Bảng 3. 8 Bảng so sánh các chỉ tiêu của một số loại dầu thực vật được ứng
dụng làm nhiên liệu sinh học.
Loại dầu Dầu vỏ hạt
điều Mỡ cá basa
Dầu hạt
Jatropha Dầu nành Dầu diesel
Tỷ trọng (g/cm3) 0,96 – 0,97 0,886 0,92 0,91 0,836 Chỉ số acid (mgKOH/g) 115 6,6 28 0,2 - Nhiệt độ bắt cháy cốc kín (oC) 224 216 225 254 260 Độ nhớt (cSt, 300C) 56 4,744 29,4 32,9 3 – 6 Nhiệt trị (MJ/Kg) 39,8 40,05 38,5 39,6 43,80
DVHĐ so với các loại dầu thực vật khác có tỷ trọng, chỉ số acid và độ nhớt cao hơn rất nhiều, nhiệt trị tương đương với các loại dầu khác. Chỉ số acid cao gây trở ngại cho việc tổng hợp biodiesel so với các dầu nguyên liệu khác.
So sánh với dầu diesel ta thấy độ nhớt, tỷ trọng của DVHĐ cao hơn nhưng nhiệt trị lại thấp hơn. Để sử dụng DVHĐ thay nhiên liệu diesel là hoàn toàn có khả năng, song cần những bước chuyển đổi và tổng hợp thích hợp.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận
Qua quá trình nghiên cứu, chúng tôi đưa ra được các kết luận sau: 1. Độ ẩm của vỏ hạt điều ban đầu là 8,60 0,16 %
2. Phương pháp thu nhận dầu vỏ hạt điều
Phương pháp ép cơ học bằng máy ép thủy lực ở nhiệt độ thường cho hiệu suất dầu thấp 11,10 0,05 %. Dầu thu được có hàm lượng nước 10,32%, độ nhớt 340 cP, tỷ trọng 0,97; hàm lượng tro 1,43%, chỉ số acid 114,4 mgKOH/g.
Phương pháp ép cơ học bằng máy ép thủy lực ở nhiệt độ cao cho hiệu suất dầu 12,72 0,28 %. Dầu thu được có hàm lượng nước 10%, độ nhớt 408 cP, tỷ trọng 0,97; hàm lượng tro 1,23%, chỉ số acid 126,4 mgKOH/g.
Phương pháp chiết dung môi cho hiệu suất dầu cao hơn 30%.
Chiết bằng hexan có hiệu suất 32,01 0,068 %. Chiết bằng ethanol cho hiệu suất 30,72 0,096 %
Dầu thu được có hàm lượng nước 8-9%, độ nhớt 540-550 cP, tỷ trọng 0,96; hàm lượng tro 1,3%, chỉ số acid 125 mgKOH/g.
Ta thấy phương pháp chiết cho hiệu suất thu hồi dầu cao nhất, nhưng phương pháp ép cho các chỉ tiêu tốt nhất. Chọn dầu thu được từ phương pháp ép để xác định nhiệt trị và độ chớp cháy của DVHĐ.
3. Nhiệt độ chớp cháy của DVHĐ khá cao 224 0C.
4. Nhiệt lượng của dầu vỏ hạt điều đạt 8656 kcal/kg, nhiệt lượng cao, thích hợp cho việc làm nhiên liệu đốt.
Kiến nghị
DVHĐ có nhiều ứng dụng trong đòi sống, tôi mong muốn được tạo điều kiện để tiếp tục nghiên cứu các thành phần hóa học của DVHĐ, hoạt tính của DVHĐ nói chung và các cấu tử nói riêng.
Tiếp tục nghiên cứu quy trình sản xuất dầu vỏ hạt điều bằng các phương pháp hiện đại hơn (hỗ trợ bằng vi sóng, chiết bằng CO2 siêu tới hạn, ..) nhằm mục đính nâng cao hiệu suất, giảm chi phí đầu tư và có tính ứng dụng cao nhất.
