NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA DUNG DỊCH CHITOSAN VÀ XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ POLYMER

i

LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian gần 3 tháng thực hiện đề tài “ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT
LƯU BIẾN CỦA DUNG DỊCH CHITOSAN VÀ XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG
PHÂN TỬ POLYMER ”, đến nay đề tài của em đã được hoàn thành.Trong quá
trình thực hiện đo đạc và nghiên cứu tuy còn gặp nhiều khó khăn nhưng với sự giúp
đỡ của các thầy cô giáo, bạn bè và đặc biệt là sự chỉ dẫn tận tình của thầy : PGS.TS
NGÔ ĐĂNG NGHĨA đã động viên em để em hoàn thành tốt đề tài của mình. Do
thời gian thực hiện đề tài còn hạn chế nên em không tránh khỏi những thiếu sót
trong quá trình thực hiện. Vì vậy em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các
thầy cô và bạn bè để đề tài của em được hoàn thiện hơn nữa.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS NGÔ ĐĂNG NGHĨA
đã giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện.

Nha trang, ngày 20 tháng 06 năm 2010
Sinh viên thực tập
Lã Văn Kiên


ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ..........................................................................................................i
MỤC LỤC ..............................................................................................................ii
DANH MỤC BẢNG ...............................................................................................v
DANH MỤC HÌNH ...............................................................................................vi
LỜI MỞ ĐẦU .........................................................................................................1
PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ CHITIN- CHITOSAN................................................2
1.1. Sơ lược về chitin-chitosan. ............................................................................2
1.1.1. Nguồn gốc của chitin- chitosan...............................................................2

1.1.2. Cấu trúc hóa học của chitin- chitosan và các dẫn xuất.............................3
1.1.3. Tính chất vật lý và hóa học của chitin/chitosan. ......................................8
1.1.3.1. Tính chất vật lý ................................................................................8
1.1.3.2. Tính chất hoá học.............................................................................9
1.1.4. Khả năng hấp thụ tạo phức với các ion kim loại chuyển tiếp của
chitin/chitosan và một vài dẫn xuất.................................................................10
1.1.5. Một số ứng dụng của chitin /chitosan và các dẫn xuất..........................11
1.2. Tổng quan về lưu biến học. ........................................................................14
1.2.1. Khái niệm chung về tính lưu biến. ........................................................14
1.2.2. Ứng suất ..............................................................................................14
1.2.3. Tốc độ trượt.........................................................................................14
1.2.4. Tính nhớt và lực nhớt ..........................................................................15
1.3. Một số tính chất của chất lỏng.....................................................................15
1.3.1. Tính chảy..............................................................................................15
1.3.2. Tính liên tục .........................................................................................16
1.3.3. Chất lỏng NIUTON và chất lỏng PHI_NIUTON. .................................16
1.3.4. Các tính chất của chất lỏng PHI_NIUTON. ..........................................17


iii

1.4. Xác định khối lượng phân tử polime của dung dịch chitosan.......................18
1.4.1. Mục đích. .............................................................................................18
1.4.2. Phương pháp........................................................................................18
1.4.2.1. Độ nhớt tuyệt đối (η)......................................................................19
1.4.2.2. Độ nhớt tương đối (ηtđ) ..................................................................20
1.4.2.3. Độ nhớt riêng (ηr)..........................................................................20
1.4.2.4. Độ nhớt rút gọn (ηrg) .....................................................................20
1.4.2.5. Độ nhớt đặc trưng ([η]) ..................................................................20
PHẦN 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................22

2.1. Đối tượng nghiên cứu..................................................................................22
2.1.1. Chitosan ...............................................................................................22
2.1.2. Acid acetic............................................................................................22
2.2. Phương pháp nghiên cứu. ............................................................................23
2.2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm. .......................................................................23
2.2.3. Thí nghiệm xác định khối lượng phân tử polime. ..................................29
PHẦN 3 : KẾT QỦA NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN......................................30
3.1. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU..........................................................................30
3.1.1 Kết quả xác định độ nhớt của dung dịch chitosan ở các nồng độ 2%;
2,5 %; 3% hòa tan trong dung dich acid acetic 1 % đo ở roto số 3 và 4...........30
3.1.1.1 Kết quả xác định độ nhớt của dung dịch chitosan ở nồng độ 2%
hòa tan trong dung dịch acid acetic 1% đo bằng roto số 3. (bảng 3.1) .........30
3.1.1.2 Kết quả xác định độ nhớt của dung dịch chitosan ở nồng độ 2,5 %
hòa tan trong dung dịch acid acetic 1% đo bằng roto số 3. (bảng 3.2) .............32
3.1.1.3 Kết quả xác định độ nhớt của dung dịch chitosan ở nồng độ 3%
hòa tan trong dung dịch acid acetic 1% đo bằng roto số 4 ( bảng 3.3 ) ........34
3.1.2. Kết quả xác định độ nhớt của dung dịch chitosan ở các nồng độ
0,5%;1%; 1,5% hòa tan trong dung dich acid acetic 1 % đo ở roto 1. .............36
3.1.2.1. Kết quả xác định độ nhớt của dung dịch chitosan ở nồng độ 0,5 %
hòa tan trong dung dịch acid acetic 1% (bảng 3.4) ......................................36


