khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến các công đoạn chính trong quy trình chế biến dầu ăn từ mỡ cá tra

khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến các công đoạn chính trong quy trình chế biến dầu ăn từ mỡ cá tra

tế thật bổ ích, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành chương trình Đại học

và ứng dụng thực tế trong công việc

Cảm ơn tập thể lớp Chế biến Thủy Sản K31, các bạn sinh viên khoa Thủy Sản và tất cả các bạn sinh viên cùng khóa 31 đã quan tâm giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Kính chúc quý Thầy, Cô, tất cả các bạn được nhiều sức khỏe và luôn thành công trong cuộc sống

Một lần nữa xin chân thành cảm ơn!

Trân trọng kính chào!

Cần Thơ, Ngày 12 tháng 05 năm 2009

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Hồng Nguyên

TÓM TẮT

Nghiên cứu được tiến hành với mục đích làm cho dầu ăn có nguồn gốc

từ mỡ cá Tra không còn mùi, màu và tạp chất của nguyên liệu ban đầu, từ đó tận dụng được nguồn mỡ cá dồi dào từ các nhà máy chế biến thủy sản để sản xuất ra dầu ăn có chất lượng cao Dựa theo quy trình tham khảo, tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến các công đoạn trong quá trình chế biến với các nội dung: khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và lượng nước muối sử dụng đến quá trình hydrad hóa; ảnh hưởng của nhiệt độ, lượng NaOH sử dụng và nồng độ dung dịch NaOH đến quá trình trung hòa; thời gian sục hơi nước trong quá trình khử mùi dầu Kết quả thu nhận cho thấy: trong quá trình hydrad hóa, lượng dung dịch muối 0,3% được sử dụng vớí tỉ lệ 4%-6% so với khối lượng dầu và ở nhiệt độ 40oC-50oC là cho kết quả tốt nhất; trung hòa đạt hiệu quả ở nhiệt độ 60oC-70oC với nồng độ NaOH 8%, lượng dùng dư 30% so với khối lượng tính theo lý thuyết, ở các chế độ này, dầu thu được có chỉ số acid giảm thấp nhất và lượng dầu trung tính hao hụt ít, quá trình khử mùi dầu

cá đạt hiệu quả khi thực hiện ở nhiệt độ 140o

C-160oC và thời gian sục hơi nước là 2 giờ trong điều kiện chân không Sản phẩm dầu cá sau khử mùi có mùi giảm rõ rệt so mùi của nguyên liệu ban đầu

MỤC LỤC

Lời cảm ơn i

Tóm tắt ii

Mục lục iii

Danh sách bảng iv

Danh sách hình v

Chương 1.GIỚI THIỆU 1

1.1 Giới thiệu 1

1.2 Mục tiêu đề tài 1

1.3 Nội dung đề tài 2

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu 3

2.1.1 Dầu cá đối với sức khỏe và đời sống 3

2.1.2 Tính chất chung của dầu mỡ 4

2.2 Các tài liệu liên quan đến chủ đề nghiên cứu 5

2.2.1 Khái quát về chất béo ở cá 5

2.2.2 Kỹ thuật tinh chế dầu 6

2.2.3 Tiêu chuẩn dầu thực phẩm 11

2.3.4 Quy trình tham khảo chế biến dầu cá 12

Chương 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14

3.1 Vật liệu nghiên cứu 14

3.1.1 Nguồn nguyên liệu 14

3.1.2 Dụng cụ thí nghiệm 14

3.1.3 Hóa chất sử dụng 14

3.2 Phương pháp nghiên cứu 14

3.2.1 Thí nghiệm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến từng công đoạn tinh chế 14 3.3 Phương pháp thu thập, tính toán và xử lý số liệu 20

3.3.1 Xác định chỉ số acid 20

3.3.2 Tính toán điểm số cảm quan 21

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23

4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và lượng nước muối sử dụng đến quá trình hydrat hóa 23

4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ và lượng NaOH sử dụng đến quá trình trung hòa 26

4.3 Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến quá trình trung hòa 27

4.4 Ảnh hưởng của thời gian sục hơi nước đến chất lượng dầu trong quá trình 31

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 33

Tài liệu tham khảo 35

Phụ lục A 36

Phụ lục B 39

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 3.1: Cơ sở cảm quan các chỉ tiêu dầu ăn 21 Bảng 3.2: Điểm phân loại sản phẩm 22 Bảng 3.3: Xây dựng hệ số quan trọng đối với dầu thành phẩm 22 Bảng 4.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự thay đổi chỉ số acid của dầu sau quá trình hydrad hóa 23 Bảng 4.2: Ảnh hưởng của lượng dung dịch muối sử dụng đến sự thay đổi chỉ số acid của dầu sau quá trình hydrad hóa 23 Bảng 4.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lượng dầu sau trung hòa 26 Bảng 4.4: Ảnh hưởng của lượng NaOH trung hòa đến chất lượng dầu 26 Bảng 4.5: Ảnh hưởng của nồng độ NaOH lên sự thay đổi chỉ số acid dầu sau trung hòa 28 Bảng 4.6: Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến hiệu suất thu hồi đầu trung tính 29 Bảng 4.7: Điểm cảm quan màu sắc và độ trong của dầu sau trung hòa ở các nồng độ NaOH khảo sát 30 Bảng 4.8: Ảnh hưởng của thời gian khử mùi lên chất lượng dầu 31

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1: Quy trình lý thuyết thí nghiệm tinh chế dầu cá Tra 13

Hình 3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 15

Hình 3.2: Máy khuấy từ 16

Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 17

Hình 3.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 18

Hình 3.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4 19

Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi chỉ số acid theo nhiệt độ và lượng dung dịch muối sử dụng hydrad hóa 24

Hình 4.2: Nguyên liệu mỡ cá Tra 25

Hình 4.3: Dầu thô 25

Hình 4.4: Dầu sau hydrad hóa 25

Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi chỉ số acid dầu trước và sau khi trung hòa 26

Hình 4.6 Đồ thị biểu diễn sự biến đổi của chỉ số acid dầu sau trung hòa 28

Hình 4.7 Đồ thị biểu diễn lượng dầu tổn thất trong quá trình trung hòa 29

Hình 4.8: Đồ thị thể hiện kết quả cảm quan màu sắc và độ trong của dầu trung hòa ở các nồng độ khảo sát 30

Hình 4.9: Dầu sau trung hòa 30

Hình 4.10: Đồ thị biểu diễn sự khác biệt của chỉ số acid giữa các mẫu dầu sau khử mùi 31

Hình 4.11: Đồ thị thể hiện điểm số cảm quan của 3 mẫu dầu khử mùi ở 3 thời gian khác nhau 32

Hình 4.12: Dầu thành phẩm 32

Hình 5.1: Quy trình kết luận chế biến dầu ăn từ mỡ cá Tra 34

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu

Dầu mỡ là mặt hàng tiêu dùng hằng ngày rất cần thiết cho con người Hàng năm, việc sản xuất dầu ăn và việc mở rộng mặt hàng có nguồn gốc từ dầu mỡ không ngừng được tăng lên bởi nguồn năng lượng do dầu mỡ sinh ra

có giá trị gấp đôi năng lượng do protid hay glucid trong cùng khối lượng Cứ 1g lipid bị oxi hóa cho ra 9.1 Kcal

Hiện nay, nhu cầu sử dụng dầu mỡ của con người ngày càng đa dạng trong cả lĩnh vực sản xuất và đời sống Nguồn nguyên liệu sản xuất ra chúng chủ yếu là các loại thực vật chứa nhiều dầu như: đậu phộng, mè, đậu nành, hướng dương,… để sản xuất dầu thực phẩm

Trong khi đó, mỗi năm, Đồng bằng sông Cửu Long tiêu thụ một lượng lớn cá Tra, cá Basa nguyên liệu, lượng mỡ cá chiếm khoảng 15% Vì điều kiện chế độ nuôi dễ dàng, giá trị xuất khẩu cao, nên cá Tra chiếm tỷ trọng chủ yếu trong xuất khẩu cá da trơn ở Việt Nam (theo VASEP, khoảng 90%) Nếu năm

2004, tổng sản lượng cá tra, ba sa của các tỉnh ĐBSCL là 264.436 tấn, thì năm

2006 là 825.000 tấn và dự báo đến cuối năm 2007 sẽ lên đến khoảng một triệu tấn, bằng sản lượng quy hoạch cho đến năm 2010 theo dự đoán của ngành Thủy sản Như vậy, sẽ có khoảng 600.000 tấn phụ phẩm sau xuất khẩu cần được nghiên cứu ứng dụng để làm tăng hiệu quả sử dụng từ nguồn lợi thủy sản này

Do mỡ cá Tra có mùi tanh, dễ bị ôi, khó sử dụng như các nguồn dầu mỡ khác nên bị coi là phụ phẩm, có giá trị kinh tế thấp và chỉ được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi hay chủ yếu sản xuất dầu Biodiesel dùng trong công nghiệp năng lượng Nhưng ta có thể nghiên cứu loại tạp chất, khử mùi tanh và chế biến thích hợp để sử dụng làm dầu ăn thực phẩm

Đề tài: “Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến các công đoạn chính

trong quy trình chế biến dầu ăn từ mỡ cá Tra” ngoài mục đích tìm ra được

các điều kiện tốt nhất để chế biến dầu chất lượng, đồng thời còn tận dụng nguồn phụ phẩm dồi dào góp phần đa dạng hóa các sản phẩm trong công nghiệp chế biến dầu mỡ

1.2 Mục tiêu đề tài

Mỡ cá Tra có chứa một lượng tạp chất nhất định như: acid béo, mỡ cứng và có mùi tanh nặng, màu sắc không đẹp gây khó sử dụng như các loại dầu mỡ khác Nhưng ta có thể tinh chế mỡ cá trở thành sản phẩm dầu ăn có màu sắc đẹp, mùi dễ chịu, đạt tiêu chuẩn chất lượng của dầu thực phẩm Vì thế mục tiêu của đề tài là xây dựng quy trình chế biến sản phẩm dầu ăn chất lượng tốt từ mỡ cá Tra

