phan THÞ Tè NGA
bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o
trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi
---------------------------------------
luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
ngµnh : c«ng nghÖ ho¸ häc
c«ng nghÖ ho¸ häc
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP METYL ESTE
VÀ ALKYL LACTAT LÀM TIỀN CHẤT
PHA CHẾ DUNG MÔI SINH HỌC ĐỂ TẨY
MỰC IN TRÊN BAO BÌ POLYME
phan THÞ Tè NGA
2007 - 2009
Hà Nội
2009
Hµ Néi 2009
bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o
trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi
---------------------------------------
luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP METYL ESTE VÀ
ALKYL LACTAT LÀM TIỀN CHẤT PHA CHẾ
DUNG MÔI SINH HỌC ĐỂ TẨY MỰC IN
TRÊN BAO BÌ POLYME
ngµnh : c«ng nghÖ ho¸ häc
m· sè:23.04.3898
phan THÞ Tè NGA
Người hướng dẫn khoa học : PGS TS. §INH THÞ NGä
Hµ Néi 2009
Lời cảm ơn
Đầu tiên em xin được dành tình cảm và sự biết ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS
Đinh Thị Ngọ - người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo và dẫn dắt em trên những
chặng đầu tiên của con đường nghiên cứu khoa học.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong khoa Công nghệ
Hoá học, các thầy giáo, cô giáo bộ môn Hữu cơ- Hoá dầu, các cán bộ Viện Vật lý kỹ
thuật, Viện môi trường, phòng thí nghiệm trọng điểm trường Đại học Bách Khoa Hà
Nội đã tạo điều kiện tốt nhất cho em trong suốt thời gian em thực hiện luận văn.
Sau cùng, em muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã động
viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian qua.
Một lần nữa, em xin chân thành cản ơn!
Hà Nội, tháng 9 năm 2009
Học viên
Phan Thị Tố Nga
MỤC LỤC
Nội dung
Trang
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................. 01
DANH MỤC CÁC HÌNH .............................................................................................. 02
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 04
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT................................................................... 06
1.1 TỔNG QUAN VỀ DẦU THỰC VẬT ........................................................................................06
1.1.1 Thành phần hóa học của dầu thực vật ....................................................................................06
1.1.2 Các tính chất của dầu thực vật .................................................................................................07
1.1.3. Các chỉ tiêu quan trọng của dầu thực vật ..............................................................................10
1.1.4 Giới thiệu về một số dầu thông dụng .....................................................................................10
1.1.5 Tổng quan về dầu hạt cao su....................................................................................................12
1.2 DUNG MÔI HỮU CƠ....................................................................................................................14
1.2.1 Khái niệm ...................................................................................................................................14
1.2.2 Tính chất vật lý của dung môi hữu cơ ....................................................................................14
1.2.3 Tính chất hóa học ......................................................................................................................16
1.3 THAY THẾ CÁC DUNG MÔI CÓ NGUỒN GỐC DẦU MỎ .............................................16
1.3.1 Dung môi có nguồn gốc dầu mỏ.............................................................................................16
1.3.2 Thay thế các dung môi có nguồn gốc dầu mỏ ......................................................................17
1.4 DUNG MÔI SINH HỌC ................................................................................................................17
1.4.1 Khái niệm ...................................................................................................................................17
1.4.2 Ưu nhược điểm của dung môi sinh học.................................................................................18
1.4.3 Những ứng dụng và triển vọng của dung môi sinh học ......................................................19
1.5 TỔNG HỢP DUNG MÔI SINH HỌC TỪ DẦU THỰC VẬT .............................................20
1.5.1 Tổng hợp alkyl este ...................................................................................................................20
1.5.2 Tổng hợp iso-propyl lactat .......................................................................................................25
1.6 PHA TRỘN DUNG MÔI SINH HỌC ........................................................................................27
