LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả
nghiên cứu nêu trong luận án này là trung thực và nội dung này chƣa từng đƣợc tác giả
khác công bố.

Hà Nội, năm 2016
TM. Tập thể hướng dẫn

Nghiên cứu sinh

PGS. TS. Hoàng Thị Lĩnh - PGS. TS. Trần Trung Kiên

i

Phạm Thị Hồng Phượng


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin trân trọng gởi lời cảm ơn sâu sắc đến:
PGS.TS. Hoàng Thị Lĩnh, cô giáo kính yêu đã dành hết tâm huyết, tận tình truyền
lửa, hƣớng dẫn khoa học xuyên suốt cho tôi trong quá trình hoàn thành luận án này.
PGS.TS. Trần Trung Kiên, ngƣời thầy đã dành rất nhiều thời gian tận tình hƣớng dẫn
khoa học và không ngại khó khăn đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận án này.
Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện đào tạo sau đại học, tập thể
thầy cô Bộ môn Quá trình Thiết bị Công nghệ Hóa học, Viện Kỹ thuật Hóa học đã luôn tạo
mọi điều kiện, giảng dạy và hƣớng dẫn khoa học cho tôi, giúp đỡ tôi hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Công nghiệp Tp Hồ Chí
Minh, Lãnh đạo Khoa Công nghệ Hóa học cùng các bạn bè đồng nghiệp đã luôn tạo điều
kiện, động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án.
Anh chị em thành viên nhóm nghiên cứu chất màu tự nhiên Ecol_do PSG.TS Hoàng
Thị Lĩnh đứng đầu, đã luôn động viên và tạo thêm sức mạnh giúp tôi có niềm tin mãnh liệt

1.3 Tổng quan về lý thuyết màu sắc và chất màu tự nhiên ...........................................12
1.3.1 Sự hấp thụ ánh sáng và cơ chế xuất hiện màu của các hợp chất hữu cơ ..............12
1.3.2 Lịch sử chất màu tự nhiên ....................................................................................19
1.3.3 Chất màu tự nhiên có trong vỏ quả măng cụt.......................................................24
1.3.4 Chất màu tự nhiên có trong quả mặc nƣa ............................................................. 31
1.4 Quá trình nhuộm vật liệu dệt bằng chất màu tự nhiên ............................................36
1.4.1 Bản chất của quá trình nhuộm vật liệu dệt ........................................................... 36
1.4.2 Nhuộm tơ tằm bằng chất màu tự nhiên ................................................................ 40
1.5 Tiểu kết chƣơng 1 ....................................................................................................42
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................44
2.1 Đối tƣợng nghiên cứu .............................................................................................. 44

iii


2.1.1 Nguyên vật liệu.....................................................................................................44
2.1.2 Hóa chất ................................................................................................................44
2.1.3 Hệ thống thiết bị ...................................................................................................45
2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu .........................................................................................48
2.2.1 Xác định điều kiện tối ƣu của quá trình trích ly và quá trình nhuộm bằng
phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm ...........................................................................48
2.2.2 Phƣơng pháp tính toán màu sắc trên vải............................................................... 49
2.2.3 Các phƣơng pháp xác định các chất màu tự nhiên trích ly từ vỏ quả măng cụt
và quả mặc nƣa ..............................................................................................................51
2.2.4 Các phƣơng pháp kiểm tra các chỉ tiêu về độ bền và tính sinh thái của vải tơ
tằm nhuộm bằng chất màu trích ly từ vỏ quả măng cụt và quả mặc nƣa ......................56
2.3 Nội dung nghiên cứu ............................................................................................... 57
2.3.1 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng của quá trình trích ly chất màu tự nhiên từ
vỏ quả măng cụt và quả mặc nƣa ..................................................................................58
2.3.2 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình nhuộm vải tơ tằm bằng dịch

nhuộm ............................................................................................................................ 95
3.6 Kết quả phân tích dịch chiết và sản phẩm nhuộm ...................................................97
3.6.1 Kết quả phân tích các chất màu trích ly từ vỏ quả măng cụt ............................... 97
3.6.2 Kết quả phân tích các chất màu trích ly từ quả mặc nƣa ....................................100
3.6.3 Kết quả kiểm tra độ bền màu và tính sinh thái của vải tơ tằm nhuộm bằng chất
màu trích ly từ vỏ quả măng cụt và quả mặc nƣa ........................................................103
3.7 Đề xuất cơ chế gắn màu của chất màu tự nhiên đƣợc trích ly từ vỏ quả măng cụt
và quả mặc nƣa với tơ tằm...........................................................................................103
KẾT LUẬN .................................................................................................................107
NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN ......................................................................109
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................110
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ......................120
PHỤ LỤC ....................................................................................................................122

v


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

UV-VIS

Quang phổ khả kiến - tử ngoại (Ultraviolet-Visible)

