Polime rong riềng, sắn dây

Phần I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Dong riềng và tinh bột dong riềng
1.1.1. Cây dong riềng và củ dong riềng
Dong riềng (Canna edulis Ker) là cây thân thảo, họ chuối hoa (cannaceae) có nhiều
tên gọi khác nhau tùy theo từng địa phương như khoai chuối, khoai lào, dong tây,
khoai riềng, củ đót, chuối nước.
Cây dong riềng có chiều cao trung bình từ 1,2 đến 1,5m, có cây cao trên 2,5m thường
có màu xanh hoặc xanh xen tía. Thân gồm những đốt dài tiếp phần củ. Thân rễ phình
to thành củ giống hình củ riềng, nhưng to hơn, chiều dài đạt tới 60 cm, phân nhiều
nhánh và chứa nhiều tinh bột, nằm trong đất. Thân rễ gồm nhiều đốt, mỗi đốt có một lá
vảy, lúc mới ra lá vảy có hình chóp nhọn, khi lá to, lá vảy bị rách ra và tiêu dần. Trên
mỗi đốt của thân củ có những mầm có thể phát triển thành nhánh. Nhánh của củ có thể
chia thành các nhánh cấp 1 đến cấp 3. Vỏ của thân củ có màu biến động từ trắng đến
vàng kem và hồng tía. Kích thước củ biến động khá lớn tùy thuộc vào điều kiện chăm
bón.
Giải phẫu thân rễ cho thấy phía ngồi cùng của củ là biểu bì gồm những tế bào dẹt,
tiếp là nhu mơ và bên trong có những bó cương mơ và những bó mạch dẫn, libe (mạch
rây) và gỗ. Những tế bào nhu mô ở đây chỉ chứa một số hạt tinh bột. Vào trong nữa là
lớp trụ bì rất rõ và trong cùng là nhu mơ chứa nhiều hạt tinh bột.

Hình 1.1 Cây và củ dong riềng
Củ dong riềng có nhiều cơng dụng: luộc để người ăn, làm bột, nấu rượu... Tinh bột
dong riềng có thể làm hạt trân châu, miến, bánh đa, và các loại thức ăn tổng hợp khác.
Tinh bột dong riềng có hàm lượng amyloza thuộc loại cao, nên có nhiều lợi thế để sản
xuất các sản phẩm cần độ dai, giòn như miến, trân châu. Ở nước ta, một sản lượng rất


lớn dong riềng được dùng để sản xuất miến. Miến sản xuất từ tinh bột dong riềng dai,
giòn rất được ưa chuộng. Có nhiều làng nghề phát triển kinh tế tốt nhờ sản phẩm miến
như ở Đông thọ - Thái Bình, Hồi Đức – Hà Nội...Dong riềng chế biến thành bột thu

lợi hơn cả trồng lúa trong điều kiện khó khăn. Ngồi ra, dong riềng cịn có nhiều cơng
dụng khác. Trong thân cây dong riềng có sợi màu trắng, có thể sử dụng chế biến thành
sợi dệt, thành các loại bao bì nhỏ. Cả củ, thân, lá đều có thể sử dụng làm thức ăn chăn
ni.
Thành phần hóa học
Hàm lượng (%)
Nước
70-72
Gluxit (trong đó tinh bột chiếm 70,9 23,4-24,2
%)
Chất đạm
0,9-1,0
Chất béo
0,2-0,3
Chất khống
1,3-1,4
Chất xơ
1,2-1,3
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của củ dong riềng
1.1.2. Bột dong riềng
Từ củ dong riềng, thông qua quá trình chế biến, thu được tinh bột dong riềng. Có hai
loại tinh bột dong riềng là tinh bột khô và tinh bột ướt. Hiện nay, miến được sản xuất
chủ yếu từ tinh bột dong riềng ướt. Thông thường, tinh bột dong riềng ướt được sản
xuất ở các vùng người dân làm nghề sản xuất miến và vùng nguyên liệu trồng củ dong.
Tinh bột dong riềng ướt được bảo quản kín trong bao hoặc trong hầm kín và sử dụng
để làm miến cả năm. Tính trung bình, 1000 kg củ dong riềng sau khi chế biến thu được
250 – 300 kg tinh bột ướt.
Từ tinh bột ướt, đem phơi nắng hoặc sấy khô sẽ thu được tinh bột dong riềng khô, có
thể bảo quản được trong thời gian dài.

Tinh bột dong riềng ướt

Tinh bột dong riềng khô


Hình 1.2 Tinh bột dong riềng
Thành phần hóa học

Hàm lượng

Tinh bột (%)
Tro (%)

80-90
0,2-1,0

Xơ (%)

0,3-0,8

Độ ẩm (%)
pH

13-14
3,8-7

Bảng 1.2 Thành phần chính của tinh bột dong riềng
Tinh bột dong riềng là loại có kích thước hạt lớn, vì vậy nó lắng rất nhanh. Nhờ đó mà
tinh bột dong riềng được sử dụng để làm miến và các sản phẩm khác.Tinh bột dong
riềng là thành phần nguyên liệu chủ yếu trong quá trình sản xuất miến. Tinh bột dong

riềng được chế biến từ phần củ. Cũng như cấu tạo chung của tinh bột, hạt tinh bột
dong riềng cũng có cấu tạo tương tự như các loại hạt tinh bột của các loại củ và hạt
khác.
1.1.3 Phương pháp chế tạo bột dong riềng từ củ dong diềng
Công nghệ chế biến các loại củ, đặc biệt là củ dong riềng có tính chất truyền thống và
tương đối phổ biến, làm tăng giá trị sử dụng của cây dong riềng đồng thời góp phần
làm tăng thu nhập cho bà con nơng dân. Sản phẩm chính thu được là tinh bột dong
riềng.


Qui trình sản xuất tinh bột dong riềng
Thuyết minh sơ đồ
Bước 1: Làm sạch củ dong
Củ dong được đưa vào hệ thống máy rửa củ. Mục đích của cơng đoạn rửa củ là loại bỏ
ra khỏi củ dong riềng các loại đất, đá, tạp chất bẩn và một phần vỏ củ, rễ.
Bước 2: Nghiền củ dong
Củ dong sau khi rửa được đưa tới hệ thống máy nghiền, xát. Trong công đoạn này củ
dong được nghiền, xát dưới tác động của mâm (hoặc lô) nghiền, xát quay ở tốc độ cao,
tạo thành hỗn hợp lỏng gồm bã, nước tinh bột.
Bước 3: Lọc tinh bột dong riềng
Đối với phương pháp nghiền lọc khơng liên hồn
Q trình nghiền và tách lọc tinh bột, bã được thực hiện trên 02 máy móc thiết bị khác
nhau. Hỗn hợp bã, tinh bột, nước sau nghiền được đưa tới hệ thống bể chứa, sau đó
được bơm sang các máy tách bã (hình trụ trịn, có mơ tơ, cánh khuấy, màng lọc), hoà
thêm nước, dưới tác động quay của cánh khuấy tinh bột sẽ được tách ra qua màng lọc
xuống bể chứa và lắng tinh bột. Quá trình đánh lọc được tiến hành liên tục cho đến khi


lượng tinh bột được tách ra hoàn toàn, xơ bã sẽ được xả ra khu bể chứa tập trung để xử
lý.

Đối với phương pháp nghiền lọc liên hồn
Q trình nghiền và tách tinh bột, bã sẽ được thực hiện đồng thời trên cùng một máy
nghiền lọc liên hoàn. Trong quá trình nghiền, hỗn hợp tinh bột, nước được tách ra khỏi
xơ bã và qua màng lọc vào bể lắng tinh bột.
Bước 4: Lắng, rửa tinh bột dong riềng
Sau công đoạn tách bã, tinh bột được để lắng, tách nước, tách bột non, tiếp đó sẽ được
đánh, lọc, lắng, nhằm rửa sạch phần nhựa của củ dong và loại bỏ tạp chất làm cho tinh
bột trắng sạch. Công đoạn đánh lọc, lắng tinh bột này được tiến hành cho đến khi nước
khơng cịn vẩn đục. Kết thúc giai đoạn lắng, sau khi gạn hết nước và phần cặn bã phía
trên, sẽ thu được tinh bột ướt, có độ ẩm từ 38- 40% có thể sử dụng ngay làm nguyên
liệu sản xuất miến hoặc bảo quản kín hàng năm trong bao nilon chôn dưới đất (hoặc
trong bể xi măng) hay phơi nắng để có tinh bột khơ tùy theo mục đích sử dụng.
Bước 5: Làm khô tinh bột
Tinh bột sạch sau khi lắng lọc, tách nước thường được làm khô theo phương pháp phơi
nắng. Dùng nong, nia hoặc bạt để phơi tinh bột.
Bước 6: Bảo quản tinh bột
Sau khi tinh bột được sản xuất xong, đem đóng trong 2 lớp bao: bên ngoài là bao PP,
bên trong là bao PE. Bảo quản trong kho cao ráo, thoáng mát.
1.2. Nhựa polivinylancol PVA, nhựa thơng và glycerin
1.2.1. Nhựa polivinylancol PVA
PVA có tính chất quan trọng nhất là khả năng tan trong nước, dễ tạo màng, chịu dầu
mỡ, nó có độ bền kéo cao, chất lượng kết dính tuyệt vời và khả năng hoạt động như
một tác nhân phân tán - ổn định.
Khi khối lượng PVA giảm, độ nhạy nước hay khả năng tan trong nước tăng. Khi tăng
khối lượng phân tử thì thu đƣợc độ bền kéo, độ bền xé, độ giãn dài, độ mềm dẻo cao
hơn. Một trong các ứng dụng của PVA là dùng để liên kết hoặc cán mỏng hai bề mặt,
trong các ứng dụng làm chất kết dính, nó dùng để liên kết một số loại hạt, sợi hay các
vật liệu khác.
PVA có rất nhiều ứng dụng trong cơng nghiệp cũng như trong đời sống, dùng làm chất
kết dính hay chất tạo nhũ, đƣợc dung trong sản xuất bao gói, trong mỹ phẩm hay đƣợc

dùng làm xơ sợi trong dệt may… Sản phẩm từ PVA đang là vật liệu cần cho cuộc sống
hiện đại. Bởi nó ngày càng trở nên an tồn hơn, nhỏ gọn hơn, trong hơn, sạch hơn,
mềm mại hơn, bền hơn, rẻ hơn.
1.2.2. Nhựa thơng
1.2.3. Glycerin
1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Pamela Molina đã chế tạo vật liệu polime- compozit từ tinh bột dong riềng nên nền nhựa PVA và PLA
bằng cách tinh bột dong riềng được sàng lọc giữ trong 2 giờ ở 40 ℃ trong tủ sấy, sau đó hịa tan trong
dung mơi glixerol với tỉ lệ tinh bột: glixerol 40:60. Trộn đều 16g nhựa PVA, 2,8g nhựa PLA với tinh bột
trong glyxerin, khuấy đều được hỗn hợp đồng nhất cho vào buồng trộn trong 20 phút ở 120 ℃ với
tốc độ quay 90 vòng/phút. Vật liệu được nén 17,24 MPa trong máy ép trong 10 phút ở 120℃
Samantha Borja đã chế tạo keo từ tinh bột dong riềng nên nền nhựa PVA bằng cách pha dung môi
gồm 68% nước, 10% glycerol, 20% dầu khoáng khuấy ở tốc dộ 200 vịng/ phút trong 3 phút, sau đó
cho polyme vào với tỉ lệ polyme: dung môi là 1:5 tiếp tục khuấy ở 75 vòng/ phút ở 85 ℃ trong 30
phút. Khi PVA đã bị phá vỡ, tinh bột dong riềng được thêm vào, tỉ lệ tinh bột: dung dich PVA là 1:5 và
cho thêm 0,25g natri bezoat (tác nhân bảo quản) khuấy ở 75 vòng/ phút ở 85 ℃ trong 10 phút.

1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước


Phần II: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ

Glycerin

Nhựa thông

Nhựa PVA (polyvinyl alcohol)

Tinh bột giong riềng

2.1. Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ, thiết bị
Nguyên liệu và hóa chất:
Dụng cụ, thiết bị:
Cốc thủy tinh 250ml, 500ml
Đũa thủy tinh
Bếp điện
Chảo chống dính

2 cái
1 cái
1 cái
1 cái

2.2. Chế tạo tinh bột dong riềng từ củ dong riềng
Cách chế tạo tinh bột giong riềng được tiến hành thủ cơng tương tự như q trình
nghiền bột sắn dây truyền thống: Dong riềng ở dạng củ được mài trên giá nhơm mỏng
có đục các lỗ nhỏ, hỗn hợp thu được tiếp tục được nghiền mịn nhờ máy xay, sau đó lọc
bỏ phần bã rồi lấy phần dung dịch để lắng trong khoảng 4 - 5 giờ thì gạn bỏ lớp nước
trên bề mặt tinh bột sẽ thu được tinh bột ướt, sau đó đem phơi khơ sẽ thu được tinh bột
dong riềng khô. Độ mịn của tinh bột phụ thuộc rất lớn vào quá trình nghiền và quá
trình lắng lọc. Bột dong riềng thành phẩm được bảo quản trong các túi nilon buộc kín,
tránh hiện tượng hút ẩm
2.3. Nghiên cứu chế tạo vật liệu polime-compozit từ tinh bột dong riềng trên nền
nhựa PVA
Trộn đều nhựa PVA, tinh bột giong riềng và nhựa thông với lượng đã định sẵn trong
dung môi Glyxerin.
Gia nhiệt hỗn hợp trên bếp điện đến nhiệt độ khoảng 150- 200, sao cho hạt nhựa được

tan hết (khoảng 20 - 25 phút/ mẫu), trong quá trình đun phải liên tục khuấy đảo để hỗn
hợp được trộn đều, tránh trường hợp nhựa bị cháy.
Đổ hỗn hợp nhựa lên trên tấm bìa giấy cứng và tán mỏng, làm nguội nhựa bằng khơng
khí sau đó mang nhựa đi thử độ bền cơ lý cũng như khả năng phân hủy sinh học.