Trong công nghiệp, dầu ăn sau khi sử dụng chiên rán nhiều lần thường chứa nhiều acid béo tự do, sản phẩm oxi hóa và cặn bẩn. Nếu thải bỏ trực tiếp sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Tuy nhiên, thành phần chính của dầu thải gồm triglyceride và acid béo tự do là những nguyên liệu có thể dùng để sản xuất xà phòng.
Vì vậy, việc tận dụng dầu thải để sản xuất xà phòng vừa góp phần xử lý chất thải, giảm tác động tiêu cực đến môi trường, vừa mang lại sản phẩm hữu ích.
Một loại dầu thải sau khi xử lý được dùng làm nguyên liệu sản xuất xà phòng, có thành phần: 77,6% triglyceride, 19,8% acid béo tự do, 2,6% tạp chất trơ. Kết quả phân tích mẫu dầu thải này thấy chỉ số xà phòng hóa là 187,4, chỉ số acid hóa là 39,8 (chỉ số acid hóa là số mg KOH cần để trung hòa hết lượng acid tự do có trong 1 gam chất béo, chỉ số xà phòng hóa là số mg KOH cần để trung hòa hết lượng acid tự do và phản ứng hết với lượng triglyceride có trong 1 gam chất béo). Khi xà phòng hóa loại dầu thải trên, các phản ứng đều đạt hiệu suất 100%.
a) Tính khối lượng NaOH để trung hòa lượng acid béo tự do có trong 1 kg nguyên liệu trên.
b) Tính phân tử khối trung bình của triglyceride trong nguyên liệu trên.
c) Tính khối lượng nguyên liệu cần để sản xuất 1000 kg xà phòng (chứa 70% muối sodium của acid béo). Tính khối lượng glycerol tối đa thu hồi được trong quá trình này.
Câu trả lời tốt nhất
Lưu ý:
+ Các chỉ số acid, chỉ số xà phòng hóa được tính dựa trên chất béo không có tạp chất. Tạp chất trơ tuy không phản ứng với KOH nhưng nó làm giảm khối lượng triglyceride và acid béo thực tế, vì vậy các chỉ số trên được đo khi tạp chất trơ đã bị loại bỏ.
+ Dưới đây ta dùng cụm từ “chất béo” để chỉ hỗn hợp triglyceride, acid béo tự do (là phần còn lại của thực thể “nguyên liệu” sau khi đã loại bỏ tạp chất trơ.
(a) m chất béo = 1000 – 1000.2,6% = 974 gam
nNaOH = nKOH = 974.39,8/56 = 692,24 mmol = 0,69224 mol
—> mNaOH = 0,69224.40 = 27,69 gam
(b) mKOH phản ứng với triglyceride trong 1 gam chất béo = 187,4 – 39,8 = 147,6 mg
—> nKOH phản ứng với triglyceride trong 974 gam chất béo = 147,6.974/(56.1000) = 2,5672
—> n triglyceride = 2,5672/3 = 0,85573 mol
m triglyceride = 1000.77,6% = 776 gam
—> M triglyceride = 776/0,85573 = 906,82
(c) Ta tính lượng xà phòng và glycerol thu được từ 1 kg nguyên liệu trên:
nH2O = nNaOH trung hòa acid = 0,69224 mol
nC3H5(OH)3 = n triglyceride = 0,85573 mol
nNaOH tổng = 0,85573.3 + 0,69224 = 3,25943 mol
m chất béo + mNaOH tổng = m xà phòng + mC3H5(OH)3 + mH2O
—> m xà phòng = 1013,18972 gam
và mC3H5(OH)3 = 0,85573.92 = 78,72716 gam
Tỉ lệ:
1 kg nguyên liệu → 1013,18972 gam xà phòng + 78,72716 gam C3H5(OH)3
Khi m xà phòng = 1000.70% = 700 kg thì:
m nguyên liệu = 700.1000/1013,18972 = 690,89 kg
mC3H5(OH)3 = 700.78,72716/1013,18972 = 54,39 kg