IR

Phổ hồng ngoại (Infrared Spectrometer hay Spectrophotometer)

FT-IR

Phổ hồng ngoại hiệu năng cao (Fourier transform- Infrared Spectrometer)


C

Độ bão hòa hoặc độ thuần sắc (Saturation)

L*

Độ sáng (Lightness)

a*

Tọa độ màu trên trục đỏ lục

b*

Tọa độ màu trên trục vàng lam

ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu long

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Ảnh hƣởng của tính phân cực đến khả năng gia tăng nhiệt dƣới sự chiếu xạ vi
sóng [86] ................................................................................................................................ 6
Bảng 1.2 Sự liên hệ giữa bƣớc sóng hấp thu và màu sắc của vật hấp thu [1] ..................... 14
Bảng 1.3 Bảng sự chuyển màu do ảnh hƣởng nối đối liên hợp [1]..................................... 17
Bảng 1.4 Ví dụ sự chuyển màu do ảnh hƣởng nhóm thế [51] ............................................ 17

Bảng 3.10 Bảng số liệu kết quả ảnh hƣởng của phƣơng pháp trích ly dịch từ quả mặc nƣa
............................................................................................................................................. 75
Bảng 3.11 Phạm vi và các mức nghiên cứu của ba biến đƣợc chọn ................................... 76
Bảng 3.12 Các mức nghiên cứu đầy đủ của ba biến theo ma trận khảo sát ........................ 76
Bảng 3.13 Bảng ma trận mã hóa của ba biến đƣợc chọn để nghiên cứu ............................ 76
Bảng 3.14 Kết quả hiệu suất trích ly và cƣờng độ màu vải theo ma trận phức hợp tâm trực
giao cấp 2 ............................................................................................................................. 77
Bảng 3.15 Kết quả phân tích ảnh hƣởng của các yếu tố đến hiệu suất trích ly và cƣờng độ
màu ...................................................................................................................................... 79
Bảng 3.16 Giá trị ƣớc lƣợng của các hệ số trong phƣơng trình hồi quy ............................. 79
Bảng 3.17 Kết quả thực nghiệm kiểm chứng điều kiện tối ƣu............................................ 82
Bảng 3.18 Phạm vi và các mức nghiên cứu của bốn biến đƣợc chọn ................................. 84
Bảng 3.19 Các mức nghiên cứu đầy đủ của bốn biến theo ma trận khảo sát ...................... 85
Bảng 3.20 Bảng ma trận mã hóa của bốn biến đƣợc chọn .................................................. 85
Bảng 3.21 Kết quả cƣờng độ màu của vải tơ tằm sau nhuộm thu đƣợc từ ma trận trực giao
cấp 2..................................................................................................................................... 86
Bảng 3.22 Kết quả cƣờng độ màu của vải tơ tằm sau nhuộm đã xử lý với ánh sáng tự
nhiên, đèn và sấy ................................................................................................................. 88
Bảng 3.23 Phạm vi và các mức nghiên cứu của bốn biến đƣợc chọn ................................. 91
Bảng 3.24 Các mức nghiên cứu đầy đủ của bốn biến theo ma trận khảo sát ...................... 91
Bảng 3.25 Bảng ma trận mã hóa của bốn biến đƣợc chọn .................................................. 91
Bảng 3.26 Kết quả cƣờng độ màu của vải tơ tằm sau nhuộm thu đƣợc từ ma trận trực giao
cấp 2..................................................................................................................................... 92
Bảng 3.27 Kết quả cƣờng độ màu của vải tơ tằm sau nhuộm đã xử lý với ánh sáng tự
nhiên, đèn và sấy ................................................................................................................. 95

viii


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ

Hình 1.28 Công thức cấu tạo của diospyrol [66] ................................................................ 33
ix


