Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu thu hồi cellulose từ vỏ ca cao và vỏ chuối bằng phương pháp nước nóng nén CO2

• Tác giả: Nguyễn Thị Kim Hằng
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Thị Kim Phụng
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hóa Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Sử Dụng Phương Pháp Nước Nóng Nén CO2 Nhằm Thu Hồi Cellulose Từ Vỏ Ca Cao Và Vỏ Chuối
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về vỏ cacao
• 1.1.1. Giới thiệu về Theobroma cacao
• 1.1.2. Sản lượng cacao trên thế giới hiện nay
• 1.1.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cacao trên thế giới
• 1.1.4. Tình hình sản xuất và xuất khẩu cacao trong nước
• 1.2. Tổng quan về vỏ chuối
• 1.2.1. Giới thiệu về chuối Musa Paradisiaca
• 1.2.2. Diện tích và sản lượng chuối ở Việt Nam
• 1.2.3. Tình hình sản xuất và xuất khẩu chuối ở Việt Nam và trên thế giới
• 1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ THU CELLULOSE TỪ NGUYÊN LIỆU LIGNOCELLULOSE
• 1.3.1. Cấu trúc của nguyên liệu lignocellulose
• 1.3.2. Hiệu quả và đánh giá quá trình xử lý lignocellulose thu cellulose
• 1.3.3. Các phương pháp tiền xử lý
• 1.3.4. Ứng dụng dẫn xuất cellulose từ cellulose
• 1.3.4.1. Dẫn xuất của cellulose là carboxylmethyl cellulose (CMC)
• 1.3.4.2. Ứng dụng CMC trong đời sống
• 1.4. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.5. Nội dung nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU
• 2.1. Địa điểm và đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Nguyên liệu, dụng cụ, thiết bị và phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Nguyên liệu và hóa chất
• 2.2.2. Thiết bị và dụng cụ sử dụng
• 2.2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3. Cách tiến hành khảo sát phương pháp tiền xử lý bằng hóa chất: NaOH, H2SO4
• 2.4. Phương pháp tiền xử lý bằng chất lỏng ion
• 2.4.1. Xử lý vỏ chuối bằng [BMIM]Cl tổng hợp
• 2.4.2. Xử lý vỏ chuối bằng [BMIM]Cl thương mại
• 2.4.3. Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình tách cellulose từ vỏ chuối
• 2.5. Phương pháp phân tích kết quả
• 2.5.1. Xác định độ ẩm cân bằng
• 2.5.2. Định lượng cellulose theo phương pháp Kiursher-Hofft
• 2.5.3. Định lượng đường khử bằng phương pháp Miller
• 2.5.4. Tối ưu hóa quy trình tiền xử lý
• 2.5.5. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Nguyên liệu khô làm thí nghiệm
• 3.2. Thành phần hóa học ban đầu của vỏ cacao và vỏ chuối
• 3.3. Kết quả thí nghiệm tiền xử lý bằng phương pháp nước nóng nén CO2 đối với vỏ cacao
• 3.3.1. Kết quả khảo sát tỷ lệ rắn-lỏng tách cellulose và đường khử
• 3.3.2. Kết quả khảo sát nhiệt độ tách cellulose và đường khử
• 3.3.3. Kết quả khảo sát áp suất tách cellulose và đường khử
• 3.3.4. Kết quả khảo sát thời gian tách cellulose và đường khử
• 3.3.5. Nhận xét chung
• 3.4. Kết quả thí nghiệm tiền xử lý bằng phương pháp nước nóng nén CO2 đối với vỏ chuối
• 3.4.1. Đối với hàm lượng cellulose
• 3.4.2. Đối với hàm lượng đường khử
• 3.5. Xác định điều kiện tối ưu
• 3.6. Kết quả thí nghiệm phương pháp tiền xử lý bằng hóa chất: NaOH, H2SO4
• 3.7. Kết quả thí nghiệm phương pháp tiền xử lý chất lỏng ion đối với vỏ chuối
• 3.7.1. Kết quả khảo sát nhiệt độ tách cellulose
• 3.7.2. Kết quả phân tích đường khử và cellulose với mẫu xử lý bằng [BMIM]Cl thương mại
• 3.7.3. So sánh kết quả xử lý bằng NaOH và [BMIM]Cl thương mại
• 3.8. So sánh kết quả thí nghiệm giữa các phương pháp tiền xử lý
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

I. Tổng quan về nghiên cứu thu hồi cellulose từ vỏ ca cao và vỏ chuối

Nghiên cứu thu hồi cellulose từ vỏ ca cao và vỏ chuối đang trở thành một xu hướng quan trọng trong lĩnh vực tái chế và bảo vệ môi trường. Vỏ ca cao và vỏ chuối là những phế phẩm nông nghiệp có tiềm năng lớn trong việc cung cấp cellulose. Việc sử dụng phương pháp nước nóng nén CO2 không chỉ giúp thu hồi cellulose hiệu quả mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu này sẽ trình bày chi tiết về quy trình và kết quả thu hồi cellulose từ hai loại nguyên liệu này.

1.1. Tại sao nên thu hồi cellulose từ vỏ ca cao và vỏ chuối

Việc thu hồi cellulose từ vỏ ca cao và vỏ chuối giúp giảm thiểu lượng rác thải nông nghiệp. Cellulose có nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và vật liệu sinh học. Sử dụng phế phẩm nông nghiệp để sản xuất cellulose không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn bảo vệ môi trường.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng phương pháp nước nóng nén CO2

Phương pháp nước nóng nén CO2 (CO2-compressed hot-liquid water) mang lại nhiều lợi ích trong việc thu hồi cellulose. Phương pháp này giúp tăng hiệu suất thu hồi và giảm thiểu thời gian xử lý. Ngoài ra, nó còn giúp bảo toàn các tính chất của cellulose, làm cho sản phẩm thu hồi có giá trị cao hơn.

II. Vấn đề và thách thức trong việc thu hồi cellulose

Mặc dù việc thu hồi cellulose từ vỏ ca cao và vỏ chuối có nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức. Các vấn đề như hiệu suất thu hồi thấp, chi phí xử lý cao và sự biến đổi chất lượng của cellulose là những yếu tố cần được xem xét. Nghiên cứu này sẽ phân tích các thách thức và đề xuất giải pháp để cải thiện quy trình thu hồi.

2.1. Hiệu suất thu hồi cellulose từ vỏ ca cao

Hiệu suất thu hồi cellulose từ vỏ ca cao thường bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nhiệt độ, áp suất và thời gian xử lý. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa các điều kiện này có thể giúp tăng hiệu suất thu hồi lên đáng kể.

2.2. Chi phí và tính khả thi của quy trình thu hồi

Chi phí xử lý là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính khả thi của quy trình thu hồi cellulose. Việc sử dụng các phương pháp tiết kiệm chi phí và hiệu quả sẽ giúp tăng tính khả thi của quy trình này trong thực tế.

III. Phương pháp thu hồi cellulose hiệu quả từ vỏ ca cao và vỏ chuối

Phương pháp nước nóng nén CO2 đã được chứng minh là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để thu hồi cellulose từ vỏ ca cao và vỏ chuối. Quy trình này bao gồm các bước tiền xử lý và tối ưu hóa điều kiện thu hồi. Nghiên cứu sẽ trình bày chi tiết về quy trình này.

3.1. Quy trình tiền xử lý nguyên liệu

Tiền xử lý nguyên liệu là bước quan trọng trong quy trình thu hồi cellulose. Việc sấy mẫu và xử lý bằng nước nóng nén CO2 giúp làm giảm độ ẩm và tăng khả năng tách cellulose từ vỏ ca cao và vỏ chuối.

3.2. Tối ưu hóa điều kiện thu hồi cellulose

Tối ưu hóa điều kiện thu hồi bao gồm việc điều chỉnh tỷ lệ rắn-lỏng, nhiệt độ, áp suất và thời gian xử lý. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa các yếu tố này có thể giúp đạt được hàm lượng cellulose cao nhất.

IV. Kết quả nghiên cứu thu hồi cellulose từ vỏ ca cao và vỏ chuối

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng phương pháp nước nóng nén CO2 có thể thu hồi cellulose với hàm lượng cao từ cả vỏ ca cao và vỏ chuối. Các điều kiện tối ưu đã được xác định và sẽ được trình bày chi tiết trong phần này.

4.1. Kết quả thu hồi cellulose từ vỏ ca cao

Dưới điều kiện tối ưu, hàm lượng cellulose thu hồi từ vỏ ca cao đạt 141,68 mg/g. Kết quả này cho thấy hiệu quả của phương pháp nước nóng nén CO2 trong việc thu hồi cellulose.

4.2. Kết quả thu hồi cellulose từ vỏ chuối

Tương tự, hàm lượng cellulose thu hồi từ vỏ chuối đạt 316,33 mg/g. Kết quả này chứng minh rằng vỏ chuối cũng là một nguồn nguyên liệu tiềm năng cho việc thu hồi cellulose.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu thu hồi cellulose từ vỏ ca cao và vỏ chuối bằng phương pháp nước nóng nén CO2 đã mở ra nhiều triển vọng cho việc sử dụng phế phẩm nông nghiệp. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc thu hồi cellulose không chỉ có lợi cho môi trường mà còn có thể tạo ra giá trị kinh tế cao.

5.1. Tầm quan trọng của việc thu hồi cellulose

Việc thu hồi cellulose từ phế phẩm nông nghiệp giúp giảm thiểu ô nhiễm và tạo ra nguồn nguyên liệu bền vững cho ngành công nghiệp. Điều này có thể góp phần vào sự phát triển bền vững của nền kinh tế.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc phát triển các phương pháp thu hồi cellulose hiệu quả hơn và mở rộng ứng dụng của cellulose trong các lĩnh vực khác nhau như thực phẩm, dược phẩm và vật liệu sinh học.