Nghiên cứu sử dụng lecithin tách chiết từ dầu đỗ tương làm phụ gia giảm thiểu khói xả cho nhiên liệu động cơ điêzen

VIỆN HOÁ HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM








BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG LECITHIN TÁCH CHIẾT TỪ
DẦU ĐỖ TƯƠNG LÀM PHỤ GIA GIẢM THIỂU KHÓI XẢ
CHO NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ ĐIÊZEN


CNĐT: ĐINH VĂN KHA












9017

HÀ NỘI – 2011



MỤC LỤC
Tóm tắt đề tài ……………………………………………………………………2
Lời mở đầu 3
Phần 1. Tổng quan 4
1.1. Khói xả động cơ điêzen và các phương pháp hạn chế khói xả 4
1.1.1. Khói xả động cơ điêzen 4
1.1.2. Các tiêu chuẩn về khói xả trên thế giới và tại Việt Nam 6
1.1.3. Các phương pháp hạn chế khói xả 8
1.2. Phụ gia nhiên liệu điêzen giả
m thiểu khói xả chứa oxy 11
1.2.1. Cơ chế giảm thiểu khói xả 11
1.2.2. Tình hình nghiên cứu về các hệ phụ gia nhiên liệu điêzen chứa oxy
giảm thiểu khói xả 13
1.3. Lecithin 16

1.3.1. Nguồn gốc 16
1.3.2. Các tính chất lý hóa 18
1.3.3. Ứng dụng của lecithin 21
1.3.4. Các phương pháp sản xuất 25
Phần 2. Thực nghiệm 29
2.1. Nội dung nghiên cứu 29
2.2. Tiến hành thực nghiệm 29

2.2.1. Dụng cụ, hóa chất, nguyên vật liệu chính 29
2.2.2. Quy trình tiến hành 29

2.3. Các phương pháp kiểm tra đánh giá 30
2.3.1. Hàm lượng phospholipit 30
2.3.2. Hàm lượng không tan trong axeton 31
2.3.3. Hàm lượng không tan trong hexan 31
2.3.4. Hàm ẩm 32
2.3.5. Trị số axit 32
2.3.6. Khả năng tương hợp với nhiên liệu điêzen 32
2.3.7. Khả năng giảm phát thải khói xả 33

1
Phần 3. Kết quả và thảo luận 35
3.1. Chiết tách lecithin từ dầu đỗ tương 35
3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng nước 35
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian 36
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ 38
3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn 39
3.2. Đánh giá chất lượng s
ản phẩm lecithin 40
3.3. Pha chế phụ gia cho nhiên liệu điêzen 42
3.3.1 Khảo sát tính tương hợp của phụ gia lecithin với nhiên liệu điêzen 42
3.3.2. Phân tích một số tính chất cơ bản của nhiên liệu pha phụ gia tổng hợp43
3.3.3. Thử nghiệm động cơ 44
3.4. Quy trình chiết tách lecithin từ dầu đỗ tương 50

3.5 Ước tính giá thành cho 1 kg Lecithin tinh chế và dầu điêzen pha 0,5% phụ
gia lecithin 51
Kết luận 52
Kiến nghị 53
Tài liệu tham khảo 54

2

TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Vấn đề tiết kiệm nhiên liệu, giảm khí thải độc hại gây ô nhiễm môi trường
là những mối quan tâm hàng đầu hiện nay. Sử dụng phụ gia giảm thiểu phát thải
khói xả cho nhiên liệu điêzen là một phương pháp khả thi và hiệu quả trong điều
kiện nước ta.
Đề tài “Nghiên cứu tách chiết lecithin từ dầu đỗ tương, sử dụng làm
phụ gia giảm khói xả cho nhiên li
ệu động cơ điêzen” đã nghiên cứu và đưa ra
quy trình chiết tách lecithin từ dầu đỗ tương thô khả thi và có hiệu suất cao.
Lecithin sản phẩm được phân tích các chỉ tiêu lý hóa bằng các phương pháp phổ
hồng ngoại, sắc ký lớp mỏng Tiến hành khảo sát lựa chọn được hàm lượng
phụ gia lecithin thích hợp sử dụng cho nhiên liệu điêzen có tác dụng giảm thiểu
phát thải khói xả cho hiệu quả cao, đồng thời ti
ến thử nghiệm động cơ và so
sánh với tiêu chuẩn khí thải Euro 2 đang áp dụng (theo Quyết định
249/2005/QĐ-TTg). Từ các kết quả nghiên cứu thu được đã sản xuất được 2 kg
phụ gia giảm thiểu phát thải khói xả.


3
LỜI MỞ ĐẦU
Nền kinh tế Việt Nam đang trên đà phát triển, nhu cầu nhiên liệu ngày
càng tăng cao, vấn đề tiết kiệm nhiên liệu, giảm khí thải độc hại gây ô nhiễm
môi trường là những mối quan tâm hàng đầu hiện nay. Việc nghiên cứu nguồn
nhiên liệu thay thế mới đang được đẩy mạnh và đã đạt những thành công bước
đầu. Tuy nhiên các loại nhiên liệu truyền thống có nguồn gốc t
ừ dầu mỏ vẫn

đóng vai trò chủ đạo.
Số lượng các phương tiện tham gia giao thông đang tăng nhanh chóng tạo
ra sức ép lớn về lượng khói xả ra môi trường, đặc biệt ở các đô thị lớn như Hà
Nội và thành phố Hồ Chí Minh. Việc ban hành Quyết định 249/2005/QĐ-TTg
của Chính phủ quy định chặt về chất lượng của xăng dầu đặt ra yêu cầu về cải
ti
ến các nhiên liệu này và biện pháp được đưa ra là sử dụng các phụ gia giảm
phát thải khói xả.
Với mục đích hạn chế phát thải khói xả cho nhiên liệu điêzen, phòng
Nghiên cứu phát triển đã tiến hành nghiên cứu tạo ra phụ gia có nguồn gốc thực
vật nhằm giảm thiểu sự tạo muội và khói xả. Nguyên liệu sử dụng là dầu đậu
nành, là nguồn cung cấp lecithin phục vụ cho nghiên cứu ph
ụ gia giảm thiểu
khói xả trong đề tài: “Nghiên cứu tách chiết lecithin từ dầu đỗ tương, sử dụng
làm phụ gia giảm khói xả cho nhiên liệu động cơ điêzen”.


