Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN LÍ THUYẾT .............................................................. 4 1.1. TỔNG QUAN CHI VỀ KEO .......................................................................... 4 1.1.1. Keo lá tràm (tràm bông vàng) ................................................................... 6 1.1.2. Keo tai tượng ............................................................................................ 8 1.1.3. Keo lai ...................................................................................................... 10 1.2. TỔNG QUAN VỀ TANIN ............................................................................ 12 1.2.1. Khái niệm ................................................................................................. 12 1.2.2. Phân loại .................................................................................................. 12 1.2.3. Tính chất của tanin ................................................................................. 15 1.2.4. Ứng dụng ................................................................................................. 16 1.2.5. Tình hình nghiên cứu và sử dụng tanin hiện nay ................................. 17 1.2.6. Những loại thực vật chứa nhiều tanin ................................................... 19 1.3. CƠ SỞ LÍ THUYẾT CỦA BÀI TOÁN QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM20 1.3.1 Mở đầu ...................................................................................................... 20 1.3.2. Bài toán quy hoạch thực nghiệm ............................................................ 20 1.4. PHƢƠNG PHÁP CHIẾT TÁCH ................................................................. 21 1.4.1. Khái niệm ................................................................................................ 21 1.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách..................................... 21 1.4.3. Phương pháp chiết tách thường dùng .................................................... 23 CHƢƠNG II. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............. 28 2.1. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT ........................................................... 28 2.1.1. Thiết bị, dụng cụ ...................................................................................... 28 2.1.2. Hóa chất ................................................................................................... 28 2.2. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM ...................................................... 28 2.3. NGUYÊN LIỆU ............................................................................................. 30 2.3.1. Thu mua nguyên liệu .............................................................................. 30 2.3.2. Xử lí nguyên liệu ..................................................................................... 30 2.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................ 31 2.4.1. Xác định một số chỉ tiêu hóa lí của nguyên liệu .................................... 31 2.4.2. Định tính và định lượng tanin ................................................................ 32 2.4.3. Tách tanin rắn ......................................................................................... 35 2.4.4. Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (IR) ........................................ 36 2.4.5. Nghiên cứu chỉ số Stiasny của tanin rắn ............................................... 38 CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 39 3.1. XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ SỐ HÓA LÍ ....................................................... 39 3.1.1. Độ ẩm ....................................................................................................... 39 3.1.2. Hàm lượng tro ......................................................................................... 39 3.2. NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT TANIN TỪ VỎ CÂY KEO .................................................................... 39 3.2.1. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu ................................................. 39 3.2.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu khôthể tích dung môi ....................... 41 3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian nấu nguyên liệu ............................................ 43 3.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ nấu nguyên liệu ............................................. 46 3.3. TỐI ƢU HÓA QUÁ TRÌNH CHIẾT TÁCH TANIN BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM ............................................................ 48 3.3.1. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm ................................................... 48 3.3.2. Phương pháp tối ưu hóa ......................................................................... 52 3.4. ĐỊNH TÍNH VÀ ĐỊNH LƢỢNG TANIN .................................................... 54 3.4.1. Định tính .................................................................................................. 54 3.4.2. Định tính phân biệt nhóm tanin ngưng tụ và nhóm tanin thủy phân .. 54 3.4.3. Định lượng tanin trong mẫu rắn ............................................................ 54 3.5. TÁCH TANIN RẮN VÀ XÁC ĐỊNH NHÓM CHỨC .............................. 55 3.5.1. Tách tanin rắn ......................................................................................... 55 3.5.2. Phân tích tanin bằng phổ hồng ngoại IR ............................................... 55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 57
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA Họ tên sinh viên: Phan Thị Lan Tên đề tài: NGHIÊN CỨU TỐI ƢU HÓA QUÁ TRÌNH CHIẾT TÁCH TANIN TỪ VỎ MỘT SỐ LOÀI CÂY KEO Ở QUẢNG NAM Khóa luận tốt nghiệp cử nhân sƣ phạm Đà Nẵng – 2016 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA Tên đề tài: NGHIÊN CỨU TỐI ƢU HÓA QUÁ TRÌNH CHIẾT TÁCH TANIN TỪ VỎ MỘT SỐ LOÀI CÂY KEO Ở QUẢNG NAM Khóa luận tốt nghiệp cử nhân sƣ phạm Sinh viên thực : Phan Thị Lan Lớp : 12SHH Giáo viên hƣớng dẫn : PGS.TS Lê Tự Hải Đà Nẵng - 2016 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHSP Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA HÓA NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phan Thị Lan Lớp: 12SHH Tên đề tài: Nghiên cứu tối ưu hóa trình chiết tách tanin từ vỏ số loài keo Quảng Nam Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị: Nguyên liệu: vỏ số loài keo gồm keo tràm, keo tai tượng keo lai thu thập từ khu rừng Quế Sơn, tỉnh Quảng Nam, Việt Nam Hóa chất: - Nước cất - Na2SO3 (Việt Nam) - Than hoạt tính (Việt Nam) - Clorofom (Việt Nam) - Etyaxetat (Trung Quốc) - FeCl3 (Việt Nam) - CH3COONa (Trung Quốc) - H2SO4 đặc (Việt Nam) - KMnO4 0,1N (Việt Nam) - HCHO 37% (Việt Nam) - Axit sunfoindigocacmin 0,1% - H2O2 5% (Việt Nam) Dụng cụ: - Máy đo quang phổ hồng ngoại IR - Phễu chiết - Bình định mức 250ml, 1000ml - Bếp điện - Pipet 10ml, 2ml - Buret 25 ml - Cân phân tích điện tử - Nhiệt kế 1000 - Phễu thuỷ tinh + giấy lọc - Tủ sấy, lò nung - Bình tam giác 250 ml - Bếp đun cách thủy - Ống đong 100 ml - Bình cầu 250 m, 1000ml - Máy hút chân không - Bình hút ẩm - Cốc thuỷ tinh loại 100 ml, 500 ml, 1000 ml Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu khảo sát điều kiện tối ưu cho trình chiết tách tanin từ vỏ keo (keo tràm, keo lai keo tai tượng) Quảng Nam Giáo viên hƣớng dẫn: PGS.TS Lê Tự Hải Ngày giao đề tài: Ngày tháng năm 2015 Ngày hoàn thành: Ngày 25 tháng 11 năm 2015 Chủ nhiệm khoa Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ, tên) (Ký ghi rõ họ, tên) Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho khoa ngày 27 tháng năm 2016 Kết điểm đánh giá: Ngày… tháng… năm … CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký ghi rõ họ, tên) LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS Lê Tự Hải tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt trình nghiên cứu hoàn thành khóa luận Em chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô khoa Hóa Học – trường Đại Học Sư Phạm – Đại Học Đà Nẵng tận tình truyền đạt kiến thức năm em học tập Với vốn kiến thức tiếp thu trình học không tảng cho trình nghiên cứu khóa luận mà hành trang quí báu để em bước vào đời cách vững tự tin Em xin cảm ơn chị Trương Thị Mỹ Thảo – học viên cao học, tạo điều kiện thuận lợi hợp tác giúp đỡ em nhiều trình làm thực nghiệm, nghiên cứu hoàn thành khóa luận Bước đầu vào thực tế, tìm hiểu lĩnh vực nghiên cứu khoa học, kiến thức em nhiều hạn chế bỡ ngỡ Do việc mắc phải sai sót điều tránh khỏi, em mong nhận ý kiến đóng góp quý thầy cô bạn để báo cáo em hoàn thiện Cuối em xin kính chúc quý thầy cô bạn dồi sức khỏe Trân trọng ! Đà Nẵng, ngày 27 tháng năm 2016 Sinh viên thực Phan Thị Lan MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN LÍ THUYẾT 1.1 TỔNG QUAN CHI VỀ KEO 1.1.1 Keo tràm (tràm vàng) 1.1.2 Keo tai tượng 1.1.3 Keo lai 10 1.2 TỔNG QUAN VỀ TANIN 12 1.2.1 Khái niệm 12 1.2.2 Phân loại 12 1.2.3 Tính chất tanin 15 1.2.4 Ứng dụng 16 1.2.5 Tình hình nghiên cứu sử dụng tanin 17 1.2.6 Những loại thực vật chứa nhiều tanin 19 1.3 CƠ SỞ LÍ THUYẾT CỦA BÀI TOÁN QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM20 1.3.1 Mở đầu 20 1.3.2 Bài toán quy hoạch thực nghiệm 20 1.4 PHƢƠNG PHÁP CHIẾT TÁCH 21 1.4.1 Khái niệm 21 1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết tách 21 1.4.3 Phương pháp chiết tách thường dùng 23 CHƢƠNG II NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .28 2.1 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT 28 2.1.1 Thiết bị, dụng cụ 28 2.1.2 Hóa chất 28 2.2 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM 28 2.3 NGUYÊN LIỆU .30 2.3.1 Thu mua nguyên liệu 30 2.3.2 Xử lí nguyên liệu .30 2.4 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.4.1 Xác định số tiêu hóa lí nguyên liệu 31 2.4.2 Định tính định lượng tanin 32 2.4.3 Tách tanin rắn 35 2.4.4 Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (IR) 36 2.4.5 Nghiên cứu số Stiasny tanin rắn .38 CHƢƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ SỐ HÓA LÍ .39 3.1.1 Độ ẩm .39 3.1.2 Hàm lượng tro 39 3.2 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT TANIN TỪ VỎ CÂY KEO 39 3.2.1 Ảnh hưởng kích thước nguyên liệu .39 3.2.2 Ảnh hưởng tỉ lệ nguyên liệu khô/thể tích dung môi .41 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian nấu nguyên liệu 43 3.2.4 Ảnh hưởng nhiệt độ nấu nguyên liệu .46 3.3 TỐI ƢU HÓA QUÁ TRÌNH CHIẾT TÁCH TANIN BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM 48 3.3.1 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 48 3.3.2 Phương pháp tối ưu hóa 52 3.4 ĐỊNH TÍNH VÀ ĐỊNH LƢỢNG TANIN 54 3.4.1 Định tính 54 3.4.2 Định tính phân biệt nhóm tanin ngưng tụ nhóm tanin thủy phân 54 3.4.3 Định lượng tanin mẫu rắn 54 3.5 TÁCH TANIN RẮN VÀ XÁC ĐỊNH NHÓM CHỨC 55 3.5.1 Tách tanin rắn 55 3.5.2 Phân tích tanin phổ hồng ngoại IR .55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng bảng Trang 2.1 Số sóng loại dao động số nhóm chức hữu 37 3.1 Độ ẩm mẫu bột 39 3.2 Hàm lượng tro mẫu bột 39 3.3 Ảnh hưởng kích thước đến hiệu suất tách tanin 40 3.4 Ảnh hưởng tỉ lệ R ; L đến hiêu suất tách tanin 42 3.5 Ảnh hưởng thời gian đến tanin tách 44 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hàm lượng tanin 47 3.7 Bảng phương án điều kiện tổ chức thí nghiệm 49 3.8 Ma trận kế hoạch 23cho trình chiết tách tanin 49 3.9 Thí nghiệm tâm 50 3.10 Ma trận kế hoạch trình chiết tách tanin với biến số 50 3.11 Số Stiasny tanin 55 3.12 Số sóng loại dao động phổ hồng ngoại tanin 56 DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Số hiệu Tên hình vẽ hình vẽ Trang 1.1 Acacia karroo 1.2 Silver Wattle 1.3 Collins Acacia 1.4 Swamp Wattle 1.5 Australian Blackwood (Acacia melanoxylon) 1.6 Acacia covenyi (vườn quốc gia Canberra) 1.7 Keo tràm (Acacia auriculiformis) 1.8 Keo tai tượng (Acacia mangium) 1.9 Keo lai 1.10 Hoa keo tràm 1.11 Quả keo tràm 1.12 Keo tai tượng 1.13 Axit galic số loại polyphenol thuộc nhóm tanin thủy 14 phân 1.14 Một số loại polyphenol thuộc nhóm tanin pyrocatechin 15 2.1 Sơ đồ quy trình thực nghiệm 29 2.2 Thu hoạch vỏ keo 30 2.3 Vỏ keo qua xử lí xay thành bột mịn 30 2.4 Bộ thí nghiệm chiết tách tanin 34 2.5 Tanin trước sau chuẩn độ 35 2.6 Mẫu đối chứng 35 2.7 Sơ đồ tách tanin rắn 36 3.1 Sơ đồ thí nghiệm tìm kích thước nguyên liệu thích hợp để 40 chiết tanin 3.2 Hàm lượng tanin tách theo kích thước 41 3.3 Sơ đồ thí nghiệm tìm tỉ lệ nguyên liệu : dung môi thích hợp 42 để chiết tách tanin 3.4 Hàm lượng tanin tách theo tỉ lệ R : L 43 3.5 Sơ đồ thí nghiệm tìm thời gian thích hợp để chiết tách tanin 44 3.6 Hàm lượng tanin tách theo thời gian 45 3.7 Sơ đồ thí nghiệm tìm nhiệt độ thích hợp để tách chiết tanin 46 3.8 Hàm lượng tanin tách theo nhiệt độ 47 3.9 Tanin ngưng tụ 54 3.10 Dịch chiết tanin 55 3.11 Tanin rắn 55 3.12 Phổ IR tanin thu 56 46 hưởng thời gian đến hiệu suất chiết, 50 phút coi thời gian chiết tách phù hợp 3.2.4 Ảnh hƣởng nhiệt độ nấu nguyên liệu Một yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết tách nhiệt độ Tùy thuộc tính chất cấu tử cần chiết mà lựa chọn nhiệt độ phù hợp Thông thường tăng nhiệt độ hiệu chiết tách tăng, nhiên quy luật yếu tố có giới hạn Khi nhiệt độ cao xảy phản ứng khác không cần thiết gây khó khăn cho trình công nghệ, làm biến đổi tính chất cấu tử cần chiết tiêu tốn lượng Chính cần phải lựa chọn mức nhiệt độ phù hợp cho hiệu chiết cao đồng thời hạn chế yếu tố bất lợi Tiến hành thí nghiệm sau: cho vào cốc 100 gam mẫu với 600 ml nước, sau tiến hành nấu thời gian 50 phút mức nhiệt độ: 300C, 400C, 600C, 800C 1000C theo sơ đồ hình 3.7 Hỗn hợp vỏ keo khô Chưng ninh với nước Nhiệt độ khảo sát Dịch chiết Chuẩn độ Chọn nhiệt độ thích hợp Hình 3.7 Sơ đồ thí nghiệm tìm nhiệt độ thích hợp để tách chiết tanin Kết ảnh hưởng nhiệt độ chiết đến hiệu suất thu tanin thể bảng 3.6 hình 3.8 47 Bảng 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hàm lượng tanin Nhiệt độ (0C) 30 40 60 80 100 Y (%) 14,631 16,572 17,147 17,325 17,012 18 17 Y(%) 16 15 14 13 12 30 40 60 80 100 Nhiệt độ (0C) Hình 3.8 Hàm lượng tanin tách theo nhiệt độ Kết từ đồ thị cho thấy, ứng với nhiệt độ khác hàm lượng tanin tổng thu khác rõ rệt Điều cho thấy nhiệt độ yếu tố có ảnh hưởng đến trình chiết tách cần thay đổi nhỏ yếu tố làm thay đổi hiệu trình chiết tách Điều giải thích sau: nhiệt độ có tác dụng tăng tốc độ khuếch tán giảm độ nhớt dung dịch giúp phần tử chất hòa tan dễ dàng khuếch tán phân tử dung môi, làm tăng tốc độ khuếch tán dẫn đến khả tách dịch bào tăng Kết thu đồ thị cho thấy rõ tăng nhiệt độ lượng tanin thu tăng dần đạt cực đại 800C sau giảm dần Ở lượng tanin giảm dần nhiệt độ cao làm biến đổi tính chất cấu tử cần chiết Vì vậy, sau khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất chiết, chọn nhiệt độ chiết thích hợp 800C 48 3.3 TỐI ƢU HÓA QUÁ TRÌNH CHIẾT TÁCH TANIN BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM 3.3.1 Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm Sau tiến hành khảo sát ảnh hưởng đơn biến yếu tố đến hiệu suất tách tanin Ta sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để tối ưu hóa trình chiết tách tanin với ảnh hưởng đồng thời yếu tố: Chọn yếu tố ảnh hưởng: Tỉ lệ rắn/lỏng: 1/15 ÷ 1/5; Thời gian: 30 phút ÷ 90 phút; Nhiệt độ: 400C ÷ 900C; Khảo sát theo phương án kế hoạch trực giao cấp I trình bày mục 2.4 kết bảng 3.7 Phương trình hồi quy kế hoạch có dạng: ŷ = b0 + b1x1 + b2x2 + b3x3 + b12x1x2 + b13x1x3 + b23x2x3 + b123x1x2x3 (3.1) Trong b0 hệ số hồi quy; b1, b2, b3 hệ số tuyến tính; b12, b13, b23, b123 hệ số tương tác đôi; x1 biến mã hóa tỉ lệ L : R; x2 biến mã hóa thời gian; x3 biến mã hóa nhiệt độ xj xác định công thức (3.2) xj Z j Z 0j (3.2) Z j Zj giá trị mức giới hạn, ∆Zj Zj0 xác định từ công thức (3.3) (3.4) Z 0j Z j max Z j Z j Z j max Z j (3.3) (3.4) 49 Bảng 3.7 Bảng phương án điều kiện tổ chức thí nghiệm Các yếu tố ảnh hƣởng Các mức Z1, (L:R) Z2, (phút) Z3, (0C) Mức (+1) (Zjmax) 15 90 90 Mức sở (Zj0) 10 60 65 Mức (-1) (Zjmin) 30 40 Khoảng biến thiên (∆Zj) 30 25 Với hàm mục tiêu y hiệu suất chiết tách tanin thu từ thí nghiệm, từ kết khảo sát giá trị ảnh hưởng yếu tố, lập ma trận kế hoạch 23 bảng 3.8 Bảng 3.8 Ma trận kế hoạch 23cho trình chiết tách tanin Giá trị thực STT Giá trị mã Giá trị hàm mục hóa tiêu Z1(L:R) Z2(phút) Z3(0C) x1 x2 x3 y (%) 15:1 90 90 + + + 21,728 5:1 90 90 - + + 19,553 15:1 30 90 + - + 19,047 5:1 30 90 - - + 21,786 15:1 90 40 + + - 21,712 5:1 90 40 - + - 17,524 15:1 30 40 + - - 18,802 5:1 30 40 - - - 16,787 50 Bảng 3.9 Thí nghiệm tâm Giá trị thực Giá trị mã hóa Giá trị hàm mục STT tiêu Z1(L:R) Z2(phút) Z3(0C) x1 x2 x3 y (%) 10:1 60 65 0 19,555 10 10:1 60 65 0 19,747 11 10:1 60 65 0 18,676 Bảng 3.10 Ma trận kế hoạch trình chiết tách tanin với biến số Biến mã hóa Hàm mục tiêu STT x0 x1 x2 x3 x1x2 x1x3 x2x3 x1x2x3 y (%) + + + + + + + + 21,728 + - + + - - + - 19,553 + + - + - + - - 19,047 + - - + + - - + 21,786 + + + - + - - - 21,712 + - + - - + - + 17,524 + + - - - - + + 18,802 + - - - + + + - 16,787 Trong phương trình (3.1), giá trị hệ số b tính công thức (3.5) (3.6) sau đây: b j xij yi i 1 ; j = 1,3 b ju xij xui yi ; j,u = 1,3 ; j ≠ u i 1 Từ tính giá trị hằng: b0 = 19,642; b1 = 0,73; b2 = 0,537; b3 = 0,886; b12 = 0,911; b13 = -0,871; (3.5) (3.6) 51 b23 = -0,425; b123 = 0,318 Tại tâm phương án thí nghiệm 9; 10; 11 bảng 3.9, thu giá trị hàm mục tiêu: y10 19,555 %; y 20 19,747 %; y 30 18,676 % Giá trị trung bình hàm mục tiêu thí nghiệm lặp tâm: y (19,555 19,747 18,676) 19,326 Giá trị phương sai lặp: S u m ( ya y ) m a 1 (3.7) Với m số thí nghiệm lặp, a số thứ tự thí nghiêm lặp, thay giá trị có vào công thức (3.7) S u 0,326 1/ Độ lệch chuẩn: Sbj = ( S u / 8) 0,202 ; bậc tự lặp: f2 = m - = Với mức có nghĩa p = 0,05, bậc tự lặp f2 = 2, tra bảng chuẩn số Student: t0,05;2 = 4,30 Như bj có nghĩa b j S bj t bj 1,142 So sánh chọn hệ số có nghĩa gồm b0; b3; b12 b13 t0 t1 t2 t3 t12 t13 t23 t123 97,238 3,6139 2,6584 4,3861 4,5099 4,3119 2,104 1,5743 Nhận Loại Loại Nhận Nhận Nhận Loại Loại Vậy phương trình hồi quy biến mã: ỹ = 19,642 + 0,886x3 + 0,911x1x2 – 0,871x1x3 Từ (3.8) tính giá trị điểm thực nghiệm: (3.8) 52 STT Yu ~ Yu 21,728 20,256 1,346 18,253 20,488 4,995 19,047 18,746 0,091 20,186 21,310 1,263 21,912 20,538 1,888 17,524 16,974 0,303 18,402 18,718 0,098 16,787 18,796 4,036 Tổng 153,84 155,826 14,02 Phương sai dư: S du ~ (Y u Y u ) N ( yi ŷ)2, với N = số thí nghiệm theo kế N l i 1 hoạch, l = số hệ số có nghĩa Tính S du 2,804 Chỉ số Fisher: F S du 3,454 8,601 S u2 0,326 Với f1 = N – l = f2 = m – = 2, mức có nghĩa p = 0,05, tra bảng thu Fp,f1,f2 = 19,3 > F Vậy phương trình (3.8) tương thích với tranh thực nghiệm 3.3.2 Phƣơng pháp tối ƣu hóa Khai triển công thức (3.2) sang biến thực Zj với giá trị tương ứng bảng 3.2, giá trị xj: x1 Z 10 ; x2 Z 60 ; 30 x3 Z 65 25 Thế vào phương trình (3.8), phương trình theo biến thực: Ỹ = 16,4532 + 0,0885Z1 – 0,0607Z2 + 0,1051Z3 + 0,0607Z1Z2 – 0,0697Z1Z3 53 Tối ƣu hóa thực nghiệm cách sử dụng phần mềm Matlab 5.3: Thuật toán % Tinh cuc dai cua bai toan toi uu hoa chiet tach tanin z10 = 5; z11 = 15; n1 = 20; dz1= (z11-z10)/n1; z20 = 30; z21 = 90; n2 = 20; dz2= (z21-z20)/n2; z30 = 40; z31 = 90; n3 = 20; dz3= (z31-z30)/n3; m = fthao(z10,z20,z30); for n1 = 1:20 for n2 = 1:20 for n3 = 1:20 if fthao(z10+n1*dz1,z20+n2*dz2,z30+n3*dz3) >= m m = fthao(z10+n1*dz1,z20+n2*dz2,z30+n3*dz3); z1m = z10+n1*dz1; z2m = z20+n2*dz2; z3m = z30+n3*dz3; end end end end % fprintf(' Gia tri cuc dai cua ham so la %f\n',m) fprintf(' Vi tri dat cuc dai la z1 = %f\n',z1m) fprintf(' z2 = %f\n',z2m) fprintf(' z3 = %f\n',z3m) function y = f(z1,z2,z3) Gia tri cuc dai cua ham so la 21.82 Vi tri dat cuc dai la z1 = 5.80 z2 = 42.00 z3 = 90.00 Mo ta ham can tim cuc dai Ỹ = 16,4532 + 0,0885Z1 – 0,0607Z2 + 0,1051Z3 + 0,0607Z1Z2 – 0,0697Z1Z3 Chu y: Dau “,” thay bang dau “.” Va dau “nhan” thay bang dau “*” 54 Kết nhận ymax 21,82 điều kiện tối ưu: + Tỉ lệ L/R: 1/5,8 + Thời gian: 42 phút + Nhiệt độ: 900C 3.4 ĐỊNH TÍNH VÀ ĐỊNH LƢỢNG TANIN 3.4.1 Định tính Khi nhỏ vào dịch chiết vài giọt FeCl3 5%, thấy hỗn hợp chuyển sang màu xanh đen phản ứng dương tính Vậy dịch chiết có tanin 3.4.2 Định tính phân biệt nhóm tanin ngƣng tụ nhóm tanin thủy phân Tiến hành phản ứng dịch chiết với HCHO môi trường axit HCl ta thấy có xuất nhiều kết tủa vón màu đỏ gạch chứng tỏ có nhóm tanin ngưng tụ Hình 3.9 Tanin ngưng tụ Dịch lọc sau loại bỏ kết tủa cho màu xanh rêu cho dung dịch CH3COONa dư + vài giọt dung dịch FeCl3, chứng tỏ có nhóm tanin thủy phân 3.4.3 Định lƣợng tanin mẫu rắn Xác định khối lượng chất rắn tách từ mẫu bột vỏ keo hàm lượng tanin ngưng tụ 55 Bảng 3.11 Số Stiasny tanin Mẫu 100 gam bột vỏ keo Khối lượng tanin 21,813 (g) Tanin ngưng tụ 16,927 (g) Hàm lượng tanin ngưng tụ 77,60 Số Stiasny tanin chiết xuất 77.60 3.5 TÁCH TANIN RẮN VÀ XÁC ĐỊNH NHÓM CHỨC 3.5.1 Tách tanin rắn Hình 3.10 Dịch chiết tanin Hình 3.11.Tanin rắn 3.5.2 Phân tích tanin phổ hồng ngoại IR Nhóm chức tanin xác định phương pháp quang phổ hồng ngoại (IR) sử dụng IR Shimadzu - Tác động - 410 - Nicolet Quang phổ hồng ngoại tanin chiết xuất từ vỏ keo trình bày hình 3.12 56 Hình 3.12 Phổ IR tanin thu Kết thực phân tích cho thấy có nhóm chức tanin như: Bảng 3.12 Số sóng loại dao động phổ hồng ngoại tanin Số sóng, cm-1 Loại dao động Số sóng, cm-1 Loại dao động 3409,08 -OH 1341,76 =C-O-C 1617,63 C=O 1201,96 1452,94 C = C thơm 1158,59 -C-O-C 1031,83 Vậy tanin rắn vỏ keo có nhóm chức tương đồng với phổ tanin chuẩn công bố 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua thời gian nghiên cứu thực đề tài, rút số kết luận sau: Đã nghiên cứu thành công việc tối ưu quy trình chiết tách với quy mô phòng thí nghiệm để làm sở xây dựng cho quy mô đề tài Các thông số tối ưu quy trình xác định sau: + Tỉ lệ L/R: 1/5,8 + Thời gian: 42 phút + Nhiệt độ : 900C Hiệu suất tách tanin từ vỏ keo (keo tràm, keo tai tượng keo lai) điều kiện đạt tối đa 21,82% Qua kiểm tra phổ hồng ngoại cho thấy tanin mà chiết tách từ vỏ keo có công thức phù hợp với lý thuyết Các số thông số nguyên liệu tanin - Độ ẩm: 10,91% - Lượng tro: 14,95% - Số Stiasny tanin chiết xuất 77,60 Kiến nghị Do thời gian thực đề tài có hạn nên đề tài tránh khỏi số hạn chế Trong tương lai, có điều kiện cần thực tiếp số nghiên cứu sau: Ngoài sản phẩm dịch chiết tanin, lượng thu nhận trình sản xuất nghiên cứu sử dụng Cần nghiên cứu thực nghiệm chi tiết để triển khai trình chiết tách thu nhận tanin vào thực tế Tiếp tục nghiên cứu nâng cao quy mô sản xuất 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Phùng Văn Bé (2011), Nghiên cứu chiết tách tanin từ vỏ keo Tại tượng ứng dụng làm vật liệu hấp phụ số ion kim loại nặng nước , Luận văn thạc sĩ Khoa học, Đại học Đà Nẵng [2] Nguyễn Bin (2001), Các trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm, NXB Giáo dục, Hà Nội [3] Bộ Y tế (1980), Bài giảng dược liệu tập 1, NXB Y học, Hà Nội [4] Vy Thị Hồng Giang (2009), Nghiên cứu tổng hợp keo polyphenol formaldehyde từ nguồn polyphenol tách từ vỏ keo tràm, Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Khoa học – chuyên ngành Hóa hữu cơ, Đại học Đà Nẵng [5] Từ Minh Koóng (2007), Kỹ thực sản xuất dược phẩm, Tập 1, Trường ĐH Y dược, Hà Nội [6] Nguyễn Thị Thu Lan (2007), Bài giảng hóa học hợp chất thiên nhiên, Khoa Hóa, Đại học Khoa học, Đại học Huế, Lưu hành nội [7] Dư Thị Ánh Liên (2009), Nghiên cứu chiết tách hợp chất tanin từ vỏ thông Caribe ứng dụng làm chất ức chế ăn mòn kim loại, Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Khoa học – chuyên ngành Hóa hữu cơ, Đại học Đà Nẵng [8] Đỗ Tất Lợi (1970), Dược học vị thuốc Việt Nam- tập1, NXB Y học Thể dục thể thao [9] Hồ Viết Quý (2007), Các phương pháp phân tích công cụ Hóa học đại, NXB Đại học Sư Phạm [10] Nguyễn Minh Thảo (1998), Hóa học hợp chất dị vòng, NXB Giáo Dục [11] Thái Doãn Tĩnh (2006), Cơ sở hóa học hữu – tập 3, NXB Giáo dục [12] Thái Doãn Tĩnh (2005), Hóa học hợp chất cao phân tử, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội [13] Lê Bạch Tuyết (chủ biên, 1996), Các trình công nghệ sản xuất thực phẩm, Khoa hóa thực phẩm công nghệ sinh học, Trường đại học bách khoa Hà Nội 59 [14] Viện dược liệu (2004), “Cây thuốc động vật làm thuốc Việt Nam”, tập I, Nhà xuất khoa hoc kỹ thuật [15] Viện Dược liệu (2004), “Cây thuốc động vật làm thuốc Việt Nam”, tập II, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Tiếng Anh [16] Ann E Hagerman, Tannin Chemistry, Department of Chemistry and Biochemistry, Miami University, USA, 1998 [17] Anthony H Conner and Melissa S Reeves, “Reaction of formaldehyde at the Ortho and Para positions of Phenol: Exploration of mechanisms using computational chemistry”, USDA Forest Service, Forest Products Laboratory, Madison, WI and Dept of Chemistry, Tuskegee Univ, Tuskegee, [18] Anthony D Covington (1997), Modern tanning chemistry, British School of leather Technology, Nene College of Higher Education, Boughton Green Road, Moulton Park, Northampton, UK NN2 7AL [19] Ashish M Gujrathi, B V Babu, Environment friendly products from black wattle, Energy Education Science and Technology, Volume 19 (1), 2007, 3744 [20] Dr Hazizan Md Akil, “Phenol formaldehyde”, School of Materials and Mineral Resources Engineering [21] Jingge Li,1 BE(ChEng), MSCENZ (1998), “Commercial production of tannins from radiata pine bark for wood adhesives”, Frances Maplesden, BSc(For Hons), MNZIF, MFIEA, IPENZ Transactions, Vol 25, No 1/EMCh, [22] Liangliang Zhang et al, Phenolic Extracts from Acacia mangium Bark and Their Antioxidant Activities, Molecules, 15, 2010, 3567-3577 [23] R Makino, S Ohara & K Hashida , Efficient extraction of polyphenolics from the bark of tropical tree species, Journal of Tropical Forest Science 21(1), 2009, 45-49 60 [24] P Schofield, D.M Mbugua, A.N Pell, Department of animal science, 325 Morrison Hall, Cornell University, Ithaca, NY 14853, USA (2008), “Analysis of condensed tannins: a review”, Proceedings of the 51st International Convention of Society of Wood Science and Technology, November 10-12, Concepción, CHILE [25] The Journal of Adhesion Science and Technology, 2006, Volume 20, Number 8, Page 829-846’) [26] The European Journal of Wood and Wood Products Volume 52, Number 5, Page 311-315 ’) Tài liệu Website [27] Đánh giá khả sinh trưởng tính thích ứng xuất xứ keo Tai tượng (Acacia mangium) dòng keo Lai (Acacia mangium x Acacia auriculiformis) giai đoạn tuổi – huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn [28] Đánh giá tình hình sinh trưởng rừng giống keo tai tượng trường đại học nông lâm thái nguyên - http://123doc.org/document/1382333-danh-gia-tinh-hinh-sinh-truong-cuarung-giong-keo-tai-tuong-tai-truong-dai-hoc-nong-lam-thai-nguyen.htm [29] http://vafs.gov.vn/vn/2014/06/ky-thuat-trong-keo-tai-tuong/ Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam [30] http://vafs.gov.vn/vn/2014/06/ky-thuat-trong-keo-lai/ Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam [31] http://vafs.gov.vn/vn/2014/06/ky-thuat-trong-keo-la-tram/ Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam [...]... liệu vỏ keo ở Quảng Nam để chiết tách tanin với quy mô lớn và đây là lí do tôi chọn đề tài: Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình chiết tách tanin từ vỏ một số loài cây keo ở Quảng Nam 2 2 Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu và khảo sát điều kiện tối ưu cho quá trình chiết tách tanin từ vỏ keo (keo lá tràm, keo lai và keo tai tượng) ở Quảng Nam 3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Vỏ của... cứu: Vỏ của một số loài keo như keo lá tràm, keo lai và keo tai tượng - Phạm vi nghiên cứu: Quy trình chiết tách, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách, xác định thành phần định tính và định lượng, cấu trúc của tanin từ vỏ keo 4 Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết - Thu thập, tổng hợp, phân tích các tài liệu, tư liệu trong và ngoài nước liên quan đến nội dung đề tài - Nghiên cứu nguồn... nên tanin có tính kháng khuẩn, bảo vệ cây trước những tác nhân gây bệnh từ bên ngoài 1.3 CƠ SỞ LÍ THUYẾT CỦA BÀI TOÁN QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM 1.3.1 Mở đầu Bản chất của quá trình chiết tách tanin từ vỏ một số loài keo với dung môi nước chịu ảnh hưởng của các yếu tố: kích thước nguyên liệu, tỉ lệ rắn : lỏng, nhiệt độ, thời gian Hiệu quả chiết tách tanin sẽ tốt nhất nếu như giá trị của các thông số ảnh hưởng... hưởng là tối ưu Đối với một quá trình hóa học, việc tìm ra những giá trị tối ưu đối với các thông số ảnh hưởng không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn vô cùng to lớn Nó giúp xây dựng, hoàn thiện hệ thống quy trình công nghệ, ứng dụng các quá trình hóa học vào sản xuất và đời sống Trong khoa học và kĩ thuật có nhiều phương pháp để xác định các giá trị tối ưu đối với một quá trình hóa học... 2k Mức của yếu tố là giới hạn của vùng được nghiên cứu theo các thông số công nghệ đã cho Hàm cần tìm với quá trình chiết tách tanin từ vỏ một số loài keo là hiệu suất tanin được tách ra Hàm lượng tanin thu được càng lớn thì càng tốt Hàm lượng tanin phụ thuộc vào các yếu tố: + Nhiệt độ nấu + Thời gian nấu + Tỉ lệ lỏng : rắn Số các yếu tố ảnh hưởng là ba, nên số các thực nghiệm cần tiến hành là 23 = 8... CHIẾT TÁCH 1.4.1 Khái niệm [2], [13] Chiết tách còn gọi là trích ly là quá trình tách một hay một số chất tan trong chất lỏng hay chất rắn bằng một chất lỏng khác gọi là dung môi Quá trình tách chất hòa tan trong chất lỏng bằng một chất lỏng khác gọi là trích ly lỏng – lỏng Quá trình tách chất hòa tan trong chất rắn bằng một chất lỏng khác gọi là trích ly rắn – lỏng 1.4.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình. .. kết gỗ từ tanin [27] Nhà máy tanin DITECO ở Chile hiện đang sản xuất tanin từ vỏ cây thông Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng các giải pháp tanin có thể được sử dụng như chất chống ăn mòn kim loại với chi phí ít hơn nhiều, khối lượng lớn vỏ thông bị thải loại từ quy trình khai thác gỗ thông (vỏ chứa 15% tanin) có thể được sử dụng để sản xuất tanin thương mại Một loạt các sản phẩm sản xuất từ tanin. .. của tanin, nhiều nhà khoa học thuộc các trường Đại học, các trung tâm nghiên cứu của nước ta bắt đầu đi sâu nghiên cứu chiết tách tanin cũng như ứng dụng của chúng một cách cụ thể Về chiết tách tanin có nhiều công trình công nghệ, điển hình có: Nhóm tác giả Lê Tự Hải, Phạm Thị Thùy Trang, Dương Ngọc Cầm, Trần Văn Thắm với công trình Nghiên cứu chiết tách, xác định thành phần hóa học của hợp chất tanin. .. năm 1972 trong số các cây keo tai tượng trồng ven đường ở Sabah – Malaysia Ở Thái Lan đầu tiên cũng tìm thấy keo lai được trồng thành đám ở Muak-Lek, Salaburi Ở nước ta giống keo lai ở Ba Vì có nguồn gốc cây mẹ là keo tai tượng xuất xứ Pain-tree bang Queensland – Australia Cây bố là keo lá tràm xuất xứ Darwin bang Northern Territory – Australia Ở Đông Nam Bộ hạt giống lấy từ cây mẹ keo tai tượng xuất... thực vật chứa nhiều tanin Tanin phân bố rộng rãi trong thiên nhiên Các loài keo (acacia) khác nhau có hàm lượng tanin khác nhau Loài có hàm lượng tanin lớn nhất là keo đen (acacia mearsi) có tới 40 – 43% tanin, loài acacia cepebricta có hàm lượng tanin từ 15 – 20% Cây sồi chứa khoảng từ 7 đến 10% tanin Bạch đàn: vỏ bạch đàn vùng Biển Đen chứa khoảng 10 – 12% Cây chè cũng có hàm lượng tanin khá lớn: lá