Đồ án môn học Công nghệ thực phẩmThiết kế phân xưởng sản xuất MAG

`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

GVHD
SVTH
MSSV
Lớp

: TS. Lại Mai Hương
: Ngô Vũ Thùy Ngân
: 60401630
: HC04TP2

Tp. HCM, tháng 4-2008
SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân

Trang 1


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

NHẬN XÉT CỦA GVHD
...............................................................................
...............................................................................
..............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
Giáo viên hướng dẫn

TS. Lại Mai Hương

SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân

Trang 2


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

Lời cám ơn
Trước tiên, em xin phép được gởi
lời cảm ơn đến cô Lại Mai Hương đã
hướng dẫn em trong q trình thực

hiện đồ án này
Bên cạnh đó em cũng xin được
cám ơn các thầy cô trong Bộ môn
Công nghệ Thực phẩm và Khoa Kỹ
thuật Hóa học đã cung cấp cho em
những kiến thức cơ bản để em có thế
lấy đó làm nền tảng hồn thành được
những u cầu mà đồ án đặt ra, cũng
như làm những kiến thức cần thiết
cho cơng việc của một kỹ sư sau này
Kính chúc quý thầy cô sức khỏe
và thành đạt. Một lần nữa em xin
chân thành cảm ơn

SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân

Trang 3


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

MỤC LỤC
Trang
Danh mục bảng
Danh mục hình
Mở đầu............................................................................................................1
Chương I: Tổng quan về Monoglyceride....................................................2
I.1. Giới thiệu chung về monoglyceride......................................................2

I.1.1. Cấu tạo............................................................................................2
I.1.2. Vai trò sinh học...............................................................................2
I.2. Các ứng dụng của monoglyceride.........................................................3
I.2.1. Ứng dụng trong thực phẩm.............................................................3
I.2.2. Ứng dụng trong dược phẩm............................................................5
I.2.3. Ứng dụng trong mỹ phẩm...............................................................5
I.2.4. Ứng dụng trong hóa nơng...............................................................6
I.2.5. Ứng dụng trong ngành dệt...............................................................6
I.2.6. Ứng dụng bảo kim loại và ion.........................................................7
I.2.7. Ứng dụng trong sản xuất polymer...................................................7
I.3. Các phương pháp tổng hợp monoglyceride...........................................8
I.3.1. Phương pháp Isopropylidene..........................................................8
I.3.2. Phương pháp Benzylidene..............................................................9
I.3.3. Phương pháp Trityl.......................................................................10
I.3.4. Phương pháp Iodohydrin...............................................................11
I.3.5. Phương pháp thủy phân Glycidyl ester.........................................12
I.3.6. Phương pháp ester hóa trực tiếp glycerin với acid béo.................12
I.3.7. Phương pháp nội chuyển ester......................................................12
I.3.8. Phương pháp sử dụng enzyme......................................................15
I.4. Các phương pháp tinh sạch..................................................................17
I.4.1. Phương pháp tạo phức với Urea....................................................17
I.4.2. Phương pháp trích ly lỏng – lỏng..................................................17
I.4.3. Phương pháp kết tinh phân đoạn...................................................18
I.4.4. Phương pháp chưng cất phân tử....................................................18
I.5. Các phương pháp phân tích.................................................................18
I.5.1. Phương pháp Iodate......................................................................19
I.5.2. Phương pháp ozon hóa – khử - sắc ký bản mỏng.........................19
I.5.3. Phương pháp sắc ký khí – lỏng.....................................................20
I.5.4. Phương pháp sắc ký lỏng cao áp...................................................20
Chương II: Nguyên liệu – sản phẩm:.........................................................21

II.1. Nguyên liệu chính..............................................................................21
II.2. Ngun liệu phụ.................................................................................24
II.2.1. Glycerin.......................................................................................24
SVTH: Ngơ Vũ Thùy Ngân

Trang 4


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

II.2.2. Hóa chất khác...............................................................................25
II.3. Chỉ tiêu của sản phẩm........................................................................26
Chương III: Quy trình cơng nghệ..............................................................27
III.1. Lựa chọn năng suất...........................................................................27
III.2. Lựa chọn quy trình............................................................................27
III.3. Thuyết minh quy trình......................................................................32
III.3.1. Gia nhiệt.....................................................................................32
III.3.2. Nội chuyển ester.........................................................................32
III.3.3. Làm nguội và khử xúc tác..........................................................33
III.3.4. Tách glycerin và xúc tác.............................................................34
III.3.5. Chưng cất thu hồi glycerin.........................................................35
Chương IV: Tính cân bằng vật chất..........................................................36
IV.1. Quá trình phản ứng...........................................................................36
IV.2. Quá trình làm nguội và khử xúc tác..................................................36
IV.3. Quá trình lắng tách glycerin và xúc tác............................................36
IV.4. Quá trình chưng cất thu hồi glycerin................................................37
Chương V: Tính tốn chọn thiết bị............................................................38
V.1. Lịch làm việc của phân xưởng...........................................................38

V.2. Chọn thiết bị chính.............................................................................38
V.2.1. Thiết bị phản ứng.........................................................................38
V.2.2. Thiết bị làm nguội........................................................................39
V.2.3. Thiết bị lắng tách glycerin và xúc tác..........................................39
V.2.4. Thiết bị chưng cất thu hồi glycerin..............................................40
V.2.5. Thiết bị chứa................................................................................40
V.2.6. Chọn bơm....................................................................................42
Chương VI: Tính cân bằng năng lượng....................................................43
VI.1. Quá trình gia nhiệt và phản ứng.......................................................43
VI.2. Quá trình làm nguội..........................................................................44
VI.3. Q trình chưng cất..........................................................................45
Chương VII: Tính điện nước.....................................................................46
VII.1. Điện.................................................................................................46
VII.2. Nước................................................................................................46
Chương VIII: Xây dựng và an toàn lao động...........................................47
VIII.1. Kiến trúc và xây dựng....................................................................47
VIII.2. An tồn lao động............................................................................47
Chương IX: Tính chi phí............................................................................49
IX.1. Vốn đầu tư thiết bị............................................................................49
IX.2. Chi phí nguyên liệu...........................................................................49
IX.3. Chi phí nhân cơng.............................................................................49
IX.4. Chi phí và giá thành sản phẩm..........................................................50
SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân

Trang 5


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

Kết luận.........................................................................................................51
Tài liệu tham khảo.........................................................................................52
Phụ lục: Thiết bị bay hơi màng mỏng...........................................................56

DANH MỤC BẢNG
SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân

Trang 6


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

Bảng I.1: Cơng thức mỹ phẩm có sử dụng monoglyceride
Bảng I.2: So sánh ưu nhược điểm của xúc tác hóa học và enzyme trong phản ứng
nội chuyển ester
Bảng II.1: Thành phần các acid béo có trong các loại dầu và mỡ
Bảng II.2: Thành phần acid béo trong dầu dừa và dầu cọ
Bảng II.3: Một số tính chất của dầu dừa
Bảng II.4: Tính chất vật lý của Glycerin:
Bảng II.5: Áp suất hơi theo nhiệt độ của glycerin
Bảng II.6: Nhiệt độ sôi theo áp suất của glycerin
Bảng II.7: Chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm glycerin ở các nồng độ khác nhau
Bảng II.8: Thành phần của sản phẩm Low Mono:
Bảng V.1: Lượng nguyên liệu dùng trong một mẻ sản xuất và trong một ngày:
Bảng V.2: Lượng nguyên liệu vào các thiết bị trong một mẻ sản xuất
Bảng V.3: Thông số kỹ thuật của thiết bị phản ứng
Bảng V.4: Thông số kỹ thuật của thiết bị làm nguội

Bảng V.5: Thông số kỹ thuật của thiết bị lắng
Bảng V.6: Thông số kỹ thuật của thiết bị bay hơi màng mỏng
Bảng V.7: Thông số kỹ thuật của thiết bị chứa
Bảng V.8: Thông số kỹ thuật của bơm
Bảng VII.1: Công suất tiêu thụ của thiết bị
Bảng VIII.1: Kích thước phân xưởng
Bảng IX.1 : Chi phí thiết bị chính
Bảng IX.2: Chi phí nguyên liệu
Bảng IX.2: Chi phí và giá thành sản phẩm

DANH MỤC HÌNH
SVTH: Ngơ Vũ Thùy Ngân

Trang 7


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

Hình I.1: Cấu trúc phân tử monoglyceride
Hình I.2: Đồng phân α- và β-monoglyceride
Hình I.3: Q trình chuyển hóa chất béo trong cơ thể
Hình I.4: Tác dụng của monoglyceride đối với sản phẩm bánh mì
Hình I.5: Một số thực phẩm có ứng dụng Monoglyeride
Hình I.6: Phương pháp isoproylidene
Hình I.7: Phương pháp Benzylidene
Hình I.8: Phương pháp Trityl
Hình I.9: Phương pháp Iodohydrin
Hình I.10: Phương pháp thủy phân glycidyl ester

Hình I.11: Phản ứng ester hóa trực tiếp
Hình I.12: Phản ứng acidolysis
Hình I.13: Phản ứng alcoholysis
Hình I.14: Phản ứng glycerolysis
Hình I.15: Cơ chế hình thành ion enolate
Hình I.16 : Thiết bị phản ứng dạng cột
Hình I.17: Thiết bị phản ứng dạng màng
Hình I.18: Phương pháp iodate
Hình II.1: Triglyceride
Hình II.2: Cơng thức cấu tạo của glycerin
Hình II.3: Tỷ lệ các thành phần trong 2 loại sản phẩm monoglyceride khơng có và
có qua chưng cất
Hình III.1: Quy trình khái quát sản xuất monoglyceride từ chất béo
Hình III.2: Sơ đồ khái quát sản xuất monoglyceride từ chất béo
Hình III.3: Quy trình cơng nghệ sản xuất Monoglyceride
Hình III.4: Q trình tách glycerin
Hình III.5: Sơ đồ thiết bị từ đầu đến quá trình lắng
Hình V.1: Thiết bị phản ứng
Hình V.2: Thiết bị lắng
Hình V.3: Thiết bị thin film evaporator
Hình V.4: Thiết bị chứa

Mở đầu

SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân

Trang 8


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

Hiện nay trong lĩnh vực thực phẩm không thể thiếu các chất phụ gia, chính vì
thế lĩnh vực sản xuất phụ gia thực phẩm vẫn không ngừng phát triển. Trong đó, các
chất nhũ hóa cũng là một mảng lớn, nổi bật trong số đó là monoglyceride.
Monoglyceride được sử dụng làm chất nhũ hóa cho các sản phẩm như bánh kem,
kem, chocolate, margarin, một số dạng đồ uống,… phổ biến nhất là các loại bánh
nướng như bánh mì. Khơng chỉ trong ngành thực phẩm, monoglyceride cịn có giá
trị trong nhiều lĩnh vực khác như mỹ phẩm, dược phẩm...
Người ta chia ra 2 loại monoglyceride thương mại là:
+ Low Mono: lượng monoglyceride 40 – 60%, còn lại là diglyceride (40%)
và các thành phần khác
+ High Mono: lượng monoglyceride > 90%, sử dụng phương pháp chưng cất
phân tử để loại diglyceride và các thành phần khác
Nguyên liệu chính trong sản xuất monoglyceride là glycerin và dầu mỡ.
Monoglyceride với nhóm acid C16/C18 được ưa chuộng hơn. Việt Nam là một
trong những quốc gia Đông Nam Á có nguồn nguyên liệu dầu thực vật dồi dào, rất
thích hợp cho sản xuất loại sản phẩm này. Tuy nhiên, theo em nhận thấy ở nước ta
còn chưa sản xuất phổ biến, sản phẩm thường phải mua từ nước ngồi, có giá thành
cao. Vì vậy trong đồ án này, em xin được trình bày về quy trình sản xuất Low
Mono từ dầu dừa với năng suất 100kg/h