1.6.1 Nguyên tắc pha trộn ..................................................................................................................27
1.6.2 Vai trò của các thành phần trong dung môi sinh học ...........................................................27
1.7 GIỚI THIỆU VỀ MỰC IN .............................................................................................................28
1.7.1 Khái niệm ...................................................................................................................................28
1.7.2 Mực in gốc nước dùng trong in ống đồng .............................................................................28
1.8 GIỚI THIỆU VỀ BAO BÌ ..............................................................................................................30
1.8.1 Vật liệu làm bao bì ....................................................................................................................30
1.8.2 Các loại nhựa chính được sử dụng trong sản xuất bao bì ............................. 31
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ..................................................................................... 32
2.1 TỔNG HỢP METYL ESTE TỪ DẦU HẠT CAO SU............................................................32
2.1.1 Nguyên liệu ................................................................................................................................32
2.1.2 Phương pháp điều chế xúc tác NaOH/MgO .........................................................................33
2.1.3 Cách tiến hành tổng hợp metyl este........................................................................................33
2.2 TỔNG HỢP ISO-PROPYL LACTAT ........................................................................................37
2.2.1 Nguyên tắc tổng hợp.................................................................................................................37
2.2.2 Sơ đồ thiết bị ..............................................................................................................................37
2.2.3 Cách tiến hành ...........................................................................................................................38
2.3 PHA CHẾ DUNG MÔI ..................................................................................................................38
2.3.1. Nguyên tắc pha chế ..................................................................................................................38
2.3.2. Cách tiến hành ..........................................................................................................................38
2.4 ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH CỦA DUNG MÔI SINH HỌC ĐÃ ĐIỀU CHẾ ......... 39
2.4.1 Tạo mẫu thử ...............................................................................................................................39
2.4.2 Xác định khả năng tẩy rửa .......................................................................................................39
2.4.3 Đo độ tẩy sạch của mẫu bao bì................................................................................................39
2.5 XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA DUNG MÔI SINH HỌC .......................40
2.5.1. Tỷ trọng......................................................................................................................................40
2.5.2. Độ nhớt động học.....................................................................................................................41
2.5.3. Trị số Kauri – butanol ..............................................................................................................42
2.5.4. Điểm chớp cháy cốc kín..........................................................................................................43
2.5.5 Độ bay hơi ..................................................................................................................................44
2.5.6 Đánh giá khả năng phân huỷ sinh học của sản phẩm ................................... 45
2.5.7. Đánh giá độc tính sinh học của sản phẩm.............................................................................45
2.5.8. Đánh giá tính ăn mòn...............................................................................................................46
2.5.9 Đánh giá điểm vẩn đục.............................................................................................................46
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................. 47
3.1 TỔNG HỢP METYL ESTE ..........................................................................................................47
3.1.1 Tổng hợp xúc tác NaOH/MgO ...............................................................................................47
