HVTH: Nguyễn Đình Chung

GVHD: GS. TS. Đinh Thị Ngọ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------------

NGUYỄN ĐÌNH CHUNG

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI ESTE ĐỂ
CHUYỂN HOÁ MỠ CÁ PHẾ THẢI THÀNH DUNG
MÔI SINH HỌC ĐA NĂNG

Chuyên ngành: Công nghệ hữu cơ - hoá dầu

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ HỮU CƠ - HOÁ DẦU

Người hướng dẫn khoa học:
GS.TS. ĐINH THỊ NGỌ

HÀ NỘI - 2010
1
Luận văn cao học: Nghiên cứu quá trình trao đổi este để chuyển hoá mỡ cá phế thải thành
dung môi sinh học đa năng


HVTH: Nguyễn Đình Chung

GVHD: GS. TS. Đinh Thị Ngọ

2.1.2 Xử lý màu, mùi của mỡ cá phế thải và tách axit béo tự do
2.1.3 Rửa và sấy mỡ
2.2 TỔNG HỢP XÚC TÁC BAZƠ RẮN KOH/MgSiO3
2.2.1 Điều chế MgSiO3
2.2.2 Tổng hợp xúc tác KOH/MgSiO3
2.3 TỔNG HỢP ETYL ESTE
2.3.1 Dụng cụ thí nghiệm và hóa chất
2.3.2 Tiến hành phản ứng
2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình trao đổi este
2.4 TÁCH VÀ TINH CHẾ SẢN PHẨM
2.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG XÚC TÁC VÀ
SẢN PHẨM
2.5.1 Các phương pháp xác định đặc trưng xúc tác
2.5.2 Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (IR)

Trang
1
2
4
5
6
7
8
10
10
10
13
14
15
16

dung môi sinh học đa năng


HVTH: Nguyễn Đình Chung

GVHD: GS. TS. Đinh Thị Ngọ

2.5.3 Phương pháp sắc ký khí khối phổ (GC - MS)
2.5.4 Phân tích chỉ tiêu chất lượng của dung môi từ etyl este mỡ cá
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA MỠ CÁ
3.2 KHẢO SÁT XỬ LÝ MỠ CÁ BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỤC HƠI NƯỚC
Ở NHIỆT ĐỘ CAO
3.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ hơi nước
3.2.2 Ảnh hưởng của thời gian sục hơi nước
3.3 CHẤT LƯỢNG MỠ CÁ SAU KHI XỬ LÝ
3.4 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO XÚC TÁC KOH/MgSiO3
3.4.1 Tổng hợp chất mang MgSiO3 và đặc trưng các tính chất
3.4.2 Chế tạo xúc tác KOH/MgSiO3
3.5 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TỔNG
HỢP ETYL ESTE TỪ MỠ CÁ TRÊN XÚC TÁC KOH/MgSiO3
3.5.1 Ảnh hưởng của thời gian phản ứng
3.5.2 Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác
3.5.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ mol etanol/mỡ cá
3.5.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng
3.6 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TINH
CHẾ VÀ LÀM SẠCH SẢN PHẨM
3.6.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ nước rửa
3.6.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ thể tích nước rửa/etyl este
3.7 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM THU ĐƯỢC

72
72
76
77
77
80
81
82
83

3
Luận văn cao học: Nghiên cứu quá trình trao đổi este để chuyển hoá mỡ cá phế thải thành
dung môi sinh học đa năng


HVTH: Nguyễn Đình Chung

GVHD: GS. TS. Đinh Thị Ngọ

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận văn cao học này là của tôi, do tôi tự nghiên cứu và
thực hiện. Các kết quả khoa học trong bản luận văn hoàn toàn khách quan và chính
xác. Tôi xin chịu trách nhiệm về những kết quả trong bản luận văn này.
Hà Nội, ngày

tháng 10 năm 2010
Tác giả

Nguyễn Đình Chung


: Scanning Electron Microscopy (Hiển vi điện tử quét).

PGI

: Phụ gia I

PGII

: Phụ gia II

5
Luận văn cao học: Nghiên cứu quá trình trao đổi este để chuyển hoá mỡ cá phế thải thành
dung môi sinh học đa năng


HVTH: Nguyễn Đình Chung

GVHD: GS. TS. Đinh Thị Ngọ

DANH MỤC CÁC BẢNG
STT

Bảng

Nội dung

Trang

01



05

3.2

Ảnh hưởng của nhiệt độ hơi nước đến chỉ số axit của mỡ cá

54

06

3.3

Ảnh hưởng của thời gian sục hơi nước đến chỉ số axit của mỡ

55

cá
07

3.4

Một số tính chất của mỡ cá trước và sau khi xử lý

56

08

3.5


3.9

Ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới hiệu suất etyl este

67

13

3.10

Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác đến hiệu suất etyl este

68

14

3.11

Ảnh hưởng của tỷ lệ mol etanol/mỡ cá đến hiệu suất etyl este

69

15

3.12

Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất etyl este

70



76

20

3.17

Ảnh hưởng tỷ lệ etyl este/etyl lactat đến khả năng tẩy sơn

77

21

3.18

Thành phần của dung môi sinh học để tẩy sơn

80

22

3.19

Các chỉ tiêu của dung môi sinh học pha chế

80

6
Luận văn cao học: Nghiên cứu quá trình trao đổi este để chuyển hoá mỡ cá phế thải thành
dung môi sinh học đa năng


2.2

Sơ đồ chiết sản phẩm

41

04

2.3

Mô hình nhiễu xạ tia X

45

05

3.1

Ảnh hưởng của nhiệt độ hơi nước đến chỉ số axit của mỡ cá

54

07

3.2

Ảnh hưởng của thời gian sục hơi nước đến chỉ số axit của mỡ cá

55


60

12

3.7

Ảnh SEM của xúc tác KOH/MgSiO3

62

13

3.8

Ảnh SEM của KOH nóng chảy

62

14

3.9

15

3.10 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung xúc tác tới hiệu suất etyl este

64

16


3.16 Phổ IR của mẫu etyl este tổng hợp từ mỡ cá

73

22

3.17 Sắc kí đồ của etyl este thu được từ mỡ cá phế thải

74

23

3.18 Khối phổ của Etyl oleat có trong sản phẩm so sánh với khối phổ

75

Quan hệ giữa số lần tái sử dụng của xúc tác 30%KOH/MgSiO3
và hiệu suất etyl este

63

chuẩn của etyl oleat trong thư viện phổ
24

3.19 Ảnh hưởng tỷ lệ etyl este/etyl lactat đến khả năng tẩy sơn

78

25

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.
8
Luận văn cao học: Nghiên cứu quá trình trao đổi este để chuyển hoá mỡ cá phế thải thành
dung môi sinh học đa năng


HVTH: Nguyễn Đình Chung

GVHD: GS. TS. Đinh Thị Ngọ

Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu trong và ngoài nước sử dụng các chất tẩy

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. [3, 8]
- 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.
10
Luận văn cao học: Nghiên cứu quá trình trao đổi este để chuyển hoá mỡ cá phế thải thành
dung môi sinh học đa năng



R2-COOH

|
CH2-OH

R3-COOH

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. [7]
Theo bảng số liệu 1.1, 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 55oC). 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 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 CO2. 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 CO2. Cứ như thế các axit béo lần lượt được tạo ra với chỉ các số cacbon
11
Luận văn cao học: Nghiên cứu quá trình trao đổi este để chuyển hoá mỡ cá phế thải thành
dung môi sinh học đa năng


trọng lượng)
C12:0

-

Cá mòi

Cá mòi

Cá

dầu

basa/tra

0,1

0,15

-

C14:0

2,8-4,0

1,3-1,8

0,2-2


≤ 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


-

-

-

6,7

0,6

1,6

-

C16:4

-

-

-

1,3

1,7

2,5

-


-

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


1,3

1,6

-

C18:4

-

-

-

0,1

0,1

0,2

-

C19:1

-

-

-


-

-

-

-

-

C20:2

-

-

-

0,15

0,4

0,7

-

C20:3

-


-

-

-

7,4

11

11

-

12
Luận văn cao học: Nghiên cứu quá trình trao đổi este để chuyển hoá mỡ cá phế thải thành
dung môi sinh học đa năng


HVTH: Nguyễn Đình Chung

GVHD: GS. TS. Đinh Thị Ngọ

C21:0

-

-

-


-

0,15

0,2

0,2

-

C22:1

-

-

-

21,1

3,8

0,6

0,2-0,5

C22:2

-


-

-

-

0,3

0,7

0,5

-

C22:5

-

-

-

0,8

1,3

0,9

-


-

C24:0

-

-

-

0,2

0,1

0,2

-

C24:1

-

-

-

0,8

0,6


thường rất cao. Chúng thường đóng rắn ngay ở nhiệt độ thường. Nhiệt độ này dao
động trong khoảng từ 25÷55oC.
- 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,
d20= 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. [50]
1.1.3 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.
C3H5(OCOR)3 + 3 H2O ↔ 3 RCOOH + C3H5(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 + H2O
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.

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
15
Luận văn cao học: Nghiên cứu quá trình trao đổi este để chuyển hoá mỡ cá phế thải thành
dung môi sinh học đa năng


HVTH: Nguyễn Đình Chung

GVHD: GS. TS. Đinh Thị Ngọ

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
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.
1.1.5 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

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. [56]
- 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. [28]
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. [56]
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 40oC. Một số tính chất khác của mỡ lợn như:
tỷ trọng ở 20o 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. [28, 57]
- 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,
17
Luận văn cao học: Nghiên cứu quá trình trao đổi este để chuyển hoá mỡ cá phế thải thành

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
18
Luận văn cao học: Nghiên cứu quá trình trao đổi este để chuyển hoá mỡ cá phế thải thành
dung môi sinh học đa năng


HVTH: Nguyễn Đình Chung

GVHD: GS. TS. Đinh Thị Ngọ

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
cacbon, 4 - 6 nối đôi). Hàm lượng axit béo chưa bão hòa trong cá biển (88%) cao hơn
so với cá nước ngọt (70%). Chất béo trong cá chứa nhiều acid béo chưa bão hòa do đó
rất dễ bị oxy hóa sinh ra các sản phẩm cấp thấp như aldehyt, xeton, skaton. Các hợp
chất có lợi trong lipid cá là các axit béo không no cao, đặc biệt là: Axit
eicosapentaenoic (EPA 20:5) và axit docosahexaenoic (DHA 22:6).
Điểm đông đặc của dầu cá thấp hơn động vật khác. Ở nhiệt độ thường ở trạng
thái lỏng sệt, nhiệt độ thấp bị đông đặc ở mức độ khác nhau.
Từ nhiều năm trở lại đây, tại Việt Nam, ngành công nghiệp chăn nuôi, chế biến

thải vào khoảng 8 triệu gallon, ban đầu chủ yếu được trộn trực tiếp với diesel khoáng
để đốt lò trong công nghệ chế biến thực phẩm. Nhưng do mỡ cá có các tính chất khác
xa với diesel khoáng, nhất là về độ nhớt, nhiệt lượng… nên không phù hợp với các
động cơ, máy móc. Đến năm 2004, AEA đã hợp tác với công ty Hawaiian, xây dựng
nhà máy đầu tiên Pacific Biodiesel, và ngày nay, alkyl este từ mỡ cá đã khá phổ biến
trên thế giới. Với sản lượng chế biến cá rất lớn hàng năm trên thế giới, mà các phế
phẩm của ngành này nhanh chóng bị phân hủy làm giảm giá trị, nên chủ yếu chỉ để
làm thức ăn gia súc, hoặc thải ra môi trường làm ô nhiễm nặng môi trường biển. [12]
Trong công nghiệp dược phẩm, mỡ cá là nguồn giàu các axit ω3 và ω6. Các công
ty dược phẩm cũng phải chuyển hóa mỡ cá thành các alkyl este, rồi sau đó tách các
dưỡng chất này. Như thế, alkyl este khác trở thành một sản phẩm phụ, nhưng lại mang
lại hiệu quả kinh tế cao cho toàn bộ quá trình.
Hiện nay các nước phát triển mạnh về biodiesel từ mỡ cá chủ yếu là các nước
Bắc Mỹ như vùng Alaska của Hoa Kỳ, Canada… do các vùng này rất ít các loại dầu
thực vật và chế biến thủy sản là một ngành công nghiệp mũi nhọn, mỡ cá phế thải là
nguyên liệu sẵn có và rẻ tiền.
1.1.6.2 Triển vọng của nghiên cứu tổng hợp alkyl este từ mỡ cá tại Việt Nam.
Từ nhiều năm trở lại đây, ngành công nghiệp chế biến và xuất khẩu cá da trơn tại
Việt Nam có những bước phát triển rõ rệt. Cá tra, cá basa trở thành một sản phẩm
truyền thống của đồng bằng song Cửu Long, được nuôi chủ yếu ở hai tỉnh An Giang
và Đồng Tháp, sau này phát triển ra các tỉnh miền Tây Nam Bộ khác như Cần Thơ,
Vĩnh Long… Năm 1997, sản lượng cá đạt khoảng 20.000 tấn, tới năm 2000 đã đạt
120.000 tấn, trong đó chủ yếu phục vụ cho mục đích xuất khẩu. Sản lượng cá tra và cá
basa tai một số công ty xuất khẩu lớn được đưa ra ở bảng 1.2.
Hiện nay cá basa đang là một mặt hang xuất khẩu lớn của Việt Nam . Trong năm
20
Luận văn cao học: Nghiên cứu quá trình trao đổi este để chuyển hoá mỡ cá phế thải thành
dung môi sinh học đa năng



(tấn)

basa(tấn)

loại cá (tấn)

2000

2001

2000

2001

2000

2001

CATACO

2586

3298

575

910

3161


MECONIMEX

948

1833

54

9

1003

1841

AFIEX

1

1

FISH – ONE

553

553
800

AQUATEX BT

775

GVHD: GS. TS. Đinh Thị Ngọ

Vĩnh Hoàn

2201

4046

605

519

2806

4564

CAFATEX

547

1223

2

13

549

1236


- Có khả năng chi trả được.
- Có khả năng sản xuất với số lượng lớn.
1.2.2 Ưu nhược điểm của dung môi sinh học.
a. Ưu điểm. [1, 47, 51]
Ngày nay người ta đang tiến hành nghiên cứu và tổng hợp dung môi sinh học để
dần thay thế cho các dung môi hóa thạch truyền thống, bởi chúng có nhiều ưu điểm:
22
Luận văn cao học: Nghiên cứu quá trình trao đổi este để chuyển hoá mỡ cá phế thải thành
dung môi sinh học đa năng


HVTH: Nguyễn Đình Chung

GVHD: GS. TS. Đinh Thị Ngọ

- Dung môi sinh học không độc hại tới sức khoẻ con người. Đây là ưu điểm lớn
nhất của dung môi sinh học. Khi sử dụng dung môi sinh học người lao động không cần
sử dụng các thiết bị bảo hộ đặc biệt vì dung môi sinh học không gây kích ứng da và
mắt, không gây nhức đầu, choáng váng nên năng suất của người lao động được cải
thiện, giảm thiểu các bệnh nghề nghiệp. Dung môi sinh học cũng không chứa các hợp
chất hữu cơ có khả năng gây ung thư, gây ăn mòn. Ưu điểm này làm cho dung môi
sinh học được ứng dụng trong y tế, mỹ phẩm, dược phẩm.
- Khả năng phân huỷ sinh học dễ dàng. Do dung môi sinh học có nguồn gốc từ
thực vật nên hầu hết đều phân huỷ dễ dàng.
- Có điểm chớp cháy và điểm sôi cao hơn dung môi có nguồn gốc từ dầu mỏ.
Đặc điểm này làm cho dung môi sinh học an toàn hơn dung môi có nguồn gốc từ dầu
mỏ, hơn nữa nguy cơ cháy nổ do dung môi giảm đi rất nhiều.
- Dung môi sinh học có chứa hàm lượng chất làm thủng tầng ozon (ODCs) thấp,
chất gây ô nhiễm (HAPs) thấp, chất hữu cơ bay hơi (VOAs) thấp. Ưu điểm này của
dung môi sinh học có ý nghĩa lớn trong việc bảo vệ môi trường.

1.2.3 Những ứng dụng và triển vọng của dung môi sinh học. [7, 10]
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:
a. Ứng dụng trong ngành sơn.
Dung môi sinh học có khả năng phân huỷ 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 ưu điểm
này, dung môi sinh học được ứng dụng trong ngành sơn, nhựa alkyt.
b. Ứng dụng trong ngành in.
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 thiên với môi trường, nhờ việc có thể phân huỷ sinh học và có nguồn gốc
từ 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.
c. Dung môi để sản xuất nhựa đường biến tính.
Dung môi sinh học trên cơ sở metyl este từ 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 2000C.
- Có độ kết dính tự nhiên giữa các hạt đá rất tốt..
24
Luận văn cao học: Nghiên cứu quá trình trao đổi este để chuyển hoá mỡ cá phế thải thành
dung môi sinh học đa năng


HVTH: Nguyễn Đình Chung

thường được tiến hành theo những phương pháp sau. [7, 48]
- Phương pháp khuấy gia nhiệt: Đây là phương pháp cổ điển. Người ta sử dụng
máy khuấy cơ học hay máy khuấy từ có gia nhiệt để khuấy trộn hỗn hợp, tạo điều kiện
25
Luận văn cao học: Nghiên cứu quá trình trao đổi este để chuyển hoá mỡ cá phế thải thành
dung môi sinh học đa năng