1.3 Nội dung đề tài

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến một số công đoạn cần thiết trong quá trình tinh chế cụ thể là:

Khảo sát nhiệt độ và lượng dung dịch muối sử dụng đến quá trình hydrad hóa

Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và lượng NaOH sử dụng đến quá trình trung hòa

Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch NaOH sử dụng đến quá trình trung hòa

Khảo sát thời gian sục hơi nước trong quá trình khử mùi dầu

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu

2.1.1 Dầu cá đối với sức khỏe và đời sống

Trong y học dầu cá được dùng chữa bệnh quáng gà, còi xương, khô mắt, chậm lớn, rụng tóc, gần đây dầu cá còn được sử dụng để chữa các bệnh ung thư, viêm, tấy… Dầu cá cung cấp cho cơ thể vitamin A, D và các chất quan trọng khác như Leuxithin, axit béo không thay thế…

Gần đây các chuyên gia nước ngoài đã phát hiện dầu cá có tác dụng chống viêm tấy, ban đỏ, viêm phế quản, viêm khớp, bỏng rợp,…Đặc biệt dầu

cá còn có khả năng chữa ung thư Nếu mỗi ngày, mỗi người dùng 2 gram dầu

cá đặc biệt thì sự phát triển các khối u giảm đi

Có nhiều nghiên cứu cho thấy là chất Omega-3 trong dầu cá có khả năng làm giảm những hiện tượng viêm, đặc biệt là những loại viêm này có thể gây ra những chứng bệnh đau khớp, đau nhức mình mẩy, là những thứ viêm

hệ thống mạch máu trong cơ thể gây đến tình trạng hẹp hay nghẹt hệ thống mạch máu

Ngoài ra, chất Omega-3 này cũng có khả năng làm giảm một loại chất béo đa dạng trong cơ thể, gọi là triglyceric Chất Omega-3 có khả năng làm tăng loại Cholesterol tốt thành ra nó gián tiếp bảo vệ mạch máu

(Nguồn: Chất Omega-3 hay Dầu Cá và Sức khoẻ – cập nhật

18/01/2008)

Tạp chí Journal of Neuroscience đã đăng tải một nghiên cứu của các chuyên gia thuộc Đại học California, Mỹ (UCLA) về phát hiện thấy dầu cá có tác dụng rất tốt trong việc ngăn ngừa nguy cơ mắc bệnh Alzheimer Đây là nghiên cứu dài kỳ được thực hiện ở nhóm người trên 65 tuổi, họ phát hiện thấy trong dầu cá có chứa omega-3 fatty acid docosahexaennoic acid (DHA), có khả năng kích thích cơ thể sản xuất ra nhiều LR11, một loại protein có tác dụng ngăn ngừa sản xuất các mảng tiểu cầu, tiền thân của một hợp chất có tên

là Beta amyloid mà người ta tình nghi là rất có hại cho các tế bào não, nói ngắn gọn là làm tăng nguy cơ mắc bệnh sa sút trí tuệ Alzheimer là căn bệnh thoái hóa thần kinh, thường gặp ở nhóm người trên 65 tuổi

(Nguồn Sức Khoẻ & Đời Sống - Pravda, 8/1/2008)

Thực tế việc chế biến cá Tra ở Đông Bằng sông Cửu Long hàng năm đã cho một lượng lớn mỡ được xem là phụ phẩm, giá trị thấp Nguồn mỡ chỉ được các công ty sản xuất làm thức ăn chăn nuôi và chủ yếu là sản xuất dầu biodiesel Mà ở nước ta hiện nay sản xuất dầu biodiesel chưa được Nhà nước

hỗ trợ, khuyến khích, trong khi đó nhiều nước trên thế giới đang khuyến khích sản xuất dầu biodiesel và có chiến lược phát triển loại dầu này nên các doanh nghiệp được nhiều hỗ trợ, sản xuất rất hiệu quả Vì thế, họ nhập khẩu mỡ cá tra ngày càng nhiều

(Theo trang Báo điện tử Cần Thơ – cập nhật Thứ sáu, 09/01/2009)

2.1.2 Tính chất chung của dầu mỡ

Dầu và mỡ là nhóm hợp chất hữu cơ có thành phần cấu tạo hóa học không thuần nhất, có trong tế bào sống, là ester phức tạp của các acid béo bậc cao với glycerin hoặc với các alcol khác có cấu tạo đặc biệt Chúng không tan trong nước nhưng tan trong các dung môi phân cực như: benzen, aceton, hexan, eter, clorofom,… được tìm thấy nhiều trong động vật và thực vật

Dầu mỡ hòa tan được các vitamin tan trong chất béo (A, D, E, K) và là nguồn cung cấp nhiều vitamin (các acid béo không no cao phân tử), đóng vai trò chất hoạt động sinh lý quan trọng trong cơ thể người

Dầu mỡ có tính nhớt khá cao, nhẹ hơn nước, tỷ trọng khoảng 0,886 – 0,973 ở 15oC Mức độ không no càng lớn thì tỷ trọng càng lớn Nhiệt độ nóng chảy và trạng thái tự nhiên tùy thuộc vào tính chất của nguyên liệu tạo ra dầu mỡ:

