Đồ án tốt nghiệp NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ TINH CHẾ ISOAMYL AXETAT LÀM HƯƠNG LIỆU CHO SẢN PHẨM TẨY RỬA SINH HỌC

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

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu đưa ra trong đồ án (khóa luận) tốtnghiệp này là các kết quả thu được trong quá trình nghiên cứu của riêng tôi với sựhướng dẫn của Ts Hoàng Thị Hòa, không sao chép bất kỳ kết quả nghiên cứu nào củacác tác giả khác

Nội dung nghiên cứu có tham khảo và sử dụng một số thông tin, tài liệu từ cácnguồn tài liệu đã được liệt kê trong danh mục các tài liệu tham khảo

Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định

SINH VIÊN THỰC HIỆN

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Sao

Đỏ nói chung và các thầy cô giáo trong khoa Thực phẩm và Hóa học nói riêng đã tậntình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức bổ ích cho em Đặc biệt em xin gửi lời cảm

ơn sâu sắc đến cô Hoàng Thị Hòa, cô đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quátrình làm đồ án Trong quá trình làm việc với cô, em tiếp thu được thêm những kiếnthức bổ ích, tác phong làm việc, thái độ nghiêm túc trong việc nghiên cứu Đây lànhững hành trang quý báu giúp em sau này khi ra ngoài xã hội làm việc ở các công ty

xí nghiệp Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn !

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN 2

1.1 Chất thơm 2

1.1.2 Phân loại chất thơm 2

1.1.2.1 Phân loại chất thơm theo nguồn gốc 2

1.1.2.2 Phân loại chất thơm theo hóa học 2

1.1.3 Các loại chất thơm tự nhiên 3

1.1.4 Chất thơm tổng hợp 4

1.1.4.1 Thành phần chất thơm 4

1.1.4.2 Phương pháp chế tạo 6

1.1.4.3 Gới thiệu một số chất thơm tổng hợp 10

1.2 Isoamyl axetat 14

1.2.1 Đặc điểm lý hóa học 14

1.2.2 Ứng dụng 14

1.2.2.1 Trong thực phẩm 14

1.2.2.2 Dùng làm chất dẫn dụ (pheromon) 15

1.2.2.3 Trong sơn 15

1.2.3 Phương pháp tổng hợp isoamyl axetat 16

1.2.3.1 Nguyên liệu 16

1.2.3.2 Cơ chế………… 18

1.2.3.3 Các quy trình công nghệ tổng hợp 20

1.3 Pha chế hương liệu bắt chước 20

1.4 Phương pháp tinh chế 21

1.4.1 Phương pháp chưng cất 21

1.4.1.1 Nguyên tắc chưng cất: 22

1.4.1.2 Các phương pháp chưng cất 22

1.4.2 Phương pháp chiết 24

1.4.2.1 Chiết lỏng – lỏng 24

1.4.2.2 Chiết rắn – lỏng 27

2.1 Vật liệu cho quá trình tổng hợp isoamyl axetat 29

2.1.1 Hóa chất dùng cho tổng hợp isoamyl axetat 29

2.1.2 Thiết bị, dụng cụ cho quá trình tổng hợp isoamyl axetat 29

2.2 Bố trí thí nghiệm 30

2.2.1 Bố trí thí nghiệm tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và axit axetic 30

2.2.1.1 Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ ancol isoamyl/axit axetic 32

2.2.1.2 Bố trí thí nghiệm khảo sát lượng xúc tác axit sunfuric 98.9% cho quá trình tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và axit axetic 34

2.2.1.3 Bố trí thí nghiệm khảo sát thời gian phản ứng cho quá trình tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và axit axetic 36

2.2.2 Bố trí thí nghiệm tổng quát tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và natri axetat 38

2.2.2.1 Bố trí thí nghiệm khảo sát tỷ lệ ancol isoamyl/natri axetat 40

2.2.2.3 Bố trí thí nghiệm khảo sát thời gian phản ứng cho quá trình tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và natri axetat 44

2.3 Các phương pháp phân tích 46

2.3.1 Hàm lượng este 46

2.3.3 Xác định các chỉ số của isoamyl axetat 47

2.3.3 1 Xác định chỉ số axit 47

2.3.3.2 Xác định tỷ trọng 48

2.3.3.3 Độ tan trong etanol 48

2.3.3 Đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm theo 49

2.4 Bố trí thí nghiệm khảo sát lượng isoamyl axetat tạo hươn cho sản phẩm tẩy rửa sinh học 53

2.6 Phương pháp xử lý số liệu 55

2.6.1 Các đại lượng tập trung cho sự phân tán 56

2.6.2 Kiểm tra các số liệu thực nghiệm bằng thống kê 56

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 58

3.1 Kết quả tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và natri axetat 58

3.1.1 Kết quả lựa chọn tỷ lệ ancol isamyl/natri axetat 58

3.1.2 Kết quả khảo sát lượng xúc tác axit sunfuric cho quá trình tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và natri axetat 59

3.1.3 Kết quả khảo sát thời gian phản ứng cho quá trình tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và natri axetat 60

3.2 Kết quả tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và axit axetic 61

3.2.1 Kết quả khảo sát tỷ lệ ancol isoamyl/axit axetic 61

3.2.2 Kết quả khảo sát lượng xúc tác axit sufuric cho quá trình tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và axit axetic 62

3.2.3 Kết quả khảo sát thời gian phản ứng cho quá trình tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và axit axetic 63

3.3 Đề xuất quy trình tổng hợp isoamyl axetat 64

3.3.1 Quy trình tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và axit axetic 64

3.3.2 Quy trình tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và natri axetat 66

3.4 Kết quả phân tích định lượng isoamyl axetat 67

3.4.1 Kết quả phân tích định lượng isoamyl axetat tổng hợp từ ancol isoamyl và axit axetic 67

3.4.2 Kết quả phân tích định lượng isoamyl axetat tổng hợp từ ancol isoamyl và natri axetat 68

3.5 Độ hòa tan tinh dầu trong etanol 68

3.6 Kết quả đánh giá cảm quan chất lượng isoamyl axetat 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Đặc tính và đặch trưng của một số đơn hương 4

Bảng 1.2 Đơn mùi hoa hồng 10

Bảng 1.3 Đơn pha chế hương chanh 12

Bảng 1.4 Đơn pha chế hương tỏi 13

Bảng 1.6 Đơn hương mùi chuối chín 20

Bảng nguyên liệu khảo sát tỷ lệ ancol isoamyl/axit axetic 34

Bảng 2.4 Bảng nguyên liệu khảo sát tỷ lệ ancol isoamyl/natri axetat 42

Bảng 2.4 Phiếu thành lập hội đồng 50

Bảng 2.5 Bảng phân cấp chất lượng 51

Bảng 2.6 Bảng hệ số quan trọng 52

Bảng 2.7 Các tiêu chí đánh giá chất lượng sản phẩm 52

Bảng 2.8 Phiết kết quả đánh giá cảm quan 53

Bảng 3.1 Khảo sát tỷ lệ nguyên liệu ancol isoamyl/natri axetat 58

Bảng 3.2 Kết quả khảo sát lượng xúc tác axit sufuric cho quá trình tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và natri axetat 59

Bảng 3.3 Kết quả khảo sát thời gian phản ứng cho quá trình tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và natri axetat 60

Bảng 3.5 Kết quả khảo sát lượng xúc tác axit sufuric cho quá trình tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và axit axetic 62

Bảng 3.6 Kết quả khảo sát thời gian phản ứng cho quá trình tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và axit axetic 63

Bảng 3.7 Kết quả phân tích định lượng isoamyl axetat tổng hợp từ ancol isoamyl và axit axetic 67

Bảng 3.8 Kết quả phân tích định lượng isoamyl axetat tổng hợp từ ancol isoamyl và natri axetat .68

Bảng 3.9 Kết quả xác định độ hòa tan của tinh dầu .68

Bảng 3.10 Kết quả phân cấp chất lượng isoamyl axetat 69

Bảng 3.11 Giá trị cảm quan trung bình cho từng thành viên xác định chất lượng isoamyl axetat .69

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình tổng quát tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và axit

axetic 31

Hình 2.2 Sơ đồ khảo sát tỷ lệ ancol isoamyl/axit axetic 33

Hình 2.3 Sơ đồ khảo sát lượng xúc tác axit sunfuric 35

Hình 2.4 Sơ đồ khảo sát thời gian phản ứng 37

Hình 2.5 Sơ đồ quy trình tổng quát tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và natri axetat 39

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát tỷ lệ ancol isoamyl/axit axetic 41

Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát lượng xúc tác axit sunfuric 43

Hình 2.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát thời gian phản ứng 45

Hình 2.9 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát lượng isoamyl axetat tạo hương cho sản phẩm tẩy rửa 54

Hình 3.1 Biểu đồ khảo sát tỷ lệ ancol isoamyl/natri axetat .58

Hình 3.2 Biểu đồ kết quả khảo sát lượng xúc tác axit H2SO4 cho quá trình tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl axetat và natri axetat 59

Hình 3.3 Biểu đồ kết quả khảo sát thời gian phản ứng cho quá trình tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và natri axetat 60

Hình 3.4 Biểu đồ kết quả khảo sát tỷ lệ ancol isoamyl/axit axetic 61

Hình 3.5 Biểu đồ khảo sát lượng xúc tác axit sunfuric cho quá trình tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và axit axetic 62

Hình 3.6 Biểu đồ khảo sát thời gian phản ứng của quá trình tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và axit axetic 63

Hình 3.7 Sơ đồ quy trình tổng quát tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và axit axetic 64

Hình 3.8 Sơ đồ quy trình tổng quát tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và natri axetat 66

Hình 3.9 Biểu đồ kết quả cảm quan đánh giá chất lượng isoamyl axetat 69

MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài

Chất thơm là nguồn hương liệu gắn liền với cuộc sống, gắn liền với nền văn minhcủa nhân loại Cuộc sống càng văn minh, chất thơm càng phát triển Hiện nay nó đượcứng dụng rộng rãi và có giá trị cao trong các lĩnh vực dược phẩm, mỹ phẩm, thựcphẩm, y học, công nghiệp,…

Isoamyl axetat (tinh dầu chuối) là một tinh dầu có mùi thơm đặc trưng của quảchuối chín Trong thực phẩm, nó được dùng để làm kẹo chuối, kem chuối, tạo hươngcho các món chè, giúp kích thích vị giác con người Trong sơn, nó được sử dụng làmdung môi vecny, sơn mài nitrocellilose Nó cũng dùng làm chất dẫn dụ pheromon cácđàn ong tới địa điểm nhỏ và nó cũng được dùng trong pha chế hương liệu

Hiện nay, chất thơm có nguồn gốc từ tự nhiên trở thành xu thế và con người rất ưachuộng vì nó có ít tác dụng phụ có hại với sức khỏe con người.Tuy nhiên tinh dầu cónguồn gốc tự nhiên thì rất giá thành cao, nhu cầu sử dụng tinh dầu thì rất lớn Vì thếchất thơm tổng hợp là một giải pháp hữu hiệu để thau thế các chất thơm có nguồn gốctự nhiên Chất thơm tổng hợp rất đa dạng và phong phú Với các tiến bộ trong tổnghợp hữu cơ, ngày nay chỉ một thời gian ngắn người ta tổng hợp được những chất cócấu tạo phân tử đã biết và hầu hết các chất thơm trong thiên nhiên đều đã được tổnghợp Ngoài việc bắt chước các mùi có sẵn trong tự nhiên người ta còn tổng hợp đượccác mùi khác không có trong tự nhiên Tuy nhiên nếu chưa được tinh chế tốt có thể lẫntạp chất như kim loại nặng, andehyt,… gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người tiêudùng

Vì vậy, với những lý do trên, em quyết định chọn đề tài “ Nghiên cứu tổng hợp

và tinh chế Isoamyl axetat làm hương liệu cho sản phẩm tẩy rửa”.

1.2 Mục tiêu của đề tài

- Nghiên cứu tổng quan về hợp chất hữu cơ Isoamyl axetat và công nghệ tổng

hợp, tinh chế sản phẩm, ứng dụng của sản phẩm

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tổng hợp: gồm tỷ lệ nguyên liệu,

nhiệt độ, thời gian, phương pháp tinh chế sản phẩm

- Xây dựng được quy trình tổng hợp quy mô phòng thí nghiệm.

- Đánh giá chất lượng sản phẩm, thử nghiệm ứng dụng.

1.3 Phạm vi nghiên cứu

- Thời gian nghiên cứu từ ngày 01/03/2018 đến 18/05/2018.

- Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm tại phòng thí nghiệm khoa Thực Phẩm và

Hóa Học Trường Đại học Sao Đỏ

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Chất thơm [1]

1.1.1 Khái niệm

Chất thơm là một hỗn hợp của nhiều chất dễ bay hơi, có mùi đặc trưng Chấtthơm gắn liền với cuộc sống, cuộc sống càng văn minh, chất thơm càng phát triển Nóphát triển không chỉ về số lượng mà cả về chất lượng, về cấu trúc phân tử cũng nhưcấu hình cấu dạng, về đặc điểm điện tử cũng như lập thể phân tử chất thơm Nó pháttriển không chỉ bắt chước triệt để chất thơm thiên nhiên, phân tích, khai thác chất thơmthiên nhiên một cách tối đa mà còn tổng hợp bằng hóa học và công nghệ sinh học cácchất thơm mới mà thiên nhiên không có nhằm thỏa mãn nhu cầu của khứu giác, vị giáccủa con người Nó không chỉ gắn liền với cuộc sống của con người về mọi mặt, màcòn liên quan đến côn trùng và các động vật khác trong việc bảo vệ, tập hợp, phân tán

và sinh sản [1]

1.1.2 Phân loại chất thơm.

Có hai nguồn chính cung cấp chất thơm là thiên nhiên và tổng hợp

a) Chất thơm thiên nhiên.

Là chất thơm có sẵn trong thiên nhiên hay do thiên nhiên tổng hơp nên Nó là sảnphẩm thứ cấp của quá trình sống của thực vật, động vật và vi sinh vật Nên nó thay đổitheo thời vụ theo vùng khí hậu và lãnh thổ, cũng như thay đỏi theo giống loài, giới tính

và độ trưởng thành của sinh vật Chất thơm thiên nhiên thường rất phức tạp, là mộthỗn hợp rất nhiều thành phần Do đó mùi của chất thơm thiên nhiên là mùi của hỗnhợp, rất ít khi có mùi của một đơn chất

b) Chất thơm tổng hợp.

Chất thơm tổng hợp là một hỗn hợp hóa học dùng để khuếch tán trong không khí

và tạo mùi hương dễ chịu cho người sử dụng do con người tổng hợp nên

Người ta bắt chước mùi của thiên nhiên Sau đó phân tích chi tiết thành phần hóahọc hàm lượng các chất, người ta pha chế các thành phần và chất gần như mùi thiênnhiên được gọi là mùi tổng hợp (hay mùi bắt chước) sau đó người ta thay đổi thànhphần làm cho mùi thu được không những gần giống mùi thiên nhiên mà còn có sắcthái riêng, hấp dẫn quyến rũ và được nhiều người ái mộ Loại mùi kiểu này rất phongphú về thành phần, về chủng loại và mang tính hiện đại

1.1.2.2 Phân loại chất thơm theo hóa học.

a) Phân loai chất thơm theo nhóm chức.

Các nhóm chức có đặc tính làm chất thơm tương tác thuận lợi với hoạt động thụquan gọi là nhóm mang mùi (osmophore) Ví dụ, nhóm cacbonly, hydroxyl, thiol,amin, lacton, este, ete,…

Ví dụ, etyl butyrat có mùi rứa, isoamyl axetat có mùi chuối, 2- axyl pyrrolin có mùinếp, metyl antranilat có mùi hoa bưởi,…

b) Phân loại chất thơm theo lớp chất.

Người ta còn phân loại chất thơm theo lớp chất như terpen, steroit, ambergris,musk,… Các lớp chất này không những có khung cacbon riêng mà còn chứa cácnhóm mang mùi

1.1.3 Các loại chất thơm tự nhiên.

Có hai nguồn chất thơm trong thiên nhiên là thực vật và động vật Trong đónguồn thực vật là lớn nhất, phong phú và phổ biến nhất

a) Chất thơm thực vật.

Là một trong các pheromen kỳ diệu nhất và quan trọng nhất của quá trình chuyểnhóa chất trong thực vật Phổ biến và quý nhất là các chất thơm từ các loài hoa tươi, nócó nguồn gốc của tinh dầu, nó tồn tại ở cánh hoa, dưới dạng chất tự do hay liên kếtdưới dạng glucozit, ở điều kiện thuận lợi nó bị các enzim thủy phân Sự có mặt củatinh dầu không phải là phương thức bắt buộc cho hoa nở mà là kết quả xảy ra từnhững bộ phận khác của thực vật Thực vật thơm có tinh dầu ở hầu hết các bộ phậncủa nó

- Tinh dầu của hoa: nhài, sen, bưởi, hồng,…

- Tinh dầu của quả: cam, quýt, chanh, xoài, đào, mơ, mận, mít, dứa, dừa,…

- Tinh dầu của hạt: tiêu, sa nhân, bạch đậu khấu,…

- Tinh dầu của lá: xả, bạch đàn, húng chó, bạc hà, chanh, cam,…

- Tinh dầu từ vỏ: quế, …

- Tinh dầu của gỗ: pơmu, trầm, rẽ hương,…

- Tinh dầu của rễ (thân củ): gừng, nghệ, riềng,…

- Tinh dầu của nhựa cây: vanlinla, bồ đề, trám trắng, trám đen, nhựa thông,…

Chất thơm được tạo nên từ các bộ phận khác nhau của thực vật: hoa, lá, rễ, quả, vỏ,thân củ, nhựa là một hỗn hợp nhiều thành phần

b) Chất thơm động vật.