Tiếp tục nghiên cứu các ứng dụng và khả năng thay thế nhiên liệu hóa thạch của dầu vỏ hạt điều để bảo vệ môi trường, nghiên cứu khả năng phối trộn với nhiên liệu diesel, tiếp tục nghiên cứu quy trình tinh chế, sản xuất biodiesel từ DVHĐ.
Mở rộng nghiên cứu một cách toàn diện, phân lập các thành phần trong dầu vỏ hạt điều để có những nghiên cứu ứng dụng mới, mang tính thực tiễn hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
1. Bộ công thương Việt Nam, Xuất khẩu điều qua các năm, http://www.moit.gov.vn.
2. Trịnh Văn Dũng (2007), Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột má phanh (bột ma sát) từ dầu vỏ hạt điều, tạp chí phát triển khoa học công nghệ, tập 10, số 06.
3. Hiệp hội điều Việt Nam Vinacas, Bản tin Vinacas tháng 5/2014
4. Hà Lâm Huỳnh (2010), Chiến lược phát triển cây điều.
5. Trần Công Khanh (2013), Cây điều Việt Nam, hiện trạng và giải pháp phát triển, báo Institute of Agricultural Sciences for Southern Vietnam.
6. Nguyễn Văn Minh, Các phương pháp sản xuất tinh dầu, Báo điện tử http://ww.ioop.org.vn/vn/-Viện nghiên cứu dầu và cây có dầu-bản tin khoa học công nghệ.
7. Phạm Đình Thanh (2003), Hạt điều sản xuất và chế biến, NXB Nông Nghiệp.
8. Hoa Hữu Thu (2007), Phân tích nhiên liệu, NXB Đại học quốc gia Hà Nội. 9. Trần Ngọc Toản (2012), Nhiên liệu sinh học và hiện trạng sản xuất, sử dụng
ở Việt Nam, Báo Năng lượng Việt Nam,
10.Phạm Thế Trinh (2008), Nghiên cứu công nghệ chiết tách Cardanol từ dầu vỏ hạt điều và ứng dụng để sản xuất sơn tàu biển và vật liệu kết dính chất
lượng cao, Bộ công thương – Viện hóa học công nghiệp Việt Nam.
11. Anh Tùng (2013), Phát triển công nghiệp dầu thực vật trên thế giới, tạp chí STINFO, số 08.
12. Viện chính sách & chiến lược phát triển thiên nhiên – trung tâm tư vấn chính sách nông nghiệp, Hồsơ ngành hàng hạt điều.
13. Xuất khẩu hạt điều sang các thị trường 11 tháng đầu năm đạt 1,36 tỷ USD, http://kinhte24h.com/view-gh/13/99453/.
TIẾNG ANH
14. Akinhanmi, T.F, Chemical Composition and Physicochemical Properties Of Cashew nut oil and Cashew nut shell liquid, Joumal of Agricultural, food, and environmental Sciences, Vol.2, No.1.
15. A.Velmurugan, M.loganathan (2012), Effect of ethanol addition with cashew nut shell liquid on engine combustion and exhaust emission in a di diesel engine, International Journal of Engineering Science and Technology, vol. 4, No. 07.
16. G. Kasiraman, B. Nagalingam, M. Balakrishnan (2012), Performance, emission and combustion improvements in a direct injection diesel engine using cashew nut oil as fuel with camphor oil blending, Energy 47, 116-124. 17.Maria Alexsandra de Sousa Rios, Selma Elaine Mazzetto (2009), Cashew nut
shell liquids (CNSL) as source of Eco-frendly antioxidants for lubricants, International Electronic Conference on Synthetic Organic Chemmistry 13. 18.Maria Yuliana, Tran thi Ngoc Yen, Yi-Hsu Ju (2012), Effect of traction
methods on characteristic and composition of Indonesian cashew nut shell liquid, Industrial Crops and Products, 35, 230-236.
19.Teresinha de Jesus Aguiar dos Santos Andrade, Bruno Quirino Araújo,Antonia Maria das Graças Lopes Citó, Juliana da Silva, Jenifer Saffi, Marc François Richter, Alexandre de Barros Falcăo Ferraz (2010), Antioxidant properties and chemical composition of technical Cashew Nut Shell Liquid (tCNSL), Food Chemistry, 126, 1044-1048.