- Nếu trong thành phần của chúng, các acid béo no chiếm ưu thế thì chất béo ở dạng đặc và nhiệt độ nóng chảy cao

- Nếu trong thành phần dầu mỡ, các acid béo không no chiếm ưu thế thì dầu mỡ ở dạng lỏng và nhiệt độ nóng chảy thấp

Dầu mỡ bị biến đổi xấu do các nguyên nhân sau:

- Dưới tác dụng của acid, kiềm, enzim Lipase, dầu mỡ sẽ bị thủy phân giải phóng glycerin, các acid béo và muối của chúng

- Trong quá trình bảo quản, chất béo bị tác động của ánh sáng, không khí, độ ẩm,… gây mùi khó chịu gọi là hiện tượng ôi hóa Do chất béo bị thủy phân và oxi hóa tại các vị trí nối đôi trong gốc acid béo không no tạo nên các peroxyde, sau đó peroxyde tiếp tục bị oxi hóa dẫn đến sự đứt mạch cacbon tạo thành các aldehyde và acid ngắn mạch gây mùi và vị khó chịu

(Nguồn: Nguyễn Thị Thu Thủy, Giáo trình sinh hóa – Đại học Cần Thơ)

2.2 Các tài liệu liên quan đến chủ đề nghiên cứu

2.2.1 Khái quát về chất béo ở cá

2.2.1.1 Đặc tính chung

Chất béo động vật chủ yếu nằm ở các lớp mỡ dưới da và quanh các cơ

ở bụng Chất béo của các loài cá béo thường tập trung trong mô bụng vì đây là

vị trí cá ít cử động nhất khi bơi lội trong nước Mô mỡ còn tập trung ở mô liên kết, nằm giữa các sợi cơ Với cá gầy, hàm lượng chất béo trong cá dự trữ chủ yếu trong gan

Lipid trong các loài cá xương được chia thành 2 nhóm chính: phospholipid và triglyceric Phospholipid tạo nên cấu trúc của màng tế bào, vì vậy chúng được gọi là lipid cấu trúc Triglyceric là lipid dự trữ năng lượng có trong các nơi dự trữ chất béo, thường ở trong các bào mỡ đặc biệt được bao quanh bằng một màng phospholipid và mạng lưới colagen mỏng hơn Triglycerit thường được gọi là lipid dự trữ Một số loài cá có chứa các ester dạng sáp như một phần của các lipid dự trữ

Điểm đông đặc của dầu cá thấp hơn động vật khác và bị đông đặc ở mức độ khác nhau Điểm nóng chảy của dầu cá tương đối thấp, trong khoảng

25oC Cho nên ở nhiệt độ thường phần lớn ở thể lỏng vì thế gọi là dầu cá

Để đánh giá chất lượng chất béo người ta thường phân tích các chỉ số sau:

- Chỉ số acid : Là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng của chất béo Khi bảo quản không tốt, chỉ số acid tăng lên nhanh chóng, nghĩa là chất lượng dầu bị giảm rõ rệt

- Chỉ số peroxyde: Cho ta biết về mức độ oxy hóa của dầu mỡ Chỉ số này càng cao nghĩa là dầu mỡ đã bị oxy hóa càng nhiều

- Chỉ số xà phòng hóa: Cho ta biết số lượng acid béo tự do hay kết hợp trong chất béo này nhiều hay ít Chỉ số xà phòng hóa càng cao tức là acid béo càng nhiều

Phân tử lượng của acid béo cấu thành nên dầu cá tương đối cao và chất không xà phòng hóa khá nhiều, do đó chỉ số xà phòng hóa của dầu cá tương đối thấp, khoảng 190–220

- Chỉ số Iod: Cho ta biết về mức độ bão hòa của các acid béo trong dầu

mỡ Chỉ số Iod càng cao tức là acid béo không no càng nhiều

2.2.1.2 Thành phần hóa học

a Acid béo

Thành phần chất béo trong cá khác xa so với các loài động vật có vú khác Điểm khác nhau chủ yếu là chúng bao gồm các acid béo chưa bão hòa cao (14-22 nguyên tử cacbon, 4-6 nối đôi) Hàm lượng acid béo chưa bão hòa trong cá biển (88%) cao hơn so với cá nước ngọt (70%) Chất béo trong cá chứa nhiều acid béo chưa bão hòa do đó rất dễ bị oxy hóa sinh ra các sản phẩm cấp thấp như aldehyde, ceton Tuy nhiên, lipid trong thủy sản rất có lợi cho sức khỏe người tiêu dùng Các hợp chất có lợi trong lipid cá là các acid béo không no cao, đặc biệt là: Axid Eicosapentaenoic (EPA 20:5) và acid Docosahexaenoic (DHA 22:6)

(Nguồn: Ths Phan Thị Thanh Quế, Thành phần hóa học và tính chất của động vật thủy sản)

