Nghiên cứu trích ly dầu thô từ thịt quả bơ

Nghiên cứu thăm dò ảnh hưởng của hàm lượng ẩm đến hiệu suất trích ly dầu và chất lượng dầu thô từ thịt trái bơ thu được từ quá trình trích ly.... Sơ đồ bố trí thí nghiệm thăm dò ảnh hưởn

LỜI CẢM ƠN

Việc phấn đấu để trở thành một người thành đạt luôn là mơ ước của sinh viên

Để ước mơ đó trở thành hiện thực thì trước hết mỗi sinh viên phải học tập, trau dồi kiến thức và bản thân phải luôn nổ lực hết mình Sau bốn năm học tập và nghiên cứu tại trường đại học Nha Trang, để đạt được kết quả như ngày hôm nay em đã nhận được

sự giúp đỡ của gia đình cũng như thầy cô và bạn bè Để bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới:

Ban giám hiệu và các phòng ban trường Đại học Nha Trang

Ban chủ nhiệm khoa Công nghệ thực phẩm cùng toàn thể thầy cô giáo trong khoa đã tận tình giúp đỡ giải đáp những thắc mắc khó khăn của em trong quá trình học tập và thực hiện đề tài

Cán bộ phòng Thí nghiệm các bộ môn công nghệ Thực phẩm, công nghệ Chế biến, công nghệ Sinh học, Hóa - Vi sinh đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành

Nha Trang, tháng 7 năm 2012

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC BẢNG iv

DANH MỤC HÌNH v

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii

LỜI MỞ ĐẦU viii

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU - 1 -

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU - 1 -

1.1.1 Nguồn gốc - 1 -

1.1.2 Phân loại thực vật học - 2 -

1.1.3 Tình hình sản xuất, tiêu thụ trái bơ trên thế giới và Việt Nam - 3 -

1.1.4 Thành phần hóa học của trái bơ - 4 -

1.1.5 Giá trị của trái bơ - 4 -

1.2 TỔNG QUAN VỀ DẦU BƠ - 6 -

1.2.1 Tình hình sản xuất dầu bơ trong nước và trên thế giới - 6 -

1.2.2 Thành phần hóa học của dầu bơ - 7 -

1.2.3 Tính chất vật lý của dầu - 11 -

1.2.4 Tính chất hóa học của dầu - 11 -

1.2.5 Các chỉ số hóa lý của dầu - 14 -

1.2.6 Giá trị của dầu bơ - 15 -

1.3 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH TÁCH CHIẾT DẦU - 16 -

1.3.1.Phương pháp ép - 16 -

1.3.2 Phương pháp trích ly - 18 -

CHƯƠNG II : ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - 24 -

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - 24 -

2.2 VẬT LIỆU DÙNG NGHIÊN CỨU - 24 -

2.2.1 Nguyên liệu - 24 -

2.2.2 Hóa chất - 25 -

2.2.3 Dụng cụ - trang thiết bị - 25 -

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - 25 -

2.3.1 Phương pháp thực nghiệm - 25 -

2.3.2 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm - 26 -

2.3.3 Phương pháp phân tích và xác định các chỉ tiêu sản phẩm - 26 -

2.4 BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM - 26 -

2.4.1 Quy trình dự kiến - 26 -

2.4.2 Nghiên cứu thăm dò ảnh hưởng của hàm lượng ẩm đến hiệu suất trích ly dầu và chất lượng dầu thô từ thịt trái bơ thu được từ quá trình trích ly - 28 -

2.4.3 Nghiên cứu tối ưu hóa công đoạn trích ly dầu thô từ thịt trái bơ - 30 -

2.4.4 Đánh giá chất lượng sản phẩm dầu thô được trích ly từ thịt trái bơ - 33 -

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN - 35 -

3.1 Ảnh hưởng của hàm lượng ẩm đến hiệu suất trích ly dầu và chất lượng dầu thô từ thịt trái bơ - 35 -

3.2 Tối ưu hóa công đoạn trích ly dầu thô từ thịt trái bơ - 41 -

3.3 Đánh giá chất lượng sản phẩm dầu thô được trích ly từ thịt trái bơ - 49 -

3.3.1 Đề suất quy trình hoàn thiện sản xuất dầu thô từ thịt trái bơ - 49 -

3.3.2 Chất lượng sản phẩm dầu thô từ thịt trái bơ được sản xuất theo phương pháp trích ly - 50 -

3.4 Tính toán sơ bộ giá thành sản phẩm sản xuất trong phòng thí nghiệm - 51 -

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN - 55 -

TÀI LIỆU THAM KHẢO - 56 -

PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các nước sản xuất bơ chính trên thế giới - 3 -

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của 100 (g) thịt trái bơ được trồng ở Ấn Độ - 4 -

Bảng 1.3 Thành phần các acid béo có trong dầu bơ thô - 8 -

Bảng 2.1 Mô hình tối ưu hóa hiệu suất trích ly dầu bơ tại công đoạn trích ly - 32 -

Bảng 2.2 Giá trị thực nghiệm của các thông số theo mã hóa - 32 -

Bảng 3.1 Bảng mô tả các chỉ tiêu cảm quan của bán thành phẩm sau khi sấy - 38 -

Bảng 3.2 Kết quả hiệu suất trích ly dầu thô từ thịt trái bơ tiến hành theo mô hình tối ưu hóa được thiết kế bằng phần mền tối ưu Design - Expert 8.0.7.1 Trial - 42 -

Bảng 3.3 Kết quả thực nghiệm tối ưu hiệu suất trích ly dầu - 48 -

Bảng 3.4 Một số chỉ tiêu hóa học của sản phẩm dầu thô từ trái bơ - 51 -

Bảng 3.5 Hiệu suất thu hồi dung môi theo phương pháp cô quay chân không - 52 -

Bảng 3.6 Chi phí sản xuất 1 lít dầu bơ trong phòng thí nghiệm 54

-DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cây và quả bơ - 1 -

Hình 1.2 Các sản phẩm dầu bơ - 6 -

Hình 1.3 Cấu tạo của Triglyceride - 7 -

Hình 1.4 Cấu tạo của glycerin - 9 -

Hình 1.5 Cấu tạo của phosphatid - 10 -

Hình 1.6 Chuỗi phản ứng oxy hóa lipid - 13 -

Hình 2.1 Trái bơ dùng thí nghiệm - 1 -

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình công nghệ trích ly dầu thô từ thịt trái bơ - 27 -

Hình 2.3 Mẫu bơ xay – bao gói hút chân không – cấp đông - 1 -

Hình 2.4 Mẫu bơ sấy - 1 -

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm thăm dò ảnh hưởng của hàm lượng ẩm đến hiệu suất trích ly dầu và chất lượng dầu thô từ thịt trái bơ thu được từ quá trình trích ly - 29 -

Hình 2.6 Sơ đồ mô tả các yếu tố chính ảnh hưởng đến công đoạn trích ly dầu - 31 -

Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm đánh giá chất lượng dầu thô - 34 -

Hình 3.1 Ảnh hưởng của hàm lượng ẩm đến hiệu suất trích ly dầu từ thịt trái bơ - 35 - Hình 3.2 Mẫu bơ tươi (M0) - 1 -

Hình 3.3 Mẫu bơ sấy đếnđộ ẩm 75 % (M1) - 1 -

Hình 3.4 Mẫu bơ sấy đếnđộ ẩm 60 % (M2) - 1 -

Hình 3.5 Mẫu bơ sấy đếnđộ ẩm 45 % (M3) - 1 -

Hình 3.6 Mẫu bơ sấy đếnđộ ẩm 30 % (M4) - 1 -

Hình 3.7 Mẫu bơ sấy đếnđộ ẩm 15 % (M5) - 1 -

Hình 3.9 Ảnh hưởng của hàm lượng ẩm đến chỉ số peroxyt của dầu thô được trích ly từ thịt trái bơ - 40 -