iv

3.1.2.2. Kết quả xác định độ nhớt của dung dịch chitosan ở nồng độ 1% hòa tan
trong dung dịch acid acetic 1% ( bảng 3.5 ).......................................................38
3.1.2.3. Kết quả xác định độ nhớt của dung dịch chitosan ở nồng độ 1,5 %
hòa tan trong dung dịch acid acetic 1% ( bảng 3.6 ) ...................................40
3.1.3. Kết quả xác định khối lượng phân tử polymer của dung dịch chitosan. .42
3.1.4 Khảo sát những mối quan hệ của dung dịch chitosan ở các nồng độ

0,5%; 1%; 1,5%; 2%; 2,5%, 3%. ....................................................................44
3.1.4.1. Khảo sát mối quan hệ giữa độ nhớt và tốc độ roto của tất cả các
nồng độ tại một nhiệt độ là 200C. ...............................................................44
3.1.4.2. Khảo sát mối quan hệ giữa độ nhớt và nồng độ của dung dịch
chitosan ở các nhiệt độ khác nhau tại một tốc độ roto cố định là 0,3
vòng/phút .................................................................................................46
3.1.4.3. Khảo sát mối quan hệ giữa nhiệt độ với độ nhớt ở các nồng độ
khác nhau tại cùng một tốc độ roto cố định là 0,3 vòng/phút.......................49
3.1.4.4. Khảo sát mối quan hệ giưa tốc độ trượt và ứng suất trượt của
dung dịch đo được trong cốc chuẩn. Ta xét tại một nhiệt độ là 200C cho tất
cả các nồng độ đo trong cốc chuẩn..............................................................52
PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN .....................................................55
4.1. KẾT LUẬN. ..............................................................................................55
4.2. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN.....................................................................................56
TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................57


v

DANH MỤC BẢNG
Trang

Bảng.2.1. Bảng biểu diễn hệ số cho các roto......................................................... 24
Bảng 3.1. Độ nhớt dung dịch chitosan ở nồng độ 2% ở các nhiệt độ đo. .............. 30
Bảng 3.2. Độ nhớt dung dịch chitosan ở nồng độ 2.5% ở các nhiệt độ đo. ........... 32
Bảng 3.3. Độ nhớt dung dịch chitosan ở nồng độ 3% ở các nhiệt độ đo. .............. 34
Bảng 3.4: Độ nhớt dung dịch chitosan, tốc độ trượt và ứng suất tại nồng độ 0,5%
ở các nhiệt độ khác nhau....................................................................................... 36
Bảng 3.5: Độ nhớt dung dịch chitosan, tốc độ trượt và ứng suất tại nồng độ 1% ở
các nhiệt độ khác nhau.......................................................................................... 38

Bảng 3.6: Độ nhớt dung dịch chitosan, tốc độ trượt và ứng suất tại nồng độ 1,5 %
ở các nhiệt độ khác nhau....................................................................................... 40
Bảng 3.7. Kết quả xác định khối lượng khối lượng phân tử polymer..................... 42
Bảng 3.8. Bảng số liệu về tốc độ roto với độ nhớt của nhiều nồng độ ở một nhiệt độ là
200C...................................................................................................................... 44
Bảng 3.9. Bảng số liệu về nhiều nồng độ với độ nhớt ........................................... 46
của dung dịch chitosan ở nhiều nhiệt độ ............................................................... 46
Bảng 3.10. Bảng số liệu về nhiều nhiệt độ với độ nhớt của dung dịch chitosan ở
nhiều nồng độ khác nhau ...................................................................................... 49
Bảng 3.11.Bảng số liệu về quan hệ giữa tốc độ trượt và ứng suất trượt đo trong
cốc chuẩn tại nhiệt độ 200C .................................................................................. 52


vi

DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Quá trình chiết tách chitin ........................................................................2
Hình 1.2. Biểu diễn cho đường dòng mỗi phần tử chất lưu có phương tiếp tuyến
với đường dòng .....................................................................................................17
Hình 2.1. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa ứng suất với tốc độ trượt và đường
biểu diễn tính chất của các chất lỏng......................................................................18
Hình 3.1: Biểu đồ biểu diễn độ nhớt của dung dịch chitosan theo tốc độ quay của
roto ứng với các nhiệt độ khác nhau. .....................................................................30
Hình 3.2: Biểu đồ biểu diễn độ nhớt của dung dịch chitosan theo tốc độ quay của
roto ứng với các nhiệt độ khác nhau. .....................................................................32
Hình 3.3: : Biểu đồ biểu diễn độ nhớt của dung dịch chitosan theo tốc độ quay
của roto ứng với các nhiệt độ khác nhau. ...............................................................34
Hình 3.4: : Biểu đồ biểu diễn độ nhớt của dung dịch chitosan theo tốc độ quay
của roto ứng với các nhiệt độ khác nhau. ...............................................................37

