Tối ưu hoá quá trình điều chế biodiesel từ mỡ cá tra với xúc tác KOHγ-Al2O3 bằng phương pháp bề mặt đáp ứng

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP T.P HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
//
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do - Hạnh phúc
//
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Lê Viết Tấn
MSSV: 05036301
Ngành: Công nghệ hoá hữu cơ
Lớp: DHHC-1
1. Tên luận văn tốt nghiệp: “Tối ưu hoá quá trình điều chế biodiesel từ
mỡ cá tra với xúc tác KOH/γ-Al
2
O
3
bằng phương pháp bề mặt đáp ứng”.
2. Nhiệm vụ:
• Lý thuyết về đề tài, các nghiên cứu điều chế biodiesel với xúc tác rắn.
• Điều chế và phân tích các đặc tính của xúc tác KOH/γ-Al
2
O
3
sử dụng
trong phản ứng điều chế biodiesel.
• Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng điều chế biodiesel từ mỡ
cá tra sử dụng xúc tác KOH/γ-Al
2
O
3
theo ma trận thực nghiệm xây

dựng được bằng phần mềm Statgraphics.
• Phân tích ảnh hưởng của các nhân tố nghiên cứu đến hiệu suất điều chế
biodiesel và xác định giá trị tối ưu của các nhân tố.
LỜI CẢM ƠN
Sau những năm tháng học tập dưới mái trường Đại Học Công Nghiệp
Tp Hồ Chí Minh, hành trang mà em có được chính là những kiến thức về
ngành công nghệ hóa học mà thầy cô đã truyền thụ, những kỹ năng cơ bản
ban đầu của thực tế công việc. Những kiến thức này sẽ là hành trang giúp
em bước vào cuộc sống và công việc của mình sau này.
Lời đầu tiên, em xin gởi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô Khoa
công nghệ Hóa học đã tận tâm dạy dỗ em trong suốt những năm tháng học
tập dưới mái trường. Các thầy cô không những truyền đạt cho em những
i
kiến thức sách vở mà còn chỉ bảo cho em những kinh nghiệm cuộc sống, tất
cả những điều đó sẽ giúp cho em vững tin bước vào cuộc đời sắp tới.
Em xin chân thành cảm ơn cô Lê Thị Thanh Hương, Giám Đốc Trung
tâm Công nghệ hóa học, người đã luôn tạo mọi điều kiện tốt nhất để em
nghiên cứu khoa học. Cô tận tình giúp đỡ, dìu dắt em trong suốt quá trình
thực hiện luận văn tốt nghiệp này, cũng như chia sẽ những khó khăn trong
suốt quá trình nghiên cứu. Em đã học được từ cô rất nhiều điều thật quý giá,
giúp em vững vàng hơn trước khi bước vào cuộc sống tự lập. Tình cảm và
kiến thức của cô đã dạy bảo cho em mãi mãi là một kỷ niệm không bao giờ
quên của những năm tháng học tập dưới mái trường này. Em kính chúc cô
thật nhiều sức khỏe để tiếp tục sự nghiệp trồng người của mình và gặt hái
nhiều thành công trong công việc cũng như trong cuộc sống.
Em cũng xin gởi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô trong Trung
tâm công nghệ Hoá học, các thầy cô đã giúp đỡ em rất nhiều trong suốt quá
trình thực hiện luận văn tốt nghiệp này. Em cũng cảm ơn sự động viên, giúp
đỡ và chia sẻ những khó khăn của các bạn cùng lớp trong quá trình thực
hiện luận văn.

Sinh viên
Lê Viết Tấn
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, do nguồn nhiên liệu dầu mỏ ngày càng cạn kiệt dần, cùng
với đó là vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng nên yêu cầu về một
nguồn năng lượng sạch hơn, an toàn hơn, có khả năng tái sử dụng và bền
vững lâu dài được đặt ra ngày càng cấp thiết. Trong tình hình đó, biodiesel là
một trong những giải pháp thu hút được nhiều sự quan tâm nhất.
Quá trình điều chế biodiesel có thể được phân loại thành các phương
pháp sử dụng xúc tác đồng thể, dị thể và không cần xúc tác. Hiện nay, phương
pháp sử dụng xúc tác đồng thể được sử dụng nhiều trong các qui trình sản
ii
xuất thương mại. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn còn nhiều nhược điểm.
Những nghiên cứu gần đây cho thấy rằng, phương pháp điều chế biodiesel
bằng xúc tác dị thể tỏ ra có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp điều chế
biodiesel sử dụng xúc tác đồng thể, đặc biệt là trong quá trình phân tách và
làm sạch sản phẩm.
Tuy nhiên, các nghiên cứu điều chế biodiesel sử dụng xúc tác dị thể
thường tiến hành trên nguồn nguyên liệu là các dầu béo thực vật như dầu cọ,
dầu nành…, mà chưa tập trung nhiều vào nguồn nguyên liệu dầu mỡ động vật.
Bên cạnh đó, nguồn nguyên liệu cũng là một trong những yếu tố quan trọng
trong quá trình sản xuất biodiesel, do nguyên liệu ảnh hưởng rất lớn đến giá
thành sản phẩm và chất lượng biodiesel tạo thành.
Trong khi đó, Việt Nam hiện đang có nguồn mỡ cá thô rất lớn. Giá
thành mỡ cá thô lại rất thấp, thậm chí được coi là phế phẩm của quá trình sản
xuất. Do đó, việc sử dụng lượng mỡ cá trên một cách hợp lý sẽ đem lại nguồn
lợi vô cùng lớn.
Với lợi thế về nguồn nguyên liệu như vậy, thì việc nghiên cứu điều chế
biodiesel từ mỡ cá tra ở nước ta là một hướng nghiên cứu rất đáng quan tâm.
Tất cả những vấn đề trên là cơ sở cho đề tài luận văn tốt nghiệp: ‘‘Tối ưu hoá

quá trình điều chế biodiesel từ mỡ cá tra với xúc tác KOH/γ-Al
2
O
3
bằng
phương pháp bề mặt đáp ứng”.
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
LỜI NÓI ĐẦU ii
1.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của biodiesel 1
1.1.2. Định nghĩa biodiesel và ưu nhược điểm của biodiesel 2
1.1.3. Một số phương pháp sản xuất biodiesel 4
1.1.3.1. Các nguồn nguyên liệu trên thế giới 4
iii
1.1.3.2. Các phương pháp sản xuất biodiesel 5
1.1.4. Phản ứng chuyển hóa este 7
1.1.4.1. Định nghĩa 7
1.1.4.2. Cơ chế phản ứng 7
1.2.4. Kiểm định sự tương hợp của phương trình hồi quy 8
CHƯƠNG II 16
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16
2.1. Nguyên liệu 25
2.2. Thiết bị 25
2.3. Xây dựng mô hình thực nghiệm (Design of experiments) [5, 7, 12]
26
2.4. Xây dựng mô hình toán và phân tích mối quan hệ giữa các biến với
hiệu suất tạo biodiesel 29
2.5. Phương pháp tiến hành [3, 8, 9, 11] 29
2.5.1. Điều chế xúc tác KOH/γ-Al2O3 29
2.5.1.1. Quy trình 29

2.5.1.2. Thuyết minh quy trình 30
2.5.1.3. Kiểm tra tính chất của xúc tác KOH/γ-Al2O3 30
2.5.2. Điều chế dầu biodiesel 32
2.5.2.1. Quy trình 32
2.5.2.2. Thuyết minh quy trình 32
2.5.3. Phân tích các chỉ số của metyleste tạo thành 33
2.5.3.1. Tính hiệu suất phản ứng 33
2.5.3.2. Tỷ trọng 33
2.5.3.3. Độ nhớt 34
3.1. Đặc tính của xúc tác KOH/γ-Al2O3 [1, 3, 4, 9, 11, 13, 15, 16, 17,
18] 37
3.1.1. Kết quả phân tích BET và SEM của xúc tác KOH/γ-Al2O3 37
3.1.2. Kết quả phân tích X-ray của xúc tác KOH/γ-Al2O3 37
iv
3.1.3. Kết quả phân tích nhiệt TG/DTA 39
3.1.4. Độ mạnh bazơ của xúc tác KOH/γ-Al2O3 40
3.1.5. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại IR của xúc tác KOH/γ-Al2O3
40
3.2. Hiệu suất tạo biodiesel thu được từ thực nghiệm 41
3.3. Phân tích ảnh hưởng của các nhân tố đến hiệu suất [2, 5, 7, 10, 14]
41
3.5. Mô hình bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của các nhân tố nghiên
cứu đến hiệu suất tạo biodiesel [3, 5, 10, 12, 14] 44
3.5.1. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác và nhiệt độ phản ứng 44
3.5.2. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác và thời gian phản ứng 47
3.5.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol metanol:mỡ cá và nhiệt độ phản ứng 49
3.5.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol metanol:mỡ cá và hàm lượng xúc tác51
3.6. Điều kiện tối ưu của phản ứng điều chế biodiesel 53
3.7. Khảo sát khả năng thu hồi và tái sử dụng xúc tác KOH/γ-Al2O3 . .54
3.7.1. Đặc tính của xúc tác KOH/γ-Al2O3 sau phản ứng [4, 13] 54

3.7.2. Thu hồi và tái sử dụng xúc tác KOH/γ-Al2O3 [3] 54
CHƯƠNG IV 46
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46
4.1. Kết luận chung 61
4.2. Những nội dung chưa được thực hiện 62
4.3. Kiến nghị 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO 62
v
vi
1.1. Tổng quan về biodiesel [3, 6, 12, 19]
1.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của biodiesel
Biodiesel bắt đầu được sản xuất khoảng giữa năm 1800, trong thời
điểm đó người ta chuyển hóa dầu thực vật để thu glycerol ứng dụng làm xà
phòng và thu được các phụ phẩm là methyl hoặc ethyl ester gọi chung là
biodiesel.
Năm 1893 lần đầu tiên Rudolf Diesel đã sử dụng biodiesel do ông sáng
chế để chạy máy. Năm 1912, ông đã dự báo: “Hiện nay, việc dùng dầu thực
vật cho nhiên liệu động cơ có thể không quan trọng, nhưng trong tương lai,
những loại dầu như thế chắc chắn sẽ có giá trị không thua gì các sản phẩm
nhiên liệu từ dầu mỏ và than đá”. Trong bối cảnh nguồn tài nguyên dầu mỏ
đang cạn kiệt và những tác động xấu lên môi trường của việc sử dụng nhiên
liệu, nhiên liệu tái sinh sạch trong đó có biodiesel đang ngày càng khẳng định
vị trí là nguồn nhiên liệu thay thế khả thi. Để tưởng nhớ nguời đã có công đầu
tiên đoán được giá trị to lớn của biodiesel, Nation Board Biodiesel đã quyết
định lấy ngày 10 tháng 8 hằng năm bắt đầu từ năm 2002 làm ngày diesel sinh
học Quốc tế (International Biodiesel Day).
Năm 1900 tại hội chợ thế giới tổ chức tại Pari, Diesel đã biểu diễn động
cơ dùng dầu biodiesel chế biến từ dầu lạc. Trong những năm của thập kỷ 90,
Pháp đã triển khai sản xuất biodiesel từ dầu hạt cải và được dùng ở dạng B5
(5 % biodiesel với 95 % diesel) và B30 (30 % biodiesel trộn với 70 % diesel).

1
Các nước trên thế giới đã sản xuất biodiesel với số lượng ngày càng
nhiều và tăng rất nhanh, có thể tham khảo biểu đồ hình 1.1 biểu diễn lượng
biodiesel được sản xuất trong những năm gần đây.
Hiện nay, người ta sử dụng biodiesel bằng cách pha trộn biodiesel vào
thành phần diesel từ 5 ÷ 30 %. Ở châu Âu, theo 2003/30/EC của EU thì từ
ngày 31 tháng 12 năm 2005 ít nhất là 2 % và cho đến 31 tháng 12 năm 2010
ít nhất là 5,75 % các nhiên liệu dùng để chuyên chở phải có nguồn gốc tái tạo.
Ở Mỹ, biodiesel đã được sử dụng từ năm 2005 dưới dạng B20.
Hình 1. 1 . Sản lượng Biodiesel sản xuất trên thế giới thừ năm 1999-2006
1.1.2. Định nghĩa biodiesel và ưu nhược điểm của biodiesel
Biodiesel là dầu diesel sinh học, được xem là nguồn nhiên liệu sạch,
hoàn toàn có thể thay thế nhiên liệu dầu đốt hóa thạch diesel thông thường.
Theo tiêu chuẩn ASTM thì biodiesel được định nghĩa: “là các mono alkyl
ester của các acid mạch dài có nguồn gốc từ các lipit có thể tái tạo lại như:dầu
thực vật, mỡ động vật, được sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ diesel”.
Biodiesel là một chất lỏng có màu vàng nhạt đến vàng nâu, hoàn toàn
không trộn lẫn với nước. Biodiesel có điểm sôi cao (thông thường khoảng 150
o
C hay 302
o
F), áp suất hơi thấp, trọng lượng riêng khoảng 0.86 g/cm
3
, và
hoàn toàn không phải là hóa chất độc hại. Độ nhớt của biodiesel tương đương
của dầu diesel thông thường.
Bản chất của biodiesel là sản phẩm ester hóa giữa methanol hoặc
ethanol và acid béo tự do trong dầu thực vật hoặc mỡ động vật. Tính chất vật
2
lý của biodiesel tương tự như diesel nhưng tốt hơn diesel về mặt chất thải.

Biodiesel khắc phục được những các nhược điểm của dầu thực vật như độ
nhớt quá lớn (cao gấp 6 – 14 lần diesel), chỉ số cetan thấp. Các loại biodiesel
đều có tỷ lệ % trọng lượng oxy khá lớn, đây là điều mà dầu diesel không có.
Biodiesel có thể được dùng hoàn toàn 100 % trong các loại động cơ
diesel hoặc được phối trộn với dầu diesel hóa thạch thông thường ở bất cứ tỉ
lệ nào trong các thiết bị hiện đại chạy dầu diesel. Sử dụng biodiesel có nhiều
thuận lợi cho môi trường so với diesel, cụ thể như: giảm thành phần CO trong
khí thải đến 50 % và CO
2
đến 78 %. Biodiesel chứa ít hydrocarbon thơm hơn
so với diesel thông thường, cụ thể là hàm lượng benzofluoranthene giảm 56
% và benzopyrenes giảm 71 %. Biodiesel có thể làm giảm nhiều đến 20 %
các khí thải trực tiếp dạng hạt nhỏ, các sản phẩm cháy của các chất rắn, trên
thiết bị có bộ lọc, so với dầu diesel có hàm lượng sulfur thấp (< 50ppm). Khí
thải dạng hạt được tạo ra khi đốt biodiesel giảm khoảng 50 % so với khi sử
dụng diesel có nguồn gốc hóa thạch. Đặc biệt, biodiesel có thể bị phân hủy
sinh học dễ dàng nên rất thân thiện cho môi trường.
Bên cạnh những ưu điểm trên, biodiesel cũng có nhiều nhược điểm gây
hạn chế việc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống. Việc sử dụng
nhiên liệu chứa nhiều hơn 5 % biodiesel có thể gây nên những vấn đề sau: ăn
mòn các chi tiết của động cơ và tạo cặn trong bình nhiên liệu do tính dễ bị oxi
hóa của biodiesel. Nhiệt độ đông đặc của biodiesel phụ thuộc vào nguyên liệu
sản xuất nhưng nói chung là cao hơn nhiều so với dầu diesel thành phẩm.
Điều này ảnh hưởng rất lớn đến việc sử dụng biodiesel ở những vùng có thời
tiết lạnh.
Ngoài ra, biodiesel rất háo nước nên cần những biện pháp bảo quản đặc
biệt để tránh tiếp xúc với nước. Biodiesel không bền, rất dễ bị oxi hóa nên gây
nhiều khó khăn trong việc bảo quản.
3
1.1.3. Một số phương pháp sản xuất biodiesel

1.1.3.1. Các nguồn nguyên liệu trên thế giới
Trên thực tế, người ta đã và đang nghiên cứu gần như tất cả những
nguồn dầu, mỡ có thể sử dụng để sản xuất biodiesel. Việc lựa chọn loại dầu
thực vật hoặc mỡ động vật nào phụ thuộc vào nguồn tài nguyên sẵn có và
điều kiện khí hậu cụ thể của từng vùng.
Với điều kiện ở châu Âu thì cây cải dầu với lượng dầu từ 40 % đến 50
% là cây thích hợp để dùng làm nguyên liệu sản xuất diesel sinh học.
Ở Trung Quốc người ta sử dụng cây cao lương và mía để sản xuất
biodiesel. Ngoài ra, Trung Quốc còn nghiên cứu phát triển khai thác một loại
nguyên liệu mới, đó là tảo. Khi nghiên cứu loại dầu sinh học từ tảo thành
công và được đưa vào sản xuất, quy mô sản xuất loại dầu này có thể đạt tới
hàng chục triệu tấn.
Mỹ cũng vận dụng các tiến bộ trong công nghệ sinh học hiện đại như
nghiên cứu gen đã thực hiện tại phòng thí nghiệm năng lượng tái sinh quốc
gia tạo được một giống tảo mới có hàm lượng dầu trên 60 %, một mẫu có thể
sản xuất được trên 2 tấn dầu diesel sinh học.
Các nước Tiểu Vương quốc Ảrập Thống Nhất thì sử dụng dầu jojoba,
một loại dầu được sử dụng phổ biến trong mỹ phẩm để sản xuất biodiesel.
Đối với khu vực Đông Nam Á, các nước Thái Lan, Inđônêxia,
Malaysia cũng đã đi trước nước ta một bước trong lĩnh vực nhiên liệu sinh
học. Ở Thái Lan, người ta sử dụng dầu cọ để sản xuất biodiesel và đang thử
nghiệm hạt cây jatropha, cứ 4 kg hạt jatropha ép được 1 lít biodiesel tinh khiết
100 %, đặc biệt loại hạt này không thể dùng để ép dầu ăn và có thể mọc trên
những vùng đất khô cằn, cho nên giá thành sản xuất sẽ rẻ hơn so với các loại
hạt có dầu truyền thống khác. Indonexia thì ngoài cây cọ dầu, cũng như Thái
Lan, Indonesia còn chú ý đến cây có dầu khác là jatropha.
Do chi phí cho việc trồng cây nhiên liệu lấy dầu rất thấp, hơn nữa
chúng lại rất sẵn trong tự nhiên nên trong tương lai, diesel sinh học có thể
được sản xuất ra với chi phí thấp hơn nhiều so với diesel lấy từ dầu mỏ.
4

1.1.3.2. Các phương pháp sản xuất biodiesel
Hiện nay, để sản xuất biodiesel từ những nguồn nguyên liệu khác nhau
có nhiều phương pháp. Nói chung các phương pháp này đều dựa trên nguyên
tắc làm giảm làm giảm độ nhớt và tăng chỉ số cetan cho nguyên liệu để tính
chất của nó gần giống với nhiên liệu diesel.
a. Phương pháp sấy nóng
Phương pháp này dựa trên đồ thị thay đổi của độ nhớt theo nhiệt độ của
nhiên liệu. Độ nhớt của dầu thực vật sẽ giảm khi nhiệt độ tăng lên. Tăng nhiệt
độ lên quá cao làm thay đổi trạng thái nhiệt và ảnh hưởng xấu đến hệ thống
cấp nhiên liệu. Mặt khác phương pháp này không cải thiện được trị số cetan
của mỡ cá . . . do đó phương pháp này chỉ thích hợp để áp dụng đồng thời với
các phương pháp khác.
b. Phương pháp pha loãng
Phương pháp pha loãng là một trong những phương pháp đơn giản làm
giảm độ nhớt và tăng chỉ số cetan, có thể sử dụng nhiên liệu diesel để làm môi
chất pha loãng. Pha loãng các nguyên liệu bằng diesel sẽ tạo ra một hỗn hợp
nhiên liệu mới. Đây là một hỗn hợp cơ học giữa nguyên liệu và diesel, hỗn
hợp này đồng nhất và bền vững. Các chỉ số đặc tính của hỗn hợp dầu mỡ
nguyên liệu/diesel tùy thuộc vào tỷ lệ thành phần giữa dầu mỡ nguyên liệu và
diesel và các chỉ số này thường không đạt được tính chất như diesel.
c. Phương pháp cracking
Quá trình cracking dầu mỡ động thực vật gần giống như cracking dầu
mỏ. Nguyên tắc cơ bản là cắt ngắn mạch hydrocacbon của dầu mỡ dưới tác
dụng của nhiệt độ và chất xúc tác thích hợp. Sản phẩm thường gồm nhiên liệu
khí, xăng, diesel và một số sản phẩm phụ khác. Với các điều kiện khác nhau
sẽ nhận được tỷ lệ nhiên liệu thành phẩm khác nhau. Cracking có thể thực
hiện trong môi trường khí nitơ hoặc không khí.
Nhược điểm cơ bản của phương pháp này là tốn năng lượng để điều
chế nhiên liệu. Sản phẩm thu được bao gồm nhiều thành phần nhiên liệu khác
nhau và đặc biệt là khó thực hiện được ở quy mô lớn.

5
d. Phương pháp nhũ tương hóa
Nhiên liệu ban đầu là dầu mỡ động thực vật, rượu và chất tạo sức căng
bề mặt với thiết bị tạo nhũ có thể tạo ra nhũ tương dầu mỡ – rượu, trong đó
các hạt rượu có kích thước hạt khoảng 150 nm được phân bố đều trong nhũ
tương.
Nhiên liệu thu được có độ nhớt tương đương diesel, tỷ lệ rượu càng lớn
thì độ nhớt nhũ tương càng giảm. Tuy nhiên, lúc đó dễ tạo ra các hạt nhũ
tương nhỏ, khả năng phân lớp tăng lên làm nhũ tương kém đồng nhất do đó
cần có biện pháp bảo quản thích hợp. Nhiệt độ hóa hơi của rượu thấp nên một
phần rượu bay hơi sẽ cản trở quá trình làm việc bình thường của động cơ.
e. Phương pháp este hóa
Phương pháp este hóa dầu mỡ động thực vật là phương pháp được chú
ý nhiều trong thời gian gần đây, nguyên lý chuyển hóa cơ bản có thể miêu tả
như là phản ứng của một phần tử triglyceride (axit béo không no, có độ nhớt
cao) và ba nguyên tử rượu tạo thành este của axit béo và một nguyên tử
glycerin.
Điều kiện của phản ứng này là cần có xúc tác và nhiệt độ thích hợp, khi
này lần lượt các liên kết R
1
CO_, R
2
CO_, R
3
CO_, bị tách ra khỏi phân tử
triglyceride. Các sản phẩm thay thế đầu tiên là diglyceride, sau đó là
monoglyceride và cuối cùng là glycerin. Glycerin dễ dàng được tách ra khỏi
este và sử dụng trong các ngành công nghiệp khác.
Quá trình sản xuất biodiesel theo phương pháp này có thể được mô
phỏng trong hình 1.2.

6
Hình 1. 2 . Sơ đồ thu biodiesel bằng phương pháp este hoá
1.1.4. Phản ứng chuyển hóa este
1.1.4.1. Định nghĩa
Phản ứng chuyển hóa ester còn gọi là phản ứng alcol phân, là phản ứng
giữa một este với một ancol tạo thành một este mới và một alcol mới. Đối với
nguyên liệu là dầu mỡ, thành phần este là triglycerid, phương trình phản ứng
được mô tả như sau:
1.1.4.2. Cơ chế phản ứng
Cơ chế phản ứng alcol phân với chất xúc tác có thể được tóm tắt bằng
các bước chính sau:
- Nhóm cacnonyl của triglyxerit sẽ khuếch tán trên bề mặt chất xúc tác
(khuếch tán ngoài).
- Nhóm cacbonyl bị tấn công bởi phân tử alcol (khếch tán trong) theo cơ
chế ái nhân tạo hợp chất trung gian.
- Dung môi sẽ giúp cho quá trình dịch chuyển điện tích tạo điều kiện cho
sự tách nhóm.
7
- Sự hình thành hợp chất trung gian, ankyl este được proton hóa và một
phân tử diglyxerit.
- Sự dịch chuyển hóa giải hấp phụ làm tái tạo lại chất xúc tác.
Yếu tố khiến cho xúc tác có khả năng làm tăng hiệu quả quá trình phản
ứng là nhờ vào quá trình hấp phụ nhóm cacbonyl. Sự tác động qua lại giữa
xúc tác và chất mang làm tăng tính ái điện tử của nguyên tố carbon của nhóm
carbonyl kế cận, làm cho nó dễ dàng bị tấn công bởi tác nhân ái nhân.
với:
1.2.4. Kiểm định sự tương hợp của phương trình hồi quy
Kiểm định sự tương hợp của phương trình hồi quy thu được với số liệu
thực nghiệm được tiến hành theo hai bước:
- Bước 1: Kiểm tra sự có nghĩa của các hệ số phương trình hồi quy bằng

tiêu chuẩn thống kê (chuẩn số) Student
t
α
:thực chất ở đây là kiểm tra
các hệ số b
i
= 0 hay không, hay kiểm định xem thực chất có bao nhiêu
yếu tố ảnh hưởng đến hàm mục tiêu.
Để kiểm tra
Sự sản xuất biodiesel hay còn gọi thông thường là các methyleste của
axit béo (FAME) đã thu hút sự chú ý quan trọng trong những năm gần đây vì
yêu cầu ngày càng tăng về một nguồn năng lượng sạch hơn, an toàn hơn và có
thể tái sử dụng. FAME được sản xuất chủ yếu từ dầu thực vật, đó là một
nguồn có thể tái sử dụng và duy trì lâu dài được. Quá trình sản xuất FAME có
thể được phân loại thành các phương pháp đồng thể, dị thể và không cần xúc
tác, sự phân loại này phụ thuộc vào loại xúc tác được sử dụng trong qui trình
sản xuất. Hiện tại, phương pháp sử dụng xúc tác đồng thể được sử dụng nhiều
trong các qui trình sản xuất thương mại. Tuy nhiên, phương pháp này có
nhiều vấn đề không thuận lợi.
Theo các báo cáo gần đây, phương pháp chuyển hoá ester bằng xúc tác
dị thể tỏ ra có nhiều ưu điểm hơn khi so sánh với phương pháp chuyển hoá sử
dụng xúc tác đồng thể, đặc biệt là trong quá trình phân tách và làm sạch sản
phẩm (FAME). Trong phương pháp dùng xúc tác đồng thể, các chất phản
8
ứng, xúc tác và FAME tạo ra đều tồn tại trong pha lỏng, do đó sẽ dẫn đến một
quá trình phân tách lỏng – lỏng phức tạp. Quá trình thu hồi xúc tác đồng thể
cũng rất khó khăn. Trái lại, phương pháp sử dụng xúc tác dị thể, trong đó chất
xúc tác ở dạng rắn, không có các mặt hạn chế như vậy. Quá trình phân tách
rắn - lỏng diễn ra một cách tương đối dễ dàng khi so sánh với quá trình phân
tách lỏng – lỏng, nên sự thu hồi xúc tác rắn dễ dàng hơn nhiều. Hơn nữa,

phương pháp sử dụng xúc tác dị thể sẽ loại trừ được sự hình thành của xà
phòng, do đó hạn chế được lượng nước rửa cần sử dụng. Với việc loại trừ
được sự hình thành của xà phòng, phương pháp dị thể sẽ ngăn ngừa được sự
hình thành nhũ tương trong hỗn hợp, vì nhũ tương có thể gây khó khăn cho
quá trình phân tách và làm sạch sản phẩm.
Về cơ bản, có ba kiểu xúc tác dị thể được sử dụng trong quá trình
chuyển hoá este; đó là a-xít, kiềm và enzym. Trong mỗi phương pháp, trong
đó loại chất xúc tác dị thể được sử dụng, nói chung sẽ được đặt tên theo tên
của chính loại chất xúc tác đó. Chẳng hạn, qui trình axit sẽ tương ứng với chất
xúc tác dị thể dạng axit được sử dụng trong phản ứng chuyển hoá este. Hiện
nay, có nhiều loại xúc tác dị thể khả thi được sử dụng trong quá trình chuyển
hoá este, như các oxit kim loại, các phức chất kim loại, những kim loại hoạt
động được tẩm trên các chất mang, trên zeolit, trên nhựa, trên màng, và
enzym lipaza. Một vài chất xúc tác dị thể đã được cấp bằng sáng chế và được
sử dụng trong việc sản xuất thương mại FAME, chẳng hạn những xúc tác
được tìm thấy bởi công nghệ Axens. Những chất xúc tác này được chứng
minh có hoạt tính xúc tác cao trong quá trình chuyển hoá este. Tuy nhiên, hầu
hết các chất xúc tác này được sử dụng cho các loại dầu khác như dầu nành,
dầu hạt cải hơn là dầu cọ.
Như vậy, mục tiêu chính của bài nghiên cứu này là sản xuất các
methyleste của axit béo (FAME) từ dầu cọ sử dụng khoáng vật sét KSF làm
chất xúc tác dị thể. Nghiên cứu này được hỗ trợ với quá trình thiết kế các
điều kiện thực nghiệm bằng phương pháp thống kê sử dụng phương pháp luận
bề mặt đáp ứng (RSM) để thu nhận và phân tích các dữ liệu thu được dựa trên
9
ảnh hưởng của bốn biến trong quá trình đến hiệu suất của quá trình chuyển
hoá theo phương pháp nhanh và hiệu quả với số thí nghiệm ít nhất.
2. Nguyên liệu và phương pháp tiến hành
2.1. Nguyên liệu
Dầu cọ đã tinh chế được mua từ Yee Lee Edible Oils Sdn Bhd,

Malaysia, trong khi đó methanol được mua từ hãng hoá chất R & M
Chemicals, UK. Methyl heptadecanoate (được sử dụng theo tiêu chuẩn nội
địa) và các chất chuẩn được dùng để phân tích FAME là: methyl myristate,
methyl palmitate, methyl stearat, methyl oleat, methyl linoleate được mua từ
hãng Fluka Chemie, Đức. Chất xúc tác, khoáng vật sét KSF (ở dạng bột),
cũng được mua từ Fluka Chemie, Đức, được sử dụng mà không cần bất kỳ
một quá trình xử lý nào khác. Những yêu cầu về tính chất của khoáng vật sét
KSF là độ ẩm < 12 %, a-xít tự do 8 – 12 %, và có bề mặt được bao phủ bằng
axit sulfuric. Khoáng sét KSF có một giới hạn về thời gian tồn tại, bởi vậy cần
được bảo quản trong một kho lạnh ( ở dưới -18
o
C) để duy trì được những tính
chất vốn có trước khi sử dụng.
2.2. Thiết lập các điều kiện tiến hành thực nghiệm
Mô hình thí nghiệm được lựa chọn trong bài nghiên cứu này là một mô
hình phức hợp nhiều tâm (CCD), mô hình này sẽ giúp đỡ trong việc khảo sát
các ảnh hưởng bậc 1, các ảnh hưởng bậc hai, lập phương và tích chéo của các
biến được chọn trong quá trình chuyển hoá ester (independent variables) đến
hiệu suất của của FAME tạo ra từ dầu cọ (response). Bốn biến được nghiên
cứu là nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng, tỷ lệ của methanol/ dầu và hàm
lượng xúc tác. Bảng 1 trình bày phạm vi và các mức nghiên cứu của bốn biến
độc lập này. Phương pháp CCD gồm có một bảng thí nghiệm với một ma trận
giai thừa gốc ở hai mức (1/2 x 2
4
=8), tám điểm dọc theo trục hay các thí
nghiệm ở điểm sao và năm điểm thí nghiệm ở tâm. Giá trị alpha của ma trận
CCD này được cố định là 2. Bảng ma trận đầy đủ của những thí nghiệm và
kết quả được trình bày trong bảng 2. Tất cả các biến ở mức 0 tạo thành các thí
nghiệm ở tâm và sự kết hợp của mỗi biến ở các mức cao nhất (+2) và thấp
10

nhất (-2) của nó với mức 0 của các biến khác tạo thành các thí nghiệm ở điểm
sao.
Bảng 1 – Các mức nghiên cứu của bốn biến nghiên cứu được chọn.
Biến nghiên cứu
Biến
mã hoá
Đơn vị
Mức nghiên cứu
-
α
-1 0 +1 +
α
Nhiệt độ phản ứng X
1
o
C 50 80 120 155 190
Thời gian phản ứng X
2
phút 60 120 180 240 300
Tỉ lệ dầu/methanol X
3
mol/mol 1:4 1:6 1:8 1:10 1:12
Hàm lượng xúc tác X
4
% kl 1 2 3 4 5
Mỗi giá trị hiệu suất thu được của quá trình chuyển hoá este được sử
dụng để phát triển một mô hình toán, trong đó có sự tương quan giữa hiệu
suất của FAME tạo ra từ dầu cọ với những biến ảnh hưởng được nghiên cứu,
với số mủ bậc một, bậc hai của mỗi nhân tố và tương tác đồng thời của các
nhân tố, được đưa ra dưới dạng một phương trình đa thức bậc 2 như sau:

4 4 4
2
1 1 1
. . .
o j j jj jj jj j
j i j j
Y b b x b x b x
= ≠ = =
= + + +
∑ ∑ ∑
ở đây Y là hiệu suất dự đoán của FAME tạo ra từ dầu cọ, mol/mol, x
i
và x
j
đại
diện cho những biến hoặc những tham số, b
o
là hệ số hồi qui bậc 0 (số hạng
hiệu chỉnh), b
j
là là hệ số hồi qui tuyến tính bậc 1, b
ij
là hệ số hồi qui thể hiện
sự tương tác cấp một của các nhân tố và b
jj
là hệ số hồi qui bậc 2.
2.3. Điều chỉnh mô hình toán và phân tích thống kê
Phần mềm dùng thiết kế phiên bản 6.0.6 (STAT- EASE Inc.,
Minneapolis, Mỹ) được sử dụng để phân tích hồi quy cho dữ liệu thí nghiệm
thu được nhằm đưa ra mô hình phù hợp với phương trình đa thức bậc hai đã

nêu ở trên và đánh giá ý nghĩa thống kê của phương trình mô hình toán xây
dựng được.
2.4. Quá trình nghiên cứu
Phản ứng chuyển hoá ester được thực hiện trong một bồn phản ứng với
một máy khuấy từ (hình 1). Hỗn hợp dầu cọ, chất xúc tác và methanol được
11
nạp vào trong bồn phản ứng. Cường độ khuấy trộn của máy khuấy từ được
thiết lập ở 190 - 200 vòng/phút. Nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng, tỷ lệ
dầu cọ/ methanol và hàm lượng xúc tác (khoáng sét KSF) được thiết lập theo
những giá trị đã đưa ra trong ma trận thực nghiệm đã xây dựng được trình bày
trong bảng 2. Thực nghiệm được thực hiện một cách ngẫu nhiên để ảnh
hưởng của các yếu tố không kiểm soát được là nhỏ nhất. Methanol dư từ
những mẫu sản phẩm thu được sau phản ứng được loại bỏ bằng máy cô quay.
Lớp phía trên của mẫu sản phẩm được tách ra khỏi lớp đáy của mẫu và được
làm nguội bằng n-hec-xan (dung dịch loãng) trước khi đem đi phân tích các
chỉ số của FAME.
Hình 1 - Sơ đồ tóm tắt cơ cấu thí nghiệm của quá trình chuyển hoá este
(thiết bị phản ứng)
Bảng 2 – Mô hình ma trận thực nghiệm và kết quả (sắp xếp theo mã xúc tác)
2.5. Phân tích
Quá trình phân tích các chỉ số của FAME tạo ra từ dầu cọ trong các
mẫu được thực hiện bằng phương pháp sắc khí (GC) với cột mao quản Inert
Cap WAX (30mm x 0.25mm x I.D. 0,25
m
µ
. Hê-li được sử dụng làm khí
mang. Nhiệt độ của máy lúc ban đầu là 120
o
C và được giữ trong 1 giờ, sau đó
12

tăng lên đến 220
o
C (được giữ trong15 phút) với tốc độ 4
o
C/phút. Nhiệt độ
của đầu tiêm và đầu dò được thiết lập tương ứng là 220
o
C và 250
o
C. Một
lượng khoảng 1
µ
l từ mỗi mẫu được tiêm vào trong cột. Hiệu suất của FAME
tạo ra từ dầu cọ trong quá trình chuyển hoá este được tính toán tương tự theo
phương pháp của Jitputti et al.
3. Kết quả và bàn luận
3.2. Ảnh hưởng của các biến nghiên cứu được chọn trong quá trình
chuyển hoá ester
Từ bảng 3, ta quan sát được rằng trong số bốn nhân tố độc lập được
nghiên cứu, nhiệt độ phản ứng (x
1
) có ảnh hưởng lớn nhất đến hiệu suất của
FAME tạo ra từ dầu cọ (vì có giá trị F cao nhất), tiếp theo là thời gian phản
ứng (x
2
). Tỷ lệ dầu/ methanol (x
3
) có ảnh hưởng khá quan trọng trong khi hàm
lượng xúc tác (x
4

) có những ảnh hưởng khác không quan trọng. Ảnh hưởng
bậc hai của x
1
và x
2
đến hiệu suất tạo thành FAME khá mạnh so với các biến
x
3
và x
4
. Những hệ số có ý nghĩa khác bao gồm ảnh hưởng tương tác đồng
thời ứng của các biến, cụ thể là ảnh hưởng của tương tác giữa biến x
2
và x
4
và
giữa biến x
1
và x
4
. Thời gian phản ứng dài hơn cho phép đủ thời gian cần thiết
cho quá trình chuyển hoá este xảy ra hoàn toàn, hay ít nhất là đến mức cực
đại.
Những kết quả trong bảng 2 chứng minh rằng hoàn toàn có khả năng
cải thiện hiệu suất của FAME tạo ra từ dầu cọ với sự lựa chọn chính xác các
biến ảnh hưởng đến quá trình chuyển hoá este sử dụng khoáng sét KSF làm
chất xúc tác. Hoạt tính xúc tác của khoáng sét KSF trong phản ứng chuyển
hoá este, tại tốc độ phản ứng bất kỳ, được cho là do tính axit của xúc tác. Như
ta đã đề cập trước đó, khoáng sét KSF có hàm lượng axit tự do là 8 - 12%, và
có bề mặt được bao phủ bằng axit sulfuric. Axit sulfuric là một axit mạnh

tiêu biểu, và ta biết rằng phản ứng chuyển hoá este được xúc tác bằng axit hay
bazơ, vì vậy tính axit mạnh của khoáng sét KSF này đã có đóng góp quyết
định đến hiệu suất cao của FAME tạo ra từ dầu cọ.
13
Bảng 3 – Phân tích ANOVA cho phương trình mô hình hồi qui và các hệ số sau khi
loại bỏ các hệ số không có ý nghĩa

Tuy nhiên, khi hiệu suất cực đại đạt được tại những biên của các biến
thí nghiệm được lựa chọn trong bài nghiên cứu này, các điều kiện thí nghiệm
tối ưu để đạt được hiệu suất cực đại không thể rút ra được (ngoại trừ những
điều kiện thí nghiệm tại biên của những biến nghiên cứu). Điều này cũng do
mô hình xây dựng được bằng phần mềm DOE gây ra, bởi lẽ không có hiệu
suất cực đại nào nằm bên trong miền thực nghiệm được khảo sát. Bởi vậy, mô
hình xây dựng được bằng phần mềm DOE được dùng để tạo điều kiện thuận
lợi cho việc kiểm tra chính xác ảnh hưởng của các biến và tương tác của
chúng đến hiệu suất của quá trình chuyển hoá este. Trong số bốn hệ số tương
tác được tìm thấy có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu suất tạo ra FAME từ dầu
cọ, những ảnh hưởng quan trọng là tương tác giữa biến x
2
và x
4
và giữa biến
x
1
và x
4
.
Hình 3 cho thấy có sự thay đổi hiệu suất khi thay đổi nhiệt độ phản ứng
ở hàm lượng xúc tác 2 % và 4 %. Hai biến khác của quá trình là: thời gian
phản ứng và tỷ lệ của dầu/ methanol được giữ cố định tại 180 phút và 1: 8. Ta

nhận thấy có một kết luận chung rằng tỉ lệ phần trăm cao của xúc tác sẽ dẫn
đến hiệu suất chuyển hoá tryglycerids thành methyl ester cao hơn, bởi vì hiệu
lực của các tâm hoạt động sẽ tăng cao. Tuy nhiên, kết luận này không phải
luôn luôn đúng. Ta có thể thấy trong hình 3, hiệu suất của biodiesel tạo ra ở 4
% xúc tác thấp hơn ở 2 % xúc tác khi nhiệt độ phản ứng thấp hơn 95
o
C. Điều
này có thể được giả thuyết rằng có những tương tác tồn tại giữa nhiệt độ phản
ứng với chính các tâm hoạt động trên xúc tác.
Hình 4 cho thấy có sự thay đổi trong hiệu suất tạo ra FAME từ dầu cọ
với các khoảng thời gian phản ứng khác nhau ở hàm lượng 2 % và 4 % xúc
tác. Hai biến khác của quá trình là: nhiệt độ phản ứng và tỷ lệ dầu/methanol
được giữ cố định ở 120
o
C và 1:8. Ta nhận thấy trong hình 4, khi cùng một
thời gian phản ứng ngắn hơn, hàm lượng 2 % xúc tác cho hiệu suất tạo FAME
14
thấp hơn so với 4 % xúc tác. Tuy nhiên, hiệu suất ở 2 % xúc tác tiếp tục tăng
đều cho đến khi vượt qua hiệu suất ở 4 % xúc tác sau khi phản ứng đến 210
phút. Mặt khác, ở 4 % xúc tác ta nhận thấy có một hiệu suất khá ổn định trong
hầu hết các khoảng thời gian phản ứng và giảm nhẹ khi thời gian phản ứng
lớn hơn 210 phút. Từ hiện tượng này, ta có thể kết luận rằng, sự cân bằng của
phản ứng đạt được nhanh chóng với hàm lượng 4 % xúc tác, và sau khi đạt
đến trạng thái cân bằng, phản ứng chuyển hoá este có thể dừng lại hoặc bắt
đầu dịch chuyển theo chiều ngược lại. Trạng thái cân bằng của phản ứng
chuyển hoá ở 2 % xúc tác chỉ có thể đạt được sau khoảng thời gian phản ứng
dài hơn vì tính hoạt động của các tâm hoạt tính của xúc tác nhỏ hơn, như vậy
độ chuyển hoá ở 2 % xúc tác sẽ dịch chuyển tăng dần từ 120 phút đến 240
phút. Tóm lại, tốc độ chung của phản ứng, đó là phản ứng chuyển hoá este và
phản ứng theo chiều nghịch lại, có thể chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi tổng số

những tâm hoạt tính của chất xúc tác, bởi vì các tâm hoạt tính lớn hơn sẽ tăng
tốc cho cả phản ứng thuận và phản ứng nghịch.
Hình 3- Ảnh hưởng của hai biến nhiệt
độ phản ứng và hàm lượng xúc tác
đến hiệu suất: a) mô hình bề mặt đáp
ứng; b) bản vẽ theo hai chiều
Hình 4- Ảnh hưởng của hai biến thời
gian phản ứng và hàm lượng xúc tác
đến hiệu suất: a) mô hình bề mặt đáp
ứng; b) bản vẽ theo hai chiều
4. Kết luận
Dựa trên các kết quả thí nghiệm thu được, ta có thể kết luận rằng khoáng sét
KSF có thể được sử dụng làm chất xúc tác rất hiệu quả cho sự chuyển hoá dầu
cọ thành FAME. Tuy nhiên, nghiên cứu tương lai trên chất xúc tác này vẫn
cần có những kiểm tra trên phạm vi rộng hơn đối với những tham số nghiên
cứu này, và cũng cần bổ sung thêm những tham số mới có thể có trong quá
trình phản ứng như cường độ khuấy trộn, áp suất phản ứng …theo hướng
thương mại hóa công ngh
15
CHƯƠNG II
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên liệu
- Mỡ cá: Công ty xuất nhập khẩu Afiex, An Giang.
- KOH: 82 %, (Shantou Xilong, Quảng Đông, Trung Quốc).
- Al(OH)
3
: 97 %, (Xing Ta, Quảng Đông, Trung Quốc).
- Metanol công nghiệp: 90 %.
2.2. Thiết bị
- Máy khuấy từ có gia nhiệt: CB162 Stuart, BioCote.

- Lò vi sóng: MM-820ABN 800W, Hitoshi.
- Lò nung: 4800Furnace, Barnstead Thermolyne.
- Tủ sấy: Shellab.
- Máy sàng rung: A200, Retsch. Kích thước các rây sàng từ 75 – 220
m
µ
.
- Nhớt kế: 100 S746 Cannon, Instrusment.
- Bể điều nhiệt: Memmert.
- Cân phân tích: CP 324S Sartorius, Sartorius AG Gottingen, Germany.
- Phễu chiết.
- Máy sấy tóc.
- Chén nung bằng Niken.
- Cối nghiền hoá chất.
- Becher 100ml và 250 ml.
- Bình cầu hai cổ.
- Hệ thống sinh hàn hồi lưu.
- Cá từ.
- Nhiệt kế 100
o
C.
- Bình hút ẩm.
- Bình tỷ trọng 10 ml: A44, IsoLab, Germany.
- Đồng hồ bấm giây.
Hình 2. 1 : Hệ thống phản ứng điều chế biodiesel
1. Bình cầu hai cổ
2. Bếp khuấy từ
3. Sinh hàn hồi lưu
4. Nhiệt kế
5. Giá đỡ

6. Kẹp
7. Phễu chiết
2.3. Xây dựng mô hình thực nghiệm (Design of experiments) [5, 7, 12]
Mô hình thí nghiệm được lựa chọn trong bài nghiên cứu này là một mô
hình phức hợp nhiều tâm (CCD: central composite design), mô hình này sẽ
giúp đỡ trong việc khảo sát các ảnh hưởng bậc 1, các ảnh hưởng bậc hai, lập
phương và tích chéo của các biến được chọn trong quá trình chuyển hoá este
(independent variables) đến hiệu suất của biodiesel tạo ra từ mỡ cá (response).
Mô hình thí nghiệm CCD này còn giúp cho việc tiến hành nghiên cứu và phân
tích thống kê các dữ liệu thực nghiệm thu được một cách chính xác và nhanh
nhất, với số thí nghiệm cần thực hiện là ít nhất. Bốn biến được chọn nghiên
cứu là nhiệt độ phản ứng (
o
C), thời gian phản ứng (phút), tỷ lệ của mỡ
cá:methanol (mol/mol) và hàm lượng xúc tác (%). Hàm đáp ứng được chọn
để khảo sát là hiệu suất tạo biodiesel trong phản ứng chuyển hoá (đơn vị tính
là %). Bảng 2.1 trình bày phạm vi và các mức nghiên cứu của bốn biến độc
lập được chọn để khảo sát.
Bảng 2. 1 . Phạm vi và các mức nghiên cứu của bốn biến được chọn.
Mức nghiên cứu của các nhân tố được lựa chọn như trên bởi việc xem
xét giới hạn hoạt động của các thiết bị thí nghiệm và các tính chất của các tác
chất phản ứng. Trên mức nhiệt độ 65 °C, được xác định là điểm sôi của
methanol, vì vậy lượng methanol sẽ bay hơi đáng kể trước khi tham gia phản
ứng và nhiệt độ cao sẽ thúc đẩy phản ứng phụ, đó là phản ứng xà phòng hoá,
làm giảm hiệu suất tạo biodiesel. Mức thấp hơn nhiệt độ 55 °C, khi đó nhiệt
độ sẽ không đủ để phản ứng có thể diễn ra hoàn toàn. Mức nghiên cứu của tỉ
lệ xúc tác được chọn là 5 % và 7 % được chọn theo các các tài liệu đã nghiên
cứu trước đó. Mặc dù tỉ lệ mol của methanol và mỡ cá theo phương trình hoá
học là 3:1, nhưng do đây là một phản ứng thuận nghịch nên theo nguyên lý
Lechardie, ta phải chọn một tác chất dư, ở đây ta chọn methanol, và căn cứ

vào các báo cáo trong các nghiên cứu trước đây ta chọn mức cao cho tỉ lệ
methanol/mỡ cá là 9:1 và mức thấp là 7:1. Thời gian phản ứng nếu quá dài có
thể làm phản ứng dịch chuyển theo chiều ngược lại hoặc phát sinh các phản
ứng phụ khác, chẳng hạn như phản ứng xà phòng hoá; ngược lại nếu quá ngắn
thì triglycerides chưa chuyển hoá hoàn toàn thành metyleste (ME). Theo các
tài liệu nghiên cứu trước đây, ta chọn mức cao cho thời gian phản ứng là 120
phút và mức thấp là 60 phút.
Giữa các biến mã hoá (x
i
) và các giá trị biến thật (Z
i
) đã chọn để nghiên
cứu ở các mức nghiên cứu khác nhau được liên hệ với nhau qua các hệ thức
sau:
ithuc io
i
i
Z Z
x
λ
−
=
Trong đó:
- Z
io
: giá trị nghiên cứu ở mức 0 (mức gốc).
-
i
λ
: khoảng biến thiên của biến nghiên cứu. Giá trị của

i
λ
được
tính nhờ biểu thức sau: