KHẢO SÁT CẤU TẠO VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA GỖ HÔNG – Paulownia fortunie (Seem). Hemsl

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA LÂM NGHIỆP


TRẦN THỊ THANH LÝ

KHẢO SÁT CẤU TẠO VÀ
THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA
GỖ HÔNG – Paulownia fortunie
(Seem). Hemsl
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
NGÀNH CHẾ BIẾN LÂM SẢN

Thành ph

H

Chí Minh – Tháng 8/2007.


TR

NG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

I H C NÔNG LÂM THÀNH PH
KHOA LÂM NGHI P


H

CHÍ MINH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
NGÀNH CHẾ BIẾN LÂM SẢN

KHẢO SÁT CẤU TẠO VÀ
THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA
GỖ HÔNG – Paulownia fortunie
(Seem). Hemsl
Giáo viên hướng dẫn:
TS. Hoàng Thị Thanh Hương
Sinh viên thực hiện:
Trần Thị Thanh Lý

Thành phố Hồ Chí Minh – Tháng 08/2007.


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên con xin chân thành cảm ơn cha mẹ đã sinh thành và nuôi dạy con
khôn lớn đến ngày hôm nay.

Xin cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm, đặc biệt là các thầy
cô trong Khoa Lâm Nghiệp đã truyền đạt cho em nhiều kiến thức quý báu.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn cô Hoàng Thị Thanh Hương đã trực tiếp
hướng dẫn em hoàn thành đề tài này.
Xin cảm ơn cô Nguyễn Thị Ánh Nguyệt đã tận tình giúp đỡ em trong quá
trình thực hiện thí nghiệm.
Xin cảm ơn cô Nguyễn Thị Tường Vy đã hỗ trợ cho em về dụng cụ thí
nghiệm.
Xin cảm ơn các anh chị tại Trung Tâm Công Nghệ và Quản Lý Môi Trường &
Tài Nguyên Trường Đại Học Nông Lâm, đặc biệt là anh Trần Công Phát và anh
Nguyễn Công Mạnh đã tận tình hướng dẫn khi phân tích thành phần hóa học gỗ.
Xin cảm ơn các chú, các anh trong Công ty chế biến gỗ Trường Tiền đã giúp
đỡ em trong quá trình gia công mẫu thí nghiệm.
Xin cảm ơn các anh chị tại Viện Lâm nghiệp Đăklăk đã giúp đỡ em về
nguyên liệu nghiên cứu.
Xin chân thành cảm ơn các bạn đã giúp đỡ, động viên và chia sẻ những khó
khăn trong quá trình học tập cũng như trong cuộc sống.
Thành phố Hồ Chí Minh 08/2007
Trần Thị Thanh Lý

i


TÓM TẮT
Tên đề tài: Khảo sát cấu tạo và thành phần hóa học của cây Paulownia fortunie
Thời gian nghiên cứu: từ 15.3.2007 đến 15.6.2007
Địa điểm nghiên cứu và bố trí thí nghiệm: Phòng phân tích vi phẫu gỗ khoa Lâm
nghiệp và Trung tâm nghiên cứu và quản lý tài nguyên môi trường.
Vật liệu và phương pháp nghiên cứu:
Về vật liệu nghiên cứu: Cây gỗ Hông ở cấp tuổi 7 được lấy từ rừng trồng của Viện

Khoa học và Kỹ thuật Nông lâm nghiệp Tây Nguyên, tỉnh Đăklăk.
Về phương pháp nghiên cứu:
- Khảo sát cấu tạo thô đại và hiển vi: Gỗ được gia công mẫu với kích thước
2x5x10 (cm) cho khảo sát cấu tạo thô đại với kính lúp có độ phóng đại x10, 1x1x1,5
(cm) cho khảo sát cấu tạo hiển vi. Để khảo sát cấu tạo hiển vi, mẫu được làm mềm
bằng cách đun trong nước nóng, cắt lấy phẫu thức, lên tiêu bản và quan sát dưới
kính hiển vi.
- Xác định thành phần hóa học: Gỗ được mài thành bột mịn, xác định độ ẩm
ban đầu (theo Tiêu chuẩn Tappi Standard T3m) cho các thí nghiệm xác định thành
phần hóa học: cellulose (theo Phương pháp Kiusher và Kopher), pentosan (theo
Tiêu chuẩn Tappi Standard T19m – 50), lignin (theo Tiêu chuẩn Tappi Standard
T13m – 54), hàm lượng chất tan trong Alcol – Benzel (theo Tiêu chuẩn tappi
Standard T6m – 58), hàm lượng chất tan trong nước nóng (theo Tiêu chuẩn Tappi
Standard T1), hàm lượng chất tan trong NaOH1% (theo Tiêu chuẩn Tappi Standard
T4m – 59). Các thí nghiệm được thực hiện bằng cách chưng cất trực tiếp hoặc gián
tiếp trong các dung môi cần thiết, sau đó được rửa sạch rồi sấy đến khối lượng khô
kiệt, hàm lượng các chất được xác định từ chênh lệch khối lượng của mẫu trước và
sau chưng cất (cùng điều kiện).

ii


Kết quả:
Cấu tạo thô đại và hiển vi:
- Cấu tạo thô đại: Gỗ có màu trắng đến vàng nhạt, mềm, thẳng thớ, không
mùi, nhẹ. Gỗ lõi và gỗ giác phân biệt tương đối rõ, vòng năm có bề rộng 20mm ở
gỗ giác và giảm dần về phía lõi.
- Cấu tạo hiển vi: Lỗ mạch xếp phân tán, mật độ từ 6 – 15 lỗ/mm2, có dạng
đơn, kép và cả nhóm, có hình tròn, bầu dục. Mô mềm: hình cánh, tròn và oval. Tia
gỗ trên mặt cắt tiếp tuyến có hình thoi, bề rộng từ 1 – 4 tế bào, chiều cao từ 5 – 13

tế bào. Sợi gỗ có vách mỏng, đường kính khá lớn, bầu ở giữa và thuôn nhọn về hai
đầu, sợi ngắn dài trung bình 1,03mm.
Thành phần hóa học: Độ ẩm: 8,67%, hàm lượng cellulose: 29,16%, hàm lượng
pentosan: 3,35%, lignin: 7,12%, hàm lượng chất tan trong dung môi Alcol – Benzel:
3,93%, hàm lượng chất tan trong nước nóng: 12,13%, hàm lượng chất tan trong
dung dich NaOH1%: 23,59%.
Đánh giá chung:
Gỗ Hông có đặc tính dễ sấy khô, không bị co rút, nứt tét hay cong vênh. Một
thanh gỗ dày 1inch có thể đưa về độ ẩm 10% trong 25 ngày. Gỗ sau khi sấy khô khó
bị mối mọt hay nấm mốc tấn công. Về giá trị sử dụng, do gỗ hông có khối lượng
nhẹ, có đặc tính cách nhiệt, cách âm tương đối tốt, hơn nữa sau khi sấy khô và xử lý
thì gỗ khá bền vững nên được sử dụng làm gỗ dán lạng, giấy, nhạc cụ, đồ mộc, vách
ngăn, chi tiết phụ trong sản xuất (hộc ngăn kéo), vật dụng trên máy bay, tàu
thuyền,....

iii


SUMMARY
Topic: “Analysis anatomy and chemical components of Paulownia fortunie”.
Total time research: From 15.3.2007 to 15.6.2007
Research place: Analysis room about microscopic structure of wood and
Research Center for Enviromental Technology and Natural Resource Management.
Description about research material and methods:
About research material:
Paulownia has been widely promoted in Viet Nam as a fast growing, shortrotation timber crop. The only substantial planted areas are located in Southern
provinces such as Phu Tho, Vinh Phuc,...and Midleland as Daklak, KonTum.
Research on the suitability of paulownia as a plantation species is limited, and very
little growth data is currently available. Wood material was taken from Tay Nguyen
Agriculture Forestry Technology and Science Institude, in Daklak.

About research methods: To identify wood using cell anotomy features, some
required equipments: sharp razor blades, 10x – 15x hand lens, microscopic, sarafin, alcol in
diffirent level (1/10, 3/10, 5/10, 7/10 and 10/10), xylen. View cut surface of the block
under hand lens and view samle blame under microscopic. To identify chemical
components of wood, using Tappi Standard T3m (moisture content), Tappi Standard T6m
– 58 (in Alcol – benzel), Tappi Standard T1 (in hot water), Tappi Standard T4m – 59 (in
NaOH1%), Tappi Standard T13m – 54 (lignin), Kiusher and Khopher (cellulsse), Tappi
Standard T19m – 50 (pentosan).
Research results:

iv


Anotomical structure: The wood is pale yellow to pale red in colour, with a gradual
transition from sapwood to heartwood, growth ring about 20mm in sapwood and decrease
to heartwood. The timber has a low density (0,260 – 0,330 g/cm3 at 15% moisture
content), soft, straight grained and odourless. Vessel: diffuse porous, about 6 – 15
holes/mm2, single, double and group in form. Ray in tangential section: all cells are oval in
form, 1 – 4 cells wide, 5 – 13 cells high. Fibers: thin wall, short, average 1,03mm.
Parrenchyma: surrond vessels, oval, cirle and wing in form.
Wood chemistry:
- Cellulose: 29, 16%
- Lignin: 7,12%
- Pentosan: 3,35%
- Isolated components in Alcol – Benzel: 3,93%
- Isolated components in NaOH1%: 23,59%
- Isolated components in hot water: 12,13%
- Moisture content: 8,67%
Drying characteristics:
The timber dries well, and does not warp, crack or deform easily. A one-inch board

may be dried to 10% moisture content in 25 days at normal room temperature. After drying,
timber is very stable if there is no pith contained in the piece.
Uses:
Paulownia fortunie is considered as a stragery tree in the twenty – one century.
Because Paulownia can cover many emty plants with a extremly rapid growth.
Besides, it provides a good wood which can be used in different purposes such as:
furniture, shipbuilding, aircraft, packing boxes, coffins, paper, plywood, joinery and
mouldings.
While it is light and has a low density, it is relatively strong per unit weight.
The wood has excellent thermal and electrical insulation properties, and is easy to
air dry. It is not suitable for use as building components that require high strength,
due to the low density. Paulownia timber has excellent working characteristics,
being easy to plane, saw or carve. The soft timber is prone to surface bruising, and

v


needs to be handled carefully during manufacture and use. It does not hold nails
very well, with alternative joining techniques required. Paulownia timber has a
tendency for sapstain following green milling, and may be prone to surface
discolouration.

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Độ che phủ rừng toàn quốc (Tính đến ngày 31 tháng 12 năm 2006)
Bảng 2.2: Kích thước xơ sợi của một số nguyên liệu làm giấy
Bảng 4.1: Trị số trung bình cho những đặc điểm giải phẫu của cây gỗ lá rộng
Bảng 4.2: Độ ẩm
Bảng 4.3: Hàm lượng chất tan trong Alcol - Benzel
Bảng 4.4: Hàm lượng chất tan trong nước nóng
Bảng 4.5: Hàm lượng chất tan trong dung dịch NaOH1%

Bảng 4.6: Hàm lượng cellulose
Bảng 4.7: So sánh thành phần hóa học bản gỗ Hông với một số loại gỗ có khối
lượng nhẹ, trung bình

vi


DANH SÁCH CÁC HÌNH – ĐỒ THỊ
Hình 2.1: Cấu trúc chuỗi cellulose
Hình 2.2: Cấu trúc chuỗi gluloroxylan
Hình 2.3: Cấu trúc chuỗi lignin
Hình 2.4: Lá cây Hông
Hình 2.5: Hoa cây Hông
Hình 3.1a: Chuẩn bị mẫu
Hình 3.1b: Nấu gỗ
Hình 3.1c: Cắt phẫu thức
Hình 3.1d: Khử nước – Nhuộm màu – Lên tiêu bản
Hình 3.1e: Quan sát dưới kính hiển vi
Hình 3.2a: Nấu gỗ tách sợi
Hình 3.2b: Rửa sợi – Bảo quản
Hình 3.2c: Khử nước – Nhuộm màu – Lên tiêu bản sợi
Hình 3.3a: Chuẩn bị chưng cất trong Alcol - Benzel
Hình 3.3b: Chưng cất sau 5 giờ
HÌnh 3.4a: Chưng cất trong nước nóng
Hình 3.4b: Lọc – Rửa
Hình 3.5a: Chưng cất trong NaOH 1%
Hình 3.5b: Lọc – Rửa
Hình 4.1: Mẫu quan sát cấu tạo thô đại và hiển vi
Hình 4.2: Cấu tạo hiển vi trên mặt cắt ngang
Hình 4.3a: Tia gỗ trên mặt tiếp tuyến

Hình 4.3b: Tia gỗ trên mặt xuyên tâm
Hình 4.4: Sợi gỗ
Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn độ ẩm ở 3 vị trí gốc, thân, ngọn
Hình 4.6: Đồ thị biểu diễn hàm lượng chất tan trong Alcol - Benzel
Hình 4.7: Đồ thị biểu diễn hàm lượng chất tan trong nước nóng

vii


Hình 4.8: Đồ thị biểu diễn hàm lượng chất tan trong dung dịch NaOH1%
Hình 4.9: Đồ thị biểu diễn hàm lượng cellulose
Hình 4.10: Đồ thị biểu diễn tương quan hàm lượng cellulose, lignin và pentosan
Hình 4.11: Đồ thị biểu diễn thành phần hóa học gỗ Hông

viii


MỤC LỤC
Trang
Nhận xét của Giáo viên hướng dẫn
Nhận xét của Giáo viên phản biện
Lời cám ơn ----------------------------------------------------------------------------------------- i
Tóm tắt -------------------------------------------------------------------------------------------- ii
Summary ----------------------------------------------------------------------------------------- iv
Danh sách các bảng ----------------------------------------------------------------------------- vi
Danh sách các đồ thị - hình ------------------------------------------------------------------- vii
Mục lục ------------------------------------------------------------------------------------------- ix
LỜI NÓI ĐẦU ----------------------------------------------------------------------------------- 1
Chương 1: MỞ ĐẦU --------------------------------------------------------------------------- 2
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ------------------------------------------------------------------------------- 2

1.2 MỤC TIÊU VÀ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ------------------------------------------ 3
1.3 NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU -------------------------------------------- 3
Chương 2: TỔNG QUAN --------------------------------------------------------------------- 5
2.1 TÌNH HÌNH RỪNG TRỒNG -------------------------------------------------------------- 5
2.1.1 Trên thế giới ------------------------------------------------------------------------------ 5
2.1.2 Tại Việt Nam ----------------------------------------------------------------------------- 5
2.2 SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THẦNH PHẦN HÓA HỌC VÀ KÍCH THƯỚC SỢI
ĐẾN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY ----------------------------------- 6
2.2.1 Về thành phần hóa học ------------------------------------------------------------------ 6
2.2.1.1 Cellulose --------------------------------------------------------------------------------- 6
2.2.1.2 Hemicellulose --------------------------------------------------------------------------- 8

ix


2.2.1.3 Ligin -------------------------------------------------------------------------------------- 8
2.2.1.4 Các thành phần khác ------------------------------------------------------------------ 10
2.2.2 Về thành phần kích thước xơ sợi ------------------------------------------------------ 10
2.3 SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ THÀNH PHẦN
HÓA HỌC ĐẾN CÔNG TÁC XỬ LÝ VÀ BẢO QUẢN GỖ --------------------------- 12
2.3.1 Sự ảnh hưởng của các đặc điểm cấu tạo và thành phần hóa học gỗ đến sự
tấn công của các vi sinh vật và côn trùng hại gỗ -------------------------------------- 13
2.3.1.1 Nấm mốc --------------------------------------------------------------------------- 13
2.3.1.2 Côn trùng hại gỗ ------------------------------------------------------------------ 14
2.3.2 Sự ảnh hưởng của các đặc điểm cấu tạo và thành phần hóa học gỗ đến
công tác xử lý và bảo quản gỗ ----------------------------------------------------------- 14
2.3.2.1 Sự ảnh hưởng của các đặc điểm cấu tạo gỗ ----------------------------------- 14
2.3.2.2Sự ảnh hưởng của thành phần hóa học gỗ ------------------------------------- 14
2.4 ĐẶC ĐIỂM ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU --------------------------------------- 15
2.4.1 Nguồn gốc ---------------------------------------------------------------------------- 15

2.4.2 Đặc điểm sinh thái ------------------------------------------------------------------- 16
2.4.3 Giá trị sử dụng ----------------------------------------------------------------------- 17
Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ---------------------- 19
3.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU -------------------------------------------------------------- 19
3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ------------------------------------------------------- 20
3.2.1 Khảo sát cấu tạo ----------------------------------------------------------------------- 20
3.2.1.1Khảo sát cấu tạo thô đại -------------------------------------------------------------- 20
3.2.1.2Khảo sát cấu tạo hiển vi -------------------------------------------------------------- 20
3.2.2 Tách mô sợi ------------------------------------------------------------------------------ 23
3.2.2 Phân tích thành phần hóa học -------------------------------------------------------- 24
3.2.2.1Thí nghiệm xác định độ ẩm ---------------------------------------------------------- 25
3.2.2.2Thí nghiệm xác định hàm lượng chất tan trong dung môiAlcol – Benzel ----- 26
3.2.2.3Thí nghiệm xác định hàm lượng chất tan trong nước nóng ---------------------- 27
3.2.2.4Thí nghiệm xác định hàm lượng chất tan trong dung dịch NaOH 1% --------- 28
3.2.2.5 Thí nghiệm xác định hàm lượng lignin -------------------------------------------- 30

x


3.2.2.6 Thí nghiệm xác định hàm lượng cellulose toàn phần ---------------------------- 31
3.2.2.7 Thí nghiệm xác định hàm lượng Pentosan ---------------------------------------- 32
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ----------------------------------------------- 34
4.1 CẤU TẠO THÔ ĐẠI VÀ HIỂN VI ---------------------------------------------------- 34
4.1.1 Cấu tạo thô đại ------------------------------------------------------------------------- 34
4.1.2 Cấu tạo hiển vi ------------------------------------------------------------------------- 35
4.2 THÀNH PHẦN HÓA HỌC -------------------------------------------------------------- 40
4.2.1 Độ ẩm ----------------------------------------------------------------------------------- 40
4.2.2 Hàm lượng chất tan trong Alcol – Benzel ------------------------------------------ 41
4.2.3 Hàm lượng chất tan trong nước nóng ----------------------------------------------- 42
4.2.4 Hàm lượng chất tan trong dung dịch NaOH 1% ---------------------------------- 43

4.2.5 Hàm lượng Cellulose ------------------------------------------------------------------ 44
4.2.6 Lignin ----------------------------------------------------------------------------------- 46
4.2.7 Pentosan --------------------------------------------------------------------------------- 46
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ----------------------------------------------- 50
5.1 KẾT LUẬN --------------------------------------------------------------------------------- 50
5.2 KIẾN NGHỊ -------------------------------------------------------------------------------- 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO ------------------------------------------------------------------ 53
PHỤ LỤC

