- Những vấn đề còn hạn chế:
a. Nhận xét hình thức LVTN:
3.1 Vật liệu nghiên cứu
3.1.1 Nguyên liệu
Mỡ cá basa đƣợc thu mua ở khu công nghiệp Trà Nóc- Thành phố Cần Thơ.
Hình 3-1 Mỡ cá basa
3.1.2 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị
3.1.2.1 Hóa chất
Hóa chất sử dụng trong quá trình thực hiện luận văn đƣợc thể hiện trong bảng sau:
Bảng 3-1 Hóa chất trong quá trình thực hiện phản ứng epoxy
STT Tên hóa chất Độ tinh khiết (%) Xuất xứ
1 Acid acetic 99,5% Trung Quốc
2 Hydrogen peroxide 30% Việt Nam
3 Acid sunfuric đặc 95-98% Trung Quốc
Bảng 3-2 Hóa chất sử dụng trong quá trình chiết mỡ cá
STT Tên hóa chất Độ tinh khiết (%) Xuất xứ
SVTH: Nguyễn Huỳnh Bảo Thuận 36
Bảng 3-3 Hóa chất dùng để xác định chỉ số acid
STT Tên hóa chất Độ tinh khiết (%) Xuất xứ
1 Ancol tuyệt đối 99,7% Việt Nam
2 Dung dịch KOH chuẩn 0,1 N - Việt Nam
3 Phenolphtalein - Trung Quốc
Bảng 3-4 Hóa chất dùng để xác định chỉ số iod
STT Tên hóa chất Độ tinh khiết (%) Xuất xứ
1 Iodine monochloride 0,2 M 99% Merck
2 Dung dịch KI 10% (w/v) - Merck
3 Hồ tinh bột 1% - Việt Nam
4 Dung dịch chuẩn Na2S2O3 0,1N - Việt Nam
3.1.2.2 Dụng cụ và thiết bị
Hình 3-2 Bộ hệ thống ống sinh hàn hoàn lƣu dùng để giải nhiệt trong quá trình thực hiện phản ứng epoxy
SVTH: Nguyễn Huỳnh Bảo Thuận 37
Hình 3-3 Cân phân tích Satorius CP224, Germany dùng để cân mẫu có độ chính xác 0,001g
Hình 3-4 Máy li tâm Hettich EBA 20, Germany, dùng để tách biệt nƣớc mà mỡ sau khi thực hiện phản ứng epoxy hóa
SVTH: Nguyễn Huỳnh Bảo Thuận 38
Hình 3-5 Máy khuấy từ Schott-Gerate GmbH, dùng để khuấy gia nhiệt trong quá trình thực hiện phản ứng epoxy hóa
SVTH: Nguyễn Huỳnh Bảo Thuận 39
Hình 3-7 Máy cô quay chân không R-205, dùng để thu hồi dung môi sử dụng trong quá trình chiết
SVTH: Nguyễn Huỳnh Bảo Thuận 40
3.1.2.3Phƣơng pháp nghiên cứu
Thực hiện phản ứng epoxy hóa
Hình 3-9 Sơ đồ phản ứng phản ứng epoxy
Hình 3-10 Thiết bị sinh hàn có máy khuấy gia nhiệt để thực hiên phản ứng epoxy
Khuấy 1h ở nhiệt độ phòng
Mỡ cá
Thêm acid acetic, H2O2, acid H2SO4 đặc (theo tỉ lệ thích hợp) Khuấy 5h, làm nguội ở nhiệt độ phòng Chiết với diethyl ether
Rửa nhiều lần với nƣớc cất để loại bỏ
acid
Hỗn hợp sau đó đƣợc cô quay để thu hồi dung môi
SVTH: Nguyễn Huỳnh Bảo Thuận 41
3.1.2.4 Thuyết minh quy trình
Mỡ cá, đƣợc trữ ở nhiệt độ 4oC, trƣớc khi sử dụng phải dùng đũa khuấy để mỡ không bị vón cục. Nếu mỡ vẫn chƣa đƣợc trộn đều thì ta đun trên bếp, lƣu ý không đun ở nhiệt độ quá cao.
Tiến hành phản ứng epoxy hóa
Cách tiến hành: xác định tỉ lệ các thành phần cho mỡ và acid vào bình cầu 3 cổ 500 ml, cho từng giọt H2O2 vào và khuấy liên tục trong khoảng 1h trên bếp từ với tốc độ 1100 vòng.phút-1. Sau đó tăng nhiệt độ của của hỗn hợp phản ứng lên 60o
C và duy trì nhiệt độ này trong khoảng 5h. Sau phản ứng hỗn hợp đƣợc làm nguội đến nhiệt độ phòng. Hỗn hợp đƣợc cho vào phễu chiết và chiết với diethyl ether, rửa lại bằng nƣớc để loại bỏ acid dƣ sau phản ứng. Hỗn hợp thu đƣợc sau quá trình chiết sẽ đƣợc loại dung môi bằng phƣơng pháp cô quay. Sản phẩm thu đƣợc sau khi thu hồi dung môi chính là mỡ cá đã epoxy hóa. Mỡ cá sau khi epoxy hóa sẽ đƣợc phân tích.
Thiết kế thí nghiệm: Sử dụng phƣơng pháp luân phiên từng biến để khảo sát từng cặp tỉ lệ
Các yếu tố cố định:
Thời gian: 5h Nhiệt độ: 60oC
Tốc độ khuấy: 1100 vòng.phút-1
Lần lƣợt khảo sát từng cặp tỉ lệ theo tỉ lệ khối lƣợng, cố định khối lƣợng mỡ cá là 1
Tỉ lệ CH3COOH/mỡ = 0,5 - 1,5 Tỉ lệ H2O2/mỡ = 1,5 - 2,5 Tỉ lệ H2SO4/mỡ = 0 - 0,015 Cố định khối lƣợng mỡ cá là 20 g
SVTH: Nguyễn Huỳnh Bảo Thuận 42
Bảng 3-5 Bảng các thông số thí nghiệm
Thí nghiệm Tỉ lệ Khối lƣợng acid
acetic (g) Khối lƣợng H2O2 (g) Khối lƣợng acid H2SO4 (g) 1 CH3COOH=0,5 10 45 0,18 2 CH3COOH=0,75 15 45 0,18 3 CH3COOH=1 20 45 0,18 4 CH3COOH=1,5 30 45 0,18 5 H2O2=1,5 15 30 0,18 6 H2O2=1,75 15 35 0,18 7 H2O2=2 15 40 0,18 8 H2O2=2,5 15 50 0,18 9 H2SO4=0 15 45 0 10 H2SO4=0,005 15 45 0,1 11 H2SO4=0,009 15 45 0,18 12 H2SO4=0,015 15 45 0,3 3.2 Các phƣơng pháp phân tích
3.2.1 Chỉ số acid của dầu trƣớc khi thực hiện phản ứng epoxy hóa
Chỉ số acid 0, 56.V m Lần 1: Thể tích KOH = 0,25 ml Lần 2: Thể tích KOH = 0,26 ml Lần 3: Thể tích KOH = 0,25 ml Chỉ số acid = 0,28 mgKOH/g
3.2.2 Chỉ số iod của dầu trƣớc khi thực hiện phản ứng epoxy hóa
Chỉ số iod 0, 01269.100.(a b)
m
SVTH: Nguyễn Huỳnh Bảo Thuận 43
a= 13,2 ml Chỉ số iod = 55,8 b= 4,4 ml
3.2.3 Phƣơng pháp phổ hồng ngoại IR
Nhằm xác định cấu trúc nhóm epoxy để xem có xảy ra phản ứng epoxy xảy ra hay không.
SVTH: Nguyễn Huỳnh Bảo Thuận 44
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Đánh giá sơ bộ nguyên liệu mỡ cá
Bảng 4-1 Đánh giá sơ bộ nguyên liệu mỡ cá
Mẫu Chƣa epoxy Đã epoxy
Màu sắc Vàng đậm Vàng nhạt
Độ nhớt Cao Giảm so với ban đầu
SVTH: Nguyễn Huỳnh Bảo Thuận 45
4.2 Ảnh hƣởng của hydrogen peroxide đến quá trình epoxy hóa dầu cá basa
Bảng 4-2 Ảnh hƣởng của hydro peroxide đến quá trình epoxy dầu cá basa
Tỉ lệ của H2O2/mỡ (w/w) Chỉ số iod (g.100g-1) Nối đôi đƣợc chuyển hóa (%) 1,5/1 8,2 85,3 1,75/1 7 87,4 2/1 5 91 2,5/1 6,5 88,4
Nhận xét: Giá trị iod giảm khoảng từ 8,2 g.100g-1 xuống còn 5 g.100g-1, khi tỉ lệ H2O2 tăng lên từ 1,5/1 lên 2/1. Nối đôi đƣợc chuyển hóa tăng từ 85,3% lên 91%. Điều đó nói lên rằng hydrogen peroxide đóng một vai trò quan trọng trong phản ứng epoxy, mà ảnh hƣởng rõ ràng là dạng axit peracetic. Nếu H2O2 dƣ gây ra các phản ứng làm mở vòng epoxy. Từ những điều trên, tỷ lệ H2O2 / mỡ = 2/1 sẽ là phù hợp.
