Tổng hợp vật liệu PANi - Bã cafe định hướng xử lý môi trường ô nhiễm kim loại nặng Mn2+

Sau khi ba nhà khoa học A.J Heeger, A.G MacDiarmid và H.Shirakawa giành giải thưởng Nobel năm 2000 về polyme dẫn, các nhà khoa học trên thế giới ngày càng quan tâm nghiên cứu nhiều hơn v

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC -

LỜI CẢM ƠN

Bài tốt nghiệp hoàn thành là một thành quả không chỉ của riêng em mà còn có sự giúp đỡ của nhiều người và đây là cơ hội cho em bày tỏ lòng tri ân

đó

Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Thế Duyến,

người đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo em trong suốt quá trình học tập cũng như nghiên cứu đề tài khóa luận tốt nghiệp này

Em xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô trong tổ bộ môn Hóa lí và Ban chủ nhiệm khoa Hóa Học trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã giúp đỡ

và tạo điều kiện cho em trong quá trình hoàn thành đề tài khóa luận này

Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong khoa Hóa Học đã tận tâm giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu cho chúng em có thể tự tin khi rời giảng đường đại học

Cuối cùng em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, người thân và bạn bè trong suốt thời gian qua đã luôn tin tưởng, giúp đỡ, động viên em trong quá trình thực hiện đề tài

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Sinh viên

Nguyễn Thị Trang

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS Nguyễn Thế Duyến Các số liệu và kết quả trong khóa luận là trung thực chưa được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Sinh viên

Nguyễn Thị Trang

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Nội dung nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Polyanilin (PANi) 3

1.1.1 Cấu trúc phân tử của PANi .3

1.1.2 Tính chất của polyanilin (PANi) 4

1.1.3 Phương pháp tổng hợp PANi 6

1.2 Tổng quan về bã cafe 11

1.2.1 Nguồn phát sinh bã cafe .11

1.2.2 Đặc tính bã cafe 12

1.3 Sử lí môi trường từ phụ phẩm nông nghiệp 16

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 18

2.1 Đối tượng nghiên cứu 18

2.2 Hóa chất – dụng cụ, thiết bị 18

2.2.1 Hóa chất 18

2.2.2 Dụng cụ 18

2.2.3 Thiết bị 18

2.3 Phương pháp nghiên cứu 19

2.3.1 Phương pháp phổ hồng ngoại 19

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu cấu trúc hình thái học của vật liệu 19

2.3.3 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS 20

2.4 Thực nghiệm 20

2.4.1 Tổng hợp vật liệu hấp thu 20

2.4.2 Khả năng hấp thu ion Mn2+ 22

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24

3.1 Tổng hợp vật liệu 24

3.1.1 Phổ hồng ngoại (IR) 24

3.1.2 Kết quả phân tích SEM 27

3.2 Khả năng hấp thu ion Mn2+ 28

KẾT LUẬN 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO 33

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Độ dẫn điện của PANi trong một số môi trường khác nhau 5 Bảng 1.2 Thành phần một số chất trong bã cafe 13 Bảng 3.1 Giá trị số sóng của các mẫu 26

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sự chuyển hóa giữa các dạng PANi 5

Hình 1.2 Sơ đồ tổng hợp PANi bằng phương pháp hóa học. 9

Hình 1.3 Sơ đồ dây chuyền sản xuất cafe hòa tan. 12

Hình 1.4 Sơ đồ dây chuyền sản xuất cafe bột rang xay. 12

Hình 1.5 Cấu trúc của xenlulozơ 14

Hình 1.6 Cấu trúc hóa học của lignin 15

Hình 2.1 Bã cafe trước và sau khi biến tính. 21

Hình 3.1 Phổ IR của các mẫu 25

Hình 3.2 Phổ SEM của các mẫu 27

Hình 3.3 Nồng độ của ion Mn2+ tại các thời điểm hấp thu, pH=7. 28

Hình 3.4 Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp thu Mn2+ theo thời gian của các vật liệu. 30

