Huỳnh Minh Huy 1*
1 Thạc sĩ, giáo viên hóa học, Trường THPT Cái Bè, Tiền Giang.
TÓM TẮT
Huyện Cái Bè hiện nay là nơi tập trung khá nhiều các lò sấy nhãn, nguyên liệu chủ yếu của các lò này làm phần cơm nhãn sau khi sấy. Hạt nhãn hầu như là phế phẩm, xung quanh các lò này hạt nhãn tràn đầy, để lâu tạo nên mùi khó chịu vô cùng. Thêm vào đó, các hộ gia đình xung quang khu vực các lò sấy này thuộc khó khăn, không có việc làm ổn định, nghề chủ yếu của họ là bóc phần cơm nhãn sau khi sấy và bỏ lại hạt, chính vì thế lượng hạt nhãn bỏ đi này cứ nhân rộng theo từng khu vực có hộ gia đình lột nhãn, phần lớn gây ô nhiễm môi trường và biện pháp giải quyết nhất thời là đợi cho nhiều hạt nhãn rồi đem đến khu vực tập trung rác để vứt đi. Vì vậy, việc NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CỒN TỪ HẠT NHÃN PHẾ THẢI TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN CÁI BÈ, TỈNH TIỀN GIANG góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường và sản xuất nguồn năng lượng thay thế hiệu quả.
- Mục đích của đề tài này là nhằm tái chế lượng rác thải từ hạt nhãn và sử dụng chúng để tạo ra một loại nhiên liệu (cồn) như một nguồn cung cấp năng lượng thay thế cho một số tài nguyên năng lượng không tái tạo được đang được sử dụng rộng rãi.
1. GIỚI THIỆU
- Nguyên liệu chính được sử dụng bao gồm hạt nhãn phế thải từ các lò nhãn sấy ở địa phương, men đắng và axit loãng (HCl, H2SO4 loãng), nhằm tận dụng lợi ích từ giá thành rẻ của men và hạt nhãn phế thải không tốn phí mua nguyên liệu đầu vào.
- Đề tài này được nghiên cứu trong quy mô nhỏ, lẻ do đó chứng minh được tính đơn giản và dễ thực hiện của quy trình. Được thực hiện trên cơ sở các bài tham khảo về các loại men địa phương và bản thân nhóm nghiên cứu phát hiện khi hạt nhãn để lâu phân hủy cho mùi giống mùi cồn, kết quả thực nghiệm được kỳ vọng như là một nền tảng hỗ trợ cho các đề tài nghiên cứu khoa học tiếp theo.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU VÀ QUY TRÌNH THỰC HIỆN
Mục đích nghiên cứu: Sử dụng hạt nhãn phế phẩm làm nguyên liệu đầu, giúp tiết kiệm, bảo vệ môi trường, có thể thay thế các loại cồn công nghiệp.
Quy trình thực hiện:
- Tạo thành phẩm:
+ Băm nhuyễn hạt nhãn.
+ Trộn đều hạt nhãn đã băm nhuyễn với men đắng theo tỉ lệ 30 gam men trên 1 Kg hạt nhãn.
+ Ủ hỗn hợp trong 6 ngày.
+ Sử dụng hệ thống chưng cất cồn trong phòng thí nghiệm. Chưng cất hỗn hợp trong 2 giờ.
-Thực nghiệm:
+ Cồn 800C thu được cho ngọn lửa màu vàng xanh, tỏa nhiều nhiệt.
+ Khi trộn với natri stearat vẫn thu được cồn khô và cho hiệu quả tốt.
Khi tiến hành nghiên cứu đem lại những hiệu quả, ứng dụng về các mặt
- Cồn từ hạt nhãn là tài nguyên được tái tạo từ các vật liệu phế phẩm. Vì bảo vệ môi trường sạch hơn.
- Có thể làm sử dụng nhiên liệu đốt, cồn khô thay thế sự đốt cháy của cồn công nghiệp.
3. PHƯƠNG PHÁP VÀ CHUẨN BỊ
3.1 Nguyên liệu
- Hạt nhãn phế thải xung quanh các lò nhãn sấy trên địa bàn huyện Cái Bè.
- Men đắng ở Tiền Giang, Bình Chánh và thành phố Hồ Chí Minh. Sau khi khảo sát nhóm phát hiện men đắng ở Gò Đen, Bình Chánh giá rẻ nhất (6,000 Việt Nam đồng/bịch) và cho hiệu suất khá cao chỉ trong 4 ngày lên men.
a) b) c)
Hình 1. Men đắng: a) Tiền Giang ; b) Bình Chánh và c) Thành phố Hồ Chí Minh
- Muối ăn NaCl; Dầu ăn; Heptan; Etanol; Nước.
3.2 Phương pháp ủ men trực tiếp
- Tạo nguyên liệu đầu tương tự hỗn hợp giấm chín:
+ Xay nhuyễn hạt nhãn đã sấy.
Hình 2. Hạt nhãn sấy đã được xay nhuyễn
+ Trộn đều hỗn hợp bột nhãn đã sấy với men đắng.
Hình 3. Hạt nhãn và men đắng
+ Ủ kín trong khoảng 7 ngày tùy loại men.
Hình 4. Ủ kín hỗn hợp đầu với nước
- Chưng cất cồn:
+ Sử dụng thiết bị chưng cất cồn bằng thủy tinh trong phòng thí nghiệm.
Hình 5. Thiết bị chưng cất thủy tinh trong phòng thí nghiệm
+ Sử dụng natri stearat và đồng(II) sunfat làm cồn khô.
Hình 6. Hóa chất làm cồn khô
4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Sự ảnh hưởng của men thời gian chưng cất:
|
Loại men
Thời gian ủ |
Men đắng Tiền Giang |
Men đắng Bình Chánh |
Men đắng TPHCM |
|
4 ngày |
Chưng cất được gần 80 ml cồn |
Chưng cất được 42 ml cồn |
Chưng cất được 43 ml cồn |
|
5 ngày |
Chưng cất được gần 125 ml cồn |
Chưng cất được 67 ml cồn |
Chưng cất được 61 ml cồn |
|
6 ngày |
Chưng cất được gần 119 ml cồn |
Chưng cất được 90 ml cồn |
Chưng cất được 101 ml cồn |
|
7 ngày |
Chưng cất được gần 120 ml cồn |
Chưng cất được 120 ml cồn |
Chưng cất được 123 ml cồn |
=> Qua khảo sát ảnh hướng của men và thời gian chưng cất, để rút ngắn thời gian thực nghiệm, tôi chọn men Tư Quý ở Gò Vấp, Bình Chánh. Tất cả các trường hợp trên, cồn thu được đều đạt xấp xỉ 78 độ.
4.2 Sự ảnh hưởng của nhiệt độ:
- Thiết kế mô hình đun bình cầu đáy tròn trong nồi nhôm với hai chất lỏng khảo sát là dầu và nước như sau:
Hình 7. Mô hình nung thiết bị bằng bình cầu
- Đối với chất lỏng khảo sát là nước nguyên chất:
+ Nhiệt độ nước trong nồi nhôm: 98 độ.
+ Nhiệt độ nước trong bình cầu chứa hỗn hợp đầu: 90 độ.
- Đối với chất lỏng khảo sát là nước muối bão hòa:
+ Nhiệt độ nước (muối bão hòa) trong nồi nhôm: 102 độ.
+ Nhiệt độ nước trong bình cầu chứa hỗn hợp đầu: 92 độ.
- Đối với chất lỏng khảo sát là nước:
+ Nhiệt độ dầu trong nồi nhôm: 133 độ.
+ Nhiệt độ nước trong bình cầu chứa hỗn hợp đầu: 121 độ.
- Qua khảo sát ba trường hợp trên, tôi thấy rằng khi tiến hành chưng cất với chất lỏng là nước có pha muối hạt đến bão hòa, cồn thu được đạt 78 độ, cháy tốt và cho ngọn lửa màu vàng xanh. Đối với nước bình thường vẫn cho kết quả như thế nhưng gian chưng cất lâu hơn 45 phút. Còn đối với trường hợp dùng dầu thay cho nước, thời gian chưng cất rút ngắn hơn khoảng 30 phút nhưng độ rượu thu được không cao.
4.3 Sự ảnh hưởng của dung môi:
- Nhằm phá hệ đẳng phí etanol – nước, chúng em tiếp tục khảo sát với dung heptan và muối ăn bão hòa
- Vẫn xét trong 2 kg hỗn hợp hạt nhãn đã ủ ban đầu:
|
Tác chất
Số lượng |
Không thêm tác chất |
Muối ăn bão hòa |
Dung dịch Heptan |
|
20 ml |
131 ml cồn 78 độ |
112 ml cồn 75 độ |
105 ml cồn 77 độ |
|
30 ml |
115 ml cồn 77 độ |
135 ml cồn 78 độ |
|
|
50 ml |
132 ml cồn 80 độ |
134 ml cồn 80 độ |
|
|
60 ml |
137 ml cồn 78 độ |
132 ml cồn 79 độ |
=> Qua bảng khảo sát trên, tôi quyết định dùng muối ăn thay cho heptan công nghiệp để tăng độ cồn thu được.
4.4 Điều chế cồn khô:
- Cho 85 ml cồn nhãn 80℃ vào CuSO4 khan, đến khi CuSO4 dư tạo tinh thể màu xanh dưới đáy ống nghiệm.
- Cho 5 gam natri stearat vào cốc thủy tinh, đổ từ từ cồn khan thu được ở trên vào cốc.
- Đem cốc dung dịch đun cách thủy, trong lúc đun khuấy đều tay đến khi thấy dung dịch bắt đầu trong dần thì dừng lại.
- Thêm phẩm màu (nếu muốn). Sau đó, đổ dung dịch ra khuôn đợi đặt lại.
Hình 8. Sản phẩm cồn khô
- Cồn khô điều chế được có khối lượng 60 gam, đường kính 6 cm, cao 2 cm.
5. KẾT LUẬN
- Cồn nhãn là một loại tài nguyên được tái tạo từ các vật liệu phế phẩm (hạt nhãn sấy đã vứt đi). Bảo vệ môi trường sạch, lại có giá thành thấp so với cồn công nghiệp, phạm vi ứng dụng rất rộng.
- Có thể làm sử dụng nhiên liệu đốt thay thế cồn công nghiệp dung trong sinh hoạt hàng ngày và cả trong sản xuất.
- Tận dụng được tối đa nguồn phế phẩm nông nghiệp, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
- Nghiên cứu phá vỡ hệ đẳng phí trong hỗn hợp giấm chín ban đầu bằng heptan và muối ăn để chưng cất cồn ở nhiệt độ thấp (bằng nước thay vì bằng dầu).
- Độ cồn sau khi tách ra từ thiết bị chưng cất là 80 độ, khi đốt trực tiếp cồn cháy cho ngọn lửa màu vàng xanh. Cứ 10 kg hạt nhãn sấy thu được khoảng 700 ml cồn 80 độ và 1000 ml cồn 30 độ.
- Khi tách sơ bộ đường, kết quả thu được có nhiều hơn một ít (khoảng 800 ml cồn 80 độ trong 700 ml đầu) so với phương pháp chưng cất trực tiếp từ hạt nhãn xay nhuyễn.
- Khi điều chỉnh nhiệt độ ngọn lửa vừa phải, cồn nhãn cũng có thể được điều chế từ hệ thống nấu rượu thủ công truyền thống.
- Sau khi làm khan với đồng(II) sunfat và trộn với natri stearat thu được cồn khô, cồn khô này cháy và tỏa nhiều nhiệt không thu cồn công nghiệp hiện có bán trên thị trường.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Võ Thị Kim Lai, 2016, Đề tài: “Nghiên cứu thu nhận polisaccaride chiết từ hạt nhãn (Dimocarpus longan) và ứng dụng để bảo quản cà chua”, Đồ án tốt nghiệp đại học.
Xuất bản tin SGDDT Tiền Giang thực hiện