Hình 3.5: Biểu đồ biểu diễn độ nhớt của dung dịch chitosan theo tốc độ quay của
roto ứng với các nhiệt độ khác nhau. .....................................................................39
Hình 3.6: Biểu đồ biểu diễn độ nhớt của dung dịch chitosan theo tốc độ quay của
roto ứng với các nhiệt độ khác nhau. .....................................................................41
Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn độ nhớt nội của dung dịch chitosan ..............................42
Hình 3.8: Đồ thi biểu diễn mối quan hệ giữa độ nhớt với tốc độ roto ở nhiều nồng
độ khác nhau tại nhiệt độ 200C ..............................................................................45
Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa độ nhớt và nồng độ ở các nhiệt độ
khác nhau tại một tốc độ roto cố định là 0,3 vòng/phút ..........................................46
Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ và độ nhớt của các nồng
độ khác nhau tại một tốc độ roto cố định là 0,3 vòng/phút .....................................49
Hình 3.11. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ trượt với ứng suất của các
nồng độ chitosan khác nhau đo trong cốc ..............................................................52


1

LỜI MỞ ĐẦU
Chitosan là polysaccarit nhiều thứ hai sau cellulose tìm thấy trong tự nhiên.
Sản phẩm chitin-chitosan đã có nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng trong thực
tế. Chitin có ứng dụng làm da nhân tạo và là nguyên liệu trung gian cho các chất
quan trọng chitosan glucozamin và các chất có giá trị khác. Chitosan có nhiều ứng
dụng trong các ngành nông nghiệp công nghiêp, y dược và bảo vệ môi trường
như:sản xuất glucozamin, chỉ khâu phẫu thuật, thuốc,vải…với khả năng ứng dụng
rộng rãi chitin-chitosan mà nhiều nước trên thế giới và cả Việt Nam đã nghiên cứu
và sản xuất các sản phẩm này.
Giáp xác là nguồn nguyên liệu dồi dào chiếm 1/3 tổng sản lượng nguyên liệu
thủy sản ở Việt Nam. Hàng năm các nhà máy chế biến thủy sản đã thải bỏ một
lượng phế liệu giáp xác khá lớn khoảng 70000 tấn/năm. Việc sản xuất chitosan có
nguồn gốc từ vỏ tôm mang lại hiệu quả kinh tế cao.

Để góp phần tìm hiểu thêm về lĩnh vực chitosan cũng như tính chất của nó
em thực hiện đề tài “ Nghiên cứu tính chất lưu biến của dung dich chitosan và
xác định khối lượng của polymer ” với sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS NGÔ
ĐĂNG NGHĨA. Đây là đề tài nghiên cứu còn khá mới ở trường, vì thế trong quá
trình thực hiện đề tài tuy em đã cố gắng tìm hiểu học hỏi nhưng vẫn không tránh
khỏi những thiếu sót, sai phạm kính mong sự góp của các thầy cô và các bạn để đề
tài của em được hoàn thiện hơn.


2

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ CHITIN- CHITOSAN
1.1. Sơ lược về chitin-chitosan.
1.1.1. Nguồn gốc của chitin- chitosan
Chitin có cấu trúc thuộc họ polysaccharide, hình thái tự nhiên ở dạng rắn. Nó
đươc xem là polymer tự nhiên quan trọng thứ hai của thế giới.Chitin là polyme sinh
học có nhiều trong thiên nhiên chỉ đứng sau xenluloza. Cấu trúc hóa học của chitin
gần giống với xenluloza Chitin có gốc từ chữ "chiton", tiếng Hy Lạp có nghĩa là vỏ
giáp. Chitin là thành phần cấu trúc chính trong vỏ (bộ xương ngoài) của các động
vật không xương sống trong đó có loài giáp xác (tôm, cua)

Hình 1.1. Quá trình chiết tách chitin

Còn chitosan chính là sản phẩm biến tính của chitin, là một chất rắn, xốp,
nhẹ, hình vảy, có thể xay nhỏ thành các kích cỡ khác nhau. Chitosan được xem là
polymer tự nhiên quan trọng nhất. Với đặc tính có thể hoà tan tốt trong môi trường
acid, chitosan được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, mỹ phẩm, dược
phẩm ... Giống như cellulose, chitosan là chất xơ, không giống chất xơ thực vật,

