NHẬN XÉT CỦA GIÃÂ�O VIÊN HƯỚNG DẪN ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC ĐIỀU KI[.]
ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY LÊN QUÁ TRÌNH THU NHẬN PECTIN TỪ VỎ CHUỐI SVTH : ĐẶNG NHÃ TÂM MSSV : 1311519134 Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2016 ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY LÊN Q TRÌNH THU NHẬN PECTIN TỪ VỎ CHUỐI SVTH : ĐẶNG NHÃ TÂM Mã số sinh viên : 1311519134 Lớp : 13CTP01 Niên khóa : 2013 - 2016 Hệ đào tạo : Cao Đẳng GVHD :Th.S Nguyễn Quốc Duy Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2016 ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM - CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -Tp HCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : Lớp: .MSSV: Tên đề tài: Nhiệm vụ (yêu cầu nội dung số liệu ban đầu): Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hoàn thành nộp khoa: Giáo viên hướng dẫn: Nội dung yêu cầu đồ án tốt nghiệp thông qua Khoa Bộ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (ký ghi rõ họ tên) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (ký ghi rõ họ tên) TRƯỞNG KHOA (ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN i BÀN LUẬN CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập trường Đại học Nguyễn Tất Thành trình nghiên cứu trường, chúng em nhận quan tâm truyền đạt kiến thức vô quý báu thông qua giúp đỡ nhiệt tình q thầy trường Em xin tỏ lòng biết ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại học Nguyễn Tất Thành, Khoa Công nghệ hóa học thực phẩm tồn thể q thầy với lịng u nghề tận tâm truyền đạt kiến thức chun mơn em tiếp cận với thực tế Đặc biệt thầy Nguyễn Quốc Duy tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em suốt q trình nghiên cứu hồn thành khóa luận tốt nghiệp Vì thời gian nghiên cứu có hạn khả hiểu biết cịn hạn chế, khơng tránh khỏi thiếu sót q trình nghiên cứu Với kinh nghiệm kiến thức sâu rộng quý thầy cô, em mong nhận nhiều ý kiến đóng góp, khuyên bảo, dẫn để kiến thức chúng em ngày hoàn thiện Cuối cùng, em xin kính chúc Ban Giám Hiệu tồn thể q thầy trường Đại học Nguyễn Tất Thành luôn mạnh khỏe gặt hái nhiều thành cơng cơng tác Chân thành cảm ơn Sinh viên Đặng Nhã Tâm iii MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nguyên liệu chuối 1.1.1Đặc điểm thực vật học phân bố 1.1.2 Hệ thống phân loại chuối 1.1.3 Sản lượng 1.1.4Thành phần dinh dưỡng chuối 1.1.5 Thành phần hóa học vỏ chuối 1.2 Tận dụng phế phẩm vỏ chuối đời sống 1.2.1 Ứng dụng vỏ chuối xử lý nước thải 1.2.2 Ứng dụng vỏ chuối sản xuất lượng sinh học 1.2.3 Ứng dụng vỏ chuối sản xuất phân hữu 1.2.4 Ứng dụng vỏ chuối thu nhận pectin hợp chất khác 1.3 Tổng quan pectin 11 1.3.1 Khái niệm 11 1.3.2 Cấu tạo 11 1.3.3 Phân loại 11 1.3.4 Tính chất 12 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 Nguyên liệu thí nghiệm 16 2.1.1 Vỏ chuối 16 2.1.2 Hóa chất 16 2.1.3 Thiết bị 16 2.1.4 Địa điểm, thời gian thí nghiệm 17 2.2 Quy trình thu nhận pectin từ vỏ chuối 18 2.2.1 Phối trộn 19 2.2.2 Trích ly 19 2.2.3 Lọc thô 19 iv 2.2.4 Lọc tinh 19 2.2.5 Kết tủa 20 2.2.6 Ly tâm 20 2.2.7 Sấy 20 2.2.8 Nghiền 20 2.3 Sơ đồ nghiên cứu 22 2.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát nguyên liệu 24 2.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát nồng độ acid citric 24 2.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát tỉ lệ dung mơi với ngun liệu 25 2.3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát nhiệt độ trích ly 25 2.3.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát thời gian trích ly 25 2.4 Phương pháp phân tích 26 2.5 Công thức tính tốn 26 2.6 Phương pháp xử lý số liệu 26 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 27 3.1 KHẢO SÁT NGUYÊN LIỆU 27 3.2 KHẢO SÁT NỒNG ĐỘ DUNG MÔI 27 3.3 KHẢO SÁT TỈ LỆ DUNG MÔI VỚI NGUYÊN LIỆU 30 3.4 KHẢO SÁT NHIỆT ĐỘ TRÍCH LY 32 3.5 KHẢO SÁT THỜI GIAN TRÍCH LY 34 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 37 4.1 Kết luận 37 4.2 Khuyến nghị 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 PHỤ LỤC 41 v DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1 Sản lượng số loại trái phổ biến giới Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng chuối sản phẩm chuối Bảng 1.3 Thành phần hóa học vỏ chuối Bảng 3.1 Hàm ẩm có vỏ chuối 27 vi DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1 Qủa chuối Hình 1.2 Cấu tạo pectin 11 Hình 2.1 Vỏ chuối nguyên liệu 16 Hình 2.2 Máy ly tâm 80 – 2B 17 Hình 2.3 Máy đo quang 17 Hình 2.4 Tủ sấy 17 Hình 2.5 Máy khuấy từ 17 Hình 2.6 Máy sấy ẩm 17 Hình 3.1 Biểu đồ thể ảnh hưởng nồng độ acid citric lên hiệu suất thu nhận pectin .28 Hình 3.2 Biểu đồ thể ảnh hưởng nồng độ acid citric lên hàm lượng acid galacturonic 29 Hình 3.3 Biểu đồ thể ảnh hưởng tỉ lệ dung môi lên hiệu suất thu nhận pectin 30 Hình 3.4 Biểu đồ thể ảnh hưởng tỉ lệ dung môi lên hàm lượng acid galacturonic 31 Hình 3.5 Biểu đồ thể ảnh hưởng nhiệt độ dung môi lên hiệu suất thu nhân pectin 32 Hình 3.6 Biểu dồ thể ảnh hưởng nhiệt độ trích ly lên hàm lượng acid galacturonic 33 Hình 3.7 Biểu đồ thể ảnh hưởng thời gian trích ly lên hiệu suất thu nhận pectin 35 Hình 3.8 Biểu đồ thể ảnh hưởng thời gian trích ly lên hàm lượng acid galacturonic 36 vii Carotene, alpha µg 25 96 Vitamin A, IU IU 64 248 Lutein + zeaxanthin µg 22 84 Vitamin K (phylloquinone) µg 0,5 1.1.5 Thành phần hóa học vỏ chuối Bảng 1.3 Thành phần hóa học vỏ chuối STT Thành phần Hàm lượng (%) Ẩm 6,7 Protein 0,9 Lipid thô 1,7 Carbohydrate 59 Xơ thô 31,7 Cellulose 8,5 Pectin 10-24 Thành phần hóa học chuối phụ thuộc nhiều vào giai đoạn chín trái loại chuối điều có nghĩa chuối tiêu thụ tráng miệng chuối để nấu ăn (nấu chuối, bao gồm chuối) Aurore cộng (2009) báo cáo protein carbohydrate hàm lượng cao trái chưa chín chuối, với mức carbohydrate cao chuối chuối (món tráng miệng chuối) Ảnh hưởng giống chuối khu vực sản xuất thử nghiệm màu sắc vỏ vàng (giai đoạn 6) Sự khác biệt thành phần hóa học tìm thấy giống thu hoạch Châu Âu (Tenerife) Nam Mỹ (Ecuador) Những giống chuối có phương pháp từ châu Âu có khối lượng đường tổng, tro, xơ, fructose,…,cao giống chuối từ Nam Mỹ (Morris cộng sự, 2002) 1.2 Tận dụng phế phẩm vỏ chuối đời sống 1.2.1 Ứng dụng vỏ chuối xử lý nước thải Các nhà khoa học tiến hành thí nghiệm thả vỏ chuối xay sấy khơ vào bình chứa nước có thành phần ion đồng chì dương tính, sau tăng Vài phút sau, kiểm tra lại, độ kim loại nước thấp so với giai đoạn đầu thí nghiệm Như vậy, kết luận vỏ chuối hấp thụ kim loại Trong trình tìm kiếm phương pháp loại bỏ kim loại nước ăn không ảnh hưởng tới môi trường, nhiều nhóm nghiên cứu thử nghiệm dứa, sợi dừa, vỏ táo nhiều nguyên liệu khác Castro cộng (2011) người thử nghiệm với vỏ chuối, loại chứa protein kết dính với kim loại, vỏ chuối có khả tách độc tố cao nguyên liệu tương tự tạo từ phản ứng hóa học silic, oxide nhôm cellulose Các kim loại nặng đồng chì chất nhiễm phổ biến nước thải nơng nghiệp cơng nghiệp Thậm chí, với nồng độ thấp nước ăn, kim loại ảnh hưởng xấu tới sức khỏe người Điều đáng lo ngại kim loại khó phát nồng độ thấp Nghiên cứu cho thấy, sử dụng vỏ chuối có hiệu kể nước có độ pH cao, nghĩa kỹ thuật ứng dụng xử lý nước thải công nghiệp Đặc biệt, sau dùng 10 lần để thử nghiệm, vỏ chuối có khả hấp thụ kim loại Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ, lượng chì tối đa cho phép nước uống 15 phần tỷ, mức độ lọt lưới với nhiều loại thiết bị lọc Tuy nhiên, nghiên cứu vỏ chuối làm tăng mức độ lắng đồng chì thêm 20% khiến kim loại dễ bị phát dù dụng cụ đơn giản Phát từ nghiên cứu nhà khoa học Brazil mang lại hy vọng cho nước phát triển, nơi chất lượng nước sinh hoạt thấp công nghệ lọc nước tiên tiến chưa ứng dụng 1.2.2 Ứng dụng vỏ chuối sản xuất lượng sinh học Hiện mối đe dọa môi trường khác leo thang giá nguồn lượng dầu hỏa, lượng sinh học đạt tầm quan trọng Ethanol sinh học, thay cho nhiên liệu hóa thạch sản xuất từ lignocellulosics với hàm lượng thấp mơi trường thấp Chuối chất thải nguyên liệu đầy hứa hẹn sử dụng để sản xuất ethanol với mức giá rẻ so với sản phẩm nông nghiệp khác thông qua trình thủy phân, lên men chưng cất Các hàm lượng lignin cellulose chất thải thân chuối khoảng 83% 15-20% Các chất thải mang lại gas sinh học lên đến 271 (l/kg) tổng chất rắn Hơn chuyển đổi chất thải chuối thành ethanol thu nhiệt độ chịu nhiệt định, vi khuẩn kỵ khí 1.2.3 Ứng dụng vỏ chuối sản xuất phân hữu Chủ yếu chất thải chuối tiêu hủy, thân chuối, chuối thối dư lượng chuối khác chuyển đổi để sản xuất phân hữu phân gia súc Phân hữu từ chất thải chuối cho thấy khoảng 0,91%N, 2,2%P 5,5%K với C/N 23,1 Phân hữu thu từ chất thải chuối với phân sinh học làm giảm việc sử dụng phân bón hóa học khoảng 50% giảm số lượng (40%) tần suất (15%) nước thải phân hữu với chất thải chuối với phân bò tăng số vi khuẩn Eudrilius eugeniae hàm lượng acid humic hỗn hợp tự nhiên cải thiện độ phì nhiêu đất suất trồng 1.2.4 Ứng dụng vỏ chuối thu nhận pectin hợp chất khác 1.2.4.1 Ứng dụng cho sản xuất mứt Pectin sản xuất mứt chất tạo gel Mứt làm từ pectin có ưu điểm khả giữ nước cao, khơng có mùi lạ Khả tạo gel cịn sử dụng thực phẩm cần có ổn định nhiều pha sản phẩm cuối giai đoạn tức thời quy trình sản xuất HMP dùng mứt trái mứt đơng Vai trị pectin nhằm tạo cấu trúc cho mứt đông mứt trái sản phẩm vận chuyển không bị thay đổi cấu trúc tạo mùi thơm ngon cho sản phẩm giảm thiểu tối đa phân rã Quá trình sản xuất mứt đông mứt trái phải đảm bảo tạo phân bố đồng phân tử pha liên tục từ trình khuấy trộn ngừng lại Hàm lượng pectin sử dụng mứt đơng thường khoảng từ 0,2-0,4% Pectin có khả tạo gel nhanh có giá trị đặc biệt sản xuất mứt yêu cầu sản phẩm phải tạo gel, tạo đặc trước đóng hộp Mứt đông trái tốt chúng không bị tác động suốt q trình tạo gel Đó lí pectin tạo gel chậm sử dụng khâu vào hộp, đóng nắp, dán nhãn, xếp chồng phải thực trước trình tạo gel diễn LMP thường ứng dụng mứt trái Sử dụng với mứt trái có hàm lượng chất khơ hịa tan < 55% Loại LMP chọn lựa hàm lượng chất khô pH sản phẩm Trong sản phẩm có hàm lượng chất khơ thấp, ví dụ mứt trái khơng đường cho người tiểu đường Nếu LMP không tạo đủ liên kết với nước, số trường hợp người ta sử dụng pectin carrageenan 1.2.4.2 Ứng dụng sản xuất bánh nướng Pectin đóng vai trị chất tạo gel cho chế phẩm trái Chế phẩm trái dùng sản xuất bánh nướng chia làm loại: Loại thứ fruit filling (FF), có nghĩa mứt trái FF rót, phủ lên bề mặt hay tiêm vào bánh sau nướng, cho vào bột nhào trước nướng bánh Loại có trải qua q trình nướng với bánh nên yêu cầu phải bền nhiệt Pectin chứng tỏ khả đặc biệt cơng nghệ sản xuất bánh Nó có vai trị quan trọng việc chống lại biến tính biến dạng thành phần làm từ trái trình nướng bánh loại bánh rán, bánh hấp, bánh gừng, bánh trộn Pectin đảm bảo cho chế phẩm có tính chất sau: kết cấu láng mịn, có độ vững cao, khả chống chịu áp lực học cao, khả phục hồi cao sau xử lí áp lực, bị chảy nước, ổn định với sản phẩm khác nhau, tạo bề mặt bóng láng cho bánh, mùi vị thơm ngon khả giải phóng mùi tốt Trong sản xuất người ta thường sử dụng pectin táo, pectin táo có ưu điểm tạo thành kết cấu gel nhớt khả liên kết nước cao Gel tạo thành từ HMP táo bền học vào chảy nước MHP múi 1.2.4.3 Ứng dụng pectin sản xuất kẹo Kẹo pectin có ưu điểm khả giải phóng mùi tốt, đổ khn trực tiếp nồng độ chất khô 80%, làm nguội nhanh tách khn sau 30 phút Kẹo có hàm lượng chất khơ khoảng 80%, pH khoảng 3,5 Pectin tăng tính hấp dẫn, tạo cấu trúc đàn hồi, tăng mùi vị trái tự nhiên tạo bề mặt bóng lống cho sản phẩm Pectin chất tạo gel tốt, tan nhanh, ổn định Vì vậy, pectin ứng dụng nhiều cơng nghiệp sản xuất kẹo kẹo dẻo, kẹo mềm 1.2.4.4 Ứng dụng pectin sản phẩm từ sữa Pectin bổ sung hương trái cho sản phẩm từ sữa chua Cho pectin vào sữa lên men với liều lượng vừa đủ, trộn để dung dịch đồng Trong yaourt trái pectin tạo cấu trúc mịn, giúp phân bố mẫu trái nhỏ sữa cịn làm cho sản phẩm có bề mặt nhẵn bóng Trong sản phẩm nhiều lớp, pectin cịn có tác dụng ổn định giữ cho trái không bị tác khỏi yaourt, tạo thành bề mặt lớp chế phẩm láng mịn Trong yaourt uống, pectin từ táo cirus bảo vệ protein khơng bị biến tính trình tiệt trùng, ngăn chặn protein kết tủa kết Pectin giúp sản phẩm ổn định đạt tính chất cảm quan tốt, khơng giảm chất lượng bảo quản thời gian dài ... NGHỆ HĨA HỌC KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY LÊN QUÁ TRÌNH THU NHẬN PECTIN TỪ VỎ CHUỐI SVTH : ĐẶNG NHÃ TÂM Mã số sinh viên : 1311519134 Lớp : 13CTP01 Niên khóa : 2013 -... điều kiện trích ly lên quy trình thu nhận pectin từ vỏ chuối “ Mục đích đề tài khảo sát thơng số tối ưu cho quy trình thu nhận pectin từ vỏ chuối để hiệu suất pectin thu nhận có giá trị tốt viii... 33 Hình 3.7 Biểu đồ thể ảnh hưởng thời gian trích ly lên hiệu suất thu nhận pectin 35 Hình 3.8 Biểu đồ thể ảnh hưởng thời gian trích ly lên hàm lượng acid galacturonic