Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Chất Kháng Oxy Hóa Đến Sự Thay Đổi Thành Phần Dầu Diesel Sinh Học Tổng Hợp Từ Mỡ Cá Tra, Cá Basa0% found this document useful (0 votes) Show
12 views 5 pages Copyright© © All Rights Reserved Available FormatsPDF, TXT or read online from Scribd Share this documentDid you find this document useful?0% found this document useful (0 votes) 12 views5 pages Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Chất Kháng Oxy Hóa Đến Sự Thay Đổi Thành Phần Dầu Diesel Sinh Học Tổng Hợp Từ Mỡ Cá Tra, Cá BasaT ạ p chí Khoa h ọ c Tr ườ ng Đạ i h ọ c C ầ n Th ơ Ph ầ n A: Khoa h ọ c T ự nhiên, Công ngh ệ và Môi tr ườ ng: 25 (2013): 8-12 8 NGHIÊN C Ứ U Ả NH H ƯỞ NG C Ủ A CH Ấ T KHÁNG OXY HÓA ĐẾ N S Ự THAY ĐỔ I THÀNH PH Ầ N D Ầ U DIESEL SINH H Ọ C T Ổ NG H Ợ P T Ừ M Ỡ CÁ TRA, CÁ BASA Nguy ễ n V ă n Đạ t 1 , Toshihiro Hirotsu 2 và Shinichi Goto 2 1 Khoa Khoa h ọ c T ự nhiên, Tr ườ ng Đạ i h ọ c C ầ n Th ơ 2 Research Center for New Fuels and Vehicle Technology, AIST, Tsukuba, Japan Thông tin chung: Ngày nh ậ n: 30/07/2012 Ngày ch ấ p nh ậ n: 25/03/2013 Title: Study of some affecting fators on the change in fatty acid profile of Catfish at based biodiesel T ừ khóa: Diesel sinh h ọ c, thành ph ầ n acid béo Keywords: Biodiesel, fatty acid profile ABSTRACT The effects of two types of synthetic antioxidant (Ecotive TM and BHT)on the chemical compositions of Catfish fat based biodiesel (FAME)have been evaluated. Gas Chromatography Mass Spectrometry (GC- MS) analytical results showed that the compositions of fatty acid methyl esters were not significantly changed by the used antioxidants during storage for one month at room temperature. TÓM T Ắ T Ả nh h ưở ng c ủ a hai ch ấ t kháng oxi hóa t ổ ng h ợ p (Ecotive TM và BHT) đế n thành ph ầ n fatty acid methyl esters c ủ a biodiesel t ổ ng h ợ p t ừ m ỡ cá tra, cá basa (FAME) đ ã đượ c đ ánh giá trong nghiên c ứ u này. K ế t qu ả phân tích GC-MS cho th ấ y thành ph ầ n fatty acid methyl esters ít thay đổ i khi có m ặ t hai ch ấ t kháng oxi hóa nghiên c ứ u sau m ộ t tháng t ồ n tr ữ FAME t ạ i nhi ệ t độ phòng. 1 ĐẶ T V Ấ N ĐỀ Ngày nay, th ế gi ớ i đ ang ph ả i đố i m ặ t s ự thay đổ i liên t ụ c giá c ủ a ngu ồ n nhiên li ệ u hóa th ạ ch, đặ c bi ệ t là d ầ u m ỏ , do nh ữ ng ngu ồ n n ă ng l ượ ng này ngày càng c ạ n ki ệ t và l ượ ng tiêu th ụ ngày càng t ă ng. Đ i ề u này đ ã d ẫ n đế n vi ệ c ph ả i tìm ngu ồ n nhiên li ệ u để thay th ế . Ph ả n ứ ng gi ữ a d ầ u th ự c v ậ t ho ặ c m ỡ độ ng v ậ t và m ộ t alcohol v ớ i s ự có m ặ t c ủ a base m ạ nh t ạ o ra m ộ t lo ạ i h ợ p ch ấ t hóa h ọ c m ớ i g ọ i là biodiesel ( Ayhan Demirbas, 2009). Tuy nhiên, m ộ t trong nh ữ ng b ấ t l ợ i l ớ n nh ấ t c ủ a vi ệ c dùng d ầ u diesel sinh h ọ c (biodiesel), là tính b ề n oxi hóa c ủ a lo ạ i nhiên li ệ u này kém h ơ n nhi ề u so v ớ i d ầ u diesel do hàm l ượ ng methyl esters ch ư a bão hòa cao. Đặ c bi ệ t là thành ph ầ n methyl esters ch ư a bão hòa v ớ i nhi ề u liên k ế t pi trong phân t ử (poly-unsaturated methyl esters) chúng d ễ dàng b ị oxi hóa nh ư methyl linoleate (C 18:2 ) và methyl linolenate (C 18:3 ) d ẫ n đế n hình thành các acid, aldehyde, ester, ketone, peroxide và alcohol. Nh ữ ng ch ấ t này không nh ữ ng ả nh h ưở ng đế n ch ấ t l ượ ng c ủ a biodiesel mà còn gây ra nhi ề u tác h ạ i cho độ ng c ơ (Monyem A, 2001). C ũ ng chính vì lý do này, nên vi ệ c dùng d ầ u diesel sinh h ọ c t ạ i Vi ệ t Nam còn h ạ n ch ế bên c ạ nh m ộ t nguyên nhân khác là giá thành s ả n xu ấ t cao c ủ a lo ạ i nhiên li ệ u này. Quá trình oxi hóa biodiesel đượ c gi ả i thích theo c ơ ch ế nh ư sau: T ạ p chí Khoa h ọ c Tr ườ ng Đạ i h ọ c C ầ n Th ơ Ph ầ n A: Khoa h ọ c T ự nhiên, Công ngh ệ và Môi tr ườ ng: 25 (2013): 8-12 9 Kh ơ i mào RH R (a) Phát tri ể n m ạ ch R + O 2 ROO (b) ROO + RH ROOH + R (c) Ng ắ t m ạ ch R + R R-R (d) ROO + ROO S ả n ph ẩ m b ề n (e) S ơ đồ 1: C ơ ch ế quá trình oxi hóa biodiesel S ơ đồ 1 minh h ọ a c ơ ch ế quá trình oxi hóa biodiesel, trong đ ó, RH là phân t ử FAME, R là g ố c t ự do, ROO là g ố c t ự do peroxide, ROOH là hydroperoxide, R-R là s ả n ph ẩ m c ủ a quá trình oxi hóa. Trong quá trình oxi hóa, phân t ử FAME hình thành g ố c t ự do (ph ả n ứ ng a). G ố c t ự do này ngay l ậ p t ứ c ph ả n ứ ng v ớ i oxi hình thành g ố c t ự do peroxide (ph ả n ứ ng b), g ố c t ự do này nhanh chóng t ạ o ra g ố c t ự do m ớ i t ừ phân t ử FAME (ph ả n ứ ng c). Ph ả n ứ ng s ẽ ti ế p t ụ c cho đế n khi các g ố c t ự do ph ả n ứ ng v ớ i nhau (ph ả n ứ ng d) ho ặ c các g ố c t ự do peroxide (ph ả n ứ ng e) ph ả n ứ ng v ớ i nhau ở giai đ o ạ n ng ắ t m ạ ch. K ế t thúc quá trình này s ẽ hình thành acid, aldehyde, ketone,… làm cho nh ữ ng đặ c tính lý hóa c ủ a biodiesel nh ư : độ nh ớ t độ ng h ọ c, ch ỉ s ố acid (AV) c ũ ng nh ư độ b ề n oxi hóa thay đổ
ấ t kháng oxi hóa là nh ữ ng ch ấ t ứ c ch ế quá trình oxi hóa. Có hai ki ể u ch ấ t kháng oxi hóa đượ c bi ế t (Pospisil, 1990): c ắ t m ạ ch dây chuy ề n và phân h ủ y hydroperoxide. Ch ấ t kháng oxi hóa có vai trò c ắ t m ạ ch dây chuy ề n th ườ ng có hai lo ạ i là phenolic và amine. H ầ u h ế t nh ữ ng công trình nghiên c ứ u đề u t ậ p trung vào lo ạ i h ợ p ch ấ t kháng oxi hóa d ạ ng phenolic. C ơ ch ế đề ngh ị cho lo ạ i ch ấ t kháng oxi hóa này nh ư sau: ROO + AH ROOH + A A S ả n ph ẩ m b ề n T ừ c ơ ch ế trên có th ể th ấ y r ằ ng, ch ấ t kháng oxi hóa ch ứ a m ộ t nguyên t ử H kém b ề n d ễ b ị l ấ y b ở i g ố c t ự do. Cu ố i cùng ch ấ t kháng oxi hóa này s ẽ hình thành d ạ ng b ề n v ữ ng ho ặ c ti ế p t ụ c ph ả n ứ ng để t ạ o thành s ả n ph ẩ m b ề Hình 1: Minh h ọ a c ơ ch ế kh ử g ố c t ự do c ủ a ch ấ t kháng oxi hóa d ạ ng phenolic Ngu ồ n: Sarin, (2007) Hình 2: Minh h ọ a c ơ ch ế kh ử g ố c t ự do c ủ a ch ấ t kháng oxi hóa d ạ ng amine Ngu ồ n: Sarin, (2007) M ụ c tiêu c ủ a công trình này là nghiên c ứ u ả nh h ưở ng c ủ a hai ch ấ t kháng oxi hóa t ổ ng h ợ p là Ecotive TM và BHT , th ờ i gian t ồ n tr ữ và nhi ệ t độ t ồ n tr ữ đế n thành ph ầ n hóa h ọ c c ủ a d ầ u T ạ p chí Khoa h ọ c Tr ườ ng Đạ i h ọ c C ầ n Th ơ Ph ầ n A: Khoa h ọ c T ự nhiên, Công ngh ệ và Môi tr ườ ng: 25 (2013): 8-12 10 diesel sinh h ọ c t ổ ng h ợ p t ừ m ỡ cá tra, cá basa, góp ph ầ n vào vi ệ c tìm ra nh ữ ng lu ậ n ch ứ ng khoa h ọ c v ề b ả n ch ấ t c ủ a quá trình oxi hóa d ầ u diesel sinh h ọ 2 PH ƯƠ NG PHÁP NGHIÊN C Ứ U 2.1 V ậ t li ệ u M ỡ cá tra, cá basa đượ c mua t ừ Công ty c ổ ph ầ n K ỷ Nguyên Xanh, khu công nghi ệ p Trà nóc, qu ậ n Ninh Ki ề u, thành ph ố C ầ n Th ơ . Hóa ch ấ t dùng trong t ổ ng h ợ p và phân tích có xu ấ t x ứ t ừ Merck, Đứ c và Fluka, Nh ậ
tert -butyl- p -cresol (Butylated Hydroxy Toluene, BHT) và Ecotive TM đượ c mua t ừ Seiko Company, Nh ậ t B ả 2.2 Ph ươ ng pháp nghiên c ứ u 2.2.1 Ph ươ ng pháp t ổ ng h ợ p FAME t ừ m ỡ cá tra, cá basa Biodiesel đượ c t ổ ng h ợ p t ừ m ỡ cá tra, cá basa b ằ ng ph ươ ng pháp khu ấ y t ừ gia nhi ệ t (Nguyen Van Dat, 2009). 2.2.2 Phân tích tính ch ấ t hóa lý c ủ a d ầ u nguyên li ệ u và biodiesel Độ nh ớ t độ ng h ọ c (mm 2 /s) đượ c xác đị nh ở 40 o C, b ằ ng cách đ o th ờ i gian để m ộ t th ể tích ch ấ t l ỏ ng xác đị nh ch ả y qua m ộ t mao qu ả n th ủ y tinh d ướ i tác d ụ ng c ủ a tr ọ ng l ự Độ nh ớ t độ ng h ọ c là k ế t qu ả tính đượ c t ừ th ờ i gian ch ả y và h ằ ng s ố t ươ ng ứ ng c ủ a nh ớ t k ế Ostwald. Hàm l ượ ng n ướ c (mg/kg) đượ c xác đị nh b ằ ng cách dùng thi ế t b ị 831 KF coulometer (Metrohm) theo tiêu chu ẩ n BS EN ISO 12937:2001. Ch ỉ s ố acid (mg KOH/g) đượ c xác đị nh b ằ ng cách dùng thi ế t b ị chu ẩ n độ th ế t ự độ ng GT-100 liên k ế t v ớ i h ệ th ố ng b ơ m m ẫ u t ự độ ng GT-07 (Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd., Japan) theo chu ẩ n JIS K 0070-1992. Ch ỉ s ố iod (g I 2 /100g) đượ c xác đị nh b ằ ng ph ươ ng pháp chu ẩ n độ th ể tích dung d ị ch ph ả n ứ ng c ủ a d ầ u ho ặ c nhiên li ệ u sinh h ọ c v ớ i dung d ị ch Wijs (Cl 3 I/I 2 trong dung d ị ch acid acetic) theo tiêu chu ẩ n JIS K0070-1992. Ch ỉ s ố peroxide (meq/kg) đượ c xác đị nh b ằ ng cách dùng thi ế t b ị chu ẩ n độ th ế (Titrado 809, Metrohm) theo tiêu chu ẩ n BS ISO 27107:2008. 2.2.3 Nghiên c ứ u ả nh h ưở ng c ủ a ch ấ t kháng oxi hóa FAME đượ c tr ộ n v ớ i các ch ấ t kháng oxi hóa BHT và Ecotive TM v ớ i n ồ ng độ 1000 ppm. M ẫ u đượ c kh ả o sát độ b ề n oxi hóa ở ở nhi ệ t độ phòng sau m ộ t tháng t ồ n tr ữ . M ẫ u đượ c b ả o qu ả n trong các t ủ ổ n nhi ệ t IWAKI incubator (ASAHI TECHNO GLASS). 2.2.4 Phân tích thành ph ầ n acid béo c ủ a FAME Phân tích thành ph ầ n FAME trên máy s ắ c ký ghép kh ố i ph ổ (GC-MS 2010, Shimadzu, Co., Nh ậ t B ả
ớ i c ộ t (30m × 250 μ m × 0,25 μ m). L ượ ng m ẫ u 1 μ L đượ c b ơ m t ự độ ng (OAL-20i, Shimadzu); nhi ệ t độ b ơ m m ẫ u 250 o C; t ố c độ dòng khí mang (He) 2 mL/phút, theo ch ươ ng trình nhi ệ t phân tích m ẫ u d ầ u béo nh ư sau: nhi ệ t độ đầ u 50 o C, gia nhi ệ t 5 o C/phút cho đế n 260 o C, gi ữ 10 phút. Thành ph ầ n acid béo đượ c xác đị nh thông qua các đỉ nh c ủ a ph ổ đồ t ươ ng ứ ng v ớ i kh ố i l ượ ng phân t ử có trong d ữ li ệ u đ i kèm v ớ i h ệ th ố ng Shimadzu GC-MS. 3 K Ế T QU Ả VÀ TH Ả O LU Ậ N 3.1 Nh ữ ng tính ch ấ t hóa lý c ủ a m ỡ cá nguyên li ệ u và s ả n ph ẩ m FAME M ỡ cá nguyên li ệ u và s ả n ph ẩ m FAME đượ c ti ế n hành đ ánh giá ch ấ t l ượ ng thông qua m ộ t s ố ch ỉ tiêu hóa lý c ơ b ả n nh ư độ b ề n oxi hóa, ch ỉ s ố acid (AV), ch ỉ s ố peroxide (PV), ch ỉ s ố Iodine (IV), độ nh ớ t độ ng h ọ c ở 40 o C và hàm l ượ ng n ướ
ế t qu ả đượ c trình bày trong B ả ng 1. B ả ng 1: Tính ch ấ t hóa lý c ủ a m ỡ cá nguyên li ệ u và FAME Tính ch ấ t hóa lý M ỡ cá FAME Độ b ề n oxi hóa theo Rancimat, gi ờ 7.33 5.40 Độ b ề n oxi hóa theo PetroOXY, gi ờ 1.07 - Ch ỉ s ố acid (AV), mg KOH/g 0.98 0.10 Ch ỉ s ố peroxide (PV), meq/kg 1.10 10.20 Ch ỉ s ố iodine (IV), g I 2 /100g 44.42 34.00 Độ nh ớ t độ ng h ọ c ở 40 o C, mm 2 /s 38.86 4.62 Hàm l ượ ng n ướ c, ppm 1283.70 380.50 Hàm l ượ ng HCOOH, ppm - 1.40  |
