Tinh sạch dầu cá tra sử dụng phương pháp hấp thụ kết hợp sóng siêu âm

Nhiệm vụ của khóa luận: - Tinh luyện dầu thô từ mỡ cá tra; - Khảo sát tỷ lệ bentonite, nhiệt độ và thời gian sử dụng trong quá trình tẩy trắng dầu cá kết hợp với sóng siêu âm.. 38 3.2 Ản

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

Tp Hồ Chí Minh, tháng 8/2019

TINH SẠCH DẦU CÁ TRA SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ KẾT HỢP SÓNG SIÊU ÂM

GVHD: PHẠM THỊ HOÀN SVTH:BÙI THỊ THANH HẰNG MSSV:15116018

SVTH: LẠI ĐÀO HIẾU HẠNH MSSV: 15116017

SKL 0 0 6 1 2 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

LẠI ĐÀO HIẾU HẠNH - 15116017

i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Bùi Thị Thanh Hằng 15116018

Lại Đào Hiếu Hạnh 15116017

Ngành: Công nghệ Thực phẩm

1 Tên khóa luận: Tinh sạch dầu cá tra sử dụng phương pháp hấp phụ kết hợp sóng

siêu âm

2 Nhiệm vụ của khóa luận:

- Tinh luyện dầu thô từ mỡ cá tra;

- Khảo sát tỷ lệ bentonite, nhiệt độ và thời gian sử dụng trong quá trình tẩy trắng dầu cá kết hợp với sóng siêu âm

- Đánh giá chất lượng dầu trong suốt quá trình tinh luyện

3 Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 18/01/2019

4 Ngày hoàn thành khóa luận: 01/08/2019

5 Họ tên người hướng dẫn: TS Phạm Thị Hoàn

Phần hướng dẫn: toàn bộ khóa luận

Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã được thông qua bởi Trưởng ngành Công nghệ Thực phẩm

Tp.HCM, ngày 01 tháng 8 năm 2019

Trưởng ngành Người hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

ii

LỜI CẢM ƠN

Trên con đường đi đến thành công của bất kì ai cũng cần sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, trực tiếp hay gián tiếp của những người thầy, người bạn xung quanh Chúng tôi rất cảm ơn vì trong suốt thời gian học tập tại giảng đường đại học, chúng tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy cô, gia đình và bạn bè

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, chúng tôi xin gửi đến quý thầy cô khoa Công nghệ hóa học và Thực phẩm – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM, cùng với tri thức và tâm huyết của mình đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng tôi trong suốt thời gian học tập tại trường Đặc biệt, trong kì cuối của khóa học, khoa đã tổ chức cho chúng tôi thực hiện

đồ án tốt nghiệp để chúng tôi ôn tập, củng cố các kiến thức và kinh nghiệm quý báu để làm hành trang cho con đường học tập và làm việc của chúng tôi trong tương lai

Chúng tôi xin tỏ lòng biết hơn sâu sắc đến cô Phạm Thị Hoàn đã tận tâm hướng dẫn,

hỗ trợ chúng tôi hoàn thành tốt đề tài về phương pháp, lý luận, nội dung trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp

Cuối cùng, chúng tôi gửi lời cám ơn đến gia đình, người thân đã nuôi nấng, quan tâm, động viên cũng như đã hỗ trợ, động viên, chia sẻ, giúp đỡ rất nhiều trong suốt 4 năm đại học

Trong quá trình thực hiện khóa luận không thể tránh khỏi những sai sót và hạn chế

Vì thế, chúng tôi rất mong nhận được sự góp ý, nhận xét phê bình của quý thầy cô và các bạn

Một lần nữa chúng tôi xin chân thành gửi lời cám ơn đến tất cả mọi người đã giúp

đỡ chúng tôi trong đồ án này

Kính chúc quý thầy cô và các bạn sức khỏe

Tp Hồ Chí Minh Tháng 8 năm 2019 Sinh viên

Bùi Thị Thanh Hằng Lại Đào Hiếu Hạnh

iii

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong khóa luận tốt nghiệp

là do chính nhóm tôi thực hiện Chúng tôi xin cam đoan các nội dung được tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp đã được trích dẫn chính xác và đầy đủ theo qui định

Ngày 01 tháng 08 năm 2019

Ký tên

Lại Đào Hiếu Hạnh Bùi Thị Thanh Hằng

iv

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP I LỜI CẢM ƠN II LỜI CAM ĐOAN III MỤC LỤC IV DANH MỤC HÌNH VII DANH MỤC BẢNG VIII DANH MỤC VIẾT TẮT IX TÓM TẮT KHÓA LUẬN X

MỞ ĐẦU XI

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1

1.1 Tổng quan về cá tra 1

1.1.1 Đặc điểm sinh học 1

1.1.2 Tình hình nuôi trồng cá tra hiện nay 2

1.2 Thành phần hóa học dầu cá 4

1.3 Quá trình thu hồi dầu 9

1.3.1 Phương pháp ép 9

1.3.2 Phương pháp enzyme 10

1.3.3 Phương pháp trích ly bằng dung môi 10

1.4 Quá trình tinh luyện dầu 11

1.4.1 Khử gum 12

1.4.2 Trung hòa 13

1.4.3 Tẩy trắng 14

1.4.4 Đông hóa và tách sáp 18

v

1.4.5 Khử mùi 19

1.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 20

1.5.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 20

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 21

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1 Địa điểm, nguyên liệu, hóa chất và thiết bị sử dụng trong quá trình nghiên cứu 22

2.1.1 Địa điểm 22

2.1.2 Nguyên liệu 22

2.1.3 Hóa chất 22

2.1.4 Thiết bị sử dụng 22

2.2 Nội dung nghiên cứu 22

2.2.1 Trích ly dầu thô 22

2.2.1 Quy trình tinh luyện dầu 25

2.2.2 Sơ đồ nghiên cứu 27

2.2.3 Bố trí thí nghiệm 28

2.3 Các phương pháp phân tích 30

2.3.1 Xác định chỉ số acid (Free fatty acid - FFA) 30

2.3.2 Xác định chỉ số peroxide (PV) 31

2.3.3 Xác định chỉ số iod (IV) 32

2.3.4 Xác định hàm lượng phosphorus 32

2.3.5 Xác định tỷ trọng tương đối với dầu 34

2.3.6 Xác định mật độ quang 35

2.3.7 Xác định CIE L*a*b* 35

2.3.8 Các phương pháp phân tích khác 36

2.4 Phương pháp xử lý dữ liệu 37

vi

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 38

3.1 Các chỉ tiêu chất lượng dầu thô nguyên liệu 38

3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ bentonite và nhiệt độ xử lý đến chất lượng dầu trong quá trinh tẩy trắng theo mẻ kết hợp với sử dụng sóng siêu âm 41