Hình 3.5 Mô hình xử lí nước ô nhiễm sử dụng vật liệu Cafe-PANi tự chế

tạo. Error! Bookmark not defined

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Nền công nghiệp ngày càng phát triển thì nguy cơ ô nhiễm môi trường ngày càng cao, đặc biệt là vấn đề ô nhiễm kim loại nặng Nó đang trở thành vấn đề cấp bách cần được giải quyết bởi tính chất độc hại của nó đối với các

sinh vật sống nói chung và con người nói riêng [11, 14]

Đã có nhiều phương pháp được áp dụng nhằm tách các ion kim loại nặng

ra khỏi môi trường như: phương pháp cơ học, phương pháp hóa lý (phương pháp hấp thu, phương pháp trao đổi ion, ), phương pháp sinh học, phương pháp hóa học Trong đó phương pháp hấp thu là một phượng pháp được sử

dụng phổ biến bởi nhiều ưu điểm so với các phương pháp khác [8, 23]

Sau khi ba nhà khoa học A.J Heeger, A.G MacDiarmid và H.Shirakawa giành giải thưởng Nobel năm 2000 về polyme dẫn, các nhà khoa học trên thế giới ngày càng quan tâm nghiên cứu nhiều hơn về khả năng ứng dụng của vật liệu này, đặc biệt là polyanilin Đây là vật liệu được xem như vật liệu lí tưởng

vì dẫn điện tốt, bền nhiệt, dễ tổng hợp lại thân thiện với môi trường [24, 25]

Polyanilin (PANi) cũng đã được biến tính, lai ghép với nhiều vật liệu vô

cơ, hữu cơ thành dạng compozit nhằm làm tăng khả năng ứng dụng của nó trong thực tế Một trong những vật liệu sử dụng để lai ghép với PANi đang được các nhà khoa học quan tâm là các phụ phẩm nông nghiệp (PPNN) [23-25] Hướng nghiên cứu này còn có nhiều ưu điểm là tận dụng được nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm Việt Nam là nước trồng nhiều cafe, lượng cafe tiêu thụ nội địa trong năm 2010 là 20.000 tấn nhân cafe được đem sản xuất thành cafe rang xay và cafe hòa tan Đây cũng gần như là lượng bã cafe phát sinh từ quy trình sản xuất cafe Loại vật liệu compozit này đang được thế giới quan tâm nghiên cứu, đặc biệt là xem xét đến khả năng ứng dụng làm vật liệu

hấp thu các kim loại nặng

Do vậy em lựa chọn đề tài nghiên cứu của mình là: “Tổng hợp vật liệu PANi - Bã cafe định hướng xử lý môi trường ô nhiễm kim loại nặng Mn 2+ ”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Tổng hợp vật liệu PANi-Bã cafe định hướng xử lí môi trư ờng ô nhiễm Mn2+

3 Nội dung nghiên cứu

- Tổng hợp vật liệu compozit từ polyanilin và bã cafe

- Phân tích đặc trưng cấu trúc và tính chất vật liệu thông qua các phương pháp: phổ hồng ngoại IR, phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM

- Khảo sát khả năng hấp thu ion kim loại Mn2+ của vật liệu compozit theo các yếu tố: thời gian, nồng độ ban đầu của chất bị hấp thu

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp phổ hồng ngoại

- Phương pháp nghiên cứu cấu trúc hình thái học của vật liệu

- Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Polyanilin (PANi)

1.1.1 Cấu trúc phân tử của PANi

Quá trình tổng hợp polyme dẫn đã biết từ khá lâu nhưng sự phát triển của

nó bắt đầu từ năm 1975 với sự khám phá ra các polyme hữu cơ Polyaxetilen với khả năng dẫn điện đã trở thành vấn đề nhiều nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu và phát triển Trong số polyme dẫn điện và chất bán dẫn hữu cơ, polyanilin là chất dễ dàng tổng hợp nhất, môi trường ổn định PANi là một trong số nhiều loại polyme dẫn điện có tính chất dẫn điện tương tự với một số kim loại 1, 4, 10, 14, 20 ặc d các phương pháp tổng hợp polyanilin tương đối đơn giản, nhưng nó lại có cơ chế tr ng hợp và quá trình oxy hóa khá phức tạp PANi là vật liệu đang được cả thế giới quan tâm do có khả năng ứng dụng lớn, nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ tổng hợp Ngoài ra, PANi còn có khả năng chịu nhiệt độ cao, bền cơ học, tồn tại ở nhiều trạng thái oxy hóa - khử khác nhau và đặc biệt là khả năng điện hóa rất cao Người ta có thể nâng cao tính năng của PANi nhờ sử dụng kĩ thuật cài các chất vô cơ hay hữu cơ