Hình 1.29 Công thức cấu tạo của Hydroquinone [35] ........................................................ 34
Hình 1.30 Phản ứng gắn màu của một loại thuốc nhuộm tự nhiên với tơ tằm ................... 40
Hình 1.31 Cấu trúc mặt cắt ngang của tơ tằm [81] ............................................................. 40
Hình 1.32 Cấu trúc hóa học của fibroin [8] ........................................................................ 41
Hình 2.1 Hệ thống trích ly theo phƣơng pháp chiết ngâm sử dụng trong luận án .............. 46
Hình 2.2 Bản vẽ chi tiết thiết bị trích ly theo phƣơng pháp chiết ngâm ............................. 46
Hình 2.3 Hệ thống trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng và hệ thống soxhlet ........................... 47
Hình 2.4 Máy nhuộm mẫu sử dụng trong luận án .............................................................. 47
Hình 2.5 Máy nhuộm Winch sử dụng nhuộm pilot trong luận án ...................................... 47
Hình 2.6 Không gian màu CIE LAB [51] ........................................................................... 50
Hình 2.7 Sự phản xạ trên bề mặt tinh thể ........................................................................... 54
Hình 2.8 Quy trình nghiên cứu .......................................................................................... 58
Hình 3.1 Hình ảnh quả, vỏ quả măng cụt đã nghiền và dịch trích ly từ vỏ quả măng cụt . 64
Hình 3.2 Hình ảnh quả mặc nƣa và dịch trích ly từ quả mặc nƣa....................................... 66
Hình 3.3 Đồ thị cƣờng độ màu của vải, mật độ quang và độ tận trích của chất màu trích ly
từ vỏ quả măng cụt theo phƣơng pháp vi sóng, soxhlet, chiết ngâm .................................. 66
Hình 3.4 Đồ thị độ tăng khối lƣợng và độ bền màu của vải tơ tằm nhuộm bằng chất màu
trích ly từ vỏ quả măng cụt theo phƣơng pháp vi sóng, soxhlet, chiết ngâm ...................... 67
Hình 3.5 Ảnh hƣởng của các yếu tố đến hiệu suất sử dụng dịch trích ly (hiệu suất trích ly)
và cƣờng độ màu vải sau nhuộm bằng chất màu trích ly từ vỏ quả măng cụt .................... 70
Hình 3.6 Ảnh hƣởng của từng yếu tố chính đến hiệu suất sử dụng dịch trích ly và cƣờng độ
màu của vải tơ tằm nhuộm bằng chất màu trích ly từ vỏ quả măng cụt .............................. 72
Hình 3.7 Sự tƣơng tác của các yếu tố đến hiệu suất sử dụng dịch trích ly và cƣờng độ màu
của vải tơ tằm nhuộm bằng chất màu trích ly từ vỏ quả măng cụt ...................................... 73
Hình 3.8 Bề mặt đáp ứng biểu diễn ảnh hƣởng tƣơng tác của các yếu tố đến hiệu suất trích
ly và cƣờng độ màu vải trong khoảng biến thiên của ba biến khảo sát ............................... 73

Hình 3.26 So sánh tác động của ánh sáng đèn đến cƣờng độ màu của vải có H2O2 và không
H2O2 ..................................................................................................................................... 96
Hình 3.27 So sánh tác động của tác nhân sấy đến cƣờng độ màu của vải có H2O2 và không
H2O2 ..................................................................................................................................... 96
Hình 3.28 Phổ FT-IR của dịch trích ly từ vỏ quả măng cụt trƣớc và sau nhuộm ............... 97
Hình 3.29 Phổ FT – IR của vải tơ tằm trƣớc và sau nhuộm bằng chất màu trích ly từ vỏ
quả măng cụt ........................................................................................................................ 97
Hình 3.30 Phổ MS và phổ LC-MS của dịch trích ly từ vỏ quả măng cụt tối ƣu trƣớc và sau
nhuộm .................................................................................................................................. 98
Hình 3.31 Kết quả nhiễu xạ Rơnghen XRD của vải tơ tằm trƣớc và sau nhuộm bằng dịch
chiết từ vỏ quả măng cụt...................................................................................................... 99
Hình 3.32 Kết quả chụp SEM của vải tơ tằm trƣớc và sau nhuộm bằng chất màu trích ly từ
vỏ quả măng cụt ................................................................................................................. 100
Hình 3.33 Phổ FT – IR của dịch trích ly từ quả mặc nƣa trƣớc và sau nhuộm ................ 100
Hình 3.34 Phổ FT – IR của vải tơ tằm trƣớc và sau nhuộm bằng chất màu trích ly từ quả
mặc nƣa.............................................................................................................................. 100
Hình 3.35 Kết quả chụp phổ LCMS của dịch trích ly từ quả mặc nƣa trƣớc và sau nhuộm
........................................................................................................................................... 101
xi