3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp metyl este ...................................................54
3.1.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới quá trình làm sạch metyl este.............................................59
3.1.4 Đánh giá chất lượng sản phẩm ...............................................................................................60
3.2 TỔNG HỢP ISO-PROPYL LACTAT ........................................................................................63
3.2.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ mol rượu iso-propylic/axit lactic .......................................................63
3.2.2 Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác tới hiệu suất phản ứng.................................................64
3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ trong phản ứng este hóa tạo iso-propyl lactat ...........................65
3.2.4 Đánh giá chất lượng sản phẩm ................................................................................................67
3.3 TỔNG HỢP DUNG MÔI SINH HỌC TỪ METYL ESTE
VÀ ISO-PROPYL LACTAT ......................................................................................................................... 67
3.3.1 Cơ chế bám dính của mực in trên bao bì polyme .................................................................68
3.3.2 Ảnh hưởng của gốc -R đến hoạt tính của dung môi ............................................................69
3.3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ metyl este/iso-propyl lactat đến hoạt tính của dung môi.................70
3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia 1 (PG1)
đến hoạt tính của dung môi ......................................................................................................... 71
3.3.5 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia 2 (PG2)
đến hoạt tính của dung môi ......................................................................................................... 72
3.3.6 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng dung môi cầu..............................................................74
3.3.7 Ảnh hưởng của tốc độ khuấy..................................................................................................75
3.3.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ ..........................................................................................................76
3.3.9 Ảnh hưởng của thời gian ngâm mẫu ......................................................................................77
3.4 THÀNH PHẦN DUNG MÔI SINH HỌC .................................................................................78
3.5 CÁC CHỈ TIÊU CỦA DUNG MÔI SINH HỌC.......................................................................78
KẾT LUẬN .................................................................................................................... 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 81
TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................................................ 85
DANH MỤC CÁC BẢNG
STT
Bảng
Nội dung
Trang
01
1.1
Hàm lượng các loại axit béo có trong dầu mỡ động thực vật
07
02
1.2
Một số tính chất vật lý và hóa học của dầu thực vật
09
03
1.3
Công thức mực điển hình
29
04
1.4
Các thông số kỹ thuật của mực
30
05
3.1
Ảnh hưởng của chất hoạt hóa đến hiệu suất metyl este
48
06
3.2
Bề mặt riêng của mẫu bằng phương pháp BET
49
07
3.3
Ảnh hưởng của số lần tái sử dụng đến hiệu suất biodiezel
50
08
3.4
Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến hiệu suất metyl este
52
09
3.5
10
3.6
Ảnh hưởng của tỷ lệ metanol/dầu đến hiệu suất metyl este
54
11
3.7
Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác đến hiệu suất metyl este
55
12
3.8
Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất metyl este
56
13
3.9
Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất metyl este
57
14
3.10
Ảnh hưởng của cách nạp liệu đến hiệu suất metyl este
58
15
3.11
16
3.12
Ảnh hưởng của nhiệt độ nước rửa đến chất lượng sản phẩm
60
17
3.13
Ảnh hưởng của tỷ lệ nước rửa/metyl este đến số lần rửa
60
18
3.14
Các chỉ tiêu hóa lý của metyl este từ dầu hạt cao su
61
19
3.15
20
3.16
Ảnh hưởng số lần sử dụng của xúc tác đã tái sinh đến hiệu
suất metyl este
Ảnh hưởng của chỉ số axit của nguyên liệu đến hiệu suất
metyl este
Ảnh hưởng của tỷ lệ iso-propylic/axit lactic đến hiệu suất
tạo iso-propyl lactat
Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác đến hiệu suất tạo
iso-propyl lactat
53
59
63
64
21
3.17
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tạo iso-propyl lactat
66
22
3.18
Các chỉ tiêu kỹ thuật của iso-propyl lactat
67
23
3.19
24
3.20
25
3.21
Sự phụ thuộc của hoạt tính tẩy mực in vào hàm lượng PG1
72
26
3.22
Sự phụ thuộc của hoạt tính tẩy mực in vào hàm lượng PG2
73
27
3.23
28
3.24
Ảnh hưởng của tốc độ khuấy
75
29
3.25
Ảnh hưởng của nhiệt độ
76
30
3.26
Ảnh hưởng của thời gian ngâm mẫu
77
31
3.27
Thành phần dung môi sinh học
78
32
3.28
Các chỉ tiêu của dung môi sinh học đã điều chế
78
Ảnh hưởng của độ dài mạch đến khả năng tẩy sạch của
dung môi
Ảnh hưởng của tỷ lệ metyl este/iso-propyl lactat đến hoạt tính
của dung môi
Ảnh hưởng của hàm lượng dung môi cầu tới hoạt tính của
dung môi
69
70
74
DANH MỤC CÁC HÌNH
Nội dung
STT
Hình
01
2.1
Sơ đồ mô tả thiết bị phản ứng tổng hợp metyl este
34
02
2.2
Sơ đồ chiết sản phẩm
35
03
2.3
Sơ đồ thiết bị phản ứng tổng hợp iso-propyl lactat
37
04
2.4
Sơ đồ đo tỷ trọng bằng phương pháp picnomet
41
05
3.1
06
3.2
Ảnh SEM
49
07
3.3
Quan hệ giữa số lần tái sử dụng đến hiệu suất metyl este
51
08
3.4
Quan hệ của nhiệt độ nung đến hiệu suất metyl este
52
Quan hệ giữa hàm lượng chất hoạt hóa đến hiệu suất
metyl este
Trang
48
09
3.5
Quan hệ giữa số lần sử dụng đến hiệu suất metyl este
53
10
3.6
Quan hệ giữa tỷ lệ metanol/dầu và hiệu suất metyl este
54
11
3.7
Quan hệ giữa hàm lượng xúc tác và hiệu suất metyl este
55
12
3.8
Quan hệ giữa nhiệt độ phản ứng và hiệu suất metyl este
56
13
3.9
Quan hệ giữa thời gian phản ứng đến hiệu suất metyl este
57
14
3.10
15
3.11
Phổ hồng ngoại của metyl este từ dầu hạt cao su
61
16
3.12
Phổ GC-MS của metyl este từ dầu hạt cao su
62
17
3.13
18
3.14
19
3.15
20
3.16
Mực in trên bề mặt bao bì polypropylen khi chưa khô
68
21
3.17
Cơ chế bay hơi của mực nước
68
22
3.18
23
3.19
24
3.20
25
3.21
26
3.22
Xác định lượng dung môi cầu
75
27
3.23
Ảnh hưởng của tốc độ khuấy
76
Quan hệ giữa chỉ số axit của nguyên liệu đến hiệu suất
metyl este
Ảnh hưởng của tỷ lệ iso-propylic/axit lactic
đến hiệu suất tạo iso-propyl lactat
Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác đến hiệu suất tạo
iso-propyl lactat
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tạo
iso-propyl lactat
Ảnh hưởng của độ dài mạchcủa alkyl este đến khả năng
tẩy sạch của dung môi
Ảnh hưởng của tỷ lệ metyl este/iso-propyl lactat đến hoạt
tính của dung môi
Ảnh hưởng của hàm lượng PG1 tới hoạt tính của dung
môi
Ảnh hưởng của hàm lượng PG2 tới hoạt tính của dung
môi
59
64
65
66
69
71
72
73
28
3.24
Ảnh hưởng của nhiệt độ
77
MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, ngành công nghiệp sản xuất các vật liệu
polyme, trong đó đặc biệt là công nghiệp sản xuất các sản phẩm nhựa đang đứng trước
những khó khăn và thách thức rất lớn, bởi sự tăng lên về nhu cầu tiêu dùng và sử dụng
sản phẩm chất lượng cao, sự khan hiếm về nguồn nguyên liệu và những thay đổi về
giá. Vì vậy, một trong những khuynh hướng nghiên cứu hiện nay là tái sinh nhựa để
sản xuất các sản phẩm thứ cấp có chất lượng cao từ chính các sản phẩm nhựa đã qua sử
dụng như hộp, chai nhựa, bao bì polyme…
Để đảm bảo được các yêu cầu về chất lượng sản phẩm và an toàn cho sức khoẻ
con người khi sử dụng nhựa tái sinh, vấn đề đặt ra là phải tẩy sạch mực in trên các
nhãn chai cũng như trên bao bì. Mục đích là làm cho nguyên liệu sau xử lí có những
tính chất phù hợp cho quá trình sản xuất các sản phẩm thứ cấp.
Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu trong và ngoài nước sử dụng các chất tẩy
rửa tổng hợp để tẩy mực in trên bao bì. Tuy nhiên, chúng tôi đã không sử dụng các chất
tẩy rửa tổng hợp mà lựa chọn hướng nghiên cứu tẩy rửa nhờ dung môi sinh học thân
thiện với môi trường. Bằng việc sử dụng các nguyên liệu từ dầu thực vật, biến tính
chúng thành các sản phẩm có hoạt tính tẩy sạch cao. Từ đó pha chế dung môi sinh học
có thành phần tối ưu, phù hợp với mục đích tẩy rửa. Luận văn đã đóng góp được những
điểm mới sau đây:
1. Chế tạo được xúc tác dị thể NaOH/MgO có hoạt tính cao ứng dụng trong
phản ứng tổng hợp metyl este là thành phần chính khi pha chế dung môi sinh học.
Khảo sát tìm được các điều kiện tối ưu để chuyển hoá dầu hạt cao su thành metyl este.
2. Tìm được phụ gia PG2, PG3 và tỷ lệ thích hợp của các cấu tử có mặt trong
thành phần dung môi sinh học để đạt được hiệu quả tẩy sạch mực in tốt nhất.
3. Tẩy được mực in trên bao bì polyme (bao bì polypropylen) với hiệu quả tẩy
sạch khá cao mà vẫn đảm bảo được các yêu cầu về chất lượng của nhựa tái sinh.
Luận văn này nghiên cứu tổng hợp metyl este và alkyl lactat làm tiền chất pha
chế dung môi sinh học để tẩy mực in trên bao bì polyme. Luận văn không chỉ có ý
nghĩa về khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn rất lớn đối với nhiều ngành công
nghiệp, đặc biệt là công nghiệp bao bì, công nghiệp thực phẩm và y tế.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1 TỔNG QUAN VỀ DẦU THỰC VẬT
1.1.1 Thành phần hóa học của dầu thực vật
Các loại dầu khác nhau có thành phần hóa học khác nhau. Tuy nhiên, thành
phần chủ yếu của dầu thực vật là các glyxerit, nó là este tạo thành từ axit béo có phân
tử lượng cao và glyxerin ( chiếm 95 – 97%)[5, 15].