xi


LỜI NÓI ĐẦU

LỜI NÓI ĐẦU
Trên khắp Thế Giới, diện tích rừng trồng ngày một tăng, đây chính là nguồn
cung cấp các sản phẩm quan trọng từ rừng như gỗ tròn, giấy sợi, gỗ nguyên liệu và
các lâm sản ngoài gỗ (Non – Timber – Forest – Product, gọi tắt là NTFP), việc tăng
diện tích rừng trồng được thực hiện đồng thời với việc đảm bảo sự phát triển bền
vững, hiệu quả về năng lượng và thân thiện với môi trường của rừng. Ngoài các giá
trị kinh tế mà rừng trồng mang lại, nó còn giữ một vai trò quan trọng trong việc giữ
gìn các giá trị về văn hóa và xã hội gắn liền với rừng, đặc biệt khi mà rừng tự nhiên
ngày càng thu hẹp phạm vi che phủ do sự tàn phá rừng (chủ yếu ở các nước đang
phát triển khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới) hoặc được xem là một sự bảo tồn hoặc
vì các mục đích khác (chủ yếu ở các quốc gia phát triển ở khu vực ôn đới). Có thể
nói rừng trồng ngày càng giữ một vai trò quan trọng trong cấu trúc sinh thái và cả
trong cả hệ thống sản xuất phục vụ đời sống cho con người hiện nay. Đặc biệt khi
tốc độ phát triển của ngành chế biến gỗ đang trên đà tăng trưởng mạnh nhưng lại
thiếu nguyên liệu sản xuất trầm trọng. Nhiều giải pháp đưa ra để giải quyết vấn đề
nguyên liệu đã được sử dụng, tuy nhiên việc sử dụng gỗ rừng trồng vẫn được xem

là biện pháp lâu dài và bền vững nhất, đồng thời vẫn giữ được đặc trưng chủ yếu
của các sản phẩm đồ gỗ - thân thiện với môi trường. Tuy nhiên liệu tốc độ tăng
trưởng của cây rừng có thể theo kịp với tốc độ tăng trưởng hiện tại của ngành chế
biến gỗ cũng như tiếp cận được với yêu cầu nguyên liệu đặt ra ngày càng mới mẻ và
nhiều thay đổi so với trước đây? Như một cơ hội hiếm có, loài cây gỗ Hông
(Paulownia fortunie) hội tụ đầy đủ các yêu cầu trên, một loài cây thích hợp với khí
hậu Việt Nam, có tốc độ tăng trưởng nhanh và đặc biệt nó rất ưu việt về giá trị sử
dụng. Việc nghiên cứu về loài cây này là nền tảng chuẩn bị cần thiết để tiếp cận và
sử dụng chúng hiệu quả nhất.

1


Chương 1

MỞ ĐẦU

Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Paulownia là loài cây được mệnh danh là loài cây "chiến lược" của thế kỷ
XXI. Chúng được trông đợi như một loài cây giúp phục hồi nhanh chóng những
cánh rừng đã bị tàn phá trên thế giới. Đây là một loài cây lớn nhanh, mạnh, có giá
trị về nhiều mặt, trong đó quan trọng nhất là cho được loại gỗ quý. Gần đây đã có
rất nhiều dự án phát triển diện tích cây Hông (Paulownia fortunie) tại Việt Nam,
trong đó có các tỉnh Đăklăk, Vĩnh Phúc ( ở huyện Phù Ninh), Phú Thọ (ở huyện
Thanh Sơn, vườn quốc gia Xuân Sơn), KonTum (ở huyện Đăk Hà).[20] Mặc dù loài
cây này đã khá quen thuộc với người dân, với khí hậu Việt Nam nhưng cho đến nay
vẫn chưa có một công trình nghiên cứu đầy đủ và chính thức về cây Paulownia
fortunie sinh trưởng tại Việt Nam. Đây có thể xem là một thiếu sót quan trọng và

chính điều này đã thôi thúc chúng tôi tiến hành việc khảo sát cấu tạo và thành phần
hóa học của gỗ Hông. Việc khảo sát này là bước tiền đề tạo cơ sở cho nhiều đánh
giá và kết luận quan trọng về giá trị sử dụng và công nghệ chế biến gỗ Hông. Chính
những kiến thức về cấu tạo vi phẫu và thành phần hóa học cơ bản của gỗ Hông sẽ
giúp đánh giá đúng đắn về khả năng sử dụng gỗ cho sản xuất chế biến, khẳng định
giá trị thật sự của gỗ Hông, tạo lối ra cho nguồn nguyên liệu đầy tiềm năng này.
Vừa giải quyết được đầu ra cho hàng nghìn ha cây Hông đang tăng trưởng nhanh
chóng ở các cánh rừng Việt Nam, giúp người dân có thêm niềm tin vào giá trị thật
sự của cây rừng đồng thời cũng chính là gìn giữ và phát triển một loài cây đa giá trị,
có thể tạo nên nhiều thành tựu trong ngành Lâm nghiệp và Chế biến lâm sản tại Việt
Nam, mở ra một tương lai xanh cho đất nước.

2


Chương 1

MỞ ĐẦU

1.2 MỤC TIÊU VÀ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Đề tài đi vào khảo sát các đặc điểm cấu tạo thô đại và hiển vi, đồng thời xác
định các thành phần hóa học cơ bản trên gỗ Hông nhằm mục đích đưa ra các giải
pháp trong công nghệ gia công chế biến như sấy, ngâm tẩm bảo quản,...đồng thời có
thể đánh giá khả năng làm nguyên liệu sản xuất giấy sợi của gỗ Hông để từ đó sử
dụng một cách hợp lý và tối ưu nhất.
1.3 NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Khảo sát đặc điểm cấu tạo thô đại: màu sắc, độ cứng, vân thớ, các đặc trưng
của gỗ có thể quan sát bằng mắt thường, hoặc kính lúp (x10) kết hợp với khảo sát
cấu tạo hiển vi như lỗ mạch, mô mềm, tia gỗ, sợi gỗ,.....
Xác định các thành phần hóa học trên gỗ Hông ở ba vị trí gốc, thân, ngọn gồm

các chỉ tiêu: cellulose, lignin, pentosan, các chất tan trong dung môi Alcol – Benzel,
chất tan trong nước nóng, chất tan trong dung dịch NaOH1%.
Nhận xét khả năng xử lý, bảo quản và sấy khô gỗ. Đánh giá việc sử dụng gỗ
Hông trong sản xuất giấy sợi và các mục đích chế biến khác.
Phương pháp nghiên cứu:
+ Khảo sát cấu tạo thô đại và hiển vi: quan sát cấu tạo thô đại với mẫu có kích
thước 2x5x10 (mm) dưới kính lúp x10, mẫu dùng cho khảo sát cấu tạo hiển vi có
kích thước 1x1x1,5 (mm), được làm mềm, cắt lấy phẫu thức, lên tiêu bản và quan
sát dưới kính hiển vi. Ngoài ra còn kết hợp với phương pháp tách mô sợi của
Franklin để quan sát hình dạng và kích thước của sợi gỗ.
+ Xác định thành phần hóa học: Dựa trên cơ sở hệ thống tiêu chuẩn, phương
pháp trong nước và quốc tế, phân tích các thành phần hóa học cơ bản theo các tiêu
chuẩn: Tappi Standard T3m (đối với độ ẩm), Phương pháp Kiusher và Kopher (đối
với cellulose), Tiêu chuẩn Tappi Standard T19m – 50 (đối với pentosan), Tiêu
chuẩn Tappi Standard T13m – 54 (đối với lignin), Tiêu chuẩn Tappi Standard T6m
– 58 (đối với hàm lượng chất tan trong Alcol – Benzel), Tiêu chuẩn Tappi Standard
T1 (đối với hàm lượng chất tan trong nước nóng), Tiêu chuẩn Tappi Standard T4m
– 59 (đối với hàm lượng chất tan trong NaOH1%)

3


Chương 1

MỞ ĐẦU

Giới hạn nghiên cứu
Các thí nghiệm được thực hiện tại phòng phân tích vi phẫu của khoa Lâm
nghiệp, với các thiết bị đơn giản trong khoảng thời gian ngắn nên đề tài khảo sát có
một số giới hạn sau:

+ Về vật liệu nghiên cứu: Gỗ Hông được lấy ở cấp tuổi 7, có xuất xứ từ
Australia, sinh trưởng tại ĐăkLăk (do Viện Khoa Học Kỹ Thuật Nông Lâm Nghiệp
Tây Nguyên quản lý), trong điều kiện sinh trưởng bình thường.
+ Về các chỉ tiêu khảo sát: chỉ xác định các thành phần hóa học cơ bản như
cellulose, lignin, pentosan, các chất tan trong dung môi Alcol – Benzel, chất tan
trong nước nóng, chất tan trong dung môi NaOH1%. Trong đó, ba chỉ tiêu là
cellulose, pentosan, lignin được Trung tâm công nghệ, quản lý môi trường và tài
nguyên Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh phân tích mẫu.

4


Chương 2

TỔNG QUAN

Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 TÌNH HÌNH RỪNG TRỒNG
2.1.1 Trên Thế Giới
Theo xác nhận của Tổ chức quản lý tài nguyên rừng toàn cầu - Global Forest
Resoures Assessment (FRA), vào năm 2000 tỷ lệ che phủ của rừng trồng là 5% trên
tổng diện tích che phủ rừng toàn cầu. Ngoài ra Tổ chức này còn cung cấp một số
đánh giá về khả năng cung cấp gỗ từ rừng trồng trên toàn Thế giới. Cụ thể ở một số
nước, khả năng cung cấp như sau: Ở New Zealand và Nam Phi, gỗ tròn công nghiệp
sản xuất từ rừng trồng chiếm 99%, ở Chilê là 84 – 95%, ở Brazil là 60 – 62%. Nhìn
chung diện tích rừng trồng ở mỗi nước có tăng mạnh nhưng do nhiều nhân tố như
cháy rừng, diễn biến sa mạc hóa, thiếu công tác quản lý rừng trồng... đã làm giảm
diện tích có rừng trên thực tế. Chu kỳ của rừng trồng có thể biến động từ 5 năm
hoặc hơn nữa, vì vậy động lực của rừng trồng hoàn toàn khác so với rừng tự nhiên.