Hình 3.36 XRD của vải tơ tằm trƣớc nhuộm và sau nhuộm bằng chất màu trích ly từ quả
mặc nƣa.............................................................................................................................. 102
Hình 3.37 Cấu trúc SEM của vải tơ tằm trƣớc và sau nhuộm bằng chất màu trích ly từ quả
mặc nƣa.............................................................................................................................. 102

xii


MỞ ĐẦU

Để làm rõ những nhiệm vụ cấp thiết trên, mục tiêu của luận án đặt ra là:
-

Trích ly các hợp chất màu tự nhiên từ vỏ quả măng cụt và quả mặc nƣa;

-

Bƣớc đầu xác định khả năng liên kết của chất màu tự nhiên với vải tơ tằm;

-

Thiết lập quy trình công nghệ trích ly và công nghệ nhuộm ở quy mô công nghiệp.
Để đạt đƣợc mục tiêu trên, nội dung nghiên cứu của luận án gồm có:

-

Khảo sát một số đặc trƣng nguyên liệu về trữ lƣợng và quy trình bảo quản nhằm đáp
ứng tốt nhất cho công đoạn trích ly.

1


-

Khảo sát phƣơng pháp trích ly phù hợp; nghiên cứu tối ƣu hóa các yếu tố ảnh hƣởng
đến quá trình trích ly dịch chiết từ quả mặc nƣa và vỏ quả măng cụt với dung môi nƣớc
nhƣ tỷ lệ rắn-lỏng, nhiệt độ trích ly, thời gian trích ly.

-



-

Đã thiết lập đơn công nghệ nhuộm tối ƣu có sử dụng H2O2 làm tác nhân oxy hóa, tăng khả
năng gắn màu của các chất màu trích ly từ vỏ quả măng cụt và quả mặc nƣa trên vải tơ
tằm.

-

Đã thiết lập đƣợc quy trình công nghệ nhuộm tơ tằm tối ƣu với các chất màu trích ly từ
quả mặc nƣa. Đây là quy trình hoàn toàn mới so với quy trình nhuộm truyền thống; quy
trình này không chỉ tạo đƣợc màu đen truyền thống mà còn tạo đƣợc nhiều gam màu khác
nhau và rút ngắn đƣợc quy trình nhuộm từ 40 ngày xuống còn 4 giờ.

-

Bƣớc đầu đã đề xuất cơ chế liên kết của các chất màu đƣợc trích ly từ vỏ quả măng cụt và
quả mặc nƣa với vải tơ tằm.

-

Đã chứng minh đƣợc sản phẩm vải tơ tằm nhuộm bằng các chất màu đƣợc trích ly từ vỏ
quả măng cụt và quả mặc nƣa đảm bảo tính sinh thái, không chứa formaldehyde, không
chứa formaldehyde, không chứa azo độc hại và đạt các chỉ tiêu về độ bền cao.

2


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT


tƣợng cháy chất cần đun. Bên cạnh đó, sử dụng nhiệt gián tiếp từ nƣớc sẽ góp phần kiểm soát
đƣợc nhiệt độ và giảm nhiệt nhanh nếu tăng cao hơn so với nhiệt độ khảo sát [15]. Phƣơng
pháp này đƣợc ứng dụng nhiều trong công nghệ tách chất màu tự nhiên từ thực vật.