Chất thơm động vật không nhiều và phong phú như chất thơm từ thực vật.Cho đến nay người ta mới tim thấy chất thơm động vật trong một số con vật thuộc họcầy (Viverridae), họ hươu (Carvidae) Đó chính là xạ hương (musk) Xạ hương là tênhương liệu lấy từ tuyến xạ của con hươu xạ (Morchus moschiferu L) Nó thường sống

ở vùng núi cao Tây Tạng Trung Quốc Nó cũng có ở vùng Cao Bằng, Lạng Sơn, ViệtNam Mỗi con hươu có một túi xạ hương 30-40g Xạ hương có mùi đặc biệt lôi cuốn,hấp dẫn Xạ hương là loại hiếm và rất đắt Trong một số con vật khác như cầy hương(Viverricula malaceensis), cầy giông (Vivera Zibeth L) thuộc họ cầy (Viverridae) cũngcó tuyến xạ Cả hai loại này có ở Việt Nam Hiện nay, có một số nước nuôi loại cầynày để khai thác xạ hương Về hooas học người ta tìm thấy trong xạ Vivet có các xetonvòng lớn gọi là Viveton, trong xạ Moschus cũng có xeto vòng lớn gọi là Muscon

1.1.4 Chất thơm tổng hợp.

Chất thơm tổng hợp là một hỗn hợp hóa học dùng để khuếch tán trong khôngkhí và tạo mùi hương dễ chịu cho người sử dụng do con người tổng hợp nên.

a) Đơn hương.

Một chất nguyên chất có mùi đặc trưng thì gọi là đơn hương Như vậy đơnhương có thành phần phân tử, có công thức cấu tạo và cấu hình phân tử, các hằng sốvật lý, các tính chất hóa học và mùi xác định

Đối với nghệ nhân pha chế hương liệu, nắm được đặc trưng mùi, tính chất vật

lý và hóa học của các đơn hương là lắm được chìa khóa để sáng tạo mùi mới

- Đặc tính và đặc trưng mùi của đơn hương

Đặc tính mùi quyết định tính chất của hương liệu, đặc trưng mùi quyết địnhhướng ứng dụng của hương liệu

Bảng 1.1 Đặc tính và đặch trưng của một số đơn hương

(µg/kg)

Đặc tính mùi Mùi đặc trưng

1 2-Metyl-3-furantiol 0.01 Thịt, ngọt Cà phê, gà, bò

- Hệ số bền mùi của đơn hương (U)

Hệ số bền mùi của đơn hương chính là thời gian bay hơi của đơn hương, nó

tỷ lệ nghịch với áp suất hơi của nó

Người ta đã nghiên cứu chi tiết vấn đề này qua nhiều thí nghiệm khác nhau

ở các đơn hương khác nhau và sắp xếp chúng theo thời gian là 100, đơn vị là giây

Các đơn hương có thời gian bay hơi là 1 đến 14 người ta xếp chúng vàonhóm đầu Các đơn hương có độ bền mùi từ 15 đến 60 người ta xếp vào nhóm giữa,nhóm có độ bền mùi trung bình Các đơn hương có độ bền mùi từ 61 đến 100 thuộcnhóm thấp, nhóm có độ bền mùi cao hay nói cách khác là độ bay hơi thấp

- Tính tan của đơn hương

Để sử dụng đơn hương có hiệu quả trong pha chế hương liệu, nghệ nhân phachế không chỉ nắm chắc đặc tính mùi, đặc trưng mùi của đơn hương mà phải nắm chắctính hòa tan của đơn hương

Như chúng ta đã biết hai phân tử A và B tan tốt vào nhau khi tương tác đồngloại tương đương, tương tác khác loại nghĩa là tương tác giữa các phân tử A-A cũngtương đương với tương tác giữa các phân tử A-B và tương đương với tương tác giữa

các phân tử B-B Tương tác giữa các phân tử A và B có thể là tương tác Vander Waals,có thể là tương tác lưỡng cực và cũng có thể là tương tác theo liên kết hóa học mà chủyếu là liên kết hydro Trong các tương tác trên thì tương tác lưỡng cực là quan trọnghơn cả.

b) Chất điều hương.

Hợp chất có khả năng làm thay đổi cường độ mùi, đặc tính mùi của một hươngliệu gị là chất điều hương Điều hương có thể là một đơn chất hay một hỗn hợp cáchợp chất Hầu hết các điều hương là chất có mùi, nên có rất nhiều chất vừa là đơnhương vùa là điều hương, trong pha chế hương liệu bao giờ người ta cũng lưu ý mùicủa nó

Ví dụ: Mùi chính của hoa bưởi, hoa cam là metyl antranilat và một số chấtkhác Để làm dậy mùi hoa bưởi người ta dùng andehyt anisic, ancol anisic hay benzenaxetat Để làm dịu mùi và bền mùi người ta dùng metyl antranilat, còn để làm hài hòamùi thì dùng unnonol

- Liên kết với đơn hương:

Để giữ được các thành phần có mùi của hương liệu chất định hương phải liênkết với các thành phần này hoặc liên kết Vander Waals hoặc liên kết lưỡng cực hoặcbằng liên kết hydro hoặc cả ba liên kết này Để đát được điều này, tốt nhất là các đơnhương phải hòa tan được vào trong định hương, nghĩa là có sự liên kết chặt chẽ giữacấu trúc phân tử chất định hương với cấu trúc phân tử của các thành phần có mùi củahương liệu Mối quan hệ đó cho thấy nếu cấu trúc phân tử của các thành phần có mùi

là phân cực thì chọn định hương phân cực và ngược lại Đây là mọt trong các nguyêntắc chọn định hương

- Nhiệt độ sôi

Nhiệt độ sôi cao cũng có nghĩa là tốc độ bay hơi chậm, giữ được mùi lâu Do đónhiệt độ sôi cao như một đặc tính tiên quyết của các chất định hương Vì định hươngliên kết chặt chẽ với đơn hương, nên khi định hương không bay hơi hay bay hơi chậm,kém thì nó kéo theo sự bay hơi chậm, kém của đơn hương làm cho thời gian có mùicủa đơn huương kéo dài Đó là cơ chế tác dụng của định hương

- Liên kết với môi trường

Một định hương dù có liên kết chặt chẽ với đơn hương, giữ được mùi lâu hơn,nhưng không tan được vào môi trường sử dụng hương lệu nghĩa là không liên kết chặtchẽ với môi trường sử dụng hương liệu thì định hương đó vô dụng Do đó tính cháthòa tan của định hương vào môi trường sử dụng hương liệu là tính bắt buộc của địnhhương

Sự hòa tan của định hương vào môi trường sử dụng định hương có hai ý nghĩa.Trước hết đó là điều kiện cần để phân tử chất định hương liên kết chặt chẽ với cácphân tử của môi trường, thứ hai đó là quá trình tan của định hương kéo theo quá trìnhtan của các đơn hương

- Đặc tính mùi

+ Định hương là chất không mùi: Những chất không mùi như glyxeryl, CMC, aga, đường,… có thể là chất định hương Trong trương hợp này việc sử dụng địnhhương trở nên đơn giản Người ta chỉ quan tâm đến khả năng liên kết của định hươngvới các đơn hương và môi trường là đủ

aga-+ Định hương có mùi: Những chất có mùi như vanillin, cumarin, musk các loạinhựa thơm như nhựa gổ phách, nhựa các loai trám… Trong trường hợp này người takhông chỉ xem các tính chất cần có của một định hương mà còn xem xét đặc tính mùicủa định hương để sử dụng nó cho phù hợp với mùi mong muốn

+ Định hương không được tạo mùi mới trong quá trình sử dụng: Một điều cấm kỵđối với các định hương là không được tạo ra các mùi mới trong quá trình sử dụng, nhất

là mùi khét và các mùi khó chịu

cà phê thì sữa là dung môi

Yêu cầu cao nhất của dung môi đối với hương liệu là khả năng hòa tan của nó đốivới các thành phần của hương liệu như đơn hương, các định hương càng lớn càng tốt

An toàn với con người là một yêu cầu không thể thiếu

a) Pha chế hương liệu.

Khả năng pha chế hương liệu.

Cần nhớ rằng trong thiên nhiên không có mùi của một đơn hương, mà hầu hếtmùi trong thiên nhiên là mùi của hỗn hợp nhiều đơn hương Trong thực tế sử dụng nhưvậy người ta thường sử dụng mùi của hỗn hợp nhiều chất, ít khi sử dụng mùi của đơn

chất, chính vì lý do đó mà người ta quan tâm nhiều nhất đến hỗn hợp nhiều đơnhương.

Một vấn đề đặt ra là có một số đơn hương nhất định cùng các điều kiện khácnhau cho phép thì có bao nhiêu hỗn hợp hương liệu có thể pha chế được Trước lúcgiải quyết vấn đề này cần lưu ý rằng: mùi đặc trưng của một hõn hợp là mùi của thànhphần có cường độ mùi lớn nhất và hàm lượng nhiều nhất Mùi của hỗn hợp phụ thuộcvào số thành phần của hỗn hợp và vào nồng độ của mỗi thành phần trong hỗn hợp.Chín vì hai thông số biến thiên này mà khả năng pha chế các hương liệu tuwd một sốđơn hương là rất lớn

Ví dụ: chúng ta có hỗn hợp: Isoamyl axetat (7%), etyl butylrat (0.8%),

γ-Nonalacton (1.8%), vanillin (0.4%), cồn 96o (90%)

Hônx hợp này có mùi chuối chín rõ rệt nhưng khi giảm nồng độ isoamyl axet xuống18%, tăng etyl butylrat lên 7% thì hỗn hợp có mùi dứa chín

Pha chế hương liệu:

- Xác định tỷ lệ của các thành phần để pha chế:

Ví dụ đơn giản có ba thành phần: etyl butyrat có mùi dứa, nước, cồn Vậy nênchọn tỷ lệ pha chế như thế nào? Trước hết qua cấu tạo phân tử ta biết ngay etyl butyratkhông tan trong nước nhưng tan tốt trong cồn, còn cồn thì tan tốt trong nước Vì etylbutyrat không tan trong nước nên tạo nhũ tương được với nước, hơn nữa nó là đơnhương nên không thể là thành phần có lượng lứn trong hỗn hợp vì thế ta xác định một

tỷ lệ theo ý muốn giữa etyl butyrat và nước, ví dụ tỷ lệ 5/20 (v/v) vừa khuấy mạnh 20phần nước vùa cho từ từ vào đó 5 phần etyl butyrar sao cho tạo nhũ tương tốt etylbutyrat – nước Tiếp theo vừa khuấy đều vừa cho etanol 96o từ từ vào nhũ tương vừathu được cho đến khi dung dịch trong suốt, ghi lượng etanol 96o cho vào ví dụ 75phần Như vậy tỷ lệ pha chế giũa etyl butyrat, nước và etanol 96o là 5:20:75 hay 1:6:15(v/v)

- Thứ tự pha chế: Để xác định được thứ tự pha chế, cần xác định vai trò các chất

trong pha chế Ở đây etyl butyrat là chất tạo nhũ tương, nước là pha liên tục, etanol

96o là chất phá nhũ Vậy theo tính chất của nhũ thì thứ tự pha chế tốt nhất trong trườnghợp này là pha 5 phần etyl butyrat vào 75 thể tích etanol 96o khuấy kỹ rồi để yên tốithiểu một giờ cho dung dịch ổn định Sau đó vừa khuấy vừa cho 20 thể tích nước vàodung dịch thu được

b) Công nghệ sinh học tổng hợp chất thơm

Công nghệ sinh học, một khoa học đa dạng, nó kết hợp chặt chẽ với hóa học, visinh vật học, sinh tế bào, sinh hóa, sinh học phân tử, điều khiển gen và các quá trình kỹthuật thực chất là người ta đưa vào tế bào sống (tế bào vi sinh vât, tế bào nguồn gốcthực vật hay động vật) hay từ các chất nền ban đầu đó Từ lâu, kỹ thuật này được ápdụng vào công nghiệp dược phẩm, thực phẩm Ví dụ như men sản xuất bia, rượu, bơ.Sehimdler và Smith đã chỉ ra rằng vi sinh vật có khả năng sản xuất ra các chất thơm

thú vị dễ bay hơi trong thực phẩm Cấu trúc của các chất này đã được nhận dạng vàhầu hết là monotecpenoit và các este mạch thẳng.

Hương liệu công nghệ sinh học mới được áp dụng gần 10 năm và theo cáchướng sau đây:

- Tạo ra các loài cây mới hiệu quả hơn.

- Tự chủ các nguyên liệu thiên nhiên hay giá cả trên thị trường.

- Sản xuất các sản phẩm thiên nhiên mới.

- Tổng hợp các hợp chất lập thể mà các phương pháp khác không làm được.

Tạo ra các loài cây mới.

Khác với phương pháp chọn lọc truyền thống, sự truyền giống giới tính (sexualreproduction) đã được áp dụng để tạo ra các giống mới, dùng trong công nông nghiệp,công nghiệp thực phẩm bằng cách này người ta đã tạo ra nhiều thực vật mới chấtlượng cao, có hiệu quả hơn Ví dụ, ở Mỹ người ta tạo ra loài Geranium mà dịch chiếtcủa nó rất giàu mentofuran trên 75%

Sản xuất chất thơm bằng vi sinh vật.

- Sản xuất chất thơm bằng sự biến đổi chất

Ý tưởng dùng vi sinh vật để sản xuất chất mới có gần đây Từ năm 1970 collinđã hệ thống hóa các nghiên cứu thành phần các chất biến đổi của các loài nấm khácnhau và đưa ra công nghệ sản xuất ví dụ các chất biến đổi sinh ra khi nuôi cấyCeratocystis veriospora trên chất nhựa, Schimdler đã thu được 2g/lit môi trường chấtthơm mà thành phần chủ yếu là xitronella và geranium

- Sử dụng vi sinh vật để thực hiện sinh chuyển hóa

Bất kỳ kết quả phản ứng hóa học nào đạt được mà do xử lý chất nền (cơ chất)( đơn chất, hỗn hợp, nguyên liệu thô thực vật) bằng các tế bào sống ( vi sinh vật, tế bàocó nguồn gốc thực vật hay động vật) hay bằng enzyme đều gọi là sinh chuyển hóa haysinh chuyển đổi khả năng sinh chuyển hóa rất phong phú: 1- tạo nhóm chức ở cacbonkhông hoạt động; 2- phân ly rasemat để tinh chế chất thơm từ sản phẩm đầu; 3- cácphản ứng đều thực hiện ở điều kiện bình thường về nhiệt độ và áp suất; 4- nếu chất nền

là thiên nhiên thì sản phẩm mang đặc tính thiên nhiên

Ví dụ, khi xử lý nấm Phithomyces sp với patchoulol (1) thì tạo ra diol (2) với

hiệu suất 45%, sau đó loại nước tạo thành norpatchoulenol (3).

- Sinh chuyển hóa nguyên liệu thô thiên nhiên

Khi thu hoạch các nguyên liệu thô thiên nhiên có nguồn gốc thực vật thườngchúng ở dạng ban đầu tiền chất ( glycozit) và sau đó chúng bị phân ly trong quá trìnhbảo quản hay chế biến người ta thường dùng sinh chuyển hóa để chuyển glycozitthành các sản phẩm khác Ví dụ năm 1972 Georgiev đã phát hiện ra trong tinh chất hoahồng có glycozit và ông đã xử lý loại glycozit này bằng cách dùng ezym hay vi sinh

vật Asfergilly thì hiệu suất chiết tăng lên 10 – 15% Hơn thế các thành phần chính nhưancol phenyletylic, linalool cũng tăng lên một cách đáng kể.

Tương tự như hoa hồng một số thành phần của hoa nhài tồn tại dưới dạngglycozit trong hoa tươi khi thu hoạch Ambid (1987) đã nghiên cứu thủy phân cácglycozit này bằng enzyme kết quả cho thấy sản phẩm chiết bằng n-hexam tăng 15 –20% Hiện nay kỹ thuật này đã áp dụng trong công nghiệp, 100kg hoa nhài cho 40ghương nhài

Sản xuất chất thơm bằng tế bào thực vật

Kỹ thuật nuôi cấy tế bào thực vật đã được áp dụng mới đây vào sản xuất hươngliệu (1982) khả năng sản xuất các chất biến đổi thứ cấp của tế bào trong vitro để sảnsinh một số tinh dầu đã được quan sát và nghiên cứu bởi nhiều nhóm các nhà khoahọc, song sớm nhất và nổi bật là Mulder – Krieger

Ví dụ, sản xuất tinh dầu geranium bằng cách sử dụng kỹ thuật nuôi vi phôi củaPelargonium geraveoleus và kết quả thu được tinh dầu có xitronellol 38%, isosenlthon13% là thành phần chính

a) Hương hoa hồng.

- Chế tạo hương hoa hồng theo đơn pha chế hương bắt chước:

Bảng 1.2 Đơn mùi hoa hồng

- Tổng hợp hương chanh theo đơn pha chế hương bắt chước

Bảng 1.3 Đơn pha chế hương chanh

- Tổng hợp hương tỏi theo phương pháp pha chế hương bắt chước:

Bảng 1.4 Đơn pha chế hương tỏi

- Trang thái: Chất lỏng trong suốt không màu, khối lượng phân tử 130.19 g/mol

- Nhiệt độ sôi: Có nhiệt độ sôi thấp 138oC -142oC (415K, 288oF) nên dễ bay hơi

- Nhiệt độ nóng chảy: -78oC (195 K, -108oF)

- Tính tan: Isoamyl axetat khó hòa tan trong nước nhưng tan mạnh trong trong

hầu hết các dung môi hữu cơ, tan trong axeton, chloroform, tan vô hạn trongete, etanol, etylaxetat

- Khối lượng riêng: 0.876 g/cm3

b) Tính chất hóa học

- Phản ứng thủy phân:

RCOOR’ + H2O (H+) ↔ RCOOH + R’OH+ Phản ứng thực hiện trong môi trường axit loãng và được đun nóng

+ Muốn tăng hiệu suất của phản ứng thủy phân este phải dùng dư nước và sửdụng chất xúc tác axit, đun nóng hỗn hợp phản ứng.

+ Nếu ancol sinh ra không bền thì phản ứng xảy ra theo một chiều

- Phản ứng thủy phân trong môi trường kiềm (phản ứng xà phòng hóa)

RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH+ mchất rắn sau phản ứng = mmuối + mkiềm dư

+ Với este đơn chức: neste phản ứng = nNaOHphản ứng = nmuối = nancol

1.2.2 Ứng dụng

1.2.2.1 Trong thực phẩm.

Isoamyl axetat được dùng để tạo mùi chuối trong các sản phẩm bánh, kẹo, nước giảikhát và cho vào các món chè, thạch, kem Chỉ cần 1-2 giọt tinh dầu đã đủ làm bạnngây ngất với mùi vị của nó

Isoamyl axetat dùng để pha chế hương dứa chín:

Bảng 1.5 Đơn pha chế hương dứa chín

Isoamyl axetat được dùng làm chất dẫn dụ ong mật đến một địa điểm nhỏ Pheromone là những chất được sử dụng như những tín hiệu hóa học giữa các cá thểcùng loài, những chất này được tiết ra ngoài cơ thể côn trùng và có thể gây ra nhữngphản ứng chuyên biệt cho những cá thể khác cùng loài Thông tin hóa học này khácvới cơ quan thị giác hay thính giác Sự truyền bá thông tin bởi pheromone tương đốichậm (pheromone phân tán trong không khí) nhưng tín hiệu của pheromone được duytrì lâu, xa và đôi khi đến 2 km hay xa hơn nữa

Pheromone giữ vai trò trong nhiều hoạt động của đời sống côn trùng Pheromonecó thể là chất báo động, chất giúp cho côn trùng biết và nhận ra nhau, chất hấp dẫnsinh dục, chất quyết định cho việc tụ tập lại thành đàn của côn trùng, và cũng là chấtquyết định cho các loài hình cá thể (caste determination) của các côn trùng sống thànhxã hội.

Chất này cũng được dùng làm dung môi vecny và sơn mài nitrocellulose

Isoamyl axetat làm dung môi vecni vì rất rễ bay hơi nên rất thuận lợi cho các ứngdụng như chống đục sơn, làm khô và tạo ra màng sơn có độ phủ đều, độ kín, độ bóngtốt

Màng vecni có độ bóng và độ cứng cao nên đảm bảo cho bề mặt gỗ luôn bóng sáng,cứng cáp và chịu được những tác động từ con người và môi trường, kéo dài hơn nữa

và nâng cao chất lượng của các đồ nội thất bằng gỗ trong gia đình bạn

Màng vecny có màu trong suốt, bạn có thể dễ dàng nhận thấy được những đườngvân gỗ hoặc lớp màu nền ở dưới, điều này giúp những đồ vật như bàn ghế, tủ, kệ…trang trí trong phòng khách trở nên thời thượng và ấn tượng hơn rất nhiều Nhờ đónhững đồ dùng gỗ công nghiệp cũng sở hữu được vẻ đẹp không khác gì gỗ tự nhiên làbao, vô cùng thẩm mỹ và sang trọng

Ngoài ra, sử dụng vecni còn có độ bám dính cao, bạn không cần phải lo lắng về việcsau một thời gian dài sử dụng sản phẩm sẽ có dấu hiệu bong tróc hay phai màu Độbóng sáng mang đến vẻ đẹp cho mọi bề mặt thiết bị

1.2.3 Phương pháp tổng hợp isoamyl axetat.

Tính chất vật lý: là một chất lỏng không màu, ancol isoamyl có độ nhớt 7,2 mPas (ở

21oC), độ hòa tan trong nước 28g/lit, điểm sôi 131oC - 132oC, tỉ trọng d = 0.81

Tính chất hóa học:

- Phản ứng với kim loại kiềm

R(OH)z + zNa → R(ONa)z + 2zH2

R(ONa)z: Natri ancolat rất dễ bị thủy phân trong nước:

R(ONa)z + zH2O → R(OH)z + zNaOH+ Trong phản ứng của ancol với Na:

m bình Natăng = m Ancol - m H2= nAncol.(MR + 16z)

→ số nguyên tử X bằng tổng số nhóm OH và số liên kết pi

- Với axit hữu cơ (phản ứng este hóa)

ROH + R’COOH ↔ R’COOR + H2OyR(OH)x + xR’(COOH)y ↔ R’x(COO)xyRy + xyH2O + Phản ứng được thực hiện trong môi trường axit và đun nóng

+ Phản ứng có tính thuận nghịch nên chú ý đến chuyển dịch cân bằng.

+ Dung dịch axit axetic làm quỳ tím đổi màu thành đỏ

+ Tác dụng với oxit bazơ, bazơ tạo thành muối và nước

CH3COOH + NaOH -> H2O + CH3COONa (Natri axetat)

CH3COOH + CaO -> H2O + (CH3COO)2Ca + Tác dụng với kim loại (trước H) giải phóng H2:

2CH3COOH + 2Na - > 2CH3COONa + H2

+ Tác dụng với muối của axit yếu hơn

2CH3COOH + CaCO3 -> (CH3COO)2Ca + CO2 + H2O

+ Tác dụng với rượu tạo ra este và nước :

CH3COOH + HO-C2H5 CH3COO C2H5 + H2O.Axit axetic CH3COOH được sử dụng trong sản xuất của một số hợp chất hóa học, chấtdẻo, dược phẩm, thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, hóa chất chụp ảnh, vitamin, kháng sinh,

mỹ phẩm và các loại hormone

c) Natri axetat.

Natri axetat, là muối natri của axit axetic Nó là hoá chất rẻ được sản xuất hàngloạt cho sự sử dụng rộng rãi Công thức CH3COONa, khối lượng phân tử82,0343g/mol, nóng chảy ở 324oC , mật độ 1,53g/cm3

Natri axetat có thể dùng để điều chế ester

H2SO4 + H2O → H3O+ + HSO4

-Sau đó:

HSO4- + H2O → H3O+ + SO4

2-1.2.3.2 Cơ chế

Dựa vào phản ứng este hóa:

Phản ứng ester hóa thực chất là sự axyl hóa nhóm hidroxi, hay nói cách khác là sựthế H của nhóm hidroxi bằng nhóm axyl Tác nhân axyl hóa trong trường hợp này cóthể là bản thân axit cacboxylic (R-COOH), anhidrit axit ( (R-CO)2O) hay halogenuaaxit ( R-COX) Phản ứng giữa ancol và axit cacboxylic để tạo ester xảy ra như sau:

RCOOH + R’OH RCOOR’ + H2OPhản ứng ester hóa là phản ứng thuận nghịch Vì vậy bình thường khi đạt tới trạngthái cân bằng, hiệu suất ester không vượt quá 66.7%

Để tăng hiệu suất, ta có thể chuyển dịch cân bằng theo chiều thuận, bằng các cáchsau: Dùng dư một trong các chất tham gia phản ứng Giảm nồng độ chất tạo thànhtrong phản ứng: nếu ester tạo ra có nhiệt độ sôi thấp, ta cất lấy ester ngay trong quátrình phản ứng Còn nếu ester có nhiệt độ sôi cao, ta loại nước ra khỏi môi trường phảnứng Lượng nước loại ra có thể được hút bởi H2SO4; ngoài ra có thể loại nước theophương pháp chưng cất, nhưng phương pháp này khó áp dụng vì một phần nguyên liệu

bị cuốn theo

Ở nhiệt độ thường phản ứng ester hóa hóa xảy ra chậm Vì vậy, để tăng nhanh tốc

độ phản ứng, ta phải đun hỗn hợp phản ứng đến nhiệt độ thích hợp Đặc biệt, ta có thểdùng các chất xúc tác thúc đẩy phản ứng ester hóa như: axit H2SO4 hay khí HCl khô,nhựa trao đổi ion, các muối hoặc oxit kim loại

Cơ chế phản ứng ester hóa với xúc tác axit có thể như sau:

R’- OH + H+ R’ - +OH2

Nếu độ phân cực của nhóm cacboxyl trong tác nhân axyl càng lớn thì phản ứngcàng ester càng cao Vì vậy, phản ứng ester hóa bởi tác nhân anhđrit axit và clorua axitxảy ra dễ dàng hơn nhiều so với bản thân axit cacboxylic:

O O

R – C + R’ – OH R – C + HX

X O – R’

xảy ra theo phương trình sau:

(CH3)2-CH-CH2-CH2-OH + CH3COOH CH3COOCH2-CH2-CH(CH3)-CH3 + H2O

axetat xảy ra theo phương trình sau:

(CH3)2CHCH2CH2OH + H2SO4 (CH3)2CHCH2CH2OSO2OH + H2O(CH3)2CHCH2CH2OSO2OH + CH3COONa (CH3)2CHCH2CH2OCOCH3

+ NaHSO4

1.3 Pha chế hương liệu bắt chước.[1]

Để bắt chước hương chuối chín : tìm hiểu các tài liệu về hương chuối, người ta thấy thành phần chính là isobutyl axetat, isoamyl axetat, benzyl axetat Đối chiếu với cảm nhận của các đơn hương này thì thấy chỉ có isoamyl axetat mới có mùi chuối chín thực sự và trong bảng hàm lượng các thành phần hương chuối thiên nhiên nó cũng chiếm hàm lượng lớn Do đó người ta tìm kiếm đơn hương này từ thiên nhiên hay tổnghợp hóa học Tiếp theo người ta tìm thêm một số đơn chất có nhóm mang mùi tương tự đó là các este, ví dụ etyl butyrat, benzyl propionat,… Một số định hương như

vanillin, etanol 96o, glyxerin và nước Qua cấu trúc phân tử các chất đã có cho thấy hầu hết chúng đều tan trong etanol Sau đó áp dụng kỹ thuật pha chế hương để pha chếhương chuối Sau khi pha xong cần kiểm tra lại bằng phương pháp cảm quan và thống

kê Các loại hóa chất dùng phải tinh khiết và được phép sử dụng trong thực phẩm

Bảng 1.6 Đơn hương mùi chuối chín

Chưng cất là phương pháp quan trọng và rất thông dụng để tách và làm sạch cácchất hữu cơ ở nhiệt độ thường tồn tại trạng thái lỏng.

Khi chưng, ta thu được nhiều sản phẩm Thường hỗn hợp chứa bao nhiêu cấu tử thì cóbấy nhiêu sản phẩm trong trường hợp có hai cấu tử theo sơ đồ hình 1.1 t sẽ thu được:

- Sản phẩm đỉnh gồm cấu tử dễ bay hơi và một phần cấu tử khó bay hơi (P)

- Sản phẩm đáy gồm chủ yếu là cấu tử khó bay hơi và một phần cấu tử dễ bay hơi(W)

Để thu sản phẩm đỉnh tinh khiết ta sẽ chưng cất nhiều lần (còn gọi là chưng luyện)

1.4.1.2 Các phương pháp chưng cất.

a) Chưng cất thường.

Có thể chưng cất ở áp suất thường và dưới áp suất thấp (chưng cất chân không).Các chất có nhiệt độ sôi dưới 150oC, bền với nhiệt độ, không bị phân hủy ở nhệt độ sôicó thể chưng cất ở áp suất thường, Các chất có nhiệt độ sôi cao hơn 150oC hoặc kémbền với nhiệt độ, kém bền với chất oxy hóa… thường chưng cất ở áp suất thấp

Chưng cất là quá trình dùng nhiệt độ cho chất đó bay hơi (sôi) ở áp suất thườnghoặc áp suất thấp Hơi của chất lỏng được bay hơi qua ống sinh hàn (hệ thống làmlạnh), ngưng tụ lại thành chất lỏng tinh khiết

Đối với các chất có nhiệt độ sôi dưới 180oC, hơi được làm ngưng tụ trong ốngsinh hàn bằng nước lạnh, các chất có nhiệt độ sôi cao hơn 180oC, hơi được ngưng tụbằng sinh hàn không khí, với nhiệt độ sôi cao hơn 200oC không cần sinh hàn

Trường hợp các chất có nhiệt độ sôi khác nhau nhiều (50oC), hoặc có một chất bayhơi còn chấtkhác không bay hơi, chỉ cấn chưng cất một lần với tốc độ 1÷2 giọt trongmột giây sẽ đạt được độ tinh khiết cao

Hình 1.2 Sơ đồ chưng cất thường

b) Chưng cất phân đoạn.

Đối với các chất có nhiệt độ sôi gần nhau, không thể chưng cất thường tác chúng rariêng được, phải chưng cất phân đoạn Chưng cất phân đoạn phải dùng các cột cất đặcbiệt như cột chưng hempen, cột vigrơ, cột chưng có đĩa chưng…

Chưng cất phân đoạn là dựa vào sự khác nhau về thành phần pha hơi và thành phần

ở pha lỏng của các cấu tử Đây là một sự tổ hợp liên tiếp những quá trình bay hơi vàngưng tụ trong cột chưng phân đoạn, cuối cùng pha hơi sẽ giàu cấu tử có nhiệt độ sôithấp, pha lỏng sẽ còn lại cấu tử có nhiệt độ sôi cao hơn Bằng cách chưng cất phânđoạn lặp đi lặp lại nhiều lần, có thể tách các cấu tử lỏng ra riêng biệt ở dạng tinh khiết

Hình1.3 Sơ đồ chưng cất phân đoạn1-Bình cầu, 2-Cột chưng, 3-Nhiệt kế, 4-Sinh hàn

Trong trường hợp tạo thành hỗn hợp đẳng phí, không thể tách ra riêng các cấu tửbằng phương pháp chưng cất thường được.

Hiện tượng đẳng phí là do sự tác dụng tương hỗ phức tạp giữa các phân tử các chấtlỏng với nhau, có thể là do lực solvat hóa, liên kết đime, trime, do liên kết hidro… Hỗnhợp đẳng phí có thể có hai hoặc ba cấu tử Nhiệt độ sôi của hỗn hợp đẳng phí có thểthấp hơn hoặc cao hơn nhiệt độ sôi của từng cấu tử trong hỗn hợp

Hỗn hợp đẳng phí có ý nghĩa để tách và làm sạch các chất khác như để tách nướckhỏi hỗn hợp, để tạo ra dung môi tuyệt đối…

c) Chưng cất lôi cuốn hơi nước.

Đối với các chất hữu cơ tan ít trong nước, không phản ứng với nước, có áp suấthơi lớn ở nhiệt độ sôi của nước thừng dùng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

Các chất được tách ra khỏi hỗn hợp của nó có thể bằng cách đun trực tiếp hỗnhợp đó với nước, nước bay hơi sẽ lôi cuốn nó theo và được làm lạnh ngưng tụ lại.Hoặc tốt hơn là dẫn hơi nước vào hỗn hợp đó, hơi sẽ lối cuốn chất ra qua hệ thống làmlạnh ngưng tụ lại

Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước tốt nhất áp dụng cho các chất cónhiệt độ sôi cao hơn 100oC, dùng để làm sạch các hợp chất hữu cơ khi nó có một phần

riêng biệt, trong đó một pha là dung dịch chứa chất cần chiết, pha còn lại là dung môichiết.

Chiết lỏng – lỏng là một phương pháp hiệu quả để tách hoặc loại bỏ các chấtkhông mong muốn ra khỏi hỗn hợp

a) Nguyên tắc.

Dựa trên sự phân bố một chất hòa tan giữa hai pha lỏng không tan vào nhau(hoặc ít tan) tuân theo định luật phân bố của Nerst Theo định luật này, ở nhiệt độ xácđịnh tỷ lệ nồng độ của chất hòa tan trong hai tướng lỏng A,B không hòa tan vào nhau

ở trạng thái cân bằng là một hằng số phân bố, ký hiệu K = C C A

B

Muốn chiết một chất ra khỏi một chất khác ta phải chọn dung môi chiết có độhòa tan nhiều hơn chất kia (K>1) Nếu hệ số phân bố nhỏ hơn 100 phải chiết nhiều lần

Với một lượng dung môi xác định không nên chiết một lần với số dung môi đó,

mà phải chia ra nhiều lần để chiết có hiệu quả cao hơn

Trong phòng thí nghiệm thường dùng các dụng cụ chiết như phễu chiết, thết bịchiết

b) Điều kiện chiết.

- Các dung môi dùng để chiết, ngoài tính không tan trong dung dịch và hòa tannhiều chất cần tách ra, nó còn phải có nhiệt độ sôi càng thấp càng tốt

- Dung môi chiết phải tinh khiết cao, để không làm nhiễm bẩn thêm các chất chấtphân tích vào mẫu

- Hệ số phân bố của hệ chiết phải lớn, để cho sự chiết được triệt để

- Cân bằng chiết nhanh đạt được và thuận nghịch, để giải chiết tốt

- Sự phân lớp khi chiết phải rõ ràng, nhanh và dễ tách ra riêng biệt các pha

- Phải chọn môi trường axit, pH, loại axit thích hợp

- Phải thực hiện trong nhiệt độ phù hợp và giữ không đổi trong cả quá trình

- Phải lắc hay trộn đều mạnh để quá trình chiết xảy ra được tốt

- Trường hợp sau khi lắc dung dịch tạo thành nhũ tương, Không phân lớp thì tathường cho thêm ít muối ăn tinh khiết để làm thay đổi tỷ trọng, cân bằng thiết lậpnhanh hơn (phân lớp nhanh) hoặc cho vào dung dịch vài giọt rượu (hoặc axeton) làmgiảm sức căng bề mặt phân lớp sẽ nhanh

- Trường hợp chất tan hòa tan tốt trong nước hơn trong dung môi hữu cơ, chiếtbằng phương pháp trên không cho kết quả tốt nên phải dùng phương pháp chiết liêntục

- Dung môi để chiết là dietyl ete, benzen, ete, đầu hỏa, este, cloroform, cacbontetraclorua

c) Lựa chọn dung môi.

- Hiệu quả phân bố lớn

- Hệ số phân tách lớn

- Tỷ trọng và độ nhớt tốt để đảm bảo sự phân lớp và căn bằng pha xảy ra nhanh

- Khả năng hòa tan chất bị chiết lớn nhưng hòa tan môi trường bé

Cho dung dịch chất tan và dung môi chiết vào phễu chiết (tổng thể tích khôngquá 3/4 thể tích phễu), lắc khoảng 5÷15 phút Sau đó để yên cho cân bằng rồi chiết ra

Hình 1.5 Chiết hai lớp chất lỏng

e) Chiết theo dòng chảy liên tục.

Trong phương pháp chiết này, khi thực hiện chiết, hai pha lỏng không trộn đượcvào nhau (hai dung môi có một dung môi có chứa chất định phân tích) được bơm liên tục và đi ngược chiều nhau với tốc độ nhất định trong hệ chiết, như phễu chiết hay bình chiết liên hoàn đóng kín để chúng tiếp xúc với nhau Hoặc cũng có thể chỉ một dung môi chuyển động, cần một pha đứng yên trong bình Khi đố, chất phân tích sẽ

được phân bố vào hai dung môi theo tính chất của chúng để đạt được trạng thái cân bằng Chiết theo cách này hiệu suất cao Đây là phương pháp chiết được ứng dụng trong chiết sản xuất công nghệ.

Để thực hiện cách chiết này, phải có hệ thống máy chiết, cột chiết hay bình chiết, có bơm để bơm các chất theo dòng chảy ngược chiều nhau với tốc độ thích hợp, hoặc chỉ một chất hay cả hai chất chuyển động ngược chiều nhau, và phải có bọ tách pha để tách các chất ngay trong quá trình chiết để lấy chất được chiết ra liên tục, hay theo từng thời điểm (chu kỳ) nhất định, mà cân bằng chiết đạt được

1.4.2.2 Chiết rắn – lỏng.

a) Nguyên tắc

Chiết rắn – lỏng cũng là quá trình phân bố của các chất giũa hai pha, trong đố lúc đầu chất mẫu ở dạng lỏng (pha nước hay pha hữu cơ), còn chất chiết ở dạng rắn, dạng nhỏ xốp

Chất chiết được gọi là pha tĩnh và được nhồi vào cột chiết nhỏ, cột chiết kích thước 6x1 cm, hay dung lượng chiết 100 – 600 mg, hoặc dạng đĩa chiết có kích thước dày 1 – 2 mm và đường kính 3 – 4 cm Chất chiết là dạng hạt silica trung tính, các hạt nhôm, hay các silicagen trung tính đã bị alkyl hóa nhóm –OH bằng nhóm mạch cacbonthẳng C2, C4, C8, C18,…, hay nhân phenyl

Khi xử lý mẫu, dung dịch chất mẫu được dội lên cột chiết Lúc này pha tĩnh sẽ tương tác với các chất và giữ một nhóm chất phân tích lại trên cột (trên pha tĩnh), còn các nhóm chất khác sẽ đi ra khỏi cột cùng với dung môi hòa tan mẫu Như thế chúng tathu được nhóm chất cần phân tích ở trên pha tĩnh (chất chiết rắn)

Sau đó dùng một dung môi thích hợp để hòa tan tốt các chất phân tích để rửa giải chúng ta ra khỏi pha tĩnh (cột chiết), và chúng ta thu được dung dịch có chất phân tích để xác định chúng theo một cách dễ chọn

b) Các điều kiện của chiết rắn – lỏng.

Quá trình chiết ở đây thực chất cũng là sự phân bố của chất phân tích giữa hai pha, pha rắn (pha chiết) và pha lỏng (dung dịch chứa chất phân tích) không trộn lẫn vào nhau trong những điều kiện nhất định như pH, dung môi, nhiệt độ, tốc độ chảy củamẫu qua cột chiết Trong đó hệ số phân bố nhiệt động Kb của chất phân tích giữa hai pha ( rắn và lỏng chưa mẫu) cũng là một yếu tố quyết định hiệu quả cho sự chiết Nó cũng tương tự như trong hệ sắc ký cột lỏng – rắn

Vì thế muốn thực hiện chiết rắn – lỏng tốt phải có các điều kiện sau đây:

- Pha rắn hay chất chiết (dạng cột chiết hay đĩa chiết) phải có tính chất hấp thụ hay trao đổi chọn lọc với một chất, hay một nhóm chất phân tích nhất định, tức là tính chọn lọc của pha chiết

- Các chất chiết và dung môi rửa giải phải có độ sạch cao theo yêu cầu của cấp hàm lượng phân tích

- Hệ số phân bố nhiệt động Kb của cân bằng chết phải lớn để có hiệu suất chiết cao

- Quá trình chiết xảy ra nhanh và nhanh đạt cân bằng, nhưng không có tương tác phản ứng hóa học làm mất hay hỏng pha rắn và chất phân tích.

- Quá trình chiết phỉ có tính thuận nghịch, để còn có thể rửa giải được tốt chất phân tích ra khỏi pha chiết bằng một pha động phù hợp

- Không làm nhiễm bẩn thêm chất phân tích trong quá trình chiết bởi bất kỳ yếu tố nào

- Sự chiết phải được thực hiện trong điều kiện nhất định phù hợp, phải lặp lại được tốt và tất nhiên là càng đơn giản dễ thực hiện thì càng tốt

1.5 Hương liệu cho sản phẩm tẩy rửa sinh học [1]

Ngày nay, hầu hết các chất tẩy rửa sinh học đều được thêm một lượng nhỏ hương liệu để tăng tính thương mại của nó Vì thế các nhà sản xuất luôn luôn quan tâmchất thơm cho sản phẩm của mình Lượng chất thơm trong sản phẩm tẩy rửa thường không lớn, nó thường chiếm hàm nhỏ hơn 1o/oo trọng lượng Yêu cầu chất lượng rất cao về độ bền mùi, chất lượng mùi và tính thị hiếu của mùi Có hai loại chất thơm thường dùng: chất thơm thiên nhiên và chất thơm tổng hợp

Chất thơm thiên nhiên thường dùng là các loại tinh dầu của các loại hoa, quả, láhay thảo mộc Có khi người ta còn dùng các dịch chiết cô đặc hay các nhựa thơm

Chất thơm tổng hợp thường dùng là các chất bắt chước thiên nhiên có mùi giống các mùi chất có trong thiên nhiên và đặc biệt là các musk Ngày nay, tổng hợp hương liệu phát triển mạnh và người ta tổng hợp ra rất nhiều hương liệu mới chưa từngcó trong thiên nhiên Nhưng tất cả đều phải được thử nghiệm trước lúc đưa vào sử dụng

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu cho quá trình tổng hợp isoamyl axetat.

2.1.1 Hóa chất dùng cho tổng hợp isoamyl axetat.

Các hóa chất dùng trong tổng hợp isoamyl axetat được trình bày trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Hóa chất dùng cho đồ án

1 Ancol isoamyl C5H12O Lỏng không màu,

3 Natri axetat CH3COONa Chất rắn màu trắng Trung Quốc

4 Axit sunfuric H2SO4 Lỏng, không màu,

trong suốt

Trung Quốc, độ tinhkhiết 98,9%

5 Canxi clorua CaCl2 Chất rắn màu trắng Trung Quốc

6 Kali hydroxit KOH Chất rắn màu trắng Trung Quốc

7 Axit clohydric HCl Lỏng không màu Trung Quốc, độ tinh

khiết 37%

8 Phenolphtalein Chất rắn màu trắng Trung Quốc

9 Etanol C2H5OH Lỏng, không màu Trung Quốc

10 Natri hydroxit NaOH Chất rắn màu trắng Trung Quốc

2.1.2 Thiết bị, dụng cụ cho quá trình tổng hợp isoamyl axetat

Bảng 2.2 Thiết bị dụng cụ dùng cho tổng hợp isoamyl axetat

9 Cốc thủy tinh 50, 100, 250, 500 ml Trung Quốc

2.2 Bố trí thí nghiệm.

2.2.1 Bố trí thí nghiệm tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và axit axetic.

Đun hồi lưu

Làm nguội

Xúc tác H2SO4Axit axetic

Ancol isoamyl

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình tổng quát tổng hợp isoamyl axetat từ ancol isoamyl và axit

axetic

Thuyết minh sơ đồ:

Bước 1: Tiến hành phản ứng Cho lần lượt ancol isoamyl, axit axetic, axitsunfuric 98.9% vào bình cầu 500ml, lắp hệ thống sinh hàn ngược đun hồi lưu trên bếpđun bình cầu ở 150oC trong một giờ Sau khi đun trong 1 giờ thì làm nguội bớt dungdịch

Bước 2: Sau khi dung dịch trong bình cầu nguội thi tiếp tục lắp hệ thống sinhhàn xuôi đun trên bếp đun bình cầu ở 150oC, tiến hành chưng cất thu dung dịch bằngbình hứng

độ sôi, chỉ số axit

Bước 3: Sau khi chưng cất xong ta lấy dung dịch thu được cho vào phễu chiết.

Để yên trong 5 phút cho dung dịch phân thành hai lớp hoàn toàn, chiết lấy phần dungdịch ở trên có màu vàng nhạt, bỏ phần dung dịch ở dưới không màu

Bước 4: Khử axit Sau khi chiết được xong ta thêm từ từ Na2CO310% vào phễuchiết thử bằng giấy quỳ Nếu giấy quỳ chuyển sang màu xanh (pH=7) thì thôi khôngthêm Na2CO310% còn ngược lại nếu giấy quỳ không chuyển màu xanh thì tiếp tụcthêm Na2CO310% đên khi giấy quỳ chuyển sang màu xanh thì dừng lại

Bước 5: Khi dung dịch trong phễu chiết đã có độ kiềm nhẹ, thêm nước cất đểrửa lại lần, để yên 5 phút để hỗn hợp dung dịch trong phễu chiết phân thành hai lớphoàn toàn Chiết bỏ đi phần ở dưới giữ lại phần ở trên có màu vàng nhạt

Bước 6: Làm khan dung dịch Cho dung dịch vừa chiết được ở trên đổ vào bìnhnón, cân 5g CaCl2 cho vào bình nón chứa dung dịch vừa chiết rồi lắc đều để yên 5 phút

để hút hết nước Lọc lại bằng giấy lọc, thu sản phẩm thô

Bước 7: Cho dung dịch vừa lọc được vào bình cầu 500ml hai cổ, lắp nhiệt kế

200oC vào một cổ, cổ còn lại thì lắp ống nối với sinh hàn, lắp hệ thống sinh hàn xuôiđun bình cầu trên bép đun bình cầu ở 150oC, tiến hành chưng cất thu sản phẩm Thudầu ở 138oC – 140oC

Bước 8: Kiểm tra tinh dầu thu được Phân tích đo tỷ trọng của tinh dầu thu đượcbằng bình đo tỷ trọng, nhiệt độ sôi, chỉ số axit

2.2.1.1 Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ ancol isoamyl/axit axetic.

GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa 28 SV thực hiện: Lê Văn Hậu

1:1.4

Phản ứng sơ bộ theo tỷ lệ

Xúc tác H2SO4

Ancol isoamyl Axit axetic

1: 1.2

150oC trong một giờ Sau khi đun trong 1 giờ thì làm nguội bớt dung dịch

Bước 2: Sau khi dung dịch trong bình cầu nguội thi tiếp tục lắp hệ thống sinhhàn xuôi đun trên bếp đun bình cầu ở 150oC, tiến hành chưng cất thu dung dịch bằngbình hứng

Chưng cất

Chiết Khử axitChiết

Làm khanChưng cất Sản phẩmPhân tích tỷ trọng, nhiệt độ sôi, chỉ số axit

Bước 3: Sau khi chưng cất xong ta lấy dung dịch thu được cho vào phễu chiết.

Để yên trong 5 phút cho dung dịch phân thành hai lớp hoàn toàn, chiết lấy phần dungdịch ở trên có màu vàng nhạt, bỏ phần dung dịch ở dưới không màu

Bước 4: Khử axit Sau khi chiết được xong ta thêm từ từ Na2CO310% vào phễuchiết thử bằng giấy quỳ Nếu giấy quỳ chuyển sang màu xanh (pH=7) thì thôi khôngthêm Na2CO310% còn ngược lại nếu giấy quỳ không chuyển màu xanh thì tiếp tụcthêm Na2CO310% đên khi giấy quỳ chuyển sang màu xanh thì dừng lại

Bước 5: Khi dung dịch trong phễu chiết đã có độ kiềm nhẹ, thêm nước cất đểrửa lại lần, để yên 5 phút để hỗn hợp dung dịch trong phễu chiết phân thành hai lớphoàn toàn Chiết bỏ đi phần ở dưới giữ lại phần ở trên có màu vàng nhạt

Bước 6: Làm khan dung dịch Cho dung dịch vừa chiết được ở trên đổ vào bìnhnón, cân 5g CaCl2 cho vào bình nón chứa dung dịch vừa chiết rồi lắc đều để yên 5 phút

để hút hết nước Lọc lại bằng giấy lọc, thu sản phẩm thô

Bước 7: Cho dung dịch vừa lọc được vào bình cầu 500ml hai cổ, lắp nhiệt kế

200oC vào một cổ, cổ còn lại thì lắp ống nối với sinh hàn, lắp hệ thống sinh hàn xuôiđun bình cầu trên bép đun bình cầu ở 150oC, tiến hành chưng cất thu sản phẩm Thudầu ở 138oC – 140oC

Bước 8: Kiểm tra sản phẩm thu được Phân tích, đo tỷ trọng bằng bình đo tỷtrọng, đo nhiệt độ sôi, chỉ số axit Từ đó tìm ra tỷ lệ tối ưu cho quá trình tổng hợp

2.3 Bảng nguyên liệu khảo sát tỷ lệ ancol isoamyl/axit axetic

Axit axeticAncol isoamyl

Tỷ lệ tối ưu

Đồ án tốt nghiệp Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học

Hình 2.3 Sơ đồ khảo sát lượng xúc tác axit sunfuric

Thuyết minh sơ đồ:

Bước 1: Tiến hành phản ứng Cho ancol isoamyl và axit axetic theo tỷ lệ 1/1.1vào bình cầu 500ml, tiến hành lần lượt các thí nghiệm với lượng xúc tác axit sunfuric98.9% theo hình 2.3, lắp hệ thống sinh hàn ngược đun hồi lưu trên bếp đun bình cầu ở

150oC trong một giờ Sau khi đun trong 1 giờ thì làm nguội bớt dung dịch

Bước 2: Sau khi dung dịch trong bình cầu nguội thi tiếp tục lắp hệ thống sinhhàn xuôi đun trên bếp đun bình cầu ở 150oC, tiến hành chưng cất thu dung dịch bằngbình hứng

Làm nguội

Chưng cất Chết

Khử axitChiết Làm khan

Phân tích tỷ trọng, nhiệt độ sôi, chỉ số

axit