3

chitosan có khả năng tạo màng, có các tính chất của cấu trúc quang học…Chitosan
có khả năng tích điện dương do đó nó có khả năng kết hợp với những chất tích điện
âm như chất béo, lipid và acid mật. Chitosan là polymer không độc, có khả năng
phân hủy sinh học và có tính tương thích về mặt sinh học. Trong nhiều năm qua,
các polymer có nguồn gốc từ chitin đặc biệt là chitosan đã được chú ý đặc biệt như
là một loại vật liệu mới có ứng dụng đặc biệt trong công nghiệp dược, y học, xử lý
nước thải và trong công nghiệp thực phẩm như là tác nhân kết hợp, gel hóa, hay tác
nhân ổn định…
Trong các loài thủy sản đặc biệt là trong vỏ tôm, cua, ghẹ, hàm lượng, chitin
- chitosan chiếm khá cao dao động từ 14 - 35% so với trọng lượng khô. Vì vậy vỏ
tôm, cua, ghẹ là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất chitin - chitosan.
1.1.2. Cấu trúc hóa học của chitin- chitosan và các dẫn xuất
Chitin là polisaccarit mạch thẳng, có thể xem như là dẫn xuất của xenlulozơ,
trong đó nhóm (-OH) ở nguyên tử C(2) được thay thế bằng nhóm axetyl amino (NHCOCH3) (cấu trúc I). Như vậy chitin là poli (N-axety-2-amino-2-deoxi-b-Dglucopyranozơ) liên kết với nhau bởi các liên kết b-(C-1-4) glicozit. Trong đó các
mắt xích của chitin cũng được đánh số như của glucozơ:


4

Chitosan được xem là polymer tự nhiên quan trọng nhất, là dẫn xuất của
chitin. Chitosan là dẫn xuất đề axetyl hoá của chitin, trong đó nhóm (–NH2) thay
thế nhóm (COCH-) ở vị trí C(2). Chitosan được cấu tạo từ các mắt xích Dglucozamin liên kết với nhau bởi các liên kết b-(1-4)-glicozit, do vậy chitosan có
thể gọi là poly b-(1-4)-2-amino-2-desglucoza hoặc là poly b-(1-4)-D- glucozamin
(cấu trúc III).

Quá trình đề acetyl của chitin để chuyển sang chitosan

5


6

Như vậy chitosan là polymer sinh học có khối lượng phân tử lớn và rất giống
cellulose.

1 :Chitin , 2: Chitosan , 3: xenluloza.
(gốc -D-glucose)
Như hình vẽ trên, thì sự khác biệt duy nhất giữa chitosan và cellulose là
nhóm amin (-NH2) ở vị trí C (2) của chitosan thay thế nhóm hydroxyl (-OH) ở
cellulose. Chitosan tích điện dương do đó nó có khả năng liên kết hóa học với
những chất tích điện âm như chất béo, lipid, cholesterol protein và các đại phân tử.
Chitin và chitosan rất có lợi ích về mặt thương mại cũng như là một nguồn vật chất
tự nhiên do tính chất đặc biệt của chúng như tính tương thích về mặt sinh học khả
năng hấp thụ, khả năng tạo màng và giữ các ion kim loại.
Màu của vỏ giáp xác hình thành từ hợp chất của chitin ( dẫn xuất của 4-xeton
và 4,4 di xeton-ß-carotene ). Bột chitosan có dạng hơi sệt trong tự nhiên và màu sắc
của nó biến đổi từ vàng nhạt đến trắng trong khi tinh bột và cellulose lại có cấu trúc
mịn và màu trắng.


7

a) Là cấu trúc của chitin poly (N-acetyl-β-D-glucosamine)
b) Cấu trúc chitosan poly (D-glucosamine).
c) Cấu trúc acetyl hoá một phần mạch chitosan.
Dưới đây là công thức cấu tạo của các dẫn xuất:

Trong công thức này thì nhóm R1 đã thế gốc (-H) của chitin tại vị trí C(5) và
vị trí C(2)


8

Dẫn xuất này chỉ thế tại vị trí cacbon số 2 của chitin và lúc này gốc (-H)
được giữ nguyên và thay thế vào đó là gốc (-COCH3) được thế bởi nhóm R

Gốc (-H) đã được thay thế bởi gốc R ở vị trí C(2) và vị trí C(5).
1.1.3. Tính chất vật lý và hóa học của chitin/chitosan.
1.1.3.1. Tính chất vật lý
Là một chất rắn, xốp, nhẹ, hình vảy, có thể xay nhỏ theo các kích cỡ khác
nhau. Có mầu trắng hay vàng nhạt, không mùi vị, không tan trong nước, dung dịch
kiềm và acid đậm đặc nhưng tan trong acid loãng (PH=6), tạo dung dịch keo trong,
có khả năng tạo màng tốt, nhiệt độ nóng chảy 309-3110C, trọng lượng phân tử trung
bình: 10.000-500.000 dalton tùy loại.


