Nghiên cứu chế to hệ xúc tác Zn,P/Al2O3 để
etyl este hóa một smỡ động vật và đánh giá
thành
phần
axit
béo
không
thay
thế
bng
GC-
MS
Bùi Thị Thanh Hà
Trường Đại hc Khoa hc tự nhiên, Khoa Hóa học
Luận văn ThS Chuyên ngành : Hóa hữu cơ; Mã số: 60 44 27
Người hướng dn: PGS.TS.Trn Thị Như Mai
Năm bảo v: 2011
Abstract: Gii thiu tng quan về axit béo không thay thế, vt liệu xúc tác cho
quá trình este hóa. Nghiên cứu thc nghim: Tng hp vt liệu γ -Al2O3; tng
hp vt liệu Zn,P/ γ-Al2O3; các phương pháp vật lý đặc trưng (phương pháp
nhiu xRownghen(X-ray Difration-XRD), phương pháp tán xạ điện tEDS,
phương pháp xác định diện tích bề mt –BET đơn điểm, ... ); phn ng este
ccheos hóa một smỡ động vt sdụng xúc tác phân tán kim loại đẫ điều chế.
Đưa ra kết qu: Kết qutng hợp và đặc trưng vật liệu γ-Al2O3 và Zn,P/ γ-
Al2O3, nghiên cứu phn ứng este chéo hóa một smỡ động vt với xúc tác
Zn,P/Al2O3.
Content
Từ đầu thế k20 thế giới đã biết đến các hoạt cht cn thiết cho sự phát triển và sức
khe của con người tmsinh vt biển và dầu thc vật, đặc biệt là các axit béo không
thay thế omega-3,6, nhưng đến những năm 90 của thế kỷ này thì những lợi ích đối vi
sc khe của chúng mới được nghiên cứu rng rãi và đạt được nhiều thành tựu. Thành
phần DHA, EPA, là các dẫn xuất omega 3, có thể được tìm thấy trong các loại cá giàu
chất béo và dầu cá. Các loại tiền axit béo của omega 6 nm chyếu trong du thc vt
như
hoa
hướng
dương
hoặc
ngô.
Lượng
axit
béo
omega-3
cao
làm
giảm
lượng
triglycerit, nhp tim, huyết áp và bệnh xơ vữa động mạch. Các dạng mi do etyl este
hóa các axit béo omega-3, chng hạn như E-EPA và các hỗn hp gia E-EPA và E-
DHA, thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu do có khả năng tinh chế cao và có hiệu
quả hơn những axit béo omega-3 thông thường. Các dạng mới này có thể được tng
hp bằng cách etyl hóa các loại mcha omega 3,6 với xúc tác dị thể là axit rắn biến
tính kim loại,
Dựa trên những kết quả nghiên cứu đó, trong luận văn “Nghiên cu chế to hệ xúc tác
Zn,P/Al2O3 để etyl este hóa một smỡ động vật và đánh giá thành phần axit béo
không thay thế bng GC-MS” đã tổng hợp được vt liệu
γ-Al2O3 sau đó biến tính vật
liệu này bằng các kim loại Zn, P để làm xúc tác cho phản ứng este chéo hóa một s
mỡ gà và mỡ cá.
Bằng phương pháp nhiễu xtia X cho thy vt liu nền Al2O3 có dạng cấu trúc
gamma có sự xut hin của các tinh thể nano. Khi biến tính vật liu nền này bằng các
kim loại Zn, P thì độ tinh thca vt liu bgim xung.
Vi vai trò là xúc tác cho quá trình este chéo hóa một smỡ động vật thì vật liu tng
hợp được ở trên phải có diện tích bề mặt và kích thước lxốp phù hợp. Bằng phương
pháp hấp ph-gii hấp N¬2, vật liu Zn,P/Al2O3 cho thấy có diện tích bề mt ln,
kích thước lxốp phân bố rng ở các trạng thái vi mao quản, mao quản trung bình và
mao qun lớn. Thành phần nguyên tố ca vt liệu trên được phân tích bằng phương
pháp phân tích nguyên tố EDS. Kết qu3 lần đo EDS đều xp xnhau chng tỏ các
kim loại Zn, P được phân tán đều trong vt liu nn.
Tính axit của vt liệu được xác định bằng phương pháp hấp phụ và giải hp NH3 theo
chương trình nhiệt độ (TPD). Kết qucho thy vt liu nền có tính axit và khi biến
tính thêm kim loại, vt liu trở thành xúc tác có tính axit mnh nhiệt độ thấp, có khả
năng làm xúc tác cho những quá trình chuyển hóa các phân tử hữu cơ trong điều kin
êm dịu, ví dụ như quá trình este chéo hóa dầu, mỡ động, thc vt.
Quá trình etyl este hóa sử dụng xúc tác Zn,P/Al2O3 được thc hin vi hai loi mỡ gà
là mỡ gà ta và mỡ gà công nghiệp, hai loi mỡ cá là mỡ cá quả và mỡ cá trắm. Kết qu
sn phẩm và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phản ứng được đánh giá bằng hin
tượng tạo nhũ sau phản ứng và GC-MS.
Tletanol:du ảnh hưởng rt nhiều đến shình thành các sản phẩm este hóa. Khi
tăng lượng etanol lên sẽ làm hiện tượng tạo nhũ giảm đi, các axit được chuyn sang
dng este một cách triệt để hơn. Lượng etanol nhiều cũng làm giảm nhiệt độ phn ng
xuống do etanol có nhiệt độ sôi thấp. Và tỉ letanol:dầu phù hợp là 15:1.
Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến các phản ng phcủa quá trình este hóa. Với mỡ gà
công nghiệp, khi phn ng tiến hành ở nhiệt độ 800C thì sẽ xut hiện thêm một ssn
phẩm đóng vòng khác so với phn ng tiến hành ở 500C do hiện tượng đóng vòng
mch Cacbon nhiệt độ cao. Như vậy nhiệt độ phn ứng phù hợp là 500C.
Phn ứng este chéo hóa là một phn ng thun nghch. Nếu thi gian phn ứng quá
ngn ( 6 giờ và 8 giờ) sẽ gây ra hiện tượng tạo nhũ do các axit béo trong
mỡ cá quả
chưa được chuyn hết thành dạng este. Khi tăng thời gian phn ứng lên 10 giờ và 12
giờ thì gần như không thấy tạo nhũ nữa. Khi đánh giá sản phm phn ng hai thi
gian 10 giờ và 12 giờ bng GC-MS, có thể thy vi thi gian phn ứng là 12 giờ thì sẽ
phát hiện được thêm các thành phần omega-3 quan trọng, do các thành phần này được
tách khỏi nhau tốt hơn so với thi gian 10 gi.
Vi việc bước đầu xác định được điều kin phn ng tối ưu là tỉ letanol:dầu là 15:1,
nhiệt độ phn ng 500C, thi gian phn ng 12 giờ, chúng tôi thực hiện thêm các
phn ứng etyl este hóa với mỡ gà ta và mỡ cá trắm. Kết quchung cho thy mỡ gà và
mỡ cá đều chứa các omega 3,6 nhưng trong mỡ cá các loại omega 3,6 nhiều hơn và
quan trọng hơn. Đặc biệt là EPA chỉ thy xut hin trng mỡ cá quả trong 4 loi m
mà chúng tôi nghiên cứu.
References
1. Man Kee Lam, Keat Teong Lee, Abdul Rahman Mohamed (2010),
“Homogeneous,
heterogeneous and enzymatic catalysis for transesterification of high free fatty acid oil
(waste cooking oil) to biodiesel”, A review Biotechnology Advances, 28, pp. 500-518.
2.
Sonntag (1979), “Reactions of fats and fatty acids”, Bailey's Industrial Oil and Fat
Products, 1, pp. 99.
3.
I.C.P. Fortes, P.J. Baugh (2004), “Pyrolysis-GC/MS studies of vegetable oils from
Macauba fruit”,
Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 72, pp. 103-111.
4.
K.D.
Maher,
D.C.
Bressler
(2007),
“Pyrolysis
of
triglyceride
materials
for
the
production of renewable fuels and chemicals”, Bioresource Technology, 98, pp. 2351-
2368.
5. W. Xie, Z. Yang
(2007), “Ba-ZnO catalysts for soybean oil transesterification.
Catalysis Letters”, 117, pp. 159-165.
6.
Ulf
Schuchardt,
Ricardo
Sercheli,
Rogério
Matheus
Vargas
(1997),
“Transesterification of Vegetable Oils”, A Review. J. Braz. Chem. Soc, 9, pp. 199-210.
7. Demirbas (2009), “A. Political, economic and environmental impacts of biofuels”,
A review. Applied Energy, 86, pp. 108-117.