Luận án Nghiên cứu công nghệ xử lý nguyên liệu tre măng ngọt (Dendrocalamus latiflorus) dùng trong sản xuất sản phẩm tre ép khối

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP 
NGỌC PHƯỚC 
PHẠM LÊ HOA 
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU TRE 
MĂNG NGỌT (Dendrocalamus latiflorus) DÙNG TRONG 
SẢN XUẤT SẢN PHẨM TRE ÉP KHỐI 
Ngành: Kỹ thuật Chế biến lâm sản 
Mã số: 9549001 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 
1: PGS.TS. Cao Quốc An 
2: GS.TS. Trần Văn Chứ 
HÀ NỘI 2021 
i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan Luận án Tiến sỹ kỹ thuật: 
“Nghiên cứu công nghệ xử lý nguyên liệu tre Măng ngọt (Dendrocalamus 
latiflorus) dùng trong sản xuất sản phẩm tre ép khối” mã số 9549001 là công 
trình nghiên cứu của riêng tôi. Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong 
luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình 
nào khác dưới mọi hình thức. 
Tôi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng bảo vệ buận án Tiến sĩ về lời cam 
đoan của mình. 
 Hà Nội, tháng 11 năm 2021 
Nghiên cứu sinh 
Phạm Lê Hoa 
Xác nhận duyệt luận án của người hướng dẫn 
Người Hướng dẫn 1 
PGS. TS. Cao Quốc An 
Người Hướng dẫn 2 
GS. TS. Trần Văn Chứ 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
Nhân dịp hoàn thành luận án Tiến sĩ mang tên “Nghiên cứu công nghệ xử 
lý nguyên liệu tre Măng ngọt (Dendrocalamus latiflorus) dùng trong sản 
xuất sản phẩm tre ép khối” mã số 9549001, Tôi xin đặc biệt bày tỏ lòng biết ơn 
sâu sắc đến Thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Cao Quốc An, GS.TS Trần Văn Chứ đã 
tận tình hướng dẫn và cung cấp nhiều tài liệu có giá trị khoa học và thực tiễn để tôi 
hoàn thành Luận án. 
Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau Đại 
học, Viện Công nghiệp gỗ và Nội thất, Trung tâm Thí nghiệm và Phát triển Công 
nghệ, Thư viện, các Thầy, Cô giáo Trường Đại học Lâm nghiệp đã tận tâm giúp đỡ 
tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn Viện 
Công nghiệp rừng, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ, tạo điều kiện 
cho tôi trong thời gian tôi thực hiện Luận án. 
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng, lòng biết ơn tới toàn thể mọi người 
trong gia đình, đồng nghiệp, những người thân đã luôn động viên và tạo điều kiện 
thuận lợi về vật chất, tinh thần cho tôi trong suốt thời gian qua. 
 Hà Nội, tháng 11 năm 2021 
Nghiên cứu sinh 
Phạm Lê Hoa 
iii 
MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................................... i 
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................................... ii 
MỤC LỤC ............................................................................................................................... iii 
BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................................ vi 
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................................... vii 
ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................................................... 1 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ........................................... 3 
 1.1. Công nghệ xử lý nhiệt và công nghệ sản xuất tre ép khối ................................ 3 
1.1.1. Công nghệ xử lý nhiệt ............................................................................ 3 
1.1.2. Công nghệ sản xuất tre ép khối phổ biến tại Việt Nam [7] .................... 5 
 1.2. Tổng quan về công nghệ xử lý nhiệt cho tre và tre ép khối ............................ 12 
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ....................................................... 12 
1.2.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam ...................................................... 22 
 1.3. Kết luận chung rút ra từ tổng quan.................................................................. 26 
1.3.1. Kết quả của các công trình có liên quan .............................................. 26 
1.3.2. Hướng nghiên cứu của luận án ............................................................. 30 
 1.4. Đối tượng nghiên cứu...................................................................................... 31 
1.4.1. Đối tượng nghiên cứu tổng quát: ......................................................... 31 
1.4.2. Đối tượng nghiên cứu cụ thể: ............................................................... 31 
 1.5. Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 31 
1.5.1. Thông số cố định .................................................................................. 31 
 1.5.2. Thông số thay đổi ................................................................................. 32 
 1.6. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................ 32 
1.6.1. Mục tiêu lí luận .................................................................................... 32 
1.6.2. Mục tiêu thực tiễn ................................................................................ 32 
 1.7. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 33 
 1.8. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 33 
1.8.1. Phương pháp lý thuyết ......................................................................... 33 
1.8.2. Phương pháp thực nghiệm ................................................................... 33 
iv 
 1.9. Ý nghĩa của Luận án ....................................................................................... 57 