3


1.1.2.2 Phương pháp soxhlet [15]
Phƣơng pháp này đƣợc thực hiện trên hệ thống soxhlet nhƣ hình 1.1: bột cây xay thô
đƣợc đặt trực tiếp trong ống (4) hoặc tốt nhất là đặt trong một túi vải để dễ lấy bột cây ra khỏi
máy. Lƣu ý đặt vài viên bi thủy tinh dƣới đáy ống (4 để tránh làm nghẹt lối ra vào của ống
thông nhau (6 . Rót dung môi đã lựa chọn vào bình cầu bằng cách tháo hệ thống ở chỗ nút
mài số (2 , nhƣ vậy dung môi sẽ thấm ƣớt bột cây rồi xuống bình cầu, ngang qua ngõ ống
thông nhau (6).
Mở cho nƣớc chảy hoàn lƣu trong ống ngƣng hơi. Sử dụng bếp điện và điều chỉnh nhiệt
sao cho dung môi trong bình cầu sôi nhẹ đều. Dung môi tinh khiết khi đƣợc đun nóng sẽ bốc
hơi lên cao, theo ống (3 lên cao hơn, rồi theo ống ngƣng hơi lên cao hơn nữa, nhƣng tại đây
hơi dung môi bị ống ngƣng hơi làm lạnh, ngƣng tụ thành thể lỏng, rớt thẳng xuống ống (4)
đang chứa bột cây. Dung môi ngấm vào bột cây và chiết những chất hữu cơ nào có thể hòa tan
vào dung môi. Theo quá trình đun nóng, lƣợng dung môi rơi vào ống (4) càng nhiều, mức
dung môi lên cao trong ống (4 và đồng thời cũng dâng cao trong ống (6 , vì đây là ống thông
nhau. Đến một mức cao nhất trong ống (6), dung môi sẽ bị hút về bình cầu (1) lực hút này sẽ
rút hết lƣợng dung môi đang chứa trong ống (4). Bếp vẫn tiếp tục đun và một quy trình mới
vận chuyển dung môi theo nhƣ mô tả lúc đầu. Các hợp chất đƣợc hút xuống bình cầu và nằm
lại tại đó, chỉ có dung môi tinh khiết là đƣợc bốc hơi bay lên để tiếp tục quá trình trích ly.
Tiếp tục đến khi chiết kiệt chất trong bột cây (dung môi eter dầu hỏa chỉ chiết kiệt những chất
kém phân cực nào có thể tan đƣợc trong eter dầu hỏa nóng).
Kiểm tra sự chiết kiệt bằng cách tắt máy để nguội và mở hệ thống chỗ nút mài (8), rút
lấy một giọt dung môi và thử trên mặt kiếng, nếu thấy không còn vết gì trên kiếng là đã chiết
kiệt. Sau khi hoàn tất, lấy dung môi trích ly ra khỏi bình cầu (1 , đuổi dung môi, thu đƣợc cao

thành phần điện trƣờng và từ trƣờng, nhƣng chỉ có điện trƣờng là có thể chuyển thành nhiệt
để đun nóng; mọi tƣơng tác với từ trƣờng trong trƣờng hợp này đều không có nhiều ý nghĩa
quan trọng. Bản chất của điện trƣờng là có hƣớng nên có tác dụng rất lớn lên các phân tử có
cực và làm các phân tử này thay đổi hƣớng theo sự biến đổi của điện trƣờng tạo ra sự quay
phân tử. Sự quay này làm các phân tử va chạm vào nhau và nóng lên. Các phân tử phân cực
không đối xứng đƣợc làm nóng tốt dƣới tác dụng của vi sóng. Các phân tử càng phân cực thì
càng dễ bị làm nóng. Nƣớc có độ phân cực lớn, nó là dung môi lý tƣởng để làm nóng bởi vi
sóng. Ngoài các nhóm phân cực trong hợp chất hữu cơ nhƣ –OH, -NH2, -COOOH…… cũng
chịu tác động tƣơng tự của điện trƣờng [70].
MICROWAVE



C

H





: Trường
ELECTRIC
điện FLELD
MAGNETIC
FLELD
từ
H : Trường
 :Bước
WAVELENGTH

Stt
Nhiệt độ
Nhiệt độ
Nhiệt độ
sôi khi
sôi khi
sôi khi gia
sôi khi gia
Dung môi
chiếu xạ
Dung môi
chiếu xạ nhiệt thông
nhiệt thông
vi sóng
vi sóng
thƣờng
o
thƣờng ( C)
(oC)
(oC)
(oC)
1
10
Nƣớc
81
100
Acid acetic
110
119
2