9

1.1.3.2. Tính chất hoá học
Trong phân tử chitin/chitosan có chứa các nhóm chức (-OH), ( -NHCOCH3)
trong các mắt xích N-axetyl-D-glucozamin và nhóm (–OH), nhóm (-NH2) trong các
mắt xích D-glucozamin có nghĩa chúng vừa là ancol vừa là amin, vừa là amit. Phản
ứng hoá học có thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế (O-), dẫn xuất thế
(N-) hoặc dẫn xuất thế (O-), (N-). Mặt khác chitin/chitosan là những polime mà các
monome được nối với nhau bởi các liên kết b-(1-4)-glicozit, các liên kết này rất dễ
bị cắt đứt bởi các chất hoá học như: axit, bazơ, tác nhân oxy-hóa và các enzim thuỷ
phân.

1. Các phản ứng của nhóm (–OH)
 Dẫn xuất sunfat
 Dẫn xuất O-axyl của chitin-chitosan
 Dẫn xuất O-tosyl hoá chitin-chitosan
2. Phản ứng ở vị trí N.
 Phản ứng N-axetyl hoá chitosan
 Dẫn xuất N-sunfat chitosan
 Dẫn xuất N-glycochitosan (N-hidroxy-etylchitosan)
 Dẫn xuất acroleylen chitosan
 Dẫn xuất acroleychitosan
3. Phản ứng xảy ra tại vị trí O, N.
 Dẫn xuất O,N-cacboxymetylchitosan
 Dẫn xuất N,O-cacboxychitosan
 Phản ứng cắt đứt liên kết b _1-4 glucosit


10

1.1.4. Khả năng hấp thụ tạo phức với các ion kim loại chuyển tiếp của
chitin/chitosan và một vài dẫn xuất.
Trong phân tử chitin/chitosan và một số dẫn xuất của chitin có chứa các
nhóm chức mà trong đó các nguyên tử Oxi và Nitơ của nhóm chức còn cặp electron
chưa sử dụng, do đó chúng có khả năng tạo phức, phối trí với hầu hết các kim loại
nặng và các kim loại chuyển tiếp như: Hg2+, Cd2+, Zn2+, Cu2+,Ni2+,Co2+.... Tuỳ
nhóm chức trên mạch polime mà thành phần và cấu trúc của phức khác nhau.
 Ví dụ: Phức Ni (II) với chitin có cấu trúc bát diện với số phối trí bằng
6, còn phức Ni (II) với chitosan có cấu trúc tứ diện với số phối trí
bằng 4.

trong đó

là mạng polime


11

1.1.5. Một số ứng dụng của chitin /chitosan và các dẫn xuất.
Chitin/chitosan và các dẫn xuất của chúng có nhiều đặc tính quý báu như: có
hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn, có khả năng tự phân huỷ sinh học cao, không
gây dị ứng, không gây độc hại cho người và gia súc, có khả năng tạo phức với một
số kim loại chuyển tiếp như: Cu(II), Ni(II), Co(II)... Do vậy chitin và một số dẫn
xuất của chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: Trong lĩnh vực xử lí
nước thải và bảo vệ môi trường, dược học và y học, nông nghiệp, công nghiệp, công
nghệ sinh học…
Các polisaccarit tự nhiên mà điển hình là chitosan, nhận được bằng cách đề
axetyl một phần của chitin. Chitosan và các dẫn xuất với đặc điểm có cấu trúc đặc
biệt với các nhóm amin trong mạng lưới phân tử có khả năng hấp phụ tạo phức với
kim loại chuyển tiếp như: Cu(II), Ni(II), Co(II) trong môi trường nước. Vì vậy, việc
nghiên cứu những đặc điểm về tính chất hóa học, khả năng hấp phụ kim loại đang là
vấn đề được các nhà khoa học quan tâm, và từng bước được áp dụng vào giải quyết
vấn đề ô nhiễm môi trường trên Trái Đất…
Tuy nhiên các thí nghiệm thực tế cho thấy chitosan có khả năng ức chế hoạt
động của một số loại vi khuẩn như E.Coli. Một số dẫn xuất của chitosan diệt được
một số loại nấm hại dâu tây, cà rốt, đậu và có tác dụng tốt trong bảo quản các loại
rau quả có vỏ cứng bên ngoài. Có thể bảo quản các loại thực phẩm tươi sống, đông
lạnh khi bao gói chúng bằng các màng mỏng dễ phân hủy sinh học và thân thiện với
môi trường. Thông thường người ta hay dùng màng PE để bao gói các loại thực
phẩm khô. Nếu dùng PE để bao gói các thực phẩm tươi sống thì có nhiều bất lợi do
không khống chế được độ ẩm và độ thoáng không khí (oxy) cho thực phẩm. Trong
khi bảo quản, các thực phẩm tươi sống vẫn "thở", nếu dùng bao gói bằng PE thì