PANi là sản phẩm cộng hợp của nhiều phân tử anilin trong điều kiện có mặt tác nhân oxi hóa làm xúc tác

Hình 1.1 Công thức tổng quát của Polyanilin[27]

m, n= 0, 1, 2, 3

PANi có thể tồn tại ở nhiều trạng thái oxy hóa khử khác nhau Với mỗi trạng thái có một cấu trúc mạch polyme khác nhau và có màu sắc cũng khác nhau

Các trạng thái oxi hóa khử cụ thể:

- Với n 1, m 0: eucoemeraldine ( E) có màu vàng đến xanh nhạt, ứng với trạng thái khử cao nhất Cấu trúc này không dẫn điện

- Với n 0, m 1: Pernigraniline (PE) có màu xanh nước biển đến tím, ứng với trạng thái bị oxy hóa hoàn toàn

- Với n m 1: Emeraldine (E ) có màu xanh lá cây hoặc màu xanh nước biển, là trạng thái oxi hóa một nửa Đây là trạng thái hữu dụng nhất của polyanilin bởi tính ổn định của nó tại nhiệt độ ph ng

Ba trạng thái cơ bản: Pernigraline (màu xanh tím), Leucoemeraldine (màu vàng), Emeraldine (màu xanh lá cây), muối Emeraldin (màu tím) có tính chất dẫn điện tốt

PANi ở các dạng khác nhau thì khác nhau về tính chất hóa học, cũng như tính chất vật lý

1.1.2 Tính chất của polyanilin (PANi)

1.1.2.1 Tính dẫn điện

Do hệ thống nối đôi liên hợp dọc toàn mạch phân tử hoặc trên những đoạn lớn của mạch mà PANi là một hợp chất hữu cơ dẫn điện PANi có thể tồn tại cả ở trạng thái cách điện và cả ở trạng thái dẫn điện Trong trạng thái muối Emeraldin có độ dẫn điện cao nhất và ổn định nhất

Đặc tính dẫn điện của polyme được quyết định bởi hai yếu tố quan trọng là: trạng thái oxi hóa của polyme và mức độ proton hóa của nguyên tử nitơ trong mạch Tính dẫn của PANi phụ thuộc nhiều nhất vào mức độ pha tạp proton Chất pha tạp có vai trò quan trọng để điều khiển tính dẫn của polyme dẫn

Tuy nhiên, tính dẫn điện của PANi sẽ thay đổi khi ta doping vào mạch polyme một số ion lạ Ví dụ Cl-, Br-, I-, ClO4

, Nguyên nhân dẫn đến sự tăng độ dẫn là do khi ta doping thêm các ion lạ vào mạch PANi thì nó chuyển sang dạng muối dẫn làm tăng tính dẫn của PANi

-Bảng 1.1 Độ dẫn điện của PANi trong một số môi trường khác nhau [18]

Độ dẫn điện (S/cm).10-2

Hình 1.1 Sự chuyển hóa giữa các dạng PANi [1]

PANi ít bị phân hủy ở nhiệt độ dưới 250C và quá trình phá hủy mạch polyme chỉ xảy ra ở nhiệt độ lớn hơn 3000C với tốc độ và mức đáng kể và có thể bị phân hủy gần như hoàn toàn ở nhiệt độ 500-5200C [20, 26]

1.1.2.3 Khả năng tích trữ năng lượng [1]

PANi ngoài khả năng dẫn điện nó còn có khả năng tích trữ năng lượng cao do vậy người ta sử dụng làm vật liệu chế tạo nguồn điện thứ cấp Như trong ắc quy, tụ điện, PANi có thể thay thế MnO2 trong pin do MnO2 là chất độc hại với môi trường Ngoài ra pin dùng PANi có thể dùng phóng nạp nhiều lần Đây là ứng dụng có nhiều triển vọng trong công nghiệp năng lượng

