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

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

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

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

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

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

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

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

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

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,

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-D-glucopyranozơ) 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:

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 D-glucozamin 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

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

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)

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

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 hoáchitin-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

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

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

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)

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

 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

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

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

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

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

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

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

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=

V L 8

t 4 r P

π (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

V L.

8

t 4 d.r H g

(3) 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 =

V L.

8

r H

π (5) 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)

ηo, do, to là độ nhớt, tỉ trọng và thời gian chảy của chất lỏng chuẩn

Biết K sẽ xác định được độ nhớt tuyệt đối của chất theo hệ thức (3), trong đó

t là thời gian chảy trung bình của dung dịch

1.4.2.2 Độ nhớt tương đối (η tđ )

Để xác định phân tử khối người ta không cần biết giá trị độ nhớt tuyệt đối,

mà chỉ cần biết độ nhớt tương đối của dung dịch

ηtđ = 0

t

t

(7) Muốn xác định độ nhớt tương đối cần biết thời gian chảy qua mao quản của nhớt kế ở nhiệt độ xác định của cùng một lượng dung dịch (t) và dung môi (to) Nếu xem tỷ trọng của dung dịch và dung môi là bằng nhau (khi dung dịch tương đối loãng) thì từ (3) rút ra:

Độ nhớt riêng là tỉ số giữa hiệu số độ nhớt của dung dịch và dung môi trên

độ nhớt của dung môi Độ nhớt riêng được xác định bằng hệ thức:

(11)

Để xác định phân tử khối chất polime người ta sử dụng hệ thức Mark – Houwink biểu diễn sự phụ thuộc giữa độ nhớt đặc trưng và phân tử khối chất polime

[η] = KMa (12)

K và α là hằng số phụ thuộc vào bản chất của dung môi và polyme Nhìn vào giá trị của a ta có thể biết được hình dạng của polyme trong dung dịch

PHẦN 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

sử dụng acid đậm đặc sau đó hòa thành dung dịch cần thiết

Theo cấu trúc phân tử acid acetic thì ở mỗi nguyên tử oxi nó còn 2 cặp electron tự do Mà đây là một acid có khả năng phân ly tốt nên khi được hòa tan trong nước nó sẽ phân ly mạnh, khi có mặt chitosan nó sẽ tạo liên kết hydro và liên kết tĩnh điện với các phân tử chitosan Đây là tính chất quan trọng để ta sử dụng acid acetic làm một dung môi hòa tan chitosan

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Bảng.2.1 Bảng biểu diễn hệ số cho các roto

LV series Viscometer Spindle Number

Sau khi tiến hành đo từ các kết quả đọc được trên máy đo ta tiến hành tính toán và tìm ra độ nhớt của chitosan ở các nhiệt độ khác nhau tương ứng với các tốc

độ quay của roto theo công thức:



 f * r Trong đó :

f (factor) : là giá trị ghi trên máy đo ứng với các tốc độ roto khác nhau

r (dial reading) :kết quả mà ta đọc được trên máy đo ứng với các giá trị của roto

Chuẩn bị mẫu:

 Sau khi cân chitosan với khối lượng đã tính toán trước ta cho vào một cái cốc và pha lượng nước đủ lớn phù hợp với tỷ lệ phần trăm Sau đó ta đem ngâm chitosan rồi bỏ vào trong tủ lạnh

 Khi đo độ nhớt ở nhiều tốc độ roto tại một nhiệt độ cố định thì ta phải giữ cho nhiệt độ của dung dịch đo luôn luôn ổn định Ta có thể cho cốc đang đo vào một cốc lớn hơn và cho nước ở nhiệt độ cần đo vào để giữ nhiệt được ổn định Sau

2 đến 3 lần đo ta có thể thay nước và tiến hành đo tiếp

Chú ý:

 Ngâm chitosan trong cốc sau khoảng thời gian 24h để giúp cho lượng nước xâm nhập hết vào các lỗ hay khoảng không gian giữa các mạch phân tử, mặt khác nó cũng đẩy hết một lượng không khí có sẵn trong dung dịch ra ngoài

 Mặt khác giữ dung dịch trong tủ lạnh còn ức chế sự phát triển của vi sinh vật làm cắt mạch chitosan gây giảm độ nhớt của dung dịch

2.2.2 Xác định độ nhớt của dung dịch chitosan ở các nhiệt độ khác nhau

ứng với các giá trị roto khác nhau