ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN HỒNG Q

KHẢO SÁT Q TRÌNH TÁCH GLYCRINE RA KHỎI HỖN
HỢP BIODIESEL BẰNG PHƯƠNG PHÁP HỖ TRỢ DỊNG
ĐIỆN CĨ ĐIỆN THẾ CAO

CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp. Hồ Chí Minh, ngày ... tháng .... năm 2010


-i-

CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI PHỊNG THÍ NGHIỆM HĨA LÝ–
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN NGỌC HẠNH ......................

Cán bộ chấm nhận xét 1:……………………………………………….

Cán bộ chấm nhận xét 2:……………………………………………….

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC
SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 27 tháng 09 năm 2010

-ii-

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM

KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 01 năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: NGUYỄN HOÀNG QUÝ
Ngày, tháng, năm sinh: 29/09/1984

Phái: Nam
Nơi sinh: Tp. Hồ Chí Minh

Chun ngành: Cơng nghệ Hóa học.
MSHV: 00508405.
1- TÊN ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TÁCH GLYCRINE RA KHỎI HỖN HỢP
BIODIESEL BẰNG PHƯƠNG PHÁP DỊNG ĐIỆN CĨ ĐIỆN THẾ CAO

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
+ Tổng hợp tài liệu về q trình tách hỗn hợp bằng phương pháp dịng điện có điện thế
cao
+ Khảo sát ảnh hưởng của dịng điện cao thế đến quá trình tách hỗn hợp sản
phNm

+ Khảo sát quá trình tách hỗn hợp biodiesel từ các nguồn nguyên liệu khác nhau
+ Khảo sát quá trình tách bằng điện thế ảnh hưởng đến chất lượng sản phNm
3- Ngày giao nhiệm vụ: 04/01/2010
4- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/06/2010
5- Họ và tên cán bộ hướng dẫn: TS. NGUYỄN NGỌC HẠNH
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông
qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

KHOA QL CHUYÊN NGÀNH


-iii-

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ts. Nguyễn Ngọc Hạnh, giảng viên hướng
dẫn đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt thời gian thực hiện
Luận văn cũng như trên bục giảng đường trong thời gian qua.
Tôi cũng xin cảm ơn đến các thầy cô, anh chị, các bạn tại bộ môn Hóa lý thuộc
Cơng nghệ khoa Hóa–Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM đã giúp đỡ tơi trong
suốt q trình thực hiện Luận văn.
Tôi cũng xin cảm ơn đến các thầy cô Khoa Cơng nghệ Hóa học, Trường Đại học
Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh đã dạy dỗ tơi trong 2 năm học vừa qua.
Cuối cùng, Tôi muốn gửi lời tri ân đến gia đình, bạn bè đã giúp cho tơi trong q
trình hồn thành Luận văn này.
Trân trọng.


NGUYỄN HỒNG Q


-iv-

TĨM TẮT
Trong cơng nghiệp sản xuất biodiesel từ dầu thực vật hay mỡ động vật, quá trình
tách sản phNm ban đầu (biodiesel) ra khỏi glycerol trở nên khó khăn do ít khác biệt
về tỷ trọng khi thực hiện quá trình lắng giữa các pha tương ứng. Đề tài này tập trung
vào việc ứng dụng dịng điện có điện thế cao để tách hỗn hợp sản phNm (biodiesel
sau phản ứng transester hóa) dựa vào khả năng dẫn điện khác nhau của hai pha. Kết
quả đã chỉ ra thời gian cần thiết cho q trình tách hồn tồn trong 1 phút, thay vì
trong vài giờ cho quá trình này theo phương pháp lắng hay ly tâm. Những thơng số
ảnh hưởng q trình tách như là cách đặt điện cực (bao gồm khoảng cách giữa hai
điện cực), điện thế khác nhau, đến những nguồn nguyên liệu ban đầu khác nhau đã
được khảo sát. Bằng cách này, kết quả đã chỉ ra điện thế cao trong khoảng từ 7.000–
9.000 V đã không ảnh hưởng đến thành phần cũng như tính chất nguyên liệu.


-v-

ABSTRACT
In biodiesel production from oil and fat the separation step of principal product
(biodiesel) from glycerol has been the sophisticated one due to the rather indifferent
specific gravites of corresponding phases. This study concentrated in applying high
electric potential to dispersed system (biodiesel after transesterification step) to
fullfil the separation of the two phases of different conductivity. The results showed
that the necessary time for complete separation was about only 1 minute in place of
several hours in ordinary decanting. Other factors which influenced separation
process such as electrodes set–up (electrode distance comprised), electric potential

even various raw materials were investigated. By the way, the analytical results
showed that the presence of high voltage of 7.000–9.000 volt had no effect on the
composition neither the characteristics of biodiesel.


-viDANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 Q trình tuần hồn, chuyển hóa năng lượng ............................................... 4
Hình 2. Dầu dừa .................................................................................................... 10
Hình 3 Mỡ cá basa................................................................................................. 11
Hình 4 Phương trình phản ứng giữa triglycerit và methanol................................... 13
Hình 5 Các cơng đoạn điều chế biodiesel ................................................................. 14
Hình 6 Cơ chế phản ứng transester hóa với xúc tác là bazơ ................................... 15
Hình 7: Sơ đồ đơn giản trong dây chuyền sản xuất biodiesel (theo phương pháp
dịng liên tục) ........................................................................................................ 16
Hình 8 Q trình biến dạng giọt và phân hủy giọt khi áp dòng điện có điện thế cao
.............................................................................................................................. 36
Hình 9 Dạng phỏng cầu của hai dạng hạt mang điện và không mang điện khi áp
điện trường ngồi vào ............................................................................................ 37
Hình 10 Nguồn dịng trong quá trình tách hỗn hợp biodiesel ................................. 43
Hình 11 Sơ đồ cách đặt điện cực có điện thế lớn: a: dạng line to line, b: dạng point
to point, ................................................................................................................. 43
Hình 12 Hệ thống điều chế biodiesel thơ ............................................................... 44
Hình 13 Hệ thống đo độ nhớt................................................................................. 48
Hình 14 Mơ hình dịng liên tục trong quá trình phân tách pha hỗn hợp
biodiesel/glycerol .................................................................................................. 79


-viiDANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1 Số liệu điều chỉnh điện thế đầu ra .............................................................. 42
Bảng 2 Thành phần và hàm lượng của glycerit trong mỡ cá ba sa (nguyên liệu). ... 45

Bảng 3 Thời gian tách hỗn hợp biodiesel bằng phương pháp lắng tự nhiên ............ 50
Bảng 4 Thời gian (s) tách sản phNm khi thay đổi khoảng cách đặt điện cực d(mm),
bằng dịng điện có điện thế 8.000V ........................................................................ 50
Bảng 5 Thời gian (s) tách sản phNm bằng dòng điện 8000V với cách đặt và vật liệu
làm điện cực khác nhau. ........................................................................................ 54
Bảng 6 Thời gian (s) tách sản phNm khi thay đổi khoảng cách đặt điện cực d(mm),
bằng dòng điện 8.000V ......................................................................................... 56
Bảng 7 Thời gian (s) tách sản phNm khi thay đổi điện áp, với cách đặt điện cực dạng
đường (line to line), khoảng cách giữa hai điện cực là 3mm .................................. 58
Bảng 8 Thời gian tách hỗn hợp biodiesel bằng phương pháp lắng tự nhiên ............ 62
Bảng 9 Thời gian (s) tách hỗn hợp biodiesel sau phản ứng transester từ nguồn dầu
thực vật ................................................................................................................. 63
Bảng 10 Độ nhớt của các mẫu nguyên liệu và sản phNm ........................................ 64
Bảng 11 Tổng hợp phân tích mẫu sản phNm theo phương pháp GC–MS................ 66
Bảng 12 Thời gian tách hỗn hợp biodiesel bằng phương pháp lắng tự nhiên .......... 69
Bảng 13 Thời gian (s) tách hỗn hợp biodiesel sau phản ứng transester từ nguồn mỡ
cá basa ................................................................................................................... 70
Bảng 14 Độ nhớt của nguyên liệu và sản phNm biodiesel từ nguồn mỡ cá basa...... 72


-viiiDANH MỤC ĐỒ THN.
Đồ thị 1. Lượng glycerol thu được, khi sử dụng dịng điện có điện thế 8.000V ...... 50
Đồ thị 2. Thời gian (tách sản phNm) khi thay đổi khoảng cách giữa hai điện cực
bằng dòng điện 8.000V .......................................................................................... 51
Đồ thị 3. Thời gian tách hoàn toàn bằng dòng điện 8.000V,................................... 54
Đồ thị 4 Thời gian (tách sản phNm) khi thay đổi khoảng cách giữa hai điệnc cực,
bằng dòng điện 8.000V .......................................................................................... 57
Đồ thị 5. Thời gian tách sản phNm bằng dòng điện với điện áp khác nhau ............. 59
Đồ thị 6. Lượng glycerol thu được, khi sử dụng dòng điện 8.000V ........................ 62
Đồ thị 7: Thời gian tách sản phNm bằng dòng điện với điện áp khác nhau Khoảng

cách giữa hai điện cực 3mm dạng đường thẳng (line to line) ................................ 63
Đồ thị 8 Độ nhớt của sản phNm và nguồn nguyên liệu dầu thực vật ....................... 65
Đồ thị 9 Thành phần trong hỗn hợp mẫu biodiesel từ nguồn dầu thực vật .............. 68
Đồ thị 10. Lượng glycerol thu được, khi sử dụng dòng điện 8000V ....................... 69
Đồ thị 11 Thời gian tách sản phNm bằng dòng điện với điện áp khác nhau khoảng
cách giữa hai điện cực 3mm dạng đường thằng (line to line) ................................ 71
Đồ thị 12 Độ nhớt của sản phNm và nguồn nguyên liệu mỡ cá basa ....................... 73


-ix-

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ........................................................................ ii
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ iii
TĨM TẮT

........................................................................................................ iv

ABSTRACT ......................................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ...................................................................................... vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................... vii
DANH MỤC ĐỒ THN. ......................................................................................... viii
CHƯƠNG 1:
1.

2.

3.

4.


5.

TỔNG QUAN ................................................................................ 3

Giới thiệu về nguyên liệu và biodiesel .......................................................... 4
1.1.

Thành phần cơ bản của nguyên liệu (dầu, mỡ) ................................... 5

1.2.

Một số tính chất của dầu, mỡ động–thực vật: ..................................... 7

1.3.

Các nguồn nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất biodiesel. ............ 9

Các phương pháp điều chế biodiesel ........................................................... 12
2.1.

Phương pháp sấy nóng: ít sử dụng vì cần nhiệt độ trên 80oC. ........... 12

2.2.

Phương pháp pha loãng: ................................................................... 12

2.3.

Phương pháp cracking:..................................................................... 12


2.4.

Phương pháp nhũ tương hóa:............................................................ 12

2.5.

Phương pháp transester hóa:............................................................. 13

Tính chất vật lý của biodiesel ...................................................................... 19
3.1.

Tính chất vật lý ................................................................................ 19

3.2.

Các thông số kỹ thuật ....................................................................... 20

Ưu và nhược điểm của biodiesel. ................................................................ 23
4.1.

Ưu điểm ........................................................................................... 23

4.2.

Nhược điểm ..................................................................................... 24

Vấn đề tách trong công nghiệp biodiesel. .................................................... 24
5.1.


Quá trình rửa bằng nước................................................................... 25

5.2.

Quá trình lắng trọng lực ................................................................... 26


-x5.3.

Trích ly (phương pháp này ít sử dụng trong quá trình chiết tách

biodiesel) .................................................................................................... 26
5.4.
6.

Điện di ............................................................................................. 27

Phương pháp tách điện thế cao .................................................................... 28
6.1.

Giới thiệu ......................................................................................... 28

6.2.

Quá trình hình thành giọt khi áp nguồn điện thế cao......................... 31

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM........................................................................... 41
1.

Mục tiêu thực nghiệm. ................................................................................ 42

Như đã trình bày ở trên, phần nghiên cứu này sẽ thiết lập hệ thống thiết bị
khảo sát nhằm các mục đích sau đây: .......................................................... 42

1.1. Sơ đồ thí nghiệm ......................................................................................... 42
1.2. Phương pháp đo. ......................................................................................... 47
2.

Thực nghiệm. .............................................................................................. 49
2.1.

Khảo sát quá trình tách, với các thông số tách như điện thế –bằng q

trình hịa tan hỗn hợp glycerol và biodiesel từ mỡ cá .................................. 49
2.2.

Khảo sát dòng điện cao thế với nguồn biodiesel thô đi từ các nguồn

dầu thực vật. ............................................................................................... 62
2.3.

Khảo sát dịng điện cao thế với nguồn biodiesel thơ đi từ các nguồn

mỡ cá ba sa. ................................................................................................ 69
2.4.

Khảo sát ảnh hưởng của dịng điện có điện thế cao trực tiếp đến phản

ứng transester.............................................................................................. 72
Chương 3


KẾT LUẬN & KIẾN NGHN .......................................................... 75

1.

Kết luận ...................................................................................................... 76

2.

Kiến nghị .................................................................................................... 77

3.

Tài liệu tham khảo ...................................................................................... 80

CHƯƠNG 4: PHỤ LỤC ..................................................................................... 82


- 1-

MỞ ĐẦU
Việc sản xuất biodiesel từ dầu thực vật đã được nghiên cứu rất sâu và được đề cập
nhiều trong thời gian gần đây. Những nghiên cứu tập trung vào: (a) ảnh hưởng của
các thơng số q trình; (b) ảnh hưởng của việc sử dụng xúc tác như xúc tác enzyme,
xúc tác đồng thể, xúc tác dị thể, .....
Trong các quy trình cơng nghiệp hiện nay, q trình tách bằng cách sa lắng trong
trọng trường đóng vai trị quan trọng trong các hệ phân tán lỏng–lỏng hay lỏng–rắn.
Quá trình này thường diễn ra trong những bể lắng lớn, chi phí vận hành thấp. Thời
gian tách pha của hệ này càng nhanh nếu độ chênh lệch tỷ trọng giữa hai pha là lớn.
Ngược lại vấn đề trở nên phức tạp khi hệ phân tán lỏng–lỏng khơng có sự khác biệt
lớn về tỷ trọng các pha. Thời gian lắng thường kéo dài từ vài giờ đến vài ngày tùy

thể tích lắng. Hiện nay, nhu cầu cải tiến một số công đoạn trong dây chuyền sản
xuất biodiesel đang là nhu cầu cần thiết để giảm chi phí hay nâng cao nâng suất mà
không cần đầu tư vào một dây chuyền mới. Trong đó hiệu quả tách trong dây
chuyền này, đặt biệt là giảm thời gian cần thiết khi tiến hành tách lớp và loại bỏ
glycerol ra khỏi hỗn hợp biodiesel. Hiện nay, quá trình tách hiện nay diễn ra theo
phương pháp lắng hoặc sử dụng các xyclon để cải thiện quá trình tách này, thời gian
diễn ra ngắn hơn. Tuy nhiên với cách thực hiện như vậy, quá trình tách pha diễn ra
hoàn toàn cần một thời gian dài, trong khoảng từ 4–12 giờ. Và như vậy, quá trình
sản xuất hiện nay vẫn là sản xuất gián đoạn, theo mẽ, nên hiệu suất của q trình
theo thời gian là khơng cao [1].
Thị trường biodiesel hiện nay hoàn toàn mới mẻ tại Việt Nam, nên việc phát triển
sản phN m biodiesel tạo đây có rất nhiều thuận lợi và tiềm năng. Như cầu nâng cơng
suất sản xuất làm nguồn cung cho quy trình này là hiện hữu và đang được nghiên
cứu cải tiến quy trình sản xuất với các loại xúc tác khác nhau, điều kiện vận hành
v.v.... Do vậy, có nhiều khuynh hướng khác nhau, đơn cử một số hướng phát triển
như sau:
+ Sản xuất theo mẻ như hiện nay, nhưng tăng diện tích cũng như thiết bị sản xuất,
địi hỏi nguồn vốn lớn để đầu tư và phát triển. Những nhà máy sản xuất


- 2-

biodiesel đòi hỏi những khu vực rộng lớn, dùng để xây dựng những không gian
chứa biodiesel thành phN m lớn. Thêm vào đó tổng diện tích vùng xung quanh
này, các quá trình tách lắng trong trường xảy ra trong những bể chứa diễn ra vài
giờ.
+ Cải tiến trong các khâu sản xuất, bằng cách rút ngắn thời gian phản ứng, hay rút
ngắn các q trình tiếp theo như cơng đoạn lắng, tách, hay làm sạch v.v...
+ Thiết kế mô hình dịng liên tục trong sản xuất thay cho mơ hình sản xuất theo
mẻ khơng đạt năng suất cao. Đây là hướng phát triển tất yếu trong nền sản xuất

công nghiệp.
Hiện nay, nhu cầu cần thiết trước mắt là quá trình cải tiến các cơng đoạn sản xuất
biodiesel, trong đó có giai đoạn làm sạch sản phN m,, rút ngắn thời gian sản xuất
đáp ứng yêu cầu của nhà sản xuất trong việc muốn tăng năng suất là phù hợp.
Chính vì thế mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu khảo sát quá trình làm sạch sản
phN m biodiesel, sau q trình transester hóa, với phương pháp hỗ trợ của dịng điện
có điện thế cao, nhằm rút ngắn thời gian tách sản phN m dựa trên khả năng dẫn khác
nhau giữa các pha trong hỗn hợp.


- 3-

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN


- 4-

1.

Giới thiệu về nguyên liệu và biodiesel
Ngày nay, mọi người đều quan tâm tới các vấn đề môi trường, cũng như giá
dầu mỏ leo thang và sự thiếu hụt nguồn nhiên liệu hóa thạch trong thời gian
sắp tới là những “xúc tác” thúc đN y cho những nghiên cứu về những nguồn
nhiên liệu mới. Thời gian gần đây, nhiên liệu sinh học đang thu hút được sự
quan tâm lớn ở nhiều nước trên thế giới, do đây là nguồn nhiên liệu tái tạo
được và tính chất phân hủy sinh học của chúng ít gây ơ nhiễm cho mơi trường.
Hiện nay, ước tính rằng biodiesel và bioethanol đã giảm được xấp xỉ 10% nhu
cầu tiêu thụ diesel tại châu Âu và 5% tổng nhu cầu nhiên liệu tại châu Á [18].


Hình 1 Q trình tuần hồn, chuyển hóa năng lượng
Vậy biodiesel hay diesel sinh học là gì?
Biodiesel cịn được gọi Diesel sinh học là một loại nhiên liệu có tính chất
giống với dầu diesel, nhưng không phải được sản xuất từ dầu mỏ, nguồn nhiên
liệu không thể tái tạo trong thời gian ngắn, mà đi từ dầu thực vật hay mỡ động
vật, nguồn nguyên liệu sinh học. Biodiesel, hay nhiên liệu sinh học nói chung,


- 5-

là một loại năng lượng sạch, phương diện hóa học thì diesel sinh học là metyl,
etyl ete của những axit béo. Mặt khác chúng không độc và dễ phân giải trong
tự nhiên.
Biodiesel bắt đầu được sản xuất khoảng giữa những năm 1.800, trong thời
điểm đó người chuyển hóa dầu thực vật để thu glycerol ứng dụng làm xà
phòng và thu được các phụ phN m là metyl hoặc etyl ete gọi chung là bIốtiesse
[18].
Biodiesel tốt hơn diesel truyền thống trên tiêu chí hàm lượng lưu huỳnh, hàm
lượng aromat (những hợp chất thơm) và điểm chớp cháy. Nó gần như không
chứa lưu huỳnh và aromat trong khi diesel truyền thống có thể chứa đến
500ppm SO2 và 20 –40% khối lượng các hợp chất thơm. Những ưu điểm này
là chìa khóa quan trọng trong việc giải quyết ô nhiễm đô thị vì giao thơng vận
tải chính là nhân tố “đóng góp” quan trọng nhất. Theo Ultu và Kocak, nếu sử
dụng biodiesel thì có thể giảm được trung bình 14% CO2, 17,1% CO và 22,5%
bụi khí.
Rất nhiều những biện pháp đã được thực hiện trong những năm gần đây, đó là
nâng tiêu chuN n sử dụng nhiên liệu (EURO III, EURO IV), sử dụng nhiên liệu
sinh học (biodiesel, xăng pha cồn)... Bên cạnh đó, một lĩnh vực cũng nhận
được nhiều sự quan tâm trong vấn đề cải tạo chất lượng nhiên liệu là thay thế

các chất phụ gia độc hại (chì: Pb) để sử dụng các chất phụ gia khác thân thiện
với môi trường hơn, nâng cao khả năng cháy triệt để của nhiên liệu để giảm
thiểu lượng khí thải độc hại ảnh hưởng đến môi trường.

1.1. Thành phần cơ bản của nguyên liệu (dầu, mỡ)
Trong thành phần của dầu mỡ chủ yếu là Triglycerit. Phần còn lại là các axit
béo tự do, photphotit, vitamin, chất màu, chất nhầy,…[18]
Dầu mỡ không tan trong nước, tan tốt trong các dung môi hữu cơ như xăng,
acetol…
a.

Triglycerit (TG)


- 6-

Là thành phần chủ yếu của dầu mỡ, là ester tạo thành từ Glycerol với 3 axit
béo.
Công thức chung:
CH2

OCOR1

R1,R2.R3 là các gốc hydrocarbon,

CH

OCOR2

có thể giống nhau hay khác nhau


CH2

OCOR3

Trong phân tử TG, gốc GL luôn cố định, chỉ khác gốc axit béo. Các axit béo
khác nhau có những tính chất vật lý và hóa học khác nhau. Do đó thành phần
axit béo là yếu tố quan trọng quyết định tính chất của dầu, mỡ.
Khi chuyển hóa TG thành biodiesel (BDF), cấu trúc axit béo không hề thay
đổi, cho nên thành phần axit béo quyết định ln cả tính chất của BDF.
Dầu thơ cịn chứa một ít chất khơng thuộc loại TG do bị men lipaza thủy phân
tạo nên các FFA, Di-glycerit (DG), Mono-glycerit (MG).
b.

Glycerol (GL)
Trạng thái nguyên chất GL là một chất lỏng qnh, khơng màu, khơng mùi, có
tính hút nước mạnh, có vị ngọt.
Trong dầu mỡ, trọng lượng GL thu được khoảng 8–12% so với trọng lượng
dầu mỡ ban đầu.
GL được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp dược phN m, thực phN m, hóa mỹ
phN m…
Trên thực tế hiện nay, GL chính là nguồn thu phụ làm tăng hiệu quả kinh tế
của quá trình thu BDF, đồng thời tăng sự cạnh tranh của công nghệ cho phép
thu GL chất lượng cao.Trong những năm gần đây, việc đN y mạnh sản xuất
BDF làm giảm giá thành của GL. Tuy nhiên, chi phí để tách chiết, loại bỏ các
tạp chất ra khỏi glycerol rất đáng kể, nên đây cũng là một lĩnh vực khảo sát
nhiều hơn.

c.


Các thành phần khác:
Dầu thơ cịn chứa một ít tạp chất:

+ Photpholipit goi là phophotit chiếm < 3%.


- 7-

+ Sáp: ester của axit béo có dây cacbondài 24–26 C với rượu đơn và đa
chức.

+ Sterol là những rượu cao phân tử có cấu tạo phức tạp, chúng tồn tại ở dạng
ester hoặc ở dạng tự do.

+ Hydrocarbon: một số hydrocacbon cũng được cô lập như các ankan
(nonancosan, tricicotan...), anken (squalen...).

+ Sắc tố tạo màu cho dầu như các loại màu carotenoit từ vàng đến đỏ thường
gặp.
Mùi: dầu mỡ ngun chất khơng có mùi, trừ một số loại có sẵn từ đầu, cịn đại
bộ phận là do các sản phN m phân hủy của dầu mỡ trong quá trình chế biến và
tồn trữ.
Dầu thơ dễ bị thủy phân và oxy hóa phóng thích các axit béo dây ngắn dễ bay
hơi, gây mùi nồng khó chịu.
Phương trình phản ứng thủy phân:
CH2 OCOR1
CH OCOR2

+ 3 H2O


↔

CH2 OCOR3

CH2 OH

R1COOH

CH OH +

R2COOH

CH2 OH

R3COOH

R1, R2, R3 là các gốc hydrocarbon.

1.2. Một số tính chất của dầu, mỡ động–thực vật:
a.

Tính cảm quan
Màu sắc:

+ TG ngun chất khơng có màu, dầu mỡ có màu là do có các chất màu hịa
tan vào dầu mỡ trong q trình sản suất.

+ Mỗi loại dầu mỡ có một màu đặc trưng, dầu mỡ khơng có màu hay màu
nhạt thì chất lượng càng tốt.


+ Mỡ động vật có màu nhạt hơn Dầu thực vật. Nó thường có màu từ nhạt
cho đến vàng sẫm.
Mùi:


- 8-

+ Mỗi loại dầu mỡ có mùi vị đặc trưng, mùi vị của dầu mỡ phụ thuộc nhiều
yếu tố: nguyên liệu sản xuất, phương pháp và kỹ thuật sản xuất, mức độ
tinh chế, kỹ thuật và thời gian bảo quản.

+ Dựa vào mùi vị ta có thể sơ bộ đánh giá chất lượng của dầu mỡ, phân biệt
từng loại dầu mỡ khác nhau.
Độ trong suốt:

+ Những chất có lẫn trong dầu mỡ như nước, sáp, và các tạp chất khác đều
làm giảm độ trong suốt của dầu mỡ.

+ Kỹ thuật sản xuất, quá trình tinh chế dầu mỡ, thời gian bảo quản...cũng có
ảnh hưởng đến độ trong suốt của dầu mỡ. Dầu mỡ trong suốt thì chất
lượng dầu mỡ cao.
b.

Tính chất hóa lý:
Một số chỉ tiêu đưa ra nhằm để đánh giá chất lượng nguyên liệu dầu mỡ ban
đầu, có thể xác định được cơ bản tính chất của nguồn nguyên liệu sử dụng như
sau:
Hàm lượng nước và chất dễ bay hơi:

+ Dù dầu mỡ sản xuất theo phương pháp nào thì trong dầu mỡ vẫn có một

lượng nước.

+ Lượng nước là khối lượng bị mất đi khi sấy dầu mỡ đến khối lượng không
đổi. Lượng nước trong dầu mỡ thường ở khoảng 0,1–0,5% khối lượng dầu
mỡ. Lượng nước trong dầu mỡ càng cao thì chất lượng dầu mỡ sẽ bị giảm
nhanh chóng, bể chứa, thiết bị dễ bị ăn mịn. Do đó trong q trình sản
xuất cần hạn chế lượng nước tới mức cho phép.
Chỉ số xà phòng hóa (XH):

+ Là số mg KOH cần thiết để trung hịa và xà phịng hóa hồn tồn 1g dầu
mỡ.

+ Q trình xà phịng hóa là q trình TG của dầu bị kali (natri) hydroxyt tác
dụng tạo thành muối kali (natri) của axit béo và glycerol.


- 9-

+ Chỉ số xà phịng lớn hay nhỏ có quan hệ chặt chẽ với thành phần cấu tạo
của TG. Nếu TG trong dầu có trọng lượng phân tử nhỏ (nghĩa là các axit
béo có trọng lượng phân tử nhỏ) thì chỉ số xà phịng lớn và ngược lại. Do
đó muốn phán đốn thành phần axit béo trong dầu thì qua chỉ số xà phịng
có thể biết phân tử lượng trung bình của axit béo.

− Nếu chỉ số xà phịng 200–210 ngồi những axit chứa 18 ngun tử C
ra, cịn có axit panmitic.

− Nếu chỉ số xà phịng 240–250 thì đặc biệt có nhiều axit béo.
Chỉ số axit (Av):


+ Là số mg KOH cần thiết để trung hòa hết lượng FFA có trong 1g dầu mỡ.
+ Chỉ số axit của dầu mỡ không cố định, dầu mỡ càng biến chất chỉ số axit
càng cao.
Chỉ số Iốt (I):

+ Là số g Iốt tác dụng hoàn toàn với 100g dầu mỡ.
+ Chỉ số Iốt biểu thị mức độ không no của dầu mỡ. Chỉ số Iốt càng lớn thì
mức độ khơng no càng cao. Dựa vào chỉ số Iốt người ta có thể phân dầu
mỡ làm 3 loại:

− Dầu thô: I > 130.
− Dầu nửa thô: I = 100–130.
− Dầu không khô: I < 100.
Chỉ số ester:

+ Là số mg KOH cần thiết để xà phịng hóa hết lượng GL có trong 1g dầu
mỡ, là hiệu số giữa chỉ số xà phòng hóa và chỉ số axit.

+ Chỉ số này càng cao thì lượng GL có trong dầu mỡ càng nhiều.
Chỉ số peroxit:

+ Là số gam Iốt được giải phóng ra khi cho dung dịch KI tác dụng với 100g
dầu mỡ dưới tác dụng của các peroxit có trong dầu mỡ.

+ Chỉ số peroxit đặc trưng cho sự ôi của chất béo.

1.3. Các nguồn nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất biodiesel.


- 10-


a.

Dầu dừa trong cơng nghiệp:

Hình 2. Dầu dừa
− Màu sắc: 7 –9 đỏ, 15 –70 vàng.
− Ðộ N m: 0,5% max
− Tạp chất: 0,5% max
− FFA: 3% max
− Chỉ số Iốt: 7 –11
− Chỉ số xà phịng hố: 248 –260.
Tháng 02/2009, giá dầu dừa giảm so với tháng 01/2009 và so với cùng kỳ năm
trước. Giá bình quân trong tháng 02/2009 khoảng 672USD/tấn, giảm 7,9% so
với giá tháng 01/2009 và giảm 49,3% so với tháng 02/2008 [18].
b.

Dầu ăn phế thải
Giá của dầu ăn phế thải (WCOs) rẻ hơn 2–3 lần dầu ăn tinh luyện. Do đó chi
phí sản xuất của biodiesel có thể giảm xuống. Thêm vào đó, việc giống nhau
về tính chất của biodiesel sản xuất từ dầu ăn và WCOs có thể đạt được tại điều
kiện tối ưu nhất. Gia tăng sự tiêu thụ thực phN m sẽ gia tăng sự sản xuất của
một lượng lớn WCOs. Sự chuyển hóa lượng này thường nhiên liệu sẽ làm
giảm những tác hại đến môi trường do đây là những nguồn dầu phế thải.

c.

Cá basa
Hiện nay, Việt Nam có thể cho cá Basa sinh sản nhân tạo nhưng sản lượng còn
thấp, chất lượng cá phụ thuộc vào nhiều yếu tố: thức ăn, chất lượng nguồn

nước, mật độ nuôi.


- 11-

Cá basa có buồng mỡ rất lớn, chiếm khoảng 25% khối lượng cá. Lượng mỡ cá
thu được từ các cơ sở chế biến thuỷ sản hàng năm 4 000 ÷ 5 000 tấn mỡ cá.
Cho tới nay một lượng nhỏ mỡ cá này đã được chế biến công nghiệp, tinh
luyện thành dầu mỡ thực phN m.

Hình 3 Mỡ cá basa
Mỡ cá thành phần chiếm nhiều nhất là các triglycerit. Ngồi ra trong mỡ cá
cịn có một số axít béo và các protein dễ phân hủy thành các hợp chất có mùi
khó chịu mang tính đặc trưng của lưu huỳnh và nitơ. Trong mỡ cá thành phần
axít C18:1 là chiếm ưu thế. Thông thường, sau khi thu được mỡ cá thơ, người
ta thường tinh luyện nhằm mục đích loại đi những tạp chất trong mỡ như:
nước, các tạp chất cơ học… cũng như loại bỏ những tạp chất có thể gây ảnh
hưởng đến độ bền của mỡ theo thời gian. Mỡ cá sau khi tinh luyện vì thế mà
chỉ có mùi cá nhẹ, khơng có mùi mỡ cháy, màu vàng rơm. Khi tồn trữ trong
điều kiện bình thường, mỡ cá thường phân thành hai phần riêng biệt: phần
lỏng và phần rắn. Thành phần axít béo trong phần rắn thường là những axít có
mạch cacbon dài hơn so với trong phần lỏng nên nhiệt độ đơng đặc lớn hơn.
Ngồi ra trong phần lỏng thành phần axít khơng bão hịa chiếm tỷ lệ cao, điều
này rất cần thiết khi sử dụng mỡ cá basa cho việc chế phN m các sản phN m thực
phN m và trong công tác bảo quản.


- 12-

Chính vì những tính chất phù hợp của mỡ cá basa và đáp ứng tình hình ni

trồng thủy sản dồi dào, việc chọn lựa đây là nguyên liệu đầu cho q trình
tổng hợp biodiesel là phù hợp.
Ngồi các loại nguồn nguyên liệu trên, còn rất nhiều khảo sát từ những nguồn
khác nhau với các chế độ thí nghiệm khác nhau, cũng như các loại xúc tác
khác nhau:
− Dầu cao su;
− Dầu cọ;
− Tảo
− Dầu jojoba.....
2.

Các phương pháp điều chế biodiesel
o

2.1. Phương pháp sấy nóng: ít sử dụng vì cần nhiệt độ trên 80 C.
2.2. Phương pháp pha loãng:

Ưu điểm: đơn giản, dễ thực hiện ở mọi qui mô, không đòi hỏi thiết bị phức
tạp.
Nhược điểm: khi tỷ lệ dầu mỡ lớn hơn 50% thì khơng thích hợp, lúc này độ
nhớt của hỗn hợp lớn hơn độ nhớt của DO và gây khó khăn khi sử dụng dầu
mỡ với tỷ lệ cao để làm nhiên liệu dùng trong động cơ diesel truyền thống.
2.3. Phương pháp cracking:

Đây là quá trình cắt ngắn mạch hydrocacbon của dầu mỡ dưới tác dụng của
nhiệt và chất xúc tác thích hợp. Q trình cracking thu được nhiều loại sản
phN m: khí, xăng, nhiên liệu DO, và một số sản phN m phụ khác. Tuy nhiên
phương pháp này tốn nhiều năng lượng, khó thực hiện ở qui mô nhỏ và sản
phN m gồm nhiều loại nhiên liệu.
2.4. Phương pháp nhũ tương hóa:


Nguyên liệu ban đầu: dầu mỡ, rượu, chất hoạt động bề mặt. Với thiết bị tạo
nhũ có thể tạo nhũ tương dầu mỡ –rượu. Tuy nhiên rất khó khăn trong việc tạo
và duy trì nhũ, lọc nhiên liệu, và do rượu bay hơi (nhiệt hóa hơi của rượu thấp)
làm cản trở hoạt động bình thường của hệ thống cấp nhiên liệu cho động cơ.


- 13-

2.5. Phương pháp transester hóa:

Đây là phương pháp được ứng dụng phỗ biến và nghiên cứu nhiều nhất trong
thực tế.
Định nghĩa: phản ứng transester hóa là phản ứng hóa học giữa TG và alcohol
với sự có mặt của xúc tác để sản xuất mono–esters và GL.
Biodiesel là sản phN m ete hóa giữa methanol hoặc ethanol và axit béo tự do
trong dầu thực vật hoặc mỡ cá tra hoặc các hợp chất chứa hàm lượng cao
glycerit để chuyển hóa thành các đơn ester.
Tỷ lệ tạo ra sản phN m biodiesel như sau:
100 kg dầu mỡ + 10 kg methanol

100 kg biodiesel + 10 kg glycerol

Phương trình chuyển hóa biodiesel cơ bản như sau:

Hình 4 Phương trình phản ứng giữa triglycerit và methanol
Trong đó R1, R2, R3 là các axit béo no hoặc không no chứa trong mỡ cá tra,
dầu thực vật, các axit hữu cơ chiếm chủ yếu trong dầu mỡ động vật như:

Qui trình

bằng hình ảnh (Aleks Kac, 2006)

sản xuất Biodiesel


- 14-

Công đoạn 1

Công đoạn 2

Công đoạn 3

Công đoạn 4

Công đoạn 5

Cơng đoạn 6

Cơng đoạn 7

Cơng đoạn 8

Hình 5 Các công đoạn điều chế biodiesel: công đoạn 1, tách nước ra khỏi nguồn
nguyên liệu; Công đoạn 2: trộn methanol vào dầu; Cơng đoạn 3: Tiến hành axit hóa
(tùy theo nguồn nguyên liệu); Công đoạn 4: ChuNn bị nguồn nguyên liệu cho phản ứng