mức cung cấp oxy bị hạn chế, nước sẽ bị ngưng đọng tạo môi trường cho nấm mốc
phát triển. Màng bao bọc bằng chitin và chitosan sẽ giải quyết được các vấn đề trên.
Trong thực tế người ta đã dùng màng chitosan để đựng và bảo quản các loại rau quả
như đào, dưa chuột, đậu, bưởi v.v... Màng chitosan cũng khá dai, khó xé rách, có độ
bền tương đương với một số chất dẻo vẫn được dùng làm bao gói. Một ứng dụng


12

nữa của chitosan là làm chậm lại quá trình bị thâm của rau quả. Rau quả sau khi thu
hoạch sẽ dần dần bị thâm, làm giảm chất lượng và giá trị. Rau quả bị thâm là do quá
trình lên men tạo ra các sản phẩm polyme hóa của oquinon. Nhờ bao gói bằng màng
chitosan mà ức chế được hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, làm thành phần của
anthocyamin, flavonoid và tổng lượng các hợp chất phenol ít biến đổi, giữ cho rau
quả tươi lâu hơn.Và ở nước ta có khá nhiều đề tài nghiên cứu và đã ứng dụng sản
xuất
Đối với dược phẩm và y học:
 Màng sinh học: nhờ vào tính ưu việt của Chitosan, cộng với đặc tính không
độc, hợp với cơ thể, tự tiêu huỷ được, nên Chitosan đã được ứng dụng rộng rãi và
có hiệu quả trong kỹ nghệ bào chế dược phẩm, làm thuốc chữa bỏng, giảm đau,
thuốc hạ cholesterol, thuốc chữa bệnh dạ dày, chống đông tụ máu, tăng sức đề
kháng, chữa xương khớp và chống đựợc cả bệnh ung thư...
 Thuốc : Điển hình trên thị trường dược hiện nay là loại thuốc chữa khớp
làm từ vỏ tôm có tên Glucosamin đang được thịnh hành trên toàn thế giới.

So với sản phẩm cùng loại thì Glucosamin có ưu thế hơn, do sản xuất từ
nguồn vỏ tôm tự nhiên nên sản phẩm ít gây phản ứng phụ, không độc hại và không
bị rối loạn tiêu hoá cho người bệnh(rất quan trọng).

13

Trong công nghiệp.
 Vải col dùng cho may mặc.
 Vải chịu nhiệt, chống thấm.
 Vải Chitosan dùng cho may quần áo diệt khuẩn trong y tế
 Làm tăng độ bền của giấy
 Dùng làm thấu kính tiếp xúc
 Góp phần tăng tính bền của hoa vải.
 Sử dụng trong sản xuất sơn chống mốc và chống thấm.
Trong nông nghiệp.
 Bảo quản quả, hạt giống mang lại hiệu quả cao.
 Dùng như một thành chính trong thuốc trừ nấm bệnh (đạo ôn, khô


vằn….).

 Dùng làm thuốc kích thích sinh trưởng cây trồng cho lúa, cây công
 nghiệp, cây ăn quả, cây cảnh…..
 Trong phim ảnh
 Phim Chitosan có độ nét cao.
 Không tan trong nước.
 Tan trong acid loãng như acid acetic
Trong công nghệ in ấn
 Dùng làm mực in cao cấp trong công nghệ in.
 Tăng cường độ bám dính của mực in.
 Trong công nghệ môi trường
 Xử lý nước thải công nghiệp rất hiệu quả.
 Xử lý nước thải trong công nghiệp nhuộm vải.
 Xử lý nước trong công nghiệp nuôi tôm, cá.

Trong công nghệ sinh học
 Chất mang cố định enzyme và cố định tế bào.
Trong công nghệ thực phẩm


Sản xuất ra màng mỏng để bao gói thực phẩm


14



Thay thế cho PE.



Màng Chitosan dễ phân hủy trong môi trường tự nhiên.