Các số liệu thống kê về tái trồng rừng và trồng rừng mới cũng rất ít khi có sự khác
biệt. [15]
2.1.2 Tại Việt Nam
Để duy trì tốc độ tăng trưởng 20% mỗi năm, Hiệp hội gỗ và Lâm sản Việt
Nam đang cùng các doanh nghiệp thành viên tìm kiếm hướng xây dựng nguồn
nguyên liệu, đổi mới công nghệ cho ngành gỗ. Trong thời gian tới, việc thành lập ba
trung tâm giao dịch gỗ tại miền Bắc, Trung, Nam là một trong những ưu tiên của
Hiệp hội gỗ và Lâm sản. Song về lâu dài, việc tạo nguồn nguyên liệu trong nước
mới được coi là chiến lược dài hạn để phát triển ngành gỗ. Theo thông tin mới nhất

5


Chương 2

TỔNG QUAN

của Cục Kiểm lâm Việt Nam đến tháng 12 năm 2006, tổng diện tích đất có rừng
khoảng 13 triệu ha trên gần 33 triệu ha đất tự nhiên, trong đó diện tích rừng tự nhiên
là 10,448 triệu ha, chiếm 80,78% và rừng trồng là 2,486 triệu ha, chiếm khoảng
19,22% (rừng trồng dưới cấp tuổi 3 là 343,847 ngàn ha).[14] Các số liệu cụ thể
được thể hiện qua Bảng 2.1 dưới đây:
Bảng 2.1: Độ che phủ rừng toàn quốc (Tính đến ngày 31 tháng 12 năm 2006)

Tên tỉnh,
thành
phố
Toàn
quốc
Kon

Tum
Gia Lai
Lâm
Đồng
Đăklăk
Đăk
Nông
2.2

Diên tích
tự nhiên

Diên tích
có rừng

Rừng trồng

Rừng tự
nhiên

Tổng
32.953.150 12.934.785

10.448.175

≤ 3 tuổi

Đất quy
hoạch
cho lâm

nghiệp

2.486.610 343.847 5.613.740

967.655
1.537.846

656.82
753.461

622.977
717.916

33.844
35.545

953
9.257

130.278
344.691

977.219
1.312.537

602.573
602.48

549.924
581.785

52.649
20.696

4.162
7.036

33.573
146.779

651.334

361.616

352.235

9.381

3.174

28.808

SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THẦNH PHẦN HÓA HỌC VÀ KÍCH THƯỚC

SỢI ĐẾN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY
2.2.1 Về thành phầnhóa học thành phần hóa học
2.2.1.1 Cellulose
Cellulose (C6H10O5)n, n>200.000 là thành phần cơ bản trong vách tế bào
(chiếm 40 – 50% trọng lượng gỗ) và cũng là thành phần chính trong sản xuất bột
giấy, được cấu thành từ các tế bào sợi gỗ mà các tế bào này gồm chủ yếu là

cellulose ở vách hậu lập. Cellulose thuộc loại polysaccaride không có tính đường, là
thành phần chính của tế bào thực vật. Cellulose làm cho mô thực vật có tính bền cơ
học, tính đàn hồi và là bộ xương cho tất cả các loài cây. Trong tế bào thực vật,
cellulose được hình thành nhờ quá trình quang hợp.

6


Chương 2

TỔNG QUAN

Hình 2.1: Cấu trúc chuỗi cellulose
Khảo sát đặc tính và ảnh hưởng của cellulose lên cấu trúc giấy sợi:
Cellulose không tan trong nước, nguyên nhân là do sự hình thành một số lớn
liên kết hydrogen giữa các đại phân tử.
Khi cellulose gặp nước, nước làm phồng cellulose lên từng phần, thường nó
hấp thụ nước từ 7 – 8% khối lượng (hấp thụ 22 – 24% nước so với khối lượng
cellulose trong điều kiện không khí bão hòa hơi nước). Như vậy sợi cellulose có
tính háo nước, sự phồng lên của sợi cellulose làm đường kính sợi tăng lên nhưng
chiều dài không đổi.
Cellulose có độ bền cơ học cao do độ dài phân tử của nó cũng như sự liên tồn theo
định hướng song song giữa chúng. Các đại phân tử này liên kết với nhau trong các
sợi ở khu vực hướng song song bằng các liên kết hydrogen giữa các nhóm hydroxyl
(-OH), các liên kết này tuy yếu đối với trục sợi nhưng có số lượng rất lớn, gây ra
lực tương tác tổng hợp mạnh lên rất nhiều, chúng ngăn cản các đại phân tử trượt lên
nhau, tạo sự đan dệt trong cấu trúc giấy. Như vậy, ngoài yếu tố cellulose là thành
phần quyết định cấu trúc giấy sợi, trong quá trình công nghệ để tạo sự đan dệt tốt
cần phải tăng cường các cầu nối hydrogen.
Trong chỉ tiêu chọn lựa nguyên liệu làm giấy yêu cầu hàm lượng cellulose

toàn phần trong nguyên liệu phải đảm bảo tối thiểu từ 35% trở lên (so với nguyên
liệu khô tuyệt đối), đồng thời trong quá trình phân ly sợi tránh phân hủy và thất
thoát nhiều cellulose, tức yêu cầu hiệu suất thu hoạch bột cao.

7


Chương 2

TỔNG QUAN

2.2.1.2 Hemicellulose
Hemicellulose là những polysaccaride phức tạp hơn cellulose, nó có mạch
ngắn hơn và có sự phân nhánh. Tuy vậy hemicellulose thủy phân dễ dàng hơn
cellulose và tạo thành những đường có thể được chia thành 2 nhóm:
+Hexosan: Thường bị phân hủy và hòa tan trong dịch nấu và được thải ra
ngoài.
+Pentosan: Khá bền vững dưới tác dụng của hóa chất. Sau quá trình chế biến
vẫn còn lưu trong xơ sợi, do pentosan đã được định hướng theo cellulose.