20.Tejas Gandhi, Mayank Patel, Bharat kumar Dholakiya (2012), Studies on effect of various solvents on extraction of cashew nut shell liquid (CNSL) and isolation of major phenolic constituents from extracted CNSL, Scholars Research Library.
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Phương pháp xác định độ ẩm nguyên liệu
Nguyên lý: dùng nhiệt độ cao làm bay hơi hết hơi nước trong mẫu nguyên liệu, sau đó dựa vào hiệu số khối lượng của mẫu trước và sau khi sấy sẽ tính được hàm lượng nước trong mẫu.
Dụng cụ hóa chất: Tủ sấy điều chỉnh nhiệt độ, cân phân tích có độ chính xác 10-4 g, cốc sấy, bình hút ẩm có chứa silicagen
Tiến hành:
B1: Sấy cốc tới khối lượng không đổi: cốc sấy rửa sạch, úp khô rồi đem sấy ở 100-105 0C trong 2 h, làm nguội tong bình hút ẩm trong 30 phút, đem cân và ghi lại khối lượng m0, tiếp tục sấy cốc ở 100-105 0C trong 1h, làm nguội và cân. Lặp lại thao tác đến khi nào giữa hai lần liên tiếp khối lượng sai khác không quá 5×10-4 g là sấy đến khối lượng không đổi
B2: cân chính xác 10 g vỏ hạt điều cho vào cốc sấy, cân khối lượng m1(g) , chuyển cốc vào tủ sấy và sấy ở 105 0C, sau đó lấy mẫu ra để nguội trong bình hút ẩm và cân khối lượng m2 (g), lặp lại thao tác đến khi khối lượng không đổi.
Tính kết quả:
XH2O = × 100
XH2O: Hàm lượng nước trong mẫu dầu (%) m1: Khối lượng cốc và mẫu trước khi sấy (g) m2: Khối lượng cốc và mẫu sau khi sấy (g) m0: Khối lương cốc sấy (g)
Phụ lục 2: Các phương pháp xác định các chỉ tiêu của dầu vỏ hạt điều 1. Phương pháp xác định hàm lượng Tro
Nguyên lý: dùng sức nóng (550-600 0C) nung nóng hoàn toàn các chất hữu cơ, phân còn lại đem cân và tính ra hàm lượng tro toàn phần trong mẫu.
Dụng cụ: Cốc nung bằng sứ, bếp điện, lò nung, cân phân tích, bình hút ẩm chứa silicagel
Tiến hành: Nung chén sứ đã rửa sạch ở 550-600 0C đén khối lượng khôi đổi, để nguội ở bình hút ẩm và đem cân ở cân phân tích có độ chính xác 10-4 g. Ghi lại khối lượng m0
Cho vào chén 1ml dầu, cân lại khối lượng m1 (g). Sau đó, đem tro hóa trên bếp điện đến khi thấy không còn khói bay lên. Cho tất cả vào lò nung ở 550-6000C, nung đến khi tro trắng. Lấy ra để nguội trong bình hút ẩm và đem cân, ghi lại khối lượng m2 (g).
Tính kết quả:
XT = × 100
XT: Hàm lượng tro trong mẫu dầu (%)
m1: Khối lượng cốc và mẫu trước khi nung (g) m2: Khối lượng cốc và mẫu sau khi nung (g) m0: Khối lương cốc sứ (g)
2. Phương pháp xác định hàm lượng nước.
Nguyên lý: dùng nhiệt độ cao làm bay hơi hết hơi nước trong mẫu thử, sau đó dựa vào hiệu số khối lượng của mẫu trước và sau khi sấy sẽ tính được hàm lượng nước trong mẫu.
Dụng cụ hóa chất: Tủ sấy điều chỉnh nhiệt độ, cân phân tích có độ chính xác 10-4 g, cốc sấy, bình hút ẩm có chứa silicagen
Tiến hành:
B1: Sấy cốc tới khối lượng không đổi: cốc sấy rửa sạch, úp khô rồi đem sấy ở 100-105 0C trong 2 h, làm nguội tong bình hút ẩm trong 30 phút, đem cân và ghi lại khối lượng m0, tiếp tục sấy cốc ở 100-105 0C trong 1h, làm nguội và cân. Lặp lại thao tác đến khi nào giữa hai lần liên tiếp khối lượng sai khác không quá 5×10-4 g là sấy đến khối lượng không đổi
B2: dùng pipet lấy 2 ml mẫu dầu vỏ hạt điều cho vào cốc sấy, cân khối lượng m1 (g) , chuyển cốc vào tủ sấy và sấy ở 1050C, sau đó lấy mẫu ra để nguội trong bình hút ẩm và cân khối lượng m2 (g), lặp lại thao tác đến khi khối lượng không đổi.
Tính kết quả:
XH2O = × 100
XH2O: Hàm lượng nước trong mẫu dầu (%) m1: Khối lượng cốc và mẫu trước khi sấy (g) m2: Khối lượng cốc và mẫu sau khi sấy (g) m0: Khối lương cốc sấy (g)
3. Phương pháp xác định tỷ trọng dầu
Nguyên tắc: tỷ trọng của dầu là tỷ số khối lượng dầu trên khối lượng của cùng một thể tích chất chuẩn (thường là nước cất), ở cùng một nhiệt độ.
Cách xác định
Bình đo tỷ trọng (pycnometer) được rửa sạch bằng methanol, sấy nhẹ cho khô rồi cho vào tủ điều nhiệt ở 250C trong 30 phút. Sau đó lấy ra cân nhanh ta được khối lượng của bình là m0.
Cho CNSL vào đầy cổ bình, đậy nút, lâu khô phần tinh dầu tràn ra, sau đó cho vào tủ ổn nhiệt ở 250C trong 30 phút. Lấy ra cân nhanh ta được khối lương m1.
Khi đó tỷ trọng dầu được xác định như sau: D25 =
4. Phương pháp xác định chỉ số acid
Nguyên tắc: Dựa vào phản ứng trung hòa giữa acid béo và kiềm trong môi trường hỗn hợp gồm rượu etylic và êt etylic.
Hóa chất:
Dung dich KOH 0.1N (pha trong nước). Chỉ thị phenolphthalein 1% trong cồn.
Hỗn hợp dung môi gồm 1 thể tích êt etylic và một thể tích cồn tuyệt đối. Cách xác định:
Cân chính xác 1g dầu cho vào bình nón 250ml, them 50ml hỗn hợp dung môi (tỉ lệ 1:1), lắc đều cho tan hết dầu, cho 2-3 giọt chỉ thị phenolphthalein 1% rồi chuẩn độ bằng dung dịch KOH 0.1N cho đến khi dung dịch xuất hiện màu hồng nhạt và màu không mất đi sau 30g giây.
Tính kết quả:
A= , × ×
A: chỉ số Acid của dầu, mgKOH/1g dầu V: số ml KOH 0.1N dùng để chuẩn độ N: nồng độ dung dịch KOH
W: khối lượng mẫu, g
Phụ lục 3: Kết quả xác định các chỉ tiêu của dầu vỏ hạt điều 1. Kết quả khảo sát độ ẩm nguyên liệu
STT
Khối lượng mẫu trước sấy,
m (g)
Khối lượng mẫu sau khi sấy, m1(g) Lượng nước trong mẫu, m1-m2 (g) Độ ẩm, W (%) Độ ẩm trung bình, WTB (%) 1 10,0010 9,1594 0,8416 8,42 8,60 2 10,0002 9,1256 0,8746 8,74 3 10,0006 9,1364 0,8642 8,64
2. Kết quả quá trình ép nguội:
STT Khối lượng vỏ hạt điều, m(g)
Khối lượng dầu
thu được, m1 (g) X (%) XTB (%) 1 100,21 11,18 11,16 11,10 2 100,19 11,10 11,08 3 100,18 11,08 11,06 3. Kết quả quá trình ép nóng: STT Khối lượng vỏ hạt điều, m(g)
Khối lượng dầu thu
được, m2 (g) X (%) XTB (%)
1 100,61 13,00 12,92
12,74
2 100,59 12,49 12,42
4. Kết quả quá trình chiết dung môi Ethanol:
STT Khối lượng vỏ
hạt điều, m(g)
Khối lượng dầu
thu được, m1 (g) X (%) XTB (%)
1 10,01 3,08 30,76
30,72
2 10,23 3,15 30,79
3 10,19 3,12 30,61
5. Kết quả quá trình chiết dung môi n – hexan:
STT Khối lượng vỏ
hạt điều, m(g)
Khối lượng dầu
thu được, m1 (g) X (%) XTB (%)
1 10,27 3,29 32,03
32,01
2 10,20 3,27 32,06
3 10,10 3,22 31,93
6. Kết quả quá trình khảo sát thời gian chiết dung môi n – hexan:
Thời gian chiết (giờ)
Khối lượng vỏ hạt điều, m0 (g)
Lượng dầu thu được, m1 (g) Hàm lượng, X (%) 2 10,045 1,970 19,61 3 10,042 2,578 25,67 4 10,038 3,083 30,71 5 10,041 3,091 30,78 6 10,032 3,091 30,81
7. Kết quả quá trình khảo sát tỷ lệ rắn/lỏng của quá trình chiết
Khối lượng vỏ hạt điều, m0 (g)
Thể tích dung môi, V (ml)
Lượng dầu thu được, m1 (g) Hàm lượng, X (%) 10,020 70 1,378 13,75 1,032 90 2,152 21,45 10,035 100 3,018 30,07 10,056 110 3,030 30,13 10,024 120 3,053 30,46 10,052 130 3,087 30,71 10,048 140 3,088 30,73 10,057 150 3,091 30,73
8. Kết quả đo tỷ trọng dầu:
Mẫu 0 1 2 3 4 Khối lượng bình tỷ trọng (g) 12,6880 Khối lượng bình tỷ trọng chứa nước cất (g) 23, 5172 Khối lượng bình tỷ trọng chứa dầu (g) 22,7768 23,2855 23,2020 23,0801 23,1346 Tỷ trọng 0,932 0,979 0,971 0,960 0,965
Phụ lục 4: Bảng số liệu thể hiện diện tích trồng điều qua các năm ở nước ta giai đoạn 2000 – 2013. Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Diện tích (nghìn ha) 195,576 198,914 240,300 257,900 282,11 3 327,80 0 Năm 2006 2007 2008 2012 2013 Diện tích (nghìn ha) 327,800 436,462 421,498 326,037 310,000
Phụ lục 5: Hình ảnh một số thiết bị dùng trong thí nghiệm
Máy chân không Tủ nung
Phụ lục 6: Kết quả phân tích nhiệt trị ISO 9001- 2008 VIỆN DẦU KHÍ VIỆT NAM
TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CHẾ BIẾN DẦU KHÍ (PVPRO)
4 Nguyễn Thông, P.7, Q.3, Tp.Hồ Chí Minh Tel.: (84-8) 39303 323 Fax.: (84-8) 39307 546
Email: Info@pvpro.com.vn
PHIẾU TRẢ KẾT QUẢ
Số : ...
Tên khách hàng : Nguyễn Thị Thanh Hiếu
Địa chỉ : Đại học Nha Trang, số 02 – Nguyễn Đình Chiểu, Tp.Nha Trang
Số lượng mẫu : 01 mẫu Dầu vỏ hạt điều Mã số TT : DT14078
Ngày nhận mẫu : 19/05/2014 Ngày trả kết quả : 21/05/2014 Kết quả thí nghiệm :
STT CHỈ TIÊU PHÂN TÍCH ĐƠN VỊ ĐO PHƯƠNG PHÁP KẾT QUẢ
1* Nhiệt độ chớp cháy cốc hở 0
C ASTM D 92-12 224
2* Nhiệt lượng cháy Kcal/kg ASTM D 4809-09a 8656
* - Các phương pháp được VILAS công nhận
Tp. HồChí Minh, ngày 21 tháng 05 năm 2014
PHÓ GIÁM ĐỐC