1.2. Tổng quan về lưu biến học.
1.2.1. Khái niệm chung về tính lưu biến.
Lưu biến học là 1 khoa học nghiên cứu về sự biến dạng và sự chảy của chất
lỏng và chất rắn dưới tác dụng của lực cơ học.
Độ nhớt của một chất lưu là thông số đại diện cho ma sát trong của dòng
chảy. Khi các dòng chất lưu sát kề có tốc độ chuyển động khác nhau, ngoài sự
chuyển động va đập giữa các phần tử vật chất còn có sự trao đổi xung lượng giữa
chúng. Những phần tử trong dòng chảy có tốc độ cao sẽ làm tăng động năng của
dòng chảy và ngược lại phần tử vật chất từ các dòng chảy có tốc độ chậm sẽ kìm
hãm chuyển động của dòng chảy và làm giảm động năng của dòng chảy. Kết quả là
giữa các lớp này xuất hiện một ứng suất trượt gây lên ma sát.
Độ nhớt trong chuyển động của chất lưu thực có hai vai trò:

 Một là tạo ra sự truyền chuyển động từ lớp nọ qua lớp kia nhờ đó mà
vận tốc trong dòng chất lưu thay đổi liên tục từ điểm này qua điểm
khác
 Chuyển một phần cơ năng của dòng thành nội năng của nó tức là tạo ra
sự khuếch tán cơ năng
1.2.2. Ứng suất
Khi chúng ta tác dụng một lực vuông góc hay tiếp tuyến lên một vật thể hoăc
một chất lỏng thì chúng sẽ trả lại ta những đáp ứng. Những đáp ứng đó là khác nhau
đối với từng loại vật chất. Đến khi chúng ta ngừng tác dụng lực thì nó sẽ quay trở
lại hình dạng ban đầu đối với chất rắn dẻo hoặc là sẽ chảy đối với chất lỏng.
1.2.3. Tốc độ trượt.
Biểu thị cho tốc độ quay của của roto mà khi đó gradient vận tốc thể hiện
một quãng đường lớn nhất trong tốc độ đó, tại đó nó tạo ra một ứng suất lớn nhất
hay một lực ma sát nội lớn nhất.


15

Tốc độ trượt và ứng suất là những thông số quan trọng nhất để đánh giá tính
chất của chất lỏng. Tử những thông số này ta sẽ vẽ được những đồ thị quan trọng
của chất lỏng.
1.2.4. Tính nhớt và lực nhớt
Tính nhớt: Là tính cản trở chuyển động của chất lỏng do vật chất đươc phân
bố liên tục trong không gian. Làm nảy sinh ứng suất trượt giữa các lớp chất lỏng
chuyển động. Nó biểu thị sức dính phân tử của chất lỏng. Khi nhiệt độ tăng thì độ
nhớt của chất lỏng giảm đi. Mọi chất lỏng đều có tính nhớt.
Lực nhớt : Các lớp chất lỏng có những vận tốc khác nhau do đó có khả năng
trượt lên nhau. Giữa các lớp chất lỏng chuyển động tương đối với nhau ấy xuất hiện
một lực ma sát. Đó là lực ma sát trong, còn gọi là lực nhớt.
Nếu các lớp chất lưu chuyển động với các vận tốc khác nhau thì ngoài các

lực tương tác giữa các lớp phân tử chuyển dời đối với nhau còn có sự trao đổi xung
lượng giữa chúng do sự chuyển động hỗn loạn của các phân tử. Các phân tử chuyển
từ lớp có vận tốc lớn vào lớp có vận tốc chậm hơn sẽ làm cho xung lượng của lớp
tăng lên và ngược lại các phân tử chuyển từ lớp chậm vào lớp nhanh sẽ làm giảm
xung lượng tổng cộng của lớp nhanh. Sự trao đổi xung lượng đó và sự tương tác
phân tử cũng tạo ra nội lực ma sát trong chất lỏng. Trong các chất khí nội lực ma sát
được tạo ra chủ yếu bởi sự trao đổi xung lượng.
1.3. Một số tính chất của chất lỏng
1.3.1. Tính chảy
Dưới tác dụng của lực mọi vật đều biến dạng, biến dạng được gọi là đàn hồi
nếu biến dạng đó bị mất đi sau khi bỏ lực tác dụng biến dạng được gọi là dẻo nếu
biến dạng được giữ nguyên sau khi bỏ lực tác dụng, biến dạng được gọi là chảy nếu
biến dạng tăng lên một cách liên tục và không có giới hạn dưới tác dụng của các lực
nhỏ tùy ý.
Chất lỏng là loại chất chảy tính di động là đặc tính nổi bật của chúng. Nó
không có hình dạng riêng ban đầu mà luôn theo hình dạng của vật thể chứa đựng nó
hoặc bao quanh nó. Tính chảy còn thể hiện ở chỗ các phần tử trong chất lỏng và


16

chất khí có chuyển động tương đối với nhau khi chất lỏng và chất khí cùng chuyển
động
1.3.2. Tính liên tục
Chất lỏng được coi như là môi trường liên tục tức là những phần tử chất lỏng
chiếm đầy không gian mà không có chỗ nào trống. Với tính chất liên tục này ta có
thể coi những đặc trưng cỏ bản của chất lỏng như: vận tốc, mật độ, áp suất…là hàm
số của tọa độ điểm (phần tử) và thời gian những hàm số này được coi là liên tục và
khả vi
1.3.3. Chất lỏng NIUTON và chất lỏng PHI_NIUTON.