1.1.2.4 Khả năng bảo vệ và chống ăn mòn kim loại

 Cơ chế bảo vệ anôt

Do polyanilin có điện thế mạch hở dương hơn kim loại kiềm nên polyanilin đóng vai tr là điện cực dương, lúc đầu kim loại bị hòa tan nhanh

trong dung dịch tạo màng thụ động, màng oxit không cho kim loại tan tiếp

 Cơ chế che chắn

Cũng như tất cả các màng che phủ bảo vệ khác, màng polyanilin trên bề mặt kim loại có khả năng che chắn ngăn cản quá trình vận chuyển vật chất, quá trình khuếch tán, hạn chế tốc độ phản ứng hóa học hòa tan kim loại, phản ứng oxi hóa bởi oxi không khí

 Cơ chế ức chế

Polyanilin có nhóm chức hoạt hóa với cặp điện tử tự do, tạo điều kiện thuận lợi cho khả năng hấp thu và nâng cao khả năng chống ăn m n Tính ưu việt là ở chỗ bề mặt thép vẫn được bảo vệ cả sau khi bỏ toàn bộ màng PANi Khi màng phủ có khuyết tật, bề mặt kim loại có thể tiếp xúc với môi trường có oxi, nước, PANi có vai trò chất oxi hóa tạo oxit Fe(III) Màng oxit sắt phủ kín bề mặt kim loại bị hở tạo nên một barie thụ động bền bảo vệ chống ăn m n kim loại

1.1.3 Phương pháp tổng hợp PANi

PANi được tổng hợp theo 2 phương pháp là phương pháp hóa học và phương pháp điện hóa Trong đó phương pháp điện hóa có nhiều ưu điểm hơn

Tuy nhiên để sản xuất với mục đích chế tạo vật liệu dạng bột với lượng lớn thì phương pháp hóa học được sử dụng nhiều hơn Ở đây ta quan tâm đến phương pháp tổng hợp bằng con đường hóa học

1.1.3.1 Tổng hợp bằng phương pháp điện hóa

Các phương pháp điện hóa thường được d ng để tổng hợp PANi như

d ng tĩnh, thế tĩnh, quét tuần hoàn, xung dòng, xung thế Cho tới nay cơ chế tổng hợp PANi nói riêng và polyme dẫn nói chung chưa được lí giải một cách thuyết phục Tuy nhiên về mặt tổng thể cơ chế polyme hóa điện hóa PANi được mô tả gồm các dạng trung gian chính:

- Khuếch tán và hấp thụ anilin

- Oxy hóa anilin

- Hình thành polyme trên bề mặt điện cực

- Ổn định màng polyme

Bằng phương pháp điện hóa ta có thể tạo ra các PANi có tính chất khác nhau tùy theo nhu cầu ứng dụng Trong quá trình điện hóa, anilin được hòa tan trong dung dịch điện li sẽ bị oxi hóa tạo màng polyanilin phủ trên bề mặt mẫu PANi được tạo ra trực tiếp trên bề mặt điện cực, bám dính cao Như vậy,

có thể tạo trực tiếp PANi lên mẫu kim loại cần bảo vệ

Sự hình thành PANi bằng con đường điện hóa này có 2 hai giai đoạn liên quan trực tiếp tới phản ứng là giai đoạn khuếch tán và giai đoạn hấp thu đều phụ thuộc trực tiếp vào nồng độ monome và giai đoạn oxi hóa anilin cũng như vào sự phân cực điện hóa Cả nồng độ monome và mật độ d ng đều có ảnh hưởng trực tiếp tới tốc độ và hiệu suất polyme hóa Ngoài hai yếu tố trên thì tính chất polyme còn phụ thuộc vào dung dịch điện ly, nhiệt độ, thời gian, pH, vật liệu làm điện cực nghiên cứu

1.1.3.2 Tổng hợp bằng phương pháp hóa học

 Polyme hóa anilin bằng phương pháp hóa học

Phương pháp polyme hóa anilin theo con đường hóa học đã được biết đến từ lâu và được ứng dụng rộng rãi trong thực tế Polyme hóa hóa học là phương pháp thông dụng để chế tạo polyme nói chung Anilin có thể được điều chế trong môi trường axit, trong môi trường có các loại chất oxi hóa Polyanilin thu được bằng phương pháp hóa học cũng có thể tạo màng trên bề mặt kim loại bằng cách hòa tan hoặc phân tán bột PANi trong cấu tạo màng sau đó quét lên bề mặt kim loại