4

1-propanol

97

97

13

Aceton

56

56

5

1-butanol

109

117

14

Dimetylformamide

131

25

68

1-clobutan

76

78

16
17

Heptan

26

98

9

1-bromobutan

95

101

18

Tetracloro-cacbon

tồn tại của phức chất hoạt động thƣờng ngắn hơn 10-9 giây nên không ảnh hƣởng đến cơ chế
phản ứng. Những chất trung gian có thời gian tồn tại lớn hơn 10-9 giây sẽ hấp thu vi sóng do
đó sẽ thúc đẩy chuyển đến trạng thái tạo sản phẩm, ngoài ra các chất trung gian thông thƣờng
không phân cực hoặc các hợp chất ion nên chúng dễ dàng hấp thu năng lƣợng vi sóng. Việc
sử dụng vi sóng còn có thể làm thay đổi thành phần hóa học của sản phẩm tạo thành. Nhƣ vậy
sự đun nóng của lò vi sóng là sự đun nóng nội tại từ bên trong khối vật chất, nên có thể đạt
đƣợc nhiệt độ cao trong thời gian ngắn [78,87].
Cấu tạo của thiết bị vi sóng:
9
1

6
800
Kw
7
8

Time
Start

1. Cửa lò
2. Nút chỉnh công suất
3. Bộ phận bức xạ sóng

4. Nút chỉnh thời gian
5. Nút khởi động
6. Sóng

2
3

chuyên ngành.

Hình 1.5 Hệ thống lò vi sóng gia dụng sử dụng trích ly hợp chất màu tự nhiên

Trên cơ sở “Nghiên cứu chuyển đổi lò vi sóng gia dụng thành thiết bị chiết hợp chất tự
nhiên và thực hiện tổng hợp hữu cơ”[9] tiếp tục nghiên cứu chuyển đổi lò vi sóng gia dụng
thành thiết bị chiết chiết ngâm có sự chiếu xạ vi sóng. Lò vi sóng gia dụng đƣợc chuyển đổi
thành thiết bị chiết - vi sóng, sử dụng vào việc chiết hợp chất tự nhiên. Việc nghiên cứu sử
dụng đƣợc thực hiện trên hợp chất mang màu từ dịch quả mặc nƣa và hợp chất mang màu từ
dịch vỏ măng cụt. Các quá trình trích ly nói trên cũng đƣợc thực hiện song song trên hệ thống
chiết ngâm và hệ thống soxhlet.
Ưu điểm: Giảm đáng kể thời gian trích ly xuất, chỉ khoảng vài giây đến vài phút, sản
phẩm trích ly chất lƣợng tốt, giảm lƣợng dung môi sử dụng, cải thiện hiệu suất chiết, khả
năng tự động hóa và độ chính xác cao, thích hợp với các chất kém bền nhiệt, thiết bị dễ sử
dụng, an toàn và bảo vệ môi trƣờng, có tác dụng đặc biệt với các phân tử phân cực.
Nhược điểm: Nhiệt độ sôi của các dung môi đạt đƣợc rất nhanh có thể gây nổ, không áp
dụng cho các phân tử không phân cực, khó áp dụng cho quy mô công nghiệp vì đầu tƣ cho
thiết bị vi sóng là không nhỏ để có đủ công suất.
1.1.3 Trích ly chất màu tự nhiên từ vỏ quả măng cụt và quả mặc nƣa ứng dụng
trong công nghệ nhuộm vật liệu dệt
Trích ly chất màu từ vỏ quả măng cụt và quả
mặc nƣa là quá trình trích ly rắn lỏng. Trong quá trình
này, dung môi tiếp xúc trực tiếp với nguyên liệu, hòa
tan và vận chuyển chất màu vào dung môi, thƣờng xảy
ra các hiện tƣợng hòa tan, khuếch tán, thẩm thấu. Vì
vậy tốc độ của quá trình này phụ thuộc vào rất nhiều
yếu tố nhƣ: hình dạng, kích thƣớc, thành phần, cấu trúc
bên trong của vật thể rắn, tính chất hóa lý và chế độ
thủy động của dung môi, kiểu thiết bị, phƣơng pháp
trích ly, tỷ lệ rắn lỏng, thời gian và nhiệt độ trích ly.

do đó phải chọn kích thƣớc hạt rắn thích hợp. Tỷ lệ giữa lƣợng dung môi và lƣợng chất rắn
ảnh hƣởng lớn đến tốc độ khuếch tán. Tỷ lệ này càng cao thì tăng tốc độ khuếch tán và khả
năng tách triệt để cấu tử phân bố càng nhiều, nhƣng tiêu tốn năng lƣợng để tách cấu tử phân
bố trong dung môi càng tăng. Do đó phải chọn tỷ lệ giữa lƣợng dung môi và lƣợng chất rắn
thích hợp. Trong quá trình trích ly chất rắn, dung môi phải xâm nhập vào trong các mao quản
của chất rắn để tác dụng với cấu tử phân bố, nên tốc độ của toàn quá trình giảm nhanh. Tốc độ
của quá trình trích ly đƣợc quyết định bởi tốc độ khuếch tán bên trong.

