Tài liệu BÁO CÁO " NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ pH, NHIỆT ĐỘ, THỜI GIAN, TỶ LỆ RẮN LỎNG VÀ DUNG MÔI ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT TÁCH TANNIN TỪ VỎ THÔNG " ppt

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ pH, NHIỆT ĐỘ, THỜI GIAN, TỶ LỆ RẮN LỎNG VÀ DUNG MÔI ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT TÁCH TANNIN TỪ VỎ THÔNG STUDY OF FACTORS INFLUENCE OF pH, TEMPERATURE, TIME,

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ pH, NHIỆT ĐỘ, THỜI GIAN, TỶ LỆ RẮN LỎNG VÀ DUNG MÔI ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT

TÁCH TANNIN TỪ VỎ THÔNG

STUDY OF FACTORS INFLUENCE OF pH, TEMPERATURE, TIME, AND LIQUID RATIO OF SOLID TO SOLVENT PROCESS FROM BARK TANNIN

EXTRACT

SVTH: Huỳnh Tấn Luân, Võ Trung Định, Dương Thị Ni, Nguyễn Thị Thanh Thảo

Lớp: 09H, Khoa: Công nghệ Hóa học, Trường: Cao đẳng Công Nghệ, Đại học Đà Nẵng

GVHD: ThS Phan Chi Uyên

Khoa: Công nghệ Hóa học, Trường: Cao đẳng Công Nghệ, Đại học Đà Nẵng

TÓM TẮT

Ảnh hưởng của các yếu tố và dung môi đến quá trình chiết tách tannin từ vỏ thông bằng dung môi nước đã được nghiên cứu Các yếu tố và dung môi trên được xác định bằng phương pháp chưng ninh Kết quả nghiên cứu đã tìm được điều kiện tốt nhất cho quá trình chiết tách tannin từ vỏ thông Kích thước nguyên liệu dạng bột, tỷ lệ nước: etanol là 1:1, nhiệt

độ 90 o C, thời gian đun 90 phút, tỷ lệ rắn: lỏng 40g: 800ml (1:20) Tannin trong vỏ thông có chứa tannin ngưng tụ và tannin thủy phân

Từ khóa: Chiết tách; chưng ninh, ảnh hưởng, yếu tố, dung môi

ABSTRACT

The effect of these factors and solvent extraction of tannin from the bark in water solvent has been studied The above factors and the solvent is determined by the method of proof security Research results have found the best conditions for the extraction of tannin from the bark Raw material powder size, the ratio of water: ethanol 1:1, 90oC temperature, heating time 90 minutes, the rate of solid: liquid 40g: 800ml (1:20) Tannins in the bark contains tannin and

condensed tannin hydrolysis

Key words: extraction; steamed and distillation, influence, factor, solvent.

1 Đặt vấn đề

Hiện nay vấn đề sử dụng tannin đang là vấn đề cấp bách cho quá trình xử lý các các chất thải của các nhà máy, quá trình ăn mòn của kim loại hay tổng hợp keo dán gỗ,…

Đối với ngành sản xuất keo dán gỗ thì nhu cầu sản xuất chất kết dính rất lớn Trong quá trình sản xuất ván gỗ nhân tạo, người ta thường sử dụng các loại keo như formandehyde (PF), phenolresorcin formandehyde (PRF),… Tuy nhiên, việc sử dụng các loại keo dán bắt nguồn từ các hóa chất của công nghiệp dầu mỏ thường có giá thành đắt và gây độc hại với môi trường Do vậy, xu hướng nghiên cứu tìm các chất không độc hại để thay thế một phần cho toàn bộ nguyên liệu gốc dầu mỏ bằng các nguyên liệu tái tạo có nguồn gốc thực vật là công nghệ hấp dẫn về mặt kinh tế và môi trường đang được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm Một trong số đó là các hợp chất polyphenol nhóm tannin được tách ra từ các loài thực vật như: thông, keo lá tràm, đước… được sử dụng cho tổng hợp keo polyphenol formandehyde

Ở nước ta thông được trồng với một diện tích lớn trên khắp mọi miền tổ quốc nhằm phục vụ cho công nghiệp gỗ, công nghiệp sản xuất bột giấy Từ đó một lượng rất lớn vỏ chứa tannin bị bỏ làm củi đốt

Xuất phát từ tình hình thực tế như trên nên chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố pH, nhiệt độ, thời gian, tỷ lệ rắn: lỏng và dung môi đến quá trình chiết tách Tannin từ vỏ Thông” với mong muốn tìm ra điều kiện và dung

môi tốt nhất để chiết tách tannin hiệu quả nhằm góp phần bảo vệ tài nguyên môi trường

2 Giải quyết vấn đề

 Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp chưng ninh

 Nội dung nghiên cứu đã thực hiện:

+ Viết đề cương + Chuẩn bị vỏ thông + Chuẩn bị dụng cụ, hóa chất và lắp đặt thiết bị + Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố pH, nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ rắn lỏng đến quá trình chiết tách tannin từ vỏ thông bằng dung môi nước

+ Khảo sát ảnh hưởng của các dung môi NaOH, Na2SO3, Etanol đến quá trình chiết tách tannin từ vỏ thông

+ Khảo sát ảnh hưởng của các dung môi đến khối lượng chất rắn trong

vỏ thông

+ Tổng hợp kết quả - Viết báo cáo + Viết hoàn chỉnh

+ Bảo vệ

3 Kết quả nghiên cứu và bình luận

3.1 Ảnh hưởng của các yếu tố pH, nhiệt độ, thời gian, tỷ lệ rắn lỏng đến quá trình chiết tách tannin từ vỏ thông bằng dung môi nước

3.1.1 Ảnh hưởng của pH đến quá trình chiết tách tannin từ vỏ thông bằng dung môi

nước

Ảnh hưởng của pH đến quá trình chiết tách tannin bằng dung môi nước được tiến hành như sau: Lấy 40g bột vỏ thông cho vào 800ml nước đun ở nhiệt độ 90oC, thời gian 90 phút trong các khoảng pH khác nhau: pH=3, 7, 8, 9 Kết quả thu được trình bày

ở hình 1

Như vậy khi pH tăng thì lượng tannin thu được tăng Đạt cực đại tại

pH=8 Nhưng khi pH>8 thì tannin thu được giảm

Điều này có thể giải thích: Tannin là hợp chất polyphenol, là một axit yếu nên dễ tan trong môi trường kiềm Nồng độ môi trường kiềm càng cao thì lượng tannin tan càng

0 1 2 3 4

pH

Hình 1 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất chiết tách tannin từ vỏ thông

2.543 2.705

3.598

2.915

0 1 2 3 4

o C

nhiều Nhưng nếu pH tăng cao,thì lượng tannin hòa tan s hạn chế và hàm lượng giảm

đi vì trong vỏ thông còn có một số tạp chất tan trong môi trường kiềm nên tách ra c ng với quá trình tách tanin; do vậy, khi pH quá lớn thì các chất này tách ra càng nhiều và làm giảm hiệu quả của quá trình tách tanin o đó, chọn pH=8 là tốt nhất

3.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình chiết tách tannin từ vỏ thông bằng dung

môi nước

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình chiết tách tannin bằng dung môi nước được tiến hành như sau : Lấy 40g bột vỏ thông cho vào 800ml nước đun ở các nhiệt độ

70 oC, 80 oC, 90 oC, 100oC, thời gian đun 90 phút, pH=8 Kết quả thu được trình bày ở hình 2

Như vậy, nhiệt độ tăng thì lượng tannin thu được tăng, đạt cực đại tại 90o

C Khi nhiệt độ vượt quá 90o thì lượng tannin lại giảm

Điều này có thể giải thích: Khi nhiệt độ tăng thì thuận lợi cho việc phá hủy màng tế bào thực vật và tăng độ hòa tan tannin, dẫn đến tăng hiệu quả chiết tách

3.1.3 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình chiết tách tannin từ vỏ thông bằng dung môi nước

Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình chiết tách tannin bằng dung môi nước được tiến hành như sau: Lấy 40g bột vỏ thông cho vào 800ml nước đun ở nhiệt độ 90o , điều chỉnh pH=8, trong các khoảng thời gian 0,5h, 1h, 1,5h, 2h Kết quả thu được trình bày ở hình 3

Trong khoảng thời gian khảo sát thì giá trị thời gian tốt nhất để chiết tách tannin

là 1,5h (90 phút)

Điều này có thể giải th ch: Các dung môi sử dụng đều là các dung môi hữu cơ dễ tan, vì vậy khi đun càng lâu thì lượng tannin trong vỏ thông hòa tan s càng nhiều

Hình 2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất chiết tách tannin từ vỏ thông

2.558

3.088

0 1 2 3 4 5

h

Hình 3 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất chiết tách tannin từ vỏ thông

Nhưng ở thời gian 90 phút cho phép tách gần như hoàn toàn lượng tanin có trong mẫu nên khi tăng thời gian cũng không tách thêm được nữa

3.1.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn: lỏng đến quá trình chiết tách tannin từ vỏ thông bằng dung môi nước

Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn: lỏng đến quá trình chiết tách tannin bằng dung môi nước được tiến hành như sau: Lấy 40g bột vỏ thông cho vào nước theo tỷ lệ gam nguyên liệu: ml nước (1:10; 1:15; 1:20; 1:25) đun ở nhiệt độ 90oC, trong 90 phút, pH=8 Kết quả thu được trình bày ở hình 4

Tỷ lệ rắn: lỏng tăng thì hiệu suất chiết tannin cũng tăng và hiệu suất cao nhất khi

tỉ lệ rắn: lỏng là 1: 20

Ta thấy khi tăng thể t ch dung môi thì lượng tannin tách ra càng nhiều, đến tỉ lệ 1 gam nguyên liệu: 20 ml dung môi thì lượng tanin tách ra hầu như không đổi Nguyên nhân

là do khi lượng dung môi tăng lên thì khả năng tiếp xúc với nguyên liệu càng lớn và lượng tannin tách ra càng nhiều, ở tỉ lệ bột: dung môi là 1:20 thì lượng tanin tách ra lớn nhất, khi

d ng lượng dung môi lớn hơn thì tannin cũng không tách ra thêm vì lúc này lượng tanin có trong vỏ thông hầu như đã được tách hoàn toàn Vậy, tỉ lệ 1 gam nguyên liệu: 20 ml dung môi là tốt nhất

3.2 Ảnh hưởng của dung môi đến u tr nh chiết tách tannin

3.2.1 Ảnh hưởng của dung môi NaOH đến quá trình chiết tách tannin từ vỏ thông

Ảnh hưởng của dung môi đến quá trình chiết tách tannin được tiến hành nghiên cứu trong c ng điều kiện: đun trong

1,5 giờ, ở 90oC với 800ml dung dịch Na H tương ứng với các nồng độ: NaOH 0,25%, NaOH 0,5%, NaOH 0,75%, NaOH 0,1% Kết quả thu được trình bày ở hình 5

0 1 2 3 4 5

ng

Hình 4 Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn: lỏng đến hiệu suất chiết tách tannin từ vỏ thông

Ta thấy hàm lượng chất rắn tách ra từ bột vỏ thông khi chiết bằng dung môi

Na H 1% thu được là lớn nhất

Điều này có thể giải th ch: ác chất có trong vỏ thông hầu hết là là các chất hữu

cơ k m phân cực, Na H là dung môi dung môi có khả năng hòa tan tốt các chất hữu cơ phân cực và k m phân cực, do đó hàm lượng chất rắn chiết ra được từ dung môi Na H

là lớn nhất Nồng độ Na H càng cao thì tannin hòa tan càng nhiều o đó, trong nồng

độ trên, nồng độ tốt nhất nhất là Na H 1%

3.2.2 Ảnh hưởng của dung môi Na 2 SO 3 đến quá trình chiết tách tannin từ vỏ thông

Ảnh hưởng của dung môi đến quá trình chiết tách tannin được tiến hành nghiên cứu trong c ng điều kiện: đun trong 1,5 giờ, ở 90oC với 800ml dung dịch Na2SO3 tương ứng với các nồng độ: Na2SO3 0.04%, Na2SO3 0.06%, Na2SO3 0.08%, Na2SO3 0.1% Kết quả thu được trình bày ở hình 6

Ta thấy hàm lượng chất rắn tách ra từ bột vỏ thông khi chiết tách bằng dung môi

Na2SO3 0,1% thu được là lớn nhất

Điều này có thể giải th ch: dung môi Na2SO3 có khả năng cắt mạch polymer của polyphenol nhóm tannin thành các mạch ngắn hơn o đó, nó hòa tan được tannin và nồng độ Na2SO3 càng cao thì lượng tannin chiết tách thu được càng nhiều Trong phạm

vi khảo sát nồng độ Na2SO3 tốt nhất để chiết tách tannin là Na2SO3 0,1%

3.2.3 Ảnh hưởng của dung môi H 2 O + C 2 H 5 OH đến quá trình chiết tách tannin từ vỏ thông

13.025 15.45

30.478

40.008

0 10 20 30 40 50

ng ộ NaOH

6.035

0 2 4 6 8

ng ộ Na 2 S0 3

Hình 5 Ảnh hưởng của dung môi NaOH đến hiệu suất chiết tách tannin từ vỏ thông

Ảnh hưởng của dung môi đến quá trình chiết tách tannin được tiến hành nghiên cứu trong c ng điều kiện: đun trong 1,5 giờ, ở 90oC Với các tỷ lệ nước: Etanol là 5:1; 3:1; 1:1; 1:3; 1:5 Kết quả thu được trình bày ở hình 7

Ta thấy hàm lượng chất rắn tách ra từ bột vỏ thông khi chiết bằng dung môi H2O

+ C2H5OH tỉ lệ 1:1 thu được là lớn nhất

Điều này có thể giải th ch: Tanin là hợp chất polyphenol nên tan tốt trong etanol nên khi tăng tỉ lệ etanol thì khả năng tanin tách ra càng tăng Ở tỉ lệ 1:1 tạo ra môi trường có độ phân cực ph hợp nhất với tannin Hơn nữa khi tăng nồng độ etanol có khả năng một số tạp chất tan trong etanol nên tách ra cùng với quá trình tách tannin; do vậy, khi lượng etanol quá lớn thì các chất này tách ra càng nhiều và làm giảm hiệu quả của quá trình tách tannin

3.3 Ảnh hưởng của c c dung môi đến khối lượng chất rắn trong vỏ thông

Sau khi chọn ra nồng độ và tỉ lệ tốt nhất của các dung môi ta tiếp tục chọn dung môi tốt nhất Kết quả thu được trình bày ở hình 8

Ta thấy hàm lượng chất rắn tách ra từ bột vỏ thông khi chiết bằng dung môi

Na H thu được chất rắn lớn nhất

Điều này có thể giải th ch: Tannin là hợp chất polyphenol nên tan tốt trong dung môi cấu trúc tương tự ặt khác, trong tannin tách từ vỏ thông có một số loại tannin ngưng tụ khó tan trong nước nhưng tan tốt trong dung môi Na H và Etanol Ngoài ra,

0 2 4 6

H 2 O: C 2 H 5 OH

tannin từ vỏ thông

tannin từ vỏ thông

40.008

0 10 20 30 40 50

C2H5OH

m rắ

dung môi

dung môi Na H còn hòa tan nhiều tạp chất hữu cơ có trong vỏ thông nên lượng chất rắn tách ra cao nhất

4 Kết luận

Qua quá trình nghiên cứu chúng tôi rút ra được một kết luận như sau:

 pH dung dịch tốt nhất cho quá trình chiết tannin từ vỏ thông bằng dung môi H2O là: pH=8 trong c ng điều kiện ở nhiệt độ 90oC, thời gian đun 1,5h, tỷ lệ rắn: lỏng là 1:20

 Thời gian tốt nhất cho quá trình chiết tannin từ vỏ thông bằng dung môi H2O là: 1,5h trong c ng điều kiện pH=8, nhiệt độ 90oC, tỷ lệ rắn: lỏng là 1:20

 Nhiệt độ tốt nhất cho quá trình chiết tannin từ vỏ thông bằng dung môi H2O là:

90o trong c ng điều kiện pH=8, thời gian đun 1,5h, tỷ lệ rắn lỏng là 1:20

 Tỷ lệ rắn:lỏng tốt nhất cho quá trình chiết tannin từ vỏ thông bằng dung môi H2O là: 1:20 trong c ng điều kiện pH=8, thời gian đun là 1,5h và nhiệt độ 90o

C

 Nồng độ NaOH tốt nhất cho quá trình chiết tannin từ vỏ thông là: NaOH 1% trong

c ng điều kiện ở nhiệt độ 90o

C, thời gian đun 1,5h, tỷ lệ rắn: lỏng là 1:20

 Nồng độ Na2SO3 tốt nhất cho quá trình chiết tannin từ vỏ thông là: Na2SO3 0,1% trong c ng điều kiện ở nhiệt độ 90o

C, thời gian đun 1,5h, tỷ lệ rắn: lỏng là 1:20

 Tỷ lệ H2O: C2H5OH tốt nhất cho quá trình chiết tannin từ vỏ thông là: 1:1 trong

c ng điều kiện ở nhiệt độ 90o

C, thời gian đun 1,5h, tỷ lệ rắn: lỏng là 1:20

 Với pH, thời gian, nhiệt độ, tỷ lệ rắn: lỏng như nhau thì dung môi chiết lượng tannin lớn nhất là dung dịch NaOH 1%

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Th.S Lê Xuân Phương (2007), Bài giảng “ Hóa học môi trường”, nhà xuất bản Đà Nẵng

[2] Nguyễn Thị Tĩnh (2005), “ứng dụng tannin trong điều trị”, Tạp chí thuốc & Sức khỏe, số 298, (12/2005), tr.10

[3] Phan Chi Uyên (2011), Nghiên cứu tổng hợp keo polyphenol – Fomaldehyde từ polyphenol nhóm tannin của vỏ thông, Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Khoa học – chuyên ngành Hóa hữu cơ, Đại học Đà Nẵng

[4] Bộ y tế (1980) ,Bài giảng dược liệu tập 1

[5] Trần Bích Thủy, Tống Văn Hằng,Nguyễn Vĩnh Trị (1989), ĐHBK Tp H , Nghiên cứu quá trình trích ly tannin từ vỏ đước, Tạp chí hóa học, tập 27, số 1

[6] http://giangduongykhoa.net/home/Bong/Thuoc-nam-dieu-tri-bong.nso

[7] http://en.wikipedia.org/wiki/Tannin

[8] http://en.wikipedia.org/wiki/Medium-density_fibreboard

[9] http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/thong-caribe.88501.html

[10] http://en.wikipedia.org/wiki/Tannin

[11] http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Hamamelitanin.PNG

[12] http://id.wikipedia.org/wiki/Berkas:Corilagin.svg

[13] http://en.wikipedia.org/wiki/Naringenin

[14] http://en.wikipedia.org/wiki/Eriodictyol

[15] http://www.baomoi.com/tag/tannin.epi

[16] http://www.biethet.com/find/tannin

[17] http://chemvn.net/chemvn/showthread.php?t=12160