nghiên cứu trích ly dầu hạt nho

LỜI MỞ ĐẦU Dầu mỡ là loại thức ăn không thể thiếu trong đời sống hàng ngày của con người. Bên cạnh cung cấp nguồn nhiệt lượng lớn cho hoạt động của cơ thể con người, nó còn tham gia vào các quá trình sinh lý của cơ thể. Dầu mỡ còn là nguyên liệu cần thiết trong các ngành chế biến và bảo quản lương thực, thực phẩm. Chính vì thế mà ngành công nghiệp dầu mỡ không ngừng được mỡ rộng và phát triển. Ngày nay nhu cầu cuộc sống của con người ngày càng được nâng cao, bên cạnh nhu cầu về ăn ngon người ta còn có nhu cầu về ăn khỏe. Do đó việc tìm một nguồn nguyên liệu vừa có hàm lượng dầu đủ để sản xuất công nghiệp vừa có các giá trị dinh dưỡng cho con người là một điều hết sức cần thiết. Ở nước ta hiện nay diện tích trồng nho không ngừng được mở rộng, đặc biệt như các tỉnh như: Ninh thuận và bắc Bình Thuận. Từ đó mà sản lượng nho tăng lên không chỉ đủ phục vụ cho việc ăn tươi mà còn có thể xuất khẩu và và sản xuất ra các sản phẩm công nghiệp như: nho khô, nước quả nho, rượu vang,… Khi các ngành công nghiệp này phát triển mạnh thì một lượng lớn hạt nho được thải ra và có thể làm ô nhiễm môi trường. Việc tận dùng nguồn phế liệu để sản xuất không những làm hạn chế việc ô nhiễm mà còn làm tăng giá trị kinh tế cho nhà đầu tư, tạo ra sản phảm mới, sản phẩm có ích cho con người. Vì lý do trên mà đồ án này tập chung nghiên cứu khả năng khai thác dầu từ nguồn phế liệu hạt nho. - 1 - Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Đặc điểm sinh học của cây nho Cây nho thuộc họ Vitaceae, là loại cây lâu năm. Tuy nhiên hàng năm, hàng vụ cây có chu kỳ phát triển mới, sau khi cắt cành cây nảy chồi và phát triển thành ngọn nho, trên đó có mang tua cuống và chùm hoa. Thân cây nho thuộc dạng thân thảo và thân gỗ. Cây nho được mọc từ hom cắt ra từ thân, cành hoặc mọc từ gốc ghép. Cây nho cũng có thể mọc từ hạt, nhưng sức sống kém, thường chỉ sử dụng làm vật liệu lai tạo giống. Tua cuống được mọc ra từ thân và cành khi còn non, ở những vị trí đối diện với lá. Tua cuống thường phân nhánh cà quấn chặt vào giá để giữ ngọn được vững chắc. Lá nho bao gồm phiếm lá, cuống và một cặp lá kèm. Lá kèm bao lấy một phần đốt và rất mau tàn. Lá nho có hình tim, xung quanh lá có nhiều răng cưa. Phiếm lá có hệ thống gân, là những bó mạch dẫn nối liền giữa lá và cành. Chồi mọc từ nách mỗi lá được gọi là chồi bên. Chồi này mọc ngay thành ngọn bên và có một vảy (lá bắc) ở ngay đốt đầu tiên. Trong nách của lá bắc có chứa mầm nguyên thủy cho vụ kế tiếp (mầm trung tâm). Rễ nho thuộc loại rễ chùm, trải rộng trên diện tích quanh gốc vùng tán cây. Rễ tập trung chủ yếu ở tầng 0-30 cm (tới 90%), kế đến là tầng 30-60 cm, phần rất ít ở tầng dưới 60 cm. Người ta phân rễ nho ra làm 2 loại là rễ thường xuyên (rễ già) và rễ non mới ra. Rễ thường xuyên được tạo thành với vai trò là bộ phận nâng đỡ và từ đó cho ra hệ thống rễ non. Nhiệm vụ chính của rễ non mới là cung cấp nước và dinh dưỡng cho cây. - 2 - Hình 1.1: Cây nho 2. Nguồn nguyên liệu hạt nho 2.1. Diện tích và sản lượng nho trên thế giới Theo tài liệu của FAO, 75.866 km² trên thế giới được dùng để trồng nho. Khoảng 71% sản lượng nho được dùng sản xuất rượu vang, 27% để ăn dưới dạng quả tươi và 2% làm nho khô. Châu Âu là khu vực có diện tích trồng nho lớn nhất thế giới. Diện tích trồng nho của một số nước trên thế giới: - 3 - Năng suất nho trên thế giới dao động khá lớn, từ 2,5 – 27,0 tấn/ha. Thấp nhất là Iran và Triều Tiên. Những nước có năng suất nho khá cao là Ấn Độ và Hà Lan. Bảng 1.1: 10 nước có sản lượng nho lớn nhất – 11/06/2008 Nước Sản lượng (tấn) Ý 8.519.418 Pháp 6.500.000 Trung Quốc 6.250.000 Mỹ 6.105.080 Tây Ban Nha 6.013.000 Thổ Nhĩ Kỳ 3.923.040 Iran 3.000.000 Argentina 2.900.000 Chi Lê 2.350.000 Ấn Độ 1.667.700 Tổng nho quả xuất khẩu trên thế giới hàng năm ước chừng 1 triệu tấn, trong đó Châu Âu khoảng 700.000 tấn chiếm 70%. Tây Âu khoảng 240.000 tấn, Pháp 100.000 tấn, Tiệp Khắc (cũ) 40.000 tấn và một phần nửa là Trung và Bắc Mỹ. Chính vì thế mà Châu Âu là khu vực có nguồn nguyên liệu hạt nho dồi dào, thuận lợi cho quá trình chế biến dầu hạt nho. Chẳng hạn như Ý và pháp. 2.2. Diện tích và sản lượng nho ở Việt Nam Ở Việt Nam, cây nho được trồng tập trung chủ yếu ở tỉnh Ninh Thuận và Bắc Bình Thuận với diện tích khoảng 2.500 – 2.700 ha và một số ít ở phía nam tỉnh Khánh Hòa, trên các vùng khí hậu khô nóng và có lượng mưa thấp. Tại vùng Ninh Thuận, cây nho có tiềm năng năng suất rất cao, trên một hec-ta có thể thu được 30 – 40 tấn mỗi năm một cách ổn định nếu có kỹ thuật phù hợp. Theo số liệu điều tra của Trung tân Nghiên cứu Cây Bông Nha Hố, cây nho vùng Ninh Thuận có năng suất dao động từ 20 – 60 tấn/ha. Tuy nhiên nó không ổn định do chưa được đầu tư kỹ thuật, chủ yếu dựa vào kinh nghiệm. Điều đó đảm bảo rằng khả năng của nước ta có thể sản xuất không - 4 - những đủ số lượng nho phục vụ cho nhu cầu trong nước ngày càng cao mà còn xuất khẩu ra nước ngoài dưới dạng nho ăn tươi hoặc nho khô khi có cơ cấu giống mới, phù hợp. Ở nước ta quả nho thu hoạch được chủ yếu dùng cho mục đích ăn tươi ví chỉ có duy nhất một giống nho đỏ Cardinal. Đây là gống nho có hạt và chất lượng thuộc loại trung bình. Nho được tiêu thụ trong nước là chính, ở các tỉnh phía Nam và thành phố Hồ Chí Minh chiếm 175,7%, Hà Nội và các tỉnh phía bắc 19,3%, tiêu thụ nội tỉnh chỉ 5,0% ở dạng nho kém phẩm chất dùng làm rượu và nước ngọt. Hiện nay nguồn nguyên liệu hạt nho nước ta còn hạn chế nhưng trong tương lai cùng với sự phát triển của diện tích trồng và công nghệ sản xuất rượu vang, nước ta sẽ có một nguồn nguyên liệu hạt nho dồi dào thuận lợi cho quá trình sản xuất dầu hạt nho. Có thể nhận nguồn nguyên liệu hạt nho từ các nơi sản xuất rượu vang và sản xuất nước quả nho, như công ty thực phẩm Lâm Đồng. Trong quả nho, hạt nho chiếm 2-6% khối lượng trái nho. Báng1.2: Thành phần hạt nho Thành phần Hàm lượng(%) Dầu 12,89 Protein 20,95 Tro 1,79 Carbohydrate 53,65 Do mỗi giống nho có những đặc tính riêng nên hàm lượng dầu trong hạt của nho cũng có sự khác biệt (hàm lượng dầu chiếm 10-20%). 3. Thành phần, tính chất và ứng dụng của dầu hạt nho 3.1. Thành phần - 5 - Dầu hạt nho là một loại dầu thực vật được lấy từ hạt nho thông qua quá trình sản xuất rượu vang. Mặc dù hàm lượng dầu trong hạt nho thấp hơn các loại hạt chứa dầu khác nhưng trong dầu hạt nho có chứa hàm lượng acid béo chưa no cao đặc biệt là acid linoleic. Bảng 1.3: Thành phần acid béo trung bình của dầu hạt nho: Acid béo Giới hạn Tiêu biểu Palmitic C16:0 6,0 -9,0 % 6,5 % Palmitoleic C16:1 Dưới 1 % 0,2 % Stearic C18:0 3,0 -6.0 % 3,7 % Oleic C18:1 12,0 - 25.0 % 23,4 % Linoleic C18:2 60,0 - 75.0 % 65,3 % Alpha Linolenic C18:3 Nhỏ hơn 1.5 % 0.2 % Icosanoic C20:0 Nhỏ hơn 0,5 % 0,2 % Icosenoic C20:1 Nhỏ hơn 0,5 % 0,2 % Docosanoic C22:0 Nhỏ hơn 0,3 % 0,2 % Ngoài ra trong dầu hạt nho còn chứa nhiều loại Vitamin như: Vitamin E, Vitamin C, Beta-carotene và Vitamin D. Bảng 1.4: Hàm lượng Vitamin trong dầu hạt nho Vitamin Hàm lượng - 6 - E 36mg/100g C 8mg/100g D 4mg/100g Biểu đồ so sánh hàm lượng vitamin E trong dầu hạt nho so với các loại dầu khác 3.2. Tính chất của dầu hạt nho[15]  Có khả năng chống oxy hóa mạnh do trong dầu hạt nho có chứa Procyanidolic Oligomers (OPC). Khả năng chống oxy hóa của nó mạnh hơn 20 lần so với vitamin C và 50 lần so với vitamin E.  Dầu hạt nho ở thể lỏng trong điều kiện nhiệt độ thường  Điểm bốc khói: 250 0 C.  Dầu hạt nho tốt cho những bệnh nhân tim mạch hoặc bệnh thận. Nó có thể đẩy nhanh quá trình đông máu và bài tiết mỡ khỏi cơ thể.  Dầu hạt nho có thể tăng cường hệ thống tuần hoàn, làm chậm quá trình lão hóa, bảo vệ da khỏi ánh nắng mặt trời, làm dừng lại sự hình thành hội chứng sạm da, ngăn ngừa sự hình thành vết nhăn và những chức năng khác.  Tăng khả năng miễn dịch của cơ thể  Trợ giúp chống lại bệnh ung thư và bênh tiểu đường. - 7 - So sánh hàm lượng acid béo và điểm bốc khói của dầu nho so với các loại dầu khác thông qua biểu đồ sau: Bảng 1.5: So sánh các chỉ số hóa học của dầu hạt nho với các dầu thực vật khác Dầu Chỉ số acid Chỉ số xà phòng hóa Chỉ số iôt Dầu hạt nho 4,12 190,26 132,63 Dầu bông 0,6-0,9 189-198 103-115 Dầu cải 0,4-1,0 170-182 97-108 Dầu vừng 9,8-11,4 188-195 103-116 Dầu dậu nành 0,3-1,8 189-195 120-141 Dầu hướng dương 11,2-12,8 188-194 125-136 Dầu hạt lanh 1,0-3,5 188-198 170-204 3.3. Ứng dụng của dầu hạt nho[14] Dầu hạt nho có thể được sử để làm thực phẩm như: chiên, xào, nấu,…ở nhiệt độ cao hoặc dùng trong công nghệ chế biến mỹ phẩm như: các sản phẩm chăm sóc da, tóc,… Bảng1.6: Tiêu chuẩn dầu hạt nho dùng làm thực phẩm [16] Chỉ tiêu chất lượng Tiêu chuẩn Màu sắc (25,4mm) Y≤35; R≤3,5 - 8 - Mùi vị Có mùi tự nhiên của dầu hạt nho, không có mùi vị la. Acid béo tự do (%) ≤ 0,25 Hơi nước (%) ≤ 0,05 Tạp chất (%) ≤ 0,05 Chỉ số peroxide (mmol/kg) ≤ 5 Chỉ số iod (gI/100g) 128-150 Chỉ số xà phòng hóa (mgKOH/g) 170-200 Chỉ số khúc xạ (20 0 ) 1,467-1,477 Tỷ trọng (20 0 ) 0,915-0,925 4. Các phương pháp khai thác dầu thực vật Hiện nay trong công nghiệp có hai phương pháp chủ yếu để khai thác dầu từ nguyên liệu thực vật: + Phương pháp ép + Phương pháp trích ly bằng các dung môi hữu cơ. Ở nước ta hiện nay sản xuất dầu theo phương pháp ép là chủ yếu, và sử dụng nhiều loại máy như máy ép vít tay quay, máy ép vít liên hoàn chuyên dụng. Nhiều nơi áp dụng phương pháp ép hai lần để thu hồi dầu (lần đầu ép bằng máy ép vít tay quay, lần sau ép bằng máy ép tự động). Tuy nhiên hiệu suất còn thấp , giá thành sản phẩm còn khá cao, chất lượng không ổn định. 4.1. Phương pháp ép Dùng sức ép, ép dầu trong các tế bào thực vật của nguyên liệu ra. Nguyên liệu có thể để nguội mà ép, có thể hấp nóng trước khi ép. Sau khi sấy hoặc rang nguyên liệu để loại bớt nước, nguyên liệu được xay nhỏ, đóng bánh và đưa vào máy ép (phương pháp ép lạnh) hoặc được hấp nóng trước khi đưa vào máy ép (phương pháp ép nóng). Phương pháp ép lạnh có hiệu suất thấp, hàm lượng nước và albumin trong dầu cao, khó bảo quản, nhưng thành phẩm có vị thuần, màu nhạt. - 9 - Phương pháp ép nóng có hiệu suất cao hơn, nước và tạp chất ít, dễ bảo quản nhưng thành phẩm có màu thẩm, mùi vị khác đi. Phương pháp ép tuy đơn giản nhưng có nhiều nhược điểm: hiệu suất thu hồi dầu thấp, giá thành cao chất lượng dầu sản xuất ra không ổn định, hàm lượng trong khô dầu còn nhiều ( từ 4 – 10% tùy thuộc kỹ thuật ép), đối với nguyên liệu ít sẽ cho hiệu quả kinh tế thấp. - 10 - Nguyên liệu Bóc tách vỏ(có thể có hoặc không) Nghiền Chưng sấy Ép sơ bộ Vỏ Nước, hơi nước Dầu I Khô I Nghiền (có thể chưng sấy sau nghiền) Ép lần II Dầu IILàm sạch Dầu thô Khô II Xử lý Bảo quản Quy trình công nghệ của phương pháp ép [...]... lớn hơn kích thước hạt nho như vỏ nho, cuống nho, … Cách tiến hành : cho một ít hạt nho vào rổ (rổ có kích thước lớn hơn kích thước hạt nho) và tiến hành sàng, cứ như thế đến khi hết nguyên liệu  Làm sạch tạp chất nhẹ - 26 - Mục đích: loại bỏ bụi, vỏ nho có kích thước gần bằng hoặc nho hơn hạt nho, hạt nho lép và các tạp chất khác Cách tiến hành : mở quạt gió và tiến hành đổ hạt nho từ từ xuống trước... Nội dung và phương pháp nghiên cứu 3.1 Nội dung nghiên cứu Tính hàm lượng lipid tổng Khảo sát kích thước nguyên liệu ảnh Nội dụng nghiên cứu hưởng đến hiệu suất trích ly Phân tích chất lượng sản phẩm Xây dựng quy trình xử lý nguyên liệu trên quy mô công nghiệp 3.2 Phương pháp nghiên cứu 3.2.1 Phương pháp nghiên cứu tính hàm lượng lipid tổng Nguyên liệu: hạt nho Dụng cụ trích ly: bộ sohxlet Dung môi:... (0,425mm < x ≤ 0,5mm) Tiến hành trích ly riêng biệt 3 kích thước nguyên liệu này Cách thức tiến hành trích ly từng kích thước giống như tiến hàm trích ly hàm lượng lipid tổng Đối với mỗi loại kích thước nguyên liệu tiến hành trích ly nhiều lần ở cùng điều kiện Từ đó so sánh hiệu suất trích ly của các kích thước nguyên liệu khác nhau Sau đây là quy trình tổng quát trích ly dầu hạt nho ở quy mô phòng thí nghiệm... cuống, vỏ nho còn sót lại và những hạt không đạt tiêu chuẩn như: nát, sâu, lép,… Cách tiến hành: cho một ít hạt nho lên bàn rồi dùng tay để lựa hạt phân riêng hạt tốt và hạt bỏ đi  Hạt nho Hạt nho sau khi xử lý xơ bộ có kích thước đồng đều không lẫn tạp chất và có thể đem đi nghiền chuẩn bị cho công đoạn tiếp theo Hình minh họa công đoạn xử lý nguyên liệu - 27 - Hình 2.1 Quy trình xử lý hạt nho - 28... là kết hợp hai phương pháp ép và trích ly Giai Sấy đoạn đầu dùng phương pháp ép để lấy khoảng 60 – 70% dầu trong nguyên liệu Sau đó dùng phương pháp trích ly để lấy hết lượng dầu còn lại Kết hợp hai phương pháp sẽ mang lại hiệu quả cao nhất Riêng những loại nguyên liệu ítquảnngười ta chỉ dùng phương pháp trích ly Bảo dầu Vỏ Bóc tách vỏ Nghiền Chưng sấy Ép sơ bộ Khô dầu Dầu Nghiền Ép sơ bộ Quy trình công... làm cho dầu bị biến chất Đối với dầu hạt nho hiện nay trên thế người ta khai thác bằng cách ép nguội trước, sau đó đem trích ly để tận thu lượng dầu sót cũng như các thành phần khác có trong dầu - 18 - 5 Chỉ tiêu chất lượng của dầu mỡ thực phẩm Chất lượng dầu mỡ được đánh giá thông qua 2 nhóm chỉ tiêu: các chỉ tiêu cảm quan và các chỉ tiêu hóa lý 5.1 Các chỉ tiêu cảm quan 5.1.1 Mùi vị: mỗi loại dầu mỡ... Nghiền Nước, hơi nước Chưng sấy Trích ly Mixen Bã trích ly Quy trình công nghệ của phương pháp trích ly Sấy bả trích ly Bả dầu Làm sạch Chưng cất Hơi dung môi Dầu thô Ngưng tụ và làm nguội - 15 - Dung môi Các thiết bị trích ly:  Thiết bị trích ly dạng vít đứng: làm việc theo nguyên lý ngâm nguyên liệu có dầu trong dòng dung môi chuyển động ngược chiều với chiều chuyển động của nguyên liệu thiết bị... gian 15 phút – 20 phút, rồi tiến hành cân và ghi lại khối lượng mẫu sau khi trích ly Thí nghiệm như trên được lặp lại nhiều lần ở cùng điều kiện để có thể tính toán chích xác hàm lượng lipid tổng 3.2.2 Phương pháp nghiên cứu khảo sát kích thước của nguyên liệu ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly Nguyên liệu: hạt nho Dụng cụ trích ly: bộ sohxlet Dung môi: hexane Ngoài ra còn sử dụng bộ rây 3 cái với kích... công nghệ kết hợp phương pháp ép và trích ly Chưng sấy Ép kiệt Bã Cặn dầu Làm lạnh Sấy Trích ly mixen Làm sạch Chưng cất - Dầu 17 thô Làm nguội bã Cặn dầu 4.3 Phương pháp nước nóng: Dùng nước đẩy dầu trong các tế bào của nguyên liệu ra Sau khi nguội, dầu và nước không hòa tan vào nhau, được tách riêng ra Phương pháp này có hiệu suất cao chỉ kém phương pháp hữu cơ, nhưng dầu chảy chậm, thành phần có nhiều... lượng ẩm của chúng thường cao hơn hạt nho nên rất dễ làm hỏng hạt nho trong quá trình bảo quản Đồng thời tạp chất còn ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi dầu sau nay Tạp chất cần tách và hạt nho lúc này tách rời riêng ra, hàm lượng ẩm lại thấp Nên có thể tách tạp chất đó bằng thiết bị sàng Tuy nhiên qua thiết bị sàng hạt nho vẫn chưa đủ tiêu chuẩn dùng cho việc sản xuất dầu, do còn có thể lẫn một ít tạp . hàm lượng dầu trong hạt của nho cũng có sự khác biệt (hàm lượng dầu chiếm 10-20%). 3. Thành phần, tính chất và ứng dụng của dầu hạt nho 3.1. Thành phần - 5 - Dầu hạt nho là một loại dầu thực. dầu thực vật được lấy từ hạt nho thông qua quá trình sản xuất rượu vang. Mặc dù hàm lượng dầu trong hạt nho thấp hơn các loại hạt chứa dầu khác nhưng trong dầu hạt nho có chứa hàm lượng acid. so sánh hàm lượng vitamin E trong dầu hạt nho so với các loại dầu khác 3.2. Tính chất của dầu hạt nho[ 15]  Có khả năng chống oxy hóa mạnh do trong dầu hạt nho có chứa Procyanidolic Oligomers