9


1.2 Tình hình nghiên cứu về phƣơng pháp trích ly chất màu tự
nhiên từ vỏ quả măng cụt và quả mặc nƣa ứng dụng trong công
nghệ nhuộm hiện nay
1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Trong nhiều thập kỷ qua, những công trình nghiên cứu về quá trình trích ly hay tách
chiết hợp chất màu tự nhiên và cô lập xác định từng hợp chất riêng lẻ đƣợc nghiên cứu rất
nhiều [75,76,78,79,80,91,92,93,97,108,126,127]. Trong đó, cũng có một số công bố về việc
sử dụng mô hình thực nghiệm và tối ƣu hóa mô hình vào trong quá trình tách chiết chất màu
tự nhiên đơn lẻ [79,80,90,110,130]. Tuy nhiên vấn đề trích ly chất màu tự nhiên ứng dụng
trong công nghệ nhuộm lại mang một ý nghĩa ứng dụng khác; không cô lập hợp chất đơn lẻ
mà sử dụng hỗn hợp dịch chiết nhuộm cho các loại vật liệu vải sợi khác nhau.
Những năm gần đây, vấn đề nghiên cứu quy trình nhuộm vải bằng chất màu tự nhiên
đƣợc nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm mà chủ yếu tập trung vào chất màu trích ly từ
thực vật. Sự đa dạng của hệ thực vật trên thế giới đã tạo nhiều gam màu đa dạng cho các công
trình nghiên cứu về công nghệ này. Vào năm 1994 nhóm nghiên cứu của C. Mahidol đã bắt
đầu nghiên cứu hoạt tính sinh học của các loại cây trồng tự nhiên ở Thái Lan [53]; năm 2012
Supaluk Teppanrin và các cộng sự nghiên cứu khả năng nhuộm màu trên vải cotton, tơ tằm và
vải tơ tằm bằng dịch chiết từ hạt đậu Marind [119]…v.v…
Từ năm 2000 đến 2014, có khá nhiều công trình nghiên cứu về khả năng nhuộm vật liệu

Nguyễn Thị Lan đã công bố trên tạp chí phát triển KH&CN, tập 11, số 09-2008 về “Tối ưu
hóa đa mục tiêu ứng dụng trong quá trình chiết tách màu anthocyanin”. Hay một số công bố
về kết quả nghiên cứu tách chiết vỏ quả măng cụt thì chủ yếu tập trung xác định thành phần
dƣợc tính, nhƣ tác giả Đào Hùng Cƣờng và Đỗ Thị Thúy Vân vào năm 2010 đã công bố công
trình nghiên cứu chiết tách và xác định Xanhthones từ vỏ quả măng cụt [4], hay năm 2013 tác
giả Đàm Sao Mai và Lê Văn Tán, Đại học Công nghiệp Tp.HCM đã công bố nghiên cứu cô
lập Anthocyanin từ vỏ quả măng cụt [61]. Tuy nhiên kết quả công bố cho hƣớng nghiên cứu
ứng dụng chất màu tự nhiên không nhiều, chỉ mới là những khảo sát mang tính tự phát, chƣa
đƣợc công bố trên các tạp chí uy tín. Đối với quả mặc nƣa thì chƣa tìm thấy công trình nghiên
cứu nào công bố ngoài kết quả của luận án này v.v…
Tại Việt Nam, tính đến thời điểm này, các trƣờng đại học và các viện nghiên cứu cũng
đã có khá nhiều nghiên cứu về công nghệ nhuộm vải bằng chất màu tự nhiên từ nhiều loại
thực vật khác nhau. Tuy nhiên, các ý tƣởng và xu hƣớng nghiên cứu này chủ yếu là vẫn dựa
trên các công trình nghiên cứu của PGS.TS Hoàng Thị Lĩnh, Khoa Công nghệ Dệt may và
Thời trang, Đại học Bách khoa Hà Nội. PGS.TS Hoàng Thị Lĩnh đã tìm ra công nghệ nhuộm
vải cotton và lụa tơ tằm bằng lá bàng, lá xà cừ, củ nâu, lá trầu không, chàm, lá thiên lý, lá tre,
lá găng, ngải cứu, lá bạch đàn, lá chè, lá hồng xiêm, vỏ cây xà cừ, chè, cây lá móng, cây xà
cừ, nghệ, bạch đàn, sapoche…
Là chuyên gia hóa nhuộm, bằng đam mê khoa học PGS.TS Hoàng Thị Lĩnh đã bắt đầu nghiên
cứu lĩnh vực này từ năm 1996, đến nay Bà đã chủ nhiệm rất nhiều đề tài, dự án về công nghệ
nhuộm vật liệu dệt bằng chất màu tự nhiên. Trong đó, phải kể đến đề tài Nghị định thƣ hợp
tác giữa chính phủ Việt Nam và chính phủ Áo: “Nghiên cứu khả năng sử dụng chất màu tự
nhiên để nhuộm vải bông và tơ tằm, thiết lập qui trình công nghệ và triển khai ứng dụng cho
một số cơ sở làng nghề dệt nhuộm. Trong dự án này PGS.TS Hoàng Thị Lĩnh đã nghiên cứu
thành phần và bản chất của các loại chất màu có nguồn gốc thiên nhiên, từ đó xây dựng, lựa
chọn và tối ƣu hóa các quá trình tách chiết chất màu với các thông số công nghệ phù hợp; đã
xây dựng quy trình nhuộm bằng chất màu chiết tách từ lá chè, lá bàng, lá xà cừ và hạt điều
màu cho vải bông và vải tơ tằm; nghiên cứu các biện pháp xử lý sau nhuộm nâng cao độ bền
màu của sản phẩm. Khẳng định độ bền màu cũng nhƣ một số tính chất ƣu việt của sản phẩm
nhuộm màu từ 4 loại thảo mộc nhƣ khả năng chống nhàu, khả năng hút ẩm, độ thóang khí.

