Xác định thành phần mỡ cá. Điều chế xúc tác để tổng hợp etyl este từ mỡ cá

Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
1
LỜI CẢM ƠN


Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc nhất tới GS.TS Đinh Thị Ngọ,
người đã tận tình hướng dẫn, chỉ đạo sâu sắc về mặt khoa học, và quan tâm, động viên,
giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn
thành đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong ngành Công Nghệ Hoá Dầu, Khoa
Hoá Môi - Trường, Trường Đại học Dân Lập Hải Phòng, những người đã tận tình dạy
dỗ và giúp đỡ em rất nhiều trong suốt thời gian học tập.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân, và bạn bè đã chia
sẻ khó khăn, động viên, giúp đỡ, tạo thêm động lực cho em trong suốt thời gian học
tập và làm đồ án tốt nghiệp.
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn!

Hải Phòng, tháng 7 năm 2010
Bùi Thị Thu Thuỷ



Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
2
MỞ ĐẦU


Ngày nay, dung môi ngày càng có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp và
trong đời sống hằng ngày. Tại Châu Âu, mỗi năm sử dụng đến hơn 5 triệu tấn dung

môi/năm. Tại Việt Nam mỗi năm cũng tiêu thụ từ 300.000 ÷ 500.000 tấn/năm và tất cả
dung môi này chủ yếu đều được nhập ngoại. Dung môi được dùng chủ yếu để pha sơn,
tẩy mực in, keo dán, mỹ phẩm… và chúng có nguồn gốc chủ yếu từ các nguồn dầu
khoáng. Việc thay thế dung môi từ dầu khoáng bằng các dung môi có nguồn gốc sinh
học ngày càng trở nên cấp thiết do: Nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn
kiệt, hơn nữa việc sử dụng dung môi hóa thạch gây hại cho người và môi trường như
gây ngộ độc nếu nuốt phải, gây kích ứng da và mắt, gây thủng tầng ôzôn, gây ô nhiễm
đất và nước. Trong khi đó, các loại dung môi sinh học có khả năng hòa tan tốt, ít độc
hại, ít bay hơi, không bắt cháy, có khả năng phân hủy sinh học, có thể sử dụng trong
ngành công nghệ thực phẩm.
Các thông số liên quan đến tính an toàn và sự ảnh hưởng tới môi trường là những
yếu tố quan trọng để đánh giá việc lựa chọn dung môi. Tính kinh tế của dung môi cũng
là một yếu tố cần phải tính đến vì hiện nay giá thành của nó còn cao hơn dung môi dầu
khoáng. Tuy nhiên điều này có thể khắc phục bằng việc sử dụng những nguồn nguyên
liệu sẵn có và rẻ tiền, thêm vào đó việc ứng dụng công nghệ tiên tiến vào sản xuất
cũng giúp làm giảm giá thành của sản phẩm.
Lượng dung môi sử dụng hàng năm trên thế giới là rất lớn, vì vậy việc tìm ra và
sản xuất dung môi sinh học thay thế một phần dung môi hóa thạch có ý nghĩa to lớn
tới môi trường, sức khỏe con người. Tại Việt Nam, mỡ cá tra và cá basa là nguyên liệu
rẻ tiền, ít được quan tâm sử dụng trong thực tế. Hơn nữa, do quá trình phân hủy sinh
học, mỡ cá làm ô nhiễm môi trường tại các khu vực chế biến xuất khẩu cá công
nghiệp. Bởi vậy. nghiên cứu tổng hợp dung môi từ mỡ cá mang lại lợi ích to lớn đối
với môi trường và kinh tế
Trước tình hình như vậy, trong bối cảnh tính an toàn sinh học và bảo vệ môi trường
ngày càng được coi trọng, việc tổng hợp được các tiền chất để pha chế dung môi sinh
học đáp ứng được các yêu cầu về môi trường và sức khỏe con người là vấn đề mang
tính khoa học và thời sự cao.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
3

Để thực hiên được các nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp, em đã nghiên cứu tổng hợp
được etyl este từ mỡ cá là thành phần chủ yếu và quan trọng nhất trong dung môi sinh
học.
Nôi dung cần được giải quyết bao gồm: Xác đinh được thành phần của mỡ cá. Điều
chế xúc tác để tổng hợp etyl este từ mỡ cá, nghiên cứu cấu trúc và các đặc tính hóa lý
của xúc tác. Tổng hợp và đánh giá chất lượng sản phẩm của etyl este thu được để sử
dụng làm dung môi sinh học
Đồ án đã đóng góp được những điểm mới sau đây:
- Xác định được thành phần của mỡ cá từ đó đưa ra được các biện pháp tối ưu nhất
để xử lý các nguồn mỡ có chất lượng thấp: đã ôi thiu hoặc đã qua sử dụng, chỉ số axit
cao và gần như không có giá trị kinh tế. Từ đó, sử dụng mỡ cá đã tinh chế làm nguyên
liệu cho phản ứng tổng hợp etyl este.
- Khảo sát và tìm ra chế độ tối ưu chế tạo xúc tác dị thể KOH/MgSiO
3
để tổng hợp
etyl este từ mỡ cá với hiệu suất cao trên 90%. Với xúc tác di thể KOH/MgSiO
3
thì ta
có thể tiến hành tái sử dụng, tái sinh nhiều lần, dễ tách lọc sản phẩm, ít tiêu tốn năng
lượng.
- Tổng hợp được etyl este từ nguồn nguyên liệu mỡ cá phế thải rẻ tiền, từ đó nâng
cao giá trị kinh tế của mỡ cá và giải quyết việc ô nhiễm môi trường tại các khu chế
biến và và xuất khẩu cá da trơn. Ngoài ra có thể nói, đây là một trong những nghiên
cứu đầu tiên tổng hợp alkyl este từ etanol do quá trình tổng hợp và tinh chế etyl este
khó khăn hơn rất nhiều so với metyl este. Nhưng so với metanol chủ yếu được tổng
hợp hóa học và vô cùng độc hại, etanol lại là một nguồn nguyên liệu có khả năng tổng
hợp sinh học, không độc hại đối với con người và môi trường sống. Bởi vậy dung môi
sinh học đã tổng hợp được hoàn toàn thân thiện với môi trường và con người.

Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
4
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

1.1. TỔNG QUAN VỀ DUNG MÔI HỮU CƠ.
1.1.1 Khái niệm.
Dung môi là chất lỏng có khả năng hòa tan chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí để tạo
thành thành hỗn hợp phân tán đồng nhất ở mức phân tử hay ion gọi là dung dịch .
Dung môi thông dụng hàng ngày chúng ta thường gặp là nước.
Dung môi hữu cơ chỉ tất cả các dung môi là hợp chất hữu cơ có chứa nguyên tử
cacbon.
Dung môi thường có điểm sôi thấp và dễ dàng bay hơi hoặc có thể được loại bỏ
nhờ chưng cất để thu được chất đã hòa tan trong dung môi [1,3].
1.1.2 Phân loại dung môi.
Để có thể sắp xếp dung môi thành một hệ thống hợp lý, thống nhất là một vấn đề
khó khăn. Song, có thể phân loại dung môi theo những cách sau:
1.1.2.1. Phân loại theo các hằng số vật lý.
a. Nhiệt độ sôi tại 760mmHg.
+) Dung môi có nhiệt độ sôi thấp: nhiệt độ sôi < 100
o

C.
+) Dung môi có nhiệt độ sô trung bình: 100 đến 150
o
C
+) Dung môi có nhiệt độ sôi cao: nhiệt độ sôi > 150
o
C.
b. Độ bay hơi (nếu ta thừa nhận ete ở 20
o
C và độ ẩm tương đối 65 ± 5% là chất có chỉ
số bay hơi bằng 1).
+) Dung môi dễ bay hơi: chỉ số bay hơi < 10.
+) Dung môi bay hơi trung bình: chỉ số bay hơi trong khoảng 10÷35.
+) Dung môi khó bay hơi: chỉ số bay hơi >35.
Độ bay hơi không chỉ phụ thuộc vào điểm sôi mà còn phụ thuộc vào nhiệt hóa hơi
của chất lỏng. [1,13].
c. Độ nhớt (tại 20
o
C).
+) Dung môi ít nhớt: độ nhớt động học < 2 cP.
+) Dung môi có độ nhớt trung bình: độ nhớt động học trong khoảng 2÷10 cP.
+) Dung môi có độ nhớt cao: độ nhớt động học >10 cP.
d. Momen lưỡng cực.
Những dung môi có phân tử với momen lưỡng cực vĩnh cửu gọi là dung môi lưỡng
cực, ngược lại dung môi có phân tử không có momen lưỡng cực vĩnh cửu gọi là dung
môi không lưỡng cực. [1,4,6].
e. Hằng số điện môi.
Những dung môi có hằng số điện môi cao có tác dụng như những dung môi phân
li. Đôi khi người ta còn gọi là dung môi phân cực, ngược lại là những dung môi có
hằng số điện môi thấp gọi là dung môi không phân cực [1,6].

1.1.2.2. Phân loại theo hợp chất hóa học.
Dựa theo cấu tạo hóa học, các dung môi thông thường thuộc vào loại các hợp chất sau:
hydrocacbon béo và thơm, dẫn xuất clo và nitro của chúng, ancol, axit cacboxylic,
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
5
este, amit, nitril, ete, xeton và sulfonic. Hiện nay, các muối nóng chảy được coi là một
nhóm dung môi mới. Đối lập với các dung môi hữu cơ, có thể gọi chúng là chất nóng
chảy phân tử, những chất điện ly nóng chảy được gọi là chất lỏng ion là những dung
môi rất thuận lợi cho các phản ứng hóa học hữu cơ, kim loại. Chúng cũng là môi
trường thuận lợi cho các phản ứng hữu cơ. Nhiệt độ cần thiết để có được chất nóng
chảy hoàn toàn không bắt buộc phải cao vì một số muối như các tetrahexylamoni
benzoat là chất lỏng ngay ở nhiệt độ phòng [1,5].
1.1.2.3. Phân loại theo tính chất axit-bazơ
Theo định nghĩa của Bronsted thì axit là những chất cho proton, còn bazơ là những
chất có khả năng nhận proton. [1,5].
Những dung môi tự ion hóa vừa có tính chất bazơ, vừa có tính chất axit được gọi là
dung môi lưỡng tính [1].
1.1.2.4. Phân loại theo tương tác đặc biệt với chất tan.
Theo Parker, có thể chia dung môi thành dung môi không proton lưỡng cực và
proton lưỡng cực dựa vào tương tác đặc biệt với các anion và cation. Trong đó trước
hết phải kể đến tính lưỡng cực và khả năng tạo liên kết hydro. Có thể bổ sung thêm
vào hai nhóm một nhóm thứ ba, nhóm dung môi không proton phân cực[3,5].
Những dung môi không proton không phân cực là những dung môi có hằng số điện
môi thấp (e < 15) và mômen lưỡng cực không lớn (µ = 0 – 2D). Tương tác của những
phân tử dung môi này với chất tan không mạnh và được gây ra bởi lực định hướng, lực
cảm ứng và lực khuếch tán không đặc trưng. Các hợp chất hydrocacbon mạch hở,
thơm và dẫn xuất thế halogen của chúng, các amin bậc ba và cacbon sunfua thuộc
nhóm này.
Những ion không proton lưỡng cực có hằng số điện môi cao (e > 15) và mô men lưỡng

cực lớn (µ > 2,5D). Mặc dù chúng có những nguyên tử hydro, nhưng chúng không phải là
chất cho proton để tạo liên kết hydro. Những dung môi quan trọng của nhóm này là
dimetylfomahit, dimetylaxetamit, dimetylsunfoxit, axeton, nitrometan, axetonitril,
nitrobenzen, lưu huỳnh đioxit, propylencacbonat, axit hexametyltriamit phosphoric [1].
1.1.2.5. Phân loại theo nguồn gốc dung môi.
Dung môi được chia thành hai nhóm: dung môi có nguồn gốc dầu khoáng và dung
môi có nguồn gốc từ thực vật, động vật (hay còn gọi là dung môi sinh học) [1].
1.1.3 Tƣơng tác giữa dung môi và chất tan.
Trong quá trình hòa tan, dung môi tác động vào chất tan để tăng trạng thái phân
tán. Trong quá trình hòa tan thì có tác động của các lực sau:
Tương tác giữa các phân tử: Trong quá trình hòa tan của chất tan A vào trong
dung môi B, lực liên kết giữa các phân tử trong một cấu tử (K
A-A
và K
B-B
) bị triệt tiêu,
và một lực mới được tạo thành giữa dung môi và phân tử chất tan:

BBAA
KK
→
BA
K2

Một chất tan dễ dàng tan trong trong một dung môi nếu lực hấp dẫn nội phân tử
của hai chất này gần giống nhau. [5].
Lực ion (lực Coulomb): Lực hấp dẫn giữa các ion của các điện tích trái dấu được
gọi là lực Coulomb. Lực Coubomb của hai ion 1 và 2 phụ thuộc vào điện tích e
1
và e

2
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
6
của từng ion và phụ thuộc vào khoảng cách r
1
giữa hai ion. Lực Coulomb được biểu
diễn bằng công thức sau:
12
12
2
.ee
K
r


Bảng 1.1 Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của các lực tương tác nội phân tử

Loại lực tƣơng tác Tƣơng tác giữa các cấu tử Phụ thuộc vào nhiệt độ
Lực ion- ion Giữa các ion Yếu
Lực ion -lưỡng cực Giữa các ion và các lưỡng cực Yếu
Lực phân tán Giữa các lưỡng cực nguyên tử Yếu
Lực liên kết hydro Giữa các nhóm nguyên tử Mạnh

Lực Coulomb tạo ra sự bền vững cho các tinh thể ion (ví dụ như NaCl). Khi một
hợp chất tan trong một dung môi phân cực (momen lưỡng cực ) thì sự phân ly và sự
solvat hóa xảy ra đồng thời với sự xuất hiện ion. Lực tương tác giữa các ion tỷ lệ
nghịch với hằng số lưỡng điện của dung môi. [5,13].
Lực tương tác lưỡng cực-lưỡng cực: Lực lưỡng cực – lưỡng cực là lực tương tác
giữa các phân tử có momen lưỡng cực giữa hữu hạn, vĩnh cửu. Lực hấp dẫn của là kết

quả của sự hòa tan của phân tử phân cực (
1
) trong một dung môi phân cực (
2
)
được biểu diễn theo công thức sau:
12
4
.
DD
K
r

Lực lưỡng cực - lưỡng cực phụ thuộc lớn vào nhiệt độ.
Lực cảm ứng: lực cảm ứng là kết quả của tương tác giữa lưỡng cực vĩnh cửu và
lưỡng cực cảm. Do điện trường của lưỡng cực phân tử dẫn đến việc thay đổi tích điện
trong những phân tử lân cận và dẫn đến hiện tượng cảm ứng. Lực cảm ứng được tính
theo công thức sau:




Trong đó:
K
DDi
: Lực cảm ứng
: Độ phân cực
r : Khoảng cách giữa hai lưỡng cực
Lực liên kết hydro: lực liên kết hydro tồn tại trong các chất có nhóm hydroxyl
hoặc nhóm amino (như trong nước, rượu, axit, glycol và amin) và những phân tử này

là các chất cho hydro và tạo liên kết với những chất nhận hydro như este và xeton.
Nước, rượu và amin đóng vai trò là cả chất cho và nhận hydro. Liên kết hydro rất yếu
tồn tại trong halogen và lưu huỳnh. Liên kết hydro phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ [5].
2
7
.
DDi
K
r
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
7
1.1.4. Tính chất vật lý của dung môi hữu cơ.
Đây một yếu tố quan trọng khi lựa chọn dung môi trong các ứng dụng. Trước tiên,
dung môi phải ở trạng thái lỏng dưới áp suất và nhiệt độ mà nó được sử dụng. Các tính
chất nhiệt động của dung môi như: mật độ, áp suất bay hơi, nhiệt trị và sức căng bề
mặt, độ nhớt, khả năng khuếch tán, khả năng dẫn nhiệt cũng được quan tâm. Tính chất
điện, tính chất quang học, và từ tính và momen lưỡng cực, hằng số điện môi cũng
được xem xét. Ngoài ra, các đặc điểm về phân tử của dung môi như: kích thước, bề
mặt, thể tích của phân tử dung môi cũng phải được khảo sát [10].
1.1.4.1. Sự solvat hóa.
Khi chất tan hòa tan vào một dung môi hay một hỗn hợp dung môi thì lực hấp dẫn
giữa các phân tử của chất tan giảm đi bởi vì phân tử dung môi thâm nhập vào giữa các
phân tử chất tan và cuối cùng chúng tạo thành một lớp bao quanh các phân tử chất tan.
Quá trình này gọi là quá trình solvat. Độ lớn của lực solvat và số phân tử dung môi
trong lớp bao quanh phân tử chất tan phụ thuộc vào thông số tan, momen lưỡng cực,
liên kết hydro, độ phân cực, kích thước phân tử chất tan và dung môi. Số phân tử dung
môi trong phức hợp dung môi - chất tan được xác định bằng độ solvat beta. Độ solvat
tăng khi kích thước của phân tử dung môi giảm và tăng cùng với thông số tan [5,10].
1.1.4.2. Khả năng pha loãng.

Bảng 1.2. Sự phụ thuộc của khả năng pha loãng vào nhiệt độ
(dung môi: Nitrat xellulo, chất pha loãng: Toluen)

Dung môi - 10
0
C 20
0
C 50
0
C
Ety axetat
Butyl axetat
Amyl axetat
Octyl axetat
2,48
2,74
2,66
1,85
2,58
2,70
2,52
1,74
2,62
2,61
2,26
1,44

Nếu một chất không phải là dung môi được thêm từng giọt vào dung dịch nitrat
xenlulo, thì nitrat xellulo sẽ kết tủa hoặc hình thành dạng gel. Tỉ lệ thể tích của chất
không hòa tan/dung môi mà chất tan chưa bị kết tủa gọi là tỉ lệ pha loãng. Tỉ lệ pha

loãng được xác định dựa vào kinh nghiệm chứ không thể đo chính xác. Tính hòa tan
của một hỗn hợp dung môi được xác định dựa vào toluene hoặc butanol (những chất
này đóng vai trò chất pha loãng). Tỉ lệ pha loãng phụ thuộc vào nhiệt độ. Dung môi có
kích thước phân tử nhỏ, khả năng hòa tan tăng khi nhiệt độ tăng, những dung môi có
kích thước phân tử lớn thì trái lại. Trong trường hợp khác, tỉ lệ pha loãng giảm khi
nhiệt độ giảm, Ví dụ như nitrat xellulo trong các chất butyl axetat (hoặc etyl glycol,
metyl isobutyl xeton) tỉ lệ pha loãng giảm khi nhiệt độ giảm do nitrat xellulo tạo thành
dạng gel khi tăng nhiệt [10].
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
8
1.1.4.3. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử tới khả năng hòa tan.
Khi khối lượng phân tử tăng lên, khả năng hòa tan giảm do sự tăng lên của lực
tương tác nội phân tử. Ví dụ, benzene tan hòa toàn trong etanol, trong khi antraxen và
etanol chỉ tan vào nhau một phần. Axit axetic hòa tan styren nhưng không hòa tan
polystyren, trong khi poly vinyl axetat không bị hòa tan.
Do khối lượng phân tử rất lớn nên những polymer liên kết chéo không tan trong
dung môi dù nhiệt độ tăng. Tuy nhiên, chúng phồng lên trong dung môi tùy thuộc vào
bản chất và mật độ của liên kết chéo trong dung môi [10].
1.1.4.4. Sự hòa tan và khả năng tan.
Với tỷ lệ hữu hạn, quá trình hòa tan phụ thuộc vào bề mặt của chất tan, độ tinh thể
hóa, nhiệt độ và tỉ lệ phân tán của nó trong dung môi.
Khe hở trộn lẫn: Một số cặp dung môi có thể trộn lẫn với dung môi kia theo tất cả
các tỷ lệ và trong nhiệt độ hòa tan giới hạn.
Khe hở hòa tan có thể xuất hiện do lực tương tác nội phân tử phụ thuộc mạnh vào
nhiệt độ. Trong hỗn hợp trietylamin - nước, liên kết hyđro N…H - O yếu. Ở nhiệt độ
hơn 17
0
C, liên kết hydro sẽ bị phá hủy và sự hòa tan không xảy ra [5,13].
1.1.4.5. Tính hút ẩm.

Một số dung môi đặc biệt (dung môi có chứa nhóm hydroxyl) là những chất hút ẩm,
chúng hấp thụ ẩm trong không khí đến một mức nào đó khi đạt được cân bằng. Lượng
nước hấp thụ được phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm không khí. Glycol ete và rượu là
những chất có tính hút ẩm khá mạnh [4,9].
1.1.4.6. Tỷ trọng và độ khúc xạ.
Nhiệt độ sôi, tỷ trọng và chỉ số khúc xạ được dùng để đánh giá độ tinh khiết của
dung môi.
Người ta thường xác định tỷ trọng của một dung môi ở 20
o
C và liên hệ với tỷ trọng
của nước ở 4
o
C. Tỷ trọng của hầu hết các dung môi giảm khi tăng nhiệt độ [1,2,6].
1.1.4.7. Khả năng bay hơi của dung môi.
Dung môi được phân loại dựa theo nhiệt độ sôi của nó:
+ Dung môi có nhiệt độ sôi thấp: nhỏ hơn 100
o
C.
+ Dung môi có nhiệt độ sô trung bình: 100 đến 150
o
C.
+ Dung môi có nhiệt độ sôi cao: lớn hơn 150
o
C.
Tỷ lệ bay hơi của dung môi phụ thuộc vào những yếu tố sau đây:
+ Áp suất bay hơi của nhiệt độ làm việc.
+ Nhiệt cung cấp.
+ Độ liên kết phân tử.
+ Sức căng bề mặt.
+ Khối lượng phân tử dung môi.

+ Sự chảy rối của khí quyển.
+ Độ ẩm của không khí.
Trong thực tế, thời gian bay hơi của một lượng dung môi nhất định được xác định
bằng cách so sánh với thời gian bay hơi của dietyl este trong cùng điều kiện thí
nghiệm. [1,9,13].
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
9











Hình 1.1. Đường cong áp suất hơi của một số dung môi

1.1.4.8. Độ nhớt và sức căng bề mặt.
Độ nhớt của một dãy đồng đẳng của dung môi tăng khi khối lượng phân tử tăng.
Dung môi mà phân tử chứa nhóm hydroxyl có độ nhớt cao hơn do có liên kết hydro.
Độ nhớt của dung môi có ảnh hưởng lớn tới độ nhớt của dung dịch. Độ nhớt giảm khi
tăng nhiệt độ.
Sức căng bề mặt của dung môi liên quan tới mật độ năng lượng kết dính và áp suất
nội tại của chất lỏng.
1.1.4.9. Mật độ hơi (khối lượng riêng của hơi).

Bảng 1.3. Mật độ hơi tương đối của một số dung môi.

TT Dung môi Mật độ hơi (g/m
3
)
1 Toluen 3
2 Xylen 3
3 Etanol 1

Mật độ hơi là khối lượng của hơi dung môi trên một m
3
thể tích không khí trong
điều kiện cân bằng ở 101,3 kPa. Mật độ hơi tương ứng với lượng dung môi trong
không khí ở trạng thái bão hòa và phụ thuộc vào nhiệt độ.

Mật độ hơi tương đối ds được tính theo công thức sau:



Trong đó:
o ds: Mật độ hơi tương đối
o M
s
: Khối lượng phân tử của dung môi
o M
air
: Khối lượng phân tử trung bình của không khí. M
air
= 28,95 g/mol.
Trong điều kiện lý tưởng, mật độ hơi tương đối không phụ thuộc vào nhiệt độ. Mật

độ hơi tương đối của một số dung môi được ghi trong bảng 1.3.
Áp suất hơi
a – Diclo metan
b – Etyl axetat
c – Butyl axetat
d – Butanol
e – Butyl glycol
f – Butyl diglycol
Nhiệt độ
s
air
M
ds
M
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
10
1.1.4.10. Tính chất nhiệt và điện của dung môi.
Hằng số lưỡng điện và độ dẫn nhiệt giảm khi nhiệt độ tăng. Nhiệt độ mà tại đó hỗn
hợp hơi dung môi - không khí bốc cháy khi tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa gọi là nhiệt
độ chớp cháy của dung môi. Nhiệt độ chớp cháy tăng khi áp suất hơi giảm.
Hỗn hợp hơi dung môi - không khí không chỉ bốc cháy khi tiếp xúc với ngọn lửa
trực tiếp mà có thể tự bốc cháy khi đạt tới nhiệt độ tự bốc cháy [1,6,9].
1.1.4.11. Hỗn hợp đẳng phí.
Sự liên kết phân tử giữa các thành phần của hỗn hợp có thể dẫn tới trong hệ có
điểm sôi cố định ở một nồng độ đã biết. Điểm sôi này có thể thấp hơn hoặc cao hơn so
với từng cấu tử thành phần. Benzen-nước, benzen-etanol, axeton-clorofom là các ví dụ
về hỗn hợp đẳng phí [5].
Hỗn hợp đẳng phí có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của từng cấu tử thành phần có
ứng dụng quan trọng trong công nghiệp sơn do nước và dung môi sẽ bay hơi nhanh

hơn thông thường.
Tuy nhiên, hỗn hợp đẳng phí cũng có những bất lợi như: điểm chớp cháy thấp hơn
(so với từng cấu tử thành phần), giới hạn cháy nổ cao hơn, tỉ lệ bay hơi cao hơn sẽ dẫn
đến ảnh hưởng không tốt trên bề mặt sơn.
Dung môi có thông số tan và liên kết hydro trung bình thích hợp để làm chất bắc
cầu, đặc biệt là xeton và glycol ete. Butyl glycol, diglycol, và triglicol thường được sử
dụng bởi nhóm kị nước và nhóm ưa nước [1,6].
1.1.4.12. Thông số Hidebrand.
Đây là một trong những thông số quan trọng để dự đoán khả năng hòa tan của dung
môi

Trong đó:
: Thông số Hildebrand

c
: mật độ năng lượng liên kết

H
: Nhiệt bay hơi
R : Hằng số khí
V
m
: Thể tích phân tử
T : Nhiệt độ
1.1.5 Tính chất hóa học của dung môi.
Tính trơ về mặt hóa học là điều kiện tiên quyết để sử dụng một chất lỏng như dung
môi. Hydrocacbon dãy béo và dãy thơm là những chất hóa học trơ và thỏa mãn điều
kiện này. Alcohol là chất bền vững về mặt hóa học nhưng lại phản ứng với kim loại
kiềm, kim loại kiềm thổ và nhôm tạo ra muối.
Este và xeton là những chất hóa học khá bền vững trong điều kiện bình thường. Vì

thế, nó được ứng dụng nhiều trong công nghiệp sơn. Tuy nhiên, cần chú ý este có thể
bị thủy phân tạo thành rượu và axit. Tỷ lệ thủy phân của este phụ thuộc vào cấu trúc
của nó [1,5].
1/2
[]
m
H RT
c
V
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
11
1.1.6. Các chỉ tiêu đánh hữu cơ.
1.1.6.1. Độ tan trong nước (ASTM D 1722).
Chỉ tiêu này xác định độ tan của dung môi trong nước. Mẫu đo được pha loãng 10
lần với nước và hỗn hợp này được kiểm định điểm vẩn đục. Nếu mẫu không xuất hiện
điểm vẩn đục thì mẫu được đánh giá là qua thử nghiệm [1,4,6].
1.1.6.2. Độ nhớt (ASTM D445).
Độ nhớt là tính chất của một chất lỏng, được xem là ma sát nội tại của chất lỏng và
cản trở sự chảy của chất lỏng.
Nguyên nhân gây ra độ nhớt là do ái lực cơ học giữa các hạt cấu tạo các chất lỏng.
Độ nhớt động học là tỷ số giữa độ nhớt động lực và tỷ trọng của nó (cả hai được
xác định ở cùng nhiệt độ và áp suất) [1,3,6].
1.1.6.3. Chỉ số Kauri-butanol (ASTM D 1133).
Phép đo giá trị Kauri-butanol là phép đo điểm vẩn đục để đánh giá độ mạnh của
dung môi hydrocacbon. Giá trị Kauri-butanol của một dung môi thể hiện lượng tối đa
dung môi có thể thêm vào dung dịch nhựa kauri (một loại nhựa copal) trong rượu
butylic mà không gây ra vẩn đục. Nhựa kauri tan ngay vào rượu butylic nhưng không
tan trong dung môi hydrocacbon, dung dịch nhựa sẽ chỉ tồn tại trong một giới hạn pha
loãng. Những dung dịch mạnh như toluene có thể cho thêm vào dung dịch rượu

butylic-kauri một lượng lớn mà chưa làm cho dung dịch bị vẩn đục. Những dung dịch
yếu có giá trị Kauri-butanol thấp như hexan thì ngược lại [9,10].
Phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa trị số Kauri-butanol và tham số hòa tan
Hidelbrand :

0,04 14,2KB
[12]

Trong đó: : Tham số hòa tan Hildelbrand
KB : Trị số Kauri-Butanol.













Hình 1.2. Chỉ số Kauri-butanol của một số chất

Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
12
1.1.6.4. Khả năng phân hủy sinh học của sản phẩm.
Các thử nghiệm đánh giá khả năng phân hủy sinh học đơn giản được thực hiện dựa

trên việc đo sự giảm COD hoặc đo sự giải phóng CO
2
hoặc sự tiêu thụ O
2
[11].
Theo qui định 67/548/ CEE một chất được xem là dễ phân hủy sinh học nếu trong
thử nghiệm đánh giá khả năng phân hủy sinh học tiến hành trong 28 ngày chất đó đạt
được các mức độ phân hủy sau đây sau 10 ngày thử nghiệm:
+ 70% phân hủy đối với thử nghiệm dựa trên có sở đo COD.
+ 60% phân hủy dựa trên cơ sở đo mức tiêu thụ O
2
hoặc giải phóng CO
2
.
1.1.6.5. Đánh giá điểm chớp cháy cốc kín.
Điểm chớp cháy được định nghĩa là “nhiệt độ thấp nhất mà tại đó khi nhiên liệu
được đốt nóng, hơi nhiên liệu sẽ thoát ra tạo với không khí xung quanh một hỗn hợp
mà nếu đưa ngọn lửa đến gần, chúng sẽ bùng cháy rồi phụt tắt như một tia chớp”.
Trong trường hợp của dung môi sinh học, thí nghiệm này được dùng để xác định
lượng ancol còn lại trong metyl este.
Điểm chớp cháy là thông số dùng để phân loại khả năng bắt cháy của các vật liệu .
Điểm chớp cháy đặc trưng của metyl este tinh khiết thường cao hơn 200
0
C và người ta
xếp chúng vào nhóm chất không bắt cháy. Tuy nhiên trong quá trình sản xuất và tinh
chế metyl este, không phải tất cả metanol đều được loại khỏi sản phẩm cho nên dung
môi có thể sẽ dễ bắt cháy và nguy hiểm hơn khi thao tác và bảo quản nếu điểm chớp
cháy cốc kín thấp [1,4,6].
1.1.6.6. Tính ăn mòn tấm đồng.
Thử nghiệm ăn mòn tấm đồng được sử dụng để xác định khả năng ăn mòn của

dung môi. Thử nghiệm này nhằm đánh giá sự có mặt của axit trong dung môi sinh học.
1.1.6.7. Tỷ trọng.
Tỷ trọng là tỷ số giữa trọng lượng riêng của một vật ở một nhiệt độ nhất định và
trọng lượng riêng của một vật khác được chọn là chuẩn, xác định ở cùng vị trí. Đối với
các loại sản phẩm dầu lỏng đều được lấy nước cất ở nhiệt độ 4
0
C và áp suất 760
mmHg làm chuẩn.
Có ba phương pháp xác định tỷ trọng là:
+ Dùng phù kế.
+ Dùng cân thủy tĩnh.
+ Dùng picnomet.
Phương pháp dùng picnomet là phương pháp phổ biến nhất, dùng cho bất kể loại
chất lỏng nào. Phương pháp này dựa trên sự so sánh trọng lượng của mỡ với nước cất
trong cùng một thể tích và nhiệt độ. Phương pháp dùng phù kế thì không chính xác
bằng phương pháp picnomet nhưng nhanh hơn [1,4,6].
1.1.7. Độc tính, nguy cơ của dung môi và vấn đề thay thế dung môi khoáng.
Ngày nay, người ta lại càng đặc biệt chú ý tới những nguy hiểm liên quan tới việc
sử dụng dung môi và có khuynh hướng thay thế những loại dung môi mang nhiều
nguy cơ, được sử dụng trong thời gian dài vì những lí do lịch sử, bằng những dung
môi ít nguy hại hơn. Ví dụ, benzen, một dung môi có nhiều công dụng nhưng là chất
gây ung thư được thay thế bằng những dung môi ít độc hơn (như toluen hay xylen).
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
13
Dung môi có tác động khác nhau tới con người, cây cối. Ảnh hưởng của nó phụ
thuộc vào lượng dung môi và thời gian tiếp xúc. Trong một thời gian tiếp xúc ngắn,
một lượng lớn dung môi có thể ảnh hưởng ngay lập tức. Tuy nhiên, nếu hấp thụ một
lượng nhỏ dung môi nhưng trong thời gian dài có thể gây ra ảnh hưởng mãn tính. [9].
Hơi dung môi sau khi hít phải sẽ đi vào phổi, vào mạch máu rồi tích tụ lại ở những

nơi có hàm lượng lipit cao như dây thần kinh, não, tủy xương, mô mỡ, gan, thận.
Những tế bào này bị tổn hại vì chính những dung môi đó hoặc sản phẩm phân hủy của
dung môi đó. Dung môi có thể đi vào cơ thể qua đường da. Triệu chứng của nhiễm độc
dung môi tức thời là đau đầu, hoa mắt, buồn ngủ, mất ý thức. Nhiễm độc mãn tính khó
phát hiện hơn nhiễm độc tức thời.
Những tác hại tới da của dung môi thường gặp ở những dung môi có tính axit hoặc
tính bazơ mạnh. Tác động của dung môi tới da có hai trường hợp:
+ Dung môi hòa tan lớp chất béo tự nhiên làm cho da bị nứt tạo điều kiện cho vi
sinh vật và những bụi bẩn thâm nhập vào da dễ dàng hơn.
+ Dung môi có thể tác động trực tiếp dẫn đến cháy và bỏng.
Những dung môi có khả năng hấp thụ dễ dàng qua da và đi vào cơ thể bao gồm:
anilin; benzen; butyl glycol; etyl glycol axetat; etyl benzen; isopropyl glycol; cacbon
disunfit; metanol; metyl glycol; nitro toluen; nitro benzen; isopropyl benzen; dioxin.
Các nghiên cứu cho thấy, một số dung môi có khả năng gây ung thư, biến đổi gen,
ảnh hưởng đến sinh sản (nhiễm độc bào thai).
Nguy cơ khác của dung môi là khả năng cháy nổ khi hơi dung môi tạo ra dạng cháy
nổ hoặc tạo hỗn hợp gây nổ với không khí. Dung môi có nhiệt độ tự cháy nổ thường
trên 200
o
C. Khi đó, sự cháy nổ tự diễn ra trong không khí không cần cung cấp thêm
nhiệt.
Hơi dung môi nặng hơn không khí, chúng sẽ lắng xuống dưới và có thể di chuyển
một khoảng cách lớn mà không bị pha loãng. Một số dung môi khi cháy tạo ra các chất
cực độc như phosgene và dioxine. Ngoại trừ một số dung môi chứa clo như diclo
metan và clorofom, hầu hết các dung môi hữu cơ là những chất dễ bắt cháy và rất dễ
bay hơi. Vì vậy phải thận trọng khi dùng dung môi ở nhiệt độ cao.
1.2. SO SÁNH DUNG MÔI CÓ NGUỒN GỐC DẦU MỎ VÀ DUNG MÔI SINH
HỌC.
1.2.1. Dung môi có nguồn gốc dầu mỏ.
Dung môi có nguồn gốc dầu mỏ được ứng dụng chủ yếu và rộng rãi trong công

nghiệp. Nó chiếm tới hơn 90% sản lượng dung môi trên toàn thế giới. Dung môi có
nguồn gốc dầu mỏ được phân thành các loại sau:
• Dung môi dầu mỏ.
• Ete dầu mỏ.
• Nhóm xăng dung môi gồm có: xăng dung môi dùng cho công nghiệp cao su, xăng
dung môi dùng cho công nghiệp sơn và xăng dung môi dùng trong các mục đích kỹ
thuật. [1,3,6].

Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
14
1.2.1.1. Ete dầu mỏ.
Ete dầu mỏ là hỗn hợp của các loại hydrocacbua dãy metan và được chế tạo từ
các sản phẩm chưng cất trực tiếp, sản phẩm alkyl hóa và các sản phẩm tổng hợp.

Bảng 1.4. Đặc trưng kỹ thuật của các loại Ete dầu mỏ (ΓOCT.11992)

Các chỉ tiêu kỹ thuật Loại 40-70 Loại 70-100
1. Khối lượng riêng ở 20
0
C, g/cm
2
max 0,650 0,695
2. Nhiệt độ cất -10%,
0
C min
- 95% min
36
70
70

100
3. Các hydrocacbon chưa bão hòa, thơm, S, H
2
O, tạp cơ học Không có Không có

1.2.1.2. Dung môi dầu mỏ
Dung môi dầu mỏ là hỗn hợp chủ yếu của các hydrocacbon thơm có thành phần cất
từ 110
0
C đến 200
0
C. Dung môi dầu mỏ được sản xuất chủ yếu từ các quá trình nhiệt
phân các phần cất của dầu mỏ (như dầu hỏa-gazoin). [1,4,6,9].
Dung môi dầu mỏ được dùng cho công nghiệp tráng men, sơn dầu và nhuộm.

Bảng 1.5. Dung môi dầu mỏ dùng cho công nghiệp sơn

Các chỉ tiêu Mức chỉ tiêu yêu cầu
1.Khối lượng riêng ở 20
o
C, g/cm
2
min 0,848
2.Thành phần cất:
- Nhiệt độ sôi đầu,
o
C min
- 90% TT được cất ở nhiệt độ,
o
C min

120
160
3. Độ hóa hơi theo xylen max 2
4. Hàm lượng lưu huỳnh,% khối lượng max 0,10
5. Hàm lượng các chất bị sulfonic hóa, %KL min 85
6. Nhiệt độ chớp cháy cốc hở,
o
C min 17
7. Axit và kiềm tan trong nước Không có
1.2.1.3. Xăng dung môi.
Xăng dung môi là hỗn hợp của các paraffin, các xycloparafin và các hydrocacbon
có giới hạn sôi từ 150 ÷ 220
0
C. Xăng dung môi là chất lỏng trong suốt, ổn định hóa
học, không ăn mòn và có mùi êm dịu.
Xăng dung môi được ứng dụng rộng rãi để chiết dầu và mỡ thực vật, sản xuất keo
trong công nghiệp cao su, chế tạo sơn và vecni. Ngoài ra, chúng còn được sử dụng cho
các mục đích kỹ thuật khác nhau như: rửa các chi tiết máy, giặt quần áo, tổng hợp da
nhân tạo…[1,3,4,6].
* Xăng dung môi dùng cho công nghiệp cao su
Xăng dung môi dùng cho công nghiệp cao su là phân đoạn có nhiệt độ sôi thấp,
chưng cất trực tiếp từ dầu mỏ hoặc từ quy trình reforming xúc tác đã khử thơm. Xăng
dung môi có giới hạn trong khoảng sôi hẹp (80
0
C ÷120
0
C), nhằm đảm bảo cho chúng
có khả năng bay hơi nhanh.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ

-
15
* Xăng dung môi dùng cho công nghiệp sơn
Xăng dung môi dùng trong công nghiệp sơn được sản xuất từ phân đoạn xăng
chưng cất trực tiếp từ dầu mỏ và được chưng cất lại trong khoảng sôi hẹp165
0
C ÷
200
0
C. Hàm lượng hydrocacbon thơm đạt tới 16%. Xăng dung môi còn được gọi là
xăng trắng hay xăng thơm, thuộc họ dung môi hydrocacbon. Về bản chất, xăng dung
môi là một sản phẩm dầu mỏ được lấy từ cuối phân đoạn xăng và kerosen.
Xăng dung môi được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp sơn dầu và một số ngành
công nghiệp khác như làm chất pha sơn, làm khô sơn, cho in mầu trên vải. Vì vậy, nó
còn có tên là xăng pha sơn. Ngoài ra, xăng dung môi còn được dùng để khử dầu mỡ
trên bề mặt kim loại, pha chế chất đánh bóng, lau khô [3,6].
Loại xăng này phải hòa tan tất cả các thành phần không bay hơi của sơn, khi bay
hơi không có mùi, có vận tốc bay hơi xác định được, không bay hơi nhanh quá và cũng
không bay hơi chậm quá làm ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt của sơn.
Bảng 1.6. Đặc trưng các loại xăng dung môi kỹ thuật theo tiêu chuẩn Nga.


Các chỉ tiêu chất lƣợng sản
phẩm

Xăng dung môi sử dụng cho các mục đích
Kỹ thuật
ΓOCT-8505-57
Công nghiệp sơn
ΓOCT-3134-78

Công nghiệp cao su
ΓOCT-443-76
ЬP-1 ЬP-2
1.Tỷ trọng , max
2.Thành phần cất,
o
C, max
- Điểm sôi đầu
- 10%TT
- 50% TT
- 90% TT
- 97,5% TT
% thể tích cất được, min
-Trước 110
o
C
-Trước 120
o
C
-Trước 200
o
C
-

45
88
105
145
170

-
-
-
0,795

<165
-
-
-
-

-
-
98
0,730

>80
-
-
-
-

93
98
-
0,73/0,7

>80
-
-

-
-

93/98
98
-
3. Hàm lượng S, % KL max 0,025 0,025 0,020 0,020
4.Chỉ số iot, g/100 g, max 2,0 - - -

5. Độ axit mgKOH/100 ml, max 0,6 - - -
6. Hàm lượng nhựa,mg/100g, max 2,0 - - -
7. Chớp cháy cốc kín
o
C, max - 33 - -

8. Test trên các vết dầu - - chịu được chịu được
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
16
* Xăng dung môi dùng cho mục đích kỹ thuật
Xăng dung môi dùng cho mục đích kỹ thuật có thành phần phân đoạn rộng hơn
ứng với khoảng sôi 45 ÷ 170
0
C. Loại xăng này có nhiệt độ sôi đầu nhỏ nhất trong các
loại xăng dung môi (không thấp hơn 45
0
C), là loại chất lỏng dễ bay hơi, độc hại và dễ
cháy nổ.
* Xăng chiết
Xăng chiết thu được thông qua quá trình reforming bằng chất xúc tác, đã được tách

chất thơm và có thành phần cất hẹp [3,6].
Xăng chiết được dùng chủ yếu trong các nhà máy sản xuất dầu dùng phương pháp
chiết để thu được dầu thực vật, dùng để tách mỡ khỏi da. Ngoài ra, xăng chiết cũng
được dùng làm dung môi trong công nghiệp cao su và sơn dầu (loại làm khô nhanh).
1.2.2. Thay thế các dung môi hữu cơ có nguồn gốc dầu mỏ.
Nhu cầu sử dụng dung môi rất cao, nên mặc dù độc hại, người ta vẫn tiếp tục sử
dụng. Để giảm thiểu các nguy cơ, đã có nhiều biện pháp được áp dụng như: tái sử
dụng, tuần hoàn, quản lí an toàn, thu hồi… nhưng việc tìm ra những dung môi khác
thay thế những dung môi độc hại này là nhu cầu cấp thiết.
Những dung môi thay thế phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
Thân thiện với môi trường và an toàn với sức khỏe con người.
Hiệu năng sử dụng cao.
Thỏa mãn yêu cầu về kinh tế, giá những dung môi này phải nằm trong giới hạn
có thể chi trả được.
Sản xuất được với số lượng lớn, có mặt rộng rãi trên thị trường.
Những dung môi có nguồn gốc sinh học đang cạnh tranh với dung môi hóa thạch.
Các sản phẩm có triển vọng nhất là những dung môi sản xuất từ dầu mỡ động thực vật.
1.2.3 Dung môi sinh học.
1.2.3.1. Khái niệm.
Dung môi sinh học là những dung môi có nguồn gốc từ nguyên liệu sinh học. Từ
ngô, gạo, dầu thực vật người ta đã tiến hành điều chế được những dung môi có tính
hòa tan tốt, có nhiều triển vọng thay thế cho dung môi hoá thạch truyền thống. Từ dầu
vỏ chanh điều chế được D-limone, từ ngô điều chế etyl lactat, từ dầu thực vật và mỡ
động vật điều chế metyl este của axit béo [9,10].
Việc thay thế dung môi hóa thạch độc hại bằng những dung môi sinh học thân
thiện với môi trường đem lại rất nhiều lợi ích, là nền móng cho sự phát triển ổn định
và bền vững.
Để được ứng dụng rộng rãi, dung môi sinh học phải thỏa mãn những tiêu chuẩn sau:
Tính hiệu quả cao trong sử dụng.
Khả năng chi trả được.

Khả năng sản xuất với số lượng lớn.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
17
1.2.3.2. Ưu điểm của dung môi sinh học.
Dung môi sinh học có nhiều ưu điểm nên ngày nay người ta đã đang nghiên cứu và
sản xuất dung môi sinh học.
Dung môi sinh học không độc hại tới sức khỏe con nguời. Đây là ưu điểm lớn nhất
của dung môi sinh học. Khi sử dụng dung môi sinh học người công nhân không cần sử
dụng các thiết bị bảo hộ đặc biệt, dung môi sinh học không gây kích ứng da và mắt,
gây nhức đầu, choáng váng nên năng suất của người lao động được cải thiện, giảm
thiểu các bệnh nghề nghiệp. Ưu điểm này làm cho dung môi sinh học được ứng dụng
trong y tế, mỹ phẩm, dược phẩm.
Dung môi sinh học có nguồn gốc từ thực vật nên hầu hết đều phân hủy dễ dàng. Ưu
điểm này là nhân tố góp phần vào sự phát triển bền vững của xã hội vì dung môi sinh
học không làm ảnh hưởng tới hệ sinh thái [9,13].
Có điểm chớp cháy và điểm sôi cao hơn dung môi từ dầu mỏ. Đặc điểm này làm
cho dung môi sinh học an toàn hơn dung môi có nguồn gốc từ dầu mỏ. Nguy cơ cháy
nổ do dung môi giảm đi.
Hàm lượng chất làm thủng tầng ozone (ODCs) thấp, chất gây ô nhiễm thấp
(HAPs), chất hữu cơ bay hơi (VOAs) thấp. Ưu điểm này có dung môi sinh học có ý
nghĩa lớn trong việc bảo vệ môi trường
Không có mùi khó chịu và không gây kích ứng da. Dung môi sinh học có thể được
ứng dụng làm mỹ phẩm.
1.2.3.3. Nhược điểm của dung môi sinh học
Ngoài những ưu điểm kể trên thì dung môi sinh học có những nhược điểm đáng kể
làm cho nó chưa được sử dụng rộng rãi.
Giá thành cao. Đây là nhược điểm lớn nhất của dung môi sinh học. Dung môi
sinh học thướng đắt hơn dung môi dầu mỏ từ 2 - 4 lần nên vì lợi ích kinh tế nên người
ta vẫn tiếp tục sử dụng dung môi hóa thạch. Để khắc phục vấn đề này cần phải tìm

cách áp dụng các công nghệ mới để hạ giá thành sản phẩm.
Hạn chế về nguồn nguyên liệu. Do khủng hoảng kinh tế và những biến đổi khí
hậu nên vấn đề nguyên liệu cho dung môi sinh học ngày càng khó khăn. Diện tích
trồng các cây nguyên liệu ngày càng bị thu hẹp do những lo ngại về an ninh lương
thực.
Do hiệu quả của dung môi sinh học chưa cao. So với dung môi dầu mỏ thì dung
môi sinh học thường không đáp ứng được những chỉ tiêu kỹ thuật mong muốn và hiệu
quả của dung môi sinh học thường thấp hơn so với dung môi dầu mỏ [13].
1.2.3.4. Những ứng dụng và triển vọng của dung môi sinh học.
Hiện nay, dung môi sinh học đã được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp
và trong cuộc sống. Những ứng dụng tiêu biểu của dung môi sinh học là:
* Ứng dụng trong ngành sơn.
Dung môi sinh học có khả năng phân hủy sinh học và có khả năng bay hơi tương
đương thậm chí cao hơn dung môi có nguồn gốc dầu mỏ thường sử dụng. Do các ưu
điểm này, dung môi sinh học được ứng dụng trong ngành sơn, nhựa alkyd.
* Ứng dụng trong ngành in.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
18
Ở một số nước, như Mỹ đã ứng dụng metyl este làm mực để in bao bì đựng thực
phẩm. Loại mực này có những ưu điểm sau:
Thân thiện với môi trường, nhờ việc thay thế sản phẩm dầu mỏ bằng dung môi
sinh học có thể phân hủy sinh học và có nguồn gốc thực vật.
Ít độc hại vì loại bỏ được dư lượng hydrocacbon thơm chứa trong dầu khoáng.
Dễ sử dụng hơn các loại mực thông thường.
* Dung môi để sản xuất nhựa đường biến tính.
Dung môi sinh học trên cơ sở metyl este dầu thực vật được ứng dụng trong
công nghiệp chế biến nhựa đường từ khoảng năm 1997. Những ưu điểm của loại nhựa
đường này là:
Thân thiện với môi trường, không có các chất hữu cơ dễ bay hơi trong thành

phần.
Cải thiện được những điều kiện làm việc của người sử dụng (không khói, không
mùi, không kích ứng da và mắt).
Độ an toàn cao, điểm chớp cháy lớn hơn 200
o
C.
Có độ kết dính tự nhiên giữa các hạt đá rất tốt.
* Ứng dụng trong tẩy rửa các bề mặt công nghiệp.
Trong số các dung môi được nghiên cứu, dung môi trên cơ sở etyl este mỡ thực vật
có ứng dụng trong tẩy mực in, tẩy sơn trên nền hoặc rửa súng phun sơn, tẩy dầu mỡ
của nhựa đường, thay thế cho các hợp chất chứa clo, axeton, các hydrocacbon mạch
thẳng.
Ưu điểm:
Phân hủy sinh học 100%.
Dễ dàng và không tốn kém khi thu hồi và tái sử dụng.
Hòa tan nhựa, polyme và mực in tốt.
Đặc tính thẩm thấu cao.
1.3 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO DUNG MÔI SINH HỌC TỪ NGUỒN NGUYÊN
LIỆU MỠ ĐỘNG VẬT THẢI.
Dung môi sinh học được chế tạo từ nhiều thành phần khác nhau bao gồm: alkyl
este, alkyl lactate và phụ gia. Đây là những thành phần tốt để chế tạo dung môi sinh
học vì chúng đáp ứng được các chỉ tiêu kỹ thuật của dung môi sinh học, nhưng trong
đó alkyl este là các tiền chất chính để pha chế dung môi. Vì vậy trong phạm vi đồ án
này, em nghiên cứu chế tạo etyl este từ nguồn nguyên liệu mỡ động vật thải và etanol,
từ đó sử dụng để pha chế dung môi sử dụng cho các mục đích được yêu cầu [10,15].
1.3.1 Nguyên liệu sản xuất.
Nguyên liệu sản xuất etyl este là các loại mỡ động vật với thành phần chính là các
este của glyxerin với các axit béo bậc cao, có tên là triglyxerit.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-

19
1.3.1.1 Thành phần hóa học của mỡ động vật
- Lipit: Đây là cấu tử quan trọng trong mỡ động vật. Lipit là chất hòa tan tốt trong
các dung môi hữu cơ không phân cực như xăng, tetraclorua cacbon và những chất
khác, nhưng không tan trong nước. Trong các mô mỡ động vật, lipit thường liên kết
với các chất khác như protein, saccarit và dẫn xuất của chúng tạo thành các kiểu hợp
chất khác nhau và bền vững [4,5].
- Triglyxerit: Triglyxerit là thành phần chiếm chủ yếu (95% đến 98%) của lipit mỡ
động vật. Về cấu tạo hóa học, chúng là các este của rượu ba chức glyxerit với axit béo.
Trong thành phần hóa học, các axit béo ở dạng đơn chức mạch thẳng, có số nguyên tử
cacbon chẵn (phổ biến có 16,18 nguyên tử cacbon). Trong mỡ động vật, bao gồm cả
các axit béo no và không no, trong đó, hàm lượng các axit béo no cao hơn nhiều so với
hàm lượng axit béo no trong dầu thực vật.
Những axit béo phổ biến trong mỡ động vật là axit oleic (C18), linoleic (C18:2),
axit béo không no như axit panmitic (C16), axit stearic (C18).
- Photpho lipit: Là lipit phức tạp, thường có photpho và nitơ. Hàm lượng dao động
từ 0,25 đến 2% so với lượng mỡ. Về cấu tạo hóa học, photpho lipit là dẫn xuất của
triglyxerit.
- Sáp: Theo cấu tạo, sáp thuộc loại lipit đơn giản. Chúng là các este của axit béo
mạch cacbon dài (có từ 20 - 26 nguyên tử cacbon) và rượu 1 hoặc 2 chức.
Sáp có vai trò bảo vệ các mô mỡ khỏi tác động cơ học, tác động của độ ẩm (quá
thấp hoặc quá cao) và những tác động có hại của các enzym. Sáp dễ bị thủy phân
nhưng ở điều kiện mạnh hơn và chậm hơn so với các chất béo. Sự có mặt của sáp
trong mỡ làm mỡ bị đục vì những hạt tinh thể không lắng thành cặn mà tạo thành
những hạt lơ lửng.
- Hợp chất chứa nitơ: Hợp chất tạo thành nitơ trong cơ thể động vật chiếm 20 ÷
25% khối lượng toàn cơ thể. Trong mỡ động vật, ngoài các thành phần chính là các
triglyxerit, thì tồn tại một hàm lượng nhỏ các protein. Ngoài ra, trong quá trình chế
biến, tách mỡ khỏi động vật, cũng có một phần protein từ các bộ phận khác lẫn vào
mỡ. Trên 90% các hợp chất có nitơ là protein.

- Axit béo : Thành phần khác nhau của mỡ động vật đó là các axit béo. Các axit
béo có trong mỡ động vật phần lớn ở dạng kết hợp trong glyxerit và một lượng nhỏ ở
trạng thái tự do. Các glyxerit có thể thủy phân thành các axit béo theo phương trình
phản ứng sau:
CH
2
-O-CO-R
1
CH
2
-OH R
1
-COOH
| |
HC-O-CO-R
2
+ 3H
2
O ↔ HC-OH + R
2
-COOH
| |
CH
2
-O-CO-R
3
CH
2
-OH R
3

-COOH
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
20
Thông thường, axit béo sinh ra từ dầu mỡ có thể chiếm 95% trọng lượng dầu mỡ
ban đầu. Về cấu tạo, axit béo là những axit cacboxylic mạch thẳng có cấu tạo khoảng
từ 6 đến 30 nguyên tử cacbon. Các axit béo này có thể no hoặc không no [2].
Theo bảng số liệu 1.7, có thể thấy rằng thành phần các axit béo có trong mỡ động vật
rất đa dạng và phong phú, bao gồm các axit có số cacbon từ 12 đến 24. So với dầu thực
vật thì hàm lượng các axit béo no có mặt trong mỡ động vật cao hơn, vì vậy mỡ động vật
có nhiệt độ nóng chảy và độ nhớt cao hơn nhiều so với dầu thực vật. Đặc biệt trong mỡ
bò, hàm lượng các axit béo no cao hơn so với các loại mỡ động vật khác nên nó có nhiệt
độ nóng chảy rất cao (từ 50 đến 55
o
C). Trong khi đó, mỡ cá có hàm lượng axit béo không
no cao hơn, tuy dễ bị oxi hóa dẫn đến ôi thiu, nhưng vì thế nó lại có nhiệt độ nóng chảy và
độ nhớt thấp, dễ dàng sử dụng làm nguyên liệu tổng hợp alkyl este.
Từ bảng thành phần các axit béo trong mỡ động vật, có thể rút ra một nhận xét: hầu
hết các axxit béo đều có số cacbon là chẵn. Điều này có thể giải thích bằng quá trình
tổng hợp sinh học axit béo trong tự nhiên. Ở động thực vật nhờ các protein vận động,
hai loại enzym Acetyl-CoA có 2 nguyên tử cacbon và Manolyl-CoA có ba nguyên tử
Cacbon được ngưng tụ với nhau tạo ra Butyryl- CoA có 4 nguyên tử cacbon và giải
phóng ra một phân tử CO
2
. Sau đó lại Butyryl- CoA tiếp tục ngưng tụ với enzym
Manolyl-CoA để tạo ra các axit béo khác có 6 nguyên tử cacbon và tiếp tục giải phóng
ra 1 phân tử CO
2
. Cứ như thế các axit béo lần lượt được tạo ra với chỉ các số cacbon
chẵn [35].

Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
21
Bảng 1.7. Thành phần axit béo của một số loại mỡ động vật [31].

Thành phần các
axit béo(% trọng
lƣợng)
Loại mỡ
Mỡ bò Mỡ lợn Mỡ gia
cầm
Cá
trích
Cá
mòi
Cá mòi
dầu
Cá
basa/tra
C12:0 - - - 0.1 0.1 0.15 -
C14:0 2.8-4.0 1.3-1.8 0.2-2 6.1 6.7 7.3 1-4
C14:1 0.5-1.0 - ≤0.2 - - - -
C15:0 0.4-0.5 0-0.2 ≤ 0.2 0.4 0.7 0.6 -
C16:0 23-27 23-26 19-27(22) 10.8 17.8 19 22-30
C16:1 2.3-4.2 1.4-3.7 5-10(6) 7.3 6.0 9.0 1-3
C16:2 - - - 0.6 1.1 1.8 -
C16:3 - - - 6.7 0.6 1.6 -
C16:4 - - - 1.3 1.7 2.5 -
C17:0 1.0-1.4 0.3-0.5 ≤0.3 0.3 0.8 0.9 -
C17:1 - 0.2-0.4 ≤0.3 0.3 0.3 - -

C18:0 15.5-23 12.8-17.7 5-11(6) 1.4 3.6 4.2 6-7
C18:1 36.5-43 39-45 37-53(42) 10.3 13.0 13.2 45-50
C18:2 1.4-3.9 8.5-12 9-25(18) 1.0 1.5 1.7 11-16
C18:3 0.3-0.8 0.6-1.2 ≤2(1) 2.1 1.3 1.6 -
C18:4 - - - 0.1 0.1 0.2 -
C19:1 - - - 0.1 - - -
C20:0 0.1-0.2 0-0.3 - 0.1 0.4 0.4 0.3-0.5
C20:1 0.1-0.6 0.5-1.3 - - - - -
C20:2 - - - 0.15 0.4 0.7 -
C20:3 - - - 0.4 0.9 1.0 -
C20:4 - - - 0.8 1.1 1.5 -
C20:5 - - - 7.4 11 11 -
C21:0 - - - 0.1 0.1 0.0 -
C21:5 - - - 0.2 0.5 0.6 -
C22:0 - - - 0.15 0.2 0.2 -
C22:1 - - - 21.1 3.8 0.6 0.2-0.5
C22:2 - - - 0.2 0.1 0.2 -
C22:3 - - - - 0.2 0.1 -
C22:4 - - - 0.3 0.7 0.5 -
C22:5 - - - 0.8 1.3 0.9 -
C22:6 - - - 6.7 13.0 9.1 -
C23:0 - - - 0.1 0.1 0.1 -
C24:0 - - - 0.2 0.1 0.2 -
C24:1 - - - 0.8 0.6 0.3 -

* Sự ảnh hưởng của thành phần cấu tạo các axit béo đến chất lượng alkyl este.
Chất lượng các alkyl este phụ thuộc khá nhiều vào thành phần, cấu tạo và nguồn
gốc của các axit béo. Với các dầu mỡ chủ yếu gồm các axit béo có mạch cacbon lớn
như C
18

, C
20
thì khi tổng hợp alkyl este, sản phẩm có tỷ trọng, độ nhớt lớn. Với các
axit béo có hàm lượng không no cao thì các alkyl este sản phẩm dễ dàng bị oxi hóa,
làm biến chất sản phẩm. Nhưng nếu hàm lượng axit béo no cao, thì sản phẩm lại có độ
nhớt cao, ứng dụng làm biodiesel và dung môi sinh học không đủ tiêu chuẩn chất
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
22
lượng. Hơn nữa, so sánh alkyl este từ mỡ động vật và dầu thực vật thì alkyl este mỡ
động vật không có các chất chống oxi hóa tự nhiên như dầu thực vật nên sản phẩm dễ
bị oxi hóa và biến chất hơn. Do đó, với alkyl este từ mỡ động vật, cần pha chế thêm
các phụ gia chống oxi hóa để đảm bảo chỉ tiêu chất lượng [19,20].
1.3.1.2. Tính chất vật lý của mỡ động vật
- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ đông đặc: Vì các mỡ khác nhau có thành phần hóa
học khác nhau. Do vậy, các loại mỡ khác nhau có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ đông
đặc khác nhau. Các giá trị này không ổn định thường nằm trong một khoảng nào đó.
Do trong thành phần của mỡ động vật chủ yếu là các triglyxerit của các axit béo có
gốc hydrocacbon no, nên nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ đông đặc của mỡ động vật
thường rất cao. Chúng thường đóng rắn ngay ở nhiệt độ thường. Nhiệt độ này dao
động trong khoảng từ 25÷55
o
C.
- Tính tan của mỡ động vật: Vì mỡ động vật không phân cực do vậy chúng tan rất
tốt trong dung môi không phân cực, tan rất ít trong rượu và không tan trong nước. Độ
tan của mỡ phụ thuộc vào nhiệt độ.
- Màu của mỡ động vật: Thành phần các hợp chất trong dầu quyết định màu của
mỡ. Mỡ tinh khiết có màu vàng nhạt hoặc màu trắng ngà do carotenoit và các dẫn xuất
của nó.
- Khối lượng riêng: Khối lượng riêng của mỡ động vật thường nhẹ hơn nước, d

20
=
0,907 ÷ 0,971, mỡ càng no thì khối lượng riêng càng cao.
- Chiết quang: Chỉ số chiết quang tăng lên khi tăng số cacbon trong phân tử. Khi
tăng nối đôi trong phân tử, chỉ số chiết quang bị giảm xuống [13].
1.3.1.3. Tính chất hóa học của mỡ động vật.
Thành phần hóa học của mỡ động vật chủ yếu là este của axit béo với glyxerin. Do
vậy, chúng có đầy đủ tính chất của một este.
- Phản ứng xà phòng hóa: Trong những điều kiện nhất định (nhiệt độ, áp suất,
xúc tác thích hợp) mỡ có thể bị thủy phân.
C
3
H
5
(OCOR)
3
+ 3 H
2
O ↔ 3 RCOOH + C
3
H
5
(OH)
3

Phản ứng qua các giai đoạn trung gian tạo thành các diglyxerit và monoglyxerit.
Trong quá trình thủy phân, axit béo sẽ phản ứng với kiềm tạo thành xà phòng:
RCOOH + NaOH ↔ RCOONa + H
2
O

Đây là phản ứng cơ bản trong quá trình sản xuất xà phòng và glyxerin từ mỡ động
vật.
- Phản ứng cộng hợp: Trong điều kiện thích hợp, các axit béo không no sẽ cộng
hợp với các chất khác.
- Phản ứng hydro hóa: Là phản ứng được tiến hành ở điều kiện nhiệt độ, áp suất
thấp và sự có mặt của xúc tác Ni.
Trong những điều kiện thích hợp, mỡ động vật có chứa các axit béo không no có
thể cộng hợp với các halogen.
- Phản ứng trao đổi este: Các glyxerin trong điều kiện có mặt của xúc tác vô cơ
(H
2
SO
4
, HCl hoặc NaOH, KOH) có thể tiến hành este chéo hóa với các rượu bậc một
(như metylic, etylic)…tạo thành các alkyl este của axit béo và glyxerin:
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
23
C
3
H
5
(OCOR)
3
+ 3C
2
H
5
OH →3 RCOOC
2

H
5
+ C
3
H
5
(OH)
3
Phản ứng này có ý nghĩa thực tế rất quan trọng vì người ta có thể sử dụng các alkyl
este béo làm nhiên liệu do giảm một cách đáng kể lượng khí thải độc hại ra môi
trường. Đồng thời, cũng thu được một lượng glyxerin sử dụng trong các ngành công
nghiệp mỹ phẩm, hàng tiêu dùng, sản xuất nito glyxerin làm thuốc nổ.
- Phản ứng oxi hóa: Mỡ động vật, nhất là trong mỡ cá có chứa một số loại axit
béo không no dễ bị oxi hóa, thường xảy ra ở nối đôi trong mạch cacbon. Tùy thuộc
vào bản chất của chất oxi hóa và điều kiện phản ứng mà tạo ra các chất oxi hóa không
hoàn toàn như peroxyt, xeton, axit,… hoặc các sản phẩm đứt mạch có phân tử lượng
bé. Mỡ động vật tiếp xúc với không khí có thể xảy ra quá trình oxi hóa làm biến chất
mỡ như ôi thiu... [2].
- Phản ứng trùng hợp: mỡ có nhiều axit không no dễ xảy ra phản ứng trùng hợp
tạo ra các hợp chất cao phân tử.
- Sự ôi chua của mỡ động vật: Do trong mỡ có chứa nước, vi sinh vật, các men
thủy phân nên trong quá trình bảo quản thường phát sinh những biến đổi làm ảnh
hưởng tới màu sắc, mùi vị. Đây là quá trình ôi chua của mỡ [2].
1.3.1.4. Các chỉ tiêu quan trọng của mỡ động vật thải
- Chỉ số xà phòng: Là số mg KOH cần thiết để trung hòa và xà phòng hóa hoàn
toàn 1g mỡ. Thông thường, dầu thực vật có chỉ số xà phòng hóa khoảng 170 - 260. Chỉ
số này càng cao thì dầu càng chứa nhiều axit béo phân tử thấp và ngược lại.
- Chỉ số axit: Là số mg KOH cần thiết để trung hòa lượng axit béo tự do có trong
1 g mỡ. Chỉ số axit của mỡ động vật không cố định, vì mỡ càng biến chất thì chỉ số
axit càng cao.

- Chỉ số iot: Là số gam iot tác dụng với 100 gam dầu mỡ. Chỉ số iot biểu thị mức độ
không no của dầu mỡ. Chỉ số này càng cao thì mức độ không no càng lớn và ngược lại.
- Hàm lượng các tạp chất cơ học: Trong mỡ động vật có chứa một lượng các tạp
chất cơ học nhất định. Các tạp chất này bị lẫn vào dầu trong quá trình giết mổ, sử
dụng, bảo quản, vận chuyển. Hàm lượng các tạp chất cơ học phụ thuộc vào nguồn gốc
của mỡ động vật. Chỉ tiêu này được xác định bằng cách lấy một lượng mỡ xác định
sau đó đem lọc bằng giấy lọc, cân lượng cặn thu được trên giấy lọc, từ đó ta sẽ xác
định được hàm lượng cặn trong mỡ. Hàm lượng cặn trong mỡ càng nhỏ càng tốt.
- Hàm lượng nước: Nước lẫn trong mỡ động vật trong quá trình sử dụng, bảo
quản, vận chuyển. Xác định hàm lượng nước trong mỡ có ý nghĩa quan trọng. Nếu
trong mỡ có chứa nước thì ta phải tách hết nước trước khi làm nguyên liệu của quá
trình sản xuất alkyl este. Đây là một bước trong quá trình chuẩn bị nguyên liệu.
1.3.1.5. Một số loại mỡ động vật thông dụng.
Mỡ động vật là một phụ phẩm của ngành chế biến thịt thực phẩm. Các loại mỡ bao
gồm cả các loại ăn được và không ăn được như mỡ bò, mỡ lợn, mỡ gia cầm hay mỡ
cá... Các loại mỡ này được cung cấp ra thị trường bởi các công ty chế biến, xuất khẩu
thực phẩm, hay ngay tại các khu giết mổ gia súc, gia cầm. Thu gom và xử lý các “phế
phẩm” này không chỉ góp phần nâng cao giá trị kinh tế của chúng mà còn góp phần
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
24
giải quyết các vấn để ô nhiễm môi trường, nguy hại cho sức khỏe con người do sự
phân hủy của mỡ động vật [20].
a. Mỡ bò
Mỡ bò là một trong những loại mỡ có nhiều ứng dụng khác nhau trong thực tế đời
sống và công nghiệp. So với các loại mỡ động vật khác, trong thành phần hóa học, mỡ
bò có hàm lượng các axit béo no cao. Bởi vậy, mỡ bò đóng rắn ngay ở nhiệt độ thường
do nó có nhiệt độ nóng chảy rất cao, khoảng 50
o
C đến 55

o
C. Ngoài ra, cũng vì có hàm
lượng các axit béo no cao mà mỡ bò rất ít bị phân hủy ngay cả khi không cần bảo quản
lạnh [34].
Trong công nghiệp, mỡ bò được sử dụng mà không cần phải tinh chế nhiều như các
loại mỡ động vật khác. Mỡ bò được sử dụng chủ yếu để làm thức ăn cho gia súc, gia
cầm, làm xà phòng, làm nến hay cũng có thể làm một loại mỡ bôi trơn. Do có mùi hôi,
nên mỡ bò ít được sử dụng làm thực phẩm. Vì vậy, mỡ bò cũng là một nguyên liệu
tiềm năng dùng để tổng hợp alkyl este và tổng hợp hữu cơ.
Phân tích thành phần hóa học của mỡ bò thu được nhiều loại axit béo khác nhau
với hàm lượng như sau: axit palmitic 26%, axit stearic 14%, axit myristic 3%, axit
oleic 47%, axit palmioleic 3%, axit linoleic 3%, axit linoenic 1% [34].
Với mỗi chủng loại khác nhau, hàm lượng mỡ bò dao động trong khoảng từ 8 đến
25% khối lượng cơ thể. Theo thống kê, năm 2007-2008, sản lượng mỡ bò trên toàn thế
giới vào khoảng 8,7 triệu tấn. Đây là một con số rất lớn, nếu biết cách khai thác thì mỡ
bò có thể là một nguồn nguyên liệu tốt cho quá trình tổng hợp alkyl este vì nó có giá
thành rất rẻ [32].
b. Mỡ lợn
Trong các loại mỡ động vật, mỡ lợn là loại mỡ thông dụng nhất. Bởi từ trước đến
nay, mỡ lợn vẫn chủ yếu được sử dụng để chiên, xào... Do vậy, các nghiên cứu tổng
hợp alkyl este từ mỡ lợn hiện nay ít được nghiên cứu do nó ảnh hưởng đến vấn đề an
ninh lương thực. Nhưng, do trong mỡ lợn có hàm lượng cholestron cao, không tốt cho
sức khỏe con người, giá thành lại rẻ, đặc biệt nếu nghiên cứu mỡ lợn phế thải, đã qua
sử dụng nhiều lần thì đây cũng là một trong những nguồn nguyên liệu tiềm năng để
nghiên cứu tổng hợp alkyl este [19].
Lợn là một trong những động vật có hàm lượng mỡ cao. Tùy loại giống mà phần
trăm khối lượng mỡ trong toàn bộ cơ thể dao động trong khoảng từ 20 đến 40%. Hàng
năm, trên thế giới sản lượng mỡ lợn khoảng 8,3 triệu tấn, chủ yếu vẫ được sử dụng
làm thực phẩm [32].
Thành phần axit béo trong mỡ lợn bao gồm: 25% - 28% axit palmitic, 12% – 14%

axit stearic, 1% axit myristic, 44% - 47% axit oleic, 3% axit palmitoleic, 6% - 10%
axit linoleic. Như vậy trong thành phần axit béo của mỡ lợn có hàm lượng các axit béo
không no tương đối lớn, khoảng từ 56% đến 62%. Do đó, nhiệt độ nóng chảy của mỡ
lợn cũng tương đối thấp, khoảng 30 đến 40
o
C. Một số tính chất khác của mỡ lợn như:
tỷ trọng ở 20
o
C: 0,917-0,938; chỉ số iot: 45-75; chỉ số axit: 3,4 mgKOH/g; chỉ số xà
phòng hóa: 190-205mgKOH/g [19,33].
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
-
25
c. Mỡ cá
Mỡ cá có thành phần acid béo gần tương tự mỡ heo, trong đó có hàm lượng acid
linoleic cao hơn mỡ heo(11.6-14.5%). Mỡ cá Ba sa (dạng mỡ lá) - là phụ phẩm của
việc sản xuất fillet cá Ba sa đã chiếm khoảng 50 - 60% so với lượng fillet sản xuất.
Tuy nhiên, trong mỡ cá có nhiều acid béo không no, nếu không được xử lý tốt sẽ bị ôi,
kém chất lượng và có thể ảnh hưởng đến sức khoẻ của người tiêu thụ.
Những nghiên cứu thử nghiệm sơ bộ cũng cho thấy mỡ cá tuy có mùi tanh và có
màu vàng, nhưng có thành phần acid béo gần tương tự như mỡ heo và một số dầu thực
vật; có tính chất hóa lý và cảm quan tốt, có thể được xử lý công nghệ tương tự các loại
dầu mỡ khác.
So với các loại mỡ động vật khác, mỡ cá có những điểm khác như:
- Mỡ cá Ba sa có hàm lượng phosphatide thấp (0,034%) so với các loại dầu thực
vật (0,5 – 3%). Như vậy, trong quá trình xử lý tinh chế có thể bỏ qua công đoạn
hydrate hóa để loại các phosphatide.
- Chỉ số Iod của mỡ cá < 100
- Hàm lượng Cholesterol trong mỡ cá Ba sa (85 mg%) thấp hơn nhiều so với mỡ
heo (126 mg%), nó cũng thấp hơn so với hàm lượng có trong cơ của loài cá sống ở

biển (100 mg%).
- Mỡ cá có chỉ số acid thấp (AV < 1), như vậy rất thích hợp để tổng hợp etyl este
trên cơ sở xúc tác bazơ rắn.

1.3.2. Giới thiệu về mỡ cá
Trong đồ án này, nguồn nguyên liệu chính được em nghiên cứu để tổng hợp etyl
este là mỡ cá phế thải. So với các loại mỡ động vật khác, mỡ cá là loại mỡ ít có ứng
dụng nhất, và đặc biệt là không được sử dụng làm thức ăn cho con người. Ngoài ra,
trong hàm lượng mỡ cá, có một thành phần lớn các triglyxerit của các axit béo không
no. Vì thế, mỡ cá có nhiệt độ đông đặc thấp hơn mỡ bò, mỡ lợn hay mỡ gia cầm…
Nhưng cũng chính vì có hàm lượng nối đôi cao hơn, nên mỡ cá dễ bị oxi hóa và biến
tính, gây ra mùi ôi thiu khó chịu… Chính vì vậy, so với các nguồn mỡ động vật thải
khác, mỡ cá là loại mỡ có tiềm năng nhất để sử dụng chuyển hóa thành các alkyl este,
dùng làm biodiesel hay dung môi sinh học.
Chất béo của các loài cá béo thường tập trung trong mô bụng vì đây là vị trí cá ít cử
động nhất khi bơi lội trong nước. Mô mỡ còn tập trung ở mô liên kết, nằm giữa các sợi
cơ. Với cá gầy, hàm lượng chất béo trong cá dự trữ chủ yếu trong gan.
Lipid trong các loài cá xương được chia thành 2 nhóm chính: phospholipid và
triglycerit. Phospholipid tạo nên cấu trúc của màng tế bào, vì vậy chúng được gọi là
lipid cấu trúc. Triglycerit là lipid dự trữ năng lượng có trong các nơi dự trữ chất béo,
thường ở trong các bào mỡ đặc biệt được bao quanh bằng một màng phospholipid và
mạng lưới colagen mỏng hơn. Triglycerit thường được gọi là lipid dự trữ. Một số loài
cá có chứa các este dạng sáp như một phần của các lipid dự trữ.
Thành phần chất béo trong cá khác xa so với các loài động vật có vú. Điểm khác
nhau chủ yếu là chúng bao gồm các acid béo chưa bão hòa cao (14-22 nguyên tử