Công thức tính nối đôi đƣợc chuyển hóa
0 0 I I I .100%
Trong đó: Io là chỉ số iod trƣớc khi epoxy (55,8 gI2.100g-1) I: chỉ số iod sau khi epoxy hóa
4.3 Ảnh hƣởng của acid acetic đến quá trình epoxy dầu cá basa
Bảng 4-3 Ảnh hƣởng của acid acetic đến quá trình epoxy dầu cá basa
Tỉ lệ của CH3COOH/mỡ (w/w) Chỉ số iod (g.100g-1) Nối đôi đƣợc chuyển hóa (%) 0,5/1 1,9 96,6 0,75/1 1,5 97,3 1/1 3,8 93,2 1,5/1 4,4 92,1
Nhận xét: Giá trị iod giảm khoảng từ 1,9 g.100g-1 xuống còn 1,5 g.100g-1 khi tỉ lệ CH3COOH/mỡ tăng từ 0,5/1 lên 0,75/1. Nối đôi đƣợc chuyển hóa tăng từ 96,6% lên
SVTH: Nguyễn Huỳnh Bảo Thuận 46
97,3%. Nhƣng khi tiếp tục tăng tỉ lệ CH3COOH/mỡ từ 0,75/1 lên 1,5/1 thì giá trị iod tăng từ 1,5 g.100g-1 lên 4,4 g.100g-1. Giải thích lí do rằng sự hình thành acid peracetic từ axit axetic và hydrogen peroxide là một phản ứng thuận nghịch, nên khi tăng acid acetic thì giá trị iod giảm xuống. Từ những điều trên, tỷ lệ CH3COOH / mỡ = 0,75/1 sẽ là phù hợp.
4.4 Ảnh hƣởng của acid sunfuric đến quá trình epoxy dầu hạt cá basa
Hình 4-4 Ảnh hƣởng của acid sunfuric đến quá trình epoxy hóa dầu cá basa
Tỉ lệ của H2SO4/mỡ (w/w) Chỉ số iod (g.100g-1) Nối đôi đƣợc chuyển hóa (%) 0/1 8,2 85,3 0,005/1 3,2 94,3 0,009/1 1,3 97,6 0,015/1 0,6 98,9
Nhận xét: Giá trị iod giảm khoảng từ 8,2 g.100g-1 xuống 1,3 g.100g-1 khi tỉ lệ H2SO4/mỡ tăng lên từ 0/1 lên 0,009/1. Độ chuyển hóa nối đôi tăng lên từ 85,3% lên 97,6%. Nhƣng khi tăng tỉ lệ H2SO4/mỡ từ 0,009/1 lên 0,015/1 thì giá trị iod giảm từ 1,3 g.100g-1 lên 0,6 g.100g-1. Các giá trị iot của dầu giảm đáng kể bằng cách thêm axit sulfuric, và giảm dần theo số lƣợng axit sulfuric tăng. Nó chỉ ra rằng sự tồn tại của H2SO4 có thể thúc đẩy phản ứng epoxy nhƣng đồng thời thúc đẩy tốc độ mở vòng của phản ứng epoxy. Từ những điểu trên, tỷ lệ H2SO4 / mỡ = 0,015/1 sẽ là phù hợp.
4.5 Các phản ứng xảy ra của quá trình epoxy hóa
CH3COOH + H2O2 H CH3COOOH H2O + + CH3COOOH + C C HC CH CH3COOH O + + HC CH O
CH3COOH CH(OH) CH(OCOCH3)
SVTH: Nguyễn Huỳnh Bảo Thuận 47
4.6 Kết quả chạy phổ hồng ngoại IR
4.6.1 Mẫu dầu chƣa thực hiện phản ứng epoxy
SVTH: Nguyễn Huỳnh Bảo Thuận 48
4.6.2 Mẫu dầu sau khi thực hiện phản ứng epoxy hóa
Hình 4-4 Kết quả chạy IR mẫu tối ƣu
Nhìn vào phổ IR cho thấy rằng ở vùng 3468,62 cm-1 là vùng chứa nhóm OH chứng tỏ nối đôi đã phản ứng và chuyển thành. Ở vùng 1744,38 cm-1 là vùng nhóm ester. Ngoài ra còn có sự giảm hấp thụ ở 724,17 cm-1 và tăng ở vùng 1160,27 cm-1. Từ những điều trên chứng tỏ có nhóm epoxy nhƣng trên hình không rõ, đã có phản ứng xảy ra trên nối đôi. Có nhóm C-H ở vùng 1460,78 cm-1.
SVTH: Nguyễn Huỳnh Bảo Thuận 49
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1 Kết luận
Màu của mẫu dầu sau khi thực hiện phản ứng epoxy nhạt hơn dầu chƣa epoxy hóa, độ nhớt cũng giảm thấy rõ.
Điều kiên tối ƣu:
Thời gian: 5h
Nhiệt độ: 60o
C
Tốc độ: 1100 vòng.phút-1
Tỉ lệ tối ƣu của mỡ / acid acetic / hydro peroxid /acid sunfuric = 1/0,75/2/0,015 Độ chuyển hóa nối đôi cao nhất là 98,9% khi giá trị iod là 0,6 g,100g-1
.
Nhìn vào kết quả phổ IR cho thấy có sự hình thành nhóm epoxy nhƣng chƣa thể hiện rõ.
5.2 Giới hạn
Do giới hạn về thời gian, kinh phí thực hiên đề tài và nguồn nguyên liệu hạn chế nên không thể khảo sát các chỉ tiêu đánh giá khác về mỡ cá basa.
Trang thiết bị chƣa đƣợc tinh vi, thiếu hóa chất trong lúc thực hiện đề tài luận văn.
Do quá trình bảo quản sản phẩm sau khi epoxy chƣa tốt nên sản phẩm vẫn còn lẫn tạp chất nhƣ nƣớc, dung môi,..
5.3 Kiến nghị
Căn cứ vào những vấn đề mà đề tài đã làm đƣợc và chƣa làm đƣợc, tôi xin đƣa ra một số kiến nghị nhƣ sau:
Khảo sát thêm một số chỉ tiêu đánh giá khác nhƣ chỉ số peroxide và chỉ số xà phòng hóa, xác định độ nhớt động học,….
Khảo sát quá trình epoxy hóa từ mỡ cá bằng phƣơng pháp bố trí thí nghiệm tối ƣu hóa. Ngoài ra, chạy phổ MNR thay cho phổ IR để xác định nhóm chức rõ hơn.
SVTH: Nguyễn Huỳnh Bảo Thuận 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO
A.S. Ramadhas, e.a., 2004. Characterization and effect of using rubber seed as fuel in the compression ignition engines. in: Department of Mechanical Engineering, National Institute of Technology Calicut, Calicut 673 601, India.
Seong-Chea Chua, e.a., 2012. Emerging sustainable technology for epoxidation directed toward plant oil-based plasticizers. Department of Engineering, Department of Molecular Biology, Aarhus Universit: 1439–1451.
Chu Phạm Ngọc Sơn, 1893. Dầu Mỡ Trong Sản Xuất và Đời Sống, Nhà xuất bản Thành phố Hồ Chí Minh.
Frank E. Kuester, e.a., . 1968. HIGH OXIRANE FATTY ESTERS. United States Patent Office.
Karunanayake, P.M.L., 2009. Epoxidation of some vegetable oils and their hydrolysed product with peroxyformic acid - optimised to industrial scale. in: Journal of the National Science Foundation of Sri Lanka.
DANEL SWERN, e.a., Determination of Oxirane Oxygen. Eastern Regional Research Laboratory, Philadelphia 18, Pa. .
FELIX E. OKlElMEN and JUSTUS E. EBHOAYE, 1993. Studies in the Thermal Degradation of Poly (vinyl chloride) University of Benin, Department of Chemistry, Benin City, Nigeria ,.
Klass, 1999. Complete and partial epoxidation of plant oils by lipase-catalysed perhydrolysis. 125 - 132.
Hà Thị Kim Quy, 2010. Biến đổi cấu trúc hóa học triacylglyceride của mỡ cá basa ứng dụng trong tổng hợp dầu nhờn sinh học.
Lê Ngọc Tú, c., 1998. Hóa Sinh Công Nghiệp, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội.
Phạm Phƣớc Nhẫn, 2005. Giáo trình bài giảng Sinh Hóa, Đại học Cần Thơ - khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng.
Trần Quang Vinh, 2012. Trích ly mỡ cá tra, cá basa và đánh giá các chỉ số có liên quan.
SVTH: Nguyễn Huỳnh Bảo Thuận 51
Lê Thị Kiều Loan, 2009. Nghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt sinh học cation từ mỡ cá basa.
http://vi.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1_ba_sa, truy cập ngày 09/01/2015 http://rdplastic.com.vn/vi/rangdong/modules/news/article.php?storyid=200, truy cập ngày 25/01/2015
http://www.wattpad.com/25755101-ch%C6%B0%C6%A1ng-4-lipid/page/4, truy cập ngày 03/02/2015
http://text.123doc.org/document/1811892-sinh-hoc-te-bao-phan-26-dai-cuong- ve-lipit-potx.htm, truy cập ngày 04/03/2015
https://voer.edu.vn/m/cau-truc-va-cac-tinh-chat-ly-hoa-co-ban/7d7171ec, truy cập ngày 12/03/2015
https://voer.edu.vn/c/vai-tro-cua-lipid-trong-dinh-duong- nguoi/4c53c93b/76f1af4f, truy cập ngày 02/04/2015
http://s4.zetaboards.com/BioFood_Tech/topic/9137044/1/, truy cập ngày 19/04/2015
http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-tong-quan-ve-phospholipid-52753/, truy cập ngày 28/04/2015