Quá trình tổng hợp PANi được diễn ra trong sự có mặt có tác nhân oxy hóa làm xúc tác Người ta thường sử dụng amonipesunfat (NH4)2S2O8 làm chất oxy hóa trong quá trình tổng hợp PANi và nhờ nó mà có thể tạo được polyme

có khối lượng phân tử rất cao và độ dẫn tối ưu hơn so với các chất oxi hóa khác Phản ứng trùng hợp các monome anilin xảy ra trong môi trường axit (H2SO4, HCl, HClO4, ) hay môi trường các hoạt chất oxy hóa như các chất tetra aouroborat khác nhau (NaBF4, NO2BF4, Et4NBF4) Trong những hệ PANi-NaBF4, PANi-NO2BF4, PANi-Et4NBF4, do tính chất thủy phân yếu của các cation nên anion sẽ thủy phân tạo ra HBF4, HBF4 đóng vai tr như một tác nhân proton hóa rất hiệu quả được sử dụng để làm tăng độ dẫn của polyme [7] Quá trình tạo PANi bắt đầu cùng với quá trình tạo gốc cation anilium, đây là giai đoạn quyết định tốc độ của quá trình Hai gốc cation kết hợp lại để tạo Nphenyl-1,4-phenylêndiamin hoặc không mang điện sẽ kết hợp với gốc cation anilium tạo thành dạng trime, trime này dễ dàng bị oxy hóa thành một gốc cation mới và lại dễ dàng kết hợp với một gốc cation anilium khác để tạo thành dạng tetrame Phản ứng chuỗi xảy ra liên tiếp cho đến khi tạo thành polyme có khối lượng phân tử lớn Bản chất của phản ứng polyme hóa này là

tự xúc tác [5, 20]

N H

H

N H

H

C

-N H

H (O) -H + ,e-

N

H

N H

N H

H

N H

H H

N

N H

PANi -H+

Hình 1.2 Sơ đồ tổng hợp PANi bằng phương pháp hóa học [20]

Ưu và nhược điểm

 Ưu điểm:

- Tốc độ polyme hóa nhanh, khối lượng lớn

- PANi sinh ra có kích thước hạt nhỏ, mịn đồng đều

- Thời gian tổng hợp ngắn, hiệu suất lớn

- Dụng cụ, phương pháp tổng hợp đơn giản, dễ làm

 Nhược điểm:

Polyanilin tổng hợp bằng phương pháp hóa học có độ đồng nhất không cao Không bám dính trực tiếp lên bề mặt kim loại cần phải trộn với phụ gia bám dính

1.1.3.3 Ứng dụng của PANi

- Màng PANi có thể tồn tại ở các trạng thái oxy hóa khử khác nhau tương ứng với các màu sắc khác nhau tùy thuộc vào pH của dung dịch điện ly

và thế đặt vào Nhờ tính chất này màng PANi phủ lên vật liệu vô cơ như: Al,

Fe, Pt, để tạo ra linh kiện hiển thị điện sắc gồm hai điện cực

Ví dụ: chế tạo màn hình tinh thể lỏng PANi còn có ứng dụng rộng rãi trong việc bảo vệ kim loại Do khả năng bám dính cao, có điện thế dương nên màng PANi có khả năng chống ăn m n cao, có triển vọng khả quan thay thế một số màng phủ gây độc hại, ô nhiễm môi trường PANi bảo vệ kim loại chủ yếu theo cơ chế bảo vệ anot, cơ chế che chắn, cơ chế ức chế Đặc điểm chung của các cơ chế này là do thế của PANi dương hơn, PANi có vai tr như cực dương làm cho nền kim loại bị h a tan nhanh chóng trong giai đoạn đầu tạo khả năng thụ động mạnh, tạo màng oxit che phủ bảo vệ không cho nền kim loại bị hòa tan tiếp Bằng thực nghiệm, các nghiên cứu gần đây đã cho thấy dạng Pemigranilin màu xanh thẫm - trạng thái oxi hóa cao nhất của PANi có khả năng ngăn chặn sự tấn công của axit hay môi trường ăn m n 8, 16]

