Phản ứng este hóa các aicd béo thường ñược xúc tác bởi các xúc tác hóa học và enzyme. Ở ñây, vì lý do kinh tế chúng tôi lựa chọn etyl este hóa cặn khử mùi bằng xúc tác hóa học ñể chiết tách vitamin E. Phản ứng este hóa ảnh hưởng trực tiếp ñến quá trình tách chiết các acid béo và ảnh hưởng gián tiếp ñến việc thu nhận vitamin E. ðể phản ứng etyl este hóa thu ñược hiệu suất cao, chúng tôi tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệñến quá trình este hóa này.
4.3.1.1. Ảnh hưởng của loại xúc tác ñến phản ứng etyl este hóa
Chất xúc tác có ảnh hưởng quyết ñịnh ñến hiệu suất phản ứng etyl este hóa các acid béo trong cặn khử mùi dầu ñậu tương. Các loại xúc tác hóa học ñược lựa chọn khảo sát là: NaOH, KOH và acid H2SO4 ñậm ñặc. Lượng xúc tác ñược cho vào theo tỷ lệ 0,8% so với khối lượng cặn khử mùi. Mỗi thí nghiệm ñều ñược lặp lại 03 lần ở cùng ñiều kiện: etanol tuyệt ñối (99,5%); tỷ lệ etanol : cặn khử mùi : 2,5:1 (theo khối lượng); nhiệt ñộ phản ứng: 500C, thời gian phản ứng: 60 phút. Trong quá trình phản ứng, hỗn hợp phản ứng ñược khuấy trộn liên tục bằng khuấy từ. Kết quả ñược thể hiện trong bảng 4.4.
Bảng 4.4. Ảnh hưởng của loại chất xúc tác ñến phản ứng etyl este hóa Loại xúc tác Chỉ số axít (mgKOH/g) Hiệu suất phản ứng (%) NaOH 78,52 48,70b KOH 77.75 49,20b H2SO4ñậm ñặc 14,38 90,60a
Kết quả ở bảng 4.4 cho thấy các xúc tác kiềm (NaOH, KOH) cho hiệu suất phản ứng thấp không phù hợp cho phản ứng etyl este hóa các acid béo chủ yếu ở dạng tự do trong cặn khử mùi, trong khi acid (H2SO4) thì rất phù hợp và cho hiệu suất phản ứng cao hơn nhiều so với xúc tác kiềm. Do vậy, chúng tôi lựa chọn
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 41 H2SO4 là xúc tác acid phù hợp cho quá trình etyl este hóa cặn khử mùi dầu ñậu tương và ñược sử dụng cho các nghiên cứu tiếp theo.
Sử dụng H2SO4 ñặc làm xúc tác của phản ứng etyl este hóa cho hiệu suất cao ñược giải thích là phản ứng este hóa là phản ứng thuận nghịch và H2SO4 ñặc có tính háo nước nên trong phản ứng nó sẽ hút nước ở sản phẩm tạo thành, do ñó lượng sản phẩm tạo thành giảm. Nên cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận và tạo ra etyl este.
4.3.1.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ etanol : cặn khử mùi ñến phản ứng etyl este hóa
Tỷ lệ etanol : cặn khử mùi có ảnh hưởng rất lớn ñến quá trình etyl este hóa. Ở ñây etanol (tuyệt ñối) vừa là chất tham gia phản ứng, vừa ñóng vai trò là dung môi hòa tan. Vấn ñềñặt ra là xác ñịnh ñược lượng etanol (hay tỷ lệ etanol : cặn khử mùi) thích hợp ñể phản ứng etyl este hóa ñạt hiệu suất cao nhất. Chúng tôi tiến hành các thí nghiệm khảo sát tỷ lệ etanol : cặn khử mùi ở các mức: 2,0:1; 2,5:1; 3,0:1 và 3,5:1. Kết quảñược trình bày trong bảng 4.5.
Bảng 4.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ etanol : cặn khử mùi ñến phản ứng etyleste hóa cặn khử mùi dầu ñậu tương Tỷ lệ etanol : cặn khử mùi Chỉ số acid (mgKOH/g) Hiệu suất phản ứng (%) 2,0:1 24,18 84,20c 2,5:1 16,68 90,60b 3,0:1 12,55 91,80a 3,5:1 14,38 91,50a
Kết quả bảng 4.5 cho thấy với tỷ lệ etanol : cặn khử mùi 2,0:1, 2,5:1 hiệu suất phản ứng ñạt 84,2 và 90,6%. Với tỷ lệ etanol : cặn khử mùi 3,0:1; 3,5:1 hiệu suất phản ứng ñạt trên 91% và sự khác nhau giữa 2 hiệu suất là không có ý nghĩa. Phản ứng este hóa là phản ứng thuận nghịch nên khi tăng hàm lượng các chất tham gia sẽ làm dịch chuyển cân bằng theo chiều thuận, tức là theo chiều tiêu thụ aicd béo tự do và do ñó
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 42 làm giảm chỉ số acid của dầu và tăng hiệu suất phản ứng. Tuy nhiên, khi dùng nồng ñộ etanol quá cao thì chi phí sản xuất sẽ tăng lên do quá trình chưng cất thu hồi etanol sau phản ứng. Vì vậy, chúng tôi chọn tỷ lệ tỷ lệ etanol : cặn khử mùi là 3,0:1.
4.3.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ phản ứng ñến phản ứng etyl este hóa cặn khử mùi
ðối với mỗi loại phản ứng ñòi hỏi ñược diễn ra tại một nhiệt ñộ thích hợp mà ở nhiệt ñó các chất tham gia phản ứng ñược hoạt hóa trở nên linh ñộng ñể dễ dàng tạo thành sản phẩm chính mong muốn ñồng thời hạn chếñến mức thấp nhất việc tạo thành các sản phẩm phụ. Chúng tôi tiến hành khảo sát phản ứng etyl este hóa cặn khử mùi dầu ñậu tương ở các nhiệt ñộ khác nhau là: 400C, 500C, 600C, 700C và 800C. Kết quảñược trình bày ở bảng 4.6.
Kết quả thu ñược ở bảng 4.6, khi ñặt nhiệt ñộ phản ứng là 400C hiệu suất phản ứng là 85,27%, khi tăng nhiệt ñộ lên các mức 700C và 800Chiệu suất phản ứng ñạt trên 90% và sự khác nhau là không có ý nghĩa. Xét trên phương diện kinh tế nhiệt ñộ 700C cho hiệu quả kinh tế cao hơn. Vì vậy, chúng tôi lựa chọn nhiệt ñộ phù hợp nhất cho quá trình etyl este hóa cặn khử mùi dầu ñậu tương là 700C.
Bảng 4.6. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ tới phản ứng etyl este hóa cặn khử mùi dầu ñậu tương Nhiệt ñộ (0C) Chỉ số acid (mgKOH/g) Hiệu suất phản ứng (%) 40 22,65 85,27c 50 15,55 89,89b 60 13,17 91,44ab 70 8,88 94,23a 80 9,49 93,83a