Chương I: Tổng quan về Monoglyceride
I.1. Giới thiệu chung về Monoglyceride:
I.1.1. Cấu tạo:
SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân

Trang 9

`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

Monoacylglycerol (MAG) hay monoglyceride là những monoester của acid
béo và glycerol

Hình I.1: Cấu trúc phân tử monoglyceride
Tùy theo định hướng của các phân tử mà có 2 đồng phân được hình thành:
+ Khi các acid béo gắn ở vị trí 1 hoặc 3 thì được gọi là đồng phân α,
+ Khi các acid béo gắn ở vị trí 2 thì được gọi là đồng phân β

Hình I.2: Đồng phân α- và β-monoglyceride
R có thể là một chuỗi hydrocarbon no hay khơng no.
I.1.2. Vai trị sinh học:
MAG được tìm thấy với một lượng rất ít trong các dịch chiết tế bào nhưng là
chất trung gian khi chuyển hóa triacylglycerol (TAG) và diacylglycerol (DAG)
trong quá trình phân giải lipid. Khi DAG được thủy phân bằng lipase tại lưỡi và
tụy, sn-2-MAG được hình thành nhưng phần lớn bị đồng phân hóa thành sn-1 và
sn-3-MAG ở tá tràng, sau đó được thủy phân lần nữa (vị trí sn-2 kháng lại lipase).
Cơ chế sinh lý này dựa vào sự chuyển acyl từ vị trí sn-2 đến sn-1 hoặc sn-3, ta cũng
có thể quan sát được trong q trình tinh sạch hay trong trong mơi trường acid khi
làm thí nghiệm. Việc sử dụng ion borate, thêm vào dung dịch hoặc bản silicagel, sẽ
có xu hướng chống lại sự chuyến hóa này

SVTH: Ngơ Vũ Thùy Ngân

Trang 10

`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

Hình I.3: Q trình chuyển hóa chất béo trong cơ thể

I.2. Các ứng dụng của Monoglyceride:
Cũng như các chất hoạt động bề mặt có nhiều gốc rượu khác (polyol
surfactant), monoglyceride được ứng dụng để làm tác nhân nhũ hóa, tác nhân hịa
tan, thấm ướt, tẩy rửa, bơi trơn, dẻo hóa. Mỗi ứng dụng này tương ứng với một chỉ
số HLB tối ưu
Chúng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thực phẩm, dược phẩm, mỹ
phẩm, thuốc trừ sâu…Ngoài ra cịn là ngun liệu để tổng hợp nhựa polyester biến
tính dùng làm vật liệu composite, một loại vật liệu tốt đang phát triển mạnh
I.2.1. Ứng dụng trong thực phẩm:

[7, 37]

MAG thường dùng làm tác nhân chống cũ (antistaling) trong bánh mì và các
sản phẩm bánh lên men khác.
Thêm 0.25-0.5% MAG khối lượng bột nhào làm ức chế quá trình kết tinh
của amylopectin và làm tăng sự thốt ẩm, vì vậy làm chậm quá trình tạo màng của
bánh mì
Trong sản xuất bánh mì từ tinh bột, người ta có thể thu được cấu trúc bánh
mì tốt nhất khi thêm vào glycerine monostearate. Chất hoạt động bề mặt đồng thời
là chất béo trong bột nhào làm tăng vị ngon của bánh mì, bơi trơn cho gluten suốt
q trình trộn cơ học làm cho các vách tế bào trở nên co giãn hơn.

SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân

Trang 11


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

Hình I.4: Tác dụng của monoglyceride đối với sản phẩm bánh mì
Trong bánh nướng – phối trộn vào một tỉ lệ đường khá cao trên tổng lượng
bột - thường sử dụng shortening có các chất nhũ hóa như mono- hay diglyceride.
Shortening được trong quá trình sản xuất được bổ sung các chất hoạt động bề mặt
polyol như MAG. Các MAG sẽ nhũ hóa mỡ, làm tăng sự phân bố đồng nhất và hỗ
trợ việc bẫy và giữ các bọt khí trong lúc nhào bột, nhờ đó làm tăng thể tích sản
phẩm nướng, cải thiện cấu trúc và chất lượng bánh. Ngồi ra việc sử dụng MAG
cịn hạn chế văng mỡ trong q trình nướng

Hình I.5: Một số thực phẩm có ứng dụng Monoglyeride
Các sản phẩm mono-, diglyceride dầu thực vật là một tác nhân dẻo hóa và
bơi trơn trong q trình lên men. Các hỗn hợp sorbitol ester với mono-, di- và
triglyceride là những hỗn hợp dẻo hóa rất hiệu quả
Đối với sản phẩm bơ, tính loang của bơ được cải thiện và giảm cứng khi
thêm vào hỗn hợp mono- và diglyceride, đồng thời duy trì độ ẩm và tạo sự mịn
màng cho sản phẩm. Sự tách dầu ra khỏi bơ đậu phộng, quá trình mất nước của
margarine và shortening có thể được ngăn chặn bằng cách cho thêm polyglycerol
ester hoặc monoglyceride (ví dụ monopalmitate) vào để hạn chế tách lớp trong hệ
W/O
Trong chocolate, nó hạn chế hiện tượng nở hoa do sự di chuyển của mỡ lên
bề mặt sản phẩm
SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân

Trang 12


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

Trong sản xuất kem và các loại sản phẩm tráng miệng lạnh đông (kem), cho
vào 0.1 – 0.25% monoglyceride để kiểm soát sự kết tụ mỡ.
Thêm MAG vào bột sữa để cải thiện tính khuếch tán
Các loại thức uống có gas, nước trái cây có bổ sung dầu hương vị cũng được
nhũ hóa bằng monoglyceride
I.2.2. Ứng dụng trong dược phẩm:
Các monoglyceride được dùng trong dược phẩm để làm tác nhân hịa tan,
nhũ hóa hoặc phân tán các pha khơng hịa tan vào nhau. Sản phẩm thường nằm
dưới dạng thuốc mỡ hoặc nước thơm
Các vitamin A hoặc D được hòa tan vào nước nhờ các chất hoạt động bề mặt
không ion như các ester của glycerin và sorbitol
Một số trường hợp cho thấy, hoạt tính sinh học gia tăng nhờ dùng chất nhũ
hóa do làm tăng độ hấp thu mỡ, vitamin A trong ruột
Các chất hoạt động bề mặt cịn có thể đưa vào các thuốc dạng nhũ tương.
Khi đó hoạt tính của thuốc sẽ được duy trì trước khi hệ nhũ tương bị phá vỡ
Người ta còn đề nghị sử dụng TWEEN 60 kết hợp với monoglyceride có giá
trị HLB 13.4, có kích thước hạt nhũ tương đủ nhỏ, nhờ đó có thể đi vào tĩnh mạch
khi tiêm
Huyền phù của các dược phẩm không tan trong các chất lỏng thường được
hỗ trợ bằng các chất hoạt động bề mặt, ví dụ như huyền phù của terpin
hydrate/nước được bền hóa bằng hỗn hợp glycerin monostearate và polyoxythylene
monostearate

Glycerin monolaurate được sử dụng trong các thuốc đạn (suppository), nhờ
vậy thuốc đạn có thể đưa vào trong cơng thức nhiều chất để có một khoảng nóng
chảy, độ đặc qnh, tính tan rất rộng, cũng như mức độ thốt khí cao
I.2.3. Ứng dụng trong mỹ phẩm:
Công thức các nước thơm để tắm (lotion), các loại kem và mỹ phẩm khác
được thiết lập với sự giúp đỡ của các chất hoạt động bề mặt polyol – đóng vai trị
như một tác nhân nhũ hóa, hịa tan, tác nhân phân tán, chất làm đặc (bodying
agent), chất dẻo hóa…
Glycerin monostearate được dùng để thay thế các ester ethylene glycol và
propylene glycol béo trong vai trò chất làm đặc
Một hỗn hợp mono-, glyceride (ARLACEL 186) và dung dịch sorbitol trong
nước là một chất tạo gel mà người ta có thể thêm vào nước hay các hợp phần khác
như dầu hay chất nhuộm để tạo ra các sản phẩm W/O
SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân

Trang 13


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

Glycerin monolaurate sau khi được sulfate hóa cho ra sản phẩm có tính chất
tương tự như Natri lauryl sulfate. Nó có thể thay thế lauryl sulfate trong thành phần
của dầu gội đầu và các loại mỹ phẩm khác
Monoglyceride còn sử dụng trong các loại kem da, dầu gội đầu, các loại
nước tẩy mùi, chất chống ăn nắng (sunscreen) và phấn thoa mặt
Bảng I.1: Cơng thức mỹ phẩm có sử dụng monoglyceride
Cơng thức 1: Kem nền có màu
Hợp chất

Monoglyceride khơng no
Isopropyl myristate
Glyceryl stearate
TEA-stearate
Propylene glycol
Titan dioxide
Cellulose gum
Hydrate magne sillicate
Isopropyl landate
Ester của acid béo mạch
nhánh
Allantoin
Hexachlonphene
Nước, hương

Phần trăm (%)

0.5
2.0
2.5
2.5
5.0
5.0
0.8
0.8
2.5
5.0
0.2
0.5

Đủ 100

Cơng thức 2: Kem hóa trang (makeup cream)
Hợp chất

Phần trăm (%)

Glycerol
monovà 2.0
distearate
PEG 46 monostearate
1.0
Stearic acid
11.5
Cetyl alcohol
0.5
Isopropyl myristate hay 2.0
palmitate
Propylene glycol
12.0
Sorbitol syrup
2.5
Chất chống phân hủy
0.1
Titan dioxide
2.2
Talc
8.0
Bột màu
1.0

Nước
7.4

I.2.4. Ứng dụng trong hóa nơng:
Trong lĩnh vực hóa nơng, người ta thường kết hợp chất hoạt động bề mặt
không ion với chất hoạt động bề mặt anion đóng vai trị như là tác nhân phân tán
hoặc nhũ hóa các loại thuốc trừ sâu, các loại thuốc diệt cỏ. Tính hiệu quả của thuốc
diệt cỏ và các chất kích thích tăng trưởng cây trồng thường được bổ sung các chất
phụ trợ hoạt động bề mặt hay ở mức độ cao hơn là sử dụng như những chất nhũ hóa
I.2.5. Ứng dụng trong ngành dệt:
Các chất hoạt động bề mặt polyol, thường được kết hợp với các chất hoạt
động bề mặt khác để sử dụng trong ngành dệt như là những chất bôi trơn, chất làm
mềm, tác nhân chống nhiễm tĩnh điện cũng như là tác nhân nhũ hóa…

