Ứng dụng kỹ thuật membrane trong cô đặc dịch trích từ trà để sản xuất trà hòa tan báo cáo tổng kết kết quả đề tài khcn cấp trường msđt t kthh 2012 85

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA O BÁO CÁO TỔNG KẾT KẾT QUẢ ĐỀ TÀI KHCN CẤP TRƯỜNG Tên đề tài: Ứng dụng kỹ thuật membrane đặc dịch trích từ trà để sản xuất trà hòa tan Mã số đề tài: T-KTHH – 2012-85 Thời gian thực hiện: 11/2012 – 4/2014 Chủ nhiệm đề tài: TS Lại Quốc Đạt Cán tham gia đề tài: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn KS Nguyễn Quốc Cường Thành phố Hồ Chí Minh – Tháng 6/2014 Danh sách cán tham gia thực đề tài (Ghi rõ học hàm, học vị, đơn vị công tác gồm môn, Khoa/Trung tâm) TS Lại Quốc Đạt BM CNTP, Khoa KTHH PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn BM CNTP, Khoa KTHH KS Nguyễn Quốc Cường BM CNTP, Khoa KTHH MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Trà xanh 1.1.1 Hợp chất phenol 1.1.2 Methylxanthine 1.1.3 Amino acid 1.1.4 Chất khoáng 1.1.5 Hợp chất dễ bay 1.2 Trà sức khoẻ người 1.2.1 Tác dụng chống ung thư 1.2.2 Khả chống oxy hoá 1.2.3 Một số tác dụng khác 1.3 Trà hoà tan 1.3.1 Quy trình cơng nghệ sản xuất trà hoà tan 1.3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 1.3.Kỹ thuật NF (nanofiltration – NF) 1.3.1 Giới thiệu 1.3.2 Động lực trình phân riêng màng NF 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình phân riêng màng NF 13 1.4.1 Bản chất màng 13 1.4.2 Tính chất dòng nhập liệu 14 1.4.3 Thông số công nghệ 15 1.5 Ưu – nhược điểm kỹ thuật NF 16 1.6 Ứng dụng kỹ thuật NF công nghệ thực phẩm 17 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 20 2.2 Nội dung nghiên cứu 20 2.3 Nguyên liệu 20 i 2.3.1 Chuẩn bị dịch trích trà 20 2.3.2 Hóa chất 20 2.3.2 Membrane 20 2.4 Thiết bị 21 2.4.1 Test cell 21 2.4.2 Thiết bị pilot 21 2.5 Các phương pháp phân tích 21 2.5.1 Phương pháp xác định chất khơ hịa tan tổng 21 2.5.2 Phương pháp xác định polyphenol tổng 21 2.5.3 Phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa 22 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 23 3.1 Khảo sát khả phân riêng số loại màng NF 23 3.2 Ảnh hưởng áp suất đến q trình đặc 27 3.3 Q trình đặc dịch trích trà màng NF mơ hình cross - flow 32 3.4 Đánh giá hiệu trình cô đặc màng NF 37 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39 4.1 Kết luận 39 4.2 Kiến nghị 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 ii DANH MỤC HÌNH Hình 1-1: Quy trình cơng nghệ sản xuất trà hoà tan Hình 1-2: Mơ hình phân riêng membrane a) Dead – end; b) Cross – flow 10 Hình 1-3: Quá trình truyền khối xảy kỹ thuật NF 10 Hình 3-1: Lưu lượng dòng permeate loại màng khác 24 Hình 3-2: Độ phân riêng CKHT loại màng khác 25 Hình 3-3: Độ phân riêng polyphenol loại màng khác 25 Hình 3-4: Lưu lượng dịng permeate quamàng NF99 áp suất khác mô hình Dead – end 28 