4
PHẦN 1. TỔNG QUAN
1.1. Khói xả động cơ điêzen và các phương pháp hạn chế khói xả
1.1.1. Khói xả động cơ điêzen
Ô nhiễm không khí là hậu quả từ các hoạt động của cuộc sống hiện đại
như: sự gia tăng tiêu thụ năng lượng, sự phát triển của các ngành công nghiệp
như công nghiệp luyện kim, hóa học, giao thông đường bộ và hàng không, v.v.
Trong đó, ôtô và các phương tiện vận chuyển là mộ
t trong những nguyên
nhân chính dẫn đến tình trạng môi trường ô nhiễm như hiện nay. Sự phát thải
khói xả trong quá trình hoạt động của các loại động cơ, đặc biệt động cơ điêzen
là một vấn đề được quan tâm đặc biệt trong thời gian gần đây vì chúng ảnh
hưởng lớn đến môi trường và sức khỏe con người. Lý do chính của sự xuất hiện

khói đen là do sự cháy không hoàn toàn của nhiên liệu, dầ
u bôi trơn trong buồng
đốt động cơ hoặc do chất lượng của nhiên liệu không đảm bảo.
Khi nhiên liệu cháy không hết thì trên các chi tiết động cơ xuất hiện cặn
cacbon rắn – muội than. Muội gây nguy hiểm cho hoạt động của động cơ vì khi
độ nén tăng có thể xảy ra hiện tượng cháy muội than trên bề mặt do bị đốt nóng
cục bộ và vì vậy làm nhiên liệu cháy không điều hòa, không triệt để, lượ
ng còn
lại được thải ra ngoài môi trường. Ngoài ra, muội còn thâm nhập vào dầu bôi
trơn làm giảm hiệu quả tác dụng của dầu, làm tăng khả năng ăn mòn, mài mòn
động cơ. Muội phân tán trong khí thải từ quá trình cháy nhiên liệu của động cơ
gây khói đen. Thành phần muội than chủ yếu là cacbon, dầu bôi trơn không
cháy, nhiên liệu chưa cháy hoặc cháy không hoàn toàn, lưu huỳnh sunfat, canxi,
sắt, silicon, crom, phospho, các hợp chất calci từ dầu bôi trơn [1] Thành phần
hạt mu
ội than còn phụ thuộc vào tính chất nhiên liệu, đặc điểm của quá trình
cháy, dạng động cơ cũng như thời hạn sử dụng của động cơ. Đối với động cơ đã
qua sử dụng trên 10 năm, thành phần muội than có chứa đến 40% dầu bôi trơn
không cháy hết [2].
Bên cạnh đó, việc sản sinh ra các chất khí độc hại sẽ dẫn đến rất nhiều ả
nh
hưởng tai hại cho sức khỏe và môi trường. Một vài chất trong đó sẽ góp phần

5
hình thành sương mù trong đô thị, mưa axit từ SO
2
và NO
x
. Trong đó NO
x

là
nguyên nhân gây ra các phản ứng khác nhau dẫn đến sự hình thành ozon ở tầng
đối lưu của khí quyển. Các hydrocacbon chưa cháy gây ra bệnh ung thư, còn các
hạt rắn, đặc biệt là các hạt rắn nhỏ, rất nguy hiểm cho sức khỏe, vì nó có thể đi
vào trong phổi, gây ra các bệnh về hô hấp.
Các hợp chất ô nhiễm chính trong khí thải có thể chia làm hai nhóm: khí
và hạt rắn. Nhìn chung chất gây ô nhiễm môi trường thải ra từ động cơ điêzen
gồm các ch
ất sau:
• Cacbon dioxit CO
2
, sản phẩm của quá trình oxi hóa hoàn toàn nhiên liệu;
• Cacbon monoxit CO, ra do quá trình đốt cháy nhiên liệu trong điều kiện
thiếu oxi. Khí CO là một khí vô cùng độc hại, không mầu, không vị gây ra
các bệnh nhức đầu, buồn nôn, khó thở và chết người khi hít phải một
lượng lớn. Bản chất của khí CO làm cản trở sự vận chuyển của oxi và
hồng cầu đi nuôi các mô của cơ thể;
• Oxit Nitơ NO
x
, bao gồm NO và NO
2
. Oxit Nitơ có mầu nâu, mùi khó chịu
nếu hít phải sẽ bị sặc, cay mắt, ngạt thở. Đồng thời nó còn gây tác hại đối
với cây trồng và những đồ vật bằng kim loại mạ;
• Bụi than: đây là chất chiếm tỷ lệ cao nhất trong các thành phần độc hại
của khí thải. Bụi than xuất hiện nhiều ở động cơ thải khói đen, do nhiên
liệu không tơi hoặc không đúng chủng loại nhiên liệu;
• Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi gồm các hydrocacbon nhẹ và các hợp
chất chứa oxy như andehit và xeton ;
• Các hợp chất hữu cơ đa vòng như benzoapyren ;

• SO
2
hình thành từ lưu huỳnh có sẵn trong nhiên liệu;
• Các kim loại có trong dầu và nhiên liệu [2].
Hiện nay, các quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam đã đưa ra các
quy định nghiêm ngặt về nồng độ thành phần độc hại trong khói xả động cơ. Các
tiêu chuẩn này đòi hỏi các giải pháp công nghệ về động cơ và nhiên liệu để làm
giảm sự phát xả khí thải của các phương tiện giao thông.

6
1.1.2. Các tiêu chuẩn về khói xả trên thế giới và tại Việt Nam
Hiện nay tại các quốc gia phát triển như Mỹ, Nhật, cộng đồng Châu Âu
đều đưa ra các tiêu chuẩn riêng quy định về nồng độ khói xả. Các nước đang
phát triển sử dụng quy trình thử nghiệm của các nước công nghiệp phát triển để
đưa ra các tiêu chuẩn cho phép có tính đến các điều kiện thực tế của mỗi nước.
1.1.2.1. Tiêu chuẩn Châu Âu
K
ể từ khi tiêu chuẩn Euro I ban hành vào năm 1993 đến nay, Châu Âu đã
4 thay đổi quy định về nồng độ khói xả áp dụng cho các loại động cơ và các loại
xe. Các tiêu chuẩn Euro II (năm 1996), Euro III (năm 2000), Euro IV (năm
2005) và hiện nay là Euro V ban hành từ tháng 9 năm 2008 quy định ngày càng
nghiêm ngặt hơn về nồng độ cho phép các thành phần độc hại trong khói xả
động cơ. Dự định đến năm 2014, Châu Âu sẽ áp dụng tiêu chuẩn Euro VI.
Bảng 1. Các tiêu chuẩn Châu Âu về nồng độ khói x
ả
Giới hạn
CO HC NO
x

Loại xe Tiêu chuẩn

Xăng Điêzen Xăng Điêzen Xăng Điêzen
Euro I 3,16 1,13
Euro II 2,20 1,00 0,50 0,90
Euro III 2,60 0,64 0,20 0,15 0,50
Xe du lịch
(g/km)
Euro IV

1,00 1,50 0,10 0,08 0,25
Loại 1 2,72 0,97 0,14
Loại 2 5,17 1,40 0,19
Euro I
Loại 3 6,90 1,70 0,25
Loại 1 2,20 1,00 0,50 0,90
Loại 2 4,00 1,25 0,60 1,30
Euro II
Loại 3 5,00 1,50 0,70 1,60
Loại 1 2,30 0,64 0,20 0,56 1,50 0,50
Loại 2 4,17 0,80 0,25 0,72 0,18 0,65
Euro III
Loại 3 5,22 0,94 0,29 0,86 0,21 0,78
Loại 1 1,00 0,50 0,10 0,30 0,08 0,25
Loại 2 1,81 0,63 0,13 0,69 0,10 0,33
Xe thương
mại
(g/km)
Euro IV
Loại 3 2,27 0,40 0,15 0,46 0,11 0,39

7
Euro I 4,90 1,20 9,00
Euro II 4,00 1,10 7,00
Euro III 5,53 0,83 5,13
Động cơ
điêzen
hạng nặng
(g/km)
Euro IV

2,76 0,41 2,56
Ghi chú: Loại 1: ô tô có tải trọng < 1.305kg
Loại 2: ô tô có tải trọng trong khoảng 1.305 ÷ 1.760 kg
Loại 3: ô tô có tải trọng > 1.760kg
1.1.2.2. Tiêu chuẩn Việt Nam
Theo Quyết định 249/2005/QĐ-TTg của Chính phủ về lộ trình áp dụng
tiêu chuẩn khí thải đối với phương tiện giao thông cơ giới đường bộ được ban
hành ngày 10/10/2005: từ 1/7/2007, tất cả các phương tiện giao thông cơ giới
đường bộ mới đều phải đạt tiêu chuẩn khí thải Euro II. Đối với loại xe cơ giới đã
được chứng nhận an toàn kỹ thuật và bảo vệ
môi trường trước ngày 1/7/2007,
nhưng chưa sản xuất, lắp ráp thì thời điểm áp dụng các tiêu chuẩn khí thải Euro
II được lùi lại sau 1 năm, từ 1/7/2008 [3,4].
Bảng 2. Giới hạn tối đa cho phép của khí thải phương tiện giao thông cơ
giới đường bộ (theo Quyết định số 249/2005/QĐ-TTg ngày 10/10/2005)
Phương tiện lắp động cơ
cháy cưỡng bức
Ô tô Mô tô, xe máy
Phương tiện lắp động cơ
cháy do nén

Thành phần gây ô
nhiễm trong khí thải
Mức 1 Mức 2 Mức 3 Mức 1 Mức 2 Mức 1 Mức 2 Mức 3
CO (% thể tích) 4,5 3,5 3,0 4,5 - - -

1.200 800 600 1.500 1.200 - - -
7.800 7.800 7.800 10.000 7.800 - - -
HC (ppm thể tích):
- Động cơ 4 kỳ
- Động cơ 2 kỳ
- Động cơ đặc biệt
3.300 3.300 3.300 - - -
Độ khói (% HSU) - - - - - 72 60 50
Để đảm bảo cho việc thực hiện tiêu chuẩn khí thải EURO II, Chính phủ
đã ban hành quyết định 50/2006/QĐ-TTg quy định xăng dầu là mặt hàng Nhà
nước quản lý về chất lượng. Theo đó, chất lượng điêzen nhập khẩu phải đạt tiêu
chuẩn TCVN 5689-2005 và thực hiện từ 1/1/2007.

8
Bảng 3. Tiêu chuẩn TCVN 5689-2005 đối với điêzen
TT Tên chỉ tiêu Mức Phương pháp thử
1 Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg, max. 500 2500 ASTM D 2622/
ASTM D 5453
2 Trị số xetan, min. 46 ASTM D4737
3 Nhiệt độ cất,
o
C, 90% tt, max. 360 ASTM D 86
4 Điểm chớp cháy cốc kín,
o
C, min. 55 ASTM D 3828/

ASTM D 93
5 Độ nhớt động học ở 40
o
C, mm
2
/ s 2 - 4,5 ASTM D 445
6 Cặn cacbon của 10% cặn chưng cất,
%kl, max.
0,3 ASTM D 189/
ASTM D 4530
7 Điểm đông đặc,
o
C, max. + 6 ASTM D 97
8 Hàm lượng tro, %kl, max. 0,01 ASTM D 482
9 Hàm lượng nước, mg/kg, max. 200 ASTM E203
10 Tạp chất dạng hạt, mg/l, max. 10 ASTM D2276
11 Ăn mòn mảnh đồng ở 50
o
C, 3h, max. Loại 1 ASTM D 130-88
12 Khối lượng riêng ở 15
o
C, kg/m
3
820 - 860 ASTM D 1298/
ASTM 4052
13 Độ bôi trơn, µm, max. 460 ASTM D6079
14 Ngoại quan Sạch, trong ASTM D4176
Tuy nhiên theo các doanh nghiệp nhập khẩu xăng dầu cho biết việc tìm
mua được nhiên liệu đảm bảo các tiêu chuẩn TCVN không dễ dàng. Trong số 53
hãng được Tổng Công ty Xăng dầu Việt Nam (Petrolimex) gửi đơn chào hàng

thì chính thức chỉ có 12 hãng đồng ý cung cấp xăng dầu theo tiêu chuẩn mới.
Song ngay cả 12 hãng này thì khả năng cung cấp cũng không đồng nhất và rất
khó thỏa mãn mọi yêu cầu của TCVN 5689-2005.
1.1.3. Các phương pháp hạn chế khói xả
Hiện nay, các nhà khoa họ
c nghiên cứu giảm khói xả chủ yếu theo các
hướng như nâng cao chất lượng của nhiên liệu được sử dụng, hoàn thiện kết cấu
buồng đốt động cơ, điều chỉnh chế độ hoạt động của động cơ và sử dụng các
chất phụ gia đặc biệt cho nhiên liệu.

9
1.1.3.1. Cải tiến động cơ
Các quy định nghiêm ngặt về khói xả động cơ đòi hỏi công nghệ thay thế.
Bên cạnh việc cải tiến các động cơ chạy nhiên liệu truyền thống, người ta đã
nghiên cứu sản xuất các động cơ chạy bằng nhiên liệu khác như động cơ chạy
bằng điện, năng lượng mặt trời, pin nhiên liệu Tuy nhiên các công nghệ này
mớ
i chỉ đạt được những thành tựu bước đầu. Các động cơ này hiện nay vẫn chưa
phổ biến do hiệu quả chưa cao và giá thành đắt. Hướng chủ yếu vẫn là cải tiến
động cơ điêzen cho hiệu quả sử dụng nhiên liệu cao và giảm thiểu nồng độ khói
xả. Các nhà sản xuất đã cải tiến động cơ theo các hướng: hoàn thiện quá trình
đốt nhiên liệu trong xylanh, tuần hoàn m
ột phần khí thải, sử dụng thiết bị xử lý
khói xả như thiết bị lọc hạt muội, thiết bị trung hòa khí thải
Hoàn thiện quá trình đốt nhiên liệu trong xylanh động cơ là một biện pháp
rất hiệu quả trong giảm khói xả độc hại. Động cơ loại này sử dụng hệ thống
phun nhiên liệu điện tử có gắn cảm biến và hệ thống tuầ
n hoàn khí thải quay lại
xylanh để đốt cháy một lần nữa. Phương pháp này đốt cháy nhiên liệu triệt để và
giảm lượng lớn NO

x
.
Bên cạnh phương pháp trên, hiện nay các động cơ thường được lắp thêm
thiết bị xử lý khói xả. Cùng với sự giảm chất lượng nhiên liệu làm phổ biến hơn
yêu cầu ứng dụng các thiết bị xử lý khói xả, ví dụ thiết bị lọc hạt muội. Thiết bị
lọc này cho phép giảm 80 ÷ 90% tỷ lệ CO, HC, NO và các phần tử cứng trong
khí thải [2]. Sử dụng thiết bị
lọc hạt muội được xem là phương pháp rất đắt
nhưng hiệu quả trong kiểm soát chất thải dạng hạt của động cơ điêzen. Việc ứng
dụng các thiết bị lọc phù hợp đang ngày càng phát triển, mặc dù có nhiều vấn đề
nảy sinh với sự tắc nghẽn trong bộ lọc và cần được tái sinh định kỳ. Vấn đề này
đã được nghiên cứu và khắ
c phục, hiện nay đã có nhiều công nghệ khả thi về thiết
bị lọc hạt muội. Chúng đáp ứng cả yêu cầu về lọc và tái sinh bằng cách kết hợp
vật liệu bộ lọc chịu nhiệt với phương pháp hiệu quả nung chảy cặn hạt cacbon. Có
nhiều dạng máy oxy hóa trong thiết bị lọc được đưa ra, bao gồm hệ thống dựa
trên thiết bị lọc b
ằng gốm và lưới thép cùng với các công nghệ tái sinh khác nhau.

10
Giữa các phương pháp này là sử dụng phụ gia nhiên liệu thúc đẩy quá trình
tái sinh thiết bị lọc liên tục. Nhiều hợp chất cơ kim được biết đến thực hiện chức
năng xúc tác khi dùng kết hợp với thiết bị lọc. Các hợp chất của chì, đồng, mangan,
sắt và xeri có hiệu quả thúc đẩy quá trình oxy hóa cacbon bằng nhiệt độ bắt cháy
thấp của chúng. Phương hướng này vẫn đang được quan tâm và nghiên cứu.
1.1.3.2. Nâng cao chất lượng nhiên liệu
Để phù hợp với các yêu cầu ngày càng ngặt nghèo về khói xả, yêu cầu về
chất lượng nhiên liệu càng được nâng lên. Do yêu cầu về hàm lượng lưu huỳnh,
hàm lượng các hợp chất thơm, thành phần kim loại thấp, quá trình lọc và chế
biến dầu nhiên liệu phải có khả năng loại bỏ cao các thành phần này.

Bên cạnh đó, việc sử dụng nguồn nhiên liệu mới là nhiên liệu sinh h
ọc, có
khả năng tái sinh đồng thời có ít khói xả. Nhiên liệu sinh học là loại nhiên liệu
được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động thực vật như nhiên liệu chế
xuất từ chất béo của động thực vật, ngũ cốc như lúa mỳ, ngô, đậu tương , chất
thải trong nông nghiệp gồm rơm rạ, sản phẩm thải trong công nghiệp như mùn
cưa, gỗ thả
i Nhiên liệu sinh học gồm có cồn sinh học, điêzen sinh học, nhiên
liệu sinh khối lỏng… Hiện nay, các dạng nhiên liệu này đã và đang được sử
dụng phổ biến trên toàn thế giới.
Điêzen sinh học (biođiêzen) có tính năng tương tự và có thể sử dụng thay
thế cho loại dầu điêzen truyền thống. Biođiêzen được điều chế bằng cách dẫn
xuất từ một số lo
ại dầu mỡ sinh học (dầu thực vật, mỡ động vật), thường được
thực hiện thông qua quá trình chuyển hóa hóa bằng cách cho phản ứng với các
loại rượu phổ biến nhất là metanol.
Điêzen sinh học có ưu điểm so với điêzen thông thường: phát sinh khí thải
ít hơn rất nhiều so với nhiên liệu hóa thạch. Bụi trong khí thải được giảm một
nửa, các hợp chất hyđrocacbon
được giảm thiểu đến 40% [5]. Điêzen sinh học
gần như không chứa đựng lưu huỳnh, không độc và có thể được dễ dàng phân
hủy bằng sinh học. Điêzen sinh học hiện nay được coi là một trong những nhiên
liệu thân thiện với môi trường nhất trên thị trường.

11
Tuy vậy, việc sử dụng nhiên liệu sinh học hiện nay vẫn còn gặp nhiều
khó khăn do nhiên liệu này còn nhiều nhược điểm: kém ổn định, độ nhớt không
đồng đều, yêu cầu thay đổi động cơ… Bên cạnh đó, sản xuất nhiên liệu sinh học
ảnh hưởng tới việc trồng các cây lương thực mà hiện nay an ninh lương thực
đang là một vấn đề nóng bỏng.

Ngoài ra cũng có thể s
ử dụng nhiên liệu dầu thực vật trực tiếp không cần
phải chuyển thành este. Tùy theo loại động cơ mà phải thay đổi một số thông số
cho động cơ điêzen để điều chỉnh thích ứng với các tính chất vật lý khác đi.
Trong tương lai sẽ còn có nhiên liệu sinh khối lỏng, thay vì là dầu thực vật sẽ sử
dụng toàn bộ khối lượng của cây như là nguồn cung cấ
p năng lượng.
Một giải pháp cải tiến nhiên liệu khác là sử dụng các phụ gia giảm thiểu
khói xả cho nhiên liệu. Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu tập trung vào công
việc này và đã có nhiều hệ phụ gia được đưa vào sử dụng trong thực tế.
Trong số các phương pháp vừa kể thì hiệu quả nhất và khả thi nhất là
phương pháp sử dụng các chất phụ gia giảm khả nă
ng sinh muội và khói xả. Các
phụ gia này có thể giảm muội sinh ra bằng cách xúc tác cho quá trình oxy hóa để
giúp nhiên liệu và dầu nhờn cháy hoàn toàn khi vào buồng đốt do đó giảm lượng
muội, khói tạo thành. Hoặc các phụ gia này lại hoạt động theo cơ chế làm cho
muội than trở nên tơi xốp, phân tán hoặc hòa tan tốt muội và đẩy chúng ra ngoài
cùng khí thải làm giảm lượng khói tạo thành.
1.2. Phụ gia nhiên liệu điêzen giảm thiểu khói xả chứa oxy
1.2.1. Cơ chế
giảm thiểu khói xả
Hiện nay, các nhà khoa học nghiên cứu giảm khói xả chủ yếu theo các
hướng như nâng cao chất lượng của nhiên liệu được sử dụng, hoàn thiện kết cấu
buồng đốt động cơ, điều chỉnh chế độ hoạt động của động cơ và sử dụng các
chất phụ gia đặc biệt cho nhiên liệu. Trong số các phương pháp vừa kể thì hiệu
quả nhất và khả thi nhất là phương pháp sử dụng các chất phụ gia giảm khả năng
sinh muội và khói xả. Các phụ gia này có thể giảm muội sinh ra bằng cách xúc
tác cho quá trình oxy hóa để giúp nhiên liệu và dầu nhờn cháy hoàn toàn khi vào

12

buồng đốt do đó giảm lượng muội, khói tạo thành. Hoặc các phụ gia này lại hoạt
động theo cơ chế làm cho muội than trở nên tơi xốp, phân tán hoặc hòa tan tốt
muội và đẩy chúng ra ngoài cùng khí thải làm giảm lượng khói tạo thành.
Phương pháp giảm khói xả cho động cơ bằng cách thêm phụ gia vào các
nhiên liệu truyền thống đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi. Các hệ phụ
gia có hiệu quả làm giảm khói xả t
ừ động cơ điêzen và quá trình cháy của các
nhiên liệu lỏng khác rất đa dạng. Thành phần chính của các hệ phụ gia này
thường là các hợp chất oxy hóa chứa oxy hoặc các hợp chất cơ kim. Ngoài ra, hệ
phụ gia có thể có thêm các thành phần phụ trợ khác như các dung môi hữu cơ,
các polyme có khả năng tan và phân tán tốt trong nhiên liệu [6,7].
Bản chất của quá trình cháy là sự oxy hóa nhiên liệu. Nhiên liệu sau khi
phun vào xylanh không tự cháy ngay mà cần có thời gian để oxy hóa sâu các
hydrocacbon tạo thành các hợp ch
ất chứa oxy trung gian. Khi nhiên liệu được
đốt cháy triệt để, thành phần chính của khí thải ra gồm CO
2
và H
2
O. Tuy nhiên
bên cạnh phản ứng oxy hóa sâu còn xảy ra các phản ứng oxy hóa không hoàn
toàn cho sản phẩm khí CO, phản ứng cracking, dehydro hóa, phản ứng trùng
hợp tạo cốc muội [8] là các thành phần độc hại trong khí thải. Các quá trình
này xảy ra khi trong buồng đốt thiếu oxy. Vì vậy cần thiết bổ sung các phụ gia
có thành phần chứa oxy hoặc các hợp chất xúc tác cho quá trình oxy hóa sâu, ức
chế các phản ứng phụ như phản ứng cracking, dehydro hóa, trùng hợp qua đó
thúc đẩy quá trình cháy hoàn toàn nhiên liệu.
C
ơ chế tác động của các phụ gia giảm thiểu phát thải khói xả cho động cơ
điêzen cho đến nay chưa có sự thống nhất, còn có nhiều tranh cãi. Về cơ bản, có

3 cơ chế giả định được đưa ra đó là các phụ gia này khi tác dụng sẽ tạo thành
các ion hoặc các gốc, có thể bỏ tiền chất tạo muội (cơ chế 1) hoặc ức chế sự tạo
mầm của ti
ền chất muội (cơ chế 2) hay xúc tác sự oxy hóa muội ở giai đoạn sau
của quá trình hình thành muội (cơ chế 3) [8,9].
Cơ chế I: Đây là cơ chế ion xảy ra với các chất phụ gia ion hóa mạnh
trong ngọn lửa. Kết quả là các ion phụ gia tác động lên các ion ngọn lửa (cả

13
phân tử và hạt) làm giảm tốc độ tạo mầm hoặc đông tụ. Kết quả là giảm lượng
muội tạo thành, hoặc phân bố lại kích thước hạt tạo ra kích thước nhỏ hơn có
khả năng cháy nhanh hơn.
Cơ chế II: Các chất phụ gia hoạt động theo cơ chế này trải qua một phản
ứng đồng nhất với các loại khí cháy để tạo ra các gốc hydroxyl có khả n
ăng loại
bỏ nhanh muội hoặc tiền chất tạo muội là hydrocacbon ở dạng khí. Tác động
này dường như xảy ra trên toàn bộ ngọn lửa, làm giảm đáng kể bức xạ ngọn lửa
trong vùng ngọn lửa đầu
Cơ chế III: Cơ chế này, chỉ xảy ra với mức độ đáng kể vào cuối ngọn lửa
(vùng thứ cấp giàu oxy), tăng tốc cho tốc độ
oxy hóa, có thể do sự hấp thụ của
kim loại này trong muội hạt. Quan sát được bức xạ ngọn lửa vùng chính không
giảm đáng kể với cơ chế này.
Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu tập trung vào công việc này. Trước
đây, các hợp chất chứa Phospho hay Bo được sử dụng rộng rãi nhất để làm các
chất phụ gia chống tạo muội. Các hợp chất cơ kim chứa mangan, sắt, bari, canxi
là các phụ
gia chống khói xả phổ biến. US Patent 0022585 năm 2008 đề cập tới
phụ gia chứa mangan cho nhiên liệu điêzen hay US Patent 0013588 năm 2009
đưa ra phương pháp tổng hợp phụ gia giảm sự tạo khói là phụ gia đa kim loại

gồm sắt, platin, Tuy nhiên cũng cần chú ý là các loại phụ gia chứa kim loại có
nhược điểm dễ tạo cặn, có độc tính và giá thành cao.
Hiện nay các phụ gia giảm phát thải khói xả cho nhiên liệu điêzen được
nghiên cứ
u theo hướng sử dụng các hệ phụ gia oxy hóa, tức là các hợp chất
trong thành phần chứa oxy. Các phụ gia loại này gồm các andehit, rượu, ete, este
được nghiên cứu và đã cho hiệu quả khả quan trong việc giảm thiểu NO
x
, các
hợp chất dạng hạt trong khói xả nhiên liệu.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu về các hệ phụ gia nhiên liệu điêzen chứa oxy
giảm thiểu khói xả
Các chất oxy hóa, cụ thể là các hợp chất chứa oxy được sử dụng làm phụ
gia giảm thiểu khói xả nhiên liệu do khả năng tăng cường quá trình cháy triệt để

14
của nhiên liệu điêzen. Các hợp chất thường dùng là etanol, axetoaxetic este và
dicacboxylic axit este, etylen glycol mono axetat, 2-hydroxyl-etyl este, dietylen
glycol dimetyl ete, sorbitan mono oleat và polyoxyetylen sorbitan monooleat,
dibutyl maleat và tripropylen glycol monometyl ete, etanol và dimetyl ete,
dimetyl ete (DME), dimetyl cacbonat (DMC) và dimetoxy metan, 1-octylamin-
3-octyloxy-2propanol và N-octyl nitramin, dimetoxy propan và dimetoxy etan,
biođiêzen, và hỗn hợp của metanol và etanol [10,11]. Các hợp chất chứa oxy này
được sử dụng trong nhiên liệu điêzen ở 2 dạng: phụ gia với hàm lượng thấp,
hoặc dùng như nhiên liệu khi phối trộn vào điêzen với hàm lượng lớn từ 10%
đến trên 50% [10].
Các hệ phụ gia chứa oxy được xem là làm giảm nhiệt độ
đánh lửa của các
hợp chất hạt. Tuy nhiên, sự giảm phát thải dạng hạt nhờ bổ sung các hợp chất
chứa oxy phụ thuộc vào cấu trúc phân tử và hàm lượng oxy của nhiên liệu và

cũng phụ thuộc nồng độ oxy trộn trong dòng nhiên liệu. Để giảm phát thải dạng
hạt, các hợp chất chứa oxy tương hợp với nhiên liệu được trộn với nhiên liệu
điêzen để tạ
o ra 1 nhiên liệu chứa khoảng 10-25% hợp chất oxy hóa.
Tuy nhiên, khi tăng hàm lượng các phụ gia như etanol và etyl-tert-butyl
ete hoặc tert-amyl etyl ete làm giảm trị số xetan, tăng hydrocacbon dẫn đến giảm
CO tới 20% so với nhiên liệu điêzen không pha phụ gia, Trị số xetan của nhiên
liệu giảm khi tăng hàm lượng etanol trong nhiên liệu do trị số xetan thấp của
rượu này.
Sự có mặt của một số phụ gia oxy hóa (etanol, 1-octylamino-3-octyloxy-
2-propanol, và N-octyl nitramin) khiến hình thành một lớp màng bôi trơn có tính
chố
ng mài mòn, tăng tính bay hơi của hỗn hợp cũng như độ chớp cháy thấp hơn
ở nhiệt độ môi trường.
Dimetyl ete là phụ gia nhiên liệu điêzen cho khả năng cháy cực sạch.
DME cháy không tạo ra khói và có thể sản xuất từ khí tổng hợp hoặc metanol.
Tuy nhiên, DME có độ nhớt thấp hơn so với nhiên liệu điêzen và không đủ khả
năng bôi trơn ngăn chặn sự hao mòn trong các hệ thống phun nhiên liệu.

15
Các phụ gia etylen glycol monoaxetat, 2-metoxyetylen axetat, dimetyl
cacbonat là những phụ gia chứa oxy đầy triển vọng cho nhiên liệu điêzen. Etylen
glycol monoaxetat ít độc và có thành phần giàu oxy. 2-metoxyetyl axetat dễ
dàng phối trộn với điêzen, cho tác dụng giảm phát thải khói, hydrocacbon và CO
[7]. Dimetyl cacbonat thường được dùng như là phụ gia oxy hóa để cải thiện quá
trình cháy và làm giảm phát thải cho động cơ điêzen, tuy nhiên lại làm tăng nhẹ
sự phát thải NO
x
.
Trong sáng chế Mỹ 20050268536 trình bày phụ gia nhiên liệu động cơ

điêzen có hydrocacbon chứa oxy phân cực trong thành phần với khối lượng
phân tử từ 200 - 500. Sáng chế Mỹ 6858047 năm 2005 trình bày phụ gia nhiên
liệu cho động cơ xăng và điêzen, có thành phần chính là Liti aromatic sulfonat
và peroxit hữu cơ; như Liti bezen sulfonat và peroxit meyl etyl xeton và/hoặc
tert-butyl perbenzoat. Các phụ gia mang lại lợi ích tiết kiệm hơn và hoạt động
tốt hơn cho động cơ đốt trong. Sáng chế Mỹ số 7172635 năm 2007 đề xu
ất phụ
gia nhiên liệu có thành phần bao gồm ankanolamit oleic và muối ankoxy của
axit oleic. Một phụ gia nhiên liệu chứa ít nhất 1 hợp chất amit chọn từ nhóm
gồm alkanol amit của axit béo và hydrocacbyl amit, polyalkylen-oxit, và chất
điều chỉnh ma sát cho hiệu quả cải thiện các đặc trưng tăng tốc và hiệu suất động
cơ điêzen cũng được đề xuất trong sáng chế Mỹ 7438731 năm 2008
[23,24,25,26,27].
Các nghiên cứu còn tiếp tục đến khi tìm ra phương pháp ki
ểm soát khói
xả và phát thải dạng hạt của động cơ điêzen, và nhiều phụ gia tiềm năng khác
thân thiện với môi trường đã được nghiên cứu và thử nghiệm: các rượu
monohydric cao phân tử, dihydric, trihydric, tetrahydric, axit cacboxylic và
polycacboxylic, hỗn hợp của các este thực vật hoặc tổng hợp của các rượu
mono-, di-, tri-, và tetrahydric C
2
- C
18
và axit cacboxylic với C
3
-C
45
axyl; este
C
24

-C
65
của mono- hoặc poly- cacboxylic axit,…
Gần đây thị trường Việt Nam xuất hiện một số loại phụ gia giảm sự phát
thải khói xả như phụ gia Maz, dòng phụ gia Nitro 9 (gồm 4 loại Z515, Z700,
Z600, Z500) được quảng cáo là tiết kiệm năng lượng, giảm thiểu khói xả, Tuy

16
nhiên các phụ gia này vẫn cần thử nghiệm thực tế để chứng minh hiệu quả cả về
mặt kinh tế và kỹ thuật.
1.3. Lecithin
1.3.1. Nguồn gốc
Lecithin là tên thông dụng và mang tính thương mại cho hỗn hợp các
phosphatit, hay còn gọi là phospholipit hoặc phosphoglyxerit có trong tự nhiên.
Các hợp chất này có mầu từ nâu vàng nhạt đến nâu đỏ đậm, tồn tại ở dạng lỏng
đến dạng bán rắn.
Với các nhà sản xuấ
t thực phẩm và hóa học nó chỉ hỗn hợp tự nhiên phức
tạp của phosphatit, nhưng với các nhà sinh học và dược học, lecithin chỉ riêng
một phosphatit đã tinh khiết hóa học là phosphatidyl colin. Trong báo cáo này,
cụm từ “lecithin” được dùng với nghĩa rộng, liên quan đến hợp chất tự nhiên chỉ
phức chất gồm ba loại phosphatit chính là phosphatidyl colin hay còn gọi là
lecithin tinh chế, phosphatidyl etanolamin hay là xephalin, và phosphatidyl
inositol (hay còn gọi là inositol phosphatit) [13].

Phosphatidyl Colin (PC)

Phosphatidyl Etanolamin (PE) Phosphatidyl Inositol (PI)
R
1
và R
2
= C15 – C17 hydrocacbon
Hình 1. Công thức hóa học của 3 loại phosphatit chính

17
Hầu hết nguồn lecithin tự nhiên và chưa tinh chế tập trung trong đậu
tương (1,48 ÷ 3,08% lecithin), lạc (1,11%), gan bê (0,85%), lúa mỳ (0,61%), bột
yến mạch (0,65%), và trứng (0,39%). Các dây cột sống của người chứa 6 ÷ 10%
lecithin và não 4 ÷ 6% lecithin trong tình trạng khỏe mạnh. Nằm trong số các
chất tinh chế, đặc biệt là các nguồn cô đặc của lecithin bao gồm lòng đỏ trứng ở
dạng bột đã tách ẩm (14 ÷ 20%), lòng đỏ trứng tự nhiên (7 ÷ 10%), mầm cây lúa
mỳ 2,82%, dầu đậ
u tương (1,8%), và chất béo của sữa (1,4%). Dầu đậu tương
chứa hàm lượng lecithin lớn nhất trong số các dầu thực vật (thường chỉ chứa
khoảng 0,5% lecithin) [14,15].
Nguồn dầu đỗ tương ở nước ta là nguồn nguyên liệu dồi dào cho sản xuất
lecithin. Năng suất và sản lượng đỗ tương cả nước qua các năm qua như sau:
Bảng 4. Diện tích, năng suất, sản lượng đậu t
ương cả nước qua các năm
(Nguồn: Tổng cục Thống kê)
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2009 2010
Diện tích (1000 ha) 124,1 140,3 158,6 165,6 182,5 203,6 185,8 146,2 198
Năng suất (tạ/ha) 12,0 12,4 13,0 13,3 13,3 14,3 13,9 14,6 15
Sản lượng (1000 tấn) 149,3 173,7 205,6 219,6 242,1 290,6 186,9 213,6 297
Không giống phosphatit động vật, phosphatit đậu tương không chứa

cholesteol. Trong các hạt cây trồng các phosphatit liên kết rộng hơn với dầu.
Phosphatit có quan hệ mật thiết với hầu hết các bộ phận và quá trình sự sống và
sinh sản quan trọng.
Bảng 5 là thành phần của lecithin từ các nguồn nguyên liệu khác nhau [16].
Bảng 5. Thành phần của một số lecithin thương phẩm tinh chế
(% khối lượng)
Nguồn gốc lecithin
Phospholipit
Đậu tương Ngô Hạt hướng dương Hạt cải Lạc Trứng Bò
Phosphatidyl colin 21 31 14 37 23 69 18
Phosphatidyl etanolamin 22 3 24 29 8 24 36
Phosphatidyl inositol 19 16 13 14 17 - 2

18
Axit phosphatit 10 9 7 - 2 - 2
Phosphatidyl serin 1 1 - - - 3 18
Sphingomyelin - - - - - 1 15
Glycolipit 12 30 - 20 12 - -
1.3.2. Các tính chất lý hóa
Lecithin là một chất hoạt động bề mặt đa chức năng. Mỗi phân tử có 2
phần. Phần phân cực bao gồm phosphoric axit và bazơ nitrogen ưa nước. Phần
không phân cực bao gồm các gốc acid béo, rượu glyxerol ghét nước. Do có cấu
tạo như trên nên lecithin ở trong nước sẽ tạo thành dung dịch gọi là dung dịch
giả. Vì tính chất lưỡng tính này, phân tử lecithin tự nó hướng tới ranh giới giữa
các chất không trộn lẫn
được, như dầu và nước. Do đó hầu hết các chức năng
hữu dụng của lecithin đều thông qua tính chất hoạt động bề mặt.
Lecithin thương phẩm tan trong dầu khoáng và axit béo, không tan một
phần trong dầu động vật và thực vật ở nhiệt độ thấp. Lecithin chảy ra và phân
tán ngay lập tức trong dầu động thực vật nóng và tách ra khi làm lạnh trừ khi

thêm vào một lượng dầu khoáng, axit béo hoặc các tác nhân liên kết khác.
Lecithin không tan nhưng có kh
ả năng phân tán trong nước. Nó có khả năng hấp
thụ hoặc hấp phụ các dung môi khác như rượu, glycol, este, xeton, ete, các dung
dịch của hầu hết các hợp chất hữu cơ và vô cơ.
Các phospholipit đậu tương có pH tổng khoảng 6,6 và tác dụng như một
axit yếu khi phân tán trong nước hoặc dung môi. Do sự có mặt của nhóm axit
béo trong phân tử phospholipit cho phép lecithin có khả năng tham gia các phản
ứng: xà phòng hóa, thủy phân, hydro hóa, halogen hóa, sunfo hóa, phospharyl
hóa, đồng phân hóa và ozon hóa [17].
Hàm lượng chất không tan trong axeton
Hàm lượng các chất không tan trong axeton đượ
c coi là chỉ tiêu thể hiện
lượng phospholipit, glycolipit và cacbohydrat có trong lecithin. Với lecithin thô,
chỉ tiêu này tương đương với hoạt tính, cụ thể là các đặc tính chức năng. Đây là

19
một chỉ tiêu thương mại, hàm lượng phosphatlipit trong lecithin được xác định
chính xác hơn bằng phương pháp sắc ký khối phổ và sắc ký lỏng cao áp.
Hàm lượng chất không tan trong toluen
Chỉ tiêu này là phép đo độ tinh khiết của sản phẩm lecithin. Các chất
không tan trong toluen thường là các chất xơ, đôi khi là các tạp chất dạng hạt lẫn
vào trong quá trình tinh chế lecithin. Tiêu chuẩn hàm lượng chất không tan trong
toluen trong lecithin thô không được quá 0,3%, và hiện nay hiếm khi quá 0,1%.
Các hợp chất không tan trong toluen ảnh hưởng tới độ
trong và dùng trong các
yêu cầu riêng. Tại Mỹ sử dụng chỉ tiêu hàm lượng chất không tan trong hexan.
Trị số axit
Trị số axit thể hiện độ axit trong lecithin, đơn vị mg KOH/g. Tính axit
trong lecithin do các phospholipit và các axit béo tự do. Thông thường trị số axit

của lecithin dầu đậu tương thô nằm trong khoảng 18 ÷ 24 mgKOH/g. Do hàm
lượng các axit béo tự do của dầu thô rất thấp nên trị số axit cao của lecithin lỏng
là từ các axit béo đã chưng cất cho các vấn đề về độ nhớt củ
a sản phẩm.
Hàm lượng ẩm
Hàm lượng nước trong sản phẩm lecithin thông thường nhỏ hơn 1,0%.
Nhờ hàm lượng ẩm thấp này, lecithin không phân tán vi sinh vật gây hại trong
các hệ thức ăn. Hàm lượng ẩm được xác định theo phương pháp Karl Fisher.
Hàm lượng ẩm có thể được xác định bằng chưng đồng sôi toluen hoặc sấy ở
105
o
C nhưng độ chính xác thấp hơn.
Mầu sắc
Mầu sắc của lecithin là chỉ tiêu liên quan tính thẩm mỹ. Theo quy ước,
lecithin có mầu hổ phách được đo theo thang mầu Gardner hoặc thang mầu iot.
Mầu sắc của lecithin sau tinh chế nằm trong khoảng mầu 9 ÷ 17 của thang mầu
Gardner với các sản phẩm nguyên chất, lecithin đã hydroxyl hóa và tẩy mầu có
khoảng mầu 5 ÷ 8. Nếu lecithin đặc, mầu sắc được đo bằng cách hòa tan trong
hexan hoặc toluen vớ
i tỷ lệ 1:10.

20
Trị số peroxit
Trị số peroxit của lecithin từ hạt đậu tương được bảo quản ở điều kiện tối
ưu thường thấp hơn 2 mili đương lượng/kg. Với lecithin dùng trong thực phẩm
thường phải xử lý với hydroperoxit để diệt vi sinh vật. Khác với trị số peroxit
trong dầu là kết quả của sự oxy hóa, trị số peroxit của lecithin là lượng
hydroperoxit dư từ quá trình xử lý.
Độ đặc hay độ đồng đều
Lecithin thường ở dạng lỏng, dạng bột nhão và dạng rắn cứng. Lecithin

dạng lỏng tuân theo các đặc tính của chất lỏng Newton. Độ nhớt của lecithin là
hàm tổ hợp của hàm lượng chất không tan trong axeton, độ ẩm, hàm lượng
khoáng, trị số axit, và các ảnh hưởng khác như dầu thực vật và chất hoạt động bề
mặt. Một cách tổng quát, hàm lượng chất không tan trong axeton và
độ ẩm cao
làm tăng độ nhớt, trong khi tăng trị số axit lại làm độ nhớt giảm.
Độ trong
Trong một số nhà máy xử lý dầu đậu tương, hàm lượng các chất không
tan trong hexan cao gây ra hiện tượng keo lecithin tách ra khỏi dầu. Các chất
không tan trong dầu có thể là nguyên nhân khiến lecithin lỏng bị đục. Với công
nghệ lọc và xử lý hiện đại có thể sản xuất lecithin có hàm lượng chất không tan
trong hexan rất thấp hoặc không có. Thêm nữa, lượ
ng ẩm lớn hơn 1% cũng
khiến lecithin không trong.
Lecithin có những đặc tính [18]:
- Nhũ hóa: cho phép hòa trộn các chất không thể trộn lẫn khác, đặc biệt hệ nước
trong dầu, như bơ thực vật và sôcôla. Đây là ứng dụng phổ biến nhất của
lecithin.
- Khả năng hòa tan: có thể hòa tan dầu như các dầu hương vị và các hợp chất
mầu hữu cơ trong nước. Lecithin cũng được ứ
ng dụng ổn định hệ huyền phù,
như giữ các chất mầu nhuộm phân tán trong sơn, chống lại sự kết tụ;

21
- Bôi trơn và tách khuân: Khi lecithin được dùng ở dạng màng mỏng trong bề
mặt các dụng cụ nấu ăn hoặc khuôn, nó thúc đẩy sự tách loại thực phẩm hoặc
các vật liệu khác khỏi bề mặt đó;
- Kiểm soát sự kết tinh: là ứng dụng đặc biệt để kiểm soát sự kết tinh của đường
trong hệ chất béo, như trong sôcôla. Lecithin có khả năng tạo phức nhằm làm
chậm sự

kết tinh của tinh bột và ôi thiu trong đồ nướng.
Ngoài ra, lecithin có khả năng điều chỉnh độ nhớt và làm thuốc chữa bệnh.
1.3.3. Ứng dụng của lecithin
Nhờ các tính chất đa chức năng của lecithin như: nhũ hóa, chống nhão,
làm ướt, phân tán, chống bám dính, thay đổi độ nhớt,… tạo lên tính đa ứng dụng
của lecithin trong hệ thống công nghiệp thực phẩm cũng như trong các ngành
công nghiệp. Lecithin được ứ
ng dụng chủ yếu trong margarin: 25 – 30%, trong
sôcôla, bánh và kem: 25 – 30%, các sản phẩm công nghiệp: 10 – 20%, mỹ
phẩm: 10 – 20%, và dược phẩm: 3%.
Ứng dụng trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi:
Do đặc tính nhũ hóa tốt, lecithin được ứng dụng nhiều trong thực phẩm
như trong magarin, socola, caramen, kẹo chewing, bột ca cao, thức ăn nhanh,
trong các sản phẩm thay thế sữa bò… Chúng có nguồn gốc tự nhiên và có thuận
lợi trên thị trường vì là loại phụ gia “không phải hóa chất”. Lecithin dùng làm
chấ
t chống nhão trong bơ, trong sôcôla (0,3 ÷ 0,5% khối lượng), caramen, lớp
bọc thực phẩm, lecithin tác dụng điều chỉnh độ nhớt, giảm độ bám dính và
khống chế quá trình kết tinh, trong thực phẩm ăn liền như bột cacao, đồ uống
nhanh, cà phê trắng, sữa, lecithin được sử dụng với chức năng là chất nhũ hóa và
làm ướt… Lecithin được dùng làm một thành phần trong bánh, phomat, thịt, xử
lý gia cầm, sản phẩm giả bơ
sữa, thực phẩm phụ…
Trong thức ăn chăn nuôi, lecithin là hợp phần có chức năng và mang dinh
dưỡng, như chất nhũ hóa béo và keo ướt thay cho sữa bê, thức ăn cho động vật
thay trứng và tạo độ bóng cho lông thú. Lecithin có mặt trong hầu hết thức ăn
cho tôm cá, đặc biệt trong giai đoạn phát triển của con giống.

22
Ứng dụng trong dược phẩm và chữa bệnh:

Rất nhiều nghiên cứu đã hoàn thành và đang được hoàn thành về ứng
dụng trong dược phẩn của lecithin, đặc biệt trong phòng ngừa và điều trị các chỉ
định tim mạch và hóa học thần kinh. Một nghiên cứu ở viện công nghệ
masachuset cho thấy lecithin có khả năng làm giảm các triệu chứng rối loạn thần
kinh và tìm ra hướng nghiên cứu các ứng dụng dược phẩ
m để tìm ra các tác
động của lecithin tới khả năng nhớ.
Lecithin hiện diện trong mỗi tế bào của cơ thể và tham gia tác động tích
cực tới quá trình quan trọng về hoạt động sống, giúp việc chuyển hóa mỡ trong
cơ thể và phân hủy chất béo, chất xơ cứng động mạch. Lecithin rất quan trọng
để giữ cho lượng cholesteol ở dạng hòa tan trong mật và cũng ngăn ngừa hiện
tượng sỏ
i mật. Lecithin được dùng bổ sung trong chế độ ăn kiêng, làm tác nhân
nhũ hóa để tiêm, pha phân tán các vitamin… Trong mỹ phẩm, lecithin được
dùng làm chất nhũ hóa và làm mềm tóc, chất nền để trang điểm, các loại kem và
dầu.
Ứng dụng làm tác nhân bôi trơn và tách khuôn:
Lecithin lỏng đã qua tinh chế riêng kết hợp với sáp và dầu thực vật được
dùng làm tác nhân tách khuôn trong chiên rán thực phẩm. Trong ứng dụng này
sử dụng lecithin ưa nước đã axetyl hóa, hydroxyl hóa, hoặc cất phân đoạ
n. Công
thức bơm phun điển hình gồm 25% triglyxerit mạch trung bình, 65% dầu thực
vật và 10% lecithin ưa nước. Lecithin cũng được thêm vào dầu để tránh cho thực
phẩm không bị dính vào dây băng lò, khuôn và các bề mặt nồi nấu. Lecithin sử
dụng là loại chịu nhiệt với hàm lượng PE thấp nhờ đó phản ứng biến mầu nâu
của nhóm amino trong phân tử PE với đường được kiểm soát ở mức thấp. Đuôi
axit béo c
ủa phosphlipit dính như một màng mỏng trên bề mặt kim loại, trong
khi đầu hoạt động bề mặt tạo thành một lớp hút nước. Tương tự như vậy có thể
giải thích đặc tính bôi trơn của lecithin. Do đó, lecithin được dùng trong các

công thức dầu bôi trơn trong công nghiệp kim loại và các công nghiệp khác.
Trong khi các lecithin ưa nước được dùng làm tác nhân phân tán và làm ẩm của

23
các sản phẩm gốc dầu, lecithin kỵ nước và phân đoạn các phospholipit PE/PI có
trị số HLB thấp được dùng để giảm đặc tính ưa nước của các bán thành phẩm
nhựa dạng bột.
Ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khác:
Bên cạnh thực phẩm và dược phẩm, lecithin được ứng dụng rộng rãi trong
nhiều ngành công nghiệp khác. Lecithin dùng làm chất phân tán mầu trong sơn,
nhựa, công nghiệp giấy và mực in, làm chất nhũ hóa và tác nhân chố
ng ướt
trong sản xuất atphan và vữa xây dựng, là chất bôi trơn cho quá trình gia công
kim loại… Lecithin còn được sử dụng trong chất tẩy rửa, vỏ bao phủ (sơn, vỏ
băng từ, sáp, xi, lớp phủ gỗ), xử lý thủy tinh và gốm, giấy và mực in, công
nghiệp dầu mỏ, thuốc trừ sâu, chất dính, hàng dệt may, và da thuộc…
Ứng dụng làm phụ gia nhiên liệu:
So với những ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và dượ
c phẩm,
những ứng dụng của lecithin trong lĩnh vực dầu mỏ nói chung và làm phụ gia
nhiên liệu còn hạn chế và là một hướng nghiên cứu mới. Do công thức cấu tạo
của lecithin gồm hai phần ưa nước và ưa dầu nên lecithin có thể tan dễ dàng
trong nhiều môi trường. Ngoài ra lecithin còn có các đặc tính như nhũ hóa, bôi
trơn nên có thể ứng dụng làm phụ gia nhiên liệu, phụ gia dầu nhờn và hợp chất
tẩy rửa…
Trong các nghiên cứu gần đây, lecithin được sử dụng làm phụ gia giảm
phát thải khói xả cho nhiên liệu. Do các ứng dụng này còn rất mới nên cơ chế
tác dụng của phụ gia lecithin còn đang được khảo sát và bàn luận. Theo nhiều
báo cáo đánh giá, phụ gia này hoạt động theo cơ chế 2.
Trong sáng chế Mỹ số 5135669, lecithin là thành phần trong tác nhân

giảm ma sát cho nhiên liệu và dầu nhờn. Các sáng chế Mỹ số 5858933 và
7732388 sử dụng lecithin trong thành phần dầu bôi trơn b
ảo vệ dây cáp chuyển
động.