Bớc đầu tiên của giai đoạn tổng hợp chất nhũ hố là q trình thuỷ phân dầu, nhằm thu đợc axit béo cho nên mục đích của q trình này là tìm ra các điều kiện tối u để thuỷ phân dầu một cách hiệu quả nhất, thu đợc lợng axit béo nhiều nhất tức là làm cho độ chuyển hố của dầu là cao nhất
I. q trình thuỷ phân dầu I.1. Thuỷ phân dầu lạc và dầu sở
I.1.1. Kết quả thuỷ phân dầu lạc và dầu sở khi khơng có LAS
Lợng dầu =200(g), Lợng H2O=60(g), Lợng H2SO4=5(g), T0 =100oC Bảng 1: Kết quả quá trình thuỷ phân dầu lạc khi khơng có Las
Thời gian 1h 2h 3h 4h 5h
Mẫu chuẩn 15.32% 18.00% 19.5% 18.21% 18.31% Bảng 2: Kết quả quá trình thuỷ phân dầu sở khi khơng có Las
Thời gian 1h 2h 3h 4h 5h
Mẫu chuẩn 19.6% 21.3% 25.54% 24.89% 24.34%
Từ các bảng 1, 2 ta thấy: Khi tiến hành thuỷ phân dầu lạc và dầu sở theo phơng pháp cộng H2O, nếu khơng có chất hoạt động bề mặt Las thì phản ứng xảy ra rất chậm nên độ chuyển hoá của dầu không cao, chỉ đạt đợc cao nhất 25,54% đối với dầu sở và chỉ đợc 19,5% đối với dầu lạc khi thời gian tiến hành quá trình thuỷ phân là 3 giờ. Sau đó dù có tăng thời gian phản ứng lên thì độ chuyển hố cũng khơng tăng lên đợc mà cịn gây nên những phản ứng phụ bẻ gãy mạch cacbon, tác động xấu đến qúa trình thủy phân. Ngun nhân là… do khi khơng có Las diện tích bề mặt tiếp xúc giữa dầu và nớc thấp dẫn đến khả năng phản ứng giữa dầu và nớc kém.
I.1.2. Kết quả nghiên cứu ảnh h ởng của l ợng LAS
Bảng 3: Kết quả ảnh hởng của lợng Las đến độ chuyển hoá của dầu lạc T(h) LAS 1h 2h 3h 4h 5h 1g C%=25.38% 50.85% 64,27% 62.52% 63.13% 2g 28.65% 43% 69,68% 65,2% 63.33% 3g 32.64% 47,75% 72,78% 68,45% 70.25% 4g 39,63% 64% 79,54% 75.34% 73.45% 5g 47,46% 69,4% 77.25% 72.65% 75,1%
Hình 3: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ chuyển hoá dầu lạc theo thời gian ở các lợng LAS khác nhau
Bảng 4: Kết quả ảnh hởng của lợng Las đến độ chuyển hoá của dầu sở t (h)
LAS 1h 2h 3h 4h 5h
1g C=23% 31,1% 51,89% 50,33% 52.96% 2g 35,73% 49,47% 56,56% 53,13% 49,8%
Hình 4: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ chuyển hoá dầu sở theo thời gian ở các lợng Las khác nhau.
Từ bảng 3,4 và các đồ thị 3,4 ta thấy:
+ Chất hoạt động bề mặt Las có ảnh hởng rất lớn đến quá trình thuỷ phân dầu thực vật, chỉ thêm 1g Las độ chuyển hoá của dầu lạc và dầu sở sau 3giờ đã đạt 64,27% và 51,89% trong khi đó cũng trong 3 giờ thuỷ phân khi khơng có Las, độ chuyển hoá của dầu lạc chỉ là 19,5%, của dầu sở 25,54%. Kết quả đạt đợc nh vậy là do Las là chất hoạt động bề mặt rất mạnh nên khi Las có mặt trong phản ứng làm giảm sức căng bề mặt của dầu, nớc và sức căng bề mặt tiếp xúc giữa hai pha dầu và nớc làm cho diên tích tiếp xúc giữa dầu và nớc tăng lên rất nhiều dẫn đến tăng khả năng phản ứng.
+ Khi ta tăng lợng Las từ 1-3g thì độ chuyển hố của dầu lạc và dầu sở cũng tăng lên theo lợng Las do lợng Las tăng thì khả năng hoạt động bề mặt cũng tăng lên tức là khả năng phản ứng giữa dầu và nớc là tốt hơn, và đến 4g thì độ chuyển hố khơng tăng nữa là do độ chuyển hoá của dầu lạc và dầu sở lúc này
đá khá cao, hơn nữa phản ứng thuỷ phân ở đây lại là phản ứng thuận nghịch cho nên độ chuyển hố khơng tăng nữa cũng là hợp lý.
+ Độ chuyển hoá của dầu lạc và dầu sở khi thời gian tiến hành thuỷ phân trong 3giờ là lớn nhất, trớc 3 giờ thì do thời gian cha đủ phản ứng thuỷ phân cha xảy ra tới cùng nên độ chuyển hố của dầu lạc và dầu sở cha cao. Cịn quá 3 giờ thì do độ chuyển hố khơng tăng thêm mà cịn có xu hớng giảm, một phần là do độ chuyển hoá đã cao, phản ứng đã đạt đến cân bằng nên độ chuyển hố khơng tăng thêm đợc. Hơn nữa trong q trình thuỷ phân ở nhiệt độ 1000C, nếu thực nghiệm làm khơng tốt có thể làm bay hơi nớc sẽ khiến cho phản ứng xảy ra theo chiều nghịch làm giảm độ chuyển hoá.
I.1.3. Kết quả thuỷ phân lần 2
Lợng dầu =200(g), Lợng H2SO4=5(g), Nhiệt độ =1000C Bảng 5: Kết quả thuỷ phân lần 2 đối với dầu Lạc
t (h) LAS 1h 2h 3h 4h 1g 72.48% 84.52% 83.45% 83.00% 2g 78.01% 85.63% 84.76% 81.15% 3g 75.89% 90.21% 89.12% 87.65% 4g 85.21% 96.53% 94.31% 95.25% 5g 84.67% 88.25% 89.35% 89.21%
Hình 5: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ chuyển hoá dầu lạc theo thời gian trong quá trình thuỷ phân lần 2
Bảng 6: Kết quả thuỷ phân lần 2 đối với dầu sở t (h) LAS 1h 2h 3h 4h 1g 70.56% 78.52% 75.32% 76.25% 2g 74.01% 80.87% 81.76% 79.12% 3g 81.00% 87.54% 86.12% 87.65% 4g 86.21% 94.74% 92.59% 90.45% 5 g 85.46% 92.5% 90.27% 91.54%
Hình 6: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ chuyển hoá dầu sở theo thời gian trong quá trình thuỷ phân lần 2
Từ bảng 5,6 và các đồ thị 5,6 ta thấy :
+ Độ chuyển hoá của dầu lạc và dầu sở tiếp tục tăng theo thời gian khi ta tiến hành thuỷ phân tiếp lần 2 thêm 3 giờ nữa là vì trớc khi tiến hành thuỷ phân lần 2 ta đã đã tách glixerin ra khỏi hỗn hợp sản phẩm của quá trình thuỷ phân lần một, do đó làm cho phản ứng tiếp tục xảy ra theo chiều thuận, tức là chiều tạo ra axít béo.
+ Đến 4 giờ thì độ chuyển hố khơng tăng đợc nữa và cũng có xu hớng giảm, nguyên nhân hoàn toàn giống nh ở trên là do phản ứng đã đạt đến cân bằng và nếu phản ứng tiến hành quá lâu chắc chắn không tránh khỏi mất mát nớc. Mặt khác khi thuỷ phân lần 2 đến 3 giờ độ chuyển hoá đã rất cao tới hơn 95%, do đó ta khơng nên tiến hành phản ứng lâu hơn nữa cho mất thời gian.
I.1.4. Kết quả nghiên cứu ảnh h ởng của l ợng H 2SO4 đến độ chuyển hoá của dầu thực vật
Bảng 7: Kết quả nghiên cứu ảnh hởng cuả lợng H2SO4 đến độ chuyển hoá của dầu sở t (h) H2SO4 1h 2h 3h 4h 5h 3g 21.15% 32.21% 54.84% 53.33% 50.71% 4g 28.7% 41.97% 68.27% 64.32% 67.76% 5g 40.62% 64.48% 81.5% 80.34% 73.31% 6g 27.35 37.75 72.27 63.37 60.15 7g 29.6 41.15 70.26 60.15 50.28
Hình 7: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ chuyển hoá dầu lạc theo thời gian với các lợng axit khác nhau.
Bảng 8: Kết quả nghiên cứu ảnh hởng cuả lợng H2SO4 đến độ chuyển hoá của dầu sở t (h) H2SO4 1h 2h 3h 4h 5h 3g 22.45% 34.52% 55.24% 53.45% 54.71% 4g 27.3% 42.31% 70.00% 66.32% 68.76% 5g 50.65% 70.45% 83.21% 80.57% 81.23%
Hình 8: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ chuyển hoá dầu sở theo thời gian với các lợng axit khác nhau.
Từ bảng 7,8 và các đồ thị 7,8 ta thấy rằng:
+ Khi ta thay đổi lợng xúc tác axít H2SO4 từ 3-7g, lúc đầu khi ta tăng lợng axít thì độ chuyển hố cũng tăng theo và đạt cực đại bằng 80,34% đối với dầu lạc và 80,57% đối với dầu sở khi lợng axít = 5g là do khi tăng lợng xúc tác axít lên thì làm tăng khả năng phản ứng của dầu với nớc. Tức là tốc độ phản ứng tăng lên. Nhng khi ta tăng lợng axít lên q 5g thì độ chuyển hố khơng tăng thêm nữa là do lợng axít đã đủ để phản ứng tiến hành nhanh đạt đến cân bằng nên lợng axit nhiều hơn chỉ làm tốn hố chất và có thể cịn gây ra những phản ứng phụ khơng mong muốn làm cho độ chuyển hoá của dầu giảm dẫn đến hiệu suất tạo ra axít béo khơng cao
+ Từ các kết quả trên ta cũng nhận thấy thời gian tiến hành phản ứng thuỷ phân trong 3 giờ là phù hợp nhất, tại đó độ chuyển hố đạt cực đại. Thời gian
I.1.5. K ết quả nghiên cứu ảnh h ởng của l ợng H 2O đến độ chuyển hoá của dầu lạc và dầu sở
Lợng dầu =200(g), lợng LAS= 4(g), lợng H2SO4=5(g), T0 = 1000 C
Bảng 9: Kết quả nghiên cứu ảnh hởng của lợng nớc đến độ chuyển hoá của dầu lạc t (h) H2O 1h 2h 3h 4h 5h 40(g) 37.8% 54.62% 67.24% 61.12% 66.66% 50(g) 39.63% 64% 79.59% 75.34% 73.45% 60(g) 40.62% 64.68% 81.5% 80.34% 73.31% 70(g) 38.74% 66.73% 80.78% 72.7% 79.45
Hình 9: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ chuyển hoá dầu lạc theo thời gian với các lợng H2O khác nhau.
Bảng 10: Kết quả nghiên cứu ảnh hởng của lợng nớc đến độ chuyển hoá của dầu sở T (h) H2O 1h 2h 3h 4h 5h 40(g) 43.21% 60.87% 74.65% 72.14% 70.63% 50(g) 47.4% 67.72% 80.23% 79.4% 75.2% 60(g) 50.65% 70.45% 83.21% 80.57% 81.23%
Hình 10: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ chuyển hoá dầu sở theo thời gian với các lợng H2O khác nhau.
Từ bảng 9,10 và các đồ thị 9,10 ta thấy:
+ Lợng nớc có ảnh hởng trực tiếp đến q trình thuỷ phân, khảo sát lợng nớc thay đổi từ 40g -70g tức là phản ứng thuỷ phân tiến hành trong điều kiện d n- ớc, để phản ứng luôn xảy ra theo chiều thuận. Lúc đầu khi tăng lợng nớc thì độ chuyển hoá của dầu lạc và dầu sở tăng là do lợng nớc càng nhiều thì phản ứng theo chiều tạo ra axít béo càng có lợi cho đến khi lợng nớc bằng 60g thì độ chuyển hố là lớn nhất. Sau đó tiếp tục tăng lợng nớc lên 70g cũng khơng làm tăng thêm độ chuyển hố nữa do lợng nớc lúc này đã đủ d để cho phản ứng ln xảy ra theo chiều tạo ra axít béo cho nên tăng thêm chỉ làm tốn nớc mà thôi.
+ Nh vậy lợng nớc phù hợp để tiến hành quá trình thuỷ phân là 60g
Bảng 11: Kết qủa nghiên cứu ảnh hởng của nhiệt độ đến độ chuyển hoá của dầu lạc t (h) To 1h 2h 3h 4h 5h 70oC 13.6% 21.8% 33.21% 39.11% 47.25% 80oC 17.7% 31.2% 47.7% 56.2% 61.1% 90OC 19.7% 33.2% 63.3% 58.2% 60.07% 1000C 40.62% 64.48% 81.5% 80.34% 73.31%
Hình 11: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ chuyển hoá dầu lạc theo thời gian ở các nhiệt độ khác nhau,()700C; ()800C; ()900C; ()100oC.
Bảng 12: Kết qủa nghiên cứu ảnh hởng của nhiệt độ đến độ chuyển hoá của dầu sở t (h) H2SO4 1h 2h 3h 4h 5h 700C 17.32% 27.21% 38.45% 49.65% 56.48% 800C 20.32% 32.48% 50.45% 56.87% 61.1% 900C 27.98% 39.15% 73.00% 67.54% 70.32% 1000C 50.65% 70.45% 83.21% 80.57% 81.23%
Hình 12: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ chuyển hoá dầu sở theo thời gian ở các nhiệt độ khác nhau,()700C; ()800C; ()900C; ()100oC.
Từ bảng 11,12 và các đồ thị 11,12 ta thấy :
+ Nhiệt độ có ảnh hởng rất lớn và quyết định đến quá trình thuỷ phân. Khi ta tiến hành phản ứng ở các nhiệt độ từ 700 thì độ chuyển hố của dầu lạc và dầu sở cha cao là do nhiệt độ còn thấp nên khả năng phản ứng của dầu và nớc cha cao, khi ta tăng nhiệt độ dần lên thì độ chuyển hố đã tăng lên rất nhiều và đạt cực đại khi nhiệt độ là 1000C. Nếu quá 1000C thì nớc sẽ bay hơi và gây các phản ứng phụ vì các thành phần tham gia phản ứng đều là các chất cao phân tử
I.2.1.Kết quả xác định chỉ số xà phịng hố Ao=(10,2-3,4).28,05/1=190.74
phần lý thuyết tổng quan ở phần trớc nh vậy số liệu thực nghiệm là đáng tin cậy
I.2.2. Kết quả ảnh h ởng của nhiệt độ
Lợng dầu = 30(g), lợng KOH30% = 19(g), t =90(phút) Bảng 13.Kết quả ảnh hởng của nhiệt độ tới quá trình thuỷ phân
Nhiệt độ(oC) Khối lợng axit Linoleic(g)
Độ chuyển hoá(%) Hiệu suất(%)
75 24,8 88,7 82,6 80 26,6 92 88,6 85 27,05 95,8 90 90 26,89 95,5 89,6
Hình 13: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất axit Linoleic vào nhiệt độ
Từ bảng 13 và đồ thị 13 ta thấy: Hiệu suất của quá trình thuỷ phân tăng dần theo nhiệt độ đến 850C thì hiệu suất lại giảm khi nhiệt độ tăng, nh vậy là nhiệt độ thấp hoặc cao do phản ứng cha xảy ra hoàn toàn khi nhiệt độ
khơng có lợi cho q trình thuỷ phân, nhiệt độ tối u của chúng ta ở đây là 850C
I.2.3.Kết quả nghiên cứu ảnh h ởng của thời gian
Lợng dầu = 30(g), lợng KOH30% = 19(g), T0= 850C
Bảng 14. Kết quả nghiên cứu ảnh hởng của thời gian đến quá trình thuỷ phân dầu hớng dơng.
Thời
gian(phút) Khối lợng axit Linoleic(g) Độ chuyển hoá(%) Hiệu suất axit Linoleic(%)
60 20,45 83 68
75 23,78 92 79,26
90 27,14 97,4 90,46
105 27,08 97,2 90,26
120 26,8 95,8 89
+ Thời gian tối u để đạt đợc hiệu suất cao nhất là 90 phút. Nếu thời gian lớn hơn hoặc nhỏ hơn đều khơng tốt cho q trình thuỷ phân dầu.Do nếu thời gian phản ứng nhỏ quá thì phản ứng thuỷ phân cha diễn ra đến cùng nên hiệu suất sẽ thấp còn nếu thời gian dài q thì có thể dẫn đến các phản ứng phụ do các thành phần trong dầu thực vật đều là chất cao phân tử dễ bị phân huỷ dới những tác động lâu dài của nhiệt. Hơn nữa khi phản ứng đã đạt hiệu suất cao, kéo dài chỉ làm lãng phí thời gian mà thơi.
+ Thời gian tăng dần từ thấp đến thời gian tối u là 90 phút thì hiệu suất axit Linoleic tăng, nhng khi thời gian vợt quá 90 phút thì hiệu suất lại có xu h- ớng giảm dần, tuy nhiên lợng giảm là tơng đối thấp. Khi thời gian phản ứng cịn ngắn thì các chất tham gia phản ứng ở thể lỏng. Khi thời gian tăng lên thì sản phẩm tạo thành bị qnh lại, đó chính là xà phịng. Do vậy, ta phải tăng cờng tốc độ khuấy trộn.
I.2.4.Kết quả ảnh h ởng của l ợng KOH
Lợng dầu = 30(g), T0= 850C, t = 90(phút)
Bảng 15 : Kết quả ảnh hởng của lợng KOH đến q trình thuỷ phân
Lợng KOH(g) Khối lợng axít Linoleic (g)
Độ chuyển hoá(g) Hiệu suất (%) 17 19,90 80.22% 66,34% 18 22,82 88,75% 76.07% 19 27,50 96,72% 91,67% 20 27,00 92,43% 90,02% 21 26,61 90,02% 88,7%
Hình 15 . Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất quá trình thuỷ phân vào lợng KOH
Từ bảng kết quả 15 và đồ thị hình vẽ 15 ta nhận thấy
+ Dung dịch KOH là một trong hai chất tham gia phản ứng nên nó có ảnh hởng trực tiếp đến phản ứng xà phịng hố. Lợng dung dịch KOH đợc xác định dựa vào trị số xà phịng hố của dầu Hớng Dơng. Lợng dầu càng tăng thì lợng dung dịch KOH cũng phải tăng
+ Đối với thí nghiệm này, ta sử dụng 30g dầu nên lợng dung dịch KOH cần dùng là 19g. Nếu lợng KOH ít hơn 19g thì phản ứng sẽ khơng xảy ra hồn tồn dẫn đến hiệu suất axit thu đợc thấp. Cịn nếu ta dùng quá d KOH thì hiệu suất cũng khơng tăng, mặt khác còn ảnh hởng xấu đến chất lợng axit Linoleic thu đợc.
+ Từ đồ thị hình vẽ ta cũng nhận thấy rõ nhận xét trên khi lợng KOH tăng lên thì hiệu suất thu hồi sản phẩm cũng tăng đến khi lợng KOH =19g là cực đại, sau đó lại có xu hớng giảm.
II. kết quả tổng hợp chất nhũ hoá
Kết quả khảo sát ảnh h ởng của nhiệt độ
Lợng axít béo = 150(g), lợng diethanolamin = 65(g)
Bảng 16: Kết quả khảo sát ảnh hởng của nhiệt độ đến độ chuyển hố của axít oleic. To T 100 0C 1200C 1300C 1400C 1h 16,73% 20,81% 29% 57% 2h 25,83% 31,32% 48,6% 79,43% 3h 30,08% 37,5% 61,43% 92,0% 4h 31,19% 54% 77,44% % 95,5 5h 43% 70,01% 90,52% 99,99%
Hình 16: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc cuả độ chuyển hoá của axít oleic theo thời gian ở các nhiệt độ khác nhau,()1000C; ()1200C; ()130C; ()1400C
Bảng 17. Kết quả ảnh hởng của nhiệt độ đến độ chuyển hoá của axit linôleic To T 100 0C 1200C 1300C 1400C 1h 17,27% 23,55% 31,2% % 56,72 2h 24,67% 32,71% 51,11% 81,11 % 3h 33,72% 41,22% 62,82% % 92,01 4h 41,28% 55,66% 77,14% % 96,36 5h 55,24% 71,11% 91,27% 99,9%