Đề tài Nghiên cứu khả năng thu hồi gelatin theo phương pháp kiềm trong các điều kiện chiết tách khác nhau

ạt động bề mặt (nếu được) nên sử dụng vì khả năng phân hủy sinh học. Tránh dùng Penta Chloro Phenol (PCP). Thay (NH4)2SO4 bằng acid yếu. Khử mỡ bằng các chất hoạt động bề mặt thay cho các dung môi hữu cơ. Dùng chrome III để thuộc thay cho chrome VI. Các chất nhuộm phức kim loại (có chứa một số kim loại và chất nhuộm benzidine) phải được thay thế. Các tác nhân nhuộm dầu và các chất thuộc lại chứa gốc clo nên được tahy thế bằng các tác nhân dễ phân hủy sinh học. Nạo nhầy tươi Nạo thịt nhầy ngay sau khi hồi ướt, sản phẩm phụ thu được có pH gần trung tính, dễ dàng thu hồi chất béo và protein chất lượng tốt cũng như tiết kiệm kiềm và hóa chất làm rụng lông. Hơn nữa, nạo nhầy tươi giúp các hóa chất thấm vào da tốt hơn và cải thiện chất lượng da thành phẩm. Các phương pháp làm sạch lông kinh tế Hệ thống làm sạch lông kinh tế sử dụng ít sulfua hơn hệ thống hủy lông, và giúp tách protein dễ dàng từ các lông không hòa tan. Do đó, hệ thống này ít gây ô nhiễm môi trường hơn quá trình hòa tan lông. Nước thải từ công đoạn này có nồng độ COD, BOD5, nitrogen, sulphide, tổng chất rắn và chất rắn lơ lửng giảm đáng kể. áp dụng công nghệ này sẽ làm giảm tải lượng hữu cơ cho hệ thống xử lý. Tuần hoàn dung dịch kiềm Một số kỹ thuật làm sạch lông bằng kiềm có thể tái sử dụng trực tiếp dung dịch kiềm sau khi lắng và/ hoặc lọc. Cách làm này giúp tiết kiệm nước, sulfide và kiềm. Tái sử dụng dung dịch làm sạch lông Bằng cách tái sử dụng dung dịch làm sạch lông đã qua lắng các chất không tan, có thể tiết kiệm 50% sulfide, 40% kiềm và 60% nước . Tách và xén da kiềm Tách và xén da thường được thực hiện sau công đoạn thuộc nên sản phẩm phụ tạo thành có chất lượng thấp và chứa chrome. nếu những công đoạn này được tiến hành trên da chưa thuộc, sản phẩm phụ có thể đem bán trên thị trường dễ dàng hơn từ da đã thuộc. Chất thải rắn chưa thuộc là nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất gelatin hay thức ăn gia súc. Cách này cũng làm giảm lượng hóa chất sử dụng để khử kiềm, chỉnh pH, thuộc và tải lượng hữu cơ trong nước thải. Dùng acid yếu để khử kiềm Sử dụng acid yếu (acid hữu cơ) có thể giảm lượng amonium từ quá trình khử kiềm. Ôxy hóa sulfide Dùng H2O2 để ôxy hóa sulfide trong dung dịch sẽ không tạo thành H2S khi acid hóa để khử kiềm. Công đoạn hoàn thiện Quá trình hoàn thiện da bằng cách phun xịt truyền thống tạo ra chất thải khoảng 30 – 50 % da thành phẩm. Tuy nhiên, nếu phủ bề mặt da bằng cách lăn chỉ thải ra 5% da thành phẩm. Tái sử dụng chrome Tiết kiệm chi phí hóa chất và giảm thiểu ô nhiễm môi trường Thu hồi gelatin Sản xuất keo, làm phân bón hoặc tái sử dụng làm hóa chất hoàn thiện da trong nội bộ nhà máy. Việt Nam: Hiện nay, tại một số cơ sở thuộc da quy mô lớn ở thành phố Hồ Chí Minh đã có hệ thống xử lý nước thải và áp