Công thức chung của glyxerit là:
R1-COOCH2
|
R2-COOCH
|
R3-COOCH2
Trong đó R1, R2, R3 là các gốc hydrocacbon của axit béo. Khi chúng có cấu tạo
giống nhau thì gọi là glyxerit đồng nhất, nếu khác nhau thì gọi là glyxerit hỗn tạp. Các
gốc R có chứa từ 8 đến 22 nguyên tử cacbon. Phần lớn dầu thực vật có thành phần
glyxerit hỗn tạp.
Các axit béo có trong dầu thực vật thường ở dạng kết hợp trong glyxerit và một
lượng nhỏ ở trạng thái tự do. Các glyxerit có thể thủy phân tạo thành axit béo theo
phương trình phản ứng sau:
CH2-O-CO-R1
CH2-OH
|
CH-O-CO-R2
R1COOH
|
+
3H2O →
CH-OH
|
|
CH2-O-CO-R3
CH2-OH
+
R2COOH
R3COOH
Thông thường axit béo sinh ra từ dầu mỡ có thể chiếm 95% trọng lượng dầu mỡ
ban đầu. Về cấu tạo, axit béo là những axit cacboxylic mạch thẳng có cấu tạo khoảng 6
÷ 30 nguyên tử C. Các axit béo này có thể no hay không no.
Một thành phần nữa trong dầu thực vật là glyxerin, nó tồn tại ở dạng kết hợp
trong glyxerit. Glyxerin là rượu ba chức, trong dầu mỡ, lượng glyxerin thu được
khoảng 8 ÷ 12% so với trọng lượng dầu ban đầu [13, 18].
Ngoài các hợp chất chủ yếu trên, trong dầu thực vật còn chứa một lượng nhỏ các
hợp chất khác như photphatit, các chất sáp, chất nhựa, chất nhờn, các chất màu, các
chất gây mùi, các tiền tố và sinh tố…
Bảng 1.1 Hàm lượng các loại axit béo có trong dầu mỡ động thực vật.
Dầu
Lauric
Myristic
Panmitic
Stearic
Oleic
Linoleic
Linolenic
Nành
0,1
0,1
10,2
3,7
22,8
53,7
8,6
Bông
0,1
0,7
20,1
2,6
19,2
55,2
0,6
Cọ
0,1
1
42,8
4,5
40,5
10,1
0,2
Dừa
46,5
19,2
9,8
3
6,9
2,2
0
Lạc
-
-
11,38
2,39
48,28
31,95
0,93
Ngô
-
-
11,67
1,85
25,16
60,6
0,48
Hạt cải
-
-
3,49
0,85
64,4
22,3
8,23
Hướng
-
6,08
3,26
16,94
73,73
0
dương
Mỡ bò
0,1
2,8
23,3
19,4
42,4
2,9
0,9
Mỡ lợn
0,1
1,4
23,6
14,2
44,2
10,7
0,4
1.1.2 Các tính chất của dầu thực vật
1.1.2.1 Tính chất vật lý [15, 37, 42]
* Nhiệt độ nóng chảy và nhịêt độ đông đặc: Vì các dầu khác nhau có thành phần hoá
học khác nhau do vậy với các loại dầu khác nhau thì có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ
đông đặc khác nhau. Các giá trị nhiệt độ này không ổn định nó thường là một khoảng
nào đó.
* Tính tan của dầu thực vật: Vì dầu không phân cực do vậy chúng tan rất tôt trong dung
môi không phân cực, chúng tan rất ít trong rượu và chúng không tan trong nước. Độ tan
của dầu vào trong dung môi chúng phụ thuộc vào nhiệt độ hoà tan
* Màu của dầu: Dầu có màu gì là tuỳ thuộc vào thành phần hợp chất có trong dầu. Dầu
tinh khiết không màu là do các carotenoit và các dẫn xuất, dầu có màu vàng là của
clorofin...
* Khối lượng riêng: Khối lượng riêng của dầu thực vật thường nhẹ hơn nước,
d 20p =0.907÷ 0.971, dầu mà có thành phần cacbon và càng no thì tỷ trọng càng cao.