SVTH: Ngơ Vũ Thùy Ngân

Trang 14


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

Các cơng thức nhũ hóa, sử dụng monoglyceride cùng với petroleum
sulfonate và các chất hoạt động bề mặt imidazoline để nhũ hóa dầu se sợi
(spinning), bơi trơn tơ nhân tạo và nylon
Các thành phần chứa glycerol monooleate được trộn với petroleum sulfonate
và các hợp chất khác trong dầu khoáng là các chất bôi trơn nylon, cellulose acetate,
sợi polyester
Một hỗn hợp glycerol monostearate và xà phòng stearate là một tác nhân làm

mềm cho vải tẩy và tơ nhân tạo
I.2.6. Ứng dụng bảo vệ kim loại và ion:
Các chất hoạt động bề mặt polyol là một thành phần của các chất bảo vệ kim
loại và bôi trơn, đặc biệt là trong các hệ khơng chứa nước. Chúng đóng vai trị như
những chất chống ăn mịn, nhũ hóa và các tác nhân hịa tan. Hỗn hợp glycerol
monooleate và pentaerythritol monooleate có đặc tính chống rỉ cao
Các dầu bôi trơn được sử dụng dưới áp lực lớn thường chứa glycerol
monooleate, sorbitol monooleate và sorbitol dioleate như là các tác nhân bôi trơn
và chống ăn mòn. Để kéo dây điện bằng đồng, thành phần dầu bơi trơn ngồi
petroleum, mỡ lợn và các thành phần khác cịn có glycerol monolaurate
Các hỗn hợp mono-, diglyceride cịn dùng làm dầu bơi trơn trong các q
trình in dập những hoa văn (stamping) lên bề mặt của nhôm
I.2.7. Ứng dụng trong sản xuất polymer:
Trong lĩnh vực polymer, các chất hoạt động bề mặt polyol được sử dụng
trong các phản ứng trùng hợp nhũ tương và huyền phù như là chất nhũ hóa các tác
nhân phân tán cho thành phần bao phủ polymer (polymer coating composition)
Các hệ nhũ tương ổn định và cho độ chuyển hóa thành polymer cao trong
q trình polymer hóa vinyl acetate đạt được khi cho chất nhũ hóa có giá trị HLB
từ 15 – 16.7
Việc polymer hóa huyền phù đòi hỏi phải sử dụng các chất liệu keo như là
các tác nhân tạo huyền phù mà đối với các tách nhân này, người ta thường thêm
vào các chất hoạt động bề mặt polyol để trợ giúp. Chẳng hạn trong q trình
polymer hóa vinyl chloride trong huyền phù nước sử dụng tác nhấn tạo huyền phù
polyvinyl pyrolidone hỗ trợ. Khi kết hợp với glycerol monolaurate, rượu polyvinyl
cũng được sử dụng như là một tác nhân tạo huyền phù trong các q trình polymer
hóa vinyl chloride
Ester béo khơng hồn tồn của các rượu đa chức dẻo hóa nhiều loại nhựa và
cao su. Ví dụ như monoglyceride dẫn xuất từ dầu của hạt thầu dầu được sử dụng

SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân

Trang 15


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

với methyl methacrylate (M.M.A.) và glycerol, erythitol, và pentaerythriol
monolaurate dùng để dẻo hóa cao su butadiene-styrene.
Glycerol monolaurate bao phủ trên bề mặt của hỗn hợp dạng sợi silicon và
silicon dioxide có thể phân tán bột màu này lên trên cao su tổng hợp
Mono- và diglyceride còn được phủ trên bề mặt polyethylene để chống lại sự
đóng bụi trên các bao bì thực phẩm
Ngồi ra, monoglyceride cịn được sử dụng để thêm vào trong glycerol
triacetate để dẻo hóa cellulose acetate của đầu lọc thuốc lá cũng như nhiều lĩnh vực
khác. Do độ chức cao, monoglyceride còn được sử dụng làm nguyên liệu để tổng
hợp các nhựa polyester biến tính, đặt cơ sở cho vật liệu composite

I.3. Các phương pháp tổng hợp monoglyceride:
I.3.1. Phương pháp Isopropylidene:
Phương pháp này được Fischer, Bergmann và Barwind đưa ra. Đầu tiên,
isopropylideneglycerol được điều chế từ phản ứng ngưng tụ giữa glycerin và
acetone. Sản phẩm thu được cho phản ứng tiếp với acid chloric với sự hiện diện của
tác nhân nối ghép acid (acid –binding agent) như pyridine, quynoline. Sau đó thủy
phân sản phẩm trong điều kiện lạnh bằng dung dịch HCl để tách nhóm acetone.
H2C
HC
H2 C

OH
OH
OH

(CH3)2CO

H2 CO
HCO

1% HCl

H2 C

C(CH3)2

ROCl

OH

O

HC

O

H2 C

O

COR

H2 C

COR

OH
OH

H2 C

Thủy phân lạnh

O

1-monoacyl-2,3-isopropylideneglycerol

HC

C(CH3)2

C(CH3)2

HCO
H2 C

Isopropylideneglycerol
H2C

H2 CO

O

COR

1-monoglyceride

Hỡnh I.6: Phương pháp isoproylidene

SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân

Trang 16


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

Sự acyl hóa có thể được thực hiện trong dung môi trơ như benzene,
chloroform với quinoline hay pyridine làm xúc tác, hoặc cho hơi HCl khô xuyên
qua dung dịch acid béo trong isopropylideneglycerol.
Phương pháp này đặc biệt thích hơp để điều chế 1-monnoglyceride của các
acid béo no có số carbon lớn hơn 12. Với những acid béo có chuỗi carbon ngắn và
các acid béo không no, monoglyceride sinh ra tan tốt trong mơi trường thủy phân
và nhóm acyl có khuynh hướng thủy phân với nhóm acetone gây bất lợi cho phản
ứng cũng như giai đoạn tách sản phẩm. Có thể khắc phục vấn đề này bằng cách
dùng dung dịch 10% acid acetic ở 60oC cho thêm vào môi trường phản ứng, dung
dịch này hòa tan được acetone và như vậy, chỉ có acetone tách ra khỏi hệ phản ứng
Phương pháp này đã được nghiên cứu rộng rãi trong một thời gian dài.
Người ta cũng tìm cách điều chế chất trung gian isopropylideneglycerol (còn gọi là
solketal) do chất này được sử dụng trong việc tổng hợp mono-, di- và triglyceride.

