Báo cáo môn hóa học thực phẩm: Phản ứng hidro hóa lipid

Đề tài 9 - Phản ứng Hydro Hóa Lipid 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH KHOA KĨ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM * BÀI BÁO CÁO MÔN HÓA HỌC THỰC PHẨM Khoa: KỸ THUẬT HÓA HỌC ĐỀ TÀI 9 – Phản ứng Hydro Hóa Lipid Giáo Viên Hướng Dẫn: Tôn Nữ Minh Nguyệt Nhóm sinh viên thực hiện: 1. Nguyễn Thị Thanh Trúc 61204185 2. Nguyễn Thị Lệ Viên 61204484 3. Nguyễn Thị Như Trinh 61204024 TP HCM, Tháng 11/2013 Đề tài 9 - Phản ứng Hydro Hóa Lipid 2 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH KHOA KĨ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM * BÀI BÁO CÁO MÔN HÓA HỌC THỰC PHẨM Khoa: KỸ THUẬT HÓA HỌC ĐỀ TÀI 9 – Phản ứng Hydro Hóa Lipid Giáo Viên Hướng Dẫn: Tôn Nữ Minh Nguyệt Nhóm sinh viên thực hiện: 1 Nguyễn Thị Thanh Trúc 61204185 2 Nguyễn Thị Lệ Viên 61204484 3 Nguyễn Thị Như Trinh 61204024 TP HCM, Tháng 11/2013 Đề tài 9 - Phản ứng Hydro Hóa Lipid 3 Lời mở đầu ……………………………………………………………………………………….5 I.Giới thiệu chung về lipid ………………………………………………………………………6 I.1. Khái niệm ……………………………………………………………………………… 6 I.2. Phân loại lipid ………………………………………………………………………… 6 I.3. Các phản ứng đặc trưng ……………………………………………………………… 6 II. Bản chất phản ứng hidro hóa lipid …………………………………………………………7 II.1. Bản chất ……………………………………………………………………………… 7 II.2. Điều kiện phản ứng trong công nghiệp ……………………………………………….8 II.3. Phân loại phản ứng hydro hóa lipid ………………………………………………… 9 III. Thiết bị hydro hóa ………………………………………………………………………… 9 IV. Ứng dụng ………………………………………………………………………… …… 10 IV.1.Margarine …………………………………………………………………………….11 IV.2. Shortening ………………………………………………………………………… 12 IV.3 Mayonnaise ………………………………………………………………………… 13 V: Hạn chế: …………………………………………………………………………………… 14 Mối nguy hiểm của trans fatty acid ………………………………………………………14 VI: Những vấn đề khác: ……………………………………………………………………….15 VI.1 Nên ăn bao nhiêu trans fatty acid là hợp lý ? …………………………………… 15 VI.2 Cách hạn chế acid béo trans trong thực phẩm ? 15 VI.3 Có thể thay thế chất béo trans được không ? …………………………………… 15 Tài liệu tham khảo ………………………………………………………………………….….16 Đề tài 9 - Phản ứng Hydro Hóa Lipid 4 Hình II.1 – Hydrogenation of Oleic acid ……………………………………………………………… 7 Hình II.2 Cơ chế phản ứng Hydro hóa với xúc tác rắn (NiSO4 và CuSO4…) 8 Hình III.1.Mô hình hydro hóa lipid trong phòng thí nghiệm……………………………………… 9 Hình III.3. Tháp hydro hóa lipid trong công nghiệp ……………………… …………………… 10 Hình III.2. Mô hình nguyên lý hoạt động …………………………………………………….……. 10 Hình IV.1 Một mẫu sản phẩm Margaring ………………………………………………………… 12 Hình IV.2 Một mẫu shortening …………………………………………………………… ……… 12 Hình V.1 Một số lại thực phâm chứa trans-fatty acid……………………………………… …… 14 Đề tài 9 - Phản ứng Hydro Hóa Lipid 5 Lipid là chất có vai trò quan trọng đối với cơ thể người cũng như trong chế biến thực phẩm. Nó là một trong ba thành phần cơ bản (lipid, glucid, protein) cấu thành bữa ăn và trong quá trình hoạt động sinh lí của cơ thể. Nhu cầu chất béo chiếm từ 15% - 30% trên tổng năng lượng mang lại từ khẩu phần ăn. Trong công nghệ thực phẩm, lipid giúp tăng độ cảm quan của thực phầm và làm phong phú thêm cho sản phẩm thực phẩm.Trong bài tiểu luận này, chúng tôi sẽ trình bày một trong những phản ứng đặc trưng được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp bảo quản lipid, đó là phản ứng hydro hóa lipid. Trong thời gian tìm hiểu đề tài, chúng tôi đã cố gắng tìm kiếm tài liệu để hoàn thành báo cáo này. Mặc dù bài báo cáo tiểu luận đã được thực hiện một cách rất nghiêm túc và đã hoàn thành nhưng không tránh khỏi những thiếu sót. Do đó, chúng tôi rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để bài báo cáo được hoàn thiện hơn. Từ đó, tích lũy những kinh nghiệm bổ ích cho cuộc sống cũng như nghề nghiệp trong tương lai. Đề tài 9 - Phản ứng Hydro Hóa Lipid 6 I:Giới thiệu chung về lipid: I.1. Khái niệm: Là những hợp chất hữu cơ có trong tế bào sống, không hòa tan trong nước nhưng hòa tan trong các dung môi hữu cơ không phân cực như clorofom, xăng dầu… I.2. Phân loại lipid: Được chia làm 2 nhóm là lipid đơn giản và lipid phức tạp Lipid đơn giản: sáp, steroid, triglixerit, Lipid phức tạp: photpholipid…. I.3. Các phản ứng đặc trưng: a. Phản ứng thủy phân trong môi trường axit Triglixerit Glixerol Axit béo .b. Phản ứng xà phòng hóa Triglixerit Glixerol Xà phòng Đề tài 9 - Phản ứng Hydro Hóa Lipid 7 .c. Phản ứng hidro hóa: Triolein (lỏng) Tristearin (rắn) d. Phản ứng oxi hóa - Nối đôi C = C ở gốc axit không no của chất béo bị oxi hóa chậm bởi oxi không khí tạo thành peoxit, chất này bị phân hủy thành các sản phẩm có mùi khó chịu. Đó là nguyên nhân của hiện tượng dầu mỡ để lâu bị ôi. II. Bản chất phản ứng hidro hóa lipid II.1. Bản chất : -Là phản ứng có xúc tác, kết hợp nguyên tử hiđro vào nối đôi của axit béo chưa no trong nguyên tử tryglyceride tạo hợp chất có mức độ no lớn hơn Ví dụ như quá trình làm no của Oleic Acid: Hình II.1 – Hydrogenation of Oleic acid [1] Đề tài 9 - Phản ứng Hydro Hóa Lipid 8 Oleic Acid tồn tại dạng lỏng, ở nhiệt độ phòng. Nhờ xúc tác Platinum ở 60 độ C,những phân tử Hidro tiến lại gần vị trí nối đôi ở Cacbon số 9 của Oleic acid. Hai nguyên tử hydro tấn công vào nối đôi, chuyển nối đôi thành nối đơn và đồng thời liên kết giữa hai nguyên tử bắt đầu bị bẽ gãy. Kết quả tạo thành Stearic Acid ở dạng rắn, có nhiệt độ nóng chảy cao hơn. II.2. Điều kiện phản ứng trong công nghiệp: Chất tác trong công nghiệp hidro hóa dầu thường là muối niken và muối đồng dạng bột (NiSO4 và CuSO4) có kích thước 0.05- 0.1mm. Nhiệt độ quá trình sản xuất dầu đặc (200-220 o C) hay dầu để sản xuất xà phòng (240-250 o C). Áp suất cao của nồi hơi 20-25atm để hơi có nhiệt độ 250- 300 o C, gia nhiệt cho khoảng 5-6 tấn dầu trong khoảng 30-60 phút trong ống xoắn ruột gà .Lượng hydro vào là 70-74 m 3 /tấn . Lượng hydro ban đầu khi nhiệt độ đạt 100 o C tốc độ hydro cho vào là 25 m 3 /h, khi nhiệt độ đạt 240- 250 o C, tốc độ hidro cho vào là 150m 3 /h Hình II.2 Cơ chế phản ứng Hydro hóa với xúc tác rắn (NiSO4 và CuSO4…) [ 2 ] Đề tài 9 - Phản ứng Hydro Hóa Lipid 9 II.3. Phân loại phản ứng hydro hóa lipid : - Từng phần: Là phản ứng cộng một vài phân tử Hydro vào nối đôi trong phân tử, tức là không cộng hết Hydro vào tất cả các nối đôi của acid béo không no. - Toàn phần: là cộng hết Hydro vào phân tử, chuyển từ acid béo không no thành acid béo no hoàn toàn. III- Thiết bị hydro hóa. Hình III.1.Mô hình hydro hóa lipid trong phòng thí nghiệm [3] Đề tài 9 - Phản ứng Hydro Hóa Lipid 10 Hình III.3. Tháp hydro hóa lipid Hình III.2. Mô hình nguyên lý hoạt động[4] trong công nghiệp [5] Nguyên lý hoạt động : - Phía trên thiết bị có một ống dẫn dầu và chất xúc tác vào thiết bị chỉ đến khi dầu chạm đến mức làm việc thì dừng dẫn dầu vào. - Phía dưới thiết bị có ống dẫn khí Hydro vào ở áp suất khoảng 2atm. - Nhiệt được đưa vào thiết bị, quá trình khuấy xảy ra, phản ứng Hydro hóa được tiến hành. Đũa khuấy hoạt động kèm theo là 2 thanh tản Hydro vào dung dịch, giúp tăng bề mặt tiếp xúc phản ứng giữa Hydro và dầu. - Sản phẩm tạo thành được đưa ra ngoài thiết bị nhờ ống ngưng tụ chất rắn. IV. Ứng dụng Trong công nghiệp chế biến thực phẩm từ dầu béo, quy trình hydro hóa lipid có ứng dụng rất quan trọng. Sản phẩm của nó là nguyên liệu để sản xuất Margarine, Shortening, Mayonnaise…. [...]... biến từ dầu thực vật.Các loại dầu thường dùng để sản xuất shortening thường có chỉ số acid thấp để thuận tiện cho việc hidro hóa hay dầu đã được hidro hóa một phần để có độ rắn nhưng dẻo thích hợp và độ ổn định tốt trong công nghiệp Người ta thường dùng dầu bông, dầu phộng, dầu dừa hay hỗn hợp dầu phộng và dầu dừa để sản xuất Hình IV.2 Một mẫu shortening [8] 12 Đề tài 9 - Phản ứng Hydro Hóa Lipid Shortening... Association) khuyến cáo rằng chỉ dùng tối đa 2g chất béo trans mỗi ngày VI.2 Cách hạn chế acid béo trans trong thực phẩm ? - Trong bảo quản : tránh nhiệt độ cao,tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng… - Trong chế biến: + Hòa trộn dầu đã hidro hóa với các loại dầu khác + Hạn chế sử dụng dầu chiên nhiều lần - Hiện nay người ta đang áp dụng quá trình este hóa mà không phải hidro hóa - Các nhà khoa học tại Mỹ đã phát... ít các acid béo bị chuyển vị (dạng trans) là những chất không có lợi cho sức khỏe Bởi vậy, bơ thực vật không nên ăn nhiều, nó chỉ là nguyên liệu tiện lợi cho việc sản xuất thực phẩm như mỳ ăn liền, các loại bánh ngọt Ở nhiều mức, người ta quy định chỉ bán 11 Đề tài 9 - Phản ứng Hydro Hóa Lipid các loại bơ thực vật (marganrine) trên nhãn mác có ghi “0” axit béo chuyển vị cho người tiêu dùng trực tiếp...Đề tài 9 - Phản ứng Hydro Hóa Lipid IV.1.Margarine: Sơ đồ quy trình sản xuất Margarine:  Margarine là chất thay thế cho bơ rất tốt, margarine có thành phần tương tự như bơ nhưng bơ được chế biến từ sữa còn margarine lại từ dầu thực vật được hidro hóa. Ở nhiều nơi trên thế giới margarine đã trở thành sản phẩm phết ( bánh mì ) rất... (omega3 –omega6) là những acid hỗ trợ cho quá trình lưu thông máu,gây chứng xơ vữa động mạch và làm tăng nguy cơ về các bệnh tim mạch Hình V.1 Một số lại thực phâm chứa trans-fatty acid [10] 14 Đề tài 9 - Phản ứng Hydro Hóa Lipid VI.Những vấn đề khác: VI.1 Nên ăn bao nhiêu trans-fatty acid là hợp lý ? Hiệp hội tim mạch Mỹ (AHA) khuyến cáo, để mang lại lợi ích cao nhất về mặt sức khoẻ, mỗi người một ngày... chứa nhiều acid béo bão hòa Còn bơ thực vật (margarine) được chế biến từ dầu thực vật qua quá trình hydro hóa, để làm thành dạng cứng có thể đóng thành bánh như bơ Trong quá trình hydro hóa, phần lớn acid béo không no (chưa bão hòa) chuyển thành acid béo no (bão hòa) nên không còn tính tốt (có lợi cho sức khỏe) như khi còn là dầu thực vật Ngoài ra trong quá trình hydro hóa, một phần không ít các acid... có thể không làm tăng nguy cơ bệnh tim mạch.Một trong số lựa chọn thay thế là dầu thực vật không bão hòa (dầu đậu nành ,dầu cải…) có thể chịu hidro hóa hoàn toàn tạo ra 1 acid béo (dài 18C ) gọi là stearic không làm tăng cholesterol trong máu.Trộn stearic với các loại dầu thực vật không hidro hóa bằng các kỹ thuật este hóa tạo ra chất béo có thể sử dụng – không chứa TFA và không làm tăng cholesterol... Shortening dạng lỏng : Có thành phần chất nhũ tương, chất chống oxi hóa, chất chống sủi bọt dầu thực vật.Được dùng phổ biến trong công nghệ sản xuất bánh kẹo,margarine,bánh snack… Sự khác nhau chủ yếu giữa ba loại shortening là nhiệt độ nóng chảy của chúng IV.3 Mayonnaise : Quy trình sản xuất Mayonnaise: 13 Đề tài 9 - Phản ứng Hydro Hóa Lipid Được dùng như 1 loại gia vị cho một số món ăn như sandwiches,... hóa - Các nhà khoa học tại Mỹ đã phát triển 1 quá trình hidro với áp lực cao hơn của khí hidro, nhưng cho phép giảm nhiệt độ của phản ứng để giảm thiểu sự hình thành chất béo trans VI.3 Có thể thay thế chất béo trans được không ? Trong chất béo bơ chứa khoảng 62% chất béo bão hòa, sự pha trộn theo tỷ lệ 50:50 hoặc 67:33 của chất béo bơ với dầu thực phẩm lỏng không bão hòa cao có thể làm phát sinh hỗn... thuật este hóa tạo ra chất béo có thể sử dụng – không chứa TFA và không làm tăng cholesterol trong máu cùng như không làm tăng mức LDL cholesterol (Bruce J.Holub tiến sĩ đại học Guetph,Canada 7-2011 15 Đề tài 9 - Phản ứng Hydro Hóa Lipid 1 bholub/trans.html 2 http://thucphamvadoisong.vn/dien-dan-nha-quan-ly/dien-dan-nha-quan-ly/1323-nhac-laimoi-nguy-trans-fat.html 3 http://vi.wikipedia.org/wiki/Vitamin . .b. Phản ứng xà phòng hóa Triglixerit Glixerol Xà phòng Đề tài 9 - Phản ứng Hydro Hóa Lipid 7 .c. Phản ứng hidro hóa: Triolein (lỏng) Tristearin (rắn) d. Phản ứng. - Phản ứng Hydro Hóa Lipid 2 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH KHOA KĨ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM * BÀI BÁO CÁO. - Phản ứng Hydro Hóa Lipid 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH KHOA KĨ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM * BÀI BÁO CÁO