- PANi có thể sử dụng để chế tạo sen sơ khi dựa trên nguyên lý sự thay đổi điện trở thông qua quá trình hấp thu khi trên bề mặt điện cực

- Ngoài ra, do PANi có khả năng hấp thu kim loại nặng nên người ta có thể d ng nó để hấp thu các kim loại nặng có trong nước thải công nghiệp cũng như nước thải dân dụng Để tăng quá trình hấp thu (tăng bề mặt tiếp xúc) và làm giảm giá thành sản phẩm người ta phủ nên chất mang như: bã cafe, m n cưa, vỏ lạc, vỏ đỗ, vỏ trứng (tài nguyên chất thải, có ích, rẻ tiền nên có thể khai thác sử dụng) một lớp màng PANi mỏng [13]

1.2 Tổng quan về bã cafe (BCF)

1.2.1 Nguồn phát sinh bã cafe [30]

Diện tích trồng cafe nước ta ngày càng được mở rộng trong vài năm trở lại đây Theo Bộ Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (NN&PTNT), diện tích trồng cafe tăng 8% trong năm 2012 đạt mức 616.000 ha so với 571.000 năm 2011 và sản lượng đạt 1,49 triệu tấn Diện tích trồng cafe nước ta năm

2014 ước tính vào khoảng 653.000 ha, tăng 2% so với năm 2013 (633.000 ha) Tuy nhiên, thực tế diện tích gieo trồng có thể vượt quá 660.000 ha Chính

vì thế cafe là một tiềm năng rất lớn, chúng ta có thể tận dụng, tái chế bã cafe

để đem lại những lợi ích về kinh tế, xã hội, và c n có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường

Để có được sản phẩm cafe bán trên thị trường phải qua nhiều quy trình sản xuất bắt đầu từ trái cafe tươi Bã cafe là chất thải rắn phát sinh cuối cùng của 2 quy trình là chế biến cafe hòa tan và pha cafe từ cafe bột rang xay

 Chế iến cafe h a tan

Theo công ty TNHH cafe h a tan Thái H a (Đăk ăk), quy trình sản xuất cafe h a tan gồm 4 giai đoạn: (1) trích ly; (2) cô đặc; (3) sấy khô; (4) hồi hương ượng bã cafe phát sinh từ giai đoạn trích ly của quy trình sản xuất

Hình 1.3 Sơ đồ dây chuyền sản xuất cafe hòa tan

 ha chế cafe ột rang xay

Theo công ty cổ phần cafe Trung Nguyên (Bình Dương), cafe bột rang xay được sản xuất từ nhân cafe sấy khô, rang với các chất phụ gia ở nhiệt độ

800oC Sau đó, nhân cafe được ủ kín trong v ng 48 giờ để giảm nhiệt độ rồi tiếp tục được xay nhuyễn với kích thước khoảng 1 mm Bã cafe không phát sinh trong quy trình chế biến này, nhưng phát sinh sau khi người tiêu d ng pha cafe bột để uống Quy trình pha chế cafe bột rang xay đến giai đoạn phát sinh bã cafe được trình bày trong hình 1.4

Hình 1.4 Sơ đồ dây chuyền sản xuất cafe ột rang xay

80 -90oC

Bã cafe

48 giờ

Xay

1

mm

Cafe bột

Pha cafe

Bã cafe

ột số thành phần đáng quan tâm của bã cafe đƣợc trình bày trong bảng 1.2

Thí dụ: bông là xenlulozơ gần nhƣ tinh khiết (98% xenlulozơ), gỗ có 60% xenlulozơ Xenlulozơ làm cho các mô thực vật có tính bền cơ học, có tính đàn hồi và tạo thành bộ xƣợng nâng đỡ các loài cây Xenlulozơ đƣợc tạo thành trong cây nhờ quá trình quang hợp

40 Cấu trúc phân tử

Xenlulozơ có công thức phân tử (C6H10O5)n Xenlulozơ bị thủy phân hoàn toàn bằng dung dịch axit thu đƣợc một monosaccarit duy nhất là D-glucozơ Xenlulozơ đã đƣợc metyl hóa hoàn toàn, bị thủy phân thu đƣợc 2,3,6-tri-O-metyl-D-glucozơ