Hình 2.2: Cấu trúc chuỗi Glucoronoxylan
Như vậy trong việc lựa chọn chủng loại nguyên liệu sản xuất giấy sợi, hàm
lượng phần trăm hemicellulose càng thấp càng tốt, vì nó ảnh hưởng đến độ bền xơ
sợi. Tuy nhiên hàm lượng này cũng cần có một tỷ lệ hợp lý nhất định trong nguyên
liệu, nó sẽ tăng cường lực kết hợp với các thớ sợi, phân bố đều và đan chặt các xơ
sợi với nhau.
2.2.1.3 Lignin
Sau cellulose, lignin là thành phần cấu tạo chủ yếu của vách tế bào. Lignin là
polyme, không định hình dạng lưới, phân tử có cấu tạo vòng thơm, màu nâu sẫm.
Trong tế bào thực vật, lignin so với cellulose, lignin kém ổn định hơn nhiều.

8


Chương 2

TỔNG QUAN

Hình 2.3: Cấu trúc chuỗi lignin
Lignin là hợp chất liên kết các tế bào của gỗ và quá trình sản xuất bột giấy là
quá trình tác kích vào lignin để làm phân ly các tế bào sợi. Vì thế hàm lượng lignin
có ảnh hưởng đến mức tiêu hao hóa chất trong quá trình nấu bột cũng như trong quá
trình tẩy trắng bột giấy. Nói cách khác, trong công nghiệp giấy, lignin là thành phần
cần loại ra để giải phóng các bó sợi và phải được tẩy sạch phần xơ sợi có tồn lưu
lignin để sợi cellulose đạt một độ thuần khiết về mặt hóa học (tẩy trắng giấy và
nâng cao chất lượng giấy).

9


Chương 2

TỔNG QUAN

2.2.1.4 Các thành phần khác
Trong thành phần hóa học của gỗ, ngoài các yếu tố cơ bản như cellulose,
hemicellulose, pentosan, lignin thì trong gỗ còn chứa một số chất chiết suất và hợp
chất vô cơ khác, gồm:
- Các chất tan trong hỗn hợp dung môi Alcol – Benzel: Đó là thành phần các
chất nhựa, terpen, chất béo, chất sáp,... hàm lượng này cao sẽ tiêu tốn hóa chất nấu

nguyên liệu. Mặt khác qua chỉ tiêu này có thể phán đoán nguyên liệu này nhiều hay
ít nhựa để lựa chọn phương pháp nấu.
- Các chất tan trong dung dịch NaOH1%: Thành phần này chủ yếu là protein,
chỉ tiêu này cao cũng làm tiêu tốn hóa chất nấu nguyên liệu.
- Các chất tan trong dung môi trung tính (nước nóng và nước lạnh): Thành
phần này chủ yếu là các monosaccaride, disaccaride, tinh bột. Chỉ tiêu này cao cũng
tiêu tốn hóa chất nấu, đặc biệt là quá trình thủy phân tinh bột, làm cho cellulose bị
nhiễm sắc khó tẩy trắng.
- Hàm lượng tro: thành phần chủ yếu là các loại muối khoáng trong nguyên
liệu, chỉ tiêu này cao cũng làm tiêu tốn hóa chất nấu.
- Hàm lượng SiO2: Thành phần này trong nguyên liệu chủ yếu dưới dạng acid
silicic và các muối silicat. Chỉ tiêu này cao vừa tiêu hao hóa chất nấu vừa làm mòn
nhanh thiết bị trong quá trình gia công chế biến.
2.2.2 Về thành phần kích thước xơ sợi
Kích thước tế bào sợi ảnh hưởng rất lớn đến tính chất của bột giấy. Bột giấy
được đánh giá là có chất lượng tốt khi phân tích nguyên liệu về tỷ lệ tương quan
thành phần kích thước thớ sợi có tỷ lệ sợi dài (  4mm) phải cao, tỷ lệ sợi trung bình
(  2mm), tỷ lệ sợi ngắn (  2mm), tỷ lệ sợi quá ngắn (  1mm) rất ít và kích thước sợi
phải tương đối đồng đều. Ngoài chiều dài xơ sợi phải chú ý cả đường kính xơ sợi:
xơ sợi có chiều dài lớn và đường kính nhỏ tốt hơn loại sợi có đường kính lớn mà
chiều dài ngắn. Điều này có ý nghĩa tăng cường bề mặt tiếp xúc và số lượng nhóm
OH được hướng ra ngoài nhiều. Vì khi nghiền bột sẽ dễ đánh tơi, chổi hóa, mỗi thớ
sợi sẽ hình thành những bó sợi cắt ngắn theo yêu cầu hợp lý làm tăng bề mặt xung
quanh lên nhiều, phát huy tác dụng của nhóm chức (-OH), các nhóm này sẽ hướng

10