Hình 3-5: Độ phân riêng polyphenol qua màng NF99 áp suất khác mô hình Dead – end 29 Hình 3-6: Độ phân riêng CKHT qua màng NF99 áp suất khác nhautrên mơ hình Dead – end 30 Hình 3-7: Hiệu suất thu hồi polyphenolcủa màng NF99 áp suất khác nhautrên mơ hình Dead – end 31 Hình 3-8: Hiệu suất thu hồi CKHT màng NF99 áp suất khác mơ hình Dead – end 31 Hình 3-9: Lưu lượng dòng permeate qua màng NF99 áp suất 40 bar mơ hình cross - flow33 Hình 3-10: Độ phân riêng polyohenol màng NF99 áp suất 40 bar mơ hình cross flow 34 Hình 3-11: Độ phân riêng CKHT màng NF99 áp suất 40 bar mô hình cross - flow 34 Hình 3-12: Hiệu suất thu hồi polyphenol màng NF99 áp suất 40 bartrên mơ hình cross flow 35 Hình 3-13: Hiệu suất thu hồi CKHT màng NF99 áp suất 40 bar mơ hình cross - flow36 iii DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1: Thành phần hoá học trà xanh Bảng 1-2: Thành phần catechin loại trà (g/100g chất khô) Bảng 1-3: So sánh khả giữ cấu tử màng RO màng NF Bảng 2-1: Thông số loại màng sử dụng nghiên cứu 21 Bảng 3-1: Ảnh hưởng loại màng đến lưu lượng dòng permeatevà độ phân riêng 23 Bảng 3-2: So sánh hiệu q trình đặc màng NF với cô đặc nhiệt 37 iv CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Trà xanh Trà xanh (green tea), gọi lục trà, lựa chọn hái từ búp non Trà xanh sản phẩm khơng qua q trình lên men q trình lên men diễn ít, 10% tổng lượng poyphenol trà ngun liệu bị oxy hố.Dịch trích trà xanh có màu xanh cốm non xanh ánh vàng, hương tươi, vị chát đắng rõ có hậu vị Trong quy trình cơng nghệ sản xuất trà xanh, enzyme bị ức chế từ giai đoạn Sự chuyển hoá chất trà diễn khơng có tham gia enzyme mà tác dụng nhiệt Thành phần polyphenol trà xanh chủ yếu hợp chất catechin Do hàm lượng catechin trà xanh cao nên trà xanh có nhiều giá trị dược tính q Bảng 1-1: Thành phần hoá học trà xanh Hàm lượng Thành phần (% chất khô) TT Catechin 30 Flavonol Các polyphenol khác Amino acid theanine Peptid/protein 6 Acid hữu Glucid 11 Lipid Caffeine methylxanthine khác 10 Chất khoáng 10 1.1.1 Hợp chất phenol Hợp chất phenol có đặc tính dễ bị oxy hoá tác dụng enzyme cung cấp oxy đầy đủ, sản phẩm trình quang hợp, đó, bị ảnh hưởng yếu tố mức độ sinh trưởng lá, chế độ bón phân, cường độ chiếu sáng Nhóm hợp chất polyphenol thành phần quan tâm nhiều trà.Cấu tử chiếm đa số catechin (C, EC, EGCG, EGC, ECG…) Ngoài ra, thành phần polyphenol trà cịn có số chất khác với tỉ lệ thấp flavonol (quercetin, kaempferon, rutin…), dẫn xuất glycoside, leucoanthocyanin, theaflavin, thearubigin Flavanol (catechin) Falavanol(catechin) hợp chất phenol chủ yếu có trà tươi.Thông thường, hợp chất catechin bao gồm (+)-catechin (+C), epicatechin (EC), epigallocatechingallate (EGCG) epicatechingallate/epigallocatechin (ECG/EGC) Một lượng nhỏ catechin khác epicatechin-3-(3-O-methylgallate), epigallocatechin-(3O-methylgallate), epigallocatechin-3-O-caffeoate