Hình 3.10 Biểu đồ bề mặt 3D ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/nguyên liệu và nhiệt độ đến hiệu suất trích ly dầu bơ - 45 -

Hình 3.11 Biểu đồ đường đồng mức ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/nguyên liệu và nhiệt độ đến hiệu suất trích ly dầu bơ - 46 -

Hình 3.12 Biểu đồ bề mặt 3D ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/nguyên liệu và thời gian đến hiệu suất trích ly dầu bơ - 46 -

Hình 3.13 Biểu đồ đường đồng mức ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/nguyên liệu và thời gian đến hiệu suất trích ly dầu bơ - 47 - Hình 3.14 Biểu đồ bề mặt 3D ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến hiệu suất trích

ly dầu bơ - 47 - Hình 3.15 Biểu đồ đường đồng mức ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến hiệu suất trích ly dầu bơ - 48 - Hình 3.16 Sơ đồ quy trình công nghệ hoàn thiện trích ly dầu thô từ thịt trái bơ - 49 - Hình 3.17 Sản phẩm dầu thô - 51 -

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

HSTL: Hiệu suất trích ly

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

GTTBLDTL: Giá trị trung bình lượng dầu trích ly

GTTBHSTL: Giá trị trung bình hiệu suất trích ly

ĐTB: Điểm trung bình

LỜI MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

Bơ là loại trái cây có hàm lượng dầu và protein cao, 100 gam bơ cung cấp từ

150 ÷ 300 calo, nó tạo ra một nguồn thức ăn dinh dưỡng quan trọng và là một trong những loại trái cây bổ dưỡng nhất trên thế giới Đặc biệt hàm lượng dầu trong trái bơ tương đối cao 15 ÷ 30 (%), ở dưới dạng nhũ dầu nên rất dễ tiêu hóa, cơ thể có thể hấp thu đến 92,8 (%) [18] Trong dầu bơ có hàm lượng chất béo không bão hòa cao (trên

85 (%)) như ω3, ω6 và ω9, tốt cho tim mạch và sức khỏe [17]

Ở nước ta, từ năm 2006 trở lại đây, mỗi năm cung ứng ra thị trường khoảng 80.000 tấn bơ, trong đó Đăk Lăk khoảng 40.000 tấn, Lâm Đồng khoảng 30.000 tấn, còn lại là các địa phương khác [1] Tuy nhiên, các sản phẩm chế biến từ bơ không nhiều, đa số chỉ được sử dụng như một món ăn sinh tố Do đó tuy bơ được cung ứng nhiều nhưng giá trị kinh tế vẫn chưa cao, giá thành thấp, giá trị sử dụng chưa cao

Như vậy, làm thế nào để nâng cao giá trị kinh tế và giá trị sử dụng trong thực phẩm cho nguồn nguyên liệu giàu dinh dưỡng này cần phải được nghiên cứu Đó là

những lý do khiến em chọn hướng nghiên cứu: “Nghiên cứu trích ly dầu thô từ thịt quả bơ”

Nội dung thực hiện của đề tài

- Tổng quan về nguyên liệu và các nghiên cứu trích ly dầu thô từ thịt quả bơ

- Xác định thành phần hóa học của nguyên liệu

- Xác định ảnh hưởng của độ ẩm nguyên liệu sau khi sấy đến hiệu suất trích ly, chất lượng cảm quan dầu thô từ thịt quả bơ

- Xác định ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật: thời gian trích ly, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nhiệt độ đến hiệu suất trích ly dầu thô từ thịt quả bơ

- Tính toán giá thành sản phẩm

Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Đưa ra dẫn liệu khoa học có giá trị tham khảo cho sinh viên ngành công nghệ thực phẩm

- Kết quả nghiên cứu là cơ sở cho các nhà máy sản xuất áp dụng nhằm nâng cao giá trị của trái bơ

- Tận dụng được nguồn nguyên liệu bơ ở tháng mùa vụ trong công nghệ chế biến thực phẩm

Ý nghĩa thực tiễn

- Làm phong phú thêm các sản phẩm từ trái bơ

- Nâng cao giá trị kinh tế của nguồn nguyên liệu bơ ở tháng mùa vụ

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Hình 1.1 Cây và qu b

Tên khoa học: Persea americana mill hay Persea gratissima gaern

Tên tiếng anh: Avocado

Cây bơ được du nhập vào Việt Nam năm 1940, người Pháp đưa vào trồng ở huyện Di Linh (Lâm Đồng) cho kết quả sinh trưởng tốt Đến năm 1958, phái đoàn viện trợ Hoa Kỳ đưa vào khoảng 60.000 hạt bơ và trồng ở ba Trung tâm thực nghiệm là Nông lâm súc miền đông Bảo Lộc (Lâm Đồng), Hưng Lộc (Đồng Nai) và Eakmat (Đăk Lăk) [1] Từ đó cây bơ được lan rộng ra ở các tỉnh khác

1.1.2 Phân loại thực vật học

Cây bơ là cây hai lá mầm, thuộc họ Lauraceae (Long não), có tên khoa học là

Persea Americana Tùy theo từng nước mà nó có tên gọi khác nhau: Anh gọi là

Avocado, Pháp gọi là Avocatier, Indonesia gọi là Adpukat, Việt Nam gọi là Bơ… Cây

bơ được phân thành 3 chủng chính là: Mexico, Guatemala, Antilles Chủng Guatemala

và West Indian (Antilles) được xếp vào loài Persea americana Mill Chủng Mexico được xếp vào loài Persea drymyfolia [22] Đặc tính của các chủng như sau:

Chủng Mexico: Là cây á nhiệt đới, cây nhỏ, có tán hẹp, lá màu xanh nhạt, khi

vò nát lá non có mùi anique (giống như mùi hồi) Trái nhỏ, thuông dài Vỏ mỏng, trơn tru, chuyển sang xanh, vàng xanh, hay đỏ tím, đỏ sẫm khi chín Hạt hơi lớn, vỏ hạt mỏng, khi chín hạt nằm lỏng trong lòng quả, lắc không kêu Thịt quả màu vàng kem hay vàng đậm Hàm lượng chất béo rất cao: 15 ÷ 30 (%) (trên thị trường gọi là bơ sáp) Đây là chủng bơ có chất lượng cao nhất và đặc tính chịu rét tốt nhất

Chủng Guatemala: Là cây cận nhiệt đới, cây có tán rộng nhiều cành rậm rạp, lá

màu xanh sẫm, khi vò lá không có mùi hôi Trái hình trứng hoặc hình quả lê Vỏ dày

và có sớ gỗ, khi chưa chín vỏ có màu xanh đậm, bóng và chuyển sang màu đỏ thẫm khi chín Hạt nhỏ và nằm sát trong lòng quả Mặt ngoài hạt láng hoặc trơn láng Thịt quả dày cơm, màu vàng pha xanh lá cây (viền ngoài gần vỏ) Hàm lượng chất béo trung bình: 12 ÷ 15 (%) Chủng này có sức chống chịu rét khá tốt

