Sử dụng các phương pháp bề mặt để tối ưu hoá các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng chuyển hoá sucrose thành 5-hydroxymethyl-2-furfuraldehyde bằng sự kết hợp giữa nguồn nhiệt từ lò vi sóng với xúc tác HCl.

Abstract

Hợp chất 5-Hydroxymethyl-2-furfuraldehyde (5-HMF) là sản phẩm trung gian của phản ứng caramel và phản ứng nâu hóa Maillard. Sản phẩm này có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau của công nghiệp. Có nhiều phương pháp khác nhau được dùng để chuyển hoá cơ chất thành 5-HMF và phương pháp của đề tài này là sử dụng nguồn nhiệt từ lò vi sóng kết hợp với xúc tác HCl để chuyển hoá sucrose thành hợp chất 5-HMF. Tiếp tục từ nghiên cứu trước, đề tài sẽ tiếp tục tối ưu hóa chuyển hóa 5-HMF từ sucrose dưới tác dụng xúc tác của HCl, nguồn nhiệt từ lò vi sóng và tỉ lệ cơ chất HCl:sucrose (mL:g). Các thông số tối ưu đã được xác định cho phản ứng chuyển hóa thu 5-HMF cực đại là : nhiệt độ lò phản ứng 180ºC, thời gian phản ứng 18 phút, nồng độ HCl là 0,57M và tỉ lệ thể tích xúc tác HCl:sucrose (mL:g) là 10,78:1 thì hiệu suất thu nhận 5-HMF là 32,51 ± 0,64%. So sánh với một đề tài nghiên cứu khác thì hiệu suất chuyển hoá 5-HMF thu được khoảng 50% được báo cáo bởi Li et al. từ thí nghiệm phân hủy fructose trong nước lỏng ở nhiệt độ cao 180-2200C với áp suất 10 Mpa. Trong trường hợp không có chất xúc tác, năng suất tối đa nhất quán được báo cáo là khoảng 50%, yêu cầu thời gian phản ứng ngắn hơn so với thời gian nhiệt độ tăng. Để đạt được hiệu suất thu hồi 5-HMF là 50% thì ở 2200C sau khoảng 10 phút, ở 2200C sau khoảng 30 phút và ở 1800C sau khoảng 80 phút. Kết quả nghiên cứu đã chứng minh nguồn nhiệt vi sóng có thể thay thế các nguồn nhiệt khác trong quá trình sản xuất 5-HMF khi được kết hợp với xúc tác HCl và sử dụng cơ chất sucrose.