Chất lỏng Niutơn là chất lỏng mà trong quá trình chuyển động giữa các lớp
xuất hiện ứng suất trượt tuân theo quy luật ma sát Niutơn:

trong đó:
µ:

là hệ số nhớt động lực học;
: trị số građient vận tốc.

Hay phương trình chảy Newton có dạng:
 = . .
 : độ nhớt của chất lỏng

 . : tốc độ trượt

Lưu chất tuân theo phương trình đó gọi là lưu chất Newton.
Nếu ứng suất tiếp không tuân theo quy luật trên thì chất lỏng được gọi là chất
lỏng Phi_Niutơn.



 0 Chất lỏng Newton
 .




# 0 Chất lỏng Phi_Newton
 .

17

Hình1.2. Biểu diễn cho đường dòng mỗi phần tử chất lưu có phương
tiếp tuyến với đường dòng
Tóm lại đối với chất lỏng Phi_Newton thì ứng suất trượt τ có thể thay đổi tùy
theo građient vận tốc và khi đó độ nhớt cũng sẽ thay đổi hay nó không còn là một
hằng số nữa.
1.3.4. Các tính chất của chất lỏng PHI_NIUTON.
Chất lỏng phụ thuộc vào thời gian : Nếu ta giữ cùng một ứng suất trượt và
cùng một tốc độ trượt ở một nhiệt độ cố định thì độ nhớt của nó sẽ bị thay đổi. Sự
thay đổi là lớn hay bé thì tùy thuộc vào từng loại chất lỏng và nồng độ của nó.
Chất lỏng độc lập với thời gian: Nếu ở cùng một nhiệt độ và một ứng suất thì
chất lỏng đó sẽ không bị thay đổi độ nhớt theo thời gian.


18

Hình 2.1. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa ứng suất với tốc độ trượt và
đường biểu diễn tính chất của các chất lỏng
1.4. Xác định khối lượng phân tử polime của dung dịch chitosan
1.4.1. Mục đích.
Việc xác định được khối lượng phân tử polime của dung dịch chitosan có ý
nghĩa rất quan trọng đối với một số ngành công nghiệp có sử dụng sản phẩm
chitin/chitosan. Dựa vào khối lượng phân tử này và đặc tính nhớt riêng biệt của nó
mà nó đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực như khác nhau
như: làm màng bao gói, thuốc chữa khớp làm từ vỏ tôm , làm vải kháng khuẩn v.v.
1.4.2. Phương pháp
Xác định phân tử khối của dung dịch chitosan bằng phương pháp đo độ
nhớt.Phân tử khối chất polime có thể xác định bằng nhiều phương pháp khác nhau

dựa vào sự phụ thuộc của một đặc trưng vật lí nào đó của hợp chất polime vào phân
tử khối của nó. Các đặc trưng đó có thể là áp suất thẩm thấu, độ phân tán ánh sáng,
độ nhớt, độ giảm nhiệt độ đông đặc, độ tăng nhiệt độ sôi v.v...


19

Phương pháp đo độ nhớt là phương pháp đơn giản về mặt thực nghiệm, đồng
thời cho phép đánh giá phân tử khối trong khoảng tương đối rộng (M = 104÷1012),
tuy phương pháp này không hoàn toàn chính xác.
Trước hết ta hãy xét một số định nghĩa chung về độ nhớt như: độ nhớt tuyệt
đối, độ nhớt tương đối, độ nhớt riêng, độ nhớt rút gọn và độ nhớt đặc trưng.
1.4.2.1. Độ nhớt tuyệt đối (η)
Theo định luật Poadây, nếu một chất lỏng chảy qua một mao quản chiều dài
L(cm), bán kính r (cm) dưới tác dụng của áp suất P (đin/cm2), sau thời gian t chảy
qua được một thể tích V, thì độ nhớt tuyệt đối được tính theo công thức sau:
η=

P r4 t
π
8LV

(1)

Nếu chất lỏng chảy qua mao quản chỉ do tác dụng trọng lực của nó, thì
P = g.H.d

(2)

g- gia tốc trọng trường

H- hiệu số mức dung dịch trong mao quản
D - tỉ trọng dung dịch
Thay giá trị P từ (2) vào (1) ta có:
η=π

g .H .d.r4 t
(3)
8.L.V

Nếu các phép đo được thực hiện ở cùng một nhớt kế, thì các đại lượng V,L,
H, r là các giá trị không đổi.
Khi đó:

η = K.d.t ; (4)

trong đó :
k=

g . H . r
π (5)
8.L.V

Được gọi là hằng số của nhớt kế. K được tính theo thời gian mà chất lỏng có
độ nhớt biết sẵn chảy qua nhớt kế.
K= ηo / do.to (6)