TIỂU LUẬN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẨM 3 ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG TRÍCH LY RẮN TRONG CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNG MÍA.pdf

TIỂU LUẬN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẨM 3 ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG TRÍCH LY RẮN TRONG CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNG MÍATIỂU LUẬN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẨM 3 ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG TRÍCH LY RẮN TRONG CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNG MÍATIỂU LUẬN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẨM 3 ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG TRÍCH LY RẮN TRONG CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNG MÍATIỂU LUẬN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẨM 3 ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG TRÍCH LY RẮN TRONG CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNG MÍATIỂU LUẬN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẨM 3 ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG TRÍCH LY RẮN TRONG CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNG MÍA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM TIỂU LUẬN MƠN HỌC: KỸ THUẬT THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG TRÍCH LY RẮN TRONG CƠNG NGHIỆP ĐƯỜNG MÍA GVHD : Nguyễn Hữu Quyền SVTH : Thông Hưng Long Mạc Ngọc Trâm Lê Yến Nhi Nguyễn Thị Nhược Thuỷ Ngơ Nguyễn Ngọc Hà TP Hồ Chí Minh, năm 2022 2005200709 2005208472 2005200568 2005201170 2005201171 BẢNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN CƠNG VIỆC NHĨM Họ Tên Cơng việc đảm nhận Nhóm đánh giá kết Tiến độ hồn thành Thơng Hưng Long (Nhóm Trưởng) Word, Mục đích, Ứng dụng, Thiết bị trích ly, Quy tắc chọn dung mơi Dung mơi phổ biến Hồn thành tốt 100% Mạc Ngọc Trâm Thiết bị khuếch tán Hồn thành tốt 100% Tìm hiểu Ngơ Nguyễn trích ly gián Ngọc Hà đoạn liên tục Hồn thành tốt 100% Lê Yến Nhi Nguyên lí trích ly rắn Hoàn thành tốt 100% Nguyễn Thị Nhược Thuỷ Khái niệm Hoàn thành tốt 100% STT  Ghi LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM đưa môn học Kỹ Thuật Thực Phẩm vào chương trình giảng dạy Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên môn - thầy Nguyễn Hữu Quyền dạy dỗ, truyền đạt kiến thức quý báu cho chúng em suốt trình học tập vừa qua Trong thời gian tham gia lớp học, chúng em có cho thêm kiến thức vơ bổ ích, tinh thần học tập có hiệu quả, nghiêm túc Đây chắn kiến thức quý báu, hành trang cần thiết để chúng em vững bước sau Mơn Kỹ Thuật Thực Phẩm môn học đầy thú vị, vô bổ ích tính thực tế cao Đảm bảo cung cấp kiến thức, gắn liền với nhu cầu thực tiễn mang hiểu biết đến cho chúng em Tuy nhiên, vốn kiến thức nhiều hạn chế khả tiếp thu thực tế nhiều bỡ ngỡ Mặc dù chúng em cố gắng chắn tiểu luận không tránh khỏi thiếu sót vấn đề cịn chưa xác Kính mong thầy xem xét cho chúng em góp ý để chúng em hồn thiện Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giảng viên môn, với thầy cô khoa Công nghệ thực phẩm Và cuối chúng em xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, tập thể lớp người bạn sẵn sàng chia sẻ giúp đỡ học tập Mong tập thể gắn kết với Chúc thầy nhiều sức khỏe thành công nghiệp Chúng em xin chân thành cảm ơn TP.HCM, tháng năm 2022 MỤC LỤC I CƠ SỞ LÍ THUYẾT 1.1 Khái niệm: 1.2 Phân loại: 1.3 Quy tắc chọn dung môi: .5 1.4 Những dung môi phổ biến nay: 1.5 Nguyên lí trích ly rắn - lỏng: 1.6 Trích ly gián đoạn: .6 1.7 Trích ly liên tục: II CẤU TẠO VÀ VAI TRÒ CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ TRÍCH LY 2.1 Thiết bị trích ly bậc: 2.2 Thiết bị trích ly nhiều bậc: 2.3 Thiết bị trích ly liên tục: .8 2.4 Thiết bị trích ly sử dụng CO2 siêu giới hạn: .9 2.5 Thiết bị khuếch tán: III 2.5.1 Thiết bị khuếch tán SMET: 10 2.5.2 Thiết bị khuếch tán BMA: 11 MỤC ĐÍCH VÀ ỨNG DỤNG 12 3.1 Mục đích: 12 3.2 Ứng dụng: 12 1.1.CƠ SỞ LÍ THUYẾT 1.2 Khái niệm: Trích ly q trình hịa tan chọn lọc hay nhiều cấu tử có mẫu nguyên liệu cách cho nguyên liệu tiếp xúc với dung mơi Động lực q trình trích ly chênh lệch nồng độ cấu tử nguyên liệu dung môi 1.3 Phân loại: - Trong q trình trích ly, dung mơi thường dạng pha lỏng, cịn mẫu ngun liệu dạng pha rắn pha lỏng - Nếu mẫu nguyên liệu dạng pha rắn, trình gọi trích ly rắn - lỏng (solid– liquid extraction) - Nếu mẫu nguyên liệu dạng lỏng, trình gọi trích ly lỏng – lỏng (liquid– liquid extractiom) 1.4 Quy tắc chọn dung môi: - Dung mơi có khả hịa tan chọn lọc, tức cấu tử cần thu nhận mẫu nguyên liệu có độ hịa tan cao dung mơi Ngược lại, cấu tử khác có mẫu ngun liệu cần trích ly khơng hịa tan dung mơi có độ hịa tan - Dung mơi phải trơ với cấu tử có dịch trích - Dung mơi khơng gây tượng ăn mịn thiết bị, khó cháy không độc với người sử dụng - Dung môi có giá thành thấp, dễ tìm, nhà sản xuất thể thu hồi dung mơi sau q trình trích ly để tái sử dụng 1.5 Những dung môi phổ biến nay: Nước dung môi phổ biến cơng nghiệp thực phẩm: trích ly saccharose cơng nghệ sản xuất đường từ củ cải đường, trích ly chất triết từ trà cà phê công nghệ sản xuất trà cà phê hịa tan, trích ly chất triết từ thảo mộc công nghệ sản xuất thức uống không cồn Các dung môi hữu sử dụng để trích ly chất béo từ thực vật công nghệ sản xuất dầu béo Người ta thường dùng hexane, heptane cyclohexane để tách béo từ đậu nành, đậu phộng, hạt bông, hạt hướng dương, hạt lanh,… Nhược điểm ba dung mơi nói dễ cháy Dung dịch axit formic, acetic, hydrochloric (HCl); methanol, ethanol có chứa HCl hệ dung mơi thử nghiệm để tách chất màu anthocyanin Dung môi etanol cho hiệu suất thu hồi limonoid cao Glycerin có độ nhớt cao hay dùng phối hợp với nước ethanol để chiết dược liệu có tanin Dầu thực vật: Dầu lạc, dầu vừng, dầu hướng dương có khả hồ tan tinh dầu, chất béo có dược liệu, độ nhớt cao nên khó thấm vào dược liệu Ngoài ra, CO2 siêu tới hạn ngày sử dụng rộng rãi sản xuất công nghiệp: dùng trích ly caffeine từ trà cà phê nhằm tạo sản phẩm trà cà phê có hàm lượng caffeine thấp, trích ly chất đắng (α-acid) từ hoa houblon sản xuất hoa cao, trích ly cấu tử hương từ loại trái gia vị để tách chiết chất có hoạt tính sinh học từ thảo mộc So với lưu chất siêu tới hạn khác, CO siêu tới hạn thường chọn làm dung mơi q trình trích ly có nhiều ưu điểm khơng gây cháy, khơng gây độc giá thành thấp 1.6 Ngun lí trích ly rắn - lỏng: Cơ chế trích ly rắn-lỏng bao gồm: - Làm ướt bề mặt chất rắn dung môi, - Thâm nhập dung môi vào chất rắn, - Hòa tan chất cần chiết xuất, - Vận chuyển chất hòa tan từ bên pha rắn đến bề mặt ngồi - Phân tán chất hịa tan dung môi bao quanh pha rắn cách khuếch tán khuấy trộn - Trong số trường hợp, giai đoạn hồ tan bao gồm thay đổi hố học dung mơi tác động, thuỷ phân biopolymer khơng hồ tan để tạo phân tử hồ tan Sơ đồ ngun lý hệ thống trích ly nhiều bậc ngược dịng Trong hệ thống trích ly nhiều bậc ngược dịng, dịng ngun liệu dung mơi chuyển động ngược chiều Hệ thống gồm có tất 14 thiết bị ký hiệu từ số đến số 14 Dung môi chuyển động ngược chiều kim đồng hồ Dung môi nạp vào hệ thống thiết bị số 13, cịn dịch trích tháo khỏi hệ thống từ thuyết bị số Các thiết bị số 10,11 12 đặc trưng cho công đoạn tháo bã khỏi thiết bị, vệ sinh thiết bị nạp nguyên liệu vào thiết bị 1.7 Trích ly gián đoạn: Q trình hoạt động thiết bị sử dụng trình có cấu tạo bao gồm thiết bị khuấy thiết bị lắng kết hợp với Thiết bị khuấy thường dùng cánh khuấy chân vịt tuabin Ở cuối chu kỳ, lớp giữ yên tách trọng lực, pha trích pha raphinat tháo vào thùng chứa riêng biệt qua cấc ơng tháo đáy (có kính quan sát) Thời gian hoạt động xác định vào thực nghiệm tùy thuộc vào hệ chất cụ thể 1.8 Trích ly liên tục: Quá trình hoạt động liên tục hai thiết bị khuấy lắng riêng biệt bình khuấy nhỏ bình lắng, có ơng dẫn vào, chặn ngăn việc dịng chảy bị tắt Có thể dùng bơm ly tâm tạo dịng khuấy Bình lắng dạng thiết bị lắng trọng lực Với chất lỏng dễ tạo nhũ có khối lượng riêng gần nhau, dòng khỏi thiết bị cần qua sàng để kết tụ giọt pha phân tán trước để lắng Có thể sử dụng máy ly tâm loại đĩa ống cho hệ khó tách pha 1.9.CẤU TẠO VÀ VAI TRÒ CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ TRÍCH LY Các thiết bị trích ly đa dạng Chúng hoạt động theo phương pháp gián đoạn liên tục Trong thiết bị hoạt động gián đoạn người ta phân biệt hai hai loại: trích ly bậc trích ly nhiều bậc IX.1 Thiết bị trích ly bậc: Hình 2.1: Thiết bị trích ly bậc Thiết bị có dạng hình trụ đứng, phí bên có đáy lưới (3) Người ta cho nguyên liệu vào cửa đỉnh (1) Dung môi bom vào thiết bị qua hệ thông phân phối (4) nằm phía đỉnh Dung mơi chảy qua lớp nguyên liệu theo chiều từ xuống Dịch trích tháo ngồi qua cửa (6) Người ta cho dịch trích hồi lưu trở lại thiết bị nhờ bơm (9) van (7), Khi kết thúc trình trích ly, bã tháo khỏi thiết bị qua cửa (8) Người ta bơm nước dung dịch chất tẩy rửa vào để vệ sinh thiết bị qua hệ thông phân phôi (4) Nước vệ sinh tháo ngồi cửa (11) Thiết bị trích ly bậc sử dụng sản xuất thức uống từ thảo mộc, trà hòa tan, cà phê hòa tan dầu béo quy mô nhỏ IX.2 Thiết bị trích ly nhiều bậc: Hình 2.2: Sơ đồ ngun lý hệ thơng trích ly nhiều bậc ngược dịng Trong hệ thống trích ly nhiều bậc ngược dịng, dịng ngun liệu dung môi chuyển động ngược chiều Hệ thống gồm có tất 14 thiết bị ký hiệu từ số đến số 14 Dung môi chuyển động ngược chiều kim đống hồ, thiết bị trích ly chuyển động theo chiều kim đồng hồ Dung môi nạp vào hệ thống thiết bị số 13, cịn dịch trích tháo khỏi hệ thống từ thiết bị số Các thiết bị số 10, 11 12 đặc trưng cho công đoạn tháo bã khỏi thiết bị, vệ sinh thiết bị nạp nguyên liệu vào thiết bị Hệ thống thiết bị trích ly nhiều bậc sử dụng rộng rãi quy mô công nghiệp để sản xuất trà hòa tan, cà phê hòa tan đường saccharose từ củ cải đường Mỗi thiết bị hệ thơng chứa đến 10 ngun liệu IX.3 Thiết bị trích ly liên tục: Hình 2.3: Thiết bị trích ly liên tục Thiêt bị trích ly liên tục - thiết bị Hildebrandt Thiết bị có hai tháp (1) (2) dạng hình trụ đứng Chúng nối với ống hình trụ nằm ngang (3) phía bên Bên thiết bị có vis tải để vận chuyển nguyên liệu Nguyên liệu nạp liên tục vào thiết bị theo cửa (4) vis tải đưa xuống bên tháp (2) để qua ống hình trụ nằm ngang (3) theo tháp (1) lên phía Cuối cùng, nguyên liệu tháo ngồi thiết bị qua cửa (5) Dung mơi nạp vào thiêt bị qua cửa (6) tháp (1) chuyển động xuống phía bên dưới, qua ống hình trụ ngang (3) theo tháp (2) lên, cuối dịch trích tháo ngồi qua cửa chắn (7) Như vậy, dòng nguyên liệu dung môi chuyển động ngược chiều Trục vis thiết bị chuyển động xoay với tốc độ trung bình 1vịng/phút Hiện nay, thiết bị trích ly Hildebrandt sử dụng để trích ly saccharose từ củ cải đường trích ly chất béo từ nguyên liệu thực vật giàu béo Năng suất thiết bị lên đến 40 nguyên liệu/giờ IX.4 Thiết bị trích ly sử dụng CO2 siêu giới hạn: Hình 2.4: Sơ đồ hệ thồng trích ly sử dụng CO2 siêu tới hạn Hệ thống gồm có phận sau: bình trích ly (1), bình phân riêng chất chiết CO2 (2), thiết bị ngưng tụ CO2 (3), thiết bị trao đổi nhiệt (4) bơm CO2 (5) Đầu tiên, người ta cho ngun liệu cần trích ly vào bình (1) Sau đó, nạp CO vào bình (1) để đuổi khơng khí bình (1) mơi trường bên ngồi Tiếp theo, CO2 bơm (5) đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt (4) vào bình trích ly (1) Người ta hiệu chỉnh nhiệt độ áp suất bình (1) để CO đạt đến trạng thái siêu tới hạn Khi kết thúc q trình trích ly, hỗn hợp bình (1) đưa qua bình phân riêng (2) Bằng cách thay đổi áp suất, người ta tách CO chất chiết Khi đó, CO2 đưa vào bình (3) làm lạnh để tái sử dụng cho mẻ sản xuất tiếp theo, chất chiết tháo khỏi bình (2) theo cửa đáy Song song đó, người ta tháo bã nguyên liệu vệ sinh bình trích ly (1) trước thực mẻ trích ly IX.5 Thiết bị khuếch tán: 2.5.1 Thiết bị khuếch tán SMET: Thiết bị khuếch tán SMET gồm bồn dài có băng tải ngang chất đầy bã mía khơ với độ dày định Phía lớp bã mía tưới nhiều nước Phía băng tải, dọc theo chiều dài băng tải vĩ lưới thép không rỉ để lấy nước mía chảy từ lớp bã tưới nước Dưới vĩ lưới, phía đáy bồn có 11 hay 17 phễu hứng nước khuếch tán đặt cạnh Nước khuếch tán thu nhận từ phễu bơm trả phễu đặt trước nó, cho nước khuếch tán chảy ngược từ phía cửa bã cửa vào Nghĩa có trích ly dòng nước ngược chiều lại Cứ sau tới 15 lần dung dịch nước mía khuếch tán qua bã, nước khuếch tán cuối thu nhận phễu thứ đầu vào mang gia nhiệt trước công đoạn Còn bã ướt, sau khỏi thiết bị khuếch tán qua phận xử lý bã ép sau xử lý đưa trở thiết bị khuếch tán làm nước tưới bã Thiết bị khuếch tán SMET 2.5.2 2.5.2 Thiết bị khuếch tán BMA: Thiết bị khuếch tán BMA sử dụng để lấy nước mía hai cách khuếch tán mía khuếch tán bã Đó máng nằm ngang hình chữ nhật đáy có lưới sàng dính liền hệ thống dây xích đặc biệt thiết kế để đảm bảo việc trích ly nước mía cách triệt để Một ưu thiết bị khuếch tán loại có lắp đặt hai hàng vít khuấy đảo để tăng cường hiệu suất trích ly nước mía Sơ đồ khuếch tán mía BMA 1.10 MỤC ĐÍCH VÀ ỨNG DỤNG X.1 Mục đích: Q trình trích ly ứng dụng rộng rãi công nghiệp thực phẩm với mục đích chính: - Khai thác (là mục đích chủ yếu): thu nhận cấu tử cần thiết theo yêu cầu q trình từ ngun liệu Ví dụ:  Trích ly nguyên liệu dạng rắn hạt dầu; nguyên liệu tinh dầu ( lá, rễ, cây, hoa quả);  Trích ly loại củ ( củ cải đường);  Trích ly chất đắng  Trích ly caffeine từ trà cà phê  Trích ly chất béo từ thực vật công nghệ sản xuất dầu béo, gan cá  Trích ly chất màu từ sim, củ nghệ, củ dền, cẩm,…  Trích ly mía ( phần) Q trình trích ly phối hợp với trình khác để nâng cao hiệu suất thu sản phẩm phối hợp trình ép + trích ly, trích ly + chưng cất,… - Chuẩn bị cho q trình tiếp theo: Ví dụ:  Ngâm loại hạt ( thóc, loại đậu, ngô,…) trước chế biến;  Ngâm loại củ ( khoai, sắn,…) làm yếu liên kết vật liệu;  Trích ly số chất độc từ nguyên liệu hịa vào dung mơi ( hịa tan HCN sắn, măng vào nước) - Thu nhận sản phẩm: Ví dụ:  Tách penicillin từ dung dịch lên men;  Sản xuất nước chấm phương pháp ủ ẩm trích ly;  Trích ly q trình sản xuất cà phê hịa tan;  Trích ly ngâm loại quả;  Trích ly chất có hoạt tính sinh học ngâm nguyên liệu thảo mộc dùng làm thuốc bổ, thuốc chữa bệnh X.2 Ứng dụng: Một số ví dụ cho q trình trích ly: - Trích ly saccharoze công nghệ sản xuất đường từ củ cải đường - Trích ly chất chiết từ trà, cafe hồ tan - Trích ly dầu gấc - Trích ly curcumin từ củ nghệ vàng: Hoạt chất Curcumin chất có tác dụng sinh học quý có khả chữa bệnh nan y ( chống oxy hóa, phòng chống ung thư, chống viêm, chữa bệnh tim mạch, bệnh đái tháo đường, bảo vệ tế bào thần kinh,…) - Trích ly chất màu từ phế liệu rau trái: Tách carotenoid phế liệu bã cà chua, bã xoài; tách flavonoid bã nho; tách chlorophy xanh;… sử dụng chất màu tự nhiên để nhuộm màu cải thiện hình thức bên ngồi mà tăng giá trị dinh dưỡng thực phẩm - Trích ly tinh dầu hoa nhài phục vụ cho kĩ thuật ướp chè,… Câu hỏi phản biện nhóm Đối với trích ly lỏng - lỏng ta thu dung dịch có nồng độ đậm đặc khơng? Tại sao? Ưu điểm tháp trích ly nghịch dòng dùng phổ biến nhất? Thiết bị có dùng với quy mơ lớn khơng? Trong q trình lỏng - lỏng q trình hồn ngun có vai trị gì? ... thành đến Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM đưa môn học Kỹ Thuật Thực Phẩm vào chương trình giảng dạy Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên môn - thầy Nguyễn Hữu... sau q trình trích ly để tái sử dụng 1.5 Những dung mơi phổ biến nay: Nước dung môi phổ biến cơng nghiệp thực phẩm: trích ly saccharose cơng nghệ sản xuất đường từ củ cải đường, trích ly chất triết... đảo để tăng cường hiệu suất trích ly nước mía Sơ đồ khuếch tán mía BMA 1.10 MỤC ĐÍCH VÀ ỨNG DỤNG X.1 Mục đích: Q trình trích ly ứng dụng rộng rãi công nghiệp thực phẩm với mục đích chính: - Khai