1.9.1. Ý nghĩa khoa học.................................................................................. 57 
1.9.2. Ý nghĩa thực tiễn .................................................................................. 57 
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT...58 
 2.1. Lý thuyết về tre ............................................................................................... 58 
2.1.1. Cấu trúc cây tre .................................................................................... 58 
2.1.2. Cấu trúc siêu hiển vi của sợi tre ........................................................... 62 
2.1.3. Cấu tạo tre và sự ảnh hưởng của thành phần tre đến tính chất tre ....... 64 
2.1.4. Cấu tạo và tính chất cây tre Măng ngọt................................................ 68 
 2.2. Cơ chế biến đổi tính chất tre do xử lý nhiệt .................................................... 69 
2.2.1. Cơ chế biến đổi khối lượng thể tích tre ............................................... 69 
2.2.2. Cơ chế biến đổi tính ổn định kích thước tre ........................................ 70 
2.2.3. Cơ chế biến đổi tính chất cơ học của tre ............................................. 71 
 2.3. Lý thuyết về tre ép khối ................................................................................. 73 
2.3.1. Tre ép khối ........................................................................................... 73 
2.3.2. Công nghệ xử lý nhiệt trên thiết bị ....................................................... 74 
2.3.3. Công nghệ làm khô sau khi ngâm tẩm nhựa ........................................ 75 
2.3.4. Công nghệ ép tre có khuôn ................................................................... 76 
2.3.5. Yêu cầu của tre ép khối ........................................................................ 77 
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................................... 78 
3.1. Kết quả kiểm tra và đánh giá sự ảnh hưởng của thông số xử lý nhiệt đến chất 
lượng tre nguyên dạng thanh ................................................................................ 78 
3.1.1. Ảnh hưởng của thông số xử lý đến hàm lượng celluloses ................... 78 
3.1.2. Ảnh hưởng của thông số xử lý đến hàm lượng lignhin ........................ 80 
3.1.3. Ảnh hưởng của thông số xử lý đến khối lượng riêng .......................... 83 
3.1.4. Ảnh hưởng của thông số xử lý đến độ dãn nở xuyên tâm.................... 89 
3.1.5. Ảnh hưởng của thông số xử lý đến độ bền uốn tĩnh ............................ 95 
3.1.6. Ảnh hưởng của thông số xử lý đến độ bền nén dọc thớ ..................... 102 
3.1.7. Ảnh hưởng của thông số xử lý đến độ bền trượt màng keo ............... 108 
3.1.8. Kết quả kiểm tra cấu tạo hiển vi của tre ............................................. 114 
v 
3.2. Kết quả kiểm tra và đánh giá sự ảnh hưởng của thông số xử lý nhiệt đến chất 
lượng tre ép khối ................................................................................................. 117 
3.2.1. Ảnh hưởng của thông số xử lý đến khối lượng riêng ........................ 117 
3.2.2. Ảnh hưởng của thông số xử lý đến độ trương nở chiều dày .............. 124 
3.2.3. Ảnh hưởng của thông số xử lý đến độ bền uốn tĩnh .......................... 130 
3.2.4. Ảnh hưởng của thông số xử lý đến độ bền nén dọc thớ ..................... 139 
3.2.5. Tối ưu hóa tham số xử lý nhiệt đến tính chất vật lý cơ học của tre ép 
khối ............................................................................................................... 145 
3.2.6. Kết quả kiểm tra khả năng kháng nấm ............................................... 146 
3.2.7. Kết quả kiểm tra cấu tạo hiển vi của tre ép khối ................................ 148 
 3.3. Khảo nghiệm và đề xuất qui trình ................................................................. 153 
3.3.1. Khảo nghiệm kết quả tối ưu ............................................................... 153 
3.3.2. Đề xuất qui trình sản xuất tre ép khối sử dụng tre Măng ngọt biến tính 
nhiệt .............................................................................................................. 154 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................... 159 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .................................................... 161 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 162 
PHỤ LỤC 
vi 
BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT 
Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị 
ASE Khả năng chống trương nở % 
ASTM Hiệp hội vật liệu và thử nghiệm Hoa Kỳ 
CCD Thiết kế hỗn hợp trung tâm 
DMOR Độ giảm độ bền uốn tĩnh MPa 
DMTA Phân tích cơ động lực 
EMC Độ ẩm cân bằng % 
HDF Ván sợi khối lượng thể tích cao 
KLR Khối lượng riêng Kg/m3 
MC Độ ẩm % 
MDF Ván sợi khối lượng thể tích trung bình 
ML Mất khối lượng % 
MOE Mô đun đàn hồi uốn tĩnh MPa 
MOR Độ bền uốn tĩnh MPa 
RMS Phương pháp bề mặt đáp ứng 
SD Sai quân phương 
SEM Kính hiển vi điện tử 
T Nhiệt độ xử lý oC 
t Thời gian xử lý phút, giờ 
TH Thủy -nhiệt 
Tg Nhiệt độ thủy tinh hóa oC 
Ts Độ dày mm 
WRE Khả năng chống hút nước % 
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 
WA Hấp thụ nước 
vii 
DANH MỤC CÁC BẢNG 
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của Bương khi biến tính nhiệt ................................. 15 
Bảng 1.2. Thành phần hóa ...  lý nâng cao chất lượng nguyên 
liệu tre, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng. 
7. Nguyễn Quang Trung (2019), "Nghiên cứu công nghê ̣sản xuất tre ép khối làm vâṭ 
liêụ xây dưṇg và nôị thất tại vùng Tây Bắc", Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, 
Hà Nội. 
8. Nguyễn Quang Trung và Phạm Văn Chương (2014), "Hoàn thiện công nghệ sản 
xuất ván cốp pha từ tre luồng", Tạp chí Khoa học lâm nghiệp. 1, tr. 3224-3230. 
9. Nguyễn Văn Xuyến (2002), Hoá lý cấu tạo phân tử và liên kết hoá học,, Nhà xuất 
bản khoa học và kỹ thuật, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội,. 
Tài liệu tiếng Anh 
10. UMK Anwar và các cộng sự. (2009), "Effect of curing time on physical and 
mechanical properties of phenolic-treated bamboo strips", Industrial crops 
products. 29(1), tr. 214-219. 
11. Martina Bremer và các cộng sự. (2013), "Effects of thermal modification on the 
properties of two Vietnamese bamboo species. Part II: Effects on chemical 
composition", BioResources. 8(1), tr. 981-993. 
12. Rachel A Burton, Michael J Gidley và Geoffrey B Fincher (2010), "Heterogeneity 
in the chemistry, structure and function of plant cell walls", Nature chemical 
biology.6(10), tr. 724-732. 
13. ID Cave (1997), "Theory of X-ray measurement of microfibril angle in wood", 
Wood science technology. 31(4), tr. 225-234. 
14. Valérie Cornuault và các cộng sự. (2015), "Monoclonal antibodies indicate low-
163 
abundance links between heteroxylan and other glycans of plant cell walls", Planta. 
242(6), tr. 1321-1334. 
15. PV Chuong (2011), Influences of the hydro-thermal treatment on physical 
properties of Acacia auriculiformis wood, 2011 International Symposium on 
Comprehensive Utilization of Wood Based Resources. Zhejiang A&F University, 
Lin'an, Zhejiang, tr. 105-110. 
16. Patrick G Dixon và Lorna J Gibson (2014), "The structure and mechanics of Moso 
bamboo material", Journal of the Royal Society Interface. 11(99), tr. 20140321. 
17. Bruno Esteves và Helena Pereira (2009), "Wood modification by heat treatment: A 
review", BioResources. 4(1), tr. 370-404. 
18. Huajian Gao và các cộng sự. (2003), "Materials become insensitive to flaws at 
nanoscale: lessons from nature", Proceedings of the national Academy of Sciences. 
100(10), tr. 5597-5600. 
19. D Grosser và W Liese (1973), "Present status and problems of bamboo 
classification", Journal of the Arnold Arboretum. 54(2), tr. 293-308. 
20. Dietger Grosser và Walter Liese (1971), "On the anatomy of Asian bamboos, with 
special reference to their vascular bundles", Wood Science technology. 5(4), tr. 290-312. 
21. Meisam K Habibi và Yang Lu (2014), "Crack propagation in bamboo's 
hierarchical cellular structure", Scientific reports. 4(1), tr. 1-7. 
22. Meisam K Habibi và các cộng sự. (2016), "Viscoelastic damping behavior of 
structural bamboo material and its microstructural origins", Mechanics of 
Materials. 97, tr. 184-198. 
23. Cécile Hervé, Susan E Marcus và J Paul Knox (2011), "Monoclonal antibodies, 
carbohydrate-binding modules, and the detection of polysaccharides in plant cell 
walls", The plant cell wall, Springer, tr. 103-113. 
24. Yuxiang Huang và các cộng sự. (2019), "Progress of bamboo recombination 
technology in China", Advances in Polymer Technology. 2019. 
25. Ingomar Jäger và Peter Fratzl (2000), "Mineralized collagen fibrils: a mechanical 
model with a staggered arrangement of mineral particles", Biophysical journal. 
79(4), tr. 1737-1746. 
26. Susheel Kalia, BS Kaith và Inderjeet Kaur (2011), Cellulose fibers: bio-and nano-
polymer composites: green chemistry and technology, Springer Science & Business 
Media. 
27. Chih-Hsuan Lee và các cộng sự. (2018), "Effects of thermal modification on the 
surface and chemical properties of moso bamboo", Construction Building 
Materials. 178, tr. 59-71. 
28. Walter Liese (1998), The anatomy of bamboo culms, Vol. 18, Brill. 
164 
29. IM Low, ZY Che và BA Latella (2006), "Mapping the structure, composition and 
mechanical properties of bamboo", Journal of materials research. 21(8), tr. 1969-
1976. 
30. RD Manalo và MN Acda (2009), "Effects of hot oil treatment on physical and 
mechanical properties of three species of Philippine bamboo", Journal of Tropical 
Forest Science, tr. 19-24. 
31. Lesley McCartney, Susan E Marcus và J Paul Knox (2005), "Monoclonal 
antibodies to plant cell wall xylans and arabinoxylans", Journal of Histochemistry 
Cytochemistry. 53(4), tr. 543-546. 
32. Fandan Meng và các cộng sự. (2019), "Improvement of the water repellency, 
dimensional stability, and biological resistance of bamboo‐ based fiber reinforced 
composites", Polymer Composites. 40(2), tr. 506-513. 
33. Fandan Meng và các cộng sự. (2019), "Improvement of the water repellency, 
dimensional stability, and biological resistance of bamboo‐ based fiber reinforced 
composites", Polymer Composites. 40(2), tr. 506-513. 
34. RJ Murphy và KL Alvin (1992), "Variation in fibre wall structure in bamboo", 
IAWA Journal. 13(4), tr. 403-410. 
35. Lin Ni và các cộng sự. (2016), "Manufacture and mechanical properties of glued 
bamboo laminates", BioResources. 11(2), tr. 4459-4471. 
36. Cong Trung Nguyen và các cộng sự. (2012), "The effects of thermal modification 
on the properties of two Vietnamese bamboo species, Part I: effects on physical 
properties", BioResources. 7(4), tr. 5355-5366. 
37. Narayan Parameswaran (1980), "Ultrastructural aspects of bamboo cells", 
Technology. 14, tr. 587–609. 
38. Jin-qiu Qi và các cộng sự. (2012), "Morphologies of crushed bamboo veneer used 
for bamboo-based fiber composites", China Wood Industry. 26(2), tr. 6-9. 
39. L Qin (2010), "Effect of thermo-treatment on physical, mechanical properties and 
durability of reconstituted bamboo lumber", Beijing: Chinese Academy Of 
Forestry. 
40. Andreas O Rapp (2001), Review on heat treatments of wood, Proceedings of 
special seminar, Antibes, France. 
41. W Razak và các cộng sự. (2005), "Effect of heat treatment using palm oil on 
properties and durability of Semantan bamboo", Journal of Bamboo Rattan. 4(3), 
tr. 211-220. 
42. A Sakakibara (1980), "A structural model of softwood lignin", Wood Science 
technology. 14(2), tr. 89-100. 
43. Rafidah Salim và các cộng sự. (2010), "Effect of oil heat treatment on physical 
165 
properties of semantan bamboo (Gigantochloa scortechinii Gamble)", Modern 
Applied Science. 4(2), tr. 107. 
44. Kade Schmitz, Skye Dascher và Shalto Dascher (2019), "Effects of Heat Treatment 
on the Dimensional Stability and Mechanical Properties of Guadua Bamboo", 
Material engineering. 214. 
45. K Schulgasser và A Witztum (1992), "On the strength, stiffness and stability of 
tubular plant stems and leaves", Journal of theoretical biology. 155(4), tr. 497-515. 
46. Weiwei Shangguan và các cộng sự. (2015), "Strength models of bamboo scrimber 
for compressive properties", Journal of Wood Science. 61(2), tr. 120-127. 
47. Harini Sosiati và Harsojo (2014), "Effect of combined treatment methods on the 
crystallinity and surface morphology of kenaf bast fibers", Cellulose Chemistry 
Technology.48(1-2), tr. 33-43. 
48. Ihak Sumardi và Shigehiko Suzuki (2014), "Dimensional stability and mechanical 
properties of strandboard made from bamboo", BioResources. 9(1), tr. 1159-1167. 
49. Ihak Sumardi và Shigehiko %J BioResources Suzuki (2014), "Dimensional 
stability and mechanical properties of strandboard made from bamboo". 9(1), tr. 
1159-1167. 
50. Divino Eterno Teixeira, Rodrigo Pinheiro Bastos và Sergio Alberto de Oliveira 
Almeida (2015), "Characterization of glued laminated panels produced with strips 
of bamboo (Guadua magna) native from the brazilian cerrado", Cerne. 21(4), tr. 
595-600. 
51. T Tono và K Ono (1962), "The layered structure and its morphological 
transformation by acid treatment", Journal of Japanese Wood Research Society. 8, 
tr. 245-249. 
52. Razak Wahab và các cộng sự. (2013), "Chemical composition of four cultivated 
tropical bamboo in genus Gigantochloa", Journal of Agricultural Science. 5(8), tr. 66. 
53. Ulrike GK Wegst và các cộng sự. (2015), "Bioinspired structural materials", Nature 
materials. 14(1), tr. 23-36. 
54. David V Wilbrink và các cộng sự. (2010), "Scaling of strength and ductility in 
bioinspired brick and mortar composites", Applied Physics Letters. 97(19), tr. 
193701. 
55. Sina Youssefian và Nima Rahbar (2015), "Molecular origin of strength and 
stiffness in bamboo fibrils", Scientific reports. 5(1), tr. 1-13. 
56. Yanglun Yu và các cộng sự. (2019), "The reinforcing mechanism of mechanical 
properties of bamboo fiber bundle‐ reinforced composites", Polymer Composites. 
40(4), tr. 1463-1472. 
57. Hong Yun và các cộng sự. (2016), "Effect of heat treatment on bamboo fiber 
166 
morphology crystallinity and mechanical properties", Wood Res-Slovakia. 61, tr. 
227-233. 
58. Ulysses José Zaia và các cộng sự. (2015), "Production of particleboards with 
bamboo (Dendrocalamus giganteus) reinforcement", BioResources, tr. 1424-1433. 
59. Ya Mei Zhang, Yang Lun Yu và Wen Ji Yu (2013), "Effect of thermal treatment 
on the physical and mechanical properties of Phyllostachys pubescen bamboo", 
European Journal of Wood Products. 71(1), tr. 61-67. 
60. Yamei Zhang và Wenji Yu (2015), "Changes in surface properties of heat-treated 
Phyllostachys pubescens bamboo", BioResources. 10(4), tr. 6809-6818. 
61. He Zhao, Kang-ping Lu và Jin-guo Lin (2015), "Effect on Properties of 
Phyllostachys Heterocycla Cv Pubescens by Heat Treatment with Oil Medium", 
Forestry Machinery Woodworking Equipment. tr. 12. 
62. RJ Zhao và các cộng sự. (2010), "Effects of steam treatment on bending properties 
and chemical composition of moso bamboo (Phyllostachys pubescens)", Journal of 
Tropical Forest Science, tr. 197-201. 
63. Raimo Alén, Eeva Kuoppala và Pia Oesch (1996), "Formation of the main 
degradation compound groups from wood and its components during pyrolysis", 
Journal of analytical and Applied Pyrolysis. 36(2), tr. 137-148. 
64. Mihaela Campean, Sachio Ishll và Sergiu Georgescu (2017), "Drying time and 
quality of eds-treated compared to untreated beech wood (Fagus japonica)", Pro 
Ligno. 13(3), tr. 23-30. 
65. Fan-dan Meng và các cộng sự. (2016), "Surface chemical composition analysis of 
heat-treated bamboo", Applied Surface Science. 371, tr. 383-390. 
66. Ya Mei Zhang, Yang Lun Yu và Wen Ji Yu (2013), "Effect of thermal treatment on 
the physical and mechanical properties of Phyllostachys pubescen bamboo", 
European Journal of Wood and Wood Products. 71(1), tr. 61-67. 
67. Yamei Zhang, Wenji Yu và Yahui Zhang (2013), "Effect of steam heating on the 
color and chemical properties of Neosinocalamus affinis bamboo", Journal of 
Wood Chemistry and Technology. 33(4), tr. 235-246. 
68. A. Witek et a (2014), "Application of response surface methodology and artificial 
neural network methods in modelling and optimization of biosorption process", 
Bioresource Technology. 
PHỤ LỤC