1.1.2.2 Tính chất hóa học
Thành phần hoá học của dầu thực vật chủ yếu là este của axit béo với glyxerin,
do vậy chúng có đầy đủ tính chất của một este:
* Phản ứng xà phòng hoá: Trong những điều kiện to, áp suất, xúc tác thích hợp dầu mỡ
có thể thuỷ phân theo phản ứng:
C3H5(OCOR)3 + 3H2O
3RCOOH + C3H5(OH)3
Phản ứng qua các giai đoạn trung gian tạo thành các diglyxerin và monoglyxerin. Nếu
trong quá trình thuỷ phân có mặt các loại kiềm (NaOH,KOH) thì sau quá trình thuỷ
phân, axit béo sẽ tác động với kiềm tạo thành xà phòng:
RCOOH + NaOH
RCOONa + H2O
Tổng quát hai phương trình trên:
C3H5(OCOR)3 + 3NaOH
3RCOONa + C3H5(OH)3
Đây là phản ứng cơ bản trong quá trình sản xuất xà phòng và glyxerin từ dầu thực vật.
* Phản ứng cộng hợp: Trong điều kiện thích hợp, các axit béo không no sẽ cộng hợp
với chất khác.
* Phản ứng trao đổi este (rượu phân): Các glyxerit trong điều kiện có mặt của xúc tác
vô cơ như các xúc tác axit H2SO4, HCl hoặc các xúc tác bazơ NaOH, KOH có thể tiến
hành este hoá trao đổi với các rượu bậc một như metylic, etylic... tạo thành các alkyl
este axit béo và glyxerin [9, 13]:
R1
COO CH 2
R2
COO CH
R3
COO CH 2
+
CH2 OH
R1 COOR
R2 COOR
3ROH
+
R3 COOR
CH OH
CH2 OH
Phản ứng này có ý nghĩa thực tế rất quan trọng vì người ta có thể sử dụng các
alkyl este axit béo làm nhiên liệu, giảm một cách đáng kể lượng khí thải độc hại ra môi
trường, đồng thời cũng thu được một lượng glyxerin sử dụng trong nhiều ngành công
nghiệp thực phẩm và vật dụng, sản xuất nirto glyxerin làm thuốc nổ...
* Phản ứng oxi hoá: Dầu thực vật có chứa nhiều các loại axit béo không no dễ bị oxi
hoá, thường xảy ra ở nối đôi trong mạch cacbon. Tuỳ thuộc vào bản chất của chất oxi
hoá và điều kiện phản ứng mà tạo ra các điều kiện oxi hoá không hoàn toàn như
peroxyt, xetoaxit,... hoặc các sản phẩm đứt mạch có phân tử lượng bé. Dầu thực vật
tiếp xúc với không khí có thể xảy ra quá trình oxi hoá làm biến chất dầu mỡ.
* Phản ứng trùng hợp: Dầu mỡ có nhiều axit không no dễ phát sinh phản ứng trùng hợp
tạo ra các hợp chất cao phân tử.
* Sự ôi chua của dầu mỡ: Do trong dầu có chứa nước, vi sinh vật, các men thủy
phân…nên trong quá trình bảo quản thường phát sinh những biến đổi làm ảnh hưởng
đến màu sắc, mùi vị mà người ta gọi là sự ôi chua của dầu mỡ.
Bảng 1.2 Một số tính chất vật lý và hóa học của dầu thực vật
Tên dầu
KV
CR
CN
HHV
AC
SC
IV
SV
Dầu bông
33.7
0.25
33.7
39.4
0.02
0.01
113.20
207.71
Dầu nho
37.3
0.31
37.5
39.7
0.006
0.01
108.05
197.07
Dầuhướng
34.4
0.28
36.7
39.6
0.01
0.01
132.32
191.70
Dầu vừng
36.0
0.25
40.4
39.4
0.002
0.01
91.76
210.34
Dầu nành
28.0
0.24
27.6
39.3
0.01
0.01
156.74
188.71
Dầu thầu dầu
33.1
0.24
38.1
39.6
0.006
0.01
69.82
220.78
Dầu lạc
24.0
0.21
52.9
39.8
0.01
0.02
98.62
197.63
Dầu cọ
34.2
0.22
34.5
39.8
0.01
0.01
102.35
197.56
Dầu hạt cao su
27.5
0.23
35.6
37.5
0.01
0.01
125
236.5
dương
Trong đó: KV: Độ nhớt động học (mm2/s tại 311K); CR: Cặn cacbon (% khối lượng);
CN: Trị số xetan; HHV: Nhiệt trị (MJ/kg); AC: Hàm lượng tro (% khối lượng); SC:
Hàm lượng lưu huỳnh (%); IV: Chỉ số iod (g Iod/g dầu); SV: Chỉ số xà phòng
(mgKOH/g dầu).
1.1.3. Các chỉ tiêu quan trọng của dầu thực vật [5, 15, 34]
Một số chỉ tiêu quan trọng của dầu thực vật dùng để đánh giá sơ bộ tính chất của
dầu thực vật:
1.1.3.1 Chỉ số xà phòng hóa
Chỉ số xà phòng hoá là số mg KOH cần thiết để trung hòa và xà phòng hóa hoàn
toàn 1g dầu. Thông thường, dầu thực vật có chỉ số xà phòng hóa khoảng 170-260. Chỉ
số này càng cao thì dầu càng chứa nhiều axit béo phân tử lượng thấp và ngược lại.
1.1.3.2 Chỉ số axit
Chỉ số axit là số mg KOH cần thiết để trung hòa hết lượng chất béo tự do có
trong 1g dầu. Chỉ số axit của dầu thưc vật không cố định, dầu càng biến chất thì chỉ số
axit càng cao.
1.1.3.3 Chỉ số iod
Chỉ số iod là số gam iod tác dụng với 100g dầu mỡ (Is). Chỉ số iod biểu thị mức
độ không no của dầu mỡ, chỉ số này càng cao thì mức độ không no càng lớn và ngược
lại.
1.1.4 Giới thiệu về một số dầu thông dụng [3, 9, 57]
1.1.4.1 Dầu cọ
Cọ là một cây nhiệt đới được trồng nhiều ở một số nước Châu Âu, Tây Phi,
Châu Á…Từ cây cọ có thể sản xuất 2 loại dầu: dầu nhân cọ và dầu cùi cọ. Thành phần
axit béo của chúng cũng khác nhau. Dầu cùi cọ là loại thực phẩm rất tốt dùng để ăn
trực tiếp hoặc chế biến thành bơ, mỡ thực vật. Dầu nhân cọ có công dụng trong ngành
thực phẩm bánh kẹo và xà phòng.
1.1.4.2 Dầu đậu nành
Dầu đậu nành timh khiết có màu vàng sáng, thành phần axit béo chủ yếu của nó
là linoleic (50%-57%), oleic (23%-29%). Dầu đậu nành được dùng nhiều trong mục
đích thực phẩm. Dầu đậu nành còn được dùng để sản xuất sơn, vecni, xà phòng…và
đặc biệt là sản xuất biodiezel.
1.1.4.3 Dầu sở
Cây sở là một loại cây lâu năm được trồng nhiều ở vùng nhiệt đới. Ở nước ta, sở
được trồng nhiều ở các tỉnh trung du phía Bắc. Thành phần axit béo gồm: axit
oleic(>60%), axit linoleic(15%-24%) và axit palmitic(15%-26%). Dầu sở sau khi tách
saposin dùng làm dầu thực phẩm rất tốt. Ngoài ra, dầu sở còn được dùng rộng rãi trong
công nghiệp xà phòng và mỹ phẩm.
1.1.4.4 Dầu bông
Bông là loại cây trồng một năm. Trong dầu bông có sắc tố carotenoit và đặc biệt
là gossipol và các dẫn xuất của nó làm cho dầu bông có màu đặc biệt: màu đen hoặc
màu sẫm. Do trong dầu bông có chứa nhiều axit béo no palmitic nên ở nhiệt độ phòng
nó đã ở thể rắn. Bằng cách làm lạnh dầu người ta có thể tách được palmitic dùng để sản
xuất macgarin và xà phòng.
1.1.4.5 Dầu dừa
Dừa là một loại cây nhiệt đới được trồng nhiều ở vùng Đông Nam Á, Châu Phi,
Châu Mỹ La Tinh. Ở Việt Nam, dừa được trồng nhiều ở Thanh Hóa, Phú Khánh, Nam
Trung Bộ… Trong dầu dừa có chứa các axit béo lauric (44%-52%), myristic(13%19%), palmitic (7,5%-10,5%). Hàm lượng các chất béo không no rất ít. Dầu dừa được
sử dụng nhiều cho mục đích thực phẩm.
1.1.4.6 Dầu hướng dương
Hướng dương là loại cây hoa một năm và hiện nay được trồng nhiều ở xứ lạnh
như châu Âu, châu Mỹ, châu Á, và đặc biệt là Liên Xô (chiếm 90% sản lượng thế giới).
Đây là loại cây có hàm lượng dầu cao và đem lại sản lượng cao. Dầu hướng dương có
mùi vị đặc trưng và có màu từ vàng sáng tới đỏ. Dầu hướng dương chứa nhiều protein
nên là sản phẩm rất quý nuôi dưỡng con người.
1.1.4.7 Dầu thầu dầu
Cây thầu dầu được trồng nhiều ở vùng có khí hậu nhiệt đới. Dầu thầu dầu là loại
dầu không khô, chỉ số iod từ 80 - 90, tỷ trọng lớn, tan trong ankan, không tan trong
xăng và dầu hỏa. Hơn nữa, do độ nhớt cao của dầu thầu dầu so với các loại dầu khác
nên ngay từ đầu đã được sử dụng trong công nghiệp dầu mỡ bôi trơn. Dầu thầu dầu
được dùng trong nhiều lĩnh vực như: trong y tế được dùng làm thuốc tẩy, nhuận tràng,
trong công nghiệp hương liệu và mỹ phẩm, trong công nghiệp chất dẻo, làm giấy than,
giấy nến và mực in, trong công nghiệp dệt nhuộm, thuộc da, công nghiệp sơn.
1.1.4.8 Dầu hạt cao su
Đây là loại dầu được chiết từ cây cao su. Tại Việt Nam thì cây cao su được
trồng khá nhiều với diện tích khoảng 500 nghìn ha. Đây là nguồn nguyên liệu rất dồi
dào để sản xuất dầu hạt cao su cũng như để làm nguyên liệu tổng hợp biodiezel. Nhưng
dầu hạt cao su có nhược điểm là độ nhớt rất cao, chỉ số axit cao, chỉ số iod cao nên để
sử dụng với những mục đích cụ thể thì chúng ta cần phải xử lý dầu.
1.1.5 Tổng quan về dầu hạt cao su [3, 9, 15]
1.1.5.1 Thành phần dầu hạt cao su
Dầu hạt cao su được chiết tách từ hạt cao su. Trong đó, nhân hạt cao su chiếm
khoảng 50% khối lượng hạt, hàm lượng dầu trong nhân hạt cao su đạt từ 40 - 60%. Dầu
hạt cao su thuộc loại dầu bán khô và có thành phần axit béo như sau: 7% palmitic
(C16), 9% stearic (C18), 0,3% arachidic (C20), 30% oleic (C18:1), 30-50 % linoleic
(C18:2) và 2 - 23% linoleic (C18:3). Chính vì hàm lượng axit béo tự do nhiều như vậy
nên dầu hạt cao su có chỉ số axit rất cao có khi lên đến 72 mg KOH/ g (tương đương
với 35% hàm lượng axit béo tự do). Do vậy dầu hạt cao su rất khó chế biến và xử lý để
dùng cho quá trình tổng hợp biodiezel và các sản phẩm khác. Ngoài ra, dầu hạt cao su
là triglyxerit với hàm axit béo chứa hai và ba nối đôi cao nên dễ bị oxi hóa và tạo nhựa
trong quá trình bảo quản hoặc xử lý, tinh chế. Vì vậy, dầu hạt cao su là loại dầu thực
vật rẻ, chất lượng thấp, hạn chế về khả năng ứng dụng thực tế. Từ những phân tích trên
có thể thấy rằng sử dụng dầu hạt cao su để làm nguyên liệu tổng hợp các sản phẩm
thân thiện với môi trường như biodiezel sẽ làm tăng giá trị kinh tế của dầu hạt cao su.
Một số tính chất của dầu hạt cao su:
+ Hàm lượng nước
: 0,8 %;
+ Chỉ số axit
: 32
+ Chỉ số xà phòng hóa
: 236,5
+ Chỉ số iod
: 129
1.1.5.2 Phương pháp chiết tách [15]
Có rất nhiều phương pháp để chiết tách dầu từ hạt cao su. Dưới đây là một cách
thường dùng để chiết tách dầu hạt cao su:
+ Vì hạt cao su tươi có chứa một chất độc là cyanogenetic glucocide nên hạt phải
được xử lý để loại chất độc này bằng cách sau: hạt phải được giữ trong kho từ 5-6
tháng trước khi sử dụng để chiết dầu, đồng thời dùng nhiệt ở lò để nung hạt tươi, hay
luộc trong nước nóng. Sau khi rửa sạch hạt ngâm vào nước tro trong 12 giờ.
+ Thủy phân bằng HCl
- Xem thêm -
.PDF 
99 
3 
133 