Chủng Antilles: Là cây nhiệt đới, cây có tán rộng, lá to, màu xanh nhạt, khi vò

lá không có mùi, vị gì Trái to, có nhiều hình dạng khác nhau Vỏ dày hơn chủng Mexico nhưng mỏng hơn chủng Guatemala, có màu xanh khi chín chuyển sang màu xanh hơi vàng cũng có khi đỏ thẫm Hạt to, lỏng, lắc kêu, mặt ngoài hạt sần sùi, vỏ bao hạt không dính với hạt Thịt quả có màu vàng kem Hàm lượng chất béo thấp: 7 ÷ 10 (%) Chủng này chịu rét yếu nhưng chịu nóng và mặn

1.1.3 Tình hình sản xuất, tiêu thụ trái bơ trên thế giới và Việt Nam

Trong các loại cây nhiệt đới và á nhiệt đới, bơ đứng vào bảng thứ 5 theo thống

kê của FAO (1977) [21] Tổng sản lượng thế giới là 1.221.000 tấn, tập trung ở các nước châu Mỹ về mặt tiêu thụ, các nước phát triển có nhu cầu ngày càng tăng đối với

mặt hàng ngày càng quen thuộc này

Theo thống kê của FAO (2005), toàn thế giới có 63 nước sản xuất trái bơ với tổng diện tích thu hoạch 392,5 nghìn ha, cho tổng sản lượng 3.222 nghìn tấn mỗi năm Năng suất trung bình 8,2 tấn/ha, với sản lượng xuất khẩu 491,5 nghìn tấn và cho giá trị xuất khẩu là 606,6 triệu USD Mexico là nước sản xuất bơ lớn nhất thế giới, chiếm 1/3 sản lượng của thế giới [20]

Bảng 1.1 Các nước sản xuất bơ chính trên thế giới Tên nước Sản lượng thế giới (%) Tên nước Sản lượng thế giới (%)

Thị trường tiêu thụ bơ chủ yếu ở trong nước như thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội, khu vực miền Tây Nam bộ và các tỉnh duyên hải miền Trung Ngoài các chợ đầu mối hoa quả, bơ còn được bán trong nhiều siêu thị Việc suất khẩu bơ vẫn chưa được đẩy mạnh

1.1.4 Thành phần hóa học của trái bơ

Thành phần hóa học của trái bơ tươi được trình bày ở bảng 1.2

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của 100 (g) thịt trái bơ được trồng ở Ấn Độ

(Nguồn: Madhav Rao và Abdul Khader (1977))

1.1.5 Giá trị của trái bơ

Cây bơ là cây ăn quả có hàm lượng dầu và protein cao, 100 gam bơ cung cấp từ

150 ÷ 300 calo, nó tạo ra một nguồn thức ăn dinh dưỡng quan trọng và là một trong những loại trái cây bổ dưỡng nhất trên thế giới Trái bơ chứa hơn 14 loại vitamine và khoáng chất bao gồm canxi, sắt, đồng, magie, photpho, kali, kẽm, mangan và selen Ngoài ra hàm lượng lipid trong trái bơ rất cao, ở dưới dạng nhũ dầu nên rất dễ tiêu hóa, cơ thể có thể hấp thu đến 92,8 (%) [18]

Các kết quả nghiên cứu ngày nay đã khẳng định: trái bơ không những là nguồn cung cấp năng lượng và vitamine mà còn cung cấp cho con người những lợi ích chức năng sinh lí đặc biệt có lợi cho sức khỏe, giúp các sản phụ giảm tỷ lệ sinh con dị tật, chống lại bệnh viêm gan C Theo định nghĩa của Mazza (1998) trái bơ được coi là thực phẩm chức năng vì các thành phần chống oxi hóa như vitamine E hoặc tocopherols và

glutathione đã được tìm thấy trong thịt trái bơ Các thành phần này có tác dụng chống oxi hóa, trung hòa các gốc tự do gây già cỗi tế bào, tim và làm giảm phát triển một số dạng ung thư như ung thư miệng và vòm họng (O’Toole, 2002; Heber, 2001)

Trái bơ cũng là nguồn giàu lutein (248mg/100g), là một loại carotene giúp bảo

vệ mắt đối với bệnh đục thủy tinh thể [20] Lượng hợp chất β–sitosterol trong trái bơ cũng cao như trong dầu đậu nành và olive, có tác dụng hạn chế sự phát triển các khối u gây ung thư (Heber, 2001)

Trong trái bơ có các hợp chất có lợi cho tim mạch, đó là các chất béo chất lượng cao có gốc là các acid ω3, ω6 và ω9, làm giảm lượng cholesterol xấu cho bệnh nhân có hàm lượng cholesterol cao Ngoài ra, trái bơ có lợi cho các bệnh nhân tiểu đường nhờ làm giảm triglyceride trong huyết tương máu

Tóm lại, trái bơ được đánh giá cao và được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau như ăn quả tươi, chế biến nhiều món ăn ngon như sinh tố bơ, salát, trộn với kem, xúp, nước xốt… Ngoài ra có thể dùng thịt trái bơ đắp lên da làm làn da tươi mát, giữ

độ căng mịn, làm chậm quá trình lão hóa da Ngày nay với công nghệ cao chiết xuất tinh dầu bơ, người ta dùng chúng trong công nghiệp mỹ phẩm, một phần dùng làm dầu

ăn chất lượng cao

1.2 TỔNG QUAN VỀ DẦU BƠ

Hình 1.2 Các s n ph m d u b 1.2.1 Tình hình sản xuất dầu bơ trong nước và trên thế giới

Trên thế giới, dầu bơ đã được sản xuất với số lượng lớn bằng nhiều phương pháp khác nhau như trích ly, ly tâm, lạnh ép… Nhà sản xuất dầu bơ lớn nhất là Mexico (34%), tiếp theo là Mỹ (8%), Israel (4%) và Nam Phi (2%) với tổng sản lượng ước tính

là 250.000 tấn [17] Đặc biệt, hiện nay tại New Zealand có 2 nhà máy chuyên sản xuất dầu bơ, với máy móc công nghệ tiên tiến sản xuất dầu theo phương pháp lạnh ép, cho dầu bơ với chất lượng cao Chất lượng dầu ngày càng cao và nhiều chủng loại, trước đây, dầu sản xuất ra chỉ đáp ứng công nghiệp mỹ phẩm, nay đã đáp ứng đa dạng cho

ngành thực phẩm Hiện nay, dầu bơ được người dân ở New Zealand và các nước trên thế giới ưa chuộng vì các đặc tính tốt của nó

Ở Việt Nam hiện nay, các nghiên cứu về các loại dầu thực vật tương đối nhiều như dầu điều, dầu gấc,… tuy nhiên các nghiên cứu về dầu bơ vẫn chưa nhiều, có một vài công trình nghiên cứu dầu bơ do sinh viên các trường đại học Công Nghiệp, đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh thực hiện nhưng vẫn chưa công bố rộng rãi Hiện tại các ứng dụng dầu bơ vào các sản phẩm vẫn chưa nhiều

1.2.2 Thành phần hóa học của dầu bơ

1.2.2.1 Các triglyceride

Triglyceride là thành phần chủ yếu của dầu chiếm từ 95 ÷ 98 (%) Triglyceride

là chất béo trung tính, là este được tạo thành từ phản ứng giữa glycerin và acid béo [8] Tùy thuộc vào các acid béo gắn vào các vị trí trên mạch carbon của glycerin mà ta xác định đặc tính và tính chất của triglyceride

Hình 1.3 C u t o c a Triglyceride

gọi là triglyceride đồng nhất, nếu khác nhau thì gọi là triglyceride hỗn tạp Đa số dầu đều ở dạng hỗn tạp, chỉ khi nào một loại acid béo nào đó có hàm lượng cao thì hàm lượng các triglyceride đồng nhất mới có số lượng rõ rệt

Khối lượng phân tử của triglyceride khá cao nên không bay hơi ngay cả trong

thủy phân thành các sản phẩm bay hơi Vì vậy người ta phải khử mùi dầu trong điều kiện chân không và nhiệt độ cao [9]

║

CH2 – O – C – R3

1.2.2.2 Các acid béo

Các acid béo trong dầu tồn tại ở 2 dạng: đa số ở dạng kết hợp trong glyceride và một lượng nhỏ ở trạng thái tự do Các glyceride có thể thủy phân tạo thành các acid béo theo phương trình:

Về cấu tạo, acid béo là những acid carboxylic mạch thẳng có cấu tạo khoảng

6 ÷ 30 nguyên tử carbon, phần lớn acid béo thiên nhiên có tổng số nguyên tử carbon là

số chẵn Acid béo được chia thành 2 nhóm:

nối đôi) [8]

Bảng 1.3 Thành phần các acid béo có trong dầu bơ thô

(Nguồn: Messrs McLachlan và Lazar (Pty) Ltd, Consulting Industrial Chemists, PO

Box 3344, Johannesburg, RSA.)

Từ bảng tóm tắt các acid béo trong dầu bơ thô ta có thể thấy tổng số các acid béo bão hòa là 14,17 (%), trong khi các acid béo chưa bão hòa có tổng số là 85,23 (%) Hàm lượng các acid béo chưa bão hòa có tỷ lệ cao do đó dầu bơ không đông ở nhiệt độ thường Tỷ lệ các acid béo chưa được phát hiện là 0,6 (%), điều này có thể là do các tạp chất có trong dầu thô

Cũng như nhiều hợp chất hữu cơ khác, acid béo cũng tồn tại các dạng đồng phân ở nhiều hình thức khác nhau do cấu tạo mạch hoặc cấu tạo không gian (đồng phân lập thể) Các acid béo càng chứa nhiều nối đôi càng có nhiều dạng đồng phân [16]

1.2.2.3 Glycerin

Trong dầu, glycerin tồn tại ở dạng kết hợp trong các glyceride Glycerin là rượu

ba chức, ở trạng thái nguyên chất glycerin là một chất lỏng quánh, không màu, không mùi, có tính hút nước mạnh, có vị ngọt Trong dầu, lượng glycerin thu được khoảng

8 ÷ 12 (%) so với trọng lượng dầu ban đầu

Hình 1.4 C u t o c a glycerin 1.2.2.4 Các thành phần phụ

Ngoài triglyceride và acid béo, trong dầu thô còn chứa một lượng nhỏ các hợp chất khác như: stearol, phosphatid, chất sáp, chất nhựa, chất màu, vitamine [9]

- Phosphatid: là những hợp chất glyceride phức tạp, trong đó có gốc của acid

phosphoric và bazơ nitơ Hai hợp chất điển hình quan trọng nhất là lecithine và cephaline Hàm lượng phosphatid trong các loại dầu khoảng 0,5 ÷ 3 (%) Trong nguyên liệu, phosphatid thường kết hợp với glucid khi chế biến, tạo nên hợp chất có

màu sẫm như melanophosphatid [9] Nên khi tinh chế cần loại bỏ hết phosphatid ra khỏi dầu

Hình 1.5 C u t o c a phosphatid

- Các sterol: là rượu cao phân tử có cấu tạo phức tạp và phân bố rộng rãi trong

tự nhiên, chúng tồn tại ở dạng este hoặc ở dạng tự do Chúng là thành phần chủ yếu của các chất không xà phòng hóa trong dầu Thường hàm lượng của những hợp chất này khoảng 1 (%) so với hàm lượng dầu trong nguyên liệu [9] Trong dầu thực phẩm cần loại trừ các thành phần này đến mức thấp nhất, phương pháp thông dụng nhất là lạnh đông dầu, stearol sẽ tách ra ở dạng rắn, sau đó phân ly ra khỏi dầu

- Các vitamine: trong dầu bơ có chứa nhiều loại vitamine như A, C, E, K và

vitamine nhóm B Đặc biệt hàm lượng vitamine E là 130 ÷ 200 (mg/kg) dầu bơ, cao hơn hàm lượng vitamine E trong dầu olive (100 ÷ 150 (mg/kg)) [10] Vitamine E, một chất chống oxi hóa tự nhiên, giúp phòng chống lão hóa da, trung hòa các gốc tự do gây già cỗi tế bào, tim và làm giảm phát triển một số dạng ung thư như ung thư miệng và vòm họng

- Các chất màu: dầu có màu sắc là do sự tồn tại của một số chất màu có tính hòa

tan trong dầu, chất tồn tại phổ biến nhất là carotenoid Chúng gồm khoảng 65 ÷ 70 (%) chất khác nhau có màu từ vàng sáng đến đỏ thẫm Diệp lục tố chlorofin cũng là một loại chất màu phổ biến trong dầu bơ, hàm lượng từ 40 ÷ 60 (ppm), cao gấp 10 lần trong dầu olive, chúng tạo màu xanh cho dầu [13] Tuy nhiên, chúng cũng làm cho dầu

dễ bị oxy hóa, gây hư hỏng dầu

- Các chất gây mùi: dầu nguyên chất không có mùi, trừ một số loại có mùi sẵn

từ dầu, còn đại bộ phận là do các sản phẩm phân hủy của dầu mỡ trong quá trình chế biến và tồn trữ Những hợp chất này phần lớn là các hydrocarbua và một số dẫn xuất

O ║

│

có chứa oxy khác Trong dầu cần loại hết mùi vị xấu, đồng thời phải tìm những biện pháp đề phòng sự biến mùi của dầu làm ảnh hưởng tới chất lượng và khẩu vị của thực phẩm chế biến [9]

1.2.3 Tính chất vật lý của dầu

no của dầu càng cao

- Độ nhớt của dầu bơ là 64,3 (mN/m)

càng lớn thì chỉ số khúc xạ càng cao

- Tính tan: dầu bơ tan tốt trong các dung môi hữu cơ không phân cực như ether dầu hỏa, xăng, hexane, heptane, benzene [19]

1.2.4 Tính chất hóa học của dầu

1.2.4.1 Phản ứng thủy phân và xà phòng hóa

Trong điều kiện có nước, nhiệt độ, ánh sáng, chất vô cơ, men lipase, kích thích quá trình thủy phân xảy ra, theo phản ứng:

C3H5(COOR)3 + 3H2O → 3RCOOH + C3H5(OH)3 (1)

Trong thực tế quá trình thủy phân xảy ra không đến cùng Vì vậy, sản phẩm thủy phân ngoài glycerin và acid béo tự do còn có diglyceride và monoglyceride [8]

Từ phương trình phản ứng (1) và (2) có thể viết tổng quát:

Đây là phản ứng cơ bản trong quá trình sản xuất xà phòng và glycerin từ dầu

1.2.4.2 Phản ứng cộng hợp

Trong điều kiện thích hợp các acid béo không no có trong dầu có thể thực hiện phản ứng cộng hợp với một số hợp chất khác Một trong những phản ứng quan trọng nhất là phản ứng hydro hóa, phản ứng này có tác dụng cộng hydro vào các nối đôi trên dây carbon của acid béo với sự hiện diện của chất xúc tác thích hợp nhằm làm giảm

số nối đôi trên dây carbon, làm cho dầu mỡ ổn định hơn, hạn chế được các quá trình như oxy hóa, trùng hợp của dầu mỡ Ngoài ra, phản ứng này còn có tác dụng giữ cho dầu không bị trở mùi khi bảo quản lâu [9]

–CH = CH– + H2 → – CH2 – CH2 – Phản ứng này có ý nghĩa thực tiễn quan trọng, đây chính là cơ sở lý thuyết cho quá trình chuyển đổi dầu từ thể lỏng sang thể rắn để sử dụng trong một số trường hợp đặc biệt (margarine, shorterning…)

Ngoài ra, thành phần acid béo của dầu thường chứa đồng thời acid oleic, acid linoleic, acid linolenic Mặc dù acid linolenic có vai trò sinh học quan trọng, nhưng nó cũng là nguyên nhân chính gây nên sự trở mùi của thực phẩm, vì thế quá trình hydro hóa chọn lọc để giảm bớt hàm lượng acid linolenic thường được tiến hành trong công

Đây là phản ứng cơ bản để biến triglyceride thành ester metyl của acid béo

thể tiến hành este hóa trao đổi với các rượu bậc một (như rượu metylic, etylic) tạo thành các este của các acid béo và rượu đơn chức

1.2.4.5 Phản ứng oxy hóa

Khi tiếp xúc với oxy không khí, glyceride, acid béo có thể tác dụng với oxy chủ yếu theo mạch carbon Kết quả của quá trình oxy hóa này làm xuất hiện những chất mới có tính chất mới Các sản phẩm thường là peroxyt, cetoacid, aldehyt [8]

Nếu quá trình oxy không sâu, sự thay đổi chủ yếu là tính chất cảm quan như mùi, vị của dầu Những thay đổi này gọi là sự ôi hỏng của dầu, thường xảy ra khi bảo quản ở các điều kiện thích hợp cho quá trình oxy hóa

Hình 1.6 Chu i ph n ng oxy hóa lipid

Trong đó : R là gốc acid béo tự do hoặc là gốc acid béo trong liên kết glyceride Trong một số trường hợp khác, quá trình oxy hóa sâu thì trong dầu xuất hiện

Năng lượng Ro [ O2 ] / RH RO2o Năng lượng/R’H

những tính chất lý, hóa mới Sản phẩm của oxy hóa dầu có thể chia làm 3 nhóm:

phân tử của chúng có các nhóm chức chứa oxy

1.2.4.6 Phản ứng trùng hợp

Dầu có chứa nhiều acid béo không no có thể phát sinh tác dụng trùng hợp Quá trình trùng hợp có thể là trùng hợp tự nhiên do nối đôi hoặc trùng hợp qua các sản phẩm oxi hóa, cuối cùng hình thành các hợp chất cao phân tử [9]

1.2.4.7 Tác dụng ôi chua của dầu

Dầu trong quá trình bảo quản thường phát sinh những biến đổi làm ảnh hưởng đến mùi vị, màu sắc gọi là sự ôi chua của dầu [9] Những nguyên nhân của quá trình này có thể là do ảnh hưởng của những tạp chất có trong dầu như nước, vi sinh vật, các enzyme thủy phân, các muối kim loại, hoặc do ảnh hưởng của các điều kiện ngoại cảnh như nhiệt độ, ánh sáng, không khí

1.2.5 Các chỉ số hóa lý của dầu

1.2.5.1 Chỉ số xà phòng hóa

Chỉ số xà phòng hóa của dầu là số miligam KOH cần thiết để trung hòa và xà phòng hóa toàn bộ các acid béo tự do và các acid béo có trong liên kết glycerit của 1(g) dầu mỡ [9]

Chỉ số xà phòng hóa có quan hệ chặt chẽ với cấu tạo của dầu mỡ, chỉ số xà phòng hóa càng cao chứng tỏ trong dầu có chứa nhiều acid béo phân tử lượng thấp và ngược lại

1.2.5.3 Chỉ số Iod

Chỉ số Iod là số gam Iod cần thiết để làm bão hòa các nối đôi trong mạch

carbon của phân tử acid béo chưa no có trong 100 (g) dầu [5]

Chỉ số Iod biểu thị lượng acid béo chưa no và mức độ chưa no của dầu, chỉ số Iod càng cao thì mức độ chưa no càng lớn và ngược lại

1.2.5.4 Chỉ số peroxyt

Chỉ số peroxyt là số gam iod được giải phóng khi tác dụng với 100 (g) chất béo

tác dụng với 1 (g) chất béo [5]

1.2.5.5 Chỉ số este

Chỉ số este là số miligam KOH cần thiết để xà phòng hóa hết lượng glycerin

có trong 1 (g) dầu mỡ, nó là hiệu số giữa chỉ số xà phòng hóa và chỉ số acid [9]

1.2.6 Giá trị của dầu bơ

Hàm lượng lipid trong trái bơ tương đối cao 15 ÷ 30 (%), ở dưới dạng nhũ dầu nên rất dễ tiêu hóa, cơ thể có thể hấp thu đến 92,8 (%) [18]

Trong dầu bơ có hàm lượng chất béo không bão hòa cao (trên 85 (%)) như ω3, ω6 và ω9, tốt cho tim mạch [17] Carranza và cộng sự (1997) đã nghiên cứu các bệnh nhân có hàm lượng cholesterol cao khi ăn nhiều bơ đã giảm được các lipoprotein tỉ trọng thấp (loại cholesterol có hại) và cholesterol tổng, trong khi đó các bệnh nhân ăn nhiều đậu nành và hướng dương không làm thay đổi được hàm lượng cholesterol tổng

Lerman và cộng sự (1994) đã kết luận rằng, bơ có lợi cho các bệnh nhân tiểu đường nhờ làm giảm triglyceride trong huyết tương máu

Ngoài ra, trong dầu bơ còn chứa hợp chất β–sitosterol có tác dụng hạn chế sự phát triển các khối u gây ung thư

Trong dầu còn chứa nhiều vitamine E có khả năng chống lão hóa da, tốt cho con người

Do đó, dầu bơ được đánh giá cao và được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau Trong ngành thực phẩm, dầu bơ được sử dụng như một loại dầu có chất lượng cao Tương tự như dầu olive, dầu bơ thường dùng để trộn với các món ăn khác như salat, rau trộn… Còn dùng để pha chế với các loại thảo mộc, chanh… vì màu sắc tuyệt vời của nó

1.3 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH TÁCH CHIẾT DẦU

Bơ là loại quả có giá trị dinh dưỡng khá cao, đặc biệt là dầu bơ được ứng dụng rất nhiều trong thực phẩm và mỹ phẩm, đem lại nhiều tác dụng tốt cho con người Hàm lượng dầu trong bơ khá cao (20 ÷ 30 (%) đối với bơ sáp) Do đó việc tách chiết dầu trong trái bơ là một vấn đề hết sức cần thiết Ngoài ra, việc tách chiết dầu còn góp phần làm phong phú các sản phẩm bơ, tăng giá trị của trái bơ trong nước

Tuy nhiên, các thành phần giá trị trong dầu bơ dễ bị thất thoát và biến đổi dưới tác động của các điều kiện của môi trường cũng như quá trình sản xuất, làm giảm chất lượng của dầu Vì vậy, trong kĩ thuật sản xuất dầu cần lựa chọn phương pháp tách chiết sao cho vừa đảm bảo hiệu suất lấy dầu cao, vừa đảm bảo chất lượng của dầu không bị giảm sút

Kĩ thuật sản xuất dầu có 2 phương pháp cơ bản: phương pháp ép và phương pháp trích ly

1.3.1 Phương pháp ép

1.3.1.1 Bản chất quá trình ép

Ép là quá trình tác động lực cơ học vào nguyên liệu, dưới tác dụng của lực nén các phần tử của nguyên liệu sát lại gần nhau, khi lực nén tăng lên, các phần tử của nguyên liệu bị biến dạng Các khoảng trống chứa dầu bị thu hẹp lại và đến khi lớp dầu

có chiều dày nhất định, dầu bắt đầu thoát ra [9]

Quá trình ép dầu ở nhiệt độ cao gọi là ép nóng, còn ép ở nhiệt độ vừa phải gọi

là ép nguội (ép sống)

1.3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ép

- Nếu tốc độ tăng áp lực quá nhanh sẽ làm bịt kín các đường thoát dầu làm dầu không thoát ra được, điều này thấy rõ ở các máy ép mà trong đó nguyên liệu không được đảo trộn

- Áp suất chuyển động của dầu trong các khe vách và các ống mao quản của tế bào nguyên liệu càng lớn, dầu chảy ra càng nhanh, muốn như thế thì ngoại lực tác dụng lên dầu phải lớn

 Ngoại lực tác động lên nguyên liệu gồm có hai phần: một phần tác động lên dầu và một phần tác động lên các phần tử rắn để làm các phần tử này biến dạng

Do đó, để cho áp lực tác động lên dầu lớn, ta cần phải thay đổi tính chất cơ lý của các

phần tử rắn (qua công đoạn chưng sấy) để làm giảm phần áp lực làm cho các phần tử biến dạng, nhờ đó, áp lực tác động lên phần dầu sẽ tăng [9]

 Tuy nhiên, việc tăng ngoại lực cũng thực hiện đến một giới hạn nào

đó, nếu vượt quá giới hạn này sẽ dẫn đến sự co hẹp các ống mao quản dẫn dầu hoặc các khe vách chứa dầu một cách nhanh chóng làm hiệu quả thoát dầu giảm

- Đường kính các ống mao quản chứa dầu cần phải đủ lớn trong suốt quá trình

ép để tránh việc dầu thoát ra quá chậm hoặc không thoát ra được [8]

 Trên thực tế, hiện tượng này thường xảy ra và để khắc phục cần phải tăng áp lực ép từ từ nhằm đảm bảo đủ thời gian cho lượng dầu chủ yếu kịp chảy ra

 Nếu áp lực ép tăng đột ngột, các ống mao quản chứa dầu nhanh chóng

bị hẹp lại hoặc bị bịt kín, dầu sẽ chảy ra chậm Mặt khác, nếu áp lực ép tăng mạnh trong giai đoạn đầu sẽ làm rối loạn sự chuyển động của nguyên liệu trong máy ép do dầu chảy ra mãnh liệt kéo theo nhiều cặn dầu

- Chiều dài các ống mao quản chứa dầu phải ngắn vì sự thoát dầu khi ép thường đi theo một phương chung và về phía có đoạn đường ngắn nhất Nếu đường chảy dầu càng dài thì thời gian chảy qua đoạn đường ấy càng lớn Ngoài ra, khi đường chảy dầu ngắn, số ống mao quản bị tắc trong quá trình ép cũng ít hơn Vì thế, để thực hiện việc ép dầu một cách triệt để thì lớp nguyên liệu trong máy ép phải đủ mỏng

- Thời gian ép phải đủ lớn, nếu thời gian ép quá ngắn, dầu chảy ra chưa hết, ngược lại, nếu thời gian ép quá dài sẽ ảnh hưởng đến năng suất máy ép Việc cải tiến cơ cấu máy ép cũng có thể rút ngắn được thời gian ép

- Độ nhớt của dầu phải nhỏ để trở lực khi dầu chuyển động nhỏ, từ đó thời gian để dầu thoát ra khỏi nguyên liệu sẽ ngắn Để độ nhớt của dầu nhỏ, nguyên liệu

ép phải có nhiệt độ cao và trong quá trình ép nhiệt độ phải ổn định [8]

 Khi nguyên liệu ép bị nguội, độ nhớt của dầu tăng và tính dẻo của nguyên liệu giảm, ảnh hưởng đến sự thoát dầu Tuy nhiên, khi nhiệt độ nguyên liệu ép quá cao, dầu sẽ bị oxy hóa mạnh, dầu sẽ bị sẫm màu và khô dầu sẽ bị cháy khét

 Vì thế, việc dùng nước hoặc dầu nguội để làm mát lòng ép là việc làm rất cần thiết, tránh được hiện tượng phát nhiệt khi máy ép làm việc

1.3.2 Phương pháp trích ly

1.3.2.1 Bản chất quá trình trích ly

Bản chất của quá trình trích ly là sự rút chất hòa tan trong chất lỏng hay chất rắn bằng một chất hòa tan khác (gọi là dung môi) nhờ quá trình khuếch tán giữa các chất có nồng độ khác nhau [9]

Trích ly chất hòa tan trong chất lỏng được gọi là trích ly lỏng, còn trích ly chất hòa tan trong chất rắn là trích ly chất rắn

Trong thực phẩm quá trình trích ly thường là quá trình hòa tan chất rắn vào trong dung môi, quá trình này xảy ra cho đến khi đạt đến sự cân bằng giữa các cấu tử cần trích ly ở mặt ngoài và bên trong nguyên liệu Bản chất của trích ly là quá trình khuếch tán phân tử và quá trình khuếch tán đối lưu

pM



Trong đó :

 Khuếch tán đối lưu

Là hình thái di chuyển của vật chất trong dung dịch ở phạm vi nhỏ Sự khuếch tán đối lưu chịu sự tác động chủ yếu của sự chênh lệch nồng độ Nồng độ càng lớn thì

hiệu suất di chuyển từ vùng nồng độ cao tới vùng nồng độ thấp càng lớn Quá trình này chủ yếu là sự chuyển động của phân tử chất tan trên bề mặt vật liệu vào dung môi dựa vào ngoại lực bên ngoài

Phương trình khuếch tán đối lưu:

dS    F dc d 

β: hằng số tốc độ khuếch tán đối lưu

Trong quá trình trích ly thì 2 quá trình khuếch tán này xảy ra là song song nhau

Sự di chuyển vật chất trong khuếch tán phân tử dựa trên động năng của chuyển động nhiệt còn khuếch tán đối lưu sự di chuyển dựa vào lực tác động bên ngoài [10]

Từ hai phương trình khuếch tán trên cho thấy tốc độ của quá trình khuếch tán chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố: nhiệt độ, độ nhớt của môi trường khuếch tán (dung môi), thời gian khuếch tán, sự chênh lệch nồng độ chất khuếch tán, tốc độ khuấy đảo…

Như vậy, muốn tăng hiệu quả của quá trình khuếch tán cần tác động vào nhiệt

độ khuếch tán, thời gian khuếch tán, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu…

Trong đề tài này đã tác động đến độ ẩm nguyên liệu, nhiệt độ trích ly, thời gian trích ly, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, để nghiên cứu hiệu suất của quá trình trích ly lipid

từ trái bơ

1.3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly

a Ảnh hưởng của độ ẩm trong nguyên liệu

Nguyên liệu có độ ẩm cao sẽ làm chậm quá trình khuếch tán và gây sự dính bết giữa các phân tử Nước còn lại trong nguyên liệu (nước tự do và nước liên kết) cản trở

sự tiếp xúc của dung môi với dầu, làm giảm tốc độ di chuyển của dung môi vào bên trong nguyên liệu, làm chậm quá trình khuếch tán đối lưu và khuếch tán phân tử Do

