất màu từ củ nâu cho màu nâu và nhúng bùn trong một thời gian nhất định để tạo thành màu đen, Thăng Long có phố Hàng Đào nhuộm điều nổi tiếng.
- Đặc biệt là các vùng núi phía Bắc, ngƣời dân tộc đã biết dùng chất màu tự nhiên một cách đa dạng và có ý nghĩa kinh tế cao.
- Một số nguyên liệu chất màu tự nhiên hay dùng để nhuộm vải 1.
- Nguồn: http://www.epharmacognosy.com Có thể thấy chất màu tự nhiên đƣợc sử dụng khá đa dạng và có nhiều gam màu khác nhau.
- Thuốc nhuộm tổng hợp có nhiều ƣu việt hơn hẳn so Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 22 LUẬN VĂN THẠC SỸ với chất màu tự nhiên nhƣ sự thuận tiện, tiết kiệm thời gian trong công nghệ nhuộm, màu sắc đa dạng, phong phú, độ bền màu cao và giá cả phải chăng đã làm cho thuốc nhuộm tổng hợp có phạm vi sử dụng rộng rãi, gần nhƣ trong công nghiệp ngƣời ta không sử dụng thuốc nhuộm tự nhiên.
- Do đó phạm vi sử dụng chất màu tự nhiên dần dần bị thu hẹp lại.
- Để giải quyết những hạn chế đó, ngƣời ta trở về với thiên nhiên để tìm chất màu tự nhiên mới và làm phong phú nguồn chất màu tự nhiên đã biết.
- Muốn có những màu có ánh tƣơi nhƣ: vàng kim, cam thì chỉ có những chất màu từ một vài loại thảo mộc nhƣ củ nghệ, cây becbery (không có ở Việt Nam) cho màu này.
- Chất màu từ hạt điều nhuộm 1.2.1.
- Quả không ăn đƣợc nhƣng đƣợc thu hoạch để lấy hạt, trong đó có chứa rất nhiều bixin, thành phần chính của chất màu annatto.
- Nó là nguồn cung cấp chính cho một loại chất màu tự nhiên, có màu vàng đỏ, sản xuất từ quả.
- Chất màu lấy đƣợc từ hạt điều nhuộm có màu đỏ và vàng.
- Sản lƣợng sản xuất và tiêu thụ hạt điều trên thế giới (tấn/năm) Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 25 LUẬN VĂN THẠC SỸ triển và ứng dụng đa dạng chất màu annatto vào các lĩnh vực khác nhau, góp phần tích cực vào việc thúc đẩy phát triển cây công nghiệp nƣớc nhà.
- Chất màu chiết tách đƣợc trong hạt điều chủ yếu là annatto.
- Tính chất hóa học của chất màu annatto .
- Chất màu annatto Hình 1.3.
- Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang ĐỖ THỊ PHƢƠNG MAI 26 LUẬN VĂN THẠC SỸ Annatto là một chất màu tự nhiên, không gây độc hại, không gây ảnh hƣởng tới sức khoẻ con ngƣời nên đã đƣợc Ủy ban tiêu chuẩn hóa thực phẩm quốc tế (CODEX - CAC) đƣa vào danh mục các phẩm màu tự nhiên đƣợc sử dụng an toàn cho thực phẩm và dƣợc phẩm.
- Tính chất của hợp chất mang màu Chất màu chủ yếu trong phần cơm của hạt điều nhuộm là bixin và norbixin.
- Ứng dụng của chất màu annatto [5] Ban đầu chất màu annatto đƣợc ngƣời dân bản địa Trung và Nam Mỹ sử dụng trong nghệ thuật vẽ lên cơ thể và son môi.
- Chất màu dạng Norbixin dùng cho sản phẩm phomat, bơ, trứng, sữa.
- Chất màu dạng bixin dùng cho sản phẩm kem, bánh, đồ uống… Ngoài tạo màu cho thực phẩm, nó còn có rất nhiều lợi ích cho sức khỏe nhƣ hạt cây làm thuốc tẩy giun, lá cây chữa lị, sốt, sốt rét, một số bộ phận khác của cây làm thuốc chống say nắng, viêm amiđan, bỏng, viêm màng phổi, trị tiêu chảy.
- Bằng việc thay đổi và phát triển quy trình nhuộm, ngƣời ta đã tìm ra tơ tằm là loại vật liệu hấp thụ tốt nhất chất màu này.
- Khi nhuộm chất màu bixin đƣợc thủy phân chuyển về dạng tan trong nƣớc là Norbixin và bắt màu lên vải.
- Ngoài ra, chất màu annatto còn dùng nhuộm cho cotton, sợi nylon và Hình 1.7.
- Một số ứng dụng của chất màu từ hạt điều nhuộm.
- Chất màu này có ái lực tƣơng đối cao với sợi nylon và polyester.
- Mặc dù thuốc nhuộm tự nhiên không thể tồn tại lâu dài với thời gian nhƣng ngƣời ta đã phát triển quy trình làm cho chất màu có thể bền hơn trên vật liệu tơ sợi.
- Phƣơng pháp chiết tách chất màu từ annatto Phƣơng pháp chiết là phƣơng pháp thu lấy chất cần tách từ hỗn hợp nhiều chất bằng dung môi, sau đó cô và tinh chế các cấu tử có trong hỗn hợp thành các cấu tử riêng.
- Nhiệt độ Nhiệt độ chiết có ảnh hƣởng đến khả năng chiết tách chất màu annatto trong hạt điều.
- Khi nhiệt độ tăng thì tăng tốc độ chuyển khối hay chính là tốc độ vận chuyển chất màu từ nguyên liệu vào dung môi, và đồng thời làm giảm độ nhớt dung môi, do đó, tốc độ vận chuyển chất màu diễn ra nhanh hơn và hiệu quả hơn.
- Tuy nhiên, chất màu annatto dễ bị phá hủy và biến đổi cấu trúc bởi nhiệt độ cao, vì vậy nhiệt độ chiết tách phù hợp sẽ làm cho hàm lƣợng annatto thu đƣợc trong quá trình chiết tách đạt giá trị cao nhất.
- Vì vậy, cần xác định thời gian chiết phù hợp để quá trình chiết tách chất màu từ hạt điều nhuộm đạt hiệu suất cao nhất có thể.
- Dung tỷ Dung tỷ cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hƣởng tới hiệu suất của quá trình chiết tách chất màu annatto.
- Với cùng một lƣợng nguyên liệu, nếu dung tỷ tăng thì quá trình bão hòa dung môi diễn ra chậm hơn và chất màu thu đƣợc nhiều hơn, nếu dung tỷ quá thấp thì quá trình bão hòa dung môi diễn ra nhanh và lƣợng chất màu trích ly ra ít hơn.
- Tuy nhiên, chỉ tới điểm bão hòa thì hiệu suất chiết tách chất màu thu đƣợc là tối đa.
- Nếu dung tỷ vƣợt quá ngƣỡng bão hòa, thì chất màu cũng không trích ly ra đƣợc nữa.
- Do đó, việc xác định đƣợc dung tỷ chiết tách phù hợp để thu đƣợc chất annatto nhiều nhất và hiệu suất chiết tách chất màu cao nhất là rất quan trọng

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt