Collection Khảo sát tính chất và đánh giá khả năng ứng dụng dầu vỏ hạt điều làm nhiên liệu & Nghiên cứu tách chiết dầu vỏ hạt điều và

7/25/2019 Collection Khảo sát tính chất và đánh giá khả năng ứng dụng dầu vỏ hạt điều làm nhiên liệu & Nghiên cứu tách c…

http://slidepdf.com/reader/full/collection-khao-sat-tinh-chat-va-danh-gia-kha-nang-ung-dung 1/139

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ

------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VÀ ĐÁNH GIÁ

KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG DẦU VỎ HẠT

ĐIỀU LÀM NHIÊN LIỆU

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

Ts. Tôn Nữ Liên Hƣơng Lê Thành Tấn

MSSV: 2096798

Ngành: Công Nghệ Hóa Học-Khóa 35

Cần Thơ, Tháng 04/2013

WW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COMóng góp PDF bở i GV. Nguy ễ n Thanh Tú



Trƣờng Đại Học Cần Thơ Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam

Khoa Công nghệ Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc Bộ Môn: Công nghệ Hóa học

PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CHO SINH VIÊN

NĂM HỌC: 2012 – 2013

1. Họ và tên của cán bộ hƣớng dẫn: TS. Tôn Nữ Liên Hƣơng

2. Tên đề tài: Khảo sát tính chất và ứng dụng dầu vỏ hạt điều làm nhiên

liệu.

3. Địa điểm thực hiện: Phòng thí nghiệm hóa hữu cơ - khoa Khoa học Tự nhiên -

Trƣờng Đại học Cần Thơ.

4. Số lƣợng sinh viên thực hiện: 01 sinh viên.

5. Họ và tên sinh viên: Lê Thành Tấn MSSV: 2096798

Lớp: Công Nghệ Hóa Học Khóa: 35

6. Mục đích của đề tài

Khảo sát các tính chất cơ bản và ứng dụng dầu vỏ hạt điều làm nhiên liệu .

7.

Các nội dung chính và giới hạn của đề tài

- Khảo sát các tính chất cơ bản của dầu vỏ hạt điều. - Khảo sát khả năng ứng dụng dầu vỏ hạt điều làm nhiên liệu sinh học .

8. Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài: các hóa chất để thực hiện đề tài.

9. Kinh phí dự trù cho đề tài: 2.500.000 đồng.

DUYỆT CỦA CB TẠI CƠ SỞ DUYỆT CỦA CBHD

TS. Tôn Nữ Liên Hƣơng DUYỆT CỦA BỘ MÔN

DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG THI & XÉT TỐT NGHIỆP





Trƣờng Đại Học Cần Thơ Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam

Khoa Công nghệ Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc Bộ Môn: Công nghệ Hóa học

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

1. Cán bộ hƣớng dẫn: TS. Tôn Nữ Liên Hƣơng

2. Đề tài: Khảo sát tính chất và ứng dụng dầu vỏ hạt điều làm nhiên liệu.

3.

Sinh viên thực hiện: Lê Thành Tấn MSSV: 2096798

Lớp: Công nghệ Hóa học Khóa 35

4. Nội dung nhận xét: a. Nhận xét về hình thức LVTN:

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài: .............................................................................................................................

.............................................................................................................................

Những vấn đề còn hạn chế: .............................................................................................................................

.............................................................................................................................

b. Nhận xét đối với từng sinh viên tham gia thực hiện đề tài (ghi rõ từng nội

dung chính do sinh viên nào chịu trách nhiệm thực hiện nếu có): .............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

c. Kết luận, đề nghị và điểm: ..........................................................................................................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2013

Cán bộ hƣớng dẫn

Tôn Nữ Liên Hƣơng





SVTH : Lê Thành Tấn- Mssv: 2096798 4

Trƣờng Đại Học Cần Thơ Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Khoa Công nghệ Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

Bộ Môn: Công nghệ Hóa học

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN

1. Cán bộ chấm phản biện:

2. Đề tài: Khảo sát tính chất và ứng dụng dầu vỏ hạt điều làm nhiên liệu.

3. Sinh viên thực hiện: Lê Thành Tấn MSSV: 2096798Lớp: Công nghệ Hóa học Khóa 35

4.

Nội dung nhận xét: a. Nhận xét về hình thức của LVTN:

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

b. Nhận xét về nội dung của LVTN ( Đề nghị ghi chi tiết đầy đủ):

Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài: ..........................................................................................................................................................................................................................................................

Những vấn đề còn hạn chế: .............................................................................................................................

.............................................................................................................................

c. Nhận xét đối với từng sinh viên tham gia thực hiện đề tài (ghi rõ từng

nội dung chính do sinh viên nào chịu trách nhiệm thực hiện nếu có): ..........................................................................................................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................

d. Kết luận, đề nghị và điểm: .............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

Cần Thơ, ngày…..tháng…..năm 2013

Cán bộ chấm phản biện





Chương 1 Tổng quan


LỜI CẢM ƠN

Đề tài luận văn tốt nghiệp là một sự đúc kết và đánh giá lại những kiến thứcvà kĩ năng bổ ích mà quý thầy cô đã truyền đạt lại trong suốt 4 năm miệt mài trêngiảng đƣờng. Và sau một học kì chăm chỉ và cố gắng, luận văn tốt nghiệp đã đƣợc

hoàn thành đúng tiến độ đề ra. Để có đƣợc kết quả đáng phấn khởi nhƣ trên, em xinchân thành cảm ơn:

Toàn thể quý thầy cô giáo của trƣờng đại học Cần Thơ, Quý thầy cô KhoaCông Nghệ và đặc biệt là sự quan tâm, nhiệt tình và sự giúp đỡ ân cần của các thầy

cô trong bộ môn Công Nghệ Hóa Học để truyền đạt cho em nhiều kiến thức quý báuvề chuyên môn và đạo đức lối sống.

Em cũng xin gửi lời biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới ngƣời cô kínhyêu- Ts. Tôn Nữ Liên Hƣơng, cô là ngƣời đã hƣớng dẫn, truyền đạt nhiều kiếnthức quý giá và theo dõi từng bƣớc trong quá trình thực hiện luận văn. Là nguồn

động viên tinh thần và khơi dậy niềm đam mê với Hóa học, luôn cổ vũ cho emnhững lúc khó khăn để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp.

Nhân đây, em cũng xin gửi lời biết ơn sâu sắc nhất tới cha, mẹ, ngƣời đã sinhthành, nuôi dƣỡng, nguồn sức mạnh tinh thần và là chỗ dựa vững chắc cho con trên

đƣờng đời.

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các bạn lớp Công Nghệ Hóa Học K35 đãnhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt 4 năm qua, đặc biệt là bạn Lý Ánh Vân, DƣơngThúy Duy, Nguyễn Hoàng Duy và Nguyễn Quang Lƣơng đã nhiệt tình giúp đỡ để

tôi hoàn thành tốt luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn!

Lê Thành Tấn







LỜI MỞ ĐẦU

An ninh năng lƣợng đang trở thành vấn đề cấp thiết mà các chính phủ và các

nhà nghiên cứu đang tìm hƣớng giải quyết để góp phần làm ổn định và phát triểnkinh tế theo hƣớng bền vững và thân thiện với môi trƣờng.

Nhiên liệu và khủng hoảng năng lƣợng và mối quan tâm của xã hội về việcsuy yếu nguồn tài nguyên không tái tạo trên thế giới đã bắt đầu cho việc tìm kiếm

nguồn nhiên liệu thay thế. Đó là thay nguồn năng lƣợng hiện tại bằng năng lƣợngtái tạo, nhiên liệu an toàn với môi trƣờng và khả thi về kinh tế đang là hƣớng đi khả

quan và tích cực nhất. Nhiên liệu sinh học là một trong những hứa hẹn đó.Trong số đó đƣợc ƣu tiên lựa chọn là dầu thực vật và các chất dẫn xuất của

chúng. Rất nhiều bài báo khoa học và các hoạt động nghiên cứu trên khắp thế giớiđã đƣợc tiến hành và tìm ra nhiều loại nhiên liệu sinh học có giá trị thực nghiệm

cao. Dầu từ dừa, đậu nành, dầu hƣớng dƣơng, dầu cây rum, đậu phộng, hạt lanh và

hạt cao su …. Và gần đây nhất là dầu vỏ hạt điều (CNSL) đã đƣợc sử dụng tùythuộc vào điều kiện thực tế của các nƣớc. Các báo cáo chỉ ra rằng trong động cơ

diesel; dầu thực vật có thể đƣợc sử dụng nhƣ nhiên liệu, sử dụng trực tiếp cũng nhƣ

trong pha trộn với dầu diesel. Tại Việt Nam, nhiên liệu sinh học cũng đã có những bƣớc phát triển mạnh

mẽ nhƣng chƣa đƣợc sự quan tâm thích đáng của cộng đồng. Nhiên liệu sinh học từkhoai mì, dầu cao su, bã mía,… đã đƣợc nghiên cứu và đƣa vào sử dụng. Trong khi

nhiều năm qua, một số lƣợng rất lớn vỏ hạt điều có chứa dầu lại là phế phẩm bỏ đihoặc chỉ dùng đốt lò thô sơ gây ô nhiễm lớn cho môi sinh. Các nghiên cứu trên thế

giới đã khẳng định giá trị to lớn từ dầu vỏ hạt điều mang lại cho nền kinh tế trongđó có ứng dụng làm nhiên liệu sinh học. Do đó việc khảo sát tính chất của dầu vỏ

hạt điều ứng dụng làm nhiên liệu thay thế áp dụng trong điều kiện thực tế tại nƣớcta đang là vấn đề cấp thiết. Vì vậy, em chọn đề tài: “ Khảo sát tính chất và ứng

dụng của dầu vỏ hạt điều làm nhiên liệu”.







MỤC LỤC

PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CHO SINH VIÊN

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN

LỜI CẢM ƠN .....................................................................................................ii

LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................... iii

MỤC LỤC .......................................................................................................... iv

DANH MỤC HÌNH .......................................................................................... vii

DANH MỤC BẢNG ........................................................................................viii

DANH MỤC SƠ ĐỒ VÀ PHỤ LỤC ................................................................. ix

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................... x

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN .........................................................................

1.1 Tổng quan về cây điều và dầu vỏ hạt điều .......................................... 1

1.1.1 Tổng quan về cây điều .................................................................. 1

1.1.2 Đặc điềm dầu vỏ hạt điều ............................................................. 2

1.1.2.1 Đặc tính lý học cảm quan ........................................................ 2

1.1.2.2 Thành phần hóa học ................................................................ 3

1.2 Các hợp chất chính trong dầu vỏ hạt điều ( CNSL) ........................... 4

1.2.1 Anarcardic acid .............................................................................. 41.2.1.1 Phƣơng pháp tách anacardic acid từ dầu vỏ hạt điều ................ 4

1.2.2 Cardanol và cardol ......................................................................... 6

1.2.2.1 Cardanol .................................................................................. 6

1.2.2.2 Cardol ..................................................................................... 6

1.2.2.3 Phƣơng pháp tách cardanol và cardol từ CNSL ...................... 7

1.3 Lý thuyết quá trình trích ly và các phƣơng pháp trích ly CNSL ....... 8







1.3.1 Sơ lƣợt về quá trình trích ly .......................................................... 8

1.3.1.1 Khái niệm trích ly ................................................................... 8

1.3.1.2 Tiêu chuẩn lựa chọn dung môi................................................. 8

1.3.2 Các phƣơng thức trích ly ................................................................ 9

1.3.2.1 Các thông số ảnh hƣởng đến quá tr ình trích ly ......................... 9

1.3.2.2 Nhóm các thông số bên trong .................................................. 9

1.3.3 Trích ly dầu vỏ hạt điều ............................................................... 10

1.3.3.1 Trích ly bằng nhiệt ................................................................ 10

1.3.3.2 Trích ly bằng phƣơng pháp nhấn vít ...................................... 10

1.3.3.3 Trích ly bằng dung môi ......................................................... 10

1.4 Tình hình sản xuất và ứng dụng dầu vỏ hạt điều (CNSL) ............... 14

1.4.1 Tình hình sản xuất ...................................................................... 14

1.4.2 Quy trình sản xuất dầu vỏ hạt điều ............................................... 14

1.4.3 Ứng dụng của dầu vỏ hạt điều ...................................................... 15

1.4.3.1 Bột ma sát trong sản xuất bố thắng ( má phanh) .................... 15

1.4.3.2 Chế phẩm bảo quản lâm sản, ngâm tẩm xử lí gỗ xây dựng .... 15

1.4.3.3 Nguyên liệu sản xuất polymer ............................................... 15

1.5 Tiềm năng biodiesel từ dầu vỏ hạt điều ............................................ 16

1.5.1 Phân loại nhiên liệu sinh học........................................................ 16

1.5.2 Biodiesel từ dầu vỏ hạt điều ......................................................... 17

CHƢƠNG 2 THỰC NGHIỆM…………………………………………..19

2.1 Thời gian ............................................................................................ 19

2.2 Địa điềm ............................................................................................. 19

2.3 Phƣơng tiện ........................................................................................ 19

2.3.1 Phƣơng tiện ................................................................................. 19

2.3.2 Hóa chất ...................................................................................... 19

2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu................................................................... 19







2.4.1 Phƣơng pháp trích nóng ............................................................... 19

2.4.2 Điều chế dầu vỏ hạt điều kĩ thuật từ dầu vỏ hạt điều thô .............. 19

2.4.3 Khảo sát các chỉ tiêu nhiên liệu của dầu vỏ hạt điều kĩ thuật, dầu vỏ hạtđiều và các hỗn hợp phối trộn ........................................................................ 20

2.5 Thực nghiệm ....................................................................................... 21

2.5.1 Nguyện liệu ................................................................................. 21

2.5.2 Trích ly dầu vỏ hạt điều bằng phƣơng pháp trích ly nóng ............. 21

2.5.3 Điều chế dầu vỏ hạt điều kĩ thuật (T-CNSL) từ dầu vỏ hạt điềuthô……………………………………………………………………………..23

2.5.4 Khảo sát các hỗn hợp B10, B20, B30 ........................................... 24

2.5.5 Khảo sát ảnh hƣởng của methanol đến tính chất hỗn hợp B20 ..... 24

CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Các tính chất hóa lý của CNSL và T-CNSL ............................... 26

3.1.1 Tính chất của CNSL và khả năng ứng dụng làm nhiên liệu ... 26

3.1.2 Tính chất cơ bản của dầu vỏ hạt điều kĩ thuật (T-CNSL) ...... 27

3.1.3 So sánh tính chất hóa lý của T-CNSL với DO và FO ............ 28

3.1.4 Nhận xét ............................................................................... 29

3.2 Tính chất cơ bản của các hỗn hợp B10, B20 và B30 .................. 31

3.3 Khảo sát ảnh hƣởng của phụ gia MeOH đến tinh chất của hỗn hợpB20………………………………………………………………………. 32

CHƢƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................ 35

4.1 Kết luận ......................................................................................... 35

4.2 Kiến nghị ....................................................................................... 35

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 36

PHỤ LỤC ..................................................................................................... 38

ĐỀ CƢƠNG CHI TIẾT .............................................................................. 46







DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Tồng quan về hoa và quả điều. ................................................................. 1

Hình 1.2 Hình cắt dọc và cấu tạo hạt điều ............................................................... 2

Hình 1.3 Công thức hóa học của anarcardic acid .................................................... 4

Hình 1.4 Công thức hóa học của cardanol............................................................... 6

Hình 1.5 Công thức hóa học của cardol .................................................................. 6

Hình 1.6 Ép dầu vỏ hạt điều bằng phƣơng pháp nhấn vít ..................................... 14

Hình 2.1 Vỏ hạt điều trƣớc và sau khi đập nhỏ ..................................................... 21

Hình 2.2 Trích ly dầu vỏ hạt điều bằng phƣơng pháp trích nóng ........................... 22

Hình 2.3 Điều chế dầu vỏ hạt điều kĩ thuật (T-CNSL) từ dầu vỏ hạt điều thô

(CNSL) ................................................................................................................ 23

Hình 2.4 Hỗn hợp B10, B20 và B30 ..................................................................... 23

Hình 2.5 Hỗn hợp B20M05 .................................................................................. 24

Hình 3.1 Dầu điều thô thu đƣợc sau khi cô quay dung dịch trích dầu .................... 25

Hình 3.2 Dầu FO và DO trên thị trƣờng................................................................ 27Hình 3.3 Đƣờng cong chƣng cất ASTM D86 của B20M05 so với DO .................. 33







DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Một số dung môi thông dụng chiết tách dầu vỏ hạt điều ........................12

Bảng 1.2 Một số tiêu chuẩn chất lƣợng của Biodiesel Việt Nam ...........................17

Bảng 2.1 Một số tính chất của dầu vỏ hạt điều thô ................................................25

Bảng 2.2 Kết quả khảo sát các chỉ tiêu cơ bản của dầu vỏ hạt điều kĩ thuật ...........27

Bảng 2.3 Tính chất cơ bản của dầu vỏ hạt điều kĩ thuật so với dầu DO và FO ......28

Bảng 2.4 Tính chất cơ bản của các hỗn hợp B10, B20 và B30 so với DO .............29

Bảng 2.5 Kết quả khảo sát một số tính chất của mẫu B20M05 .............................31

Bảng 2.6 Kết quả thử nghiệm thành phần cất của mẫu B20M05 ..........................32







DANH MỤC SƠ ĐỒ VÀ PHỤ LỤC

Sơ đồ 1.1 Các quy trình trích ly dầu vỏ hạt điều .....................................................13

Phụ lục 1 Kết quả phân tích nhiệt trị, khối lƣợng riêng và hàm lƣợng nƣớc của dầuvỏ hạt điều kĩ thuật (T-CNSL) ................................................................................38

Phụ lục 2 Kết quả phân tích độ nhớt động học ở 40oC và nhiệt độ chớp cháy cốckín của dầu vỏ hạt điều kĩ thuật (T-CNSL) .............................................................39

Phụ lục 3 Kết quả phân tích nhiệt trị của B10, B20 và B30 ....................................40

Phụ lục 3.1 Kết quả phân tích nhiệt trị mẫu DO pha với T-CNSL theo tỉ lệ90:10% thể tích tƣơng ứng (B10) ...........................................................................40

Phụ lục 3.2 Kết quả phân tích nhiệt trị mẫu DO pha với T-CNSL theo tỉ lệ80:20% thể tích tƣơng ứng (B20) ...........................................................................41

Phụ lục 3.3 Kết quả phân tích nhiệt trị mẫu DO pha với T-CNSL theo tỉ lệ

70:30% thể tích tƣơng ứng (B30) ...........................................................................42

Phụ lục 4 Kết quả phân tích nhiệt trị, độ nhớt động học ở 40oC và nhiệt độ chớp

cháy của hỗn hợp DO, dầu vỏ hạt điều kĩ thuật (T-CNSL) và methanol theo tỉ lệ75:20:5% thể tích tƣơng ứng (B20M05) .................................................................43

Phụ lục 5 Chỉ tiêu chất lƣợng dầu vỏ hạt điều thô ..................................................44

Phụ lục 6 Tính chất hóa lý của các hỗn hợp pha trộn DO/T-CNSL ........................45







DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

KLR Khối lƣợng riêng

MeOH Methanol

Ea Ethyl Acetate

DO Diesel oil

FO Fuels oil

CNSL Cashew nuts shell liquid

CNS Cashew nuts shell

T-CNSL Tecnical cashew nuts shell liquid

Bio Biodiesel

B20M05 T-CNSL pha với DO và MeOH theo tỉ lệ 20:75:5% thể tích

B10-B30 T-CNSL pha DO theo tỉ lệ từ 10-30% thể tích.

CATECH Trung tâm ứng dụng kĩ thuật và công nghệ Tp. Cần Thơ







CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về cây điều và dầu vỏ hạt điều

1.1.1 Tổng quan về cây điều

Cây điều có tên khoa học là Anacardium occidentale Linn, là cây nhiệt đới,xanh quanh năm, cao 6 – 25 m, thân ngắn cành dài, lá đơn, hình trứng tròn đều, hoa

nhỏ mọc thành chuỳ. Quả là một loại quả khô, hình quả thận, nặng 5 – 9 g, vỏ ma uxám, cuống quả phình to bằng quả trứng màu vàng, đỏ hay trắng. Điều phát triển ở

vùng nóng ẩm và nửa khô hạn. Cây không chịu đƣợc giá rét, dƣới 7 – 8 oC cây

ngừng sinh trƣởng. [10],[12]

Hình 1.1 Tổng quan về quả và hoa điều

Quả điều có rất nhiều dinh dƣỡng. Quả gồm có vỏ và nhân hạt. Vỏ là lớp bao

quanh nhân, vỏ chiếm 69%, nhân chiếm 26% trọng lƣợng quả thực. Vỏ hạt điều dày

khoảng 0,3 cm, bề ngoài mềm mại, có lông và da mỏng cứng bên trong. Giữa những

da này là cấu trúc tổ ong có chứa dầu. Bên trong vỏ là nhân hạt. Thành phần chủ

yếu của vỏ là cardol và anacardic acid. Trong 100 g nhân hạt có 45 g lipit, 26 g

đƣờng bột, 21 g protein (nhiều hơn lạc), 2,5% muối khoáng và nhiều vitamin A1 ,

B1, B2, B6, PP, E. Vỏ cây tƣơi chứa 4 - 7% tannin catechic.[4]

Cuống quả

Vỏ hạt Vỏ lụa

Nhân hạt







Cây điều có nguồn gốc từ Bra-xin bởi ngƣời Bồ Đào Nha phát hiện từ năm1653 AD. Sau đó, nó đƣợc nhân rộng và phát triển ở hầu hết các nƣớc nhiệt đới: Ấn

Độ, Việt Nam, Tanzania, Mozambic.

[4]

Cây điều đã trở thành một loại cây côngnghiệp quan trọng hàng đầu sau cà phê và cao su. Tại nƣớc ta , loài cây này đƣợctrồng chủ yếu ở các tỉnh Đông Nam Bộ và Tây Nguyên. Số liệu mới nhất của Cục

Trồng trọt (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn) cho thấy, diện tích điều năm2010 chỉ còn 372.000 ha, giảm 20.696 ha so với năm 2009. Ngành chế biến hạt điềuViệt Nam năm 2011 đạt kim ngạch xuất khẩu gần 1,4 tỷ USD, đứng thứ 3 thế giới

về xuất khẩu điều thô, chính thức góp mặt vào những ngành hàng có giá trị kimngạch cao trong cả nƣớc.

1.1.2 Đặc điểm dầu vỏ hạt điều

Dầu điều (Cashew nut shell liquid- CNSL hay Cashew nut shell oil) thô là sản phẩm đƣợc chiết suất, ép từ vỏ hạt điều. Trên thế giới chỉ có 3 nƣớc sản xuất sản

phẩm này là: Việt Nam, Ấn Độ, Brazil, ở nƣớc ngoài sản phẩm dầu Điều đƣợc làmnguyên liệu cho chế biến vật liệu, các loại sơn, vecni vv..., còn ở Việt Nam dầuĐiều chủ yếu đƣợc xử lí dùng làm nhiên liệu đốt lò thay cho dầu FO hay DO.

1.1.2.1 Đặc tính lí học, cảm quan

Dầu vỏ hạt điều (CNSL) thô là một chất lỏng nhớt màu nâu đỏ, gây rát da khi

tiếp xúc, pH vào khoảng 5,5-6,5. Lƣợng dầu chiếm 30–35% trọng lƣợng vỏ, vỏ

chiếm khoảng 67% trọng lƣợng toàn hạt khô.[6]

Hình 1.2 Hình cắt dọc và cấu tạo hạt điều.

Vỏ hạt

Nhân hạt

Vỏ lụa







1.1.2.2 Thành phần hóa học

Dầu vỏ hạt điều thô chứa hỗn hợp các alkyl phenol tự nhiên với thành phần

hóa học chính đƣợ c xác định gồm anacacdic acid (70%), cardol (18%), 2-metylcacdol, cacdanol (5%) và các polyme của chúng.

[6]

Đối với dầu vỏ hạt điều kĩ thuật (T-CNSL), thành phần chính là cardanol (60-

95%), cardol (4-14%), 2-methyl cardol (1,2-4,1%) và vật liệu cao phân tử. Do có

nhóm cacboxyl ở vị trí ortho nên acid anacardic không bền, dễ bị decacboxyl ởnhiệt độ trên 120

oC tạo thành cardanol và CO2. Do đó, cardanol chính là thành

phần chính trong dầu vỏ hạt điều kĩ thuật trên thị trƣờng hiện nay.

Từ phƣơng trình trên cho thấy khi gia nhiệt, nhóm carboxyl của COOH bịđứt liên kết với vòng thơm, tạo thành CO2, phần còn lại là cardanol.

Có nhiều loại dầu vỏ hạt điều trên thị trƣờng, CNSL thô đƣợc ép hay trích ly

từ vỏ hạt không qua xử lí nhiệt. Dầu vỏ hạt điều kĩ thuật là loại CNSL thô đã quaquá trình xử lí nhiệt từ 200-240

oC dƣới áp suất 666 k Pa trong thời gian ngắn nhất

có thể, loại bỏ hầu hết tạp bẩn và nƣớc, thành phần không có anacar dic acid. Dầu vỏhạt điều (D-CNSL) là loại dầu vỏ hạt điều đƣợc chƣng cất từ T-CNSL hoàn toàn

không có cardanol.[13]







1.2 Các hợp chất chính trong dầu vỏ hạt điều (CNSL)

1.2.1 Anacardic acid (6-pentadecenyl salicylic acid)

Acid anacardic là những hợp chất phenolic dạng lỏng màu vàng đƣợc tìmthấy trong vỏ hạt điều, gây dị ứng da khi tiếp xúc. Anacardic acid là một hỗn hợpcủa một số chất hữu cơ liên quan chặt chẽ, bao gồm một salicylic acid thay thế

bằng một chuỗi ankyl có 15 hoặc 17 nguyên tử carbon[6]

Nhóm hidrocacbon có thể bão hòa hoặc không bão hòa. Anacardic acid

cũng là thành phần chính của CNSL, sử dụng trong ngành hóa chất sản xuấtcardanol dùng điều chế nhựa, sơn và vật liệu ma sát . Với n=1 và n=3 là chủ yếuchiếm từ 70-80% khối lƣợng các đồng đẳng. Anacardic không bền ở nhiệt độ cao

trên 1200C, nó chuyển thành cardanol. [6]

Hình 1.3 Công thức hóa học của anacardic acid

1.2.1.1 Phương pháp tách anacardic acid từ dầu vỏ hạt điều

Do tính chất nhiệt hóa học của nhóm carboxylic của anacardic acid (xuhƣớng chuyển đổi thành cardanol) do đó không thể tách riêng anacardic acid từ

CNSL bằng phƣơng pháp chƣng cất gián đoạn.

Theo nghiên cứu của Rye (Ấn Độ) năm 1946, anacardic acid đƣợc tách

riêng bằng cách thêm canxi hydroxide hòa tan vào isopropyl alcohol. Muối canxithu đƣợc đem rửa bằng HCl để thu đƣợc anacardic acid. Phƣơng pháp này đạt hiệu

quả khá cao, thu đƣợc anacardic acid khá tinh khiết nhƣng không thể tách riêngcardol và cardanol

.[10]

Wasserman và Dawson (1948) đã tách riêng các thành phần của CNSL bằng cách hòa tan trong ethanol 95% và chì hydroxide tạo kết tủa anacardate. Muốichì của anacardic acid đem rửa với alcohol rồi hòa tan vào p -toluene sulfonic acid ở

100oC trong 1 giờ. Lớp dầu màu nâu phía trên đƣợc chiết với ether, đem rửa bằng







dung dịch natri chloride bão hòa, sấy khô với magie sunfate khan thu đƣợcanacardic acid

[12]

Kubo (1986) đã nghiên cứu sự tách riêng các thành phần của CNSL bằngcách sử dụng sắc ký cột silica gel và ngâm rỉ với n-hexane-ethyl acetate-acetic acid.

Các sản phẩm chủ yếu bao gồm anacardic acid (chiếm tỉ lệ cao nhất), cardanol, 2-

metylcardol và cardol.[10]

Tyman (1989) sử dụng carbon tetrachloride trích ly vỏ hạt điều. CNSL thuđƣợc đƣợc làm tinh khiết bằng cách lọc qua muối chì sau đó hoàn nguyên lại bằng

nitric acid loãng lạnh. Anacardic acid là một chất lỏng sệt màu nâu.[12]

Nagadhoshana và Ravindranath (1995) đã khảo sát các cách tách riêng

anacardic acid từ CNSL bằng sắc ký cột. CNSL đƣợc nạp vào cột silica gel, chuẩn bị dung môi trích gồm ethyl acetate-hexane (25:75) và triethylaminel 0,5%. Sản

phẩm thu đƣợc bao gồm anacardic acid và cardol.[12]

Tuy nhiên các phƣơng pháp trên không thích hợp cho qui mô lớn và không

phân riêng đƣợc cardol và cardanol. Ở đây trình bày phƣơng pháp tách riêng

anacardic acid để có đƣợc một muối canxi ổn định và phân riêng đƣợc cardol và

carnadol.

Để trích ly dầu từ vỏ hạt điều thƣờng sử dụng phƣơng pháp trích soxhlet .Dung môi đƣợc cho vào nồi cất , vỏ hạt điều đã nghiền cho vào ông tru . Đun nóngđến nhiệt độ sôi của dung môi. Hơi đƣợc dẫn qua ống và ngƣng tụ lại. Quá trình

đun nóng và làm lạnh tiếp tục cho đến khi thu đƣợc đủ lƣợng CNSL cần thiết. Dungmôi đƣợc thu hồi bằng phƣơng pháp chƣng cất.[12]

Dầu vỏ hạt điều đã trích hòa tan trong acetone và canxi hydroxide khuấyđều. Sau khi canxi hydroxide tan hoàn toàn nâng nhiệt độ phản ứng lên 50

oC và

tiếp tục khuấy đều trong 3,5 giờ. Sau phản ứng thu đƣợc calcium anacardate kết tủa,

đem rửa và lọc với acetone, sấy khô trong 2 giờ. Dung dịch lọc giữ lại dùng để táchcardol và carnadol. Cho canxi anacardate đã xử lý cho vào hỗn hợp nƣớc cất và HCl

11 M khuấy đều khoảng 0,5 giờ . Dung dịch thu đƣợc đem trích bằng ether dầu ho a .

Lớp hữu cơ thu đƣợc đem rửa sạch bẳng nƣớc cất, sau đó đem sấy khô. Thu đƣợc

anacardic acid.[13].







1.2.2 Cardanol và cardol[6]

1.2.2.1 Cardanol

Cardanol là một hợp chất phenol với một chuỗi hydrocacbon 15 cacbon ởvị trí meta thu đƣợc từ dầu vỏ hạt điều (CNSL). Để thu đƣợc cardanol ngoài cách lytrích trực tiếp từ CNSL thì có thể điều chế từ anacardic acid bằng phƣơng pháp gia

nhiệt với nhiệt độ trên 120 oC.

Hình 1.4 Công thức hóa học của cardanol

1.2.2.2 Cardol

Hợp chất phenol với hai nhóm hidroxy và chuỗi hidrocacbon bão hòa hoặc

không bão hòa. Cardol chiếm tỉ lệ không lớ n trong CNSL, chủ yếu dùng kết hợp vớicardanol làm nhựa nhiệt rắn và vật liệu ma sát má phanh.

Hình 1.5 Công thức hóa học của cardol







1.2.2.3 Phương pháp tách cardanol và cardol từ dầu vỏ hạt điều.[13]

Cho dung dịch ammoniac vào dung dịch sau khi lọc canxi anacardate khuấy

trong 15 phút. Dung dịch này đem hòa chung với hexane : ethyl acetate (49:1). Lớphữu cơ thu đƣợc đem rửa bằng dung dịch NaOH, sau đó rửa tiếp với HCl và rửa lại

lần nữa với nƣớc cất. Đem sấy lớp hữu cơ thu đƣợc ta đƣợc cardanol khá tinh khiết.Phần dung dịch ammonia còn lại sau khi đã trích đem trích bằng ethyl acetate :

hexane (4:1). Lớp hữu cơ thu đƣợc đem rửa bằng HCl 5%, sau đó rửa tiếp với nƣớc

cất, sấy khô thu đƣợc cardol.







1.3 Lý thuyết quá trình trích ly và các phƣơng pháp trích ly dầu vỏ hạt

điều

1.3.1 Sơ lƣợc về quá trình trích ly

1.3.1.1 Khái niệm trích ly

Trích ly là quá trình tách một hoặc một số chất hòa tan trong chất lỏng hoặc

chất rắn bằng một chất lỏng khác gọi là dung môi.[5]

Nếu tách chất hòa tan trong chất lỏng gọi là trích ly lỏng – lỏng. Nếu táchchất hòa tan trong chất rắn gọi là trích ly rắn – lỏng.

Ứng dụng:[5]

+ Tách các cấu tử quý.

+ Thu đƣợc dung dịch có nồng độ đậm đặc (trích ly lỏng – lỏng).

+ Tách hỗn hợp hòa tan hoàn toàn hoặc hòa tan một phần vào nhau thành các

cấu tử riêng biệt.

1.3.1.2 Tiêu chuẩn lựa chọn dung môi[5]

Độ chọn lọc cao của dung môi là khả năng chọn lọc chỉ trích ly một họhydrocacbon duy nhất từ hỗn hợp nguyên liệu nhiều họ hydrocacbon. Đây là tínhchất căn bản không thể thiếu của dung môi.

Khả năng hòa tan của một dung môi là lƣợng cấu tử cần tách lớn nhất đƣợctrích ly (hòa tan) bởi một đơn vị khối lƣợng dung môi. Dung môi dễ bay hơi, có áp

suất tƣơng đối nhỏ nhằm tránh thiết bị làm việc ở áp suất cao. Nhiệt dung riêng thấpđể ít tốn nhiên liệu khi hoàn nguyên.

Nhiệt độ sôi dung môi thấp để dễ tách tinh dầu ra khỏi dung môi bằng

phƣơng pháp chƣng cất, nhƣng không quá thấp vì gây tổn thất dung môi, dễ gâycháy và khó thu lại dung môi (khó ngƣng tụ). Không độc hại: không ăn mòn thiêt

bị, không độc hại với ngƣời. Chi phí: dung môi rẻ và dễ kiếm.

Tuy nhiên, không có loại dung môi nào đạt đƣợc các yêu câu trên.

1.3.2 Các phƣơng thức trích ly:

Quá trình trích ly có thể áp dụng theo nhiều phƣơng thức khác nhau:[3]







Trích ly một giai đoạn, giống nhƣ quá trình hóa hơi trong chƣng cất và chỉcho phép phân tách đơn giản, sơ bộ, độ tinh khiết của các sản phẩm không cao.Trích

ly chéo dòng cũng nhƣ trích ly ngƣợc dòng đơn giản thƣờng đƣợc quan tâm hơn dotiết kiệm đƣợc dung môi nhiều hơn, và có thể cho pha tinh chế có các chỉ tiêu kỹthuật yêu cầu nhƣng có hiệu suất giới hạn.

Quá trình trích ly ngƣợc dòng có hồi lƣu, ngoại hoặc nội, đạt tới đƣợc hiệusuất và độ tinh khiết mong muốn đối với cả hai pha tinh chế và gián đoạn (extrait).

1.3.2.1 Các thông số ảnh hưởng đến quá trình trích ly:[3]

Hiệu quả của quá trình trích ly thƣờng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, thôngsố mà chúng ta có thể gộp chúng thành hai nhóm chính:

Nhóm các thông số bên ngoài quá trình có ảnh hƣởng gián tiếp:

Ảnh hƣởng của loa i dung môi : hai đặc tính quan trọng nhất của môi trích ly

là độ chọn lọc và khả năng hòa tan. Ảnh hƣởng của phƣơng thức và loại thiết bịtrích ly. Ảnh hƣởng của bản chất nguyên liệu: nguyên liệu càng nhớt và có tỷ trọng

càng cao thì quá trình tr ích ly càng khó khăn, hiệu quả của quá trình trích ly càng

thấp. Đó là do nguyên liệu nhớt chứa nhiều các phân tử mạch vòng phức tạp làmcho việc xâm nhập của dung môi và trong nguyên liệu bị hạn chế.

1.3.2.2

Nhóm các thông số bên trong

Ảnh hƣởng của tỉ lệ dung môi: tỉ lệ dung môi càng tăng hiệu suất trích lycàng cao. Tuy nhiên vì vấn đề kinh tế ngƣời ta thƣờng quan tâm đến việc giảm tỉ lệdung môi đến mức tối thiểu. Ảnh hƣởng của nhiệt độ trích ly: nhiệt độ tăng thì khả

năng hòa tan cấu tử vào dung môi tăng, hiệu suất trích ly tăng, nhƣng nếu nhiệt độquá cao sẽ dẫn đến hậu quả ngƣợc lại. Do đó ta phải lựa chọn khoảng nhiệt độ tối

ƣu. Ảnh hƣởng của gradient nhiệt độ hay là độ chênh nhiệt độ giữa đáy và đỉnh củathiết bị trích ly: thông thƣờng nhiệt độ đáy tháp nên thấp hơn nhiệt độ ở đỉnh.

1.3.3 Trích ly dầu vỏ hạt Điều

Trong công nghiệp chế biến hạt điều, dầu vỏ hạt điều là sản phẩm phụ thuhồi trong quá trình sản xuất với tỷ lệ khoảng 10 – 15% trọng lƣợng hạt.

1.3.3.1 Trích ly bằng nhiệt

+ Phương pháp rang

Ở Ấn độ và Đông Phi phƣơng pháp truyền thống tách dầu là nung hạt trong

những thùng hình ống (hình dạng giống cái trống) hoặc trong bể. Quá trình nung







không chỉ tách những tinh dầu gây ăn mòn mà còn giúp cho vỏ giòn hơn, do đógiúp ích cho quá trình nứt. Phƣơ ng pháp này gây mất mát hầu hết dầu. Để trích

phần dầu còn sót lại, ta nung những hạt đó trong bể nung ở nhiệt độ 180 – 185

o

C.Lỗ thông gió của thiết bị thoát đi những mùi gây khó chịu trong quá trình trích ly.Phƣơng pháp này thu lại 85 – 90 % dầu điều.

[10]

+ Phương pháp tắm dầu nóng [10]

Đây là phƣơng pháp phổ biến trong công nghiệp trích ly dầu vỏ hạt điều

ngày nay. Kỹ thuật này phụ thuộc khác nhau vào nguyên liệu thô: hạt điều thô hay

vỏ hạt điều.

Vỏ hạt điều đƣợc thu gom trong xi lanh ở 200 – 250oC trong 2 – 3 phút. Dầu

đƣợc tách khỏi vỏ và quá trình đƣợc lặp đi lặp lại. Hiệu suất phƣơng pháp này vàokhoảng 7 – 12% khối lƣợng.

1.3.3.2 Trích ly bằng phương pháp nhấn vít [10]

Vỏ hạt điều đƣợc đặt trong máy nén thủy lực và đƣợc nén ở áp suất cao để

tách dầu từ vỏ. Phƣơng pháp này khá đơn giản và nhanh chóng so với các phƣơng

pháp khác. Tuy nhiên, lƣợng dầu còn sót lại của phƣơng pháp này vẫn chiếm tỉ lệđáng kể (khoảng 10 – 15 %).

1.3.3.3 Trích ly bằng dung môi

Quá trình trích ly bằng dung môi bao gồm 4 cơ chế vật lý của các quá trìnhsau:

[10]

Sự tƣơng tác của dung môi với quá trình trao đổi chất trên bề mặt vật liệutrích ly.

Quá trình truyền dung môi bên trong sản phẩm đƣợc thực hiện ở thể lỏng

bởi những quá trình khác nhau nhƣ: sự mao dẫn, khuếch tán phân tử, và gradientcủa nồng độ dung môi là động lực cho quá trình này. Quá trình truyền chất tan (dầu)vào dung môi xảy ra ở bên trong sản phẩm, nó đƣợc thực hiện bằng cách khuếch tán

bên trong vật liệu. Gradient của nồng độ chất tan là động lực của quá trình này.

Quá trình vận chuyển chất tan từ bề mặt vật liệu ra ngoài môi trƣờng dungmôi, quá trình này đƣợc thực hiện bằng quá trình khuếch tán đối lƣu. Phƣơng pháp

này lấy ra đƣợc hầu hết dầu so với các phƣơng pháp khác. Lƣợng dầu còn sót lại ít

hơn 1% khối lƣợng. Vỏ hạt điều đƣợc nghiền nhỏ để thuận tiện cho việc trích ly.Dầu đƣợc lấy ra nhờ sự tiếp xúc của dung môi và vỏ hạt điều. Sau đó tiến hành thu

hồi lại dung môi cho những lần trích ly sau bằng phƣơng pháp chƣng cất.[10]







Giá trị phần trăm hiệu suất của dầu vỏ hạt điều thuộc nhiều vào phƣơng pháp trích ly. Phƣơng pháp rang của ngƣời Ấn Độ trích ly hiệu suất đạt 50% tổng

lƣợng dầu. Phƣơng pháp trích ly tắm dầu nóng cho khoảng 85-90% tổng lƣợng dầuở Ấn Độ. Phƣơng pháp xử lý hơi quá nhiệt và thu gom phần ngƣng cải thiện 2%

hiệu suất.

Tiêu chuẩn lựa chọn dung môi nhƣ đã trình bày ở trên, ở đây đƣa ra danh

sách một số loại dung môi thƣờng dùng trong kĩ thuật chiết dầu vỏ hạt điều. Tùy

tính chất và điều kiện trích mà sử dụng dung môi thích hợp và hiệu quả nhất. Ngày

nay dầu vỏ hạt điều thƣờng đƣợc trích ly bằng phƣơng pháp trích shoxlet cho hiệuqua khá cao về hiệu suất thu hồi dầu.

Bảng 1.1 Một số dung môi thông dụng trong trích ly dầu vỏ hạt điều[10]

Dung môiHằng số

điện phân

Tính bắt

lửa Tính độc Tính chất

Hexane 1,9 +++ +Tốt cho các hợp chất có

cực

Benzene 2,3 +++ +++ Độc, dễ tạo nhũ tƣơng

Ether 4,3 +++ +

Tốt, dùng cho những hợpchất có oxy, hòa tan đƣợc

1,5% nƣớc

Chloroform 4,8 Không +++ Dễ khô, độc, dễ tạo nhũ

Ethyl acetate 6,0 Không +Hòa tan tốt các hợp chất

hữu cơ, ít độc.







Vỏ hạt điều

Trích ly nhiệt180-200

oC

CNSL

Rửa sạch, đập nhỏ

Trích ly bằngdung môi

CNSL + dung

môi

Chƣng cấtdung môi

Rửa sạch

Trích ly bằngvít nhấn

CNSL + tạp

chất

Phân riêng

Sơ đồ 1.1 Quy trình trích ly dầu vỏ hạt điều

(CNSL)







1.4 Tình hình sản xuất và ứng dụng của dầu vỏ hạt điều

1.4.1 Tình hình sản xuất

Năm 1999, Công ty chế biến xuất nhập khẩu nông sản thực phẩm Đồng Nai (Donafoods) nghiên cứu thành công công nghệ chế biến dầu vỏ hạt điều(CNSL). Khởi đầu của ngành sản xuất này chỉ có một doanh nghiệp (DN) đầu tƣ

với sản lƣợng xuất khẩu 1 ngàn tấn/năm.

Theo ông Nguyễn Thái Học, Chủ tịch Hiệp hội Điều Việt Nam, hiện tại

ngành sản xuất dầu vỏ hạt điều (CNSL) đã phát triển mạnh với vị trí độc lập riêng.

Năm 2011, cả nƣớc đạt sản lƣợng CNSL khoảng 80 ngàn tấn, trong đó xuất khẩu 60ngàn tấn, thu về 50 triệu USD.

[14]

Trong thời gian tới, ngành chế biến dầu vỏ hạt điều đang đƣợc ƣu tiên phát

triển, nhằm tận dụng tối đa nguồn phụ phẩm quý, đem lại giá trị cao cho ngành chế biến hạt điều nƣớc ta.

1.4.2 Quy trình sản xuất dầu vỏ hạt điều

Vỏ hạt điều sau khi thu mua đƣợc cho qua máy ép để lấy dầu thô. Dầu thôsau khi ép sẽ đƣợc xử lý qua bồn lọc để loại bỏ cặn, sau đó đƣa vào lò phản ứng đểtách nƣớc, phần còn lại là dầu tinh luyện (CNSL). Tiếp đó, dầu tinh luyện đƣợc đƣa

vào lò dự nhiệt để nâng nhiệt độ của dầu với tháp chƣng cất chân không để sản xuấtdầu vỏ hạt điều kĩ thuật. Khi chƣng cất, dầu tinh luyện ở nhiệt độ cao sẽ chuyển

thành dạng hơi và ngƣng tụ lại thành chất lỏng ở đáy tháp rồi chảy ra bể chứa. [15]

Hình 1.6 Ép dầu vỏ hạt điều thô bằng phƣơng pháp nhấn vít







1.4.3 Ứng dụng của dầu vỏ hạt điều

Từ tính chất lý hóa sẵn có, dầu vỏ hạt điều (CNSL) là một loại nguyên phụ

liệu có giá trị trong nhiều ngành sản xuất công nghiệp.

1.4.3.1 Bột ma sát trong sản xuất bố thắng ( má phanh )

Bột ma sát từ dầu vỏ hạt điều chịu va đập, chịu mài mòn, dẫn nhiệt tốt hơnamiant. Hơn thế nữa nó có khả năng chống thấm nƣớc cao và mềm dẻo hơn, chịunhiệt độ thấp tốt hơn. Quan trọng nhất là rẻ hơn amiant (đến 3 lần). Ngoài ra, việc

tăng tính ma sát giúp cho phanh làm việc êm hơn ...[4]

Phần cặn của dầu cardanol trong quá trình chƣng cất sẽ đƣợc sản xuất thành

bột ma sát. Ứng dụng này dƣ a va o tính chất nhiệt dẻo của CNSL vì bụi làm mềm vàkhông ta o thêm liên kêt hay biên đô i ho a ho c ơ bề mặt ma sát.

1.4.3.2 Chế phẩm bảo quản lâm sản, ngâm tẩm xử lý gỗ xây dựng

Do có tính acid, nên vai trò tự nhiên của CNSL khi tồn tại trong hạt là bảovệ nhân điều chống lại các sinh vật hại. Lợi dụng đặc tính này, đã có một số công

trình nghiên cứu bƣớc đầu đánh giá hiệu lực phòng chống côn trùng và nấm pháhoại lâm sản. Jan và Gazwal (1989) đã thử nghiệm hiệu lực phòng chống mối

Odontotermes của CNSL và đã đạt kết quả khi lƣợng dầu vỏ hạt điều thấm vào mẫu

gỗ đạt từ 25 kg/m3 trở lên có hiệu lực chống lại sự xâm hại của mối ở năm thửnghiệm thứ nhất. Để tăng cƣờng hiệu lực đáp ứng yêu cầu làm hoạt chất tạo thuốc

bảo quản lâm sản, CNSL đã đƣợc nghiên cứu theo hƣớng hoạt hoá bằng xục khíClo. Hiệu lực phòng chống côn trùng gây hại lâm sản của dầu vỏ hạt điều sau hoạthoá đã đƣợc nâng cao hơn hẳn so với dầu nguyên liệu ban đầu.[1]

1.4.3.3 Nguyên liê u sa n xuất polymer

Cardanol với methacrylate đã đƣợc ứng dụng trong việc tổng hợp một sốloại nhựa chịu nhiệt. Các copolyme MMA và cardinyl acrylate (có một phần nhỏ

của cardinyl acrylate) cho thấy sự ổn định nhiệt tốt hơn so với homopolymerPMMA. Cardanol cũng đƣợc sử dụng trong tổng hợp polyurethan nhiệt dẻo bằng

phản ứng trùng ngƣng của 1,6-diisocyanatohexane với 4 – [(4-hydroxy-2-

pentadecenylphenyl) azo] phenol (HPPDP) và 1, 4-butanediol. Một số các mạng polymer bán thâm đƣơ c tổng hợp bằng cách sử dụng polyu rethane và các dẫn xuất

cardanol nhƣ cardanol acetyl hóa và cardanol phosphoryl hóa.[16]







1.5 Tiềm năng biodiesel từ dầu vỏ hạt điều

Nhiên liệu sinh học đƣợc hiểu là nhiên liệu tái tạo (Renewable Fuel), đƣợc

sản xuất từ nguyên liệu sinh học: chất béo động thực vật (mỡ động vật, dầu thựcvật, …), ngũ cốc (lúa mì, ngô, đậu nành, …), chất thải trong nông nghiệp (rơm, rạ,

phân,…), sản phẩm thải trong công nghiệp (mùn cƣa, sản phẩm gỗ thải,…). Nhiênliệu sinh học dùng làm nhiên liệu cho ngành giao thông vận tải bao gồm: ethanol,diesel sinh học (2 loại này đƣợc sản xuất nhiều ở quy mô công nghiệp), dầu thực vật

sạch, dimethyl ete (DME), ethyl tert-butyl ete (ETBE) và các sản phẩm từ chúng.[2]

1.5.1 Phân loại nhiên liệu sinh học[2]

Diesel sinh học (Biodiesel): là một loại nhiên liệu có tính năng tƣơng tự nhƣ

nhiên liệu diesel truyền thống nhƣng không đƣợc sản xuất từ nguồn nhiên liệu hóathạch (dầu mỏ) mà đƣợc sản xuất từ dầu thực vật hay mỡ động vật thông qua việc

chuyển đổi ester. Dầu diesel sinh học có độ nhớt thấp hơn dầu thực vật rất nhiều vàcó thể đƣợc dùng làm nhiên liệu thay thế cho dầu diesel truyền thống, sử dụng đƣợccho động cơ diesel nhƣng phải thay đổi vòi phun nhiên liệu của động cơ.

Tùy thuộc vào loại dầu, mỡ và loại alcohol sử dụng mà có những alkyl ester

có tên khác nhau:

Nếu đi từ dầu đậu nành (soybean) và methanol thì ta thu đƣợc SME (soy methylester). Đây là loại ester thông dụng nhất đƣợc sử dụng tại Mỹ.

+ Nếu đi từ dầu cây cải dầu (rapeseed) và methanol thì ta thu đƣợc RME (rapeseed

methyl ester). Đây là loại ester thông dụng nhất đƣợc sử dụng tại châu Âu.

+ Nếu đi từ dầu dừa (coconut) hay dầu hạt cọ (palm) và methanol thì ta thu đƣợc

PME.

Hiện nay, biodiesel tinh khiết và biodiesel pha trộn đã và đang sử dụng trên thế giới.

B5: 5% biodiesel và 95% diesel dầu mỏ. B15: 15% biodiesel và 85% diesel dầu mỏ

B20: 20% biodiesel và 80% diesel dầu mỏ

B100: 100% biodiesel

Hơn nữa, với sự gia tăng của nhiên liệu sinh học trong hỗn hợp, mức xả thải

đƣợc giảm thiểu mà không cần nhiều phụ gia phối trộn. Với sản lƣợng ngày càngcao và đem lại giá trị to lớn từ những phụ phẩm bỏ đi, dầu vỏ hạt điều đã và đang







nhận đƣợc sự quan tâm nghiên cứu cho việc thay thế hoặc phối trộn với DO và FOlàm nhiên liệu đốt lò.

+ Tiêu chuẩn chất lượng biodiesel Việt Nam

Bảng 1.2 Một số tiêu chuẩn chất lƣợng Biodiesel Việt Nam[8]

* TCVN dựa trên tiêu chuẩn EN và ASTM

1.5.2 Biodiesel từ dầu vỏ hạt điều

Biodiesel đƣợc xác định là không độc hại, phân hủy sinh học oxy hóa và táitạo. Các đặc tính của dầu diesel sinh học rất gần với nhiên liệu diesel và một số là

tốt hơn cả diesel nhƣ số cetan cao hơn, không có chất thơm và nhiều hơn 10% oxy

theo trọng lƣợng, biodiesel làm giảm phát thải car bon monoxide (CO), hydrocarbon

Tên chỉ tiêu Mức Phƣơng pháp thử

1. Hàm lƣợng ester, % khối lƣợng

2. Khối lƣợng riêng, 15oC, kg/m

3

3. Điểm chớp cháy (cốc kín),o

C

4. Độ nhớt động học, 40oC

5. Tro sulphate, % khối lƣợng

6. Lƣu huỳnh, ppm

7. Ăn mòn đồng

8. Chỉ số cetane

9. Cặn carbon, % khối lƣợng

10. Chỉ số acid, mg KOH/g

11. Chỉ số iod, g iod/100g

12. Glycerine tự do, % khối lƣợng

13. Glycerine tổng, % khố lƣợng

14. Phospho, % khối lƣợng

15. Nhiệt độ cất, 90% thu hồi, oC

16. Na+ và K +, mg/kg

17. Hàm lƣợng nƣớc

min

min

mm2/s

max

max

loại

min

max

max

max

max

max

max

max

max

max

96.5

860-900

130

1.9-6

0.02

500

NO1

47

0.05

0.5

120

0.02

0.24

0.001

360

5

0,05%

TCVN (EN 14103)

TCVN (ASTM D 1298)

TCVN (ASTM D 93)

TCVN (ASTM D 445)

TCVN (ASTM D 874)

TCVN (D 5453/D 2622)

TCVN (ASTM D 130)

TCVN (ASTM D 613)

TCVN (ASTM D 4530)

TCVN (ASTM D 664)

TCVN (EN 14111)

TCVN (ASTM D 6584)

TCVN (ASTM D 6584)

TCVN (ASTM D 4951)

TCVN (ASTM D 1160)

TCVN (EN 14108/14109)

ASTM D95

(TCVN 2692 – 2007)







(HC), hạt oxit lƣu huỳnh (SOx) và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs). Việc sửdụng biodiesel pha trộn với DO tối đa 25% vẫn không gây ra vấn đề động cơ và hệ

thống nhiên liệu.

[2]

Đƣợc chiết xuất từ vỏ hạt điều, CNSL không giống với các loại biodiesel

thông thƣờng khác, nó hầu nhƣ không có lƣu huỳnh và các acid béo tự do. Trongthành phần với nhiều hợp chất thơm hứa hẹn cho nhiệt trị khá cao. Trên thị trƣờnghiện nay, dầu điều sử dụng cho nhiên liệu là loại đã thông qua xử lí, tách loại

anacardic acid với tên thƣơng mại là dầu điều kĩ thuật-dầu cardanol (T-CNSL). Nhà

máy cán thép Thái Bình đã đốt dầu Điều thay cho dầu F.O trong thời gian 4 thángnăm 2009. Nhà máy cán thép Lƣu Xá Tổng công ty Gang thép Thái Nguyên đốt

thay cho dầu F.O đầu tháng 3/2011. Cty thép Tây Đô cũng đang sử dụng loại dầunày cho nhà máy cán thép Trà Nóc hay tại các lò nung gốm, sản xuất gạch ngói ở

vùng gốm Lái Thiêu.

Trên thực tế tỷ lệ pha trộn T-CNSL/FO tăng dần từ: 10%, 20% đến 100% từnăm 2004, 2005, 2006,…, 2008 và T-CNSL/DO từ 20-40% cũng sử dụng tốt chođốt lò công nghiệp.

Đặt biệt là các nhà máy xí nghiệp tại miền Đông- nơi có nguồn nguyên liệudồi dào, đã sử dụng dầu vỏ hạt điều làm nhiên liệu nhƣ một giải pháp giảm chi phí

sản xuất, tận dụng nguồn chất thải của công nghiệp hạt điều.





Chương 2 Thực nghiệm


CHƢƠNG 2 THỰC NGHIỆM

2.1 Thời gian

Đề tài luận văn “ Khảo sát tính chất và ứng dụng của dầu vỏ hạt điều làmnhiên liệu” đƣợc thực hiện từ ngày 03/01/2013 đến ngày 17/04/2013.

2.2 Địa điểm

Phòng thí nghiệm hóa hữu cơ - Khoa Khoa Học Tự Nhiên - Trƣờng Đại họcCần Thơ

2.3 Phƣơng tiện

2.3.1 Phƣơng tiện

Tủ sấy: sấy cốc thủy tinh, chai lọ đựng mẫu, ống nhỏ giọt, ống đong, máy cô

quay để thu hồi dung môi.

Một số dụng cụ khác nhƣ bình tam giác, chai đựng dung dịch, lọ bi, cốc

becher các loại 100 ml, 200 ml, 250 ml, đũa thủy tinh, cân điện tử,…đƣợc sử dụngcho quá trình pha mẫu thử nghiệm và xác định khối lƣợng riêng.

2.3.2 Hóa chất Ethyl acetate dùng trích ly dầu từ vỏ hạt điều và methanol dùng pha mẫu

khảo sát ảnh hƣởng của phụ gia tới tính chất của các mẫu pha trộn. Dầu DO 0,05%lƣu huỳnh làm nền pha biodiesel/DO.

2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu

2.4.1 Phƣơng pháp trích ly nóng

Vỏ hạt điều thô sau khi làm sạch, xay nhỏ cho vào các túi vải, xếp các túi vải

này vào keo thủy tinh lớn. Ethyl acetate đƣợc đun nóng từ 40-50

o

C, sau đó cho vàokeo cao hơn mặt các túi vải 5 cm, ngâm trong khoảng 2-3 giờ. Sau đó thu lấy phầnnƣớc đem cô quay thu hồi ethyl acetate. Thay dung môi ethyl acetate nóng mới,thực hiện liên tục thêm 5 lần nữa. Dịch chiết sau khi cô quay là dầu vỏ hạt điều thô

(CNSL).

2.4.2 Điều chế dầu vỏ hạt điều kĩ thuật từ dầu vỏ hạt điều thô

Dầu vỏ hạt điều thô đƣợc đun nóng khoảng 150 oC trên bếp từ, trong quá

trình đun nóng đồng thời tiến hành kiểm tra thƣờng xuyên về pH và nhiệt độ. K hi







pH đạt khoảng 6,5 thì dừng thí nghiệm, thu lấy phần chất lỏng bên trên cốc là dầuvỏ hạt điều kĩ thuật.

2.4.3 K hảo sát các chỉ tiêu nhiên liệu của dầu vỏ hạt điều, dầu vỏ hạtđiều kĩ thuật và các hỗn hợp phối trộn.

+ Khối lƣợng riêng: Đƣợc xác định theo tiêu chuẩn ASTM D1298-05, thực

hiện ở 25 oC. Phƣơng pháp xác định này dựa trên nguyên tắc của sức đẩy

Archimede thực hiện bởi thiết bị của trung tâm CATECH kết hợp với xác định bằngcân điện tử tại phòng thí nghiệm nhằm so sánh kết quả với mẫu kiểm nghiệm.

+ Nhiệt trị: Đƣợc đo bằng phƣơng pháp nhiệt lƣợng kế theo tiêu chuẩnASTM D 4809:09. Nguyên tắc thử nghiệm dựa trên sự cháy đƣợc thực hiện bằng

oxi ở áp suất cao (phƣơng pháp nhiệt lƣợng kế bom Berthelot -Mahler).

+ Độ nhớt động học: Phƣơng pháp này, theo tiêu chuẩn ASTM D445 nhằmxác định độ nhớt động học của các sản phẩm nhiên liệu lỏng trong cũng nhƣ đục,

bằng cách đo thời gian để một thể tích chất lỏng xác định chảy qua một mao quản

thủy tinh dƣới tác dụng của trọng lực. Độ nhớt động học là kết quả tính đƣợc từ thờigian chảy và hằng số tƣơng ứng của nhớt kế.

+ Nhiệt độ chớp cháy cốc kín: Thí nghiệm đƣợc tiến hành theo tiêu chuẩn

ASTM D93-06. Nguyên tắc là mẫu đƣợc đặt trong thiết bị thí nghiệm có nắp đóngkín và đƣợc gia nhiệt ở một tốc độ truyền nhiệt ổn định, một ngọn lửa nhỏ có kíchthƣớc tiêu chuẩn đƣợc đƣa vào cốc ở phạm vi qui định. Điểm chớp cháy ghi nhận là

nhiệt độ thấp nhất mà tại đó khi đƣa ngọn lửa thử vào hỗn hợp, phần hơi nằm phíatrên mẫu đủ để trở nên bắt lửa chớp cháy.

+ Xác định hàm lƣợng nƣớc: Đƣợc đo bằng bộ xác định hàm lƣợng nƣớc

GLAS-COL. Đáp ứng tiêu chuẩn ASTM D95 (TCVN 2692 – 2007). Máy bao gồm:

Bếp đun, bình 500 ml, đầu nối, ống ngƣng tụ liegig 400 mm, ống thẳng và kẹp giữ

7,5 ml và 10 ml của trung tâm CATECH.

+ Thành phần cất: Đƣờng chƣng cất ASTM xác định phạm vi thành phầntrong sản phẩm dầu mỏ. Dựa vào đƣờng cong chƣng cất này ta sẽ đánh giá đƣợctính bốc hơi của sản phẩm dầu mỏ. Phƣơng pháp đo dựa vào tiêu chuẩn ASTM D86

thực hiện bởi thiết bị của Catech. Đƣờng cong chƣng cất đƣợc vẽ nhờ chƣơng trìnhchart trong phần mềm excel 2003, dựa trên % thể tích mẫu cất đƣợc đƣợc theo nhiệt

độ tƣơng ứng với số liệu thu đƣợc ở bảng 3.6.

+ pH của dầu vỏ hạt điều đƣợc xác định bằng máy đo Ph, 25oC, 1atm







2.5 Thực nghiệm

2.5.1 Nguyên liệu

Vỏ hạt điều đƣợc thu mua tại huyện Bù Gia Mập, tỉnh Bình Phƣớc. Vỏ hạtđiều đƣợc làm sạch tạp bẩn và đập nhỏ. K hối lƣợng mẫu thu đƣợc sau khi xử lí là

3,2 kg (Hình 2.1).

Hình 2.1 Vỏ hạt điều trƣớc và sau khi đập nhỏ

2.5.2 Trích ly dầu vỏ hạt điều bằng phƣơng pháp trích ly nóng

Tiến hành trích nóng vỏ hạt điều đã xử lí với dung môi ethyl acetate. Vỏ hạt

điều đã đập nhỏ đƣợc cho vào các túi vải và xếp trong keo thủy tinh lớn. Dung môi

ethyl acetate đun nóng dần lên 40-50oC trên bếp từ có điều chỉnh nhiệt, sau đó cho

vào keo thủy tinh, lƣợng dung môi sử dụng khoảng 5 lít. Sau 2-3 giờ thu đƣợc dung

dịch màu nâu đen loãng chứa dầu và dung môi.

Chắt lấy dung dịch đem lọc qua giấy lọc, cô quay dung dịch lọc, phần chấtlỏng đen sền sệt là dầu vỏ hạt điều thô (CNSL), tiếp tục lặp lại quy trình trên thêm 5lần nữa. Tại lần ngâm thứ 6, chúng tôi nhận thấy lƣợng dầu còn lại trong vỏ là

không đáng kể ( 0,07% khối lƣợng vỏ) nên không tiến hành ngâm thêm.







Lƣợng dầu thu đƣợc sau 6 lần cô quay thể hiện ở bảng 2.1

Bảng 2.1 Khối lƣợng dầu thu đƣợc sau mỗi lần ngâm

Hình 2.2 Trích ly dầu vỏ hạt điều bằng phƣơng pháp trích nóng

Số lần ngâm Khối lƣợng dầu thu đƣợc (g)

1 653,7

2 179,1

3 56,8

4 20,6

5 7,7

6 2,1

Tổng cộng 920







Sau khi thu đƣợc dầu vỏ hạt điều thô, tiến hành đo khối lƣợng riêng bằng cânđiện tử 3 độ chính xác 3 chữ số thập phân. Lấy 2 ml dầu thô đem cân xác định khốilƣợng theo thể tích, sau đó áp dụng công thức để tính khối lƣợng riêng của CNSL:

)/(, ml g V

m D

Với m là khối lƣợng của thể tích mẫu đem cân

V là thể tích mẫu đem cân.

2.5.3 Điều chế dầu vỏ hạt điều kĩ thuật (T-CNSL) từ dầu vỏ hạt điều thô

Cho 700 ml dầu vỏ hạt điều thô vào cốc thủy tinh 900 ml đem đun trên bếp

điện, cốc đƣợc đặt trên một thau nhôm chứa cát sạch, nhằm giữ ổn định nhiệt vàtrách gây vỡ cốc. Nâng nhiệt độ từ từ và giữ nhiệt độ chung quanh mức 150

oC,

trong quá trình gia nhiệt, kiểm tra pH thƣờng xuyên 15 phút/lần cho đến khi pH đạt khoảng 6,5-7, thì dừng thí nghiệm, để nguội và thu sản phẩm.

Hình 2.3 Điều chế dầu vỏ hạt điều kĩ thuật (T-CNSL) từ dầu vỏ hạt điều thô

(CNSL)

Sau khi để nguội, T-CNSL thu đƣợc là chất lỏng màu nâu đen, loãng hơnnhiều so với dầu vỏ hạt điều thô ban đầu với thể tích thu đƣợc là 670 ml. Sau khi đểnguội, đáy cốc xuất hiện một lớp chất rắn dẻo, màu đen, không tan trong nƣớc,

trong acid mạnh. Loại bỏ lớp này do có thể là polyme hình thành trong quá trình

phản ứng của các thành phần chính trong CNSL thô khi nhiệt độ tăng cao. Dầu vỏ







hạt điều kĩ thuật sẽ đƣợc kiểm tra về nhiệt trị, hàm lƣợng nƣớc, khối lƣợng riêng,nhiệt độ chớp cháy cốc kín và độ nhớt động học ở 40

oC bởi các thiết bị của trung

tâm CATECH. Kết quả đƣợc thể hiện ở bảng 3.2. 2.5.4 K hảo sát các hỗn hợp B10, B20, B30

Dùng ống đong 30 ml đong chính

xác 22,5 ml DO cho vào chai thủy tinhloại 75 ml, sau đó dùng ống đong 10 ml

đong chính xác 2,5 ml dầu vỏ hạt điều kĩ

thuật cho vào và lắc đều, ta đƣợc hỗn hợpđồng nhất. Thực hiện tƣơng tự với các

mẫu B20 và B30, thể tích T-CNSL lầnlƣợt là 5 ml và 7,5 ml.

Hình 2.4 Hỗn hợp B10, B20 và B30

Các hỗn hợp đƣợc kiểm tra nhiệt trị bởi thiết bị của trung tâm Catech. Khối

lƣợng riêng đƣợc xác định bằng cân điện tử 3 chữ số tại phòng thí nghiệm. Kết quảkiểm tra đƣợc thể hiện ở bảng 3.4.

2.5.5

Ảnh hƣởng của methanol đến tính chất hỗn hợp B20

Hình 2.5 Mẫu B20 pha với 5% methanol (B20M05)





Chương 3 Kết quả và thảo luận


Dầu vỏ hạt điều kĩ thuật đƣợc pha với methanol (MeOH) và DO 0.05% S

theo tỉ lệ phần trăm thể tích 20:5:75 (B20M05). Dùng ống đong loại 150 ml đongchính xác 100 ml T-CNSL cho vào cốc thủy tinh lớn loại 1000 ml, tiếp tục dùng

ống đong khác loại 150 ml đong 375 ml DO cho vào cốc. Sau đó dùng ống đong30ml đong chính xác 25 ml MeOH cho vào cốc, hỗn hợp đƣợc khuấy từ nhẹ trong

15 phút để đồng nhất.

Bổ sung methanol với thể tích phù hợp vào hỗn hợp CNSL: DO có thể làm

giảm oxit nitric đƣợc hình thành trong dầu diesel sinh học hoặc hỗn hợp hoạt độngvới động cơ diesel trong động cơ đánh lửa nén. Sử dụng cho nhiều loại biodiesel với

hiệu quả khá cao. Methanol có khả năng cháy tốt, cháy sạch và hoàn toàn, bốc hơimạnh mẽ và nhiệt lƣợng cao. Nó có nhiệt hoá hơi cao, dễ bắt cháy và làm thoángcác lỗ thông hơi trong quá trình bốc hơi, do đó nó làm giảm nhiệt độ bên trong

buồng đốt dẫn đến giảm phát thải NOx cao điểm và tăng công suất động cơ.[9]







CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Các tính chất hóa lý của dầu vỏ hạt điều và dầu vỏ hạt điều kĩ thuật

3.1.1 Tính chất của dầu vỏ hạt điều (CNSL) và khả năng ứng dụng làm

nhiên liệu

Hình 3.1 Dầu điều thô thu đƣợc sau khi cô quay dung dịch trích dầu

Dầu điều thô là chất lỏng màu nâu đen sệt, sánh mịn, gây rát da khi tiếp xúc

trực tiếp. Sau đây là một số tính chất cơ bản của CNSL thô:

Bảng 3.1 Một số tính chất của dầu vỏ hạt điều thô

Tính chất CNSL thô

pH 5,5

Độ nhớt, 25oC, mm

2/s

[PL6] 175-220

Khối lƣợng riêng, kg/lít 0,98

Nhiệt trị, k cal/kg[PL6]

9300-9500

[PL6]: Phụ lục 6, trang 45.







+ Hiệu suất quá trình trích ly: 2875,02,3

92.0

2

1

m

m H = 28,75%

Với: m2 là k hối lƣợng vỏ hạt điều đập nhỏ ban đầu

m1 là khối lƣợng dầu thu đƣợc sau khi cô quay.

Hiệu suất tính theo khối lƣợng vỏ hạt điều khô và lƣợng dầu thô thu đƣợc

sau quá trình trích nóng.

Qua kết quả ở bảng 3.1 cho thấy nhiệt trị của dầu vỏ hạt điều thô khá cao

(9300-9500 kcal/kg) và xấp xỉ so với DO nhiên liệu hiện hành (10062 kcal/kg).

CNSL thô đƣợc chiết xuất từ các cấu trúc tổ ong của vỏ hạt điều hoàn toàn khôngchứa lƣu huỳnh, các triglycerid tự do là một lợi thế trong việc sản xuất, tồn trữ và sử

dụng làm nhiên liệu sau này. Độ nhớt của dầu thô còn khá cao gấp hơn 48 lần sovới DO, là một trở ngại lớn về kĩ thuật trong quá trình sử dụng làm nhiên liệu. Tuy

nhiên dầu vỏ hạt điều thô vẫn có thể sử dụng làm nhiên liệu thay thế cho các quy

trình đốt lò dùng dầu FO bởi vì độ nhớt của dầu vỏ hạt điều thô chỉ bằng phân nửaso với FO (175/380).

Mặt khác, trong thành phần dầu vỏ hạt điều thô còn chứa nhiều acid

anacardic nên tính ăn mòn sẽ rất cao và khó bắt cháy. Do đó, chƣa thể sử dụng dầuvỏ hạt điều làm nhiên liệu trực tiếp mà phải qua quá trình xử lí loại bỏ acid và giảmđộ nhớt cho phù hợp với tiêu chuẩn nhiên liệu biodiesel và DO Việt Nam.

3.1.2 Các tính chất cơ bản của dầu vỏ hạt điều kĩ thuật (T-CNSL)

Dầu vỏ hạt điều kĩ thuật thu đƣợc sau khi điều chế có màu đen sánh, loãnghơn dầu vỏ hạt điều thô ban đầu. So sánh với mẫu trên thị trƣờng do công ty Tân

Hòa Hợp Phát cung cấp, mẫu giống về cảm quan, pH nhỏ hơn 1 đơn vị. Sau quá

trình khảo sát tại phòng thí nghiệm và mẫu đƣợc gửi kiểm nghiệm thêm một số tínhchất tại trung tâm kĩ thuật và ứng dụng công nghệ Tp. Cần Thơ (CATECH). Kết

quả một số tính chất hóa lý cơ bản của dầu vỏ hạt điều đƣợc thể hiện ở bảng 3.2:







Bảng 3.2 Kết quả các chỉ tiêu cơ bản của dầu vỏ hạt điều kĩ thuật

3.1.3 So sánh với tính chất hóa lý của dầu vỏ hạt điều kĩ thuật với dầuDO và FO

Hình 3.2 Dầu DO, FO và T-CNSL

Tên chỉ tiêu Phƣơng pháp thử T-CNSL

Tiêu chuẩnbiodiesel

Việt Nam[8]

Khối lƣợng riêng ở25

oC, kg/lít

[PL1]

TCVN 6594:2007

ASTM D1298:050,964

Nhiệt trị,

kcal/kg[PL1]

ASTM D 4089-09 9.361

Hàm lƣợng nƣớc,

% thể tích[PL1]

ASTM D 95-05 0,17 ≤ 0,05%

Độ nhớt động học,

40oC

(cSt),[PL2]

TCVN 3171-11

ASTM D445-1177,63 1,9-6

Nhiệt độ chớp cháy

cốc kín

(oC),

[PL2]

TCVN2693-2007

ASTM D 93-06286 ≥ 55







Bảng 3.3 Tính chất cơ bản của dầu vỏ hạt điều kĩ thuật so với dầu DO và FO

Tính chất Nhiệt trị

(mJ/kg)

Độ nhớt

(cSt)

( ở 40 oC)

Hàm lƣợng nƣớc

(% thể tích) Khối lƣợng riêng

(kg/m3)

DO 0.05%

S[2]

42,06 2,0-4,5 < 0,05% 826,0

Dầu FO

380[2]

43,14 380 0,50% 991,0

T-CNSL 39,13 77,63 0,17% 964,3

[2]: Tập đoàn xăng dầu Việt Nam(Petrolimex), Petrolimex Sài Gòn, tiêu chuẩn cơ sở

mJ: Mega jun

cSt: centiStokes

3.1.4 Nhận xét

Từ bảng 3.2 và 3.3, nhận thấy nhiệt trị của T-CNSL không chênh lệch nhiều

so với dầu vỏ hạt điều thô và bằng 91,07% so với FO và 93.41% so với DO.... Độ

nhớt động học của T-CNSL đã giảm xuống 2,86 lần so với mẫu CNSL thô, nhƣngvẫn còn cao hơn DO 17,25 lần (77,63/4,5) và nhỏ hơn 4,9 lần so với FO 380(77,63/380), chƣa đạt tiêu chuẩn biodiesel Việt Nam. So sánh với phụ lục 5, độ nhớt

của mẫu cao hơn 12,1 lần (77,63/6,42)[7]

và khối lƣợng riêng cao hơn 1,06 lần

(964,3/910)[7]

. Điều này có thể do mẫu dầu vỏ hạt điều kĩ thuật đƣợc điều chế ở quymô phòng thí nghiệm và còn lƣợng polymer chƣa đƣợc loại bỏ gây ra.

Dầu vỏ hạt điều kĩ thuật điều chế tại phòng thí nghiệm có tính chất gần tƣơng

tự nhƣ các thành phẩm thƣơng mại trên thị trƣờng, một số chỉ tiêu còn chƣa đạtchuẩn nhƣng có thể khắc phục đƣợc.

Độ nhớt không đạt chuẩn sẽ ảnh hƣởng nhiều đến thiết bị động cơ đặc biệtlà khả năng bơm và phun nhiên liệu vào buồng đốt. Độ nhớt của dầu vỏ hạt điều kĩ

thuật còn khá cao có thể làm tắt nghẽn vòi phun nhiên liệu của động cơ, buồng đốt,gây khó khăn cho việc sửa chữa và bảo trì.







Để khắc phục trở ngại về độ nhớt cao của dầu vỏ hạt điều kĩ thuật, trong quá

trình đốt dầu có thể đƣợc hăm nóng khoảng 60-80oC và vòi phun với áp suất cao

hơn DO bình thƣờng, sẽ làm giảm độ nhớt của dầu tạo điều kiện cho quá trình bơm phun nhiên liệu hiệu quả hơn trong lò đốt. Thực tế đã đƣợc ứng dụng tại nhà máy

cán thép Tây Đô. Biện pháp này cũng đƣợc ứng dụng khá hiệu quả cho dầu FO

trong các lò đốt công nghiệp.

Thông thƣờng, dầu vỏ hạt điều kĩ thuật trên thị trƣờng sẽ tồn tại dƣ lƣợng

nƣớc do quá trình hút ẩm khi sản xuất. Tuy nhiên lƣợng nƣớc này là khá nhỏ so vớitổng thể tích dầu, nếu đƣợc chƣng cất tốt thông qua nhiệt độ và áp suất phù hợp thìhàm lƣợng nƣớc trong dầu rất thấp. Do điều kiện thực hiện các thí nghiệm còn hạn

chế nên hàm lƣợng nƣớc trong dầu còn khá cao khoảng hơn 3 lần so với tiêu chuẩnnhiên liệu biodiesel Việt Nam cho phép, nhƣng thấp hơn so với FO (0,17%/0,50%).

Điều này có thể làm mòn các chi tiết của động cơ và các thiết bị đốt khác,

tuy nhiên không ảnh hƣởng tới chất lƣợng của dầu vỏ hạt điều kĩ thuật do cấu phầnkhông có các triglycer id tự do bị thủy phân bởi nƣớc và tạo điều kiện cho vi sinhvật phát triển làm hƣ hại dầu. Nhiệt độ chớp cháy khá cao khoảng 286

oC và khối

lƣợng riêng lớn tạo điều kiện an toàn cho vận chuyển và sử dụng.

Từ những phân tích nhƣ trên về cơ bản dầu vỏ hạt điều kĩ thuật có thể dùng

làm biodiesel thay thế cho DO, FO trong lò đốt công nghiệp hay các động cơ diesel,tuy nhiên cần có các biện pháp kĩ thuật điều chỉnh về độ nhớt

Tuy nhiên về mặt thành phần hóa dầu vỏ hạt điều kĩ thuật cũng nhƣ dầu vỏhạt điều thô cho thấy sự hiện diện của chất thơm là rất cao dẫn đến chỉ số cetane

thấp hơn so với DO và các biodiesel thông thƣờng. Theo nhƣ nghiên cứu của

Paresh, et.al[11]

thì khi chỉ số cetane thấp cùng hàm lƣợng chất thơm cao sẽ dẫn đến

các phát thải HC, NOx, khói bụi sẽ nhiều hơn so với DO thông thƣờng.

Do đó, việc sử dụng dầu vỏ hạt điều kĩ thuật làm nhiên liệu phải đi đôi với

một hệ thống xử lí khí thải hoàn thiện kết hợp với các giải pháp giảm phát thải. Mộttrong những biện pháp đƣợc ứng dụng nhiều trong lĩnh vực biodiesel là pha trộn

giữa DO và biodiesel theo tỉ lệ phù hợp, nhằm cải thiện các hạn chế củ a nó so vớiDO và bảo đảm tính an toàn kĩ thuật. Và phƣơng pháp này hoàn toàn có thể ứngdụng cho dầu vỏ hạt điều kĩ thuật nhằm làm giảm độ nhớt và tăng chỉ số cetane.







3.2 Tính chất cơ bản của các hỗn hợp B10, B20 và B30

Nhiệt trị là một trong những đại lƣợng quan trọng nhất để xem xét một

nguồn nguyên liệu có đáp ứng đƣợc nhu cầu cho sản xuất nhiên liệu sinh học haykhông cũng nhƣ tính kinh tế của nó sau này. Trong quá trình khảo sát nhiệt trị của

các mẫu phối trộn, từ bảng 3.3, 3.4 cho thấy nhiệt trị của các hỗn hợp này tăng lênđáng kể so với DO và dầu vỏ hạt điều kĩ thuật, nhƣng sẽ giảm dần theo sự tăng củathể tích T-CNSL trong hỗn hợp. Khối lƣợng riêng cũng giảm đáng kể so với B100.

Bảng 3.4 Tính chất cơ bản của các hỗn hợp B10, B20 và B30 so với DO

Chỉ tiêu Diesel B10 B20 B30

Khối lƣợng riêng,

(25oC), kg/m

3

826 836 848 864

Nhiệt trị (kcal/kg)[PL3]

10062 10653 10515 10432

Độ nhớt động học

(ở 40 oC)

[PL5], cSt

2,00 2,5 3,5 5,5

B10: 10% T-CNSL và 90% DO

B20: 20% T-CNSL và 80% DO

B30: 30% T-CNSL và 70% DO.

Việc pha trộn này hoàn toàn có lợi về kinh tế lẫn kĩ thuật, nó giúp cải thiện

về độ nhớt động học do độ nhớt của DO là rất thấp so với dầu vỏ hạt điều kĩ thuật (T-CNSL), làm tăng nhiệt trị. Về mặt kinh tế giá của dầu vỏ hạt điều kĩ thuật rẻ hơnDO từ 2-3 lần, khả năng phối trộn của dầu vỏ hạt điều với DO là khả thi. Và tỉ lệtrộn phù hợp nhất theo các tài liệu trên thế giới là B20 tức là 20% T -CNSL và 80%

DO.

Theo nghiên cứu của D.N Mallikappa, et.al thì sự trộn DO và dầu vỏ hạtđiều kĩ thuật làm tăng hiệu suất phanh nhiệt khi tải tăng và giảm 30-40% nănglƣợng tiêu thụ khi phanh động cơ. Ông nhận thấy hỗn hợp B20 sử dụng phù hợp







nhất cho động cơ mà không cần phải điều chỉnh cả về động cơ lẫn đặc tính mẫunhiên liệu. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cũng nhận thấy lƣợng khí thải của B20 vẫn

còn cao hơn DO, đặc biệt là khí NOx

[7]

. Các tính chất của B20 từ bảng 3.3 cũng chothấy nó hoàn toàn đạt các tiêu chuẩn của dầu DO cũng nhƣ của biodiesel Việt Nam.

Từ những phân tích nhƣ trên, việc pha trộn bio với DO theo tỉ lệ thể tích từ10-30% là hoàn toàn chấp nhận đƣợc và có thể ứng dụng làm nhiên liệu thay thếdầu DO trên thị trƣờng hiện nay sử dụng tốt cho các lò đốt công nghiệp và các động

cơ diesel mà không cần khắc phục các trở kĩ thuật. Tuy nhiên, việc sử dụng này

phải có giải pháp cắt giảm lƣợng khí NOx. Theo các thử nghiệm của Jagadish C,

et.al[9]

thì methanol (MeOH) là một phụ gia tốt, cháy sạch và giúp giảm nhiệt độ

buồng đốt hạn chế các phát thải gây độc. Vì vậy việc sử dụng methanol làm phụ gia phối trộn là một hƣớng đi triển vọng cần đƣợc nghiên cứu sâu sắc.

3.3 Khảo sát ảnh hƣởng của phụ gia methanol đến tính chất của

hỗn hợp B20 (B20M05).

Bảng 3.5 Kết quả khảo sát một số tính chất của mẫu B20M05

Tính chất

Khối lƣợngriêng

(Kg/m3)

Độ nhớt (cSt)

Nhiệt trị (kcal/Kg)

Điểm chớp cháy

cốc kín

(oC)

B20M05[PL4]

833 3,95 10384 42

DO 0,05% S 826 2,0-4,5 10062 55

T-CNSL 964,3 77,63 9361 286

Từ kết quả khảo sát ở bảng 3.5 cho thấy sự có mặt của methanol làm giảmnhiệt trị của B20M05 so với B20 ( bảng 3.4), tuy nhiên sự chênh lệch này không lớnlắm và có thể chấp nhận đƣợc Mặt khác, độ nhớt của B20M05 giảm xuống rõ rệt do

có tác nhân pha loãng DO và methanol, giá trị thấp hơn so với DO (3,95/4,5). Khốilƣợng riêng giảm xuống khá rõ so với dầu vỏ hạt điều kĩ thuật do MeOH và DO có

khối lƣợng riêng tƣơng đối thấp. Nhiệt độ bắt cháy thấp hơn cả DO. Điều này cho







thấy khả năng bay hơi và dễ bắt cháy của mẫu là khá mạnh, do đó việc lƣu trữ và sửdụng sẽ phải rất cẩn trọng, do khí hậu nhiệt đới của Việt Nam với nền nhiệt hằng

ngày khá cao.Cũng theo nghiên cứu của Jagadish C.et.al, nhóm đã tiến hành thử nghiệm

B20 và B20M10 trên động cơ và so sánh về hiệu quả phanh nhiệt, đồng thời đonồng độ khí thải của mẫu thử nghiệm. Kết quả cho thấy B20 pha trộn với methanolcó tác dụng tích cực đối với hoạt động và phát thải do nhiệt ẩn methanol bay hơi

cao hơn. Tăng hiệu quả phanh nhiệt của B20 với methanol 2,08% so với B20 mà

không có methanol. Giảm phát thải của B20 với methanol, NOx giảm 23,2%,

hydrocacbon không cháy giảm 2,1% và CO giảm 8% so với B20 mà không có

methanol và thấp hơn so với phát thải từ DO[9]

.

Thành phần cất theo tiêu chuẩn ASTM D86 của mẫu B20M05 so với DO

+ Thành phần cất ASTM xác định phạm vi thành phần trong sản phẩm dầumỏ. Dựa vào đƣờng cong chƣng cất này ta sẽ đánh giá đƣợc tính bốc hơi của sản

phẩm dầu mỏ .

Sau quá trình quan sát và ghi nhận các nhiệt độ sôi tƣơng ứng với các thể

tích ngƣng tụ thu đƣợc từ nhiệt độ sôi đầu đến nhiệt độ sôi cuối, những số liệu thuđƣợc tiến hành hiệu chỉnh và xây dựng đƣờng cong chƣng cất ASTM .

Bảng 3.6 Kết quả thử nghiệm thành phần cất của B20M05

Tên chỉ tiêu Phƣơng pháp thử Kết quả

Thành phần cất B20M05 DO[*]

Điểm sôi đầu,oC

TCVN 2698-07

ASTM D 86-05

66 175

10% bay hơi, oC 188 200

50% bay hơi, oC 270 290

90% bay hơi, oC 364 350

97% bay hơi, oC 370

370

Cặn thể tích,% thể tích 3 0,3

[*] Petrolimex Việt Nam/ tiêu chuẩn cơ sở/tiêu chuẩn dầu DO .







Sau quá trình xử lí kết quả, biểu đồ thành phần cất của B20M05 so với DO

đƣợc thể hiện ở hình 3.3

Hình 3.3 Đƣờng chƣng cất ASTM D86 của mẫu B20M05 so với DO

So sánh đƣờng cong chƣng cất của DO và B20 có pha 5% methanol cho thấy

thành phần nặng và trung bình của 2 mẫu là gần tƣơng đồng. Mẫu B20 có pha 5%methanol có điểm sôi đầu thấp do có nhiều thành phần nhẹ hơn DO.

Từ đó các kết quả trên có thể nhận thấy rằng, phụ gia methanol có ảnh hƣởng

khá rõ đến chất lƣợng nhiên liệu của hỗn hợp. Độ nhớt của hỗn hợp đƣợc cải thiện

rõ. Trong khi nhiệt trị không thay đổi nhiều so với B20 gốc và vẫn cao hơn so vớiDO hay dầu vỏ hạt điều kĩ thuật ban đầu. Đƣờng chƣng cất ASTM D86 cũng thể

hiện sự tƣơng đồng về thành phần cất của B20M05 so với DO và điều đó cho thấykhả năng ứng dụng làm nhiên liệu thay thế của B20M05 tốt hơn so với B20. Do đó

sử dụng MeOH làm phụ gia pha trộn trong các hỗn hợp T-CNSL/DO là hoàn toàn phù hợp và mang lại nhiều lợi ích cả về kinh tế lẫn kĩ thuật. Tuy nhiên khâu tồn trữvà sử dụng phải hết sức cẩn thận do tính dễ bay hơi và dễ bắt lửa của MeOH vànhiệt độ chớp cháy cốc kín của mẫu tƣơng đối thấp.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 10 50 90 97

% Thể tích

N h i ệ t đ ộ

DO

B20M05





Chương 4 Kiến nghị và kết luận


CHƢƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

4.1 Kết luận

Từ 6 kg vỏ hạt điều ban đầu đƣợc làm sạch, thu đƣợc 3,2 kg vỏ đập nhỏ khô,trích ly thu đƣợc 0,92 lít dầu vỏ hạt điều thô với hiệu suất đạt 28,75%. Đã dùng 0,7

lít dầu vỏ hạt điều thô điều chế đƣợc dầu vỏ hạt điều kĩ thuật (T-CNSL) với hiệusuất thu đƣợc là 95,71% dùng làm nhiên liệu. Chúng tôi đã tiến hành khảo sát cácchỉ tiêu hóa lí cơ bản của T-CNSL và dầu vỏ hạt điều thô theo tiêu chuẩn biodiesel

Việt Nam, kết hợp so sánh với các nhiên liệu hiện hành là DO và FO. Dầu vỏ hạtđiều kĩ thuật đƣợc phối trộn với dầu DO theo tỉ lệ từ 10%- 30% dầu vỏ hạt điều kĩ

thuật, tiến hành khảo sát nhiệt trị và khối lƣợng riêng để so sánh.

Phối trộn DO/T-CNSL/MeOH theo tỉ lệ 75:20:5% thể tích (B20M05) để

khảo sát ảnh hƣởng của phụ gia đến đặc tính nhiên liệu của hỗn hợp.

Chúng tôi đã tiến hành khảo sát các chỉ tiêu về khối lƣợng riêng, nhiệt trị, độnhớt động học, nhiệt độ chớp cháy cốc kín của các mẫu CNSL thô, T -CNSL, và các

mẫu B10, B20 và B30. Tiến hành khảo sát thêm thành phần cất của B20M05.

Qua các số liệu khảo sát đƣợc, chúng tôi nhận thấy khả năng ứng dụng dầu

vỏ hạt điều làm nhiên liệu là khả thi. Ngoài r a dầu vỏ hạt điều còn có ƣu điểm hơnso với các nhiên liệu biodiesel khác do đặc thù về thành phần hóa học khác biệt, nókhông chứa lƣu huỳnh và các triglycerid tự do. Nhiệt trị của dầu khá cao gần xấp xỉ

DO, sản xuất và bảo quản dễ dàng và giá rẻ với nguồn cung ứng dồi dào.

Chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm trên các hỗn hợp phối trộn của dầu vỏ hạtđiều kĩ thuật với DO và các phụ gia cũng cho thấy khả năng làm nhiên liệu tốt, đặc

biệt là mẫu dầu vỏ hạt điều kĩ thuật pha với 75% DO và 5% methanol ( B20M05),mẫu cho thấy nhiều đặc tính tốt hơn so với B20M10 với 10% methanol và 70% DO.

4.2 Kiến nghị

Tiến hành khảo sát nồng độ các chất phát thải từ dầu vỏ hạt điều kĩ thuật ,hỗn hợp DO/T-CNSL theo tỉ lệ 10-30% thể tích T-CNSL pha trộn và hỗn hợpDO/T-CNSL/Methanol theo tỉ lệ 75:20:5% thể tích tƣơng ứng (B20M05).

Nghiên cứu thêm các biện pháp mới giảm phát thải từ dầu vỏ hạt điều

(CNSL) và các hỗn hợp của nó.






TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Bùi Văn Ái, Nghiên cứu sử dụng dầu vỏ hạt điều làm thuốc bảo quản lâm sản, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, 2008.

[2] Nguyễn Quang Lƣơng, Nghiên cứu điều chế biodiesel sinh học từ dầu hạt thầu

dầu, Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học cấp trƣờng - Đại học Cần Thơ , tháng

08/2012.

[3] Trần Văn Tiến, Quá trình lọc tách vật lý, chương 2- ứng dụng quá trình trích

ly trong công nghệ lọc dầu, NXB Đại học Bách Khoa Đà Nẵng.

[4] Trịnh Văn Dũng, Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột má phanh từ dầu vỏ hạt

Điều, Tạp chí phát triển KH&CN, Tập 10, Số 06, năm 2007, trang 26.

[5] Võ Văn Bang, Vũ Bá Minh, Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học, tập

3: Truyền khối, chương 4: Trích ly, NXB Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh.

[6] Cardolite Corporation (Inc), Exposure and use data for CASHEW NUT

SHELL LIQUID, Cas.no

8007, 24-7.

[7] D.N.Mallikappa, Rana Pratap Redd, Ch.S.N.Murth, Performance and

Emission Characteristics Studies on Stationary Diesel Engines Operated with

Cardanol Biofuel Blends, International Journal of Renewable Energy Research, Vol

2, No 2, 2012

[8] Economics Researh Institute for ASEAN and East Asia (ERIA), Biodiesel

Fuel Trade Handbook, July, 2010.

[9] Jagadish C, Bhimrao Patil, P Mohanan, Performance and emission

characteristics of B20 cardanol biofuel with methanol as additive in single

cyclinder diesel engine, International Journal of Engineering Research &

Technology (IJERT), Vol. 1, Issue 9, November - 2012






[10] Nikorn Sorall, Thesis approval graduate school, Master of engineering,

Extraction and purificaiton of anacardic acid from CNSL, Kasetsart University,

2007.

[11] Prof.Paresh K. Kasundra, Dr. Ashish V. Gohil, Anticipating emission &

suggestions for reducing exhaust emissions with CNSL as fuel, International Journal

of Scientific & Engineering Research, Volume 3, Issue 1, January-2012.

[12] Regional Research Laboratory, Thiruvathapuran, Cashew nut shell liquid,

Kerala, India, 2003.

[13] Tejas Gandhi, Mayank Patel, Studies on effect of various solvents on

extraction of cashew nut shell liquid (CNSL) and isolation of major phenolic

constituents from extracted CNSL,Scholar research library, 2012, 2 (1), trang 135-

142.






PHỤ LỤC

Phụ luc 1 Kết quả phân tích nhiệt trị, khối lƣợng riêng và hàm lƣợ ng

nƣớc của dầu vỏ hạt điều kĩ thuật (T-CNSL).






Phụ lục 2 Kết quả phân tích độ nhớt động học ở 40 oC và nhiệt độ chớp

cháy cốc kín của dầu vỏ hạt điều kĩ thuật (T-CNSL).






Phụ lục 3 Kết quả phân tích nhiệt trị của B10, B20 và B30 Phụ lục 3.1 Kết quả nhiệt trị mẫu B10






Phụ lục 3.2 Kết quả nhiệt trị mẫu B20






Phụ lục 3.3 Kết quả nhiệt trị mẫu B30






Phụ lục 4 Kết quả phân tích nhiệt trị, độ nhớt động học 40 oC và nhiệt độchớp cháy của B20M05






Phụ lục 5 Tính chất các hỗn hợp pha trộn DO/T-CNSL(D.N.Mallikappa et al., International Journal of renewable energy research,

Vol.2, No.2, 2012).

Chỉ tiêu DO B10 B15 B20 B25 B30

Nhiệt độ chớp cháy (°C) 50 53 55 56 58 61

Khối lƣợng riêng

(kg/m

3

)

817 823 829 836 841 846

Độ nhớt động học

(mm2/sec), 40

oC

2,00 2,50 3,10 3,50 4,20 5,50

Nhiệt trị (kJ/kg) 40.000 40.130 40.196 40.261 40.326 40.392






Phụ lục 6 Chỉ tiêu chất lƣợng dầu vỏ hạt điều thô (Công ty Tân HòaHợp Phát, 38/48, đƣờng Đồng Khởi, kp4, phƣờng Tân Hiệp, Tp. BiênHòa, Đồng Nai)

Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Tiêu chuẩn xuất khẩu

Nhiệt lƣợng Kcal/kg 9.300-9.500

Tỷ trọng ở 25 oC Kg/l 0,96- 0,97

Độ nhớt cơ học ở 25 oC mm

2/s 170-220

Hàm lƣợng tro % ≤ 1,05

Hàm lƣợng tạp chất cơ học % ≤ 1,45

pH 7 – 8,2






TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC -----

-----Cần Thơ, ngày 8 tháng 1 năm 2013

----------

ĐỀ CƢƠNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Năm học: 2012 – 2013

1. Tên đề tài

Khảo sát tính chất và ứng dụng dầu vỏ hạt điều làm nhiên liệu

2. Cán bộ hƣớng dẫn

TS. Tôn Nữ Liên Hương, Bộ Môn Hóa Học, Khoa KHTN, Trường Đạihọc Cần Thơ .

3. Sinh viên thực hiện

Lê Thành Tấn, MSSV: 2096798, Lớp: Công nghệ Hóa Học, Khóa: 35,Trƣờng Đại học Cần Thơ.

4. Đặt vấn đề

Nhiên liệu và khủng hoảng năng lƣợng đang là mối quan tâm của xã hội, con

ngƣời đã bắt đầu cho việc tìm kiếm các nguồn nhiên liệu thay thế, có thể tái tạo, an

toàn với môi trƣờng và khả thi về kinh tế. Nhiên liệu sinh học là một trong nhữnghứa hẹn đó.

Rất nhiều bài báo khoa học và các hoạt động nghiên cứu trên khắp thế giớ iđã nghiên cứu và tìm ra nhiều loại nhiên liệu sinh học có giá trị thực nghiệ m cao từ

dầu từ dừa, đậu nành, dầu hƣớng dƣơng…Và gần đây nhất là dầu vỏ hạt điều

(CNSL) đã đƣợc sử dụng tùy thuộc vào điều kiện thực tế của từng nƣớc. Tại Việt

Nam trong những năm gần đây, một số lƣợng rất lớn vỏ hạt điều có chứa dầu lại là

phế phẩm bỏ đi hoặc chỉ dùng đốt lò thô sơ gây ô nhiễm lớn cho môi sinh. Do đóviệc nghiên cứu tính chất của dầu vỏ hạt điều ứng dụng làm nhiên liệu thay thế áp

dụng trong điều kiện thực tế tại nƣớc ta đang là vấn đề cấp thiết.






5. Giới thiệu thực trạng có liên quan đến đề tài

Trong nhiều thập kỷ qua, nhiều dự án phát triển bền vững thông qua thay thế

các nguồn nhiên liệu đã đƣợc nghiên cứu và phát triển. Với sản lƣợng ngày càng

cao và đem lại giá trị to lớn từ những phụ phẩm bỏ đi, dầu vỏ hạt điều(CNSL) đã vàđang nhận đƣợc sự quan tâm nghiên cứu cho việc thay thế hoặc phối trộn với DO và

FO làm nhiên liệu đốt lò.

CNSL đƣợc trộn lẫn trong dầu cặn FO để đốt, với tỷ lệ pha trộn tăng dầntheo hàng năm vì khả năng cung cấp nhiệt cao hơn so với khi đốt toàn phần dầu FO.Tại Việt Nam, CNSL cũng đƣợc rất nhiều đơn vị trực tiếp hoặc gián tiếp sử dụng

làm nhiên liệu đốt dƣới dạng pha trộn có chủ đích của các đối tƣợng giao nhận dầuFO vì giá dầu Điều luôn rẻ hơn dầu FO từ 20% đến 50%.

Đối với CNSL đƣợc ép (chiết xuất từ vỏ “hấp”) không qua xử lý nhiệt cao,mà dùng hơi nƣớc phục hồi các tế bào dầu trong vỏ , lọc ly tâm 2 lần kết hợp với

lắng tụ lọc thì CNSL có độ loãng cao, thông qua một thiết bị hâm nóng dầu vỏ ở 80đến 150oC trƣớc khi đƣa vào hệ thống bơm phun cao áp tạo sƣơng…thì nó có thể

thay thế dầu DO (diesel) hoặc pha với tỷ lệ 20-40% vào dầu DO. Ngoài ra trong quá

trình tách loại anacardic acid, cardol và cardanol từ dầu điều, lƣợng dầu còn lại khánhiều và chƣa đƣợc sử dụng, gây lãng phí lớn và ô nhiễm môi trƣờng.

6. Mục đích yêu cầu

- Trích ly CNSL thô từ vỏ hạt điều và điều chế T-CNSL từ dầu thô CNSL,

tìm hiểu một số tính chất của CNSL thô.

- Tìm hiểu tính các tính chất cơ bản của dầu đã qua xử lí nhiệt ( dầu vỏ hạtđiều kĩ thuật)

- Đƣa ra ra các so sánh chất lƣợng nhiên liệu của dầu vỏ hạt điều kĩ thuật và

B20M05 với dầu DO và FO.

- Khảo sát ảnh hƣởng của phụ gia MeOH đến tính chất nhiên liệu củaB20M05.

7. Phƣơng pháp thực hiện đề tài

7.1. Nguyên liệu, hóa chất

- Vỏ hạt điều

- Methanol, ethyl acetate

- DO 0,05% S






7.2. Thiết bị

- Máy khuấy từ

- Máy cô quay- Máy đo pH

- Nhiệt kế thủy tinh

- Bếp điện, cốc thủy tinh lớn, đũa thủy tinh,…..

7.3. Phƣơng pháp thực hiện

- Tiến hành trích ly dầu vỏ hạt điều từ vỏ hạt điều bằng phƣơng pháp

trích ly nóng.

- Điều chế dầu vỏ hạt điều kĩ thuật từ dầu vỏ hạt điều thô thu đƣợc

- Khảo sát các chỉ tiêu hóa lý cơ bản của dầu vỏ hạt điều thô, dầu vỏ

hạt điều kĩ thuật và khả năng ứng dụng nhiên liệu.

- Pha trộn các hỗn hợp B10, B20, B30 và B20M05 khảo sát khả nănglàm nhiên liệu của các mẫu và ảnh hƣởng của phụ gia pha trộn.

8. Địa điểm, thời gian thực hiện

- Phòng thí nghiệm Hóa hữu cơ và Hóa lý, Khoa KHTN, Trƣờng Đại họcCần Thơ.

- Thời gian thực hiện: 3/1/2013 đến 18/4/2013.

9. Nội dung chính

- Tổng quan

- Thực nghiệm

- Kết quả khảo sát và thảo luận

- Kết luận và kiến nghị

10. Giới hạn đề tài

Trích ly dầu vỏ hạt điều thô từ vỏ hạt điều, điều chế dầu vỏ hạt điều kĩ thuật. K hảo sát các tính chất cơ bản của dầu thô thu đƣợc, dầu vỏ hạt điều kĩ thuật,

B20M05 và các hỗn hợp B10, B20, B30. Đánh giá khả năng làm nhiên liệu của các

mẫu. Khảo sát ảnh hƣởng của phụ gia methanol tới khả năng ứng dụng nhiên liệucủa B20M05. Đƣa ra các so sánh với nhiên liệu DO và FO hiện nay.






11. Kế hoạch thực hiện

Thời gian Nội dung

6/8/2012 – 15/1/2013 - Lƣợc khảo tài liệu

- Viết Đề Cƣơng


- Viết phần Tổng quan tài liệu


- Thực hiện đề tài

26/3/2013 – 05/4/2012 - Thực hiện đề tài

- Viết kết quả thu đƣợc

06/4/2013 – 10/4/2013 - Viết kết luận và kiến nghị

11/4/2013 – 15/4/2013 - Hoàn thành bài viết

- Chuẩn bị file báo cáo

Cần Thơ, ngày 8 tháng 1 năm 2013

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

Tôn Nữ Liên Hƣơng Lê Thành Tấn

DUYỆT CỦA BỘ MÔN DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG LV&TLT N





BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANGVIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG

-----o0o-----

NGUYỄN THỊ THANH HIẾU

NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT DẦU VỎ HẠT ĐIỀU VÀ

ỨNG DỤNG LÀM NHIÊN LIỆU SINH HỌC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Nha Trang, tháng 06 năm 2014





BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANGVIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG

-----o0o-----

NGUYỄN THỊ THANH HIẾU

NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT DẦU VỎ HẠT ĐIỀU VÀ

ỨNG DỤNG LÀM NHIÊN LIỆU SINH HỌC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

GVHD: PGS.TS NGÔ ĐĂNG NGHĨA

Nha Trang, tháng 06 năm 2014





i

LỜ I CẢM ƠN

Trong suốt thời gian thực tập ở phòng thí nghiệm, được sự hướng dẫn và giúpđỡ tận tình của thầy cô, gia đình và bạn bè, cùng với những kiến thức tích lũy được

trong 4 năm học đến nay em đã hoàn thành đề tái tốt nghiệp của mình.

Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn:

Thầy PGS.TS Ngô Đăng Nghĩa, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo

điều kiện tốt nhất cho em trong quá tr ình hoàn thành đề tài này.

Quý thầy cô Viện Công nghệ sinh học và Môi trường, trường Đại học Nha

Trang đã dạy bảo em trong suốt thời gian học tại trường, và nhiệt tình chỉ bảo em

trong thời gian làm đề tài.

Cán bộ phụ trách phòng thí nghiệm công nghệ môi trường, phòng công nghệ

sinh học, phòng hóa – vi sinh, phòng sắc ký đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho em

trong thí nghiệm nghiên cứu.

Cảm ơn anh Huy, giám đốc công ty Casanco đã nhiệt tình giúp đỡ.

Cảm ơn gia đình và bạn bè đã tạo điều kiện, giúp đỡ và động viên em hoàn

thành đồ án tốt nghiệp.

Em xin chân thành cảm ơn!

Nha trang, tháng 06 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thanh Hiếu





ii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... iMỤC LỤC .............................................................................................................. ii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................. iv

DANH MỤC BẢ NG BIỂU ..................................................................................... v

DANH MỤC HÌNH ............................................................................................... vi

MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................... 3

1.1. Đặc điểm sinh học cây điều. ........................................................................... 31.1.1. Phân loại và nguồn gốc . ................................................................... 3

1.1.2. Đặc điểm thực vật ............................................................................. 4

1.1.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ điều ở Việt Nam ................................ 7

1.2. Nhân hạt điều................................................................................................ 10

1.2.1. Quy trình sản xuất nhân điều ........................................................ 11

1.2.2. Các phương pháp xử lý tách nhân điều ........................................... 14

1.2.2.1. Phương pháp dùng nhiệt .............................................................. 141.2.2.2. Các phương pháp chế biến khác .................................................. 15

1.2.3. Vấn đề môi trườ ng trong sản xuất hạt điều ..................................... 15

1.3. Tổng quan về vỏ và dầu vỏ hạt điều............................................................. 17

1.3.1. Vỏ hạt điều và hướ ng sử dụng vỏ hạt điều ...................................... 17

1.3.2. Thành phần, tính chất dầu vỏ hạt điều ............................................. 18

1.3.3. Ứ ng dụng dầu vỏ hạt điều ............................................................... 22

1.3.4. Tình hình sản xuất, tiềm năng và triển vọng của dầu vỏ hạt điều ở nướ c

ta. ....................................................................................................... 23

1.4. Tổng quan về quá trình tách dầu điều .......................................................... 25

1.4.1. Giớ i thiệu về phương pháp ép ......................................................... 25

1.5. Tổng quan về nhiên liệu sinh học ................................................................. 27

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U.......................... 30

2.1. Đối tượ ng nghiên cứu: .................................................................................. 30

2.2. Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm ................................................................... 30





iii

2.3. Quy trình thí nghiệm .................................................................................... 31

2.4. Phương pháp tiến hành ................................................................................. 34

2.4.1. Chuẩn bị nguyên liệu ...................................................................... 342.4.2. Chiết tách dầu vỏ hạt điều bằng phương pháp ép cơ học ................. 34

2.4.3. Trích ly dầu vỏ hạt điều bằng phương pháp chiết Soxhlet ............... 36

2.4.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết. ........................ 38

2.4.5. Xác định các chỉ số hóa - lý của dầu vỏ hạt điều. ............................ 40

2.4.6. Phương pháp xử lý số liệu .............................................................. 41

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬ N ......................................................... 42

3.1. K ết quả khảo sát độ ẩm nguyên liệu ............................................................ 42

3.2. K ết quả tách chiết dầu vỏ hạt điều ............................................................... 423.2.1. K ết quả hàm lượng CNSL thu đượ c từ phương pháp ép. ................. 42

3.2.2. Chiết dầu vỏ hạt điều bằng dung môi .............................................. 44

3.3. Thí nghiệm khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết CNSL vớ i dung

môi n-hexan. .............................................................................................................. 47

3.3.1. K ết quả nghiên cứu ảnh hưở ng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến

hiệu suất trích ly. ........................................................................................... 47

3.3.2. K ết quả nghiên cứu ảnh hưở ng của thờ i gian chiết. ......................... 49

3.4. K ết quả phân tích một số chỉ tiêu của dầu vỏ hạt điều. ................................ 50

3.4.1. Hàm lượng nướ c ............................................................................. 51

3.4.2. Hàm lượ ng tro ................................................................................ 51

3.4.3. Tỷ tr ọng .......................................................................................... 52

3.4.4. Xác định độ nhớ t ............................................................................ 52

3.4.5. Xác định chỉ số Acid: ..................................................................... 53

3.4.6. Nhiệt độ chớ p cháy cốc hở ............................................................. 54

3.4.7. Nhiệt tr ị .......................................................................................... 543.5. So sánh vớ i các dầu thực vật đượ c ứng dụng làm nhiên liệu sinh học khác..55

K ẾT LUẬ N VÀ KIẾ N NGHỊ ............................................................................... 56

K ết luận...................................................................................................................... 56

Kiến nghị ................................................................................................................... 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 58

PHỤ LỤC





iv

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CNSL: Cashew nut shell liquid

DVHĐ : Dầu vỏ hạt điều

NL/DM: Nguyên liệu/dung môi

NN & PTNT: Nông nghiệ p và phát triển nông thôn

VHĐ: Vỏ hạt điều

g: gam

h: giờ





v

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1. 1 Thị trườ ng xuất khẩu hạt điều của Việt Nam 11 tháng đầu năm 2012(ĐVT: USD). ........................................................................................................... 8

Bảng 1. 2 Đặc tính một số loại dầu vỏ hạt điều thương phẩm ................................ 19

Bảng 1. 3 Thành phần các chất có trong DVHĐ .................................................... 21

Bảng 1. 4 Các nghiên cứu và các ứng dụng chính của DVHĐ ............................... 23

Bảng 1. 5 Sử dụng dầu thực vật các loại trên thế giới, năm 2011 ........................... 29

Bảng 3. 1 Độ ẩm nguyên liệu vỏ hạt điều .............................................................. 42

Bảng 3. 2 K ết quả hàm lượ ng dầu trong vỏ hạt điều bằng phương pháp ép ............ 42

Bảng 3. 3 K ết quả hàm lượ ng dầu trong vỏ hạt điều thu đượ c bằng phương pháp

chiết dung môi ....................................................................................................... 44

Bảng 3. 4 Hàm lượ ng dầu vỏ hạt điều thu đượ c khi chiết bằng n-hexan theo tỷ lệ

nguyên liệu/dung môi (g/ml) ................................................................................. 47

Bảng 3. 5. Hàm lượ ng CNSL khi chiết trong n-hexan theo thờ i gian ..................... 49

Bảng 3. 6. Một số chỉ tiêu hóa lý của CNSL .......................................................... 50

Bảng 3. 7. K ết quả đo độ nhớ t ở các tốc độ quay ................................................... 53

Bảng 3. 8 Bảng so sánh các chỉ tiêu của một số loại dầu thực vật đượ c ứng dụng

làm nhiên liệu sinh học. ......................................................................................... 55





vi

DANH MỤC HÌNH

Hình 1. 1 Cây điều và quả điều ................................................................................ 4

Hình 1. 2 Cấu tạo quả điều ...................................................................................... 6

Hình 1. 3 Sự thay đổi diện tích tr ồng điều ở nước ta giai đoạn 2000-2013. .............. 7

Hình 1. 4 Nhân hạt điều ......................................................................................... 10

Hình 1. 5 Quy trình sản xuất nhân hạt điều. ........................................................... 12

Hình 1. 6. Cấu tạo vỏ hạt điều ............................................................................... 17

Hình 1. 7 Thành phần vỏ hạt điều .......................................................................... 17

Hình 1. 8 Cấu tử chính trong dầu vỏ hạt điều ......................................................... 20

Hình 1. 9 Ép dầu vỏ hạt điều tại công ty Donafoods. ............................................. 24

Hình 1. 10. Tỷ lệ sử dụng dầu thực vật để sản xuất nhiên liệu sinh học ở một số nướ c .. 28

Hình 2. 1 Vỏ hạt điều sau chao dầu và tách nhân. .................................................. 30

Hình 2. 2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ........................................................................... 32

Hình 2. 3 Máy ép thủy lực ..................................................................................... 34

Hình 2. 4 Cối ép .................................................................................................... 35

Hình 2. 5 Bộ chiết Soxhlet ..................................................................................... 36

Hình 2. 6. Quy trình chiết dung môi ...................................................................... 37

Hình 2. 7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát tỷ lệ NL/DM ........................................ 38

Hình 2. 8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát điều kiện thờ i gian chiết ...................... 39

Hình 2. 9 Máy đo độ nhớ t ...................................................................................... 40

Hình 3. 1 Vỏ hạt điều trướ c và sau khi ép lấy dầu .................................................. 43

Hình 3. 2 Hiệu suất thu hồi dầu của phương pháp ép. ............................................ 43

Hình 3. 3 Dầu vỏ hạt điều thu đượ c bằng phương pháp chiết dung môi hexan. ...... 45

Hình 3. 4 Vỏ hạt điều trướ c và sau khi chiết bằng dung môi hexan. ....................... 45

Hình 3. 5 Ảnh hưở ng của loại dung môi đến hiệu suất trích ly. ............................. 46

Hình 3. 6 Ảnh hưở ng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến hàm lượ ng dầu ............. 48

Hình 3. 7. Ảnh hưở ng của thờ i gian chiết đến hàm lượ ng dầu ................................ 49





1

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, nhóm cây công nghiệp đang ngày càng nổi bậttrong cơ cấu kinh tế Việt Nam. Một trong số đó, nhân hạt điều với kim ngạch xuất

khẩu đứng đầu thế giới và không ngừng tăng lên hằng năm.

Năm 2013, Việt Nam xuất khẩu hạt điều đạt 261,0 nghìn tấn vớ i kim ngạch gần

1,7 tỷ USD, tăng 17,9 % về lượng và tăng 12,0 % về kim ngạch so với năm 2012. Giá

xuất khẩu bình quân năm 2013 của hạt điều đạt 6.305 USD/tấn, tăng 31,9 % so vớ i

năm 2012. Nếu tính cả mặt hàng dầu vỏ hạt điều và các sản phẩm hạt điều chế biến

sâu thì cả năm 2013, kim ngạch xuất khẩu của ngành điều vào khoảng 1,8 - 1,9 tỷ

USD.Riêng trong tháng 2/2014, xuất khẩu hạt điều cả nước ước đạt 9.000 tấn, vớ i

kim ngạch là 57 triệu USD. Tính chung 2 tháng đầu năm nay, khối lượ ng xuất khẩu

đạt 28.000 tấn vớ i giá tr ị 169 triệu USD, giảm 0,1 % về khối lượng, nhưng tăng hơn 2

% về giá tr ị so vớ i cùng k ỳ năm 2013. Khối lượ ng hạt điều xuất khẩu tháng 5/2014

ước đạt 23 nghìn tấn với giá trị đạt 151 triệu USD, đưa khối lượng xuất khẩu năm

tháng đầu năm 2014 đạt 98 nghìn tấn với 618 triệu USD. Nhờ đó, Việt Nam tiếp tục

là nước xuất khẩu nhân điều số một thế giới và đóng góp không nhỏ vào GDP quốc

gia, cây điều trở thành một trong nhưng cây công nghiệp trọng điểm [3].

Với một lượng lớn nhân điều được xuất khẩu hằng năm, một vấn đề tồn tại

song song là lượng vỏ hạt điều phế thải r ất lớn, gây ô nhiễm môi trường nếu

không xử lý đúng cách. Hiện nay, việc khai thác tiềm năng của vỏ hạt điều là

chưa triệt để, bởi cho đến thời điểm này vỏ hạt điều chỉ được dùng để đốt, ép lấy

dầu hay thu lấy dịch hạt điều (CNSL) sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuấtsơn cao cấp, sơn phủ bề mặt, vecni… Một số cơ sở đốt bỏ vỏ hạt điều gây nên

một số vấn đề môi trường nghiêm tr ọng.

Thực tế hàm lượng vỏ hạt chiếm khoảng 60% toàn bộ hạt thu hoạch,

tương ứng lượng vỏ thải ra hàng năm rất lớn vào khoảng 330.000 tấn/năm.

Trong khi đó, vấn đề năng lượng đang là vấn đề cấp bách của toàn cầu. Việc

tìm ra những nguồn nguyên nhiên liệu xanh, sạch, thay thế cho nguồn nhiên





2

liệu hóa thạch gây ô nhiễm môi trường, đang dần cạn kiệt không chỉ là mục

tiêu, còn là trách nhiệm của toàn cầu.

Một trong những giải pháp xử lý là nghiên cứu tái sử dụng, tận dùng vỏ hạt

điều trong trong công nghiệp sẽ đem lại lợi nhuận lớn. Vì vậy, đề tài: “Nghiên cứu

tách chiết dầu vỏ hạt điều và ứng dụng làm nhiên liệu sinh học” là vấn đề rất

cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn.

Đề tài bao gồm các nội dung nghiên cứu sau:

- Nghiên cứu chiết tách dầu từ vỏ hạt điều.

- Phân tích các chỉ tiêu hóa lý của dầu vỏ hạt điều.

- Xác định đặc tính nhiên liệu của dầu vỏ hạt điều.

Mục đích nghiên cứu:

- Nghiên cứu các phương pháp tách chiết DVHĐ và xác định các đặc tính hóa

lý, nhiệt trị để đánh giá khả năng ứng dụng làm nhiên liệu sinh học của

DVHĐ.

Ý ngh ĩa đề tài:

- K ết quả nghiên cứu có thể xem là cơ sở bước đầu của việc xây dựng quytrình sản xuất DVHĐ tr ên quy mô công nghiệ p cũng như cung cấp những

dẫn liệu về tính chất, đặc tính của DVHĐ.

Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế cũng như khó khăn về điều kiện

thực nghiệm nên mặc dù r ất cố gắng song không tránh khỏi mắc những sai sót trong

đề tài. R ất mong được sự chỉ bảo của quý thầy cô để đề tài hoàn thiện hơn.





3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1.

Đặc điểm sinh học cây điều.1.1.1. Phân loại và nguồn gốc .

Cây điều có tên khoa học là Anacardium occidentale L, thuộc Bộ Rutales, họ

thực vật Anacardiaceae (họ Xoài), chi Anacardium, loài Occidentale, tên Tiếng anh

là Cashew nut tree.

Ở các nướ c, tên gọi của cây điều và các sản phẩm của cây điều cũng khác

nhau, như: Anacardio (Ý), Caju (Bồ Đào Nha), Cajou (Pháp), Acajuban (Đức),

Kasoy (Philippines), Kaju (Ấn Độ), Jambumente (Indonesia). Ở Việt Nam có tên là

cây điều hay đào lộn hột. Căn cứ vào màu sắc của quả thịt khi chín ngườ i ta phân

biệt thành hai giống là điều đỏ và điều vàng.

Cây điều có nguồn gốc từ vùng đảo Ăngti, miền Đông Bắc Brazil và lưu vực

sông Amazon ở Nam Mỹ, dần dần cây điều được phân tán đến Châu Phi, Châu Á, Châu

Úc. Người đầu tiên đã mô tả cây điều trong một chuyên khảo có tựa đề “The odd ities of

Antarctic France otherwise known as America and of many lands and islands

discovered in outtimes” (1958) là tu s ĩ kiêm nhà tự nhiên học ngườ i Pháp tên Thevet.

Ngườ i Bồ Đào Nha là những người đầu tiên đưa cây điều từ Brazil đến châu Á và châu

Phi. Ở châu Á, điều được đưa tớ i Goa (Ấn Độ) vào năm 1550 và tớ i Cochin 1578.

Cây điều chịu được điều kiện khí hậu đa dạng và khắc nghiệt, là cây ưa nhiệt

độ cao nhạy cảm vớ i giá lạnh, khí hậu nhiệt đớ i một mùa khô rõ r ệt là điều kiện

thích hợp để cây phát triển tốt. Theo FAO, có 32 nướ c xuất khẩu điều thương mại,

nhưng chỉ có 10 nướ c tr ồng điều nhiều nhất thế giớ i hiện nay là: Ấn Độ, Việt Nam,

Brazil, Nigenia, Tanzania, Indonesia, Guinea Bissau, Cotolvore, Monzambique và

Benin.

Ở các tỉnh miền bắc và miền Trung nước ta, cây điều còn có tên là đào lộn hột.

Điều du nhập vào nướ c ta từ thế k ỷ 18, nhưng mãi đến năm 1975 mớ i chính thức là

loại cây tr ồng có trong danh mục, khắc phục những r ừng đồi bị phá hoại do chiến tranh

gây nên. Diện tích điều từ đó tăng lên đến đầu năm 1990, cây điều tr ở thành loại cây





4

công ngiệ p cho kinh tế cao, vừa phủ xanh đất tr ống đồi tr ọc vừa là cây xóa đói giảm

nghèo. Hiện nay, Việt Nam được coi là nướ c xuất khẩu hạt điều lớ n trên thế giớ i. [4].

1.1.2.

Đặc điểm thự c vật

Hình 1. 1 Cây điều và quả điềuCây điều sinh trưở ng và phát triển từ v ĩ độ 250 Bắc đến 250 Nam nhưng vùng

sản xuất chủ yếu từ v ĩ độ 150 Bắc đến 150 Nam. Cây điều đượ c tr ồng ở 4 vùng sinh

thái nông nghiệp: Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, Duyên hải Trung Bộ, Đông bằng

sông Cửu Long; trong đó, vùng Đông Nam Bộ chiếm khoảng 70% diện tích điều

toàn quốc. Độ cao so vớ i mặt nướ c biển của vùng đất tr ồng phụ thuộc v ĩ độ, địa

hình và tiểu vùng khí hậu. Độ cao thích hợp là dướ i 600m so vớ i mặt nướ c biển. Độ

dài ngày và thờ i gian chiếu sáng không ảnh hưởng đến sinh trưở ng và phát triển cây

điều. Cây điều có thể sống từ 50C - 450C nhưng nhiệt độ thích hợ p nhất khoảng

270C. Điều thích nghi với lượng mưa dao động từ 400 mm – 5000 mm, thích hợ p

nhất là từ 1000 mm – 200 mm. Đối với cây điều , sự phân bố lượng mưa (mùa)

quan tr ọng hơn lượng mưa vì cây điều cần ít nhất 2 tháng khô hạn hoàn toàn để

phân hóa mầm hoa. Ẩm độ ít ảnh hưởng đến sinh trưở ng phát triển cây điều, tuy

nhiên trong thờ i k ỳ ra hoa ẩm độ cao có thể làm bệnh thán thư và bọ xit gia tăng gây





5

khô bông và r ụng quả non. Đất tr ồng thích hợ p giàu chất hữu cơ, pH từ 6,3 – 7,3 và

thoát nướ c tốt [5].

Cây điều có tuổi thọ lên tớ i 30-40 năm, thuộc lớ p cây hai lá mầm, thân mộc,

gỗ tương đối mềm và nhẹ.

R ễ cọc, bộ r ễ phát triển có thể đâm sâu tớ i 5m, r ễ ngang ăn rộng đến 6m, nhờ

vậy cây điều vẫn ra hoa k ết quả trong suốt mùa khô kéo dài 5 – 6 tháng.

Thân cao từ 8-12 m, tr ồng nơi đất tốt có thể đạt chiều cao tớ i 20m còn đất khô

hạn, đất cát không chăm sóc cây cao không quá 6m. Thân phân cành sớ m, cành mọc

ngang ngay từ gốc vớ i cả cành sơ cấ p và thứ cấ p, cành phát triển đầy đặn và tạo

thành một tán hình ô xòe r ộng tớ i 12 -15 m. Vỏ thân và vỏ nhánh có nhiều nhựa.

Lá đơn nguyên, mọc so le, thườ ng tậ p trung ở đầu cành, lá hình tr ứng đuôi lá

nhọn, dài 15-20cm, r ộng 8-12cm. Khi non, lá có màu xanh nhạt hoặc màu đỏ, già có

màu xanh sậm.

Hoa nhỏ màu vàng, mọc thành từng chùm. Trong một chùm có đến hàng ngàn

hoa gồm hoa đực, hoa lưỡ ng tính và hoa cái thoái hóa, trong đó phần lớ n là hoa

đực, hoa lưỡ ng tính chiếm khoảng 14%, tỷ lệ này thay đổi theo điều kiện ngoại

cảnh. Bao hoa có 5 cánh đều nhau, các nhị đực thẳng đứng trong đó chỉ có 1 – 2

nhị lớ n là có khả năng thụ phấn. Nhụy cái là bầu đơn. Thờ i gian cây tr ổ hoa thườ ng

kéo dài trung bình 85,2 ngày. Hoa thụ phấn chéo nhờ gió và côn trùng, thờ i gian ra

hoa k ết trái là từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau. Ngay sau khi đượ c thụ phấn hoa

điều có những biến đổi: noãn biến đổi thành hạt (nhân), bầu chuyển thành vỏ bao

bọc quanh nhân để bảo vệ hạt. Nhân và vỏ quả tạo ra quả thật (hạt lộn ra ngoài) của

cây điều, cuống và đế bông phồng lên phát triển thành quả giả [7].

Quả giả có hình trái lê, nặng 45 – 60 g, màu đỏ hồng hay vàng, cơm mềm và

nhiều nướ c, vị thơm, ngọt, hơi chua và chát, ăn gắt cổ. Loại điều vàng thườ ng có

quả lớn hơn, nhiều nướ c và vị ngọt hơn giống điều đỏ. Hạt điều hình quả thận, khi

còn tươi có màu xanh, khi khô chuyển thành màu nâu xám; có chiều dài trung bình





6

2,5 – 3,5 cm, r ộng 2 cm, dày 1 – 1,5 cm, tr ọng lượ ng 5 – 6 g, gồm vỏ và nhân điều.

Trong đó:

Phần vỏ ngoài, chiếm 70% tr ọng lượ ng hạt, có ba lớ p. Vỏ ngoài dai, cứng, vỏ

giữa xố p có cấu tạo hình tổ ong, trong chứa dầu. Tr ọng lượ ng dầu vỏ hạt điều

khoảng 21% tr ọng lượ ng hạt. Vỏ trong r ất cứng

Phần vỏ lụa bao quanh nhân, chiếm 5% tr ọng lượ ng hạt

Phần nhân điều chiếm 25% tr ọng lượ ng hạt, nhân màu tr ắng, chứa nhiều dầu,

ăn bùi béo và thơ m [7].

Hình 1. 2 C ấ u tạ o quả điều

Các bộ phận của quả điều bao gồm: Cashew apple (quả giả), testa skin (vỏ

lụa), nut shell (vỏ cứng), kernel (nhân điều) [5].

Sản phẩm của cây điều gồm:

Trái điều: chứa nhiều vitamin B và C, có thể ăn sống, chế biến làm nướ c giải

khát, mứt, làm thức ăn gia súc…

Nhân hạt điều: có giá tr ị dinh dưỡng cao, dùng để ăn, sử dụng trong công

nghiệ p chế biến thực phẩm (chocolate, bánh k ẹo,..), làm dầu thực vật..

Dầu vỏ hạt điều: trích ly từ vỏ hạt điều trong quá trình chế biến tách nhân hạt

điều, đượ c sử dụng để điều chế Verni, sơn chống thấm, dầu sơn mài,… phần vỏ còn

lại sau trích ly dùng làm chất đốt.

Lá và thân: đượ c sử dụng làm dượ c liệu, hóa chất

Gỗ: thân điều dùng làm gỗ mộc và nguyên liệu giấy [5]





7

1.1.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ điều ở Việt Nam

Ở Việt Nam ta trước đây, nông dân trồng điều hoàn toàn không chăm sóc, bón

phân, tưới nướ c. Chỉ từ những năm 90 thế k ỷ XX tr ở lại đây, khi sản phẩm hạt điều

xuất khẩu đượ c và tr ở nên có giá tr ị cao thì cây điều mới đượ c coi là cây tr ồng nông

nghiệ p, có vai trò, vị trí tương tự như cây cà phê, cao su.

Năm 2008, diện tích gieo tr ồng điều của Việt Nam là 421.498 ha, giảm 15.502

ha, tương đương giảm 3,55 % so với năm 2007. Trong đó, diện tích điều ở miền

Nam đạt 420.098 ha, giảm 7 %; còn diện tích ở miền Bắc là 1400 ha, giảm 51 % so

vớ i 2007. Tuy giảm đáng kể trong năm 2008, nhưng xét trong vòng 10 năm trở lại

đây, diện tích gieo tr ồng Điều ở Việt Nam vẫn tăng, trung bình khoảng 23.000

ha/năm, tốc độ tăng trưởng đạt 8 % năm [1].

Sự thay đổi diện tích tr ồng điều ở nước ta trong giai đoạn 2000 – 2013 thể

hiện ở hình 1.3. (Bảng số liệu Phụ lục 4).

Hình 1. 3 Sự thay đổ i diệ n tích trồng điều ở nước ta giai đoạ n 2000-2013.

Theo thống k ê của Cục Trồng trọt thuộc Bộ NN & PTNT cho thấy diện tích

tr ồng điều giảm mạnh gần 107.392 ha trong vòng 7 năm qua xuống còn 326.037 ha

100

150

200

250

300

350

400

450

500

2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014

Diện tích

(×1000 ha)

Năm





8

năm 2012. Kết quả là nguồn cung cấp trong nước chỉ đáp ứng 30m% khả năng chế

biến và hiện đang giảm. Nguyên nhân là do nông dân đang có xu hướng chặt bỏ cây

điều để trồng rừng, hoặc trồng những cây công nghiệp khác như cao su, hồ

tiêu…Điều này đòi hỏi cần có một chiến lược phát triển để ngành điều

Việt Nam phát triển một cách bền vững trong những năm tới.

Điều được trồng ở 23 tỉnh (thành phố), trong đó ít nhất là tỉnh Long An (75

ha) và nhiều nhất là tỉnh Bình Phước (196.029 ha), tiếp đến là tỉnh Đồng Nai

(50.092 ha).

Thị trường xuất khẩu chủ lực của nhân điều Việt Nam là Mỹ: 42 %, Trung

Quốc: 17 %, EU: 20 %, Australia, Canada, Nhật,… và đang tiếp tục mở rộng. Ngoài

sản phẩm chính là nhân điều, mỗi năm ta còn xuất khẩu 15.000 tấn dầu vỏ hạt điều

tạo thêm 6.45 triệu USD [1].

Bảng 1. 1 Thị trườ ng xuất khẩu hạt điều của Việt Nam 11 tháng đầu năm2012 (ĐVT: USD) [13].

Thị trường Tháng11/2012

11 tháng/2012

% tăng, giảm

KN T11/2012so với

T10/2012

% tăng,

giảm11T/2012 so

với cùng kỳ

Tổng cộng 123.132.507 1.357.228.959 -10,66 +1,61

Hoa K ỳ 31.739.040 376.446.462 +18,58 +0,87

Trung quốc 32.466.162 260.294.320 -8,61 +4,34

Hà Lan 15.957.259 161.674.353 -34,92 -20,14

Australia 7.219.326 96.574.579 -30,70 +1,18

Nga 3.088.886 49.006.277 +23,25 -1,93

Anh 2.402.908 46.514.305 -26,61 +2,67

Canada 6.142.667 45.270.781 +63,19 +2,59

Thái Lan 2.518.185 33.880.096 +50,78 +38,10

Đức 1.025.383 26.736.447 -50,48 +43,89

Israel 1.814.421 23.277.213 -19,35 +65,96





9

Italia 708.274 18.889.961 -59,80 +86,97

Ấn Độ 1.131.983 15.845.624 +258,69 +32,16

Tiểu vương quốc

Ả Rập thống

nhất

485.086 15.128.128 -80,85 -28,08

Đài Loan 1.615.173 14.807.656 +65,88 +19,79

New Zealand 782.902 13.096.189 -43,93 +8,09

Tây Ban Nha 533.211 10.130.437 -44,10 +1,32

Hồng Kông 1.100.590 9.397.787 -16,37 +11,14

Pháp 540.999 8.586.539 -58,71 +14,02

Nhật Bản 849.506 8.358.961 -2,99 +9,74

Nam Phi 205.885 7.291.514 -77,33 +15,23

Philippines 477.182 6.394.313 +9,17 +164,46

Ucraina 922.787 5.228.001 +193,58 +5,32

Nauy 441.680 4.941.354 +150,54 -26,68

Singapore 444.542 3.961.912 -46,88 -47,65

Pakistan 1.063.785 3.405.592 +20,17 -19,22

Bỉ 133.392 3.150.749 -53,75 +40,13

Malaysia 51.100 1.145.379 -91,93 -73,83

Hy Lạp 250.059 581.059 +88,58 -70,81

Riêng trong tháng 2/2014, xuất khẩu hạt điều cả nước ước đạt 9.000 tấn, vớ i

kim ngạch là 57 triệu USD. Tính chung 2 tháng đầu năm nay, khối lượ ng xuất khẩu

đạt 28.000 tấn vớ i giá tr ị 169 triệu USD, giảm 0,1 % về khối lượng, nhưng tăng hơn

2 % về giá tr ị so vớ i cùng k ỳ năm 2013. Khối lượ ng hạt điều xuất khẩu tháng

5/2014 ước đạt 23 nghìn tấn với giá trị đạt 151 triệu USD, đưa khối lượng xuất khẩu

năm tháng đầu năm 2014 đạt 98 nghìn tấn với 618 triệu USD.

Song song với sự phát triển của ngành điều, các nhà khoa học cũng cần đầu tư

nghiên cứu để tìm ra những giống điều có năng suất cao, quy tr ình chăm sóc và





10

phòng tr ừ sâu bệnh góp phần tăng năng suất cây tr ồng. Đồng thời tăng thêm các

chương tr ình khuyến nông từ Trung ương đến địa phương với các biện pháp tập

huấn, chyển giao kỹ thuật và đầu tư hỗ trợ vốn các mô hình đầu tư thâm canh, cải

tạo diện tích điều giống cũ và tr ồng mới giống điều cao sản.

Với những ưu thế và k ết quả đạt được trong những năm qua, cây điều đã hoàn

toàn khẳng định được tiềm năng và triển vọng tốt trong hệ thống giống cây trồng

Việt Nam.

1.2.

Nhân hạt điều

Hình 1. 4 Nhân hạt điều

Thành phần của nhân hạt điều bao gồm:

- Các chất khoáng như: P (0,88 %), K (0,57 %), Ca (0,04 %), Mg (0,28 %),

Fe, Na, Zn, Cu, Mn

- Các chất đạm: chứa trên 20 % các chất đạm thực vật, về số lượng tương

đương đậu nành và đậu phộng nhưng về chất thì tương đương vớ i thịt, tr ứng

sữa. Bao gồm nhiều loại acid amin như: glutamic acid (20,0 %), leucine

(11,93 %), arginine (10,30 %), tyrosine (3,2%), lysine (3,32 %), threonine

(2,78 %), …

- Chất béo: các acid béo hỗ tr ợ việc điều chỉnh sự cân bằng của các chất béo

bão hòa và cholesterol trong các tế bào EFAs , gồm các acid béo của nhân





11

điều như: acid oleic (73,3 %), acid linoleic (7,67 %), acid palmitic (0,89

%), stearic acid (11,24 %), Lignoseric acid (0,15 %).

- Cacbohydrat : hàm lượng đườ ng khử từ 1 - 3 %, các loại đườ ng không

khử từ 2,4 – 8,7 %. Hàm lượ ng tinh bột 23,49 %.

- Vitamin: chứa nhiều vitamin, đặc biệt là vitamin B1, vitamin E.

Năng lượng nhân điều cung cấ p là 6000 calo/1kg thực phẩm.

Trong nhân điều, thành phần đến 80 % chất béo chưa bão hòa có tác dụng

điều hòa và làm giảm lượng cholesterol trong máu giúp tránh đượ c các bệnh về

tim mạch. Thành phần xơ trong nhân điều có tác dụng chữa táo bón, bảo vệ cơthể khỏi bệnh ung thư, thận và viêm ruột thừa. Nhân hạt điều là một sản phẩm

có giá tr ị dinh dưỡ ng và giá tr ị kinh tế cao.

Nhân điều có thể làm thực phẩm ăn liền, hoặc làm nguyên liệu cho dầu

điều, khô dầu điều có thể làm bột dinh dưỡ ng mang lại nhiều công dụng lớ n.

1.2.1. Quy trình sản xuất nhân điều





12

Hạt điều

Tiế p nhận nguyên liệu

Sàng phân loại

Ngâm ủ, hấ p

Cắt tách

Phân cỡ nhân điều

Sấy

Bóc vỏ lụa

Phân loại

Hun trùng

Nạ p CO2

Đóng gói

Sản phẩm

Hình 1. 5 Quy trình sả n xuấ t nhân hạt đ ều.





13

Thuyết minh quy tr ình sản xuất:

Tiếp nhận nguyên liệu: Mục đích tiếp nhận những lô nguyên liệu đạt yêu cầu

cho sản xuất đó là những lô hạt điều không sâu mọt, màu sắc đạt yêu cầu, không lẫncát sạn…Tiến hành đánh giá theo phương pháp cảm quan và phương pháp đo độ ẩm

sao cho không có màu sắc và mùi lạ, tỷ lệ sâu mọt và nấm mốc cho phép, kiểm tra

độ ẩm, đếm số lượng hạt/kg.

Sàng phân loại: Mục đích nhằm phân cỡ hạt điều phù hợp cho công đoạn

ngâm ủ, hấp, cắt tách, loại bỏ các tạp chất cơ học. Dung thiết bị kiểu sang lồng quay

hình lục giác có lưới để phân loại.

Ngâm ủ, hấp: Mục đích làm cho khối lượng đạt độ ẩm 15 – 16 % tạo điều kiện choquá trình hấp đồng thời tiêu diệt vi sinh vật, làm sạch bụi bám tr ên bề mặt hạt. Nguyên

liệu được chuyển lên bồn chứa nhờ gầu tải, nước ấm có nhiệt độ 40 – 450C được phun

thành tia đều lên lớp nguyên liệu với tần suất 10 phút/lần sau 15 phút lại phun. Tổng thời

gian ủ từ 12 – 15 giờ. Sau đó đưa nguyên liệu lên thiết bị hấp nhờ vít tải.

Cắt tách: Mục đích lấy vỏ ra khỏi nhân để thu lại nhân điều mang lại giá trị

kinh tế cao hơn. Công đoạn này được thực hiện nhờ sử dụng máy cắt tách vỏ , mỗi

công nhân điều khiển một máy cắt tách vỏ thủ công.Phân cỡ nhân điều: được thực hiện nhờ máy phân cỡ kiểu trục để tạo điều kiện

cho công đoạn sấy sau này.

Sấy: Mục đích làm bay hơi nước để sản phẩm đạt đến độ khô theo yêu cầu,

thuận tiện cho quá tr ình bảo quản và lưu kho, tạo điều kiện cho quá tr ình bóc vỏ lụa

và tiêu diệt vi sinh vật. Sử dụng không khí nóng để sấy thường nhiệt độ là 750C.

Bóc vỏ lụa: Mục đích loại bỏ lớp vỏ lụa bên ngoài vì lớp ngày chứa nhiều chất

đắng chát và không có giá tr ị dinh dưỡng. Dùng mũi dao khẩy nhẹ phần cong lõmcủa hạt và dùng dao gạt nhẹ quanh hạt, không để xướt nhân và làm vỡ nhân.

Phân loại: Điều sau bóc vỏ lụa được đem đi phân loại theo cỡ nhằm tăng giá

tr ị sản phẩm.

Hun trùng: Mục đích tiêu diệt vi sinh vật và kéo dài thời gian bảo quản.

Sau đó đong vào khay nhựa hay bao PP, PE cân tịnh, đem vào phòng hun trùng

trong khoảng thời gian 7 ngày đối với khay 22,68kg, và 3 tháng đối với túi PE 48,36 kg.





14

1.2.2. Các phương pháp xử lý tách nhân điều [10], [20].

Hiện nay, quá trình tách nhân và dầu đang tiến hành tại các nhà máy chế biến

nhân điều vớ i 2 giai đoạn chính: Giai đoạn 1 gia nhiệt hạt điều trong dầu vỏ hạt điều

để tách dầu và làm chín nhân điều; giai đoạn 2 tách vỏ hạt thu hồi nhân

1.2.2.1. Phương pháp dùng nhiệt

Với phương pháp này nguyên tắc k ỹ thuật là dùng nhiệt để làm cho vỏ hạt vỡ

ra để dầu bên trong vỏ chảy ra, làm chín nhân, giòn vỏ để chuẩn bị cho giai đoạn

tách vỏ hạt, thu hồi nhân.

- Phương pháp rang đơn giản:

Rang hạt điều tr ực tiế p trong một chảo hở hoặc trong một thùng rang hình ống

có đục lỗ. Trong quá trình rang vỏ hạt điều cháy xém lại, vỡ ra để dầu trong vỏ chảy

ra ngoài. Phương pháp này dầu bị trùng hợ p một phần và có lẫn một số tạ p chất

khác nên dầu thu đượ c chất lượ ng kém và hiệu suất thấ p. Nhân hạt dễ bị cháy xém

và vỡ vụn. Điều kiện lao động của công nhân vất vả, kém an toàn lao động. Phương

pháp này hiện không sử dụng trong công nghiệ p

- Phương pháp dùng chính dầu vỏ hạt điều để rang:Đây là một phương pháp chế biến phổ biến vẫn được ưa chuộng cho đến nay

mặc dù phương pháp này đã đượ c áp dụng ở Ấn Độ từ năm 1935, bao gồm các giai

đoạn:

Xử lý nướ c: ngâm hạt điều vào nước để hạt đạt độ ẩm 15 – 17%, mục đích của

công đoạn này là để khi rang vỏ hạt vỡ , dầu chảy nhanh, nhiều, dễ tách vỏ.

Xử lý nhiệt (rang): dùng chính dầu vỏ hạt điều để rang, đun dầu vỏ tớ i nhiệt

độ 1800C – 1900C, cho hạt đã xử lý nướ c vào, giữ trong dầu 2 – 4 phút r ồi vớ t ra.

Dầu trong vỏ chảy ra sẽ đượ c lấy dần theo lớ p trên mặt.

Phương pháp này có ưu điểm là nhân đạt tỷ lệ nguyên vẹn cao, dầu vỏ đạt

chất lượ ng tốt, đáp ứng đượ c các tiêu chuẩn xuất khẩu và sử dụng trong công

nghiệ p, thiết bị đơn giản, điều kiện lao động của công nhân đượ c cải thiện và đảm

bảo an toàn lao động. Có thể áp dụng cho mọi qui mô sản xuất.





15

Tuy vậy phương pháp này còn có một số hạn chế như nếu không cơ giớ i hóa

được khâu đậ p hạt thì năng suất bóc nhân thấ p

- Phương pháp dùng hơi nướ c quá nhiệt:

Cho hạt vào nồi hấp dùng hơi nướ c quá nhiệt đun nóng tớ i nhiệt độ 3000C để

làm cho vỏ vỡ ra dầu trong vỏ sẽ chảy ra. Phương pháp này có ưu điểm chất lượ ng

nhân hạt và dầu đều cao nhưng thiết bị tương đối phức tạ p, chỉ thích hợ p trong các

nhà máy có công suất lớ n.

1.2.2.2. Các phương pháp chế biến khác

- Phương pháp đông lạnh:

Làm lạnh hạt điều tớ i nhiệt độ đủ làm cho dầu ở trong vỏ hạt đông cứng lại r ồi

đậ p hạt tách lấy nhân còn dầu trong vỏ đượ c lấy ra bằng cách ép hoặc dùng dung

môi trích ly ra. Phương pháp này đượ c áp dụng ở Tandania.

- Phương pháp dùng dòng điện cao tần:

Dướ i tác dụng của dòng điện cao tần dầu trong vỏ sẽ chảy ra khi đã lấy hết

dầu khỏi vỏ mới đậ p hạt lấy nhân. Phương pháp này đã đượ c áp dụng ở

Môdămbich. - Phương pháp dùng dung môi:

Dùng dung môi thích hợp để trích ly dầu ra khỏi vỏ, phương pháp này cho

phép trích xuất tối đa lượ ng dầu trong vỏ hạt nhưng tốn kém và đòi hỏi k ỹ thuật cao

nên ít phổ biến. Các dung môi có thể dùng như hexan, benzene, toluene, ancol.

- Phương pháp rang hạt dùng hợ p kim nóng chảy:

Dùng một hợ p kim có nhiệt độ nóng chảy ở 2000C để rang hạt làm cho vỏ vỡ

ra và dầu trong vỏ chảy ra nổi lên trên bề mặt hợp kim và đượ c lấy ra. Phương pháp

này chỉ có ý ngh ĩa về mặt khoa học, chưa đượ c sử dụng trong sản xuất.

1.2.3.

Vấn đề môi trường trong sản xuất hạt điều

Công nghệ sản xuất để tạo nhân hạt điều từ hạt điều thô được áp dụng chính

hiện nay là công nghệ chao dầu hoặc hấp.

Ở phương pháp chao dầu, ô nhiễm môi trường là do khí thải và nước thải.

Khí thải chính là khói bụi, acid anacardic và các dẫn suất sản phẩm cháy không





16

hoàn toàn của của nó từ lò đốt hơi và từ chảo chao. Trong quá tr ình ngâm ẩm trước

khi chao dầu, lượng nướ c thải ra trung bình của một nhà máy chế biến hạt điều công

suất 35 tấn/ngày là khoảng 3 – 5 m3/ngày. Do chỉ tiếp xúc với vỏ ngoài của hạt điều

nên nước thải sản xuất chỉ chứa chất rắn lơ lửng (đất cát) và một phần dầu vỏ hạt

điều. Ngoài ra, một lượng nước nhỏ (30 lít/giờ) nước thải phát sinh từ cửa buồng

đốt hạt điều thô có chứa dầu điều và tro. Loại nước thải này có lưu lượng ít nhưng

nồng độ các chất ô nhiễm rất cao.

Ở phương pháp hấp, ô nhiễm môi trường do khí thải và chất rắn gây ra.

Công nghệ hấp bằng nhiệt hơi nước sử dụng hệ thống lò hơi với nhiên liệu chủ yếulà than đá. Trong trường hợp công suất chế biến trung b ình 30 – 35 tấn/ngày thì 1 lò

hơi sử dụng khoảng 2 tấn nguyên liệu, mức tiêu hao nhiên liệu của lò hơi là 300

kg/giờ đối với than antraxit. Tại công đoạn hấp sản phẩm, lượng nước thải phát sinh

chủ yếu là nước ngưng tụ từ hơi lò hơi và nước hấp hạt điều. Trong hai nguồn thải

này thì nguồn nước thải hấp hạt điều có mức độ ô nhiễm cao nhất. Nếu không có

biện pháp xử lý triệt để thì sẽ gây tác động tiêu cực đến nguồn tiếp nhận.

Trong quá trình sản xuất hạt điều, khối lượng chất thải rắn (sinh ra chủ yếu

từ vỏ hạt) là r ất lớn chiếm 60 % sau quá trình tách nhân hạt điều. Từ lâu các cơ sở

chế biến hạt điều xuất khẩu đều coi vỏ hạt điều là rác, đa số bị loại bỏ hoặc đem đốt

gây lãng phí và ô nhiễm môi trường. Nhưng vỏ, bã và dầu vỏ hạt điều là chất dễ

cháy, cung cấ p nhiều nhiệt lượ ng, vì vậy hiện nay các nhà máy, xí nghiệp thườ ng sử

dụng làm nhiên liệu đốt trong quá trình sản xuất hoặc bán cho các lò gạch làm

nguyên liệu đốt.. Tuy nhiên, khí thải phát sinh từ quá trình đốt vỏ, bã và dầu vỏ hạtĐiều chứa nhiều chất độc hại tồn tại trong môi trườ ng không khí và khó xử lý.K ết

quả nghiên cứu từ các nhà máy cho thấy, hàm lượng tro trung bình của vỏ hạt điều

sau đốt chiếm khoảng 6,5%. Như vậy, lượng chất thải phát sinh hằng ngày r ất lớn,

là nguyên nhân tiềm tàng gây ô nhiễm môi trường. Ô nhiễm nhất vẫn là khí thải,

trong đó đặc trưng nhất vẫn là mùi hôi.





17

1.3. Tổng quan về vỏ và dầu vỏ hạt điều

1.3.1.

Vỏ hạt điều và hướng sử dụng vỏ hạt điều

Vỏ hạt điều thường dày 0,4 cm, chiếm 60 % tr ọng lượng hạt, gồm 3 lớp: lớp vỏ

ngoài màu xanh dai, nhẵn cứng; lớp giữa xốp có cấu trúc tổ ong, trong chứa dịch dầu

phenolic gọi là CNSL; lớp vỏ trong màu nâu xám, r ất cứng bao bọc nhân và lớp vỏ lụa.

Hình 1. 6. C ấ u tạ o vỏ hạt điều

Thành phần hóa học vỏ hạt điều được thể hiện ở hình 1.6 bao gồm các thành

phần cellulose, chất khoáng, carbon và đường, chất chứa protein, tro, chất trích ly

(CNSL). Tổng giá trị calo là 5056 Kcal/Kg, có tỷ trọng 0,4430 g/cc.

Hình 1. 7 Thành phầ n vỏ hạt điều

11.50%1.60%

17.35%

37.44%

6.47%

4.06%

21.58%

Độ ẩm

Chất khoáng

Cellulose

Vỏ ngoài

Lớ p vỏ giữa

Lớ p vỏ trong

Nhân điều





18

Vỏ hạt điều hiện nay của các công ty sản xuất điều đa phần bị thải bỏ, hoặc

bán như phụ phẩm với giá rẻ, các nơi thu mua dùng vỏ hạt điều để đốt, hoặc ép lấy

dầu (CNSL) thô để bán. Việc sản xuất dầu vỏ hạt điều không những đem lại hiệu

quả kinh tế cho doanh nghiệ p, mà còn giải quyết các vấn đề về lao động, ô nhiễm

môi trườ ng. Thị trườ ng xuất khẩu gần đây cũng mở r ộng hơn, ngoài Trung Quốc

còn có EU, Nhật Bản...

Vỏ hạt điều được sử dụng để sản xuất các sản phẩm tinh chế như: các mặt

hàng dầu tinh luyện, dầu cardanol, than, than hoạt tính và sản xuất bột ma sát; trong

vỏ hạt điều có chứa các chất có thể sản xuất được sơn chống rỉ dùng trong côngnghiệp tàu biển, keo dẫn đặc biệt trong linh kiện điện tử [19], [20].

1.3.2. Thành phần, tính chất dầu vỏ hạt điều

1.3.2.1. Tính chất và các chỉ tiêu của dầu vỏ hạt điều.

Dầu vỏ hạt điều thương phẩm trên thế giới có màu nâu, mùi hăng, không tan

trong nướ c; tan trong acetone, n-hexan, toluene,… Một số đặc tính lý hóa của

DVHĐ thể hiện trong bảng 1.4 [2], [10].

Các đặc tính DVHĐ thương phẩm có trên thị trườ ng đượ c nghiên cứu đối vớ i

giống điều ở tỉnh Bình Phướ c vớ i các chỉ tiêu cơ bản được đánh giá qua các phương

pháp tách DVHĐ. Bao gồm độ nhớ t, tỷ tr ọng, chỉ số acid, chỉ số Iod, chỉ số xà

phòng hóa, độ tro, độ ẩm và chỉ số khúc xạ của DVHĐ thu đượ c từ phương pháp xử

lý nhiệt, phương pháp trích ly dung môi và phương pháp ép lạnh.





19

Bảng 1. 2 Đặc tính một số loại dầu vỏ hạt điều thương phẩm

Đặc tính Phương pháp tách dầu điều

Nhiệt Dung môi Ép lạnh

Độ nhớ t (cps, max) 800 (25 C) 550 (30 C) -

Tỷ tr ọng 0,955 – 0,975(250C)

0,95 – 0,97(300C)

0,9668 – 1,0131(260C)

Chỉ số Axit 14 - 94 – 107

Chỉ số xà phòng hóa - - 106 – 119

Chỉ số Iod 240 250 270 – 296

Độ tro 1% 1% -

Độ ẩm 0,5% 1% -

Chỉ số khúc xạ (41,50C) - - 1,5158

Các chỉ tiêu hóa lý của dầu vỏ hạt điều:

Tỷ tr ọng là tỷ số giữa khối lượ ng riêng của một chất so vớ i khối lượ ng riêng

của chất đối chứng, thườ ng là nướ c. Là đại lượng đặc trưng cho độ nặng nhẹ, độ

chắc của nhiên liệu.

Độ nhớt là đại lượng đặc trưng cho trở lực ma sát nội tại sinh ra giữa các phân

tử khi có sự chuyển động trượ t lên nhau. Độ nhớt động lực là số đo lực cần thiết để

làm trượ t một lớ p dầu trên một lớ p dầu khác. Đơn vị thườ ng dùng là centiPoise (cP

= mPa.s).

Hàm lượng nước hay nói cách khác là độ ẩm của dầu, là phần trăm lượ ng

nướ c tồn tại trong dầu; hàm lượng nướ c của dầu sẽ ảnh hưởng đến thông số nhiệt

tr ị, tỷ tr ọng dầu gây tr ở ngại cho quá trình cháy.

Hàm lượ ng tro là phần trăm các chất r ắn còn lại sau khi đốt ở nhiệt độ cao (550

- 6000C). Hàm lượ ng tro của nhiên liệu ảnh hưởng đến độ bền của động cơ.

Chỉ số acid của dầu là số mg KOH cần dùng để trung hòa những acid béo tự

do có trong dầu.

Điểm chớ p cháy là nhiệt độ thấ p nhất dướ i áp suất khí quyển mà hơi dầu sẽ

chớ p cháy khi gặ p ngọn lửa. Điểm chớ p cháy cốc hở dùng để đánh giá nguy cơ





20

cháy của dầu nhớ t khi tồn tr ữ, đong rót; điểm chớ p cháy cốc kín dùng để đánh giá

tình tr ạng của dầu nhớ t khi đang sử dụng trong máy móc. Đối vớ i cùng một loại

dầu, điểm chớ p cháy cốc hở cao hơn điểm chớ p cháy cốc kín.

Nhiệt tr ị là lượ ng nhiệt giải phóng ra khi cháy hoàn toàn với oxi và ngưng tụ

các sản phẩm tớ i một nhiệt độ xác định. Đơn vị của nhiệt tr ị đượ c tính theo

Kcal/Kg, hoặc KJ/Kg. Ta có hệ số chuyển đổi giữa 2 đơn vị như sau:

1Kcal/kg = 4,19 KJ/Kg.

1.3.2.2. Thành phần của dầu vỏ hạt điều.

Trong hạt, dầu có tác dụng bảo vệ nhân khỏi bị sâu hại. Thành phần hóa học

của dầu thay đổi theo phương pháp tách dầu và nhiệt độ sử dụng. Trong dầu vỏ hạt

điều tự nhiên có hai thành phần chính là axit anacardic 80,9 % và cardol 10 – 15 %,

còn lại là dẫn xuất methyl của cardol.

Công thức cấu tạo của các thành phần cấu tử chính trong dầu vỏ hạt điều đượ c

mô tả ở hình 1.7 . Cấu tạo gồm các phenol có vòng benzene và mạch nhánh

hydrocarbon dài.

Hình 1. 8 C ấ u tử chính trong d ầu vỏ hạt điều

Cardol (2), chất lỏng, màu vàng, không bay hơi, nhanh sẫm màu khi gặ p

không khí và là thành phần có tính ăn da, làm r ộ p da tay.





21

Axit anacardic (1) là lipid phenolic có công thức C22H32O3 có mùi nồng và

thơm, dễ bị khử nhóm cacboxyl khi đun nóng tạo thành cardanol. Công dụng diệt

khuẩn, diệt nấm mốc.

Cardanol (3) là chất quan tr ọng nhất, quyết định giá tr ị dầu vỏ hạt điều thương

mại, khi tỷ lệ chất này cao thì dầu càng có giá tr ị. Các thành phần của Cardanol

thương mại khác ở mức độ chưa bão hòa của các chuỗi bên, nhưng cho các mục

đích thực tế, nó có thể được đại diện bởi công thức sau đây.

C6H4 (OH)-(CH2)7-CH=CH-CH2-CH =CH(CH2)2-CH 3

Thông số kỹ thuật của cardanol: trọng lượng riêng ở 300C là 0,927 – 0,95, độ

nhớt ở 300C là 40 -65 cPs.

Caardanol là thánh phần quan trọng của DVHĐ, hiện nay đã có nhiều nghiên

cứu tách chiết và ứng dụng cardanol trong lĩnh vực công nghiệp, như sản xuất má

phanh, bột ma sát, nhựa carboxyl nhờ vào tính chất chưa bão hòa của cardanol.

Ngoài ra trong DVHĐ chứa 2–methyl cardol (4) vớ i tỷ lệ thấ p [11], [13], [17].

Thành phần các chất có trong DVHĐ thể hiện trong bảng 1.3 qua các nghiên

cứu của các chuyên gia trong nhiều năm qua. Các thành phần của DVHĐ cũng thay

đổi tùy thuộc vào loại giống điều, phương pháp tách dầu sử dụng.

Bảng 1. 3 Thành phần các chất có trong DVHĐ

Tác giả Anacardic

acid (%)

Cardol (%) Cardanol

(%)

2-methyl

cardol (%)

Cornelius (1966) 90 10 - -

Hammonds (1997 82 13,8 1,6 2,6

Tyman et al 74,1 -77,4 15,0 – 20,1 1,2 – 9,2 1,7 – 2,6

Ohler (1979) 90 10 - -

Tyman (1980) 80 15 R ất ít R ất ít

Chemical Data

(s.d. after 1986)

82 13,8 1,6 2,6





22

Để thu nhận nhân hạt, trướ c hết phải tách dầu ra khỏi vỏ, phương pháp thông

dụng nhất đượ c sử dụng là gia nhiệt tớ i 1800C. Trong quá trình gia nhiệt, thành

phần chính của dầu là axit anacardic chuyển hóa thành cardanol. Do vậy, dầu

thương mại chứa khoảng 60 – 65 % Cardanol, 15 – 20 % cardol còn lại gồm axit

anacardic và các hợ p chất đã bị trùng hợ p [2], [11], [16].

Dầu vỏ hạt điều đượ c thu chủ yếu từ quá trình tách nhân điều, qua quá trình

chao dầu, CNSL sẽ thoát ra ngoài, gần 50% số dầu vỏ hạt điều có trong hạt đượ c

thu theo cách này, bã vỏ sau tách nhân chứa một lượ ng dầu khá lớn, để thu dầu triệt

để người ta thườ ng sử dụng các phương pháp như ép, hay trích ly bằng dung môi,…

1.3.3. Ứng dụng dầu vỏ hạt điều

Hiện nay, với 219 cơ sở chế biến, tổng công suất thiết k ế của ngành chế biến

điều đã đạt 674.200 tấn điều nguyên liệu/năm. Việc nghiên cứu các ứng dụng của

DVHĐ có ý nghĩa thực tiễn cao. DVHĐ có rất nhiều ứng dụng, đã có khoảng hơn

200 phát minh nghiên cứu về ứng dụng của DVHĐ. DVHĐ có thể tham gia các

phản ứng ngưng tụ vớ i formaldehyde qua nhân phenol tạo nhựa cardanol

formandehyde hoặc trùng hợ p qua mạch nhánh chưa bão hòa để tạo thành các sản phẩm nhựa có các đặc tính sau:

Nhựa sau khi đóng rắn vẫn giữ đượ c độ dẻo cao hơn so vớ i các nhựa phenol

khác nhất là ở nhiệt độ cao, có thể hòa tan hoặc tương hợ p vớ i các hydrocacbua

tương tự như các nhựa trên cơ sở alkylphenol, có thể chống đượ c axit, kiềm do bản

chất k ỵ nướ c của các mạch hydrocacbon.

Do tính chất của acid anacardic DVHĐ đượ c ứng dụng làm thuốc diệt hay xua

đuổi côn trùng, bảo vệ gỗ chống mối mọt.

Trùng hợ p cardanol làm bột ma sát, sơn hà chống dính cho tàu biển.

Làm vecni, dầu cho tranh sơn mài nhờ tính chất màu sắc của DVHĐ.

Mớ i gần đây, DVHĐ đượ c nghiên cứu phối tr ộn vớ i dầu F.O làm nhiên liệu

đốt, một vài thử nghiệm phối trôi dầu D.O làm nhiên liệu cho động cơ diesel.

Theo nghiên cứu, trên 90 % lượng DVHĐ trên thế giới đượ c nhậ p khẩu bở i

Mỹ, Anh và Nhật Bản vớ i các ứng dụng thể hiện ở bảng [2], [11], [18], [19], [20].





23

Bảng 1. 4 Các nghiên cứ u và các ứ ng dụng chính của DVHĐ

Ứ ng dụng Tác giả

Bảo vệ gỗ, chống mối mọt Wolcott (1944)

Nhựa ép chống ma sát Dhamaney et al (1979), Hughes

Xi măng bền hóa chất, sơn, vecni Evans (1955)

Thuốc tr ừ sâu, diệt côn trùng Ramaiah (1976)

Dầu cho tranh sơn mài REDECO (1989)

Thuốc chống ung thư Duke, Kubo et al, Muroi et al (1993)

Phối tr ộn CNSL vớ i ethanol trongnhiên liệu động cơ diesel.

A.Velmurugan, M.loganathan (2012)

Trong việc ứng dụng vỏ hạt điều làm nhiên liệu, chủ yếu là nhiên liệu đốt thay

thế cho dầu F.O trong các nhà máy sản xuất Silicat, gạch Cramit, luyện nhôm, lò

hơi công nghiệ p… vì các ưu điểm về nhiệt tr ị và độ nhớ t thấ p, và do đặc tính của

dầu vỏ điều không đông đặc.

Dầu vỏ hạt điều đượ c phối tr ộn vớ i dầu và băng phiến trong động cơ diesellàm giảm khí thải và hiệu suất đốt cháy [16].

Trong khi đó vấn đề thu hồi và sử dụng dầu vỏ điều hiện nay ở nước ta chưa

được quan tâm đúng mức. Do đó, cần có thêm nhiều nghiên cứu ứng dụng dầu vỏ

hạt điều.

1.3.4.

Tình hình sản xuất, tiềm năng và triển vọng của dầu vỏ hạt điều ở nước ta.

Dầu vỏ hạt điều (DVHĐ) có giá tr ị sử dụng r ất cao trong các ngành công

nghiệp sơn, hóa dầu, và l ĩnh vực nhiên liệu.

Năm 2002 công ty Chế biến xuất nhậ p khẩu nông sản thực phẩm Đồng Nai

(Donafoods) đã xuất khẩu 1.000 tấn dầu vỏ hạt điều sang thị trường các nướ c châu

Âu. Giá dầu vỏ hạt điều dao động từ 280 đến 360 USD/tấn đã mang lại lợ i nhuận

cao cho Công ty. Công trình chế biến dầu từ vỏ hạt điều là đề tài nghiên cứu của

trường Đại học Bách khoa TP.HCM phối hợ p với Công ty Donafoods đưa vào ứng

dụng từ năm 1999 nhằm tận dụng vỏ hạt điều để sản xuất dầu xuất khẩu thay vì





24

dùng vỏ hạt điều làm chất đốt như trước đây. Đây là đề tài nghiên cứu ứng dụng chế

biến dầu từ vỏ hạt điều lần đầu tiên đượ c áp dụng thành công ở Việt Nam, mở ra

khả năng chế biến phế phẩm vỏ hạt điều ở tất cả các doanh nghiệ p chế biến hạt điều

trong nước. Công ty Donafoods đã xây dựng xưở ng sản xuất dầu vớ i các máy móc

thiết bị sản xuất trong nướ c có khả năng tiêu thụ 40 tấn nguyên liệu vỏ hạt

điều/ngày và cho ra lò từ 6 đến 8 tấn dầu. Ngoài ra, Công ty đang cùng Trường Đại

học Bách Khoa TP.HCM tiế p tục nghiên cứu các chế phẩm từ vỏ hạt điều như gỗ

dán, sơn chống ồn cho tàu biển, vecni...[8].

Hình 1. 9 Ép d ầu vỏ hạt điều tại công ty Donafoods.

Năm 2007, nước ta đã có trên mười cơ sở chế biến dầu điều từ vỏ hạt điều vớ i

sản lượng dao động từ 12.000 -15.000 tấn/năm. Giá xuất khẩu đạt 425 – 450USD/tấn. Sản lượ ng dầu ướ c tính nếu chế biến toàn bộ hơn 310 ngàn tấn vỏ hạt điều

là 46,4 ngàn tấn.

Theo ông Nguyễn Thái Học, Chủ tịch Hiệ p hội Điều Việt Nam, hiện tại ngành

sản xuất DVHĐ đã phát triển mạnh vớ i vị trí độc lập riêng. Năm 2011, ngành sản

xuất DVHĐ cả nước đạt sản lượ ng khoảng 80 ngàn tấn, trong đó xuất khẩu 60 ngàn

tấn, thu về 50 triệu USD.





25

Ngành dầu vỏ hạt điều đang thu hút đầu tư về công nghệ, k ỹ thuật, hứa hẹn

phát triển một nhàng công nghiệp mơi, có khae năng mang lại giá tr ị kinh tế cao và

giải quyết việc làm cho lao động trong nướ c.

1.4. Tổng quan về quá tr ình tách dầu điều

Vỏ hạt điều sau tách nhân còn lượng lớn dầu trong vỏ, do đó nhất thiết phải

tách dầu ra khỏi nguyên liệu càng triệt để càng tốt. Điều này không chỉ có ý nghĩa

về mặt kinh tế mà còn có ý ngh ĩa về mặt kỹ thuật.

1.4.1.

Giới thiệu về phương pháp ép

Nguyên lý của phương pháp ép.

Bản chất là quá trình tác động lực cơ học vào nguyên liệu, dưới tác dụng của

lực nén cấu trúc vỏ bị biến dạng, khoảng trống chứa dầu bị thu dẹp lại, khi lớp dầu

có chiều dày nhất định, dầu bắt đầu thoát ra.

Quá trình ép ở nhiệt độ cao gọi là ép nóng, còn ép ở nhiệt độ vừa phải gọi là

ép nguội (ép sống).

Phương pháp ép (Expression hay Cold Pressing) áp dụng cho các loại thực vật

có hàm lượ ng tinh dầu cao và tế bào chứa tinh dầu ở phần vỏ thuộc họ Citrus.Hiệu suất ép dầu phụ thuộc vào đặc tính của nguyên liệu và điều kiện tiến

hành trong quá trình ép: cơ cấu máy ép, áp lực, nhiệt độ, thờ i gian ép…

Thời gian ép phải đủ lớn, nếu thời gian ép quá ngắn sẽ l àm dầu chảy ra chưa

hết, ngược lại nếu thời gian ép quá dài sẽ ảnh hưởng đến năng suất máy ép.

Nhiệt độ ép ảnh hưởng đến độ nhớt của dầu, nhiệt độ cao và ổn định sẽ làm độ

nhớt của dầu bé giúp quá tr ình ép dễ dàng hơn.

Có thể dùng máy ép thủy lực hoặc ép vít cho quá tr ình ép dầu vỏ hạt điều.

1.4.2.

Phương pháp trích ly.

Bản chất của quá tr ình trích ly là sự rút chất hòa tan trong chất lỏng hay chất

r ắn bằng dung môi nhờ quá tr ình khuếch tán giữa các chất có nồng độ khác nhau.

Cơ sở của phương pháp chiết Soxhlet: Chiết Soxhlet hoạt động dựa trên

nguyên tắc chiết lỏng r ắn. Ở đó quá tr ình chiết đượ c thực hiện liên tục qua lớ p vật





26

chất r ắn nhờ vào hệ thống hồi lưu. Phương pháp này dùng để chiết các sản phẩm

thiên nhiên từ nguồn nguyên liệu sinh học như lá, hạt.

Nguyên tắc hoạt động của bộ chiết Soxhlet: Dung môi trong bình cầu đượ c

đun sôi trên bếp. Hơi dung môi theo ống dẫn lên trên tr ụ chiết tớ i ống sinh hàn. Tại

đây dung môi đượ c làm lạnh ngưng tụ lại và chảy về tr ụ chiết. Khi lượ ng dung môi

trong tr ụ chiết vượt lên độ cao của ống xifong thì toàn bộ dung môi hòa tan mẫu

trong tr ụ chiết sẽ tràn về bình cầu. Hơi dung môi lại tiế p tục bay lên và chu trình

chiết lại tiế p diễn.

Yêu cầu của dung môi chiết:

- Hòa tan hoàn toàn và nhanh chóng các cấu tử trong nguyên liệu

- Hòa tan kém các cấu tử sáp, nhựa dầu.

- Không có tác dụng hóa học vớ i tinh dầu.

- Không biến chất khi sử dụng lại nhiều lần.

- Hoàn toàn tinh khiết, không có mùi lạ, không độc, không ăn mòn thiết bị,

không tạo thành hỗn hợ p nổ với không khí và có độ nhớ t kém.

- Nhiệt độ sôi thấ p, tránh làm ảnh hưởng đến tinh dầu.Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết:

- Đặc tính nguyên liệu: độ ẩm, hình dạng, k ích thướ c ảnh hưởng đến vận tốc

chuyển động cũng như quá tr ình khuếch tán.

- Nhiệt độ trích ly: nhiệt độ tăng thì lượ ng chất khuếch tán vào dung môi tăng

và độ nhớ t của dầu giảm, tạo điều kiện thuận lợ i cho quá trình trích ly. Tuy

nhiên nhiệt độ quá cao sẽ gây bất lợi đối vớ i những hợ p chấ p kém bền vớ i

nhiệt, tăng tạ p chất và hao hụt dung môi.

- Tỷ lệ giữa dung môi và nguyên liệu: tỷ lệ DM/NL thấ p sẽ không trích ly triệt

để dầu, thời gian trích ly tăng và chất lượ ng dầu giảm; khi tỷ lệ này tăng sẽ tạo

điều kiện trích ly tốt nhưng nếu quá cao sẽ gây lãng phí dung môi, giảm hiệu

quả kinh tế.





27

- Thờ i gian trích ly: thờ i gian trích ly ngắn sẽ không chiết hết cấu tử trong

nguyên liệu, nếu thờ i gian chiết quá dài, dịch chiết sẽ bị lẫn nhiều tạ p chất,

không đạt yêu cầu và lãng phí thời gian, năng lượ ng.

Tìm hiểu một số dung môi sử dụng trong nghiên cứu:

Ethanol hay còn gọi là ethyl alcohol, công thức phân tử CH3CH2OH là một

trong những hợ p chất hữu cơ có nhiều ứng dụng như: dung môi, chất sát trùng, chất

chống đông, nhiên liệu. Ethanol ở điều kiện thườ ng là một chất dễ bay hơi, dễ cháy,

trong suốt không màu. Ethanol trong đề tài đượ c sử dụng là cồn tuyệt đối hàm

lượ ng 99,5 % v/v

Hexan là một hydrocacbon nhóm ankan có công thức CH3(CH2)4CH3. Hexan

là một hóa chất đượ c sản xuất từ dầu thô, là chất lỏng không màu có mùi khó chịu,

r ất dễ bay hơi, dễ cháy nổ và ít tan trong nướ c. Hexan dùng làm dung môi trích ly

hoặc chất tẩy trong ngành dệt…

1.5. Tổng quan về nhiên liệu sinh học

Nhiên liệu sinh học theo ngh ĩa rộng là những nhiên liệu r ắn, lỏng hay khí đượ c

chuyển hóa từ sinh khối, có thể thay thế nhiên liệu khoáng và có tính năng tươngđương.

Nhiên liệu sinh học mang lại những lợi ích như: giảm khí thải nhà kính, giảm

gánh nặng lên nhiên liệu hóa thạch, tăng sự an toàn về năng lượ ng quốc gia, góp

phần phát triển đất nướ c và là nguồn nguyên liệu bền vững trong tương lai. Tuy

nhiên, nhiên liệu cũng còn một số hạn chế như: nguồn nguyên liệu cần đượ c tái tạo

nhanh, công nghệ sản xuất phải đượ c thiết k ế và vận hành sao cho cung cấp lượ ng

nhiên liệu nhiều nhất vớ i kinh phí thấ p nhất và lợ i ích về môi trườ ng nhất.

Nhiên liệu sinh học và những dạng nhiên liệu tái tạo khác nhắm đến tính chất

trung tính về carbon. Điều này có ngh ĩa là carbon đượ c thải ra trong quá trình đốt

cháy nhiên liệu để cung cấp năng lượng đượ c tái hấ p thụ và cân bằng với lượ ng

carbon hấ p thụ bở i cây cối. Sau đó thu hoạch cây cối về tiế p tục sản xuất nhiên liệu.

Những nhiên liệu trung tính về carbon không gây ra sự tăng carbon trong khí quyển,

vì thế không làm trái đất nóng lên. Có nhiều dạng nhiên liệu sinh học, nhưng chủ





28

yếu là Biodiesel, xăng ethanol, biomass. Ngườ i ta phân chia thành ba thế hệ nhiên

liệu sinh học:

Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ nhất: là nguồn nguyên liệu đượ c sản xuất từ nguồn nguyên liệu liên quan đến lương thực thực phẩm như đườ ng (mía, củ cải, trái

cây); tinh bột (ngô, khoai, sắn); dầu thực vật (dầu đậu tương, dầu dừa, dầu lạc); mỡ

động vật (mỡ bò, mỡ cá,..) Nguồn nhiên liệu này đã đượ c hoàn thiên song lại ảnh

hưởng đến an ninh lương thực nên bị phản đối.

Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai: đượ c sản xuất từ các phụ phẩm và phế thải

trong sản xuất và sinh hoạt như: rơm, bã tr ấu, mùn cưa, rác thải hữu cơ, dầu ăn thải,

dầu hạt cao su… Ưu điểm của loại này là sử dụng nguồn sinh khối không ảnh

hưởng đến an ninh lương thực, và giảm ô nhiễm môi trườ ng; tuy nhiên nguồnnguyên liệu ít khó đáp ứng cho sản xuất và tiêu tốn nhiều năng lượ ng

Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba: đượ c sản xuất từ các loại tảo biển, cây

jatropha,... là loại thực vật dễ tr ồng lại cho hiệu suất dầu cao.

Để đảm bảo an ninh năng lượ ng và bảo vệ môi trườ ng phát triển bền vững,

nhiều quốc gia và các tổ chức quốc tế trong thậ p k ỷ qua đã tậ p trung nghiên cứu

nhiên liệu sinh học, thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch, tiến tớ i xây dựng ngành

nhiên liệu sạch. Các nước đã có thành công nghiên cứu và sử dụng nhiên liệu sinh

học là Brazil, Mỹ, Canada, Mexico; châu Âu có Anh, Pháp, Đúc, Tây Ban Nha, Bỉ ,

Áo,.. châu Á có Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Nhật [6], [7].

Hình 1. 10. T ỷ l ệ sử d ụ ng d ầu thự c vật để sả n xuấ t nhiên liệu sinh họ c ở mộ t số nướ c





29

Dầu thực vật được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, phổ biến là làm

thực phẩm, kế đến dùng làm nhiên liệu sinh học, trong công nghiệp hóa chất hoặc

một số ngành công nghiệp khác (Bảng 1.6). Nhu cầu dầu thực vật tăng trưởng mạnh

trong 10 năm gần đây do nhu cầu thực phẩm và nhiên liệu sinh học gia tăng. Sử

dụng dầu thực vật làm nhiên liệu là xu hướng phát triển trong tương lai với kỳ vọng

thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt. Tuy nhiên đây bài toán

cần cân nhắc thận trọng [12].

Bảng 1. 5 Sử dụng dầu thự c vật các loại trên thế giới, năm 2011 [12].

Loại dầu Nhiên liệusinh học (%)

Thực phẩm(%)

Hóa chất(%)

Ứng dụngkhác (%)

Dầu đậu nành 18 76 4 2Dầu cọ 10 77 9 4Dầu cải 25 68 4 3

Dầu hướngdương

2 96 1 1

Việt Nam được đánh giá có tiềm năng sản xuất nhiên liệu sinh học và đã ưu

tiên phát triển dạng nhiên liệu sinh học trong quy hoạch phát triển nhiên liệu quốc

gia. Nguồn nguyên liệu chính cho sản xuất tại Việt Nam cho giai đoạn 2015 – 2025

được xác định gồm dầu mỡ thải đã qua sử dụng từ công nghiệ p thực phẩm, tảo, phế

phẩm nông nghiệp như: bã mía, vỏ tr ấu, các loại dầu mè, dầu phộng, dừa và mỡ cá

basa.





30

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U

2.1.

Đối tượ ng nghiên cứ u:

Vỏ hạt điều sau chao dầu và tách nhân điều đượ c thu gom từ xí nghiệp điều

của công ty chế biến nông sản Casanco Khánh Hòa.

Bảo quản ở điều kiện tự nhiên trong túi nilon, tr ọng lượ ng mỗi túi là 10kg

phục vụ mục đích nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Viện Công nghệ Sinh học và

Môi trường, Trường Đại học Nha Trang.

Hình 2. 1 V ỏ hạt điều sau chao d ầu và tách nhân.

2.2.

Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm

2.2.1.

Máy móc - thiết bị:

-

Máy ép thủy lực- Thiết bị cô quay chân không

- Bộ chiết Soxhlet

- Tủ hấ p

- Tủ lạnh

- Tủ sấy 1050C

- Tủ nung 550 - 6000C

- Cân phân tích điện, bếp điện.





31

2.2.2. Dụng cụ thí nghiệm:

Sử dụng các thiết bị hiện có của phòng thí nghiệm trường Đại học Nha Trang

- Cốc thủy tinh

- Bình tam giác

- Bình tia

- Bình định mức

- Cốc nung

- Bình cầu

- Buret, pipet, đũa thủy tinh, …

2.2.3. Hóa chất:

- Nướ c cất.

- KOH khan.

- Dung môi trích ly dầu: n-hexan, ethanol (99,5% v/v)

- Hóa chất để xác định chỉ tiêu dầu: dung dịch KOH 0.1N, ete etylic, cồn

(99,5% v/v), chỉ thị phenolphthalein 1%.

2.3.

Quy trình thí nghiệm





32

Hình 2. 2 Sơ đồ bố trí thí nghiệ m

Ép

nóng

Vỏ hạt điều

Ép

Nghiền

Dầu vỏ hạt điều

Ép

nguội

Hexan Ethanol

Chiết dungmôi

Phân tích độ ẩm nguyên

liệu

Phân tích các chỉ tiêu hóa lý:- Tỷ tr ọng- Hàm lượng nướ c- Hàm lượ ng tro

- Độ nhớ t- Chỉ số acid- Điểm chớ p cháy- Nhiệt tr ị





33

Vỏ hạt điều đượ c thu gom từ Công ty Chế biến Nông Sản Casanco Khánh Hòa,

sẽ được đưa về phòng thí nghiệm CNSH_MT trường Đại học Nha Trang. Vỏ đượ c

giã, nghiền nhỏ bằng cối và chày, sau đó bảo quản trong túi nilon, cất giữ. Tiến

hành các thí nghiệm:

B1: Kiểm tra độ ẩm nguyên liệu

B2: Khảo sát các phương pháp trích ly DVHĐ

Thí nghiệm ép: tiến hành ép dầu ở nhiệt độ thườ ng và nhiệt độ cao, tính hiệu

suất trích ly và hàm lượ ng DVHĐ trong mẫu nguyên liệu.

Thí nghiệm chiết: dùng dung môi ethanol và n-hexan trích ly dầu. Tính hiệu

suất trích ly và hàm lượ ng DVHĐ trong mẫu nguyên liệu.

So sánh hiệu suất giữa các phương pháp, và lựa chọn phương pháp thích hợ p.

Khảo sát cát điều kiện ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly dầu.

B4: Phân tích các chỉ tiêu hóa lý của DVHĐ.

Tiến hành phân tích các chỉ tiêu của CNSL

- Xác định xác định hàm lượng nước, hàm lượ ng tro và chỉ số acid của dầu.

- Đo tỷ tr ọng, độ nhớ tĐối chứng vớ i các nghiên cứu, chọn ra mẫu dầu tốt nhất.

Mẫu đượ c chọn sẽ đượ c gửi đi phân tích Nhiệt lượ ng và nhiệt độ cháy cốc kín

tại phòng Phân tích thí nghiệm – Trung tâm Nghiên cứu & Phát triển Chế Biến Dầu

khí (PVPro) – Viện Dầu khí Việt Nam.

So sánh vớ i k ết quả nghiên cứu và đưa ra kết luận.





34

2.4. Phương pháp tiến hành

2.4.1. Chuẩn bị nguyên liệu

Vỏ hạt điều đem giã, nghiền nhỏ bằng cối đá và chày đá. Bảo quản nguyên

liệu trong túi 1kg ở nhiệt độ thườ ng.

Kiểm tra độ ẩm của nguyên liệu (Xác định độ ẩm nguyên liệu bằng phương

pháp sấy – phụ lục 1.)

2.4.2.

Chiết tách dầu vỏ hạt điều bằng phương pháp ép cơ học

2.4.2.1. Giớ i thiệu về máy ép thủy lực ở phòng thí nghiệm.

Máy ép thủy lực được sử dụng ở đây được thể hiện ở hình 1.9. Gồm khung giá

đỡ, trục ép được nối với bộ phận kích lực. Đoạn đường đi của trục ép tối đa là 7cm.

Đường kính trục ép 3cm, diện tích tiếp xúc của trục ép là 9/4 cm2.

Bộ kích bằng tay của máy ép có thể kích lên một lực tương đương 6 ton, (=

6000 kg), mà 1 (kG) = 1 (kg) × 9,81 (m/s2), tức là tạo ra được lực P = 58860 kG.

Điều này có ngh ĩa máy ép tạo ra được một áp suất bằng

= là 8327 at. Dưới áp suất

tạo ra, dầu được ép ra một cách dễ dàng.

Hình 2. 3 Máy ép thủ y l ự c





35

Hình 2.4 là cối ép được sử dụng. Cối ép được làm mô phỏng theo trục ép, có

hình tr ụ, kích thước 12,5 cm × 4 cm.

Nguyên liệu vỏ hạt điều được cho vào cối ép. Cối ép để vào đầu dưới thanh

ép, dùng tay điều khiển cần của bộ kích lực để piston đẩy thanh ép, nén chặt lớp

nguyên liệu trong cối. Dầu thoát ra qua các lỗ nhỏ đường kính… và chứa đựng

trong thau nhôm.

Hình 2. 4 C ố i ép

Thực hiện ép cơ học ở hai điều kiện:

- Ép nguội ở nhiệt độ phòng (270C)

- Ép nóng sau khi gia nhiệt cho vỏ hạt điều bằng cách hấ p nóng bằng lò hấ p tự

động, nhiệt độ của nguyên liệu đạt đượ c 1200C.

Tiến hành: Cân 100g nguyên liệu đã đượ c chuẩn bị trướ c. Cho vào cối ép. Cối

ép được cho vào trong xoong nhôm đã được xác định khối lượ ng m0 (g), đưa vào

máy ép. Mở van hơi của bộ kích lực, dùng tay điều khiển cần kích lực để tr ục ép hạ

xuống, nén lớ p vỏ trong cối ép. Khi lực nén đạt đượ c tối đa, để yên trong 5 phút cho

dầu chảy hết ra. Gạn hết dầu bên ngoài thành cối ép. Sau đó, cân khối lượ ng xoong





36

chứa dầu m2 (g). Hiệu suất ép thể hiện bằng hàm lượng CNSL thu được đượ c xác

định theo công thức:

H (%) =

Trong đó: m: khối lượng VHĐ đem ép, g

Lặ p lại thí nghiệm trên 3 lần, xác định hàm lượ ng CNSL trung bình.

Thực hiện tương tự, nhưng thí nghiệm ép với VHĐ đã đượ c gia nhiêt, ép

lúc còn nóng. Lặ p lại thí nghiệm 3 lần xác định hàm lượ ng CNSL trung bình của

quá trình ép nóng.

So sánh hiệu suất của hai phương pháp. 2.4.3.

Trích ly dầu vỏ hạt điều bằng phương pháp chiết Soxhlet

Hình 2. 5 Bộ chiế t Soxhlet





37

Hình 2. 6. Quy trình chiế t dung môi

Trích ly DVHĐ bằng phương pháp chiết Soxhlet:

Vỏ hạt điều đem giã, nghiền nhỏ, mục đích tăng diện tích tiế p xúc của các cấu

tử tan với dung môi, tăng hiệu suất chiết, đem sấy ở 1050C trong 1 giờ; sau đó cân

chính xác lượ ng vỏ hạt điều cần khảo sát trong qua trình chiết, dùng giấy lọc vuông

tạo thành túi đựng nguyên liệu sao cho nguyên liệu không bị rơi ra ngoài trong khi

chiết. Cho vào ống đựng nguyên liệu của bộ soxlet, cho dung môi vào bình cầu

(bình cầu đã đượ c sấy khô và xác định khối lượ ng), tiến hành lắ p bộ soxhlet, mở

van nướ c sinh hàn, bật bếp đun và chiết trong 6h đến khi dịch chiết ở ống đựng

nguyên liệu tr ở trong. Dịch sau chiết đem cô quay trong 1h (bình cô quay cũng

đượ c sấy và xác định khối lượng). Sau đó tiế p tục đem sấy ở 1050C và đem cân đến

khối lượng không đổi. Xác định hàm lượ ng CNSL bằng cách tính:

Vỏ hạt điềunghiền nhỏ

Chiết bằngSoxhlet

Hexan

Cô quay chânkhông

Sấy (1050C)

Tinh dầu thô

Ethanol

Cô quay chânkhông

Sấy (1050C)

Tinh dầu thô





38

H(%) =

Trong đó:

H: Hàm lượ ng CNSL, %

m: Khối lượ ng vỏ đem chiết, g

m0: Khối lượ ng bình ban đầu, g

m1: Khối lượ ng bình sau sấy, g

Tiến hành: Cân 10g VHĐ, thực hiện thí nghiệm theo quy trình chiết dung môi

vớ i 2 loại dung môi ethanol và hexan. Vớ i mỗi loại dung môi thực hiện lặ p lại thí

nghiệm 3 lần và tính giá tr ị trung bình. Sau đó so sánh và lựa chọn dung môi chiết.

2.4.4.

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết.

2.4.4.1. Khảo sát tỷ lệ r ắn/lỏng :

Hình 2. 7 Sơ đồ bố trí thí nghiệ m khả o sát t ỷ l ệ NL/DM

N u ên li u ã

Giã, nghiền nhỏ

Chiết vớ i dung môiml/ 10 vỏ

Xác định hàmlư n CNSL

Tinh dầu thô

Đánh giá tỷ lệ khối lượ ng tinh dầu thu đượ c,chọn tỷ lệ chiết thích hợ p

70 ml 90ml 110ml 130ml 150ml





39

Tiến hành chiết soxhlet cho cùng khối lượ ng vỏ hạt điều, nhiệt độ cố định.

Cho lượ ng dung môi biến thiên trong khoảng từ 80ml – 150ml dung môi. Chọn ra

tỷ lệ tối ưu của quá trình chiết.

2.4.4.2. Khảo sát điều kiện thờ i gian chiết tối ưu:

Sơ đồ bố trí thí nghiệm tiến hành:

Hình 2. 8 Sơ đồ bố trí thí nghiệ m khảo sát điều kiệ n thờ i gian chiế t

Mục đích: Thờ i gian chiết có vai trò quyết định đến lượ ng dầu thu hồi. Nếu

chiết trong thờ i gian quá ngắn thì lượ ng tinh dầu trích ly chưa hết hoàn toàn hay nó

vẫn còn tồn tại trong các tế bào tiết, do vậy làm giảm thể tích tinh dầu thu đượ c.

Ngượ c lại, nếu chiết quá thờ i gian tối ưu thì vừa tốn thờ i gian, vừa hao tổn năng

lượ ng và nghiêm tr ọng hơn là chất lượ ng tinh dầu thu đượ c cũng bị giảm đáng kể.

Nguyên liệu

Giã, nghiền nhỏ

Chiết vớ i dungmôi (h)

Xác địnhhàm lượ ng

Tinh dầu thô

2h 3h 4h 5h 6h

Đánh giá tỷ lệ khối lượ ng tinh dầu thu đượ c,chọn thờ i gian chiết thích hợ p





40

Tiến hành chiết soxhlet cho cùng khối lượ ng vỏ hạt điều, yếu tố nhiệt độ,

lượng dung môi đượ c cố định ở tỷ lệ NL/DM tối ưu chỉ thay đổi về yếu tố thờ i gian.

Khảo sát lượ ng dầu thu đượ c ở các mốc thời gian, đưa ra thờ i gian tối ưu cho quá

trình chiết.

2.4.5.

Xác định các chỉ số hóa - lý của dầu vỏ hạt điều.

2.4.5.1. Tỷ tr ọng

Tỷ tr ọng được xác định bằng phương pháp tỷ tr ọng k ế, dùng bình tỷ tr ọng ở

250C (Phụ lục 2).

2.4.5.2. Độ nhớ t

Sử dụng máy đo độ nhớt theo phương pháp động lực ở phòng thí nghiệm sắc

ký, dùng máy đo độ nhớ t với đầu dò 3 of 63 ở các tốc độ quay đo độ nhớ t của mẫu

dầu ép nguội và chiết dung môi hexan, ghi lại giá tr ị đọc và hệ số chuyển đổi, tính

độ nhớ t ở mỗi tốc độ quay, so sánh đối chiếu độ nhớ t ở các tốc độ, k ết luận về ảnh

hưở ng của tốc độ quay đến độ nhớ t.

Tính độ nhớ t trung bình của các mẫu dầu vỏ hạt điều, đưa ra kết luận.

Hình 2. 9 Máy đo độ nhớ t





41

2.4.5.3. Hàm lượng nướ c

Xác định hàm lượng nướ c của dầu vỏ hạt điều bằng phương pháp sấy

(Phụ lục 2).2.4.5.4. Hàm lượ ng tro

Xác định hàm lượ ng tro bằng phương pháp nung ở 550oC (Phụ lục 2).

2.4.5.5. Chỉ số acid

Chỉ số acid của dầu là số mg KOH cần dùng để trung hòa những acid béo tự

do có trong dầu. Phương pháp xác định theo phương pháp chuẩn độ acid – bazơ

(Phụ lục 2).

2.4.5.6. Nhiệt độ chớ p cháy cốc hở Phân tích theo phương pháp ASTM D92-12 do Trung tâm Nghiên cứu và phát

triển Chế biến dầu khí - Viện dầu khí Việt Nam (PVPro) phân tích.

2.4.5.7. Nhiệt tr ị

Phân tích theo phương pháp ASTM D4809 – 09a do Trung tâm Nghiên cứu

và phát triển Chế biến dầu khí - Viện dầu khí VIệt Nam phân tích.

2.4.6. Phương pháp xử lý số liệu

Các k ết quả nghiên cứu đều là trung bình cộng của 3 lần xác định

Xử lý số liệu bằng phần mềm MS Excel 2007





42

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1.

Kết quả khảo sát độ ẩm nguyên liệuĐộ ẩm trung bình của mẫu vỏ hạt điều sau khi nghiền nhỏ phân tích đượ c là

8,6%. Độ ẩm nguyên liệu thấ p, với độ ẩm này chúng ta có thể bảo quản vỏ hạt điều

trong một thời gian để tiến hành thí nghiệm.

K ết quả thể hiện ở bảng 3.1.

Bảng 3. 1 Độ ẩm nguyên liệu vỏ hạt điều

Độ ẩm, X (%) Độ ẩm trung bình, (%) Độ lệch chuẩn,

X1 X2 X38,6 0,16

8,42 8,74 8,64

3.2. Kết quả tách chiết dầu vỏ hạt điều

3.2.1. Kết quả hàm lượng CNSL thu đượ c từ phương pháp ép.

K ết quả hàm lượ ng dầu thu đượ c từ phương pháp ép ở áp suất ép 8327 at

trong thời gian 5 phút đượ c thể hiện ở bảng 3.2 và hình 3.1.Bảng 3. 2 Kết quả hàm lượ ng dầu trong vỏ hạt điều bằng phương pháp ép

Phương pháp

épHàm lượ ng CNSL, H (%)

Hàm lượ ng CNSL

trung bình, (%)

Độ lệch

chuẩn,

Ép nguội 11,16 11,08 11,06 11,10 0,05

Ép nóng 12,92 12,42 12,89 12,74 0,28

Hiệu suất thu đượ c từ phương pháp ép tương đối cao. Nguyên liệu trướ c và

sau ép có sự khác biệt, vỏ hạt điều nhìn khô hơn và dẹp hơn (Hình 3.1).





43

Hình 3. 1 V ỏ hạt điều trướ c và sau khi ép l ấ y d ầuBã vỏ hạt điều sau khi ép vẫn còn chứa dầu. Như vậy phương pháp ép cơ

học chưa thu đượ c triệt để dầu vỏ hạt điều trong nguyên liệu. Dầu vỏ hạt điều

sau khi ép chứa nhiều mảnh nguyên liệu, do đó phải tiến hành lắng lọc để loại bỏ

chúng. Dầu có màu nâu đỏ, tương đối sánh và mùi đặc trưng của dầu vỏ hạt điều.

Độ lệch chuẩn của phương pháp ép nóng cao, nguyên nhân nhiệt độ không

kiểm soát đượ c ổn định trong quá trình ép, dẫn đến chênh lệch k ết quả giữa các

lần ép. Quá trình ép nóng thực hiện khi nguyên liệu còn ở nhiệt độ cao, tức là épngay sau khi gia nhiệt, nếu nguyên liệu hạ nhiệt độ cần gia nhiệt lần 2 r ồi ép.

So sánh giữa phương pháp ép nóng và ép nguội ta có hình 3.3.

Hình 3. 2 Hiệu suấ t thu hồi d ầu của phương pháp ép.

11.1

12.74

0

2

4

6

8

10

12

14

Ép nguội Ép nóng

H à m

l ư ợ n g d

ầ u ( % )





44

Dựa vào đồ thị có thể thấy hiệu suất thu dầu của phương pháp ép nóng cao

hơn ép nguội 1,64 %, có ngh ĩa là nhiệt độ tăng thì hàm lượ ng dầu thu được tăng

theo. Điều này có thể giải thích như sau: Khi ép ở nhiệt độ cao thì độ nhớ t của dầu

giảm, đồng thời dướ i tác dụng của lực cơ học thì liên k ết giữa các tế bào dễ bị vỡ do

đó dầu đượ c tách ra dễ dàng hơn.

Ở thí nghiệm này vớ i máy ép thủy lực hiện có của phòng thí nghiệm năng suất

ép chỉ đạt 200 g/h, nguyên nhân là do tr ục ép và cối ép có kích thướ c nhỏ, lượ ng

nguyên liệu đầu vào r ất thấ p chỉ đượ c 100g cho một lần ép. Lực nén của máy ép r ất

lớ n làm cho lớ p vỏ bị nén chặt, dẫn đến mất nhiều thờ i gian cho việc lấy bã ép ra

khỏi cối để tiế p tục đợ t ép tiế p theo, do đó làm hạn chế năng suất ép.

Phương pháp ép mặc dù không thu hồi triệt để dầu vỏ, tuy nhiên lại đơn giản,

r ẻ tiền, có thể thực hiện ở quy mô lớ n. Ta thấy nếu cải tiến thiết bị ép sao cho lượ ng

nguyên liệu trên một lần ép đủ lớ n, kiểm soát đượ c nhiệt độ ổn định trong quá trình

ép, thì năng suất có thể đạt 1 – 2 tấn/h, đối vớ i máy ép vít công nghiệ p.

3.2.2. Chiết dầu vỏ hạt điều bằng dung môi

Chiết dầu vỏ hạt điều bằng bộ soxhlet trong điều kiện thời gian là 6h, lượ ngdung môi là 150ml. K ết quả thể hiện ở bảng 3.4

Bảng 3. 3 Kết quả hàm lượ ng dầu trong vỏ hạt điều thu đượ c bằng phươngpháp chiết dung môi

Loại dung

môiHàm lượ ng CNSL, H (%)

Hàm lượ ng CNSL

trung bình, (%)

Độ lệch

chuẩn,

Hexan32,03 32,06 31,93 32,01 0,068

Ethanol30,76 30,79 30,72 30,72 0,096

Chiết xuất dầu vỏ hạt điều bằng dung môi thu đượ c hiệu suất dầu cao gấ p 3

lần so với phương pháp ép cơ học. Dầu sau trích ly màu nâu đỏ, trong, không cặn

nguyên liệu (Hình 3.3) Bã khô không dầu (Hình 3.4.). Phương pháp này có hiệu





45

suất thu dầu cao, dầu thu đượ c có chất lượ ng khá tốt, song thờ i gian khá nhiều và

tiêu tốn nhiều dung môi, cần tính đến giá tr ị kinh tế.

Hình 3. 3 Dầu vỏ hạt điều thu đượ c bằng phương pháp chiế t dung môi hexan.

Hình 3. 4 V ỏ hạt điều trướ c và sau khi chiế t bằ ng dung môi hexan.

Có thể so sánh ảnh hưở ng của loại dung môi chiết đến hiệu suất trích ly

bằng đồ thị thể hiện ở hình 3.5 dưới đây. Từ k ết quả bảng 3.3 ta vẽ biểu đồ cột

thể hiện hiệu suất thu CNSL của hai loại dung môi.





46

Hình 3. 5 Ảnh hưở ng củ a loại dung môi đế n hiệu suấ t trích ly.

Từ k ết quả nghiên cứu cho thấy, khi trích ly bằng 2 loại dung môi trên hàm

lượ ng dầu thu được tăng dần theo thứ tự dung môi: ethanol, hexan. Cụ thể trong

dung môi hexan hàm lượ ng dầu thu đượ c cao nhất 32,01 %, trong dung môi ethanolhàm lượ ng dầu thu đượ c thấp hơn 30,72 %.

Điều này có thể giải thích như sau:

Độ hòa tan vào nhau của hai chất lỏng phụ thuộc vào hằng số điện môi, hai

chất lỏng có hằng số điện môi càng gần nhau thì khả năng hòa tan vào nhau càng

cao. Dầu có hằng số điện môi khoảng 3 – 3,2. Hằng số điện môi của hexan là 1,9

và hằng số điện môi của ethanol là 24. Sự chênh lệch giữa hằng số điện môi của dầu

và hexan gần nhau hơn so vớ i sự chênh lệch hằng số điện môi giữa dầu và ethanol,

do đó dầu tan vào hexan nhiều hơn. Vì vậy trích ly bằng hexan thu được lượ ng dầu

lớn hơn so vói ethanol.

Dầu sau trích ly được đem cô quay để đuổi dung môi, ở cùng điều kiện duổi

dung môi: nhiệt độ 800C, tốc độ quay 90 vòng/phút. Nhận thấy chất lượ ng của dầu

trích ly khi dùng dung môi hexan tốt hơn ethanol cả về màu và mùi. Điều này đượ c

giải thích như sau:

32.0130.72

20

22

24

26

28

30

32

34

Hexan Ethanol

H à m

l ư ợ n g d ầ u ( % )





47

Hexan có nhiệt độ bay hơi ở 690C, ethanol có nhiệt độ bay hơi 78,39 0C. Do

nhiệt độ bay hơi của hexan thấp hơn ethanol nên dẫn đến thờ i gian duổi dung môi

ngắn hơn. Cụ thể, thời gian đuổi hết dung môi trong 100 ml dịch sau trích ly đối vớ i

hexan là 40 phút, đối vớ i ethanol mất 60 phút.

Dầu trích ly bằng dung môi ethanol đượ c gia nhiệt trong thời gian dài hơn nên

có mùi khét và màu sẫm hơn, ngoài ra do thời gian dài nên chi phí năng lượ ng cao.

Trên cơ sở số liệu thu đượ c, tôi chọn hexan làm dung môi thích hợ p cho quá

trình trích ly dầu vỏ hạt điều, và khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình

trích ly.

3.3. Thí nghiệm khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết CNSL vớ i

dung môi n-hexan.

3.3.1. Kết quả nghiên cứ u ảnh hưở ng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến hiệu

suất trích ly.

Sau khi chọn đượ c loại dung môi trích ly thích hợ p là hexan, tiến hành nghiên

cứu ảnh hưở ng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến khả năng trích ly dầu, k ết quả

thể hiện ở bảng 3.4 và hình 3.6Bảng 3. 4 Hàm lượ ng dầu vỏ hạt điều thu đượ c khi chiết bằng n-hexan theo tỷ

lệ nguyên liệu/dung môi (g/ml)

Lượ ng dung môi (ml) 70 90 110 130 150

Tỷ lệ (g/ml) 1/7 1/9 1/11 1/13 1/15

Hàm lượ ng CNSL (%) 13,75 21,45 30,13 30,71 30,73

Hình 3.6 là đồ thị thể hiện ảnh hưở ng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi chiết đến

hàm lượ ng dầu vỏ hạt điều thu đượ c.





48

Hình 3. 6 Ảnh hưở ng củ a t ỷ l ệ nguyên liệu/dung môi đến hàm lượ ng d ầu

Từ k ết quả nghiên cứu cho thấy khi giảm tỷ lệ NL/DM, lượ ng dầu trích ly

tăng. Cụ thể khi giảm tỷ lệ NL/DM từ 1/7 – 1/11 thì hàm lượ ng dầu tăng nhanh

(13,75% – 30,13%), giảm tỷ lệ NL/DM từ 1/11 – 1/13 thì hàm lượ ng dầu tăng chậm

(30,13% - 30,71%). Trong khoảng tỷ lệ NL/DM từ 1/13 – 1/15 thì hàm lượ ng dầugần như không tăng thêm.

Giải thích điều này là do khi tỷ lệ NL/DM giảm tức lượng dung môi tăng lên,

dầu sẽ có điều kiện hòa tan tốt trong dung môi, vì lượ ng dung môi lớ n sẽ làm tăng

khả năng tiế p xúc của dung môi và dầu, từ đó làm tăng chênh lệch áp suất thấm thấu

và sự khuếch tán của dầu trong vỏ vào dung môi chiết, làm hàm lượ ng dầu có trong

dịch chiết tăng lên. Lúc đầu hàm lượ ng dầu có trong vỏ nhiều, sự khuếch tán diễn ra

nhanh và mạnh. Nhưng càng về sau, lượng dung môi đã ngấm kiệt, hàm lượ ng dầu

giảm so với ban đầu thì sự khuếch tán diễn ra chậm hơn, chênh lệch nồng độ chất

tan trong vỏ và dịch chiết nhỏ. Do đó, nếu sử dụng lượ ng dung môi quá lớ n sẽ gây

lãng phí dung môi, năng lượ ng và tiêu tốn nhiều thờ i gian chiết, cũng như gây tr ở

ngại qua trình thu hồi dung môi và chi phí xử lý.

Tỷ lệ NL/DM: 1/13 đượ c chọn là tỷ lệ dung môi thích hợ p cho quá trình chiết

dầu vỏ hạt điều.

1/7 1/9 1/11 1/13 1/15

13.75

21.45

30.13 30.71 30.73

0

5

10

15

20

25

30

35

Hàm

lượngdầu(%)

Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi (g/ml)





49

3.3.2. Kết quả nghiên cứ u ảnh hưở ng của thờ i gian chiết.

Sau khi lựa chọn đượ c loại dung môi, tỷ lệ NL/DM, ta tiến hành nghiên cứu

ảnh hưở ng của thờ i gian chiết đến hàm lượ ng CNSL. 10g vỏ hạt điều chiết trong

130 ml dung môi n-hexan, k ết quả thể hiện trong bảng 3.5 và hình 3.7.

Bảng 3. 5. Hàm lượ ng CNSL khi chiết trong n-hexan theo thờ i gian

Thờ i gian chiết (h) 2 3 4 5 6

Hàm lượ ng CNSL (%) 19,61 25,67 30,71 30,78 30,81

Hình 3.7 là đồ thị thể hiện ảnh hưở ng của thờ i gian chiết đến hàm lượ ng dầu

vỏ hạt điều thu đượ c.

Hình 3. 7. Ả nh hưở ng của thờ i gian chiết đến hàm lượ ng d ầu

K ết quả nghiên cứu cho thấy trong khoảng thờ i gian trích ly từ 2h – 4h hàm

lượ ng dầu thu được tăng dần, cụ thể trích ly ở 2h hàm lượ ng dầu thu đượ c là

19,61%, khi tăng lên 4h thì hàm lượ ng dầu thu đượ c là 30,71%. Tiế p tục trích ly lên

6h thì hàm lượ ng dầu tăng rất chậm và gần như không tăng nữa.

19.61

25.67

30.71 30.78 30.81

15

20

25

30

35

2 3 4 5 6

h à m l ư ợ n g d ầ u

( % )

Thời gian chiết (h)





50

Điều này đượ c giải thích như sau: khi bắt đầu quá trình trích ly, các chất có

phân tử lượ ng nhỏ sẽ hòa tan và khuếch tán vào dung môi trước, sau đó đến các

chất có phân tử lớn. Do đó, thờ i gian trích ly ngắn (2h) sẽ dẫn đến thờ i gian dungmôi tiế p xúc vớ i vỏ hạt điều và số lần chiết rút trong quá trình chiết chưa đủ, dầu

chưa khuếch tán hết ra ngoài, vì vậy hàm lượ ng dầu thu đượ c thấ p.

Khi thời gian trích ly tăng lên 4h, thờ i gian tiếp xúc đủ lâu và số lần chiết rút

đủ để dịch trích ly hoàn toàn, sau khoảng thời gian này, hàm lượ ng dầu trong vỏ

không còn nhiều nên hiệu suất chiết dầu tăng rất chậm gần như không tăng. Bên

cạnh đó nếu kéo dài thờ i gian trích ly sẽ tạo điều kiện oxy hóa dầu, kéo dài thờ i gian

gây lãng phí và tốn kém năng lượ ng không mang lại hiệu quả kinh tế.Từ những cơ sở trên thờ i gian trích ly tốt nhất đượ c chọn là 4h.

Vậy khảo sát điều kiện chiết dung môi tối ưu, ta có DVHĐ thu đượ c trong

điều kiện tốt nhất là khi chiết vớ i dung môi hexan trong 4h, tỷ lệ NL/DM là 1/13.

3.4. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của dầu vỏ hạt điều.

K ết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa lý của dầu vỏ hạt điều thu đượ c thể hiện

ở bảng 3.6. Bao gồm phân tích các chỉ tiêu: Độ nhớ t ở 300C, tỷ tr ọng ở 300C, hàm

lượng nước, hàm lượ ng tro và chỉ số acid.Bảng 3. 6. Một số chỉ tiêu hóa lý của CNSL

Chỉ tiêu Phương pháp ép Phương pháp chiết dung

môi

Mẫu CNSL

công ty

CasancoÉp nguội Ép nóng Ethanol Hexan

Tỷ tr ọng(300C)

0,979 0,971 0,960 0,965 0,932

Độ nhớ t (cP,300C)

340 408 548 540 500

Hàm lượ ngnướ c (%)

10,32 10,00 9,67 8,86 1,77

Hàm lượ ng tro(%)

1,43 1,78 1,31 1,23 1,97

Chỉ số acid(mgKOH/g)

114,4 126,4 125,4 124,1 -







52

Ta biết r ằng hàm lượ ng tro lớn đối vớ i nhiên liệu đốt sẽ làm giảm hiệu quả sử

dụng như gây tắt nghẽn, làm giảm khả năng truyền nhiệt, do đó cần phải tinh chế

dầu sao cho hàm lượ ng tro thấ p nhất.

3.4.3.

Tỷ trọng

Từ bảng k ết quả cho thấy tỷ tr ọng của dầu vỏ hạt điều nằm trong khoảng 0,96

– 0,98 tỷ tr ọng này nhỏ hơn 1 chứng tỏ dầu nhẹ hơn nướ c. Tỷ tr ọng nhiên liệu liên

quan đến quá trình cháy của nhiên liệu. Ngoài ra trong quá trình xử lý nhiên liệu, tỷ

tr ọng dầu và nước khác nhau đảm bảo quá trình tách loại nướ c bằng phương pháp ly

tâm sẽ hiệu quả hơn. So vớ i dầu F.O tỷ tr ọng này gần như tương đương (0,96).Tỷ tr ọng của dầu thu đượ c từ phương pháp ép cao hơn so vớ i dầu thu đượ c từ

phương pháp chiết dung môi, điều này có thể giải thích bởi hàm lượng nướ c chứa

trong CNSL thu từ phương pháp ép cao hơn. So sánh vớ i tỷ tr ọng của dầu CNSL

trên thị trườ ng(0,96), k ết quả thu được cao hơn.

Do đó, để giảm tỷ tr ọng của dầu, cần có phương pháp tinh chế tách nướ c

trong dầu một cách thích hợ p. 3.4.4. Xác định độ nhớ t

Sử dụng đầu dò 3 of 63 đo ở các tốc độ quay khác nhau, được đo ở cùng điều

kiện nhiệt độ phòng, mỗi tốc độ đo 3 lần lấy giá tr ị trung bình, ta có k ết quả thể hiện

ở bảng 3.7. khảo sát vơi mẫu CNSL thu đượ c từ phương pháp ép nguội và chiết

dung môi hexan.

K ết quả cho thấy ta có thể nhận xét độ nhớ t của mẫu dầu không thay đổi nhiềunếu như ta thay đổi các tốc độ quay của đầu dò máy đo độ nhớ t.

Do đó, độ nhớ t của các mẫu sẽ đượ c chọn ở điều kiện đo của đầu dò 63 vớ i tốc

độ quay 30 trong điều kiện nhiệt độ phòng trình bày ở bảng 3.7.





53

Bảng 3. 7. Kết quả đo độ nhớ t ở các tốc độ quay

Mẫu Speed Hệ số chuyển đổi Độ nhớ t (cP)

Casanco

12 ×100 480 5,77

30 ×40 500 5,77

60 ×20 510 7,64

Ép nguội

12 ×100 350 5,77

30 ×40 340 2,89

60 ×20 330 7,67

Chiết dung

môi hexan

12 ×100 540 4,62

30 ×40 540 2,31

60 ×20 550 4,16

Độ nhớ t của DVHĐ phụ thuộc nhiều vào phương pháp chiết tách và bản chất

của DVHĐ. Độ nhớ t của DVHĐ thu đượ c từ các phương pháp: ép nguội 340 cP, ép

nóng: 408 cP, chiết dung môi ethanol: 548cP, chiết dung môi hexan: 540 cP, mẫucủa Casanco: 500 cP

So sánh phương pháp ép và chiết dung môi, ta thấy phương pháp ép cơ học

sẽ cho mẫu CNSL có độ nhớ t thấp hơn phương pháp chiết dung môi. Vớ i áp lực ép

càng lớ n sẽ làm giảm độ nhớ t của dầu đây là nguyên nhân độ nhớ t CNSL của

phương pháp ép nhỏ hơn. Độ nhớ t ảnh hưởng đến mức độ cháy chủa dầu, dầu có độ

nhớ t càng thấ p thì điểm chớp cháy và điểm bắt lửa sẽ thấ p. Ngoài ra độ nhớ t cao

làm giảm nhiệt tr ị cháy, còn làm tăng trở lực ma sát.Do đó cần lựa chọn phương pháp thu CNSL có độ nhớ t thấ p, ở đây phương

pháp ép nguội cho độ nhớ t thấ p nhất (340 cP)

3.4.5.

Xác định chỉ số Acid:

Chỉ số acid của CNSL thu đượ c từ các phương pháp: ép nguội 114,4

mgKOH/g, ép nóng 126,4 mgKOH/g, chiết dung môi ethanol 125,4 mgKOH/g,

chiết dung môi hexan 124,1 mgKOH/g.





54

Dầu vỏ hạt điều có chỉ số acid khoảng 110 - 125 mgKOH/g. Nhận xét có thể

thấy chỉ số acid của mẫu 2, 3, 4 cao hơn mẫu 1. Nguyên nhân có thể k ể đến tính

chất biến đổi các cấu tử trong CNSL ở các phương pháp chiết do nhiệt độ.

Chỉ số acid có k ể đến tính ăn mòn, chỉ số này càng cao tính ăn mòn càng

mạnh. Ngoài ra, trong ngiên cứu tổng hợp biodiesel cho động cơ , chỉ số acid đượ c

quan tâm như một chỉ tiêu để xác định các phương pháp thích hợp để chuyển hóa,

nếu chỉ số acid cao các phản ứng xúc tác acid, bazơ thông thườ ng sẽ khó thực hiện

đượ c.

Sau khi phân tích lựa chọn các chỉ tiêu, mẫu đượ c chọn để gửi đi phân tích

nhiệt tr ị và nhiệt độ chớ p cháy là mẫu dầu ép nguội. Nguyên nhân chọn vì mẫu có

độ nhớ t, và chỉ số acid thấp, hàm lượng tro và hàm lượng nước cao hơn so vớ i các

phương pháp còn lại, tuy nhiên lại thuận lợi trong điều kiện thí nghiệm của đề tài.

3.4.6. Nhiệt độ chớ p cháy cốc hở

Xác định theo phương pháp ASTM D92 - 12, ở nhiệt độ 224 0C, CNSL bắt

cháy. Nhiệt độ này thấp hơn so vớ i dầu F.O.

Nếu dùng cho mục đích nhiêt liệu, cần quan tâm đến thông số này trong quátrình lưu trữ, vận chuyển, vì điểm chớp cháy đặc trưng cho mức độ hỏa hoạn của

dầu.

3.4.7. Nhiệt trị

Nhiệt tr ị của dầu vỏ hạt điều xác định theo phương pháp ASTM D 4809 – 09a

là 8656 Kcal/kg, tương đương 36268,64 KJ/Kg.

Do độ ẩm trong dầu chiếm đến 10%, do đó nhiệt tr ị cũng giảm xuống tương

đương 10%. Nếu loại bỏ nướ c ra khỏi dầu, thì dầu vỏ hạt điều có nhiệt tr ị vào

khoảng 9500kcal/kg tương đương 39805 KJ/kg.

So sánh vớ i dầu F.O thì thấp hơn (F.O 9800kcal/kg), và dầu vỏ điều trên thị

trườ ng (9500 kcal/kg hay 39,8 MJ/kg). Nguyên nhân nhiệt tr ị thấp hơn so vớ i CNSL

trên thị trườ ng là sự khác biệt ở hàm lượng nướ c trong mẫu dầu. Cần có phương

pháp tinh chế tốt hơn.





55

Vớ i nhiệt tr ị cao, CNSL hoàn toàn thích hợp đượ c lựa chọn làm nhiên liệu đốt

để thay thế dầu F.O, hoặc xúc tác tổng hợ p thành nhiên liệu biodiesel, hay pha tr ộn

vớ i diesel trong nhiên liệu động cơ.

3.5. So sánh vớ i các dầu thự c vật đượ c ứ ng dụng làm nhiên liệu sinh học khác

Bảng 3. 8 Bảng so sánh các chỉ tiêu của một số loại dầu thự c vật đượ c ứ ngdụng làm nhiên liệu sinh học.

Loại dầuDầu vỏ hạt

điềuMỡ cá basa

Dầu hạtJatropha

Dầu nành Dầu diesel

Tỷ tr ọng(g/cm3) 0,96 – 0,97 0,886 0,92 0,91 0,836

Chỉ số acid(mgKOH/g)

115 6,6 28 0,2 -

Nhiệt độ bắtcháy cốc kín

(oC)224 216 225 254 260

Độ nhớ t (cSt,

300

C)56 4,744 29,4 32,9 3 – 6

Nhiệt tr ị (MJ/Kg)

39,8 40,05 38,5 39,6 43,80

DVHĐ so vớ i các loại dầu thực vật khác có tỷ tr ọng, chỉ số acid và độ nhớ t

cao hơn rất nhiều, nhiệt tr ị tương đương vớ i các loại dầu khác. Chỉ số acid cao gây

tr ở ngại cho việc tổng hợ p biodiesel so vớ i các dầu nguyên liệu khác.

So sánh vớ i dầu diesel ta thấy độ nhớ t, tỷ tr ọng của DVHĐ cao hơn nhưng

nhiệt tr ị lại thấp hơn. Để sử dụng DVHĐ thay nhiên liệu diesel là hoàn toàn có khả

năng, song cần những bướ c chuyển đổi và tổng hợ p thích hợ p.





56

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận

Qua quá trình nghiên cứu, chúng tôi đưa ra đượ c các k ết luận sau:

1. Độ ẩm của vỏ hạt điều ban đầu là 8,60 0,16 %

2. Phương pháp thu nhận dầu vỏ hạt điều

Phương pháp ép cơ học bằng máy ép thủy lực ở nhiệt độ thườ ng cho hiệu suất

dầu thấ p 11,10 0,05 %. Dầu thu được có hàm lượng nước 10,32%, độ nhớ t 340

cP, tỷ tr ọng 0,97; hàm lượ ng tro 1,43%, chỉ số acid 114,4 mgKOH/g.

Phương pháp ép cơ học bằng máy ép thủy lực ở nhiệt độ cao cho hiệu suất dầu

12,72 0,28 %. Dầu thu được có hàm lượ ng nước 10%, độ nhớ t 408 cP, tỷ tr ọng

0,97; hàm lượ ng tro 1,23%, chỉ số acid 126,4 mgKOH/g.

Phương pháp chiết dung môi cho hiệu suất dầu cao hơn 30%.

Chiết bằng hexan có hiệu suất 32,01

0,068 %. Chiết bằng ethanol cho hiệu suất30,72 0,096 %

Dầu thu được có hàm lượng nướ c 8-9%, độ nhớ t 540-550 cP, tỷ tr ọng 0,96; hàm

lượ ng tro 1,3%, chỉ số acid 125 mgKOH/g.

Ta thấy phương pháp chiết cho hiệu suất thu hồi dầu cao nhất, nhưng phương

pháp ép cho các chỉ tiêu tốt nhất. Chọn dầu thu đượ c từ phương pháp ép để xác định

nhiệt tr ị và độ chớ p cháy của DVHĐ. 3. Nhiệt độ chớ p cháy của DVHĐ khá cao 224 0C.

4. Nhiệt lượ ng của dầu vỏ hạt điều đạt 8656 kcal/kg, nhiệt lượ ng cao, thích hợ p cho

việc làm nhiên liệu đốt.





57

Kiến nghị

DVHĐ có nhiều ứng dụng trong đòi sống, tôi mong muốn đượ c tạo điều

kiện để tiế p tục nghiên cứu các thành phần hóa học của DVHĐ, hoạt tính của

DVHĐ nói chung và các cấu tử nói riêng.

Tiế p tục nghiên cứu quy trình sản xuất dầu vỏ hạt điều bằng các phương

pháp hiện đại hơn (hỗ tr ợ bằng vi sóng, chiết bằng CO2 siêu tớ i hạn, ..) nhằm

mục đính nâng cao hiệu suất, giảm chi phí đầu tư và có tính ứng dụng cao nhất.

Tiế p tục nghiên cứu các ứng dụng và khả năng thay thế nhiên liệu hóa thạch của

dầu vỏ hạt điều để bảo vệ môi trườ ng, nghiên cứu khả năng phối tr ộn vớ i nhiên liệu

diesel, tiế p tục nghiên cứu quy trình tinh chế, sản xuất biodiesel từ DVHĐ.

Mở r ộng nghiên cứu một cách toàn diện, phân lậ p các thành phần trong dầu

vỏ hạt điều để có những nghiên cứu ứng dụng mớ i, mang tính thực tiễn hơn.





58

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TIẾ NG VIỆT

1. Bộ công thương Việt Nam, Xuấ t khẩu điều qua các năm,

http://www.moit.gov.vn.

2. Tr ịnh Văn Dũng (2007), Nghiên cứ u công nghệ sản xuấ t bột má phanh (bột

ma sát) t ừ d ầu vỏ hạt điề u, tạ p chí phát triển khoa học công nghệ, tậ p 10, số

06.

3. Hiệ p hội điều Việt Nam Vinacas, Bản tin Vinacas tháng 5/2014

4. Hà Lâm Huỳnh (2010), Chiến lượ c phát triển cây điề u.

5. Tr ần Công Khanh (2013), Cây điề u Việt Nam, hiện tr ạng và giải pháp phát

triể n, báo Institute of Agricultural Sciences for Southern Vietnam.

6. Nguyễn Văn Minh, Các phương pháp sản xuấ t tinh d ầu, Báo điện tử

http://ww.ioop.org.vn/vn/-Viện nghiên cứu dầu và cây có dầu-bản tin khoa

học công nghệ.

7. Phạm Đình Thanh (2003), H ạt điề u sản xuấ t và chế biế n, NXB Nông Nghiệ p.

8. Hoa Hữu Thu (2007), Phân tích nhiên liệu, NXB Đại học quốc gia Hà Nội.

9. Tr ần Ngọc Toản (2012), Nhiên liệu sinh học và hiện tr ạng sản xuấ t, sử d ụng

ở Việt Nam, Báo Năng lượ ng Việt Nam,

10. Phạm Thế Trinh (2008), Nghiên cứ u công nghệ chiế t tách Cardanol t ừ d ầu

vỏ hạt điề u và ứ ng d ụng để sản xuất sơn tàu biể n và vật liệu k ế t dính chấ t

lượ ng cao, Bộ công thương – Viện hóa học công nghiệ p Việt Nam.

11. Anh Tùng (2013), Phát triể n công nghiệ p d ầu thự c vật trên thế giớ i, tạ p chí

STINFO, số 08.

12. Viện chính sách & chiến lượ c phát triển thiên nhiên – trung tâm tư vấn

chính sách nông nghiệ p, H ồ sơ ngành hàng hạt điề u.

13. Xuấ t khẩ u hạt điề u sang các thị trường 11 tháng đầu năm đạt 1,36 t ỷ USD,

http://kinhte24h.com/view-gh/13/99453/.





59

TIẾ NG ANH

14. Akinhanmi, T.F, Chemical Composition and Physicochemical Properties Of

Cashew nut oil and Cashew nut shell liquid , Joumal of Agricultural, food,

and environmental Sciences, Vol.2, No.1.

15. A.Velmurugan, M.loganathan (2012), Effect of ethanol addition with cashew

nut shell liquid on engine combustion and exhaust emission in a di diesel

engine, International Journal of Engineering Science and Technology, vol. 4,

No. 07.

16. G. Kasiraman, B. Nagalingam, M. Balakrishnan (2012), Performance,

emission and combustion improvements in a direct injection diesel engine

using cashew nut oil as fuel with camphor oil blending, Energy 47, 116-124.

17. Maria Alexsandra de Sousa Rios, Selma Elaine Mazzetto (2009), Cashew nut

shell liquids (CNSL) as source of Eco-frendly antioxidants for lubricants,

International Electronic Conference on Synthetic Organic Chemmistry 13.

18. Maria Yuliana, Tran thi Ngoc Yen, Yi-Hsu Ju (2012), Effect of traction

methods on characteristic and composition of Indonesian cashew nut shell

liquid , Industrial Crops and Products, 35, 230-236.

19. Teresinha de Jesus Aguiar dos Santos Andrade, Bruno Quirino

Araújo,Antonia Maria das Graças Lopes Citó, Juliana da Silva, Jenifer Saffi,

Marc François Richter, Alexandre de Barros Falcăo Ferraz

(2010), Antioxidant properties and chemical composition of technical

Cashew Nut Shell Liquid (tCNSL), Food Chemistry, 126, 1044-1048.20. Tejas Gandhi, Mayank Patel, Bharat kumar Dholakiya (2012), Studies on

effect of various solvents on extraction of cashew nut shell liquid (CNSL) and

isolation of major phenolic constituents from extracted CNSL, Scholars

Research Library.











Phụ l ụ c 2: Các phương pháp xác định các chỉ tiêu của dầu vỏ hạt điều

1. Phương pháp xác định hàm lượ ng Tro

Nguyên lý: dùng sức nóng (550-600 0C) nung nóng hoàn toàn các chất hữu

cơ, phân còn lại đem cân và tính ra hàm lượ ng tro toàn phần trong mẫu.

Dụng cụ: Cốc nung bằng sứ, bếp điện, lò nung, cân phân tích, bình hút ẩm

chứa silicagel

Tiến hành: Nung chén sứ đã r ửa sạch ở 550-600 0C đén khối lượng khôi đổi,

để nguội ở bình hút ẩm và đem cân ở cân phân tích có độ chính xác 10-4 g. Ghi lại

khối lượ ng m0 Cho vào chén 1ml dầu, cân lại khối lượ ng m1 (g). Sau đó, đem tro hóa trên bế p

điện đến khi thấy không còn khói bay lên. Cho tất cả vào lò nung ở 550-6000C,

nung đến khi tro tr ắng. Lấy ra để nguội trong bình hút ẩm và đem cân, ghi lại khối

lượ ng m2 (g).

Tính k ết quả:

XT =

×100

XT: Hàm lượ ng tro trong mẫu dầu (%)

m1: Khối lượ ng cốc và mẫu trướ c khi nung (g)

m2: Khối lượ ng cốc và mẫu sau khi nung (g)

m0: Khối lương cốc sứ (g)

2. Phương pháp xác định hàm lượng nướ c.

Nguyên lý: dùng nhiệt độ cao làm bay hơi hết hơi nướ c trong mẫu thử, sau

đó dựa vào hiệu số khối lượ ng của mẫu trướ c và sau khi sấy sẽ tính được hàm lượ ng

nướ c trong mẫu.

Dụng cụ hóa chất: Tủ sấy điều chỉnh nhiệt độ, cân phân tích có độ chính xác

10-4 g, cốc sấy, bình hút ẩm có chứa silicagen





Tiến hành:

B1: Sấy cốc tớ i khối lượng không đổi: cốc sấy r ửa sạch, úp khô r ồi đem sấy ở

100-105 0C trong 2 h, làm nguội tong bình hút ẩm trong 30 phút, đem cân và ghi lại

khối lượ ng m0, tiế p tục sấy cốc ở 100-105 0C trong 1h, làm nguội và cân. Lặ p lại

thao tác đến khi nào giữa hai lần liên tiế p khối lượ ng sai khác không quá 5×10-4 g là

sấy đến khối lượng không đổi

B2: dùng pipet lấy 2 ml mẫu dầu vỏ hạt điều cho vào cốc sấy, cân khối lượ ng

m1 (g) , chuyển cốc vào tủ sấy và sấy ở 1050C, sau đó lấy mẫu ra để nguội trong

bình hút ẩm và cân khối lượ ng m2 (g), lặ p lại thao tác đến khi khối lượng không đổi.

Tính k ết quả:

XH2O =

×100

XH2O: Hàm lượng nướ c trong mẫu dầu (%)

m1: Khối lượ ng cốc và mẫu trướ c khi sấy (g)

m2: Khối lượ ng cốc và mẫu sau khi sấy (g)

m0: Khối lương cốc sấy (g)

3.

Phương pháp xác định tỷ trọng dầu

Nguyên tắc: tỷ tr ọng của dầu là tỷ số khối lượ ng dầu trên khối lượ ng của cùng

một thể tích chất chuẩn (thườ ng là nướ c cất), ở cùng một nhiệt độ.

Cách xác định

Bình đo tỷ tr ọng (pycnometer) đượ c r ửa sạch bằng methanol, sấy nhẹ cho khô

r ồi cho vào tủ điều nhiệt ở 250C trong 30 phút. Sau đó lấy ra cân nhanh ta đượ c khối

lượ ng của bình là m0.

Cho CNSL vào đầy cổ bình, đậy nút, lâu khô phần tinh dầu tràn ra, sau đó cho

vào tủ ổn nhiệt ở 250C trong 30 phút. Lấy ra cân nhanh ta đượ c khối lương m1.

Làm tương tự như trên nhưng thay dầu bằng nướ c cất, cân khối lượ ng m2.





Khi đó tỷ tr ọng dầu được xác định như sau:

D25 =

4. Phương pháp xác định chỉ số acid

Nguyên tắc: Dựa vào phản ứng trung hòa giữa acid béo và kiềm trong môi

trườ ng hỗn hợ p gồm rượ u etylic và êt etylic.

Hóa chất:

Dung dich KOH 0.1N (pha trong nướ c).

Chỉ thị phenolphthalein 1% trong cồn.

Hỗn hợ p dung môi gồm 1 thể tích êt etylic và một thể tích cồn tuyệt đối.

Cách xác định:

Cân chính xác 1g dầu cho vào bình nón 250ml, them 50ml hỗn hợ p dung môi

(tỉ lệ 1:1), lắc đều cho tan hết dầu, cho 2-3 giọt chỉ thị phenolphthalein 1% r ồi chuẩn

độ bằng dung dịch KOH 0.1N cho đến khi dung dịch xuất hiện màu hồng nhạt và

màu không mất đi sau 30g giây.

Tính k ết quả:

A= ,××

A: chỉ số Acid của dầu, mgKOH/1g dầu

V: số ml KOH 0.1N dùng để chuẩn độ

N: nồng độ dung dịch KOH

W: khối lượ ng mẫu, g

56,1: khối lượ ng phân tử KOH





Phụ l ụ c 3: Kết quả xác định các chỉ tiêu của dầu vỏ hạt điều

1. Kết quả khảo sát độ ẩm nguyên liệu

STT

Khối lượ ng

mẫu trướ c sấy,

m (g)

Khối lượ ng

mẫu sau khi

sấy, m1(g)

Lượng nướ c

trong mẫu,

m1-m2 (g)

Độ ẩm,

W (%)

Độ ẩm trung

bình, WTB

(%)

1 10,0010 9,1594 0,8416 8,42

8,602 10,0002 9,1256 0,8746 8,74

3 10,0006 9,1364 0,8642 8,64

2. Kết quả quá trình ép nguội:

STTKhối lượ ng vỏ

hạt điều, m(g)

Khối lượ ng dầu

thu đượ c, m1 (g)X (%) XTB (%)

1 100,21 11,18 11,16

11,102 100,19 11,10 11,08

3 100,18 11,08 11,06

3.

Kết quả quá trình ép nóng:

STT Khối lượ ng vỏ

hạt điều, m(g)

Khối lượ ng dầu thu

đượ c, m2 (g)X (%) XTB (%)

1 100,61 13,00 12,92

12,742 100,59 12,49 12,423 100,84 13,00 12,89





4. Kết quả quá trình chiết dung môi Ethanol:

STT

Khối lượ ng vỏ

hạt điều, m(g)


thu đượ c, m1 (g) X (%) XTB (%)

1 10,01 3,08 30,76

30,722 10,23 3,15 30,79

3 10,19 3,12 30,61

5.

Kết quả quá trình chiết dung môi n – hexan:

STTKhối lượ ng vỏ

hạt điều, m(g)


thu đượ c, m1 (g)X (%) XTB (%)

1 10,27 3,29 32,03

32,012 10,20 3,27 32,06

3 10,10 3,22 31,93

6.

Kết quả quá trình khảo sát thờ i gian chiết dung môi n – hexan:

Thờ i gian chiết

(giờ )

Khối lượ ng vỏ hạt

điều, m0 (g)

Lượ ng dầu thu

đượ c, m1 (g)

Hàm lượ ng,

X (%)

2 10,045 1,970 19,61

3 10,042 2,578 25,67

4 10,038 3,083 30,71

5 10,041 3,091 30,78

6 10,032 3,091 30,81





7. Kết quả quá trình khảo sát tỷ lệ rắn/lỏng của quá trình chiết

Khối lượ ng vỏ hạt

điều, m0 (g)

Thể tích dung môi,

V (ml)

Lượ ng dầu thu

đượ c, m1 (g)

Hàm lượ ng,

X (%)

10,020 70 1,378 13,75

1,032 90 2,152 21,45

10,035 100 3,018 30,07

10,056 110 3,030 30,13

10,024 120 3,053 30,46

10,052 130 3,087 30,7110,048 140 3,088 30,73

10,057 150 3,091 30,73

8. Kết quả đo tỷ trọng dầu:

Mẫu 0 1 2 3 4

Khối lượ ng bình tỷ

tr ọng (g)12,6880


tr ọng chứa nướ c cất (g)23, 5172


tr ọng chứa dầu (g)22,7768 23,2855 23,2020 23,0801 23,1346

Tỷ tr ọng 0,932 0,979 0,971 0,960 0,965





Phụ l ụ c 4: Bảng số liệu thể hiện diện tích trồng điều qua các năm ở nướ c tagiai đoạn 2000 – 2013.

Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Diện tích(nghìn ha)

195,576198,914 240,300 257,900

282,113

327,800

Năm 2006 2007 2008 2012 2013

Diện tích(nghìn ha)

327,800 436,462 421,498 326,037 310,000





Phụ l ụ c 5: Hình ảnh một số thiết bị dùng trong thí nghiệm

Máy chân không Tủ nung

Cân phân tích điện Tủ sấy





Phụ l ụ c 6: Kết quả phân tích nhiệt trị

ISO9001-2008

VIỆN DẦU KH VIỆT NAM

TRUNG TÂM NGHIÊN CỨ U VÀ PHÁT TRIỂN CHẾ BIẾN DẦU KHÍ (PVPRO)

4 Nguyễn Thông, P.7, Q.3, Tp.Hồ Chí Minh

Tel.: (84-8) 39303 323 Fax.: (84-8) 39307 546

Email: [email protected]

PHIẾU TRẢ KẾT QUẢ

Số : ..........

Tên khách hàng : Nguyễn Thị Thanh Hiếu

Địa chỉ : Đại học Nha Trang, số 02 – Nguyễn ĐìnhChiểu, Tp.Nha Trang

Số lượ ng mẫu : 01 mẫu Dầu vỏ hạt điều

Mã số TT : DT14078

Ngày nhận mẫu : 19/05/2014 Ngày tr ả kết quả : 21/05/2014


Collection Khảo sát tính chất và đánh giá khả năng ứng dụng dầu vỏ hạt điều làm nhiên liệu & Nghiên cứu tách chiết dầu vỏ hạt điều và

Documents