epiafzelechin-3-O-gallate trà tươi; epiafzelechin-3-O-gallate, epicatechin-3-O(4-O-methylgallate), epicatechin-3-Op-hydroxybenzoate epigallocatechin-3-O-cinnamate trà ôlong;pigallocatechin3,39-di-O-gallate,epigallocatechin-3,4’-di-O-gallate trà xanh Hàm lượng catechin loại trà khác nhiều.Trong trà đen, hàm lượng catechin nhỏ, hàm lượng catechin trà Darjeeling (một loại trà Ấn Độ) 10% Phản ứng quan trọng trình sản xuất trà đen trà ôlong phản ứng chuyển flavanol thành theaflavin (TFs) thearubigin (TRs), đó, làm giảm đáng kể lượng catechin trà đen Thông thường, có lượng nhỏ catechin trà đen, nhiên, trà Darjeeling đen hàm lượng catechin cao trà xanh Flavonol glycoside: thành phần tồn với hàm lượng nhỏ trà, chúng tồn hai dạng flavonol tự glycoside Những hợp chất flavonol tham gia phản ứng oxy hóa q trình sản xuất trà Gallicacid: tồn trà tham gia vào phản ứng oxy hóa trà Gallic acid quinic acid tổng hợp thông qua đường shikimate/arogenate.Enzyme để tổng hợp shikimic acid tìm thấy trà Carbohydrate đóng vai trị qua trọng tiền chất shikimic acid, myoinositol glucose kết hợp tạo thành catechin Gallic acid quinic acid đóng vai trị quan trọng q trình hình thành este với nhiều loại polyphenol Loại trà Bảng 1-2: Thành phần catechin loại trà (g/100g chất khô) EpigalloEpigallocatechin Epicatechin Epicatechin catechin gallate gallate Tổng Darjeeling 0.11 ÷ 0.86 0.00 ÷ 0.40 2.78 ÷ 7.07 0.90 ÷ 2.23 4.40 ÷ 10.0 Assam 0.00 ÷0.14 0.00 ÷ 0.24 0.58 ÷ 1.61 0.31 ÷ 0.94 0.89 ÷ 2.81 Sri Lanka 0.05 ÷ 1.35 0.28 ÷ 1.00 1.24 ÷ 4.55 0.68 ÷ 1.66 2.25 ÷ 8.42 Kenya 0.05 ÷ 0.31 0.11 ÷ 0.58 0.47 ÷ 1.49 0.33 ÷ 0.69 1.68 ÷ 2.99 Hỗn hợp 0.00 ÷1.03 0.04 ÷ 0.63 0.05 ÷ 2.84 0.17 ÷ 26.80 0.54 ÷ 6.95 0.78 ÷ 11.15 0.08 ÷ 0.60 0.28 ÷ 3.07 0.06 ÷ 0.92 1.50 ÷ 15.6 2.02 ÷ 4.65 0.61 ÷ 3.79 6.10 ÷ 11.61 1.10 ÷ 5.47 11.3 ÷ 9.54 2.47 ÷ 4.76 0.61 ÷ 1.68 4.28 ÷ 8.1 0.62 ÷ 1.45 8.46 ÷ 15.9 4.31 ÷ 4.57 0.82 ÷ 0.88 12.57 ÷ 12.82 2.61 ÷ 3.61 20.6 ÷ 21.6 Trà xanh 0.99 ÷ 9.47 0.126 ÷ 0.73 1.75 ÷ 4.82 0.46 ÷ 1.40 3.5 ÷ 20.39 Lá trà tươi 1.27 ÷ 2.73 1.21 ÷ 2.17 9.51 ÷ 13.86 0.88 ÷ 2.09 13.8 ÷ 20.4 0.00 ÷ 1.42 0.01 ÷ 0.26 0.002 ÷ 5.36 0.12 ÷ 2.71 0.44 ÷ 10.0 Ơlong Xanh, Trung Quốc Xanh, Nhật Bản Xanh, Assam Xanh hỗn hợp Nguồn Spiller, 1998 1.1.2 Methylxanthine Caffeine: hàm lượng caffeine trà phụ thuộc vào tất yếu tố làm thay đổi thành phần trà Khi tăng hàm lượng nitơ phân bón làm tăng đến 40% caffeine Giống trà, mùa vụ vị trí trà thu hoạch ảnh hưởng đến hàm lượng caffeine trà,Camellia sinensis var sineniscó hàm lượng caffeine tương đối thấp Camellia sinensis var assamica Theobromine: hàm lượng theobromine trà thấp caffeine Hiện nay, có tài liệu nói biến đổi theobromine sản phẩm trà.Hàm lượng theobromine trà thay đổi khoảng 0.16 ÷ 0.20% chất khơ trà Theophylline: hàm lượng theophylline trà 0.04% chất khô trà 1.1.3 Amino acid Ngồi amino acid thơng thường trà chứa thành phần đặc trưng theanine (5-N-ethylglutamine) Nó thường chiếm 50% lượng amino acid tự trà Các amino acid ảnh hưởng đến trình tạo hương cho trà 1.1.4 Chất khoáng Hàm lượng kali chiếm khoảng 40% lượng chất khoáng trà.Ngoài ra, trà chứa nhiều flo, nhôm mangan 1.1.5 Hợp chất dễ bay Một lượng lớn chất bay tìm thấy trà tươi Aldehyde, trans-2hexanal, cis-3-hexenol rượu thành phần có hàm lượng cao trà.Tất tạo thành từ cis-3-hexenal, chất tổng hợp việc phân cắt linoleic acid enzyme Các thành phần tạo hương trà tươi không nghiên cứu sâu thành phần trà sau chế biến, nhiên, hình thành vài nhóm chức thành phần tạo hương quan tâm nhiều.Một phân đoạn quan trọng hợp chất tạo hương tồn dạng dẫn xuất glycoside giải phóng enzyme glucosidase trong suốt q trình vị lên men Tuy nhiên, áp suất cao, theo thời gian nồng độ dòng nhập liệu tăng nhanh áp suất thấp làm xuất hiện tượng tập trung nồng độvà tượng fouling nên làm tăng trở lực dòng permeate (Porter, 1990) Ngoài ra, áp suất thấp nồng độ nhập liệu thấp, áp suất thẩm thấu có giá trị nhỏ nên không ảnh hưởng đến lưu lượng lọc Nhưng áp cao, theo thời gian nồng độ chất khô bề mặt màng tăng, kéo theo áp suất thẩm thấu tăng làm giảm độ chênh lệch áp suất hiệu dụng, đó, lưu lượng lọctại áp suất cao giảm nhanh áp suất thấp 3.2.2 Độ phân riêng chất khơ hịa tan polyphenol Ảnh hưởng áp suất đến độ phân riêng chất khô hịa tan polyphenol thể hình 3-5 3-6 Kết cho thấy: - Độ phân riêng polyphenol khơng có thay đổi đáng kể theo thời gian áp suất - Độ phân riêng chất khơ hịa tan không khác nhiều áp suất khác có xu hướng giảm dần theo thời gian Độ phân riêng polyphenol (%) 100 99 98 97 96 95 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Thời gian (phút) Hình 3-5: Độ phân riêng polyphenol qua màng NF99 áp suất khác mơ hình Dead – end ( 20 bar,  30 bar , 40 bar) 29 Độ phân riêng CKHT (%) 100 99 98 97 96 95 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Thời gian (phút) Hình 3-6: Độ phân riêng CKHT qua màng NF99 áp suất khác nhautrên mơ hình Dead – end ( 20 bar,  30 bar , 40 bar) Theo thời gian, nồng độ chất khơ dịng nhập liệu tăng, áp lực thẩm thấu tăng theo, độ chênh lệch áp hiệu dụng giảm, độ phân riêng giảm theo thời gian Trong thời gian đầu, nồng độ chất khơ dịng nhập liệu thấp lớp biên nồng độ chưa hình thành, đó, tốc độ khuếch tán chất tan qua màng thấp Khi vận hành thời gian, nồng độ chất tan lớp biên nồng độ dòng nhập liệu tăng, dẫn đến chất tan dễ bị kéo theo dòng permeate qua màng làm tăng nồng độ chất tan dòng permeate nên độ phân riêng giảm Tuy nhiên, độ phân riêng chất khơ hịa tan polyphenol màng NF99 cao (trên 99%), không chịu ảnh hưởng áp suất vận hành có xu hướng giảm theo thời gian không đáng kể 30 3.2.3 Hiệu suất thu hồi chất khơ hịa tan polyphenol Hiệu suất thu hồi polyphenol (%) 100 99 98 97 96 95 100 200 300 400 Thời gian (phút) Hình 3-7: Hiệu suất thu hồi polyphenolcủa màng NF99 áp suất khác nhautrên mơ hình Dead – end ( 20 bar,  30 bar , 40 bar) Hiệu suất thu hồi CKHT (%) 100 95 90 85 80 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Thời gian (phút) Hình 3-8: Hiệu suất thu hồi CKHT màng NF99 áp suất khác mơ hình Dead – end ( 20 bar,  30 bar , 40 bar) 31 Theo công thức: Y Cr Vr 100% C0 V0 Mà: C0V0 = CrVr + CpVp Vậy:  Cp.Vp  .100% Y  1   C0 V0  Theo công thức trên, nồng độ chất tan thể tích dịng permeate tăng hiệu suất thu hồi giảm Do đó, kết thu hồn toàn phù hợp thời gian đầu, nồng độ chất khơ dịng nhập liệu thấp lớp biên nồng độ chưa hình thành, đó, tốc độ khuếch tán chất tan qua màng thấp Khi vận hành thời gian, nồng độ chất tan lớp biên nồng độ dòng nhập liệu tăng, đó, chất tan dễ bị kéo theo dịng permeate qua màng làm tăng nồng độ chất tan dòng permeate nên hiệu suất thu hồi giảm 3.3 Quá trình đặc dịch trích trà màng NF mơ hình cross - flow Dựa kết khảo sát ảnh hưởng loại màng kết khảo sát q trình đặc dịch trích trà màng NF quy mơ phịng thí nghiệm với mơ hình Dead – end, tiến hành đặc dịch trích trà theo mơ hình cross – flow hồi lưu tồn phần dịng retentate khơng bổ sung ngun liệu thiết bị khung quy mô pilot với thông số kĩ thuật sau: - Thiết bị membrane theo mơ hình cross – flow hồi lưu tồn phần dịng retentate khơng bổ sung nguyên liệu - Lưu lượng dòng nhập liệu: 1000 L/h - Diện tích màng sử dụng: 0.036 m2 - Hàm lượng chất khô dịch trà trước cô đặc: 0.821% (w/w) - Hàm lượng polyphenol dịch trà trước cô đặc: 3333.3 ppm gallic acid - Áp suất vận hành: 40 bar Kết thu sau: 32 3.3.1 Động học dòng permeate Lưu lượng dòng permeate (L/m2.h) 120 100 80 60 40 20 0 100 200 300 400 500 600 700 Thời gian (phút) Hình 3-9: Lưu lượng dòng permeate qua màng NF99 áp suất 40 bar mơ hình cross - flow Kết Hình 3-9 cho thấy, lưu lượng dịng permeate giảm dần theo thời gian Lưu lượng dòng qua lọc giảm nhanh giai đoạn đầu q trình đặc giảm chậm cuối q trình.Điều giải thích sau: Trong giai đoạn đầu trình vận hành, lớp biên nồng độ chưa hình thành, đồng thời áp lực thẩm thấu dung dịch dòng nhập liệu thấp, nên trở lực dòng permeate chưa cao, lưu lượng dòng permeate cao Theo thời gian, lớp biên nồng độ tượng tập trung nồng độ dần hình thành làm cho trở lực dòng permeate tăng lên Đồng thời, nồng độ chất khơ dịng nhập liệu tăng theo thời gian, áp lực thẩm thấu tăng theo, độ chênh lệch áp hiệu dụng giảm Do đó, theo phương trình Darcy, độ chênh lệch áp hiệu dụng giảm trở lực dòng permeate tăng làm giảm lưu lượng dòng permeate Trong giai đoạn sau q trình đặc, biến đổi nồng độ chất khơ dịng nhập liệu khơng nhiều lưu lượng dòng permeate độ phân riêng thấp nên độ tăng áp suất thẩm thấu khơng nