Tiến Hành Oxi Hóa Tinh Bột Bằng Hypoclorit

cất tới thể tích 500ml. Hàm lượng nhóm cacbonyl được tính toán như sau:

Hàm lượng cacbonyl (mmol/100g) = [(Mẫu trắng - mẫu)ml x độ chuẩn axit x 100]/khối lượng mẫu (g, khối lượng khô)

- Hàm lượng nhóm cacboxyl: Mẫu tinh bột (2g) được phân tán trong 25ml dung dịch HCl 0,1N và khuấy đều trong 0 phút trên máy khuấy từ. Huyền phù tinh bột được lọc hút chân không qua phễu lọc thuỷ tinh xốp dung tích 150ml và rửa bằng 400ml nước cất. ánh lọc tinh bột được chuyển nguyên lượng vào cốc thuỷ tinh 500ml và thêm nước cất đến thể tích 00ml. Huyền phù tinh bột được gia nhiệt trong bể điều nhiệt và khuấy liên tục trong 15 phút để hồ hoá hoàn toàn. Dung dịch hồ tinh bột nóng được điều chỉnh đến thể tích 450ml bằng nước cất và chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn NaOH 0,01N tới pH 8,3 với chỉ thị phenolphtalein. Mẫu trắng được thực hiện đối với tinh bột không biến tính. Hàm lượng nhóm cacboxyl được tính toán như sau:

Mili đương lượng axit/100g tinh bột = [(Mẫu - mẫu trắng)ml x mol đương luợng/l c a NaOH x 100]/khối lượng mẫu (g, khối lượng khô).

Hàm lượng nhóm cacboxyl (mmol/100g) [mili đương lượng axit/100g tinh bột]

2.3. Phương pháp tiến hành

2.3.1. Tiến hành phốt phát hóa

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 190 trang tài liệu này.

- Tinh bột sắn được photphat hoá bằng phương pháp gia nhiệt khô trong chân không (800mbar) theo qui trình sau:

- Cân chính xác lượng muối Natrihydrophotphat dodecahydrat (Na2HPO4.12H2O) tính theo tỷ lệ mol muối photphat/ mol đơn vị đường glucozơ khan (C6H10O5)

- Hoà tan lượng muối này trong 20 ml nước cất ở 350 C. pH c a hỗn hợp

có thể thay đổi nhờ sử dụng dung dịch NaOH hoăc HCl.

- Cân chính xác 10g tinh bột, phân tán trong hỗn hợp muối và khuấy trong 10 phút. Sau đó hỗn hợp được lọc bằng phễu lọc uchner. ánh lọc được đập vỡ và sấy qua đêm ở 600 C. Hỗn hợp tiếp tục được nghiền mịn và sấy ở 65C trong

0 phút.

- Tiến hành quá trình photphat hoá bằng cách gia nhiệt khô hỗn hợp trên trong t sấy chân không ở áp suất 800 mbar. Sản phẩm được để nguội và phân tán trong 50ml hỗn hợp metanol-nước với tỷ lệ 1:1 (về thể tích) và khuấy trong

0 phút.

- Sản phẩm được lọc và rửa lại 3 lần bằng cồn tuyệt đối, mỗi lần sử dụng 20ml. Sản phẩm sau cùng được làm khô trong t sấy ở 40-50C đến khối lượng không đổi.

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phốt phát hóa:

- Ảnh hưởng c a thời gian phản ứng: Quá trình photphat hoá được thực hiện ở 160C với tỷ lệ mol muối/glucozơ 1:1 trong các khoảng thời gian 1h, 2h, 3h, 4h.

- Ảnh hưởng c a nhiệt độ: Quá trình photphat hoá được thực hiện trong 2h với tỷ lệ mol photphat/glucozơ 1:1 ở các nhiệt độ lần lượt là 150, 160, 170, 180C.

- Ảnh hưởng c a pH: Quá trình photphat hoá được thực hiện trong 2h với tỷ lệ photphat/glucozơ là 1:1 ở 160C, với pH lần lượt là 4, 5, 6, 7, 8, .

- Ảnh hưởng c a tỷ lệ mol photphat/glucozơ: Để nghiên cứu ảnh hưởng c a tỷ lệ mol photphat/glucozơ đến quá trình photphat hoá, phản ứng được thực hiện trong 2h với các tỷ lệ mol photphat/glucozơ 160C và pH 6.

- Ảnh hưởng c a độ thế tới các tính chất c a tinh bột photphat monoeste:

Hàm lượng tro: Quá trình tro hoá ở nhiệt độ cao có thể làm thăng hoa các phân tử nhỏ như NaCl. Trong thí nghiệm này, quá trình tro hoá được tiến hành ở 525C, tại nhiệt độ này NaCl không bị thăng hoa.

Độ tan: Độ tan ở nhiệt độ phòng c a tinh bột photphat được tổng hợp với các tỷ lệ mol photphat/glucozơ khác nhau

Độ trương: Sự thay đổi khả năng trương c a tinh bột ở các độ thế khác

nhau

Độ nhớt: Độ nhớt c a hồ tinh bột photphat tại các giá trị độ thế khác

nhau được xác định bằng nhớt kế quay Brookfield.

Độ bền lạnh đông – tan giá: Độ bền lạnh đông-tan giá c a tinh bột photphat ở các tỷ lệ mol photphat/glucozơ khác nhau

Độ trong của hồ tinh bột: Độ trong c a hồ tinh bột được xác định bằng cách đo độ truyền qua c a dung dịch hồ tinh bột (%) trên quang phổ kế ở bước sóng 650 nm.

2.3.2. Tiến hành biến tính bằng axit

Phản ứng được tiến hành trong cốc thuỷ tinh dung tích 500 ml, được khuấy và ổn định nhiệt trên máy khuấy từ. Cân chính xác 100g tinh bột khô cho vào bình phản ứng. Huyền phù tinh bột được chuẩn bị bằng cách thêm nước cất vào tinh bột khô. Khi hệ đạt tới nhiệt độ cần khảo sát thì thêm xúc tác axit vào bình. Sau khi kết thúc thí nghiệm, mẫu sẽ được trung hoà bằng dung dịch NaOH 1N và rửa lại nhiều lần bằng nước cất để loại bỏ axit dư và được đem lọc hút chân không, sau đó các mẫu được sấy chân không tại nhiệt độ 50oC.

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình th y phân tinh bột bằng axit:

- Ảnh hưởng c a loại axit: Để nghiên cứu ảnh hưởng c a các loại axit đến quá trình thuỷ phân tinh bột sắn chúng tôi sử dụng 4 loại axit vô cơ khác nhau là

axit HCl, H2SO4, HNO3 và H3PO4 để biến tính tinh bột.

- Ảnh hưởng c a thời gian phản ứng: Các thí nghiệm được thực hiện trong cùng điều kiện là: tỷ lệ nước/tinh bột 2/1; tỷ lệ khối lượng axit/tinh bột 0,08; nhiệt độ phản ứng 30C, trong khi đó thời gian phản ứng thay đổi từ 4-32 tiếng. Sự phụ thuộc c a độ nhớt, độ tan và hàm lượng tro theo thời gian.

- Ảnh hưởng c a nhiệt độ: Để khảo sát ảnh hưởng c a nhiệt độ đến quá trình th y phân chúng tôi tiến hành thí nghiệm với tỷ lệ xúc tác axit so với tinh bột là 0,8 (g/g), tỷ lệ nước/tinh bột là 2/1, trong thời gian phản ứng là 16 giờ. Ảnh hưởng c a nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất thu hồi và độ nhớt c a tinh bột

- Ảnh hưởng c a tỷ lệ axit/tinh bột: Để nghiên cứu ảnh hưởng c a hàm lượng axit HCl đến quá trình thuỷ phân, phản ứng được tiến hành ở nhiệt độ 30oC, thời gian phản ứng là 16 giờ, tỷ lệ nước/tinh bột là 2/1. Ảnh hưởng c a hàm lượng axit đến hiệu suất thu hồi và độ nhớt c a tinh bột thuỷ phân

- Ảnh hưởng c a tỉ lệ nước/tinh bột: Để khảo sát ảnh hưởng c a tỷ lệ H2O/tinh bột đến quá trình thuỷ phân chúng tôi tiến hành phản ứng ở 30oC, với tỷ lệ khối lượng axit/tinh bột là 0,08 (g/g) trong thời gian phản ứng là 16 tiếng. Ảnh hưởng c a tỉ lệ H2O/tinh bột đến hiệu suất thu hồi và độ nhớt c a tinh bột

- Ảnh hưởng c a tác nhân trung hoà: Trong phần này chúng tôi sử dụng 3 tác nhân trung hoà khác nhau là NaOH, KOH và Na2CO3. Quá trình thuỷ phân tinh bột bằng axit HCl được tiến hành ở 30oC, với tỷ lệ khối lượng axit/tinh bột

là 0,08 (g/g), thời gian phản ứng là 16 tiếng và tỷ lệ H2O/tinh bột là 2/1 (g/g). Ảnh hưởng c a loại chất trung hoà đến độ nhớt và hàm lượng tro c a sản phẩm tinh bột biến tính

2.3.3. Tiến hành oxi hóa tinh bột bằng hypoclorit

Phản ứng được tiến hành trong cốc thuỷ tinh 250ml có khuấy và điều chỉnh nhiệt độ bằng máy khuấy từ có gia nhiệt. Đầu tiên, cân chính xác 10g tinh

bột, đưa vào cốc thuỷ tinh chứa dung dịch natri hypoclorit với nồng độ clo hoạt động xác định ( % clo hoạt đông so với tinh bột) đã điều chỉnh pH duy trì ở 10 với dung dịch NaOH, nhiệt độ c a tinh bột cũng được duy trì ở 0C và khuấy đều. Trong quá trình phản ứng, pH c a hỗn hợp được điều chỉnh và giữ không đổi bằng dung dịch HCl và NaOH trong khi vẫn khuấy đều. Phản ứng được dừng bằng cách thêm natri bisunfit dư (NaHSO3) và pH được điều chỉnh ở mức 6.5-

7.0 và mẫu được lấy ra ở các thời điểm 0, 60, 120 và 00 phút ( thời gian được

đếm sau khi đã thêm đ các chất phản ứng)., sản phẩm được lọc hút trên phễu lọc Buchner, rửa kỹ bằng nước cho đến khi dịch lọc cho phản ứng âm tính với dung dịch AgNO3 , kết t a lại trong etanol và sấy ở 50C đến khối lượng không đổi. Tinh bột oxy hoá được cân lại để xác định hiệu suất thu hồi, xác định khối lượng phân tử trung bình, hàm lượng nhóm cacbonyl, cacboxyl, phân bố kích thước hạt, quan sát hình thái học bề mặt, tính chất pha kết tinh và tính chất nhiệt.

Tốc độ phản ứng được theo dõi bằng cách xác định hàm lượng clo hoạt động theo thời gian. Sự giảm nồng độ clo hoạt động do oxy hoá được xác định từ sự chênh lệch giữa nồng độ c a mẫu trắng và dung dịch chứa tinh bột tại thời điểm lấy mẫu. Nồng độ clo hoạt động được xác định bằng cách chuẩn độ 10ml dung dịch chứa tinh bột bằng dung dịch chuẩn Na2S2O3 0,1N với chỉ thị hồ tinh bột sau khi đã axit hoá mẫu bằng 5ml axit axetic và thêm 10ml dung dịch KI 10%

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxi hóa tinh bột:

- Ảnh hưởng c a nhiệt độ và thời gian: Để nghiên cứu ảnh hưởng c a nhiệt độ và thời gian, phản ứng oxy hoá được tiến hành ở điều kiện phản ứng: nồng độ tinh bột 700g/l, pH 7, hàm lượng clo hoạt động so với tinh bột 1%)

- Ảnh hưởng c a hàm lượng clo hoạt động: Ảnh hưởng c a hàm lượng clo hoạt động tới tốc độ oxy hoá tinh bột: (Điều kiện phản ứng: nồng độ tinh bột 700g/l, pH = 7, nhiệt độ 35C)

- Ảnh hưởng c a pH: Phản ứng oxy hoá tinh bột có thể diễn ra theo các cơ chế khác nhau trong môi trường axit, trung tính, kiềm và bẻ gãy các liên kết glucozit trong phân tử tinh bột. (Điều kiện phản ứng: nồng độ tinh bột 700g/l, nhiệt độ 35C, hàm lượng clo hoạt động so với tinh bột 1%)

Ảnh hưởng c a nồng độ tinh bột: Ảnh hưởng c a nồng độ tinh bột đến quá trình oxy hoá được tiến hành ở điều kiện phản ứng: nhiệt độ 35C, hàm lượng clo hoạt động so với tinh bột 1%)

2.3.4. Tiến hành trùng hợp ghép:

KPS được dùng làm chất khơi mào cho phản ứng trùng hợp ghép AA lên tinh bột theo quy trình sau:

Trùng hợp ghép acrylic (AA) lên tinh bột sắn:

- Tiến hành phản ứng: Tinh bột sau khi phân tán trong nước cất được ngâm trong dung dịch KPS có nồng độ xác định, sục khí N2 để đuổi khí oxy và khuấy ở nhiệt độ phòng trong 10 phút. Sau khi thêm monome và điều chỉnh tỷ lệ pha lỏng/tinh bột thích hợp, hỗn hợp được gia nhiệt đến nhiệt độ phản ứng, bắt đầu quá trình trùng hợp ghép. Sau những khoảng thời gian nhất định, dừng phản ứng bằng cách thêm 1ml hydroquinon vào hỗn hợp phản ứng. Sản phẩm phản ứng được xử lý tương tự như nghiên cứu thăm dò quá trình trùng hợp ghép và xác định các thông số ghép.

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trùng hợp ghép:

- Ảnh hưởng c a thời gian phản ứng: Dừng phản ứng và xác định các thông số ghép tại các thời điểm 5, 10, 15, 25, 35 và 50 phút.

- Ảnh hưởng c a nhiệt độ: Tiến hành phản ứng trùng hợp ghép tại các nhiệt độ 60, 65, 70, 75 và 80C.

- Ảnh hưởng c a nồng độ monome: Tiến hành quá trình trùng hợp ghép

với nồng độ AA lần lượt là 1; 1,5; 2; 2,5 và M.

- Ảnh hưởng c a nồng độ chất khơi mào: Tiến hành phản ứng trùng hợp ghép với nồng độ KPS 0,005; 0,0075; 0,01; 0,0125; 0,015M.

- Ảnh hưởng c a tỷ lệ pha lỏng/tinh bột: Tiến hành phản ứng với tỷ lệ pha lỏng/tinh bột (thể tích/khối lượng) lần lượt là 5; 6,67; 10; 12,5 và 20ml/g.

Trùng hợp ghép acrylamit (AM) lên tinh bột sắn:

Cách tiến hành tương tự như quá trình trùng hợp ghép AA lên tinh bột sắn, chỉ khác là monome AA được thay bằng AM. Sản phẩm phản ứng được tách khỏi hỗn hợp nhờ kết t a trong etanol. Để thu được copolyme ghép, hỗn hợp phản ứng được lọc hút chân không và rửa nhiều lần bằng nước cất cho đến khi nước rửa không còn tạo kết t a trong etanol. Sản phẩm ghép thô và copolyme ghép được sấy trong chân không ở 60C đến khối lượng không đổi.

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trùng hợp ghép:

- Ảnh hưởng c a thời gian phản ứng: Dừng phản ứng và xác định các thông số ghép tại các thời điểm 5, 10, 20, 0 và 45 phút.

- Ảnh hưởng c a nhiệt độ: Tiến hành phản ứng trùng hợp ghép tại các nhiệt độ 60, 65, 70, 75 và 80C.

- Ảnh hưởng c a nồng độ chất khơi mào: Tiến hành phản ứng trùng hợp ghép với nồng độ KPS 0,008; 0,012; 0,016; 0,02; 0,024M.

- Ảnh hưởng c a nồng độ monome: Tiến hành quá trình trùng hợp ghép với nồng độ AM lần lượt là 1,6; 2; 2,4; 2,8 và ,2M.

- Ảnh hưởng c a tỷ lệ pha lỏng/tinh bột: Tiến hành phản ứng với tỷ lệ pha lỏng/tinh bột (thể tích/khối lượng) lần lượt là 4; 5; 8; 10 và 12,5ml/g.

2.3.5. Các hằng số ghép

Hiệu suất % ghép (GY), hiệu quả ghép (GE), phần trăm chuyển hoá tổng

số (TC) được tính theo các phương trình sau:

%GY W2 W1 100

%GE W2 W1 100

W3 W4

Ở đây W1, W2, W3 và W4 tương ứng là trọng lượng tinh bột, tinh bột ghép, lượng monome ban đầu, lượng monome cho phản ứng.