đến quá trình trích ly cũng nhƣ nghiên cứu sâu về các yếu tố ảnh hƣởng nhƣ kết quả nghiên
cứu của luận án này.

1.3 Tổng quan về lý thuyết màu sắc và chất màu tự nhiên
1.3.1 Sự hấp thụ ánh sáng và cơ chế xuất hiện màu của các hợp chất hữu cơ
1.3.1.1 Sự hấp thụ ánh sáng
Khi ánh sáng trắng chiếu vào một vật thể tán xạ hoàn toàn thì mắt thấy vật thể ấy màu
trắng. Ngƣợc lại, nếu toàn bộ các tia đập lên vật bị hấp thu hết thì vật ấy có màu đen. Còn đối
với những vật thể hấp thu một số những tia đơn sắc đập vào và tán xạ những tia còn lại thì
mắt thấy có màu. Nhƣ vậy, màu sắc là kết quả của sự hấp thu chọn lọc những miền xác định
trong phổ liên tục của ánh sáng trắng đập vào. Ví dụ: nếu một vật thể hấp thu các tia đỏ thì
màu của vật thể này đƣợc tạo thành do sự phối hợp các tia còn lại trong ánh sáng trắng (thiếu
màu đỏ) tức là màu lục. Ngƣợc lại, nếu vật thể hấp thu các vật thể tán xạ tất cả các tia trông
thấy nên nó vẫn có màu trắng. Có nhiều trƣờng hợp vật thể không hấp thu tia nào của phổ
12


trông thấy, nhƣng hấp thu các tia hồng ngoại hoặc tử ngoại của phổ, nhƣ vậy vật thể tán xạ tất
cả các tia trông thấy nên nó vẫn có màu trắng [1,5].
Theo thuyết điện tử cổ điển, ánh sáng là sự chuyển động sóng có năng lƣợng thay đổi tỷ
lệ với cƣờng độ bức xạ và không phụ thuộc vào tần số. Nghiên cứu hiệu ứng quang điện,
A.Einstein cho rằng về một số tính chất thì ánh sáng giống với một dòng hạt hơn và ông gọi
đó là hạt photon. Nhƣ thế các lƣợng tử của Planck cũng là các photon của Einstein và là phần
tử bé nhất của năng lƣợng bức xạ. Năng lƣợng này phụ thuộc vào tần số và đƣợc xác định bởi
công thức [1]:
E  h .v  h

Trong đó:

c

13