đó cần phải chọn độ ẩm trong nguyên liệu phù hợp với quá trình trích ly để đảm bảo hiệu suất trích ly, chất lượng sản phẩm và hiệu quả kinh tế

Các loại hạt khác nhau có độ ẩm thích hợp riêng để trích ly bằng dung môi Theo Kitrigin (1976), độ ẩm thích hợp của hạt hướng dương từ 8 ÷ 10 (%) trong xăng, trong khi đó ẩm độ của đậu nành là 14 (%) trong etanol [7]

b Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu

- Khi tỷ lệ dung môi/nguyên liệu thấp thì lượng chất trích ly vào dung môi thấp, kéo dài thời gian trích ly làm giảm chất lượng sản phẩm

- Khi tỷ lệ dung môi/nguyên liệu tăng thì sẽ tạo chênh lệch nồng độ lớn, lượng chất trích ly tăng do đó thời gian trích ly sẽ giảm Tuy nhiên, nếu tỷ lệ dung môi/nguyên liệu cao quá thì hiệu quả trích ly không tăng thêm nữa mà lại hao tốn dung môi, giảm hiệu quả kinh tế

- Do đó cần phải chọn tỷ lệ dung môi/nguyên liệu phù hợp với quá trình trích

ly để đảm bảo hiệu suất trích ly, chất lượng sản phẩm và hiệu quả kinh tế

c Ảnh hưởng của loại dung môi

Các loại dung môi khác nhau sẽ phù hợp với việc trích ly các thành phần khác nhau vì chúng khác nhau về độ phân cực, độ nhớt, sức căng bề mặt Các yếu tố này đều làm ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly

- Độ phân cực của dung môi

Dung môi ít phân cực thì dễ hòa tan các chất không phân cực và khó hòa tan các chất có nhiều nhóm phân cực Ngược lại, dung môi phân cực mạnh thì dễ hòa tan các chất có nhiều nhóm phân cực và khó hòa tan các chất ít phân cực

Dựa vào độ phân cực của dung môi người ta phân loại như sau:

benzene…

ethylacetat

ngắn (methanol, ethanol, isopropanol )

Trong các yêu cầu và điều kiện lựa chọn dung môi, khả năng hòa tan các chất cần trích ly là quan trọng nhất Khả năng hòa tan lại liên quan chặt chẽ với độ phân cực của dung môi

-CONH2, thường dễ tan trong các dung môi phân cực

-C2H5, các nhóm đồng đẳng, thường dễ tan trong dung môi không phân cực

- Độ nhớt, sức căng bề mặt của dung môi

Dung môi có độ nhớt càng thấp hoặc sức căng bề mặt càng nhỏ thì càng dễ thấm vào nguyên liệu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chiết xuất và ngược lại

d Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly

Khi nhiệt độ tăng thì lượng chất khuếch tán vào dung môi tăng và độ nhớt của dầu giảm, do đó sẽ tạo điệu kiện thuận lợi cho quá trình trích ly Tuy nhiên, khi nhiệt

độ tăng sẽ gây bất lợi cho quá trình trích ly trong một số trường hợp sau:

gây phá huỷ một số hoạt chất như vitamine, glycosid, alcaloid

mà độ tan của tạp cũng đồng thời tăng theo, dịch chiết sẽ bị lẫn nhiều tạp Khi nhiệt

độ tăng tinh bột bị hồ hoá, độ nhớt của dịch chiết sẽ bị tăng, gây khó khăn cho quá trình trích ly, tinh chế

thì dung môi dễ bị hao hụt, khi đó thiết bị phải kín và phải có bộ phận hồi lưu dung môi

o Từ những phân tích trên ta thấy tuỳ từng trường hợp cụ thể mà cần lựa chọn nhiệt độ sao cho phù hợp

e Ảnh hưởng của thời gian trích ly

Khi bắt đầu trích ly, các chất có phân tử lượng nhỏ sẽ được hòa tan và khuếch tán vào dung môi trước, sau đó mới đến các chất có phân tử lượng lớn (thường là tạp như nhựa, keo ) Do đó, nếu thời gian trích ly ngắn thì không chiết được hết các chất trong nguyên liệu, nhưng nếu thời gian trích ly quá dài, dịch chiết sẽ bị lẫn nhiều tạp, gây bất lợi cho các công đoạn sau

Tóm lại, cần phải lựa chọn thời gian trích ly sao cho phù hợp với thành phần nguyên liệu, dung môi, phương pháp trích ly và đảm bảo hiệu quả kinh tế cho quá trình trích ly

1.3.2.3 Phân loại các phương pháp trích ly

Có nhiều cách phân loại, dựa vào những yếu tố khác nhau

- Dựa vào nhiệt độ, có các phương pháp chiết sau: chiết nóng, chiết nguội (ở

1.3.2.4 Lựa chọn dung môi cho quá trình trích ly

a Yêu cầu của dung môi

- Phải có tính hòa tan chọn lọc, tức là hòa tan tốt các chất cần tách mà không được hòa tan hoặc hòa tan rất ít các chất khác Đây là tính chất rất cơ bản không thể thiếu được

- Không có tác dụng hóa học với các cấu tử của dung dịch

- Nếu trích ly lỏng yêu cầu khối lượng riêng () của dung môi khác xa với  dung dịch

- Không phá hủy thiết bị

- Không bị biến đổi thành phần khi bảo quản

- Không độc khi thao tác, không tạo hỗn hợp nổ với không khí

b Các dung môi dùng trong trích ly dầu

Trong công nghiệp trích ly dầu thực vật, người ta thường dùng các loại dung môi như hidrocarbon mạch thẳng từ các sản phẩm của dầu mỏ, hidrocarbon thơm, rượu béo, hidrocarbon mạch thẳng dẫn xuất clo Trong số đó phổ biến nhất là hexane, pentane, propane và butane Ngoài ra còn có các loại dung môi khác như sau:

 Rượu etylic: thường dùng nồng độ 96 (%) để trích ly

được xem là dung môi chuyên dùng đối với các nguyên liệu có chứa nhiều photphatid vì nó chỉ hòa tan dầu mà không hòa tan photphatid

hóa, dễ bay hơi, trơ hóa học với nguyên liệu và thiết bị Ngoài ra, việc sử dụng Frêon 12 cho ta khả năng phòng tránh cháy nổ dễ dàng

c Tìm hiểu dung môi sử dụng trong đề tài

Dung môi được sử dụng trong đề tài là hexane

Hexane là một hóa chất được sản xuất từ dầu thô, là một chất lỏng không màu có mùi khó chịu, bay hơi rất dễ vào không khí và ít tan trong nước Rất dễ cháy và hơi có thể gây nổ Có thể bắt cháy bởi nhiệt, lửa

Hexane được đựng trong chai thủy tinh, đảm bảo các yêu cầu sau:

Làm dung môi ly trích các loại dầu thực vật như dầu đậu nành, dầu lanh, dầu

bơ, dầu đậu phộng và dầu hướng dương

Dùng làm chất tẩy trong ngành dệt, đồ trang trí nội thất, ngành sản xuất giày, công nghiệp in đặc biệt in bằng máy in quay

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Lipid được chiết tách từ thịt trái bơ sáp bằng phương pháp trích ly sử dụng dung môi là hexane Theo phương pháp này, trái bơ được xử lý để loại bỏ vỏ, hạt sau

đó đem xay và sấy đến độ ẩm thích hợp Bơ sau khi sấy đến độ ẩm thích hợp được đem đi trích ly trong dung môi hexane để tách lipid ra khỏi bơ Hỗn hợp trích ly được đem đi tách dung môi để được lipid là đối tượng nghiên cứu trong đề tài này

2.2.1 Nguyên liệu

Trái bơ có tên khoa học là Persea americana mill, tên tiếng Anh thường dùng là

avocado

Cây bơ có nguồn gốc từ vùng

Guatemala và quần đảo Antilles),

được du nhập vào Việt Nam năm

1940, người Pháp đã đưa vào trồng ở

huyện Di Linh (Lâm Đồng), sau đó

được trồng thử nghiệm ở Bảo Lộc

(Lâm Đồng), Hưng Lộc (Đồng Nai)

và Eakmat (Đăk Lăk) Tại Việt Nam,

từ năm 2006 lại đây, mỗi năm cung

có những đặc điểm sau:

Hình 2.1 Trái b dùng thí nghi m

 Trái nguyên vẹn, màu xanh bóng, đạt độ chín kĩ thuật, khi chín có màu xanh hoặc tím

2.2.2 Hóa chất

Hóa chất dùng trong đề tài là hexane

Thám, Nha Trang, Khánh Hòa

trước và sau khi xử lí

trong công đoạn sấy

công đoạn trích ly

thu được dung môi và dầu

quản và đồng nhất mẫu

2.3.1 Phương pháp thực nghiệm

Các thí nghiệm được tiến hành theo phương pháp thăm dò cổ điển và sau đó tối

ưu hóa quá trình tách chiết dầu từ thịt trái bơ bằng phương pháp trích ly theo phần mềm Design - Expert 8.0.7.1 Trial

2.3.2 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm

Số liệu thực nghiệm được xử lý theo phương pháp thống kê và vẽ đồ thị với sự hỗ trợ của phần mềm Microsoft Excel 2007

2.3.3 Phương pháp phân tích và xác định các chỉ tiêu sản phẩm

khối lượng không đổi theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3700:1990 (Phụ lục 1)

- Phương pháp đánh giá cảm quan bán thành phẩm sau khi sấy theo TCVN 3215:1979 (Phụ lục 2)

- Xác định chỉ số acid theo TCVN 6217:2007 (ISO 660:1996) (Phụ lục 3)

- Xác định chỉ số iod theo TCVN 6122:2007 (ISO 3961:1996) (Phụ lục 4)

- Xác định chỉ số peroxyt theo TCVN 6121:2007 (ISO 3960:2001) (Phụ lục 5)

- Xác định phần trăm hàm lượng lipid trong nguyên liệu ban đầu và trong bán thành phẩm sau công đoạn sấy theo phương pháp Folch (Phụ lục 6)

2.4.1 Quy trình dự kiến

 Sơ đồ quy trình dự kiến

Hình 2.2 S đ quy trình công ngh trích ly d u thô t th t trái b

 Thuyết minh quy trình

Dầu thô

- to = 35oC

- w = 30%

- Dung môi/nguyên liệu: 14/1

- t = 4,5h

- to = 55oC Dung môi

- Xay nhuyễn

Nguyên liệu sau khi xử lý được đem

đi xay nhuyễn để đồng nhất mẫu Chia nhỏ

mẫu và tiến hành bao gói hút chân không

Sau đó cấp đông ở nhiệt độ -18 ÷ - 20oC

để sử dụng trong quá trình làm thí nghiệm

- Sấy

Nguyên liệu sau khi xay được đem

đi sấy đến độ ẩm thích hợp nhằm giảm

lượng dung môi và tăng hiệu suất trích ly

- Trích ly

Nguyên liệu sau khi sấy được trích ly

bằng cách ngâm chiết Trong quá trình ngâm

kết hợp với khuấy đảo để tăng hiệu suất trích

ly Sau khi trích ly xong hỗn hợp dung môi

và dầu được tách ra khỏi bã

- Thu hồi dung môi

Hỗn hợp dung môi và dầu được tách

ra bằng thiết bị cô quay chân không Dưới

áp suất thấp, nhiệt độ sôi của hỗn hợp được hạ thấp, dung môi sôi và bay hơi, hơi bay lên gặp lạnh ngưng tụ vào bình chứa dung môi, còn lại là dầu

2.4.2 Nghiên cứu thăm dò ảnh hưởng của hàm lượng ẩm đến hiệu suất trích ly dầu và chất lượng dầu thô từ thịt trái bơ thu được từ quá trình trích ly

 Mục đích của thí nghiệm

lượng dầu thô từ thịt trái bơ thu được từ quá trình trích ly

 Tăng hiệu suất trích ly

 Giảm lượng dung môi trích ly, tăng hiệu quả kinh tế

Tuy nhiên, phải đảm bảo được chất lượng dầu

Hình 2.3 M u b xay – bao gói hút chân không – c p đông

Hình 2.4 M u b s y

 Sơ đồ bố trí thí nghiệm

Hình 2.5 S đ b trí thí nghi m thăm dò nh h ng c a hàm l ng m đ n hi u

su t trích ly d u và ch t l ng d u thô t th t trái b thu đ c t quá trình trích ly

 Thuyết minh

Thí nghiệm được tiến hành với 6 mẫu Một mẫu tươi, giữ nguyên độ ẩm ban

Phân tích số liệu, chọn độ ẩm thích hợp để cho hiệu suất

trích ly dầu và chất lượng dầu thích hợp nhất

Dung môi

Thu hồi dung môi Trích ly (ngâm – chiết)

- Dung môi/nguyên liệu: 12/1 (v/w)

Độ ẩm

15 (%)

Dung môi

Các mẫu được cho vào đĩa petri và đem đi sấy Quá trình sấy được thực hiện

Tiến hành đánh giá cảm quan bán thành phẩm sau khi sấy

Tiếp theo, ta đem cả 6 mẫu đi tách dầu bằng phương pháp trích ly, tiến hành thu hồi dung môi Xác định hiệu suất trích ly của các mẫu Từ đó đánh giá hiệu suất trích

ly dầu của các mẫu

Đồng thời ta đem lượng dầu tách chiết được đi xác định chỉ số peroxyt, nhằm đánh giá chất lượng dầu giữa các mẫu

Mỗi mẫu ta lặp lại thí nghiệm 3 lần

Sau cùng, phân tích số liệu và chọn ra độ ẩm thích hợp để cho hiệu suất dầu và chất lượng dầu thích hợp nhất

2.4.3 Nghiên cứu tối ưu hóa công đoạn trích ly dầu thô từ thịt trái bơ

 Mục đích

gian trích ly tối ưu nhất ở công đoạn trích ly dầu sao cho hiệu suất trích ly dầu là cao nhất

 Sơ đồ bố trí thí nghiệm

Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly, qua tham khảo các tài liệu có liên quan và tiến hành các thí nghiệm thăm dò, đề tài đã chọn ra được các yếu tố:

 Cố định loại dung môi là: Hexane

 Tỉ lệ dung môi/nguyên liệu, nhiệt độ trích ly, thời gian trích ly là các yếu tố cần tối ưu

Hình 2.6 S đ mô t các y u t chính nh h ng đ n công đo n trích ly d u Các thông số cần tối ưu là:

 Tỉ lệ dung môi/nguyên liệu nằm trong khoảng: 15 ÷ 20 (v/w)

C)

 Thời gian trích ly nằm trong khoảng: 3 ÷ 5 (h)

Thí nghiệm được tiến hành trong các bình tam giác với các thông số được bố trí theo mô hình tối ưu hóa bậc 2 Box - Behnken được thiết kế bởi phần mền tối ưu Design – Expert 8.0.7.1 Trial, được trình bày trong bảng 2.1