3.2.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ bentonite và nhiệt độ xử lý đến chỉ số mật độ quang của dầu trong quá trình tẩy trắng theo mẻ kết hợp với sử dụng sóng siêu âm 41

3.2.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ bentonite và nhiệt độ xử lý đến chỉ số PV của dầu trong quá trình tẩy trắng theo mẻ kết hợp với sử dụng sóng siêu âm 43

3.2.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ bentonite và nhiệt độ xử lý đến chỉ số L*a*b* (hệ màu CIE) của dầu trong quá trình tẩy trắng theo mẻ kết hợp với sử dụng sóng siêu âm 46

3.2.4 Đánh giá hiệu quả của quá trình tẩy trắng ở 80oC 47

3.3 Ảnh hưởng của thời gian đến chất lượng của dầu trong quá trình tẩy trắng kết hợp sóng siêu âm ở 80°C, tỷ lệ bentonite là 0.5% 48

3.4 Sự thay đổi chất lượng dầu cá tra qua các giai đoạn của quá trình tinh luyện 53

3.5 Chất lượng dầu thô so với dầu tinh luyện 55

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 59

4.1 Kết luận 59

4.2 Đề xuất 59

4.3 Tính ứng dụng của nghiên cứu 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

PHỤ LỤC

vii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cá tra 1

Hình 1.2 Cấu trúc phospholipid 7

Hình 1 3 Cấu trúc bentonite 16

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình thu hồi dầu thô từ mỡ cá tra 23

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình tinh luyện dầu thô 25

Hình 2.3 Sơ đồ nghiên cứu 27

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 28

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 30

Hình 3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ bentonite và nhiệt độ đến mật độ quang (OD420nm) của các mẫu dầu với các chế độ xử lí khác nhau ……….42

Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ bentonite và nhiệt độ đến chỉ số peroxide (PV) của dầu ở các chế độ xử lí khác nhau 44

Hình 3.3 Sự thay đổi OD420nm, PV trong quá trình tẩy trắng kết hợp với sóng siêu âm ở 80oC, tỷ lệ bentonite 0.5% 49

viii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100g phi lê cá tra 2

Bảng 1.2 Tổng hợp các thành phần của cá tra 4

Bảng 2.1 Bảng mã hóa mẫu dầu 29

Bảng 2.2 Ý nghĩa giá trị ∆E 36

Bảng 3.1 Các chỉ tiêu chất lượng của dầu cá thô 38

Bảng 3.2 Thành phần acid béo trong dầu thô 39

Bảng 3.3 Sự thay đổi chỉ số màu L* a* b* và ∆E của các mẫu dầu cá 46

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ bentonite trong quá trình tẩy trắng ở nhiệt độ 800C có kết hợp với sóng siêu âm 48

Bảng 3.5 So sánh các chỉ tiêu chất lượng của dầu cá tại 80°C, tỷ lệ bentonite 0.5%, thời gian tẩy trắng 15 phút tẩy trắng theo mẻ có và không sử dụng sóng siêu âm 51

Bảng 3.6 Sự thay đổi về chỉ số chất lượng (OD420nm, PV, FFA, tỷ trọng) của dầu cá trong quá trình tinh luyện 53

Bảng 3.7 Các chỉ tiêu hóa lý của dầu thô và dầu tinh luyện 55

Bảng 3.8 Thành phần acid béo trong dầu tinh luyện 56

ix

DANH MỤC VIẾT TẮT

FAO: Food and Agriculture Organization of the United Nations FFA: Free fatty acid

IV: Iod value

NHP: Phosphatide không thể thủy giải

PA: Phosphotidyl acid

PC: Phosphotidyl choline

PE: Phosphotidyl ethanolamin

PI: Phosphatidyl inositol

PV: Peroxide value

HP: Phosphatide có thể thủy giải

SAFA: Saturated fatty acids

PUFA: Polyunsaturated fatty acids

x

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Đề tài “Tinh sạch dầu cá tra sử dụng phương pháp hấp phụ kết hợp sóng siêu âm”

được thực hiện nhằm khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian, nhiệt độ, tỷ lệ đất sét sử dụng trong quá trình tẩy trắng theo mẻ kết hợp sử dụng sóng siêu âm đến chất lượng dầu cá tra tinh luyện Bên cạnh đó, cũng so sánh hiệu quả tẩy trắng giữa phương pháp tẩy trắng có và không có sử dụng sóng siêu âm

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng khi tẩy trắng dầu cá tra bằng sóng siêu âm tại nhiệt

độ 80oC, tỷ lệ bentonite là 0,5%, thời gian tẩy trắng 15 phút cho hiệu quả tẩy trắng cao nhất

được thể hiện ở giá trị mật độ quang (OD) thấp (0,20), và hệ màu CIE L*a*b* có giá trị ∆E

là 8,82 cho thấy sự khác biệt về màu sắc so với dầu thô Bên cạnh đó, chúng tôi còn xác định các chỉ số chất lượng khác của dầu như chỉ số peroxide (PV), chỉ số acid béo tự do (%FFA), chỉ số iod (IV), hàm lượng phosphorus, hàm lượng sắt, thành phần acid béo trong dầu…để đánh giá chất lượng dầu trong suốt quá trình tinh luyện Ngoài ra các chỉ số vật lý như nhiệt

độ nóng chảy, độ ẩm và các chất bay hơi, tỷ trọng…của dầu cá cũng được xác định Các chỉ tiêu chất lượng này đều nằm trong khoảng cho phép đối với dầu cá tinh luyện (Bimbo, 1998)

Sản phẩm này của chúng tôi không những có ý nghĩa trong việc tận dụng nguồn phụ phẩm từ cá (mỡ cá, da cá…) trong các nhà máy chế biến thủy sản mà còn có ý nghĩa trong việc đa dạng hóa nhóm sản phẩm dầu ăn Dầu cá có chứa các acid béo omega-

3 eicosapentaenoic acid (EPA) và docosahexaenoic acid (DHA) mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe của con người Chính vì vậy, quá trình tinh sạch dầu cá nhằm tận dụng nguồn phụ phẩm từ mỡ cá để tinh chế thành dầu ăn nhằm cung cấp cho người tiêu dùng một sản phẩm đạt chất lượng tốt cũng như nâng cao giá trị kinh tế từ những phụ phẩm của cá tra

xi

MỞ ĐẦU

Trong những năm qua, ngành hàng cá tra có sự phát triển nhanh chóng, đóng góp lớn cho phát triển ngành thuỷ sản nói chung cũng như sự phát triển kinh tế - xã hội vùng đồng bằng sông Cửu Long nói riêng Chỉ trong thời gian ngắn diện tích nuôi thả tăng trên 10 lần, sản lượng đạt trên 1,4 triệu tấn Đây là ngành kinh tế quan trọng, thu hút trên 200.000 lao động, hơn 70 cơ sở chế biến phi lê cá tra đông lạnh, kim ngạch xuất khẩu đạt 1,79 tỷ USD vào năm 2017 (theo Tổng cục Thủy Sản, 2017)

Tuy nhiên, nước ta chủ yếu xuất khẩu cá tra qua các nước ở dạng phi lê, các sản phẩm phụ như đầu, da, xương, mỡ (chiếm 65%) không được sử dụng và thải ra ngoài môi trường

Do đó, việc nghiên cứu tận dụng nguồn phế liệu mỡ và tinh luyện dầu cá da trơn là việc cần thiết cho ngành Thủy sản

Cho tới nay một số nhà khoa học đã tách dầu từ thực vật, động vật trên cạn, một số dầu được tách từ động vật thủy sản nói chung còn hạn chế và việc sử dụng phế phẩm mỡ cá tra hầu như rất ít công trình nghiên cứu Đây là vấn đề còn nan giải của ngành Thủy sản trong giai đoạn hiện tại

Vì vậy, đề tài “Tinh sạch dầu cá tra sử dụng phương phấp hấp phụ kết hợp với siêu âm” góp phần nâng cao hiệu quả của quá trình tinh sạch dầu cá, góp phần làm tăng thu nhập cho doanh nghiệp nhờ khả năng ứng dụng của dầu cá tinh sạch

Mục đích luận văn

Tìm ra chế độ tẩy trắng dầu cá tối ưu nhất sử dụng chất hấp phụ là bentonite kết hợp sóng siêu âm

Nội dung nghiên cứu

1 Ảnh hưởng của tỷ lệ bentonite và nhiệt độ xử lý đến chất lượng dầu trong quá trình tẩy trắng theo mẻ kết hợp với sử dụng sóng siêu âm

2 Ảnh hưởng của thời gian đến chất lượng dầu trong quá trình tẩy trắng theo mẻ kết hợp với sử dụng sóng siêu âm

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1 Bước đầu tìm ra được điều kiện chế biến và tinh sạch dầu cá ở quy mô phòng thí nghiệm

2 Giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường từ một lượng phụ phẩm rất lớn được thải ra hằng năm và giảm được chi phí xử lý, tiêu hủy phụ phẩm

3 Người tiêu dùng có thêm sản phẩm dầu ăn để chọn lựa

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan về cá tra

1.1.1 Đặc điểm sinh học

Cá tra (Pangasius hypophthalmus) là loài cá nước ngọt sống trong lưu vực sông của

Đông Nam Á như sông Mekong, sông Chao Phraya Thường được nuôi chủ yếu trong ao đất, sâu tới 4 m, tại đồng bằng sông Cửu Long ở miền Nam Việt Nam (Lam T Phan cùng công sự, 2009) Cá tra thuộc ngành động vật xương sống, lớp cá lưỡng tiêm (Pisces), bộ cá nheo (Siluriformes), họ cá tra (Pangasiidae), giống cá tra (Pangasius), loài cá tra (Nguyễn Văn Thường, 2007, Lê Ngọc Tú cùng công sự, 2001)

Cá tra có thân dài, không vẩy, màu sắc đen xám, bụng hơi bạc, phần bụng cá to tròn

vì có lá mỡ rất lớn, miệng rộng và có đôi râu dài Cá sống chủ yếu ở nước ngọt, chịu được nước lợ nhẹ (độ muối dưới 10%), chịu đựng được nước phèn có pH > 4 Cá tra có cơ quan

hô hấp phụ nên có thể sống được ở những ao hồ chật hẹp, thiếu oxi, nên nuôi được mật độ rất cao (Phạm Văn Khánh, 2009) Cá tra là một loài ăn tạp, thường được cho ăn phụ phẩm nông nghiệp như là cám gạo, đậu nành và phụ phẩm cá trong quá trình nuôi (Elena Orban cùng công sự, 2008)

Thành phần hóa học của thịt cá tra gồm có: nước, protein, lipid, glucid, khoáng chất, vitamin, enzyme và một số hormon Cũng giống như các loài thủy sản khác, thành phần hóa học của cá tra khác nhau về giống loài, về môi trường sống, trạng thái sinh lý, mùa vụ, nguồn

Hình 1.1 Cá tra

(Nguồn: Elena Orban cùng cộng sự, 2008)

Theo một nghiên cứu khác, hàm lượng lipid đã được tìm thấy trong số các phần khác nhau dao động từ 2,95% đến 93,32%, thấp nhất trong phần vây lưng và cao nhất trong nội tạng Hàm lượng protein, độ ẩm và tro tỷ lệ nghịch với hàm lượng lipid giữa các phần trong

cơ thể Không có sự thay đổi rõ ràng của từng thành phần acid béo ở các phần khác nhau Acid béo không bão hòa đơn là chất béo chiếm ưu thế nhất và được tìm thấy trong tất cả các

mô dao động từ 32,7% đến 39,9%, sau đó là acid béo bão hòa dao động từ 30,2% đến 36,5% (tổng lượng acid béo), trong khi đó tổng hàm lượng acid béo không bão hòa đa là thấp nhất dao động từ 14,8% đến 24,0% (Pornpisanu Thammapat cùng cộng sự, 2010)

1.1.2 Tình hình nuôi trồng cá tra hiện nay

Cá tra là một trong các loại cá lớn nhất ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long, Việt Nam và cũng có giá trị xuất khẩu cao

Trong những năm qua, ngành hàng cá tra có sự phát triển nhanh chóng, đóng góp lớn cho phát triển ngành thuỷ sản nói chung cũng như sự phát triển kinh tế - xã hội vùng đồng bằng sông Cửu Long nói riêng Chỉ trong thời gian ngắn diện tích nuôi thả tăng trên 10 lần, sản lượng đạt trên 1,4 triệu tấn Đây là ngành kinh tế quan trọng, thu hút trên 200.000 lao

Tuy nhiên, tại một số địa phương, năm 2017, sản lượng hoặc diện tích nuôi giảm so với năm trước như: Tiền Giang, Hậu Giang, Trà Vinh Tính đến ngày 30/9/2017, cả nước có

104 cơ sở sản xuất giống cá tra, tập trung chủ yếu ở Đồng Tháp (78 cơ sở) và An Giang (10

cơ sở) và khoảng 3.500 cơ sở ương dưỡng giống cá tra theo 2 giai đoạn Số lượng sản xuất được khoảng 25 - 28 tỷ con cá bột, hơn 2,0 tỷ cá tra giống (theo Hiệp hội chế biến và xuất khẩu thủy sản Việt Nam)

Sản lượng cá tra thương phẩm tăng vượt bậc, từ 23.250 tấn năm 1997 tăng lên 1.150.500 tấn trong năm 2013, tăng hơn 50 lần Sản lượng cá tra năm 2017 đạt 1,25 triệu tấn với diện tích khoảng 6.078 ha (theo Hiệp hội chế biến và xuất khẩu thủy sản Việt Nam)

Năm 2018, tổng sản lượng cá tra nuôi toàn cầu ước đạt 2,8 triệu tấn, tăng 6% so với năm 2017 Trong đó, Việt Nam (tập trung chủ yếu ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long) chiếm khoảng 45% tổng sản lượng cá tra nuôi toàn cầu, với sản lượng thu hoạch năm 2018 đạt dưới 1,3 triệu tấn (FAO, 2019)

Theo Tổng Cục Thống kê, giá cá tra nguyên liệu nửa đầu tháng 1/2019 giảm nhẹ so với tháng trước nhưng vẫn ở mức cao, dao động từ 29,000 – 33,000 đồng/kg Với mức giá này người nuôi có lãi từ 5.000 - 9.000 đồng/kg Sản lượng cá tra tháng 1 ước tính đạt 82.100 tấn, tăng 7,5% so với cùng kì năm trước 2018 đánh dấu là năm đầu tiên trong vòng 20 năm qua kim ngạch xuất khẩu cá tra đạt ngưỡng kỉ lục tới 2,26 tỉ USD tăng 26,5% so với năm

2017 Trong đó Mỹ là thị trường tiêu thụ cá tra lớn nhất của Việt Nam (theo Tổng cục Thống

kê, 2019)

Diện tích thả nuôi mới tính đến 17/3/2019 là 879 ha (tăng 260 ha (42%) so với cùng

kỳ 2018), lũy kế diện tích hiện đang nuôi là 2.146 ha (tăng 217 ha (11,2%) so với cùng kỳ

4

2018) Diện tích thu hoạch lũy kế là 585 ha (tăng 91 ha (18,4%) so với cùng kỳ 2018) Sản lượng luỹ kế là: 180.493 tấn (tăng 18.632 tấn (11,5%) so với cùng kỳ 2018) (theo Tổng cục Thủy Sản, 2019)

Giá cá tra thương phẩm loại 1 hiện dao động trong khoảng 24,000 – 24,500 đồng/kg, giảm 4,000-5,000 đồng/kg so với hồi đầu năm 2019 Giá cá tra giống dao động từ 40,000 – 43,000 đồng/kg (cỡ 2 cm mẫu 30 con/kg), giá từ 65,000-70,000 đồng/kg loại 1,5 cm (mẫu

70 con/kg) (theo Tổng cục Thủy Sản, 2019)

Tuy nhiên, nước ta chủ yếu xuất khẩu cá tra qua các nước ở dạng phi lê, các sản phẩm phụ như đầu, da, xương, mỡ (chiếm 65%) không được sử dụng và thải ra ngoài môi trường (Lê Văn Việt Mẫn cùng công sự, 2011)

1.2 Thành phần hóa học của dầu cá

Dầu cá là dầu được tách ép từ mỡ hoặc gan cá: cá hồi, cá ngừ, cá tra, cá basa, … Dầu cá chứa eicosapentaenoic acid omega-3 (EPA) và docosahexaenoic acid (DHA) có lợi

5

cho cơ thể (Moghadasian, Mohammed H., 2008) Thành phần hóa học chủ yếu của dầu cá bao gồm (O’Brien, 2003):

- Triglyceride: thành phần quan trọng và chủ yếu của dầu cá

- Các acid béo tự do: Chiếm khoảng từ 1% đến 10% tùy loại dầu Dầu cá có thể chiếm tới 82,72% acid béo chưa bão hòa, bao gồm các acid béo không no có nhiều hơn một nối đôi khoảng 35,59% và các acid béo thuộc nhóm omega – 3 chiếm 17,04% Tỷ lệ các loại acid

có thể thay đổi tùy thuộc vào phương pháp tách lọc và mục đích sản xuất dầu cá

- Các chất hòa tan khác như vitamin A, D, E hay các nguyên tố vi lượng: chiếm từ 0,2 – 1%

- Các nguyên tố siêu vi lượng có tỷ lệ nhỏ trong giới hạn cho phép, không gây nguy hại đến sức khỏe: As, Cd, Hg, Pb

Triglyceride và acid béo

Độ dài chuỗi carbon của acid béo trong dầu cá thường vượt quá C-18 và có tỷ lệ cao các acid béo chứa C-20, 22 có khi lên đến C-24 Tổng tỷ lệ các acid béo mạch dài này thường chiếm tới 25-30% đôi khi lên tới 50% tổng acid béo (Maurice E Stansby, 1969) Theo Gruger (1967) đã báo cáo rằng các acid béo có nguồn gốc từ dầu cá gồm ba loại chính: acid béo bão hòa, không bão hòa đơn và không bão hòa đa

Các acid béo bão hòa (SAFAs) thường chiếm 20-30% tổng lượng acid béo của các sinh vật biển Acid béo bão hòa có chiều dài chuỗi carbon thường nằm trong khoảng từ C-

12 (acid lauric) đến C-24 (acid lignoceric) Một vài loại acid C-8 và C-10 cũng có thể được tìm thấy trong một số loại dầu cá Mặc dù có nhiều loại hợp chất hóa học, tuy nhiên chỉ có

ba acid béo bão hòa quan trọng trong dầu cá là : acid palmitic (C16: 0) chiếm 10 - 15%, acid myristic (C14: 0) chiếm 3-13% và acid stearic (C18: 0) chiếm 1-4% (RG Ackman, 1982)

Acid không bão hòa đơn bao gồm acid monoethenoic và loại acid không bão hòa đa bao gồm các acid polyethenoic có chứa từ 2 đến 6 liên kết ethylenic trong mỗi acid Độ dài chuỗi carbon của các acid không bão hòa, từ C-14 (acid 9-tetradecenoic) đến C-22 (acid 4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic) Một lượng nhỏ acid monoenoic C-10 và C-12 đã được tìm thấy trong một số loại dầu cá Trong dầu cá, không có acid acetylenic và acid carboxylic hydroxy (EH Gruger, 1967)

ức chế nhiều loại bệnh lý ở người và thường được gọi là acid béo "omega-3" Trong cơ thể người, acid linolenic có thể được chuyển đổi từ từ cả EPA và DHA, đặc biệt là với sự có mặt của một lượng lớn acid linoleic cạnh tranh cho cùng một hệ thống enzyme (Yongmanitchai

và Ward, 1989)

Acid béo tự do (Free fatty acid - FFA)

Trong dầu cá, FFA hình thành do quá trình thủy phân các liên kết giữa glycerol và các acid béo dẫn đến việc giải phóng các acid béo tự do, và sự hiện diện của nó là không mong muốn về mặt thương mại Thông thường, dầu cá được bán trên thị trường có FFA dao động từ 3% - 7% Tỷ lệ này có thể lên tới 20% trong một số trường hợp nhất định (Windsor

và Barlow, 1981) Quá trình thủy phân một phần sẽ tạo ra mono- và di-glyceride hay một số glycerol có thể bị phá vỡ thành CO2 và H2O tùy thuộc vào các điều kiện khác nhau (Patterson, 1989)

Phospholipid

Phospholipid là các hợp chất không tan trong nước tương tự như triglyceride, nhưng

có một gốc acid phosphoric thay thế cho một acid béo (Pigott và Tucker, 1987) Trong thịt

cá chứa khoảng 0,5% phospholipid (Sheppard et al, 1978) Các phospholipid chính của động vật biển là lecithin phosphatidyl cholines, phosphatidyl ethanolamines, phosphatidyl serine

và phosphatidyl inositol với số lượng nhỏ sprialomyelin, lysophosphatylcholine và cardiolipin Lecithin thường chiếm tỷ lệ cao nhất

7

Trong dầu bao giờ cũng có mặt phospholipid là một trong những thành phần lipid phức tạp chủ yếu, bao gồm khung glycerophosphate kết hợp với hai chuỗi acid béo dài đã được ester hóa ở vị trí R1 và R2, đồng thời một alcohol base gắn vào nhóm phosphate (Trần Thanh Trúc, 2015)

Phospholipid được phân thành 5 nhóm chính theo sự thay thế tự nhiên (X) trên acid glycerophosphoric:

(1) Phospholipid acid (PA): không có thành phần thay thế

(2) Phospholipidyl ethanolamine (cephalin): PE

(3) Phospholipidyl choline (lecithine): PC

(4) Phospholipidyl serine: PS

(5) Phospholipidyl inositol: PI

Tùy vào mức độ hydrat hóa mà phospholipid được chia thành 2 nhóm là phosphatide

có thể thủy giải - hydratable phosphatide (HP) và phosphatide không thể thủy giải - non hydratable phosphatide (NHP) (Gunstone và cộng sự, 2007) Nhóm HP bao gồm PC và PI, nhóm NHP gồm có PE và PA Các phosphatide không tan trong nước nhưng hòa tan tốt trong dầu và trong đa số các dung môi hữu cơ, chúng có khả năng phản ứng hóa học dễ hơn triglyceride và rất dễ bị oxi hóa ở nhiệt độ cao nên làm ảnh hưởng đến chất lượng dầu tinh luyện (Sheppard và cộng sự, 1978) Do lượng phosphatide thay đổi trong từng loại dầu thô nên cần phân tích hàm lượng phosphorus trước khi xử lý acid để đảm bảo lượng acid cho vào (Hà Duyên Tư, 2004; Katalin, 2004)

Hình 1.2 Cấu trúc phospholipid

8

Sáp

Sáp là một lipid đơn giản, nó là este của các acid béo mạch cacbon dài, (số nguyên

tử carbon từ 24 – 26) và rượu một hay hai chức Sáp có nhiệt độ nóng chảy khá cao (tnc >

80oC), bền vững và rất khó tiêu hóa, sáp không có giá trị về mặt dinh dưỡng Trong quá trình chế biến, sự tồn tại của hợp chất sáp trong dầu là nguyên nhân chủ yếu gây đục dầu Ngay ở điều kiện nhiệt độ bình thường, chúng tồn tại ở các dạng tinh thể nhỏ li ti, trong một thời gian dài vẫn không lắng thành cặn, làm giảm giá trị cảm quan dầu Việc tách sáp có thể được thực hiện bằng biện pháp đông hóa dầu ở nhiệt độ 5oC trước khi lọc (Thanh Trúc Trần, 2005)

Các hợp chất màu

Sắc tố trong dầu cá xuất phát từ hai nguồn: các sắc tố hòa tan trong dầu tự nhiên có trong cá và sự thay đổi màu xảy ra trong dầu cá trước, trong hoặc sau khi chế biến Carotenoids tạo thành các sắc tố phổ biến nhất trong cá (Brody, 1965) Chúng bao gồm: asatacin - màu đỏ chính trong dầu cá hồi; fucoxantin - sắc tố màu vàng chính trong dầu pilchard; xanthophyll, carotene - dầu cá mòi; toraxanthin và zeaxanthin - được tìm thấy trong

da của nhiều loài Kết hợp với protein, chitin, muối canxi hoặc các loại lipid khác, carotenoid

có thể tạo ra màu xanh lam, tím, xanh lá cây, cam, đỏ, hồng và vàng (Pennock, 1977)

Ngoài ra, trong dầu cá còn có các thành phần khác như: hydrocarbon (thường chiếm dưới 1% trong tổng chất béo (Morris and Culkin, 1989), sterols, cùng các kim loại nặng khác được tìm thấy trong dầu cá như: thủy ngân, chì, cadmium, đồng, kẽm, sắt (Kinsella, 1988) Những kim loại này xúc tác cho sự phân hủy hydroperoxide thành các gốc tự do Trong số

đó, đồng có khả năng hoạt động mạnh gấp mười lần so với sắt Đồng làm tăng tốc độ phá hủy hydroperoxide do đó làm gia tăng các sản phẩm oxy hóa thứ cấp, trong khi sắt làm tăng tốc độ hình thành peroxide (Ravigadevi Sambanthamurthi cùng cộng sự, 2000)

Do đó, quá trình tinh luyện dầu cá là một quá trình vô cùng quan trọng giúp loại bỏ những chất những tạp chất có trong dầu, nhằm nâng cao chất lượng và giá trị cảm quan của dầu mang đến cho người tiêu dùng một sản phẩm an toàn, đạt chất lượng, đáp ứng nhu cầu

sức khỏe

9

1.3 Quá trình thu hồi dầu

Các phương pháp thu hồi dầu thô thường dùng là: phương pháp ép (ép khô, ép ướt), phương pháp enzyme, phương pháp trích ly bằng dung môi

Trong phương pháp ép khô, các mô mỡ được cắt nhỏ và được làm nóng đến khoảng 121°C, trong một bồn chứa hơi nước nằm ngang giúp các tế bào mỡ tan chảy, giải phóng và làm giảm độ ẩm Cánh khuấy được sử dụng nhằm làm tăng hiệu quả truyền nhiệt Sau 5 giờ, chất béo được giải phóng và độ ẩm được loại bỏ Hỗn hợp nguyên liệu được ép để thu hồi chất béo, được lọc để loại bỏ dư lượng protein bị biến tính Phương pháp ép khô có thể được thực hiện ở áp suất khí quyển, chân không hoặc ở áp suất cao Phương pháp áp suất khí quyển là phổ biến nhất, với nhiệt độ 115 - 140°C (Fereidoon Shahidi, 2005)

Ép ướt

Nguyên liệu được nấu chín, sau đó ép nguyên liệu còn ướt để lấy bớt ra lượng nước

và lượng dầu (Nguyễn Thị Luyến và Đỗ Minh Phụng, 1996)

Quá trình này được sử dụng hầu như chỉ để chế biến cá có dầu Các bước chính của phương pháp ép ướt là:

Đầu tiên, nguyên liệu được nấu chín, giúp dầu và nước có trong cá có thể dễ dàng tách ra khỏi protein rắn Để đạt được sản phẩm mong muốn, nhiệt độ và áp suất nấu phải

10

được điều chỉnh theo từng loài cá cụ thể Sau đó, nguyên liệu được ép bằng cách sử dụng một máy ép kiểu trục vít để ép cả dầu và nước từ cá Để tách và thu hồi tối đa lượng dầu, phương pháp ly tâm thường được sử dụng Thông thường, nước nóng được thêm để tách các tạp chất còn lại Quá trình trích ly dầu cần phải kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ, vì trọng lượng riêng và độ nhớt của dầu phụ thuộc vào nhiệt độ

Trong phương pháp ép ướt, các mô mỡ được gia nhiệt cùng với nước, thường ở nhiệt

độ thấp (82 - 96°C) so với phương pháp ép khô Chất béo được ép ở nhiệt độ thấp thường

có màu ít hơn và hương vị nhẹ hơn so với chất béo được thực hiện bằng phương pháp ép khô (Fereidoon Shahidi, 2005)

1.3.2 Phương pháp enzyme

Nguyên liệu được thủy phân chuyển protein thành dung dịch acid amine, các peptide mạch ngắn trên cơ sở đó phá vỡ các tế bào chứa dầu và cắt đứt các liên kết giữa protein – lipid, protein – vitamin Toàn bộ quá trình thủy phân này diễn ra ở nhiệt độ thấp (40 - 60°C)

Do đó, sản phẩm dầu cá tạo thành có chất lượng cao, các hoạt tính sinh học ít bị biến đổi (Nguyễn Thị Luyến và Đỗ Minh Phụng, 1996)

Phương pháp này thường sử dụng enzyme khoảng 0,25 – 0,50% trên tổng khối lượng

cá Sau quá trình phân hủy enzyme, là quá trình ép và lọc Dầu được giải phóng sẽ nổi lên

bề mặt và có thể được tách ra bằng cách ly tâm Shirakawa et al (1989) đã đề xuất một kỹ thuật enzyme bằng cách sử dụng protease Cá được ủ với protease ở 0,001-1,0% trọng lượng

ở 45-75°C trong 40-50 phút (Hari Eko Irianto, 1992)

Một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến quá trình thủy phân: cơ chất, enzyme và các điều kiện khác bao gồm nhiệt độ, pH, thời gian thủy phân và lượng nước thêm vào Những yếu

tố này rất quan trọng đối với hiệu suất và chất lượng sản phẩm và cần được kiểm soát trong quá trình chế biến (AK Carvajal cùng công sự, 2016)

1.3.3 Phương pháp trích ly bằng dung môi

Trích ly là quá trình ngâm chiết làm chuyển dầu từ nguyên liệu vào dung môi thực hiện bằng khuếch tán phân tử (chuyển dầu từ nội tâm nguyên liệu vào dung môi) và khuếch tán đối lưu (chuyển dầu từ bề mặt nguyên liệu vào dung môi)

Trích ly có thể sử dụng dung môi trực tiếp:

11

Quá trình này dựa trên việc sử dụng một dung môi không phân cực, cụ thể là hexane,

để hòa tan dầu mà không loại bỏ protein và các hợp chất khác Nguyên liệu được trộn với hexane, micelle dầu-dung môi và lượng nguyên liệu còn lại được chưng cất để làm bay hơi dung môi, dung môi được thu lại và tái sử dụng Trích ly bằng dung môi mang lại lượng dầu nhiều hơn khoảng 11,5% so với phương pháp ép trục vít và dầu còn sót lại trong nguyên liệu

ít hơn 1% Nếu không kiểm soát nhiệt độ của micelle dầu-dung môi sẽ làm biến đổi màu sắc của dầu (Fereidoon Shahidi, 2005)

Isopropanol đã được sử dụng để trích ly trực tiếp dầu cá Cá được xay thô và trộn với dung môi nóng Sau đó, tách dầu bằng cách lọc hoặc ly tâm Phần cặn sau đó tiếp tục được

xử lý bằng dung môi cho đến khi nước và dầu đạt đến điểm mong muốn (Hari Eko Irianto, 1992)

Tuy nhiên, dầu được sử dụng làm thực phẩm cho con người cũng như việc thu hồi dầu từ mỡ cá cũng không quá khó khăn do đó nên hạn chế sử dụng các dung môi độc hại để trích ly dầu như hexan, aceton mà thay vào đó là lựa chọn những dung môi không gây độc hại như: ethanol, nước,…Do đó trong nghiên cứu này, theo chúng tôi, chúng tôi sẽ chọn dung môi là nước vì tính an toàn của nó cũng như dễ dàng loại bỏ ở các giai đoạn của quá trình tinh luyện phía sau

1.4 Quá trình tinh luyện dầu

Để tạo ra sản phẩm hoàn thiện có chất lượng cao thì dầu thô sau khi được thu hồi phải qua quá trình tinh luyện Mục đích của quá trình tinh luyện là để loại màu, phosphatide,

dư lượng kim loại, và acid béo tự do có thể tạo ra các sản phẩm oxy hóa (Daniel Swern, 1982) Về cơ bản có hai loại quy trình tinh luyện dầu, đó là tinh luyện hóa học và tinh luyện vật lý Tinh luyện vật lý chủ yếu loại bỏ sạch các tạp chất không mong muốn có trong sản phầm bằng các phương pháp lọc, giúp dầu tinh khiết hơn, màu sáng hơn, chất lượng tốt hơn Tinh luyện hóa học liên quan đến quá trình khử gum, trung hòa, tẩy trắng, đông hóa và tẩy mùi (Mariana Lara Menegazzo cùng công sự, 2014) Trong số đó tẩy trắng là quá trình quan trọng nhất (Mauricio L Monte cùng công sự, 2015) nó giúp cải thiện giá trị cảm quan của dầu thô Hiện nay, phương pháp tinh luyện hóa học được sử dụng phổ biến hơn (Katalin Kővári, 2004)

12

1.4.1 Khử gum

Khử gum là bước đầu tiên của quá trình tinh luyện dầu thô giúp loại bỏ tạp chất, đặc biệt là các phosphatide hay gum từ dầu thô (Ji-Guo Yang cùng công sự, 2006) Dầu thô chứa hai loại phospholipid: hydratable phosphatides (HP) và non hydratable phosphatides (NHP) (Katalin Kővári, 2004)

Phosphatide phải được loại bỏ trong đầu giai đoạn tinh luyện vì hai lý do chính: Chúng gây tổn thất trong quá trình tinh luyện cao do đặc tính nhũ hóa và chúng dễ bị phân hủy, làm tối màu dầu do mất ổn định nhiệt (Narayana Balagopala Kaimal Thengumpillil cùng công sự, 2004), (Jane Mara Block and Daniel Barrera-Arellano, 2009), (F Galhardo cùng công sự, 2010)

Bản chất của phương pháp khử gum là dựa vào phản ứng hydrat hóa để làm tăng độ phân cực các hợp chất keo hòa tan trong dầu, nên làm giảm độ hòa tan của chúng, giúp các thành phần này kết tủa lại và có thể tách ra bằng ly tâm

Các phương pháp khử gum thường dùng như khử gum bằng nước, khử gum bằng acid, khử gum bằng enzyme và siêu lọc

Khử gum bằng nước (water degumming)

Với phương pháp khử gum bằng nước, quá trình này sẽ được diễn ra bằng việc thêm nước vào dầu thô, hydrat hóa các thành phần hòa tan trong nước, và sau đó loại bỏ chúng thông qua quá trình tách ly tâm (Thanh Trúc Trần, 2005)

Khử gum bằng acid (acid degumming)

Việc khử gum bằng nước chỉ có thể tách được các HP, nhưng các NHP được không

bị ảnh hưởng và vẫn còn trong pha dầu Các NHP được thường được xác định là muối canxi

và magiê của photphatidic acid

Sau giai đoạn khử gum bằng nước, NHP vẫn chưa được loại bỏ ra khỏi dầu Do đó, quá trình khử gum bằng acid có thể được coi là một phương pháp thay thế cho quá trình khử gum bằng nước ở chỗ nó sử dụng acid kết hợp với nước Các gum không ưa nước (NHP) có thể được chuyển thành dạng ưa nước (HP) khi tác dụng với acid khử Các acid này giải phóng PA và PE để tạo thành phức hợp với các ion kim loại hóa trị II (Ca2+, Mg2+) và được loại bỏ bằng cách ly tâm (Balmey và cộng sự, 1997; O’Brien, 2009)

13

Trong công nghiệp tinh luyện dầu, khử gum bằng acid được sử dụng phổ biến giúp loại bỏ hầu hết cả HP và NHP Các loại acid thường được sử dụng trong khử gum là photphoric acid, citric acid hoặc malic acid để phân tách các NHP thành photphatidic acid (PA) và muối biphotphat (Ana Paula Badan Ribeiro cùng công sự, 2008) Trong đó citric acid được xem là tác nhân hiệu quả nhất về khả năng loại bỏ phosphorus và sắt (Smiles, A., 1998)

Khử gum bằng enzyme (Enzymatic degumming)

Đây là một quá trình tương đối mới Dầu thô được xử lý trước bằng sự kết hợp của natri hydroxit và citric acid, được trộn với nước và enzyme phospholipase, enzyme phản ứng với các phospholipid, sau đó tạo thành thành lysophospholipids tan trong nước và được loại

bỏ bằng cách ly tâm

Khử gum bằng phương pháp siêu lọc (Membrane Filter degumming)

Xử lý màng đã được áp dụng để loại bỏ phospholipid khỏi hỗn hợp dầu thô và hexane cũng như từ chính dầu thô mà không cần thêm dung môi hữu cơ (C Pagliero cùng công sự, 2001)

1.4.2 Trung hòa

Mục đích của giai đoạn trung hòa là loại bỏ acid béo tự do (FFA) và giảm hàm lượng phospholipids, sắc tố và kim loại vi lượng trong quá trình trung hòa (Sh Mardani cùng công

sự, 2016) FFA có thể gây ra sự tối màu của dầu, làm giảm chất lượng của dầu thành phẩm

Bản chất của quá trình trung hòa là phản ứng giữa các acid béo tự do và các tạp chất

có tính acid với dung dịch kiềm tạo thành các muối kiềm không tan trong dầu nhưng có khả năng tan trong nước nên có thể được tách ra bằng cách lắng hay rửa nhiều lần Nhờ đó chỉ

số acid của dầu giảm và còn có thể loại một số tạp chất khác (Constantina Tzia cùng công

sự, 2015)

Trong suốt quá trình trung hòa, dầu được trộn với kiềm, dẫn đến sự hình thành của

xà phòng có thể tách ra khỏi dầu thô Dầu được làm nóng đến nhiệt độ xử lý tối ưu 70-80C trước khi thêm kiềm Khi phản ứng xà phòng hóa diễn ra, xà phòng được hình thành có xu hướng kết tụ và kết tủa dưới đáy Ngoài ra, nếu có gum, chúng bị thủy phân bởi nước trong dung dịch kiềm Khi phản ứng kết thúc, xà phòng được loại bỏ bằng cách ly tâm Sau đó dầu

14

được rửa bằng nước nóng để loại bỏ bất kỳ thành phần hòa tan trong nước có trong dầu như protein, acid amin tự do, amin trimethyl và histidine, các sản phẩm oxy hóa và phospholipids

Quá trình trung hòa xảy ra theo phản ứng:

Ngoài ra trong một số điều kiện khác có thể tạo ra “xà phòng”:

1.4.3 Tẩy trắng

Tẩy trắng là một trong những bước quan trọng nhất trong quy trình tinh luyện dầu thực vật hoặc động vật, nhằm nâng cao chất lượng dầu (Ming-Hong Ma and Chun-I Lin, 2004) Mục đích chính của tẩy trắng là giảm cường độ màu của dầu đã trung hòa bằng cách loại bỏ các thành phần không mong muốn như chlorophyll, carotenoid (Foletto, Volzone và Porto, 2006; Seiragakis và Petrakis 2000) cũng như chuẩn bị cho quá trình tinh luyện tiếp theo Quá trình tẩy trắng sẽ loại bỏ các sắc tố, làm mất màu dầu, giảm hàm lượng FFA, kim loại vi lượng dư và quá trình oxy hóa sản phẩm (peroxide) còn lại trong dầu sau khi trung hòa Từ đó có thể cải thiện giá trị cảm quan của dầu (Mauricio L Monte cùng cộng sự, 2015)

Tẩy trắng là một phương pháp phổ biến được sử dụng trong ngành công nghiệp chế biến dầu giúp loại bỏ sắc tố và làm mất màu dầu Các phương pháp tẩy trắng thường gặp là phương pháp tẩy trắng dùng nhiệt độ, oxy hóa hóa học và hấp phụ (Gunstone và Norris, 1983) Quá trình hấp phụ được phân làm 2 loại: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học Hấp phụ vật lý liên quan đến lực hút bề mặt – lực Vander Waals (liên kết lưỡng cực và liên kết hydrogen), không có sự trao đổi giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ Hấp phụ vật lý là một quá trình không có tính đặc hiệu và có thể đảo ngược Sự hấp phụ hóa học liên quan đến lực liên kết phân cực (liên kết ion và liên cộng hóa trị) Nếu liên kết giữa chất hấp phụ và chất

bị hấp phụ là liên kết cộng hóa trị thì sự hấp phụ đó gọi là hấp phụ hóa học yếu, nếu là liên kết ion thì gọi là sự hấp phụ hóa học mạnh (Mohamed, E F., 2011) Trong hầu hết các trường hợp thì sự hấp phụ thường là hấp phụ vật lý (McDougall G J., 1991)

Tẩy trắng chủ yếu là một quá trình hấp phụ nhiều chiều qua trung gian bằng cách tẩy trắng ở dạng tự nhiên hoặc hoạt hóa bằng acid (Dijkstra và Segers, 2007) Trong thực tế, các phản ứng phụ bất lợi cũng có khả năng xảy ra Để cải thiện hiệu suất tẩy trắng và hạn chế

Công nghệ siêu âm là công nghệ rất hữu ích vì có thể chuyển năng lượng ngay lập tức vào sản phẩm thực phẩm (W Jahouach-Rabai cùng công sự, 2008) Sóng siêu âm cường

độ cao là sóng cơ học mạnh mẽ đã được tìm thấy để cải thiện đáng kể việc tẩy trắng dầu ăn thông thường (Jahouach-Rabai et al., 2008) Khi sóng siêu âm lan truyền qua buồng tẩy trắng, nó tạo ra hiện tượng xâm thực Quá trình tẩy trắng hiệu quả sau khi áp dụng siêu âm chủ yếu liên quan đến cơ chế hấp phụ vật lý Các tác động cơ học chủ yếu là do sự xuất hiện đột ngột của bong bóng khí dẫn đến nhiễu loạn chất lỏng, tăng động lực học trong quá trình hấp phụ và tăng khả năng truyền khối Bên cạnh đó, sự ăn mòn bề mặt chất hấp phụ dẫn đến tạo ra nhiều vị trí hấp phụ hơn Tăng cường hiệu quả tẩy trắng, giảm sử dụng đất sét tẩy trắng, thời gian tẩy trắng ngắn hơn, giúp giảm tổng chi phí và tổn thất tẩy trắng là những lợi ích đáng chú ý nhất của việc sử dụng tẩy trắng có hỗ trợ siêu âm (Sara Asgari cùng công sự, 2018)

Giai đoạn tẩy trắng kết hợp với sóng siêu âm được thực hiện bằng cách sử dụng chất hấp phụ để loại bỏ các tạp chất có trong dầu Các chất hấp phụ thường có cấu tạo xốp ở dạng bột, tuy nhiên không nên quá mịn vì sau khi tẩy trắng thì rất khó tách ra khỏi dầu Các loại chất hấp phụ thường dùng trong tinh luyện dầu mỡ là bentonite, than hoạt tính, silica,… (Patterson, 1992; O’Brien, 2004) Trong các chất hấp phụ thường dùng để tẩy trắng màu dầu thì bentonite và than hoạt tính được sử dụng rộng rãi do có tính chọn lọc với phospholipid, khả năng tẩy màu cao, làm giảm các dư lượng kim loại có trong dầu, và đặc biệt là khả năng

loại bỏ các hydrocacbon thơm đa vòng như Polycyclic aromatic hydrocarbons - PAH mà

quá trình khử mùi không loại bỏ được (Patterson, 1992) Vì khả năng hấp phụ tạp chất, màu,…của bentonite tương đối cao cũng như giá thành lại rẻ, cho nên chúng tôi lựa chọn chất hấp phụ là bentonite để tẩy trắng dầu kết hợp với sử dụng sóng siêu âm

• Bentonite

Bentonite là một loại đất sét tẩy trắng, được sử dụng như một chất tẩy trắng trong công nghiệp dầu (Khan, A., và cộng sự, 2009; Belver C và cộng sự, 2002; Min-Yu Teng,

16

Su-Hsia Lin., 2006) Các ứng dụng quan trọng của bentonite là tẩy trắng và ổn định dầu thực vật, động vật, Nó có thể giúp loại bỏ các màu không mong muốn bằng cách giảm chất diệp lục, carotene và các chất màu khác, giảm hàm lượng Cu2+, Fe3+, phospholipid và xà phòng và để hạn chế sự gia tăng acid béo tự do trong quá trình tẩy trắng (WU Zhansheng cùng công sự, 2006) Bentonite gồm 2 loại: bentonite tự nhiên và bentonite dạng hoạt tính

Bentonite tự nhiên có chứa một số hoạt chất tẩy trắng Bao gồm một số silicat phân lớp như bentonite, fadegorskite, hectorite hoặc sepiolite Những khoáng chất này có khả năng hấp thụ cao do diện tích bề mặt của chúng lớn Bentonite tự nhiên thông thường chỉ cần xử lý bằng phương pháp vật lý như sấy, nung, nghiền là có thể sử dụng được (W Zschau, 1987)

Bentonite dạng hoạt tính: So với bentonite tự nhiên, thì bentonite dạng hoạt tính có khả năng hấp thụ tốt hơn Nguyên liệu ban đầu thường là bentonite tự nhiên sau đó được kích hoạt bằng cách tiếp xúc với acid (acid sulfuric hoặc hydrochloric) ở nhiệt độ cao trong vài giờ Cách xử lý này làm tăng đáng kể diện tích bề mặt của bentonite với diện tích bề mặt ban đầu từ 40-60m2/g và diện tích sau xử lý khoảng 250-350 m2/g (R Fahn, 1973) Sau khi kích hoạt, acid và các yếu tố hòa tan phải được loại bỏ bằng cách lọc và rửa nước, tiếp đến

là sấy khô và xay nhuyễn theo kích thước

• Cấu trúc Bentobite

Hình 1.3 Cấu trúc bentonite