dụng các công nghệ sản xuất sạch hơn như: dùng trống quay để tiết kiệm nước, nạo nhầy tươi, tách và xén da kiềm . Tuy nhiên tình trạng quản lý da phế thải còn rất lỏng lẻo [2]. Chỉ có rất ít cơ sở tận dụng bầy nhầy làm thức ăn gia súc và phân bón. Các cách xử lý và thải bỏ da phế thải hiện nay gồm: Đốt DPT: các nhà máy sản xuất giày lớn thuê các công ty xử lý chất thải đốt DPT. Khói của quá trình đốt thải trực tiếp ra môi trường mà không qua bước xử lý nào. Tro được đem chôn. Ngoài ra, các lò gạch dùng DPT làm nguồn nguyên liệu để tận dụng nhiệt. DPT chứa Cr trong khi đốt là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng. Thải bỏ DPT chung với rác sinh hoạt: các cơ sở sản xuất giày tư nhân quy mô nhỏ thải bỏ vụn da chung với rác sinh hoạt. Khi rác được đem chôn, Cr đi vào môi trường đất và gây ô nhiễm cho đất. Một số cơ sở lớn thuê các công ty xử lý chất thải chôn lấp DPT nhưng do điều kiện chôn lấp không hợp vệ sinh nên Cr vẫn có khả năng tiềm tàng gây ô nhiễm môi trường. Thực tế tình hình xử lý DPT trên đòi hỏi phải có giải pháp để vừa giảm ô nhiễm môi trường, lại vừa tận dụng các thành phần trong da và tiết kiệm chi phí như thu hồi gelatin và chrome từ da. Gelatin: Định nghĩa gelatin:[11] Gelatin là sản phẩm thủy phân một phần của collagen có nguồn gốc tự nhiên như da, mô của khớp nối và xương động vật. Đây là một loại protein dễ hấp thụ và chứa tất cả các amino acid thiết yếu ngoại trừ tryptophan. Gelatin không phải là hợp chất hóa học hay chất đã được biến đổi hóa học. Thành phần và cấu trúc:[10,15] Gelatin là một hỗn hợp dị thể của các protein cao phân tử tan trong nước (Budavari, 1996). Tính theo khối lượng khô, gelatin chứa 98 – 99% protein. Khối lượng phân tử của những đại phân tử protein này thường trong khoảng 20 000–250000 (Kennan, 1994) và một số thành phần có khối lượng đến hàng triệu (Poppe, 1997). Các amino acid xoắn ốc được liên kết với nhau nhờ liên kết peptide. Các chuỗi amino acid chủ yếu là Gly – Pro – Hyp (Poppe, 1997). Do đó, hàm lượng các amino acid này trong gelatin rất cao: glycine (Gly) 26 – 34 %, proline (Pro) 10 – 18 % và hydroxyproline (Hyp) 7 – 15 % (Veis, 1964; Poppe, 1997). Một sản phẩm từ động vật khác cũng chứa hydroxyproline là elastin nhưng với nồng độ rất thấp. Do vậy, hydroxyproline được dùng xác định hàm lượng collagen hay gelatin trong thực phẩm. Một cách vắn tắt, protein được tạo thành từ những peptide bậc 3, glycine - X - Y, trong đó X và Y có thể là amino acid bất kỳ nhưng thường thì proline giữ vị trí X và hydroxyproline ở vị trí Y. Những amino acid quan trọng khác gồm: analine (Ana) 8 – 11 %, arginine (Arg) 8 – 9 %, aspartic acid (Asp) 6 – 7 % và glutamic acid (Glu) 10 – 12 % (Hudson, 1994; Poppe, 1997). Gelatin không là loại protein hoàn hảo về mặt dinh dưỡng vì không chứa tryptophan và thiếu isoleucine, threonine và methionine (Porter và Hotchkiss, 1998). Những amino acid chứa lưu huỳnh khác như cystein và cystine cũng thiếu hoặc không có. Nước chiếm từ 6 – 9 % (Alais, 1991; US FDA, 1997a). Hàm lượng tro chiếm 0,1 – 3,25 % (Veis, 1964). Hình 2.3 thể hiện thành phần và cấu trúc của gelatin: Thành phần amino acid của gelatin Cấu trúc chuỗi của gelatin Hình 2.3: Thành phần amino acid và cấu trúc chuỗi của gelatin [9] Nguồn gốc: Vật liệu thô dùng để sản xuất gelatin có nguồn gốc từ động vật gồm: xương động vật, da động vật tươi hoặc đã chế biến như da heo đông lạnh, cá, gia cầm. Gelatin thực vật (hay agar) có nguồn gốc từ rong biển. Tính chất :[10,15] Gelatin không màu, vàng nhạt hay nâu nhạt, giòn, trong suốt, không vị và không mùi. Gelatin tan trong nước nóng, các rượu đa chức như:glycerol, propylene glycol, sorbitol..., acid acetic và không tan trong các dung môi hữu cơ (Budavari, 1996). Gelatin trương nở và sử dụng lượng nước gấp 5- 10 lần khối lượng để tạo thành dung dịch gel trong suốt đàn hồi ở 30 – 35 oC . Gel từ gelatin là hệ keo phân tán động, chịu sự thay đổi và giảm độ cứng trong quá trình bảo quản. Khi nồng độ gelatin tăng, tốc độ tạo gel cũng tăng theo làm tăng độ cứng. Nếu nồng độ quá cao có thể dẫn đến kết cấu cứng giống cao su. Về lý thuyết, khối lượng phân tử trung bình của gelatin càng thấp thì độ nhớt và cường độ gel càng thấp. Tuy nhiên, thực tế cho thấy collagen chứa chuỗi alpha (KLPT 100 kD và cường độ gel = 364 g Bloom) chủ yếu tạo ra độ gel, và những thành phần có khối lượng phân tử lớn hơn (chuỗi beta với KLPT 200 kD, chuỗi gama với KLPT 300 kD và "microgel" với KLPT > 300 kD) tạo ra độ gel tương đối thấp hơn và độ nhớt cao hơn. Gelatin chiết xuất từ cá có điểm tạo gel là 5- 10 oC (Food Chemicals Codex, 1996). Những gel này có độ nhớt tăng theo lực nén và có tính thuận nghịch nhiệt Gelatin lưỡng tính (Budavari, 1996). Điểm đẳng điện của gelatin trong khoảng 4,8 – 9,4. Gelatin chế biến theo phương pháp acid có điểm đẳng điện cao hơn gelatin chế biến theo phương pháp kiềm (Poppe, 1997). Gelatin tạo gel ở nồng độ tối thiểu là 0,5% trong khoảng pH 4 – 8. pH trong dung nước của gelatin loại A khoảng 4,5 – 6, và của loại B là 5 – 7 (xem phần phân loại phía dưới) (US FDA, 1997a). Định danh:[10,15] Các cách định danh gelatin: Gelatin tạo dạng gel thuận nghịch khi được kiểm tra như sau: hòa tan 10 g vào trong 100 ml nước nóng chứa trong bình thủy tinh thích hợp, làm lạnh ở 20C trong 24 giờ sẽ thấy tạo gel. Chuyển bình thủy tinh vào chậu nước và gia nhiệt đến 70oC. Khi khuấy trong vòng 30 phút, dạng gel chuyển thành dạng lỏng ban đầu. Cho trinitrophenol vào dung dịch gelatin theo tỉ lệ 1:100 hoặc cho dung dịch kali dichromate đã pha với HCl 3N tỉ lệ 1:4 vào gelatin theo tỉ lệ 1,5:1, kết tủa màu vàng tạo thành. Gelatin ở nồng độ rất thấp tạo tủa với acid tannic 5 %, cồn. Gelatin cho kết quả dương khi kiểm tra protein bằng trichloroacetic acid, biuret, ninhydrin. Phân loại :[11,15] Gelatin được chia làm 2 loại: loại A và B. Gelatin loại A là gelatin được chế biến theo phương pháp acid, tức gelatin có nguồn gốc từ heo. Da heo được cạo lông, khử mỡ, ngâm trong acid mạnh như HCl, H2SO4 hay H3PO4 trong 8 – 30 giờ ở pH 1- 4 để trương nở. Da heo đã xử lý acid được rửa nước để loại tạp rồi chiết với nước nóng. Phần chiết xuất được lọc qua cột trao đổi ion để loại khoáng và giảm hàm lượng tro, sau đó được cô đặc bằng phương pháp chân không hay siêu lọc đến nồng độ 15 – 35 %, chỉnh pH đến 3,5 – 6, bay hơi để hàm lượng rắn đạt 50 %, khử trùng ở 120 – 150 oC trong 13 giây. Gelatin loại B là gelatin được chế biến theo phương pháp kiềm, tức là gelatin có nguồn gốc từ trâu bò, chủ yếu là da và xương. Xương được nghiền, nấu ở 80 – 120 oC, li tâm và làm khô ở 70 – 130oC. Tiếp theo, xương được khử mỡ, rồi khử khoáng với HCl 4 – 6 % trong 5 – 7 ngày, rửa thật sạch với rất nhiều nước. Sau đó, xương được ngâm vào vôi 1 – 4% để chỉnh pH đạt 12 – 12,7 trong vòng 35 – 70 ngày kèm theo khuấy trộn và thay dung dịch vôi hàng tuần để tách hoàn toàn thành phần phi collagen. Rửa xương bằng nước với tỉ lệ 50 – 100 kg nước/ kg gelatin. Trong quá trình rửa, acid vô cơ được thêm vào (HCl hay H2SO4) để trung hòa kiềm dư và chỉnh pH đến 3, pH cuối của công đoạn rửa là 5 – 7. Gelatin được tách khỏi xương bằng nước nóng không khoáng. Để tăng độ tinh khiết, gelatin được đem lọc và qua cột trao đổi ion, sau đó được cô đặc đến nồng độ 15 – 45 %, chỉnh pH đạt 5 – 7, khử trùng ở 138 – 143oC từ 8–12 giây, để nguội và làm khô bằng không khí nóng trong 1 – 3 giờ. Sản xuất gelatin theo công nghệ này có thể mất 20 tuần (Poppe, 1997). Ứng dụng [11,15]: Gelatin được dùng chủ yếu trong 3 ngành công nghiệp truyền thống : thực phẩm, dược phẩm và phim ảnh. Trong công nghiệp thực phẩm, gelatin được dùng rất nhiều với các chức năng: làm khô và bảo quản trái cây và thịt, làm trong cà phê, bia, rượu và nước ép trái cây, chế biến sữa bột và những loại thức ăn bột khác. Gelatin cũng được dùng làm tác nhân kết dính và/ hoặc bao phủ trong thịt và thịt đông. Hãng làm bánh dùng gelatin để làm bánh trứng đường, bánh kem dài, và các loại bánh chọn lọc khác. Gelatin là thành phần cơ bản để sản xuất kẹo dẻo, kẹo mềm, kẹo nuga. Sản xuất kem cần gelatin để duy trì nhũ tương bền của các nguyên liệu và tạo hình cho cây kem. Hàm lượng gelatin sử dụng trong các món tráng miệng là 8 – 10% khối lượng khô, trong yogurt là 0,3 – 0,5% với chức năng là chất làm đặc, trong thịt đông là 2 – 3%, trong bánh mứt là 1,5 – 2,5%. Trong công nghiệp dược phẩm, gelatin được dùng làm vỏ thuốc nhộng cứng và mềm để bảo vệ dược phẩm không tiếp xúc với ánh sáng và ôxy. Gelatin còn là chất bổ sung vào khẩu phần và tăng cường sức khỏe, syro..., chất nền cho thuốc mỡ và hồ như kem đánh răng. Nhờ tính chất vật lý và hóa học độc đáo của gelatin mà chất này trở thành một phần quan trọng trong công nghiệp phim ảnh. Gelatin rất có ích trong các công đoạn pha chế nhũ tương bạc halogenua để sản xuất phim. Gelatin rất quan trọng khi phim tiếp xúc với ánh sáng hay khi phim được rửa. Gelatin còn được sử dụng rộng rãi trong khoa học như trong kỹ thuật đúc điện, chống thấm nước, nhuộm và phủ lam kính hiển vi. Các nghiên cứu về vi sinh sử dụng gelatin làm môi trường nuôi cấy. Gelatin là tác nhân nhũ tương hóa, rất có ích để kết hợp các chất lỏng và những chất phun xịt khác. Ở dạng ít tinh khiết hơn, gelatin được dùng làm keo và chất hồ vải. Keo có nguồn gốc từ gelatin được dùng để dán nhãn lên trái cây và rau quả… Phân hạng và kiểm tra:[10,11] Cường độ: Gelatin được kiểm tra và phân hạng dựa vào cường độ. Các hạng dựa vào Bloom test, số Bloom càng cao thì hạng càng cao và giá càng cao. Bloom là lực được tính bằng gram khi dùng piston đường kính 12,5 mm ấn xuống 4 mm vào dung dịch gelatin nồng độ 12,5 % ở 100C. Các keo trên thị trường được phân hạng từ 32 đến 512g. Mẫu càng cứng, số Bloom càng cao. Độ nhớt: Theo chức năng, độ nhớt của gelatin là thông số quan trọng thứ 2 sau cường độ. Phương pháp chuẩn đo độ nhớt của dung dịch có nồng độ 20/3 ở 600C. Độ nhớt thấp (cường độ gel lớn) cần cho công nghiệp bánh kẹo và độ nhớt cao cần cho công nghiệp phim ảnh. Độ màu và độ trong: Độ màu và độ đục hay độ trong là những thông số quan trọng hay không quan trọng tùy vào ứng dụng. pH: pH dung dịch (1%) thường ở khoảng 5 nhưng cũng có thể thay đổi đáng kể. Ở pH này, độ nhớt của gelatin loại B đạt tối thiểu và cường độ gel là cực đại. Do đó, theo quan điểm của nhà sản xuất, sản xuất gelatin ở pH này là có lợi. Tuy nhiên do khả năng đệm tốt của gelatin nên pH này chưa hẳn là tốt nhất cho người sử dụng. Độ ẩm: Độ ẩm có thể lên đến 16%, thông thường là 10 – 13% vì ở độ ẩm 13%, nhiệt độ thủy tinh hóa của gelatin là 640C, giúp giảm kích thước các hạt và làm quá trình chế biến dễ dàng hơn. Ở độ ẩm 6 – 8%, gelatin có tính hút ẩm cao và khó xác định chính xác tính chất vật lý. Tro: Lượng tro được tính bằng cách nhiệt phân ở 5500C. Thông thường, lượng tro lên đến 2,5% có thể chấp nhận được trong công nghiệp thực phẩm. Tuy nhiên, bản chất của tro mới quan trọng. Ví dụ như 2 % CaSO4 trong gelatin tạo độ trong rất tốt mặc dù vượt quá tích số tan (do hiện tượng biến đổi tinh thể của gelatin), nhưng khi pha loãng gelatin theo công thức làm kẹo, tro tạo tủa. Hơn nữa, ammonia thường được sử dụng làm chất thay đổi pH trong các công đoạn chế biến gelatin và các muối như NH4Cl không được xác định bằng phương pháp nhiệt phân. SO2: SO2 được sử dụng làm chất diệt khuẩn và tẩy trắng trong sản xuất gelatin. Hàm lượng dư SO2 cho phép trong gelatin thay đổi tùy theo quốc gia và các phương pháp xác định cho kết quả rất khác nhau. Gelatin có khả năng thúc đẩy các phản ứng ôxy hóa khử và việc kiểm soát chất ô nhiễm này không dễ dàng. H2O2 thường được dùng để kiểm soát lượng SO2 của gelatin và đôi khi, lượng cho phép của SO2 cũng có thể xác định được. Điều thú vị là cả H2O2 và SO2 tồn tại đồng thời trong gelatin. Kim loại nặng: Việc xác định kim loại nặng trong gelatin có thể gặp khó khăn vì khả năng khó phân hủy hoàn toàn của gelatin và các thành phần chính trong tro có tính tan thấp như CaSO4 làm thay đổi khả năng hấp thu lượng vết của kim loại nặng. Điểm đẳng điện: Cách tốt nhất để xác định điểm đẳng điện của gelatin là cho dung dịch gelatin 1% ở 400C đi qua cột trao đổi ion với vận tốc không quá 10 thể tích nhựa/ giờ và đo pH của dòng ra. Lưu ý là khi để nguội, gelatin đẳng điện có độ trong kém và độ dẫn điện trong khoảng 1 và 5 s/cm đối với gelatin loại B. Vi sinh: Gelatin là dinh dưỡng rất tốt cho hầu hết các vi khuẩn nên quá trình sản xuất phải cẩn thận để tránh bị nhiễm. Các vi khuẩn cần được kiểm tra là: Coliforms, E. Coli, Salmonella, Clostridial spores, Staphylococci, và Pseudomonades. CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Mô hình: Thực hiện chiết tách theo mẻ, sử dụng erlen 500ml, gia nhiệt trên bếp điện và khuấy tay bằng đũa thủy tinh. Nguyên vật liệu, thiết bị và hóa chất sử dụng: Nguyên vật liệu: Da phế thải của công đoạn cắt xén và bào da ở dạng nén thành khối trụ, gồm nhiều màu sắc và độ cứng khác nhau. Thiết bị: Máy đo pH Tủ sấy Dàn chưng cất TKN Spectrophotometer Hóa chất: Bột Ca(OH)2, NaOH Dung dịch thủy phân TKN Boric acid Dung dịch NaOH – Na2S2O3 H2SO4 1:1, H2SO4 0,2 N Chỉ thị methyl cam H3PO4 đặc Dung dịch KMnO4 Dung dịch NaN3 Dung dịch diphenyl carbazide Cơ sở lý thuyết để thu hồi gelatin trong da: Nguyên tắc thu hồi gelatin từ da phế thải: Da phế thải sau khi thuộc chủ yếu chứa Cr liên kết chặt với các sợi collagen. Do gelatin tan trong nước nóng, muốn thu hồi gelatin cần hòa tan gelatin ra khỏi da bằng nước nóng. Nhưng Cr liên kết chặt với gelatin nên khi gelatin tan ra thì Cr cũng tan theo. Vì vậy, để thu hồi gelatin ít tạp, ta cần kiểm soát pH và nhiệt độ để Cr bị tủa. Các yếu tố khảo sát: Hiệu suất thu hồi gelatin phụ thuộc vào pH, nhiệt độ, thời gian và số lần chiết tách. Do vậy, các yếu tố khảo sát chính gồm: thời gian, nhiệt độ và pH (lượng kiềm cho vào). Chất được chọn để kiểm soát pH là NaOH (do được dùng phổ biến) và Ca(OH)2 (do giá thành rẻ). So sánh kết quả thí nghiệm trên hai chất này sẽ cho ta một vài kết luận quan trọng để có thể thu hồi gelatin hiệu quả và kinh tế. Dung dịch gelatin sau khi thu hồi cần được kiểm tra lượng Cr hòa tan, TKN (biểu thị cho hàm lượng protein tức lượng gelatin trong dung dịch) và TS (tổng chất rắn sau thu hồi). Các thí nghiệm thực hiện: Phân tích thành phần da thải ban đầu: Da thải từ nhà máy ở dạng nén thành khối trụ, gồm nhiều màu sắc và độ cứng khác nhau. Tiến hành bóp vụn da và trộn lại theo phương pháp ¼ để chất thải tương đối đồng nhất. Sau đó, phân tích độ ẩm, hàm lượng tro, TKN và Cr của da vụn. Độ ẩm được xác định bằng cách sấy 2 g mẫu ở 105 0C trong 24h, khử ẩm trong 1h rồi đem cân khối lượng. Hàm lượng tro được xác định bằng cách nung da ở 8000C trong 4h, khử ẩm trong 1h rồi đem cân khối lượng. pH được xác định bằng cách cho 20g mẫu vào 20 ml nước, khuấy trong 5 phút, lọc rồi đo bằng pH kế. (phương pháp 9045C, US EPA) TKN được phân tích theo phương pháp Kjeldahl: cho 0,25 g da vào 50 ml dung dịch thủy phân, đun đến khi dung dịch cô cạn và chuyển sang màu xanh lá nhạt. Để nguội, rồi định mức đến 300 ml, thêm vào 50 ml dung dịch NaOH- Na2S2O3, chuyển sang bình chưng cất. Thu hồi phần chưng cất bằng acid boric, chuẩn độ bằng acid sulfuric loãng 0,02 N cho đến khi dung dịch chuyển từ màu xanh sang màu tím. Xác định hàm lượng Cr: Cho 1g da, 10ml HNO3 1:1vào erlen 100ml, đậy kín erlen, khuấy đều bằng máy khuấy từ. Đun nóng hỗn hợp đến nhiệt độ 95 ± 50C (không sôi) và hoàn lưu kín trong khoảng 10 – 15 phút. Để nguội hỗn hợp, cho thêm vào erlen 5ml HNO3 đậm đặc, đậy kín erlen và tiếp tục hoàn lưu trong 30 phút. Nếu mẫu xuất hiện khói nâu (mẫu chưa bị oxi hoá hoàn toàn), lặp lại bước trên (cho vào 5ml HNO3 đđ) nhiều lần cho đến khi mẫu không còn khói nâu. Đun hỗn hợp ở nhiệt độ 95 ± 50C (không sôi) để hỗn hợp bốc hơi đến khi còn khoảng 5ml thì ngưng. Để nguội hỗn hợp. Cho vào hỗn hợp 2ml nước cất và 3ml H2O2 30%. Đậy kín erlen, đun nhẹ đến khi hỗn hợp không còn bọt khí. Để nguội hỗn hợp. Tiếp tục cho vào hỗn hợp 1ml H2O2 30% , đậy kín và đun nhẹ cho đến khi hỗn hợp không còn bọt khí hay hỗn hợp không thay đổi màu sắc Đun hỗn hợp ở nhiệt độ 95 ± 50C (không sôi) để cho hỗn hợp bay hơi còn khoảng 5ml thì ngưng. Để nguội hỗn hợp Tiếp tục cho vào erlen 10ml HCl đậm đặc, đậy kín erlen. Hoàn lưu kín hỗn hợp ở nhiệt độ 95 ± 50C trong 15 phút Chuẩn hỗn hợp đến 100ml bằng nước cất, lọc hỗn hợp và tiến hành phân tích nồng độ Crom trong dung dịch sau lọc bằng phương pháp hấp thu nguyên tử AAS trên máy AAS Vario 6 – AnalyticJena AG . Khảo sát ảnh hưởng của Ca(OH)2 đến quá trình chiết tách gelatin: Gồm 4 thí nghiệm: Thí nghiệm sơ bộ: giúp xác định sơ bộ lượng nước và lượng vôi cần cho vào để hiệu suất thu hồi gelatin lớn, lượng Cr hòa tan nhỏ. Trong thí nghiệm này, thời gian được cố định là 3 h theo [4] và nhiệt độ là 1000 C. Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của thời gian: từ thí nghiệm sơ bộ, ta xác định được lượng vôi cần cho vào để thực hiện thí nghiệm này. Thời gian thí nghiệm được chọn là 1 – 6 h, thời gian dài hơn là không hiệu quả và kinh tế. Nhiệt độ phản ứng được cố định ở mức cao là 100 0C. Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của pH: lấy kết quả của thí nghiệm trên, ta chọn được thời gian tối ưu để tiến hành thí nghiệm này. Thực hiện thay đổi lượng vôi và theo dõi hiệu suất thu hồi gelatin. Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nhiệt độ: gelatin bắt đầu tan trong nước ở 700C nên khoảng khảo sát nhiệt độ là 70 – 1000C. Thí nghiệm sơ bộ: xác định sơ bộ lượng nước và lượng Ca(OH)2 để làm các thí nghiệm tiếp theo Khảo sát sơ bộ lượng nước cho vào: Lần lượt cho vào 3 cốc đã chứa 10 g da và 1 g vôi 100, 200, 300 ml nước cất. Sau 3h đun sôi và khuấy, lọc nóng, đo TKN. So sánh lượng TKN của 3 mẫu, chọn lượng nước thích hợp để làm thí nghiệm tiếp theo. 10 g da 1 g vôi Thay đổi 100, 200, 300 ml nước cất Beaker 500ml 1000C, khuấy 3h Lọc nóng Phân tích TKN Dung dịch gelatin Hình 3.1: Các bước thực hiện khảo sát lượng nước sơ bộ Khảo sát sơ bộ lượng vôi cho vào: Lần lượt cho 1g, 1,5g, 2g Ca(OH)2 vào 3 cốc 500ml đã chứa 10g da, tiếp theo cho vào mỗi cốc V ml nước cất (đã khảo sát ở trên). Đun sôi trong 3h, châm thêm nước cất trong quá trình nấu để thể tích nước và da không cạn ít hơn V ml, lọc nóng. Dung dịch sau khi lọc được phân tích TKN, tổng chất rắn và Cr. 10 g da Thay đổi lượng vôi bột 1g, 1,5g, 2 g V ml nước cất Beaker 500ml 1000C, khuấy 3h Lọc nóng Phân tích Cr Phân tích TS Phân tích TKN Dung dịch gelatin Hình 3.2: Các bước thực hiện khảo sát lượng vôi sơ bộ Phân tích TKN: pha loãng dung dịch 40 lần, lấy 25ml dung dịch cho vào bình phá mẫu chuyên dùng và thêm 50 ml dung dịch thủy phân. Đun trên bếp cho đến khi dung dịch cô đặc, chuyển sang màu xanh lá nhạt và không còn khói trắng. Chưng cất và chuẩn độ tương tự như phân tích mẫu rắn. Đo tổng chất rắn (TS): lấy 20 ml dung dịch cho vào cốc 100 ml đã khử ẩm và cân khối lượng, sấy ở 110 0C trong 6h, khử ẩm và cân khối lượng. Cách phân tích Cr theo phương pháp so màu: Bước ôxy hóa Cr3+ thành Cr6+: lấy một thể tích mẫu sao cho lượng Cr khoảng 10 - 100µg cho vào erlen 125ml. Nhỏ vài giọt methyl cam, thêm NH4OH đặc cho đến khi dung dịch chuyển vàng, rồi thêm H2SO4 (1:1) để dung dịch chuyển đỏ, cho dư 1 ml (20 giọt). Thêm nước cất để thế tích dung dịch đạt 40 ml. Gia nhiệt, thêm 2 giọt KMnO4 để dung dịch có màu đỏ sẫm. Nếu màu nhạt đi, thêm tiếp KMnO4 sao cho dư 2 giọt, đun tiếp 2 phút nữa. Thêm 1 ml NaN3, đun sôi nhẹ.nếu màu đỏ không nhạt đi hoàn toàn sau 30 giây, thêm 1 ml NaN3 nữa, để sôi 1 phút sau khi màu nhạt hoàn toàn, để nguội. Bước chuyển màu và so màu: thêm 0,25 ml (5 giọt) H3PO4. Dùng H2SO4 0,2 N và pH kế chỉnh pH= 1± 0,3. Dùng bình định mức để pha loãng dung dịch thành 100 ml, lắc đều. Thêm 2ml diphenylcarbazide, lắc đều, để 5 – 10 phút để hiện màu, đo độ hấp thu ở bước sóng 540 nm. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết tách đến hiệu suất thu hồi gelatin Cho M g Ca(OH)2 đã khảo sát ở trên vào cốc 500ml đã chứa 10g da, tiếp theo cho vào V ml nước cất, đun sôi. Thời gian thí nghiệm là 1h, 2h, 3h, 4h, 5h, 6h. Châm thêm nước cất trong quá trình nấu để thể tích nước và da không cạn ít hơn V ml, lọc nóng. Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần để xác định độ tin cậy. Dung dịc