Trong chất béo của động vật thủy sản,đối với mỗi chuỗi dài của mạch cacbon thường có vài acid béo tồn tại, có khi có một acid béo no và vài acid béo không no hỗn hợp với nhau Chuỗi cacbon càng dài thì mức độ không no càng cao và các chất hỗn hợp lại càng phức tạp Thành phần của chúng thường biến đổi theo mùa vụ, thời tiết, giống loài, hoàn cảnh sống,…

Mùi tanh của dầu cá là do các chất tanh của cá là TMT (trimetylamin) hoặc do phần lớn các acid không no cao phân tử có mùi tanh hôi, ure, amoniac, các sản phẩm phân hủy do oxy hóa trong quá trình bảo quản gây nên

b Sắc tố

Trong động vật thủy sản phần lớn là carotenoid, tức là astaxin (C4H48O4), caroten, xanthophyll, fucoxanthin và các chất màu Bên cạnh đó, màu sắc của dầu cá còn phụ thuộc vào nguồn gốc nguyên liệu, phương pháp

và điều kiện chế biến cũng như cách bảo quản

(Nguồn: Nguyễn Trọng Cẩn,1996, tập 1, NXB nông Nghiệp)

Ở cá Tra, sau khi phân tích thành phần hóa học của mỡ cá, hàm lượng acid béo không no chủ yếu là acid oleic trong mỡ cá tra chiếm 55,5%

(Nguồn: Trang Công nghiệp – Cơ quan thông tin lý luận của Bộ công thương)

2.2.2 Kỹ thuật tinh chế dầu

Dầu mỡ tinh chế dùng trong thực phẩm là loại dầu mỡ đạt chỉ tiêu chất lượng nhất và hoàn chỉnh nhất Quá trình tinh luyện dầu mỡ hoàn chỉnh bao gồm các công đoạn chủ yếu như:

- Phương pháp tách loại cơ học

- Thủy hóa dầu

- Trung hòa

- Tẩy màu

- Tẩy mùi

2.2.2.1 Các phương pháp tinh luyện cơ học

Các phương pháp này chủ yếu là loại sơ bộ các tạp chất có trong dầu thô, đồng thời tách loại một phần các chất keo hòa tan như sáp, phospholipid,… Các phương pháp này thường được áp dụng đi kèm với các quá trình như thủy hóa, trung hòa,…

độ mà tại đó một tạp chất có tính keo hòa tan có thể tách ra hoàn toàn khỏi dầu

mỡ, người ta gọi là “nhiệt độ ngưng kết giới hạn” Sau khi các tạp chất tách ra,

có thể dùng các phương pháp phân ly thông thường để phân ly dầu mỡ và tạp chất

Để tăng tốc độ lắng, nhất là trong trường hợp dầu chứa nước, có thể cho vào một số chất có tính hút nước như CaCl2, Na2SO4 khan hoặc các chất điện ly như NaCl

b Phương pháp ly tâm

Phương pháp này dùng lực ly tâm thay cho trọng lực ở phương pháp lắng để phân ly dầu và tạp chất, do đó làm tăng được tốc độ phân ly đồng thời phân ly được các cặn có kích thước bé

Trong thực tế, máy ly tâm dùng để phân ly nước ra khỏi dầu, phân ly các tạp chất ở thể rắn phân tán trong dầu như cặn xà phòng, phostphatid, sáp,…

2.2.2.2 Các phương pháp tinh luyện hóa học

a Thủy hóa dầu

Phospholid, protein và carbohydrad, các thành phần chất keo thực vật thường có tác động xấu đến khả năng ổn định của dầu Đây chính là các thành phần không mong muốn trong dầu do chúng làm giảm giá trị cảm quan và hao hụt dầu sau trung hòa, đồng thời sự hiện diện của các hợp chất này còn là nguyên nhân gây hư hỏng thiết bị

Quá trình thuỷ hóa được ứng dụng có thể tách loại tạp chất nhóm phospholipid và chất keo ra khỏi dầu

Phương pháp thủy hóa dựa vào phản ứng hydrad hóa để làm tăng độ phân cực các tạp chất keo hòa tan trong dầu, nên làm giảm độ hòa tan của chúng trong dầu, giúp các thành phần kết tủa lại và có thể tách ra bằng ly tâm Mục đích này ngoài việc kết tủa các tạp chất, loại các phospholipid nó còn có khả năng làm giảm chỉ số acid của dầu

Quá trình thủy phân dầu dựa trên nguyên tắc:

- Phân tán nước hay nước muối vào đầu làm cho phần ưa nước của anhydrid phospholipid sẽ hấp thụ nước theo từng nấc

- Các phospholipid thân dầu mất tính tan trong dầu, phân tán trong nước tạo các hạt phospholipid ngậm nước hình thành nhũ tương trong dầu, tức

là chuyển phospholipid ở trạng thái hòa tan về dung dịch keo

- Tạo thành phần các hạt keo đông tụ làm dầu vẩn đục

- Phân ly dầu ra khỏi phức phospholipid bằng lắng hoặc ly tâm

Tác dụng hydrat hóa được thực hiện bằng cách dùng một lượng vừa đủ nước nóng hay dung dịch loãng các chất điện ly như NaCl, NaOH, NH4Cl,… vào dầu ở một nhiệt độ nhất định để phân cực hóa và kết tủa tạp chất

(Nguồn: Trần Thanh Trúc, 2005, Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm, Tủ sách Đại học Cần Thơ)

b Trung hòa

Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trung hòa bằng NaOH:

Lượng NaOH: lượng NaOH phải hợp lý, nếu nhiều quá gây hao tổn vitamin A, nếu quá ít hiệu quả khử acid thấp Lượng NaOH được xác định theo công thức sau:

1 , 56

40 A µ M

= C

M: Khối lượng dầu (kg) X: Lượng xút (g)

A: Chỉ số acid (mg KOH/g dầu)

µ: Hệ số kiềm dư

1 , 56

40

: Hệ số quy đổi từ KOH sang NaOH

Hệ số kiềm dư để đảm bảo cho dầu được khử acid, khử màu tạp chất triệt để Hệ số kiềm dư phụ thuộc vào chất lượng của dầu Nếu dầu có chất lượng tốt (màu nhạt, tạp chất ít thì lượng kiềm dư cần 5%–30%), khi đó hệ số kiềm dư µ= 1,05:1,3 Nếu dầu có chất lượng xấu (màu thẩm, tạp chất nhiều) thì lượng kiềm dư là 80%-100%, khi đó hệ số kiềm dư là µ= 1,8-2

Nồng độ NaOH ảnh hưởng đến mức độ hao tổn Vitamin A và hiệu quả khử acid Do đó, sau khi tính toán lượng NaOH được cân và pha thành nồng

độ thích hợp cho mỗi loại dầu cần khử acid béo

Nhiệt độ cũng ảnh hưởng lớn đến mức độ khử acid của dầu Nhiệt độ phụ thuộc vào nồng độ kiềm Nhiệt độ khử acid chỉ nằm trong giới hạn 45≤toC≤65 Vitamin A rất nhạy cảm với nhiệt độ cao Ở nhiệt độ cao Vitamin

A dễ bị biến đổi mất hoạt tính sinh lý, đặc biệt khi môi trường có không khí có kiềm và acid thì tốc độ biến đổi càng tăng cường Nếu dầu cá cá có hàm lượng acid cao, ta phải chọn nồng độ kiềm cao (theo bảng trên) Khi đó cần chọn nhiệt độ ở giới hạn nhỏ để bảo vệ Vitamin A Nếu dầu cá có hàm lượng acid thấp ta chọn nồng độ kiềm thấp và cho phép chọn nhiệt độ ở mức giới hạn cao

c Khử mùi cho dầu cá

Dầu mỡ qua quá trình chế biến và bảo quản đều có mùi, đây là nguyên nhân chủ yếu làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm Cho nên việc khử mùi

là giai đoạn cuối cùng không thể thiếu được trong quá trình tinh luyện

Khử mùi là quá trình tách ra khỏi dầu các hợp chất gây mùi, là yêu cầu rất quan trọng đối với các loại dầu mỡ thực phẩm và đặc biệt là dầu ăn có nguồn gốc từ mỡ cá tra

Các hợp chất gây mùi trong dầu cá thường là các hợp chất peroxyde, acid béo cao phân tử, aldehyde, TMA,… những chất này thường có nhiệt độ sôi cao, lớn hơn 3000C Nhưng khi xử lý ở nhiệt độ cao này, dầu dễ bị ảnh hưởng đến chất lượng, vì vậy trong quá trình sục hơi nước để khử lôi cuốn các chất mùi cần tiến hành các điều kiện chân không Mục tiêu chính của công đoạn này là:

- Loại bỏ các hợp chất tạo mùi bay hơi: aldehyde, metylceton,…

- Di chuyển lượng dư của acid béo tự do còn sót lại trong dầu

- Phương pháp khử mùi bằng hơi chưng

Nguyên tắc: kết hợp nhiệt độ cao, áp suất chân không với việc sục hơi nước nóng vào khối dầu để tẩy mùi cho dầu Hơi nước được sục vào khối dầu

cá và bật ra khỏi khối dầu cá mạnh trong môi trường chân không mang theo các chất có mùi như: acid béo, glycerin phân tử lượng thấp, NH3, TMA,… acid Chupadopic cao phân tử đa tụ ở nhiệt độ cao và mất mùi

(Nguồn: Trần Thị Luyến – Đỗ Minh Phụng, Công nghệ chế biến tổng hợp thủy sản, tập 2, Bộ GD & ĐT trường Đại học thủy sản)

2.2.3 Tiêu chuẩn dầu thực phẩm

Dầu mỡ muốn ăn được phải đủ một số điều kiện sau đây:

2.2.3.1 Khả năng dinh dưỡng cao và không chứa độc tố

Chất béo có chứa một số các glycerid chưa no cấu tạo bởi acid béo cần thiết nhiều nối đôi, rất cần thiết cho sự phát triển của cơ thể Tuy nhiên, hệ số tiêu hóa cũng phải khá cao mới đảm bảo khả năng dinh dưỡng

Lý do quan trọng quyết định sự hấp thu dầu mỡ là độ nóng chảy Độ nóng chảy trên 50oC làm giảm khả năng hấp thu

2.2.3.2 Dầu mỡ không được chứa acid béo tự do

Dầu thô thường chứa 1 lượng acid béo tự do nhiều hay ít tùy thuộc vào các loại khác nhau Lượng acid béo tự do cho phép đối với dầu chiên xào tối

đa 0,5%, đối với dầu trộn xà lách, lượng acid béo tồn tại ở dạng tự do thấp hơn

Dầu dừa do có dây acid béo ngắn trong glycerid dễ bị phân hủy hóa học làm tăng chỉ số acid Sự thủy phân được thực hiện dưới tác dụng của emyme làm cho dầu dừa có mùi xà phòng

2.2.3.3 Dầu mỡ không màu hoặc có màu vàng nhạt, trong suốt, không có mùi vị khó chịu và ít tạp chất

Dầu thô thường có màu sậm do sự tồn tại của một số chất màu có tính tan trong dầu chất phổ biến gây màu cho dầu mỡ là carotenoid, gồm khoảng 60-70 chất khác nhau, có màu vàng sáng đến sẩm đỏ Ngoài ra, còn có diệp lục tố gây màu xanh, các hợp chất nhựa làm cho dầu có màu đen

Trong công nghiệp thực phẩm, dầu mỡ phải được loại trừ hoàn toàn các chất màu và một số hợp chất không có lợi

Dầu mỡ nguyên chất không có mùi, trừ một vài loại có sẵn từ dầu Mùi sinh ra trong dầu do sự phân hủy, Oxy hóa trong quá trình chế biến và tồn trữ Những chất này phần lớn là các hydrocarbua và một số dẫn xuất có chứa oxy khác Do đó cần loại trừ mùi vị và tìm biện pháp có hiệu quả để phòng trừ sự biến mùi

2.2.3.4 Dầu tinh chế phải đảm bảo được lâu, không bị ôi, không trở mùi

Những loại dầu mỡ có chứa nhiều acid béo không no dễ bị oxy hóa, đa

số phản ứng xãy ra ở những nối đôi của mạch carbon Dầu mỡ có chứa nhiều acid béo no có ưu điểm là dễ bảo quản, ít biến chất nhưng hệ số đồng hóa thấp

Dầu mỡ trên thực tế chứa các acid: acid stearic, acid oleicd, acid palmitic, acid lauric, acid linoleic,… dầu mỡ có chất lượng cao là loại dầu có chứa nhiều gốc acid oleic và linoleic (40%-80% acid oleic, 20%-30% acid linoleic, còn lại là acid béo no với hàm lượng thấp)

Dầu mỡ khi bảo quản lâu thường trở mùi, sự ôi dầu do các nguyên nhân:

- Sự thủy phân giải phóng acid béo từ triglycerid

- Ôi dầu do phản ứng oxy hóa hóa học

- Ôi dầu do phản ứng oxy hóa các enzyme

Để đạt được những tiêu chuẩn phải có trong dầu ăn, cần phải tinh luyện dầu hợp lý

(Nguồn: Trần Thanh Trúc, 2005, Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm, Tủ sách Đại học Cần Thơ)

2.3.4 Quy trình tham khảo chế biến dầu cá

Dựa vào tài liệu đã tham khảo, quá trình lý thuyết tinh chế dầu ăn từ

mỡ cá Tra được xây dựng như sau: (hình 2.1)

Hình 2.1: Quy trình lý thuyết thí nghiệm tinh chế dầu cá Tra

Bã

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Vật liệu nghiên cứu

Quá trình nghiên cứu đề tài được thực hiện tại bộ môn Dinh dưỡng

& Chế biến Thủy sản – khoa Thủy sản – trường Đại học Cần Thơ

3.1.1 Nguồn nguyên liệu

Nguyên liệu mỡ cá Tra được thu mua từ nhà máy chế biến thủy sản

3.1.2 Dụng cụ thí nghiệm

Dụng cụ thủy tinh dùng để chứa mẫu và sử dụng phân tích

Cân điện tử, bếp điện, bếp gas, cân đồng hồ

Nhiệt kế, máy ly tâm

3.2 Phương pháp nghiên cứu

Dựa trên cơ sở quy trình lý thuyết, tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến từng công đoạn trong quá trình tinh chế

Các thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 2 lần lặp lại Lấy thông số của thí nghiệm trước làm cơ sở thông số cho thí nghiệm sau

3.2.1 Thí nghiệm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến từng công đoạn tinh chế

3.2.1.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát nhiệt độ và lượng nước muối sử dụng đến quá trình hydrad hóa

a Mục đích

Xác định nhiệt độ và lượng muối trung tính thích hợp đưa vào dầu để

làm kết tủa các tạp chất keo hòa tan có trong dầu tạo thuận lợi cho quá trình

trung hòa tiếp theo

b Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với 2 nhân tố, 2 lần lặp lại

Nhân tố A: nhiệt độ khi hydrat hóa (oC)

Dầu và dung dịch muối (có nồng độ 0,3%) được đun nóng đến các

khoảng nhiệt độ cần khảo sát, khuấy liên tục bằng máy khuấy từ Cho nước

muối vào trong dầu từ từ trong khoảng 10 phút, lượng nước muối cho vào ở

các khoảng khác nhau, khuấy mạnh trong thời gian 20 phút Lúc này, nước

muối sẽ ở dạng phân tán đồng đều trong dầu, phần ưa nước của phospholipid

sẽ hấp thụ nước hình thành kết tủa ở dạng gọi là cặn thủy hóa lắng tách ra khỏi

dầu Để yên cho lắng hết hoàn toàn cặn thủy hóa, tiến hành tháo bỏ cặn, tháo

dầu Tiến hành thu thập số liệu và ghi nhận sự thay đổi màu sắc của dầu sau quá trình hydrad hóa

Hình 3.2: Máy khuấy từ

3.2.1.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và lượng NaOH

sử dụng đến quá trình trung hòa

a Mục đích

Lựa chọn khoảng nhiệt độ và lượng NaOH dư sử dụng thích hợp để trung hòa acid béo tự do có trong dầu mà không làm giảm hiệu suất thu hồi dầu và dầu có chỉ số acid thấp

b Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với 2 nhân tố và 2 lần lặp lại

Nhân tố C: nhiệt độ khi trung hòa (oC), thay đổi ở 3 mức độ:

C1: 50oC–60oC C2: 60oC–70oC C3: 70oC–80oC

Nhân tố D: lượng NaOH dư so với lý thuyết (% khối lượng so với lý thuyết), thay đổi ở 4 mức độ:

Do: khối lượng tính theo lý thuyết

D1: dư 10% so với lý thuyết

D2: dư 30% so với lý thuyết

D3: dư 50% so với lý thuyết

Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2

c Cách tiến hành

Dầu sau khi được hydrat hóa, sử dụng máy khuấy từ có gia nhiệt nâng nhiệt độ dầu lên ở các chế độ cần khảo sát Tiến hành khuấy trộn đều mẫu thí nghiệm và cho dung dịch NaOH vào từ từ, lượng NaOH cho vào thay đổi ở 4 mức độ khác nhau, tiếp tục khuấy thêm 20 phút Cho tiếp 10% dung dịch muối NaCl có nồng độ 3%–4% để tăng tốc độ lắng của các hạt xà phòng Để yên trong phểu chiết cho đến khi hỗn hợp này phân thành lớp: trên cùng là xà phòng bão hòa khí, kế đến là lớp dầu trung tính, tiếp là lớp xà phòng, cuối cùng là nước muối Tiến hành tháo bỏ dung dịch muối và xà phòng, thu hồi dầu trung tính Nhanh chóng rửa dầu thu hồi để loại các hạt xà phòng còn sót lại Rửa lần 1 dùng nước muối có nồng độ 10%; lần 2, 3, 4 rửa bằng nước nóng Mỗi lần rửa phải khuấy đều dầu và nước rửa rồi để yên khoảng 40–60 phút mới tháo bỏ nước rửa Nhiệt độ của nước muối và nước nóng trong mỗi lần rửa khoảng 90oC–95oC, lượng nước khoảng 20% so với khối lượng dầu

Hydrat hóa Dầu thô

Dầu sau khi được rửa, nhanh chóng đem sấy để loại bỏ nước còn lại trong quá trình rửa, chế độ sấy ở nhiệt độ 105oC, thời gian khoảng 4 giờ

3.2.1.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch NaOH

sử dụng đến quá trình trung hòa

a Mục đích

Xác định nồng độ dung dịch NaOH thích hợp cho quá trình trung hòa, cho ra sản phẩm sau trung hòa đạt chỉ số acid thấp nhất và giá trị cảm quan cao

b Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với 1 nhân tố và 2 lần lặp lại

Nhân tố E: nồng độ NaOH (%), thay đổi ở 5 mức độ

E1: 5,29% E2: 8,00%

E3: 6,55% E4: 9,42% E5: 10,97%

Hình 3.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3

Hydrat hóa Dầu thô

c Cách tiến hành

Thao tác tiến hành tương tự như thí nghiệm 2, nhưng thay đổi nồng độ NaOH khi trung hòa Lấy thông số của các thí nghiệm trước làm thông số cơ

sở thí nghiệm cho thí nghiệm này

3.2.1.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian sục hơi nước đến quá trình khử mùi dầu

a Mục đích

Xác định thời gian cần thiết để loại mùi cá trong dầu, cho ra sản phẩm

có giá trị cảm quan tốt nhất và chỉ số acid thấp nhất

b Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với 1 nhân tố và 2 lần lặp lại

Nhân tố F: thời gian sục hơi nước (giờ) thay đổi ở 3 mức độ

F1: 2 giờ F2: 2,5 giờ F3: 3 giờ

Hình 3.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4

c Cách tiến hành

Khử mùi là công đoạn cuối cùng trong quy trình tinh luyện dầu mỡ Dầu sau khi trung hòa được khử mùi bằng cách tiến hành quá trình sục hơi nước trực tiếp vào trong dầu: nâng nhiệt độ dầu lên đến các khoảng nhiệt độ

Hydrat hóa Dầu thô