Xúc tác được sử dụng có thể là hydrogen chloride, hydrogen chloride và anhydrous
sodium sulfate, phosphorus pentoxide, đồng sulfate khan. Nó cũng có thể được tạo
ra từ acetone và glycerol với sự hiện diện của calcium carbide và một tác nhân hoạt
động bề mặt trung tính
I.3.2. Phương pháp Benzylidene:
Daubert và King đưa ra một phương pháp điều chế 1-acylglyceride tương tự
như phương pháp isopropylidene của Fischer và đồng sự nhưng đặt cơ sở trên 1,2benzylideneglycerol làm sản phẩm trung gian đầu tiên. Hiệu suất của phương pháp
này rất cao
1,2-benzylideneglycerol được acyl hóa bằng ROCl trong dung dịch pyridine.
Sản phẩm được tách ra và tinh chế bằng phương pháp kết tinh sau đó đem thủy
phân lạnh bằng dung dịch HCl.
Nếu dùng đồng phân 1,3-benzylideneglycerol thì ta sẽ thu được 2monoglycerol. Thơng thường, để điều chế 2-monoglyceride, ở giai đoạn 2 người ta
không thủy phân bằng dung dịch HCl mà tiến hành khử xúc tác dung dịch 1-acyl1,3-benzylideneglycerol với H2 và Pd dưới áp suất thấp để tách gốc tự do
benzylidene, C6H5CH (dưới dạng toluene) theo sơ đồ sau:

SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân

Trang 17


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG
H2C

OH

HC

OH

H2 C

OH

H2 C

O

HC
H2 C

OCOR

GVHD: TS. Lại Mai Hương

ROCl
CH3C6H5

+

HC
Pyridine

H2
CHC6H5

O
OCOR

H2 C

H2 C

CHC6H5

O

OH

HC
Pd

O

H2 C

H2C

OCOR

+

C6H5CH3

OH

Hình I.7: Phương pháp Benzylidene
I.3.3. Phương pháp Trityl:
Verkade và các cộng sự đã đưa ra phương pháp Trityl, theo đó, 1monoglyceride có thể được điều chế từ 1,3-triphenylmethylglycerol (1,3ditritylglycerol)
1,3-ditritylglycerol có thể tổng hợp từ tritylchloride (triphenylmethane
chloride (C6H5)3CCl) và glycerin trong dung dịch pyridine lạnh.

Khi dẫn xuất 1,3-ditrityl được acyl với acid chloride béo (aliphatic acid
chloride ROCl) trong sự có mặt của quynoline làm xúc tác, 2-acyl-1,3
ditritylglycerol sẽ tạo thành, sau đó kết tinh và thu được với hiệu suất rất cao.
Để dễ trityl hóa, người ta xử lý với dung dịch HBr bão hòa trong acid acetic
băng, hay tốt hơn là dùng hơi HCl trong diethyl ether. Trityl hóa bằng cách này sẽ
cho ra 1-monoglyceride.
Nếu sử dụng H2, Pd làm xúc tác detrityl hóa 1,3-ditrityetherglycerol cũng có
thể thu được 2-monoglyceride.
Trình tự phản ứng biểu diễn như sau:

SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân

Trang 18


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG
H2C

OH

HC

OH

H2 C

OH

GVHD: TS. Lại Mai Hương
H2C

2 (C6H5)3C

Cl

HC

OH

H2 C

+

OC(C6H5)3

OC(C6H5)3

H2C

H2C

OC(C6H5)3

OCOR
OC(C6H5)3

OH
OH
OH

OCOR

H2 C

HC

H2 C

OC(C6H5)3

HC

HBr

Pyridine

HC
H2 C

ROCl

OC(C6H5)3

OCOR

H2 C

CH3COOH

H2C

H2 , Pd

HC
H2C

OCOR
OH

Hình I.8: Phương pháp Trityl
Một số tác giả nhận thấy mặc dù phương pháp này có hiệu suất cao nhưng nó
khơng thể trội hơn phương pháp Benzylidene do trong giai đoạn tạo thành
triphenylmethaneglycerol và trong suốt quá trình detrityl sẽ mất mát nhiều khi kết
tinh để tách chúng, nhất là đối với các ester mạch ngắn để hòa tan
I.3.4. Phương pháp Iodohydrin:
Năm 1927, Grun và Wohl đã mô tả phương pháp điều chế 1-monoglyceride
từ glycerol-1-iodohydrin
Glycerol-1-iodohydrin được acyl hóa dưới sự có mặt của pyridine hay
quiniline cho ra glycerol-1-acyl-3-iodohydrin (hợp chất này có thể tinh chế bằng
phương pháp kết tinh). Sau đó, đun ấm sản phẩm này với dung dịch Alcoholic
nitric bạc, nguyên tử iod sẽ tách ra, tái tạo tại vị trí đó một nhóm hydroxyl
H2C
HC
H2 C

I
OH
OH

H2 C

RCOCl
Pyridine

HC
H2 C

H2 C

I
OH
OCOR

dd Alcohol
AgNO2

OH

HC

OH

H2 C

OCOR

Hình I.9: Phương pháp Iodohydrin

SVTH: Ngơ Vũ Thùy Ngân

Trang 19

`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

I.3.5. Phương pháp thủy phân Glycidyl ester
Kester đã điều chế nhiều glycidyl ester bằng phản ứng của Epichlorohydrin
với muối natri của acid béo sau đó hydrate hóa với acid vơ cơ cho monoglyceride
theo sơ đồ sau:
H2C
O

HC
H2 C

H2C
RCOONa

HC

Cl

H2 C

H2 C
O

OH

HC

OH

dd HCl l¹nh

OCOR

H2 C

OCOR

Hình I.10: Phương pháp thủy phân glycidyl ester
I.3.6. Phương pháp ester hóa trực tiếp glycerin với acid béo

[33]

Có thể tiến hành ester hóa trực tiếp glycerin với acid béo tự do ở nhiệt độ
trong khoảng 180-240oC, có hoặc khơng có xúc tác
H2 C

OH

HC

OH

H2 C

OH

+ HOOC

R

xt, to

H2 C

H2 C

OCOR

HC

OH

H2 C

OH

+

HC
H2 C

OH
OCOR
OH

Hình I.11: Phản ứng ester hóa trực tiếp
Xúc tác có thể dùng là kiềm như các hydroxyt, alcoholate, các oxide kiềm và
cũng như các acid như sulfuaric, chlohyric…
Phương pháp này cho ra một hỗn hợp mono-, di-, và triglyceride do sự phân
bố ngẫu nhiên các gốc acid. Tỉ lệ mono-, di- và triglyceride trong sản phẩm phụ
thuộc vào tỉ lệ tác chất, nhiệt độ, xúc tác…
I.3.7. Phản ứng nội chuyển ester (interesterification)

[7]

Phản ứng nội chuyển ester là một phương pháp hóa học nhằm gây nên sự tái
sắp xếp của các acid béo trong các triglyceride hoặc giữa các acid béo của các
triglyceride khác nhau. Q trình này khơng tạo ra sản phẩm đồng phân trans
 Acidolysis:
+ Là phản ứng hóa học chuyển đổi gốc acyl giữa một acid và một ester
+ Giúp gắn kết những acid béo tự do vào phân tử triglyceride, từ đó cải thiện
giá trị dinh dưỡng của dầu mỡ

SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân

Trang 20


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG
H2 C

HC

OCOR3

+

OCOR
OCOR2

H2 C

OCOR2

H2 C

H2 C

OCOR1

HC

GVHD: TS. Lại Mai Hương

OCOR3

RCOOH

H2 C

OCOR1

HC

OCOR

+

H2 C

+

R1COOH

+

R2COOH

OCOR3

Hình I.12: Phản ứng acidolysis
 Alcoholysis:
+ Là phản ứng chuyển hóa ester xảy ra giữa rượu và ester
+ Phản ứng này được dùng để tổng hợp methyl ester (biodiesel) với nồng độ
có thể lên n 53%
H2 C

OCOR1

HC

OCOR2

H2 C

OCOR3

H2 C
HC

3 ROH

Triacylglycerol

Alcohol

OH

H2 C

+

OH

OH

+

ROCOR1

ROCOR2

+

+

ROCOR3

Hỗn hợp các alkyl ester

Glycerol

Hình I.13: Phản ứng alcoholysis
+ Phản ứng xảy ra giữa triglyceride và glycerol được gọi là phản ứng
glycerin phân (glycerolysis)
[12, 32]
H2 C

COOR

HC

COOR

H2 C

H2 C

COOR

OCOR

OH

HC

OCOR

H2 C

Triglyceride

H2 C

HC

+

OH

OH

H2 C

H2 C

OH

HC

OH

COOR

H2 C

H2 C

COOR

2 HC

COOR

H2 C

COOR

H2 C

COOR

HC

COOR

H2 C

H2 C

Monoglyceride
H2 C

3

OH

OCOR

HC

OH

OH

H2 C

OH

OH

H2 C

OCOR

HC

OH

HC

OCOR

H2 C

+

2

OH

H2 C

+

OCOR

HC

+

OH

Diglyceride

Glycerin

H2 C

OH

3

H2 C

OH

Hình I.14: Phản ứng glycerolysis
+ Để tăng hiệu suất và phản ứng có thể tiến hành ở nhiệt độ thấp, người ta có
thể tiến hành phản ứng trong điều kiện có dung mơi (để tăng khả năng tiếp xúc pha
SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân

Trang 21


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

giữa chất béo và glycerol). Dung môi thường sử dụng là phenol, cresol, 1,4-dioxan,
pyridine, chloroform và dimethyl formamide. Tuy nhiên điều kiện vận hành phản
ứng phức tạp, độ độc hại cao, cần phải loại dung mơi hồn tồn trong những sản
phẩm dành cho sản xuất thực phẩm, do đó trong sản xuất các chất dành cho thực
phẩm không áp dụng phương pháp này
 Transesterification:
+ Là phản ứng chuyển hóa ester giữa 2 ester với nhau
R1COOR2 + R3COOR4  R1COOR4 + R3COOR2
+ Khi xảy ra phản ứng trao đổi ester trong một phân tử triglyceride thì được
gọi là phản ứng nội chuyển hóa ester (intraesterification)
+ Đây là phản ứng được sử dụng nhiều trong công nghệ thực phẩm
 Cơ chế phản ứng transesterification:
Hiện nay người ta cho rằng có 2 cơ chế:
+ Sự hình thành ion enolate: cơ chế này cho rằng một ion enolate (II), tiêu
biểu cho hình ảnh một base dựa trên ester - sẽ hình thành. Ion enolate phản ứng với
nhóm ester khác trong phân tử triacylglycerol để tạo ra một -keto ester (III), cái

này sẽ lần lượt phản ứng với những ester khác để tạo ra -keto ester khác. Bằng
cách này, tất cả các nhóm ester có thể phản ứng và trong triacylglycerol sẽ theo
cách đó di chuyển vịng quanh vị trí ban đầu của chúng

Hình I.15: Cơ chế hình thành ion enolate
SVTH: Ngơ Vũ Thùy Ngân

Trang 22


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

Cách thức cũng tương tự như vậy đối với 2 hoặc nhiều hơn số phân tử
triacylglycerol. Các ester tham gia nội chuyển ester được cho là chiếm ưu thế trong
bước đầu của phản ứng
+ Thêm vào nhóm Carbonyl: ở đây, ion alkylate gắn vào carboxyl ester phân
cực và tạo thành một diglycerinate trung gian
Phức chất trung gian phản ứng với một glyceride bằng cách tách ra một acid
béo, do đó hình thành một triacylglycerol mới và phản ứng sau đó là phục hồi một
diglycerinate.
I.3.8. Phương pháp sử dụng enzyme:

[15, 21, 28, 31, 47]

Dầu mỡ khi vào trong cơ thể, nhờ enzyme Lipase của tuyến tụy thủy phân
thành diglyceride rồi tiếp tục thủy phân thành monoglyceride dễ dàng cho cơ thể
hấp thu
Lợi dụng khả năng này của men Lipase, năm 1963, M.H.Coleman đã tiến

hành khảo sát sự thủy phân triglyceride bằng men Lipase để tổng hợp
monoglyceride. Coleman đã sử dụng mỡ lợn và bơ illipé đem thủy phân trong
những khoảng thời gian khác nhau nhận thấy là thành phần trong sản phẩm không
phụ thuộc vào mức độ thủy phân. Tuy nhiên, họ nhận thấy Di- và triglyceride trong
sản phẩm trở nên “no” hơn khi gia tăng sự thủy phân
Năm 1992, Chang, Pahn Shick và các cộng sự cũng đã nghiên cứu sử dụng
men Lipase để tổng hợp monoglyceride. Họ tiến hành glycerin phân dầu oliu bằng
enzyme lipase tại 37oC trong thiết bị phản ứng sinh học có khuấy trộn và được tách
ra liên tục bằng màng polysulfone. Ảnh hưởng của tốc độ dịng trích ra trong
isooctane lên độ chuyển hóa và thành phần sản phẩm được khảo sát. Kết quả cho
thấy độ chuyển hóa tỉ lệ nghịch với tốc độ dịng trích.
Đây là một phương pháp mới cho hiệu suất khá tốt (75%) và ý nghĩa về mặt
kinh tế và công nghệ
Người ta cũng có thể tiến hành phản ứng ester hóa với xúc tác enzyme. Acid
béo hịa tan vào một dung môi không phân cực ở bề mặt giữa pha dung mơi phân
cực và khơng phân cực có chứa glycerol, nước và lipase phân tán. Dung môi không
phân cực tiếp tục được làm lạnh và monoglyceride kết tủa được tách ra. Dung mơi
cịn lại thì được tái sử dụng cho hệ thống ester hóa
Xu hướng hiện nay là nghiên cứu các quy trình sản xuất monoglyceride từ
phản ứng thủy phân chất béo bởi lipase từ các loại vi sinh vật như Pseudomonas
fluorescens, Chromobacterium viscosum, Pseudomonas fragi, Pseudomonas
cepacia
 Đặc điểm của phương pháp:
SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân

Trang 23


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

+ Xúc tác đặc hiệu  sản phẩm ít tạp chất
+ Điều kiện ơn hồ  ít ảnh hưởng dầu về thành phần
Bảng I.2 : So sánh ưu nhược điểm của xúc tác hóa học và enzyme trong
phản ứng nội chuyển ester
Ưu điểm

Nhược điểm

Xúc tác hóa học
+ Dễ thực hiện (nhất là quá
trình gián đoạn)
+ Giá thành rẻ
+ Theo quy luật ngẫu nhiên

Xúc tác enzyme
+ Quy trình thực hiện ngắn
+ Khơng dùng hóa chất
+ Vốn đầu tư thấp
+ Khơng có phản ứng phụ
+ Có thể tái sử dụng
+ Xúc tác mạnh, cần quản lý + Xúc tác nhạy cảm
cẩn thận
+ Giá thành xúc tác khá cao
+ Có phản ứng phụ xảy ra
+ Là phương pháp mới, chưa ứng
+ Tổn thất tocopherol
dụng trong cơng nghiệp
+ Hao hụt dầu

Hình I.16: Thiết bị phản ứng dạng cột

SVTH: Ngô Vũ Thùy Ngân

Trang 24


`Thiết kế phân xưởng sản xuất MAG

GVHD: TS. Lại Mai Hương

Hình I.17: Thiết bị phản ứng dạng màng

I.4. Các phương pháp tinh sạch:
Monoglyceride trong công nghiệp thường được sản xuất bằng phương pháp
glycerin phân do đó hàm lượng khơng cao (40 - 77%). Trong thành phần của chúng
chứa một lượng đáng kể di- và triglyceride. Để nhận được sản phẩm có hàm lượng
monoglyceride cao, người ta phải tinh chế bằng các phương pháp như chưng cất
phân tử, kết tinh phân đoạn từ dung mơi, tạo phức với Urea, trích ly lỏng-lỏng, hấp
phụ trên silicagel
I.4.1. Phương pháp tạo phức với Urea:
Năm 1958, T.N.Mehate và S.N.Shan đã nghiên cứu kỹ thuật này. Dựa vào
khả năng tạo phức khác nhau giữa mono-, diglyceride với urea, người ta tách được
mono- và diglyceride ra khỏi hỗn hợp
Kỹ thuật tạo phức với Urea được tóm tắt như sau:
Monoglyceride kỹ thuật được đem hòa tan trong methanol, sau đó cho một
lượng urea xác định vào và hịa tan bằng cách đun ấm. Hỗn hợp được làm lạnh và
giữ qua đêm ở nhiệt độ phòng (27-30oC). Sản phẩm cộng kết tinh sẽ hình thành và
được tách bằng phương pháp lọc. Sau đó, dùng nước ấm đã được acid hóa phân

hủy sản phẩm cộng sẽ cho một hệ nhũ tương, thêm dung dịch nước muối bão hòa
vào để phá hệ nhũ tương sẽ chiết tách thu được phân đoạn giàu diglyceride. Phần
nước lọc được đem chưng đuổi dung môi methanol cho phân đoạn giàu
monoglyceride
Kết quả có thể nhận được sản phẩm chức 88% monoglyceride. Nếu chưng
cất nhiều lần phân đoạn giàu monoglyceride có thể thu được sản phẩm đạt hàm
lượng đến 97%
I.4.2. Phương pháp trích ly lỏng-lỏng:
SVTH: Ngơ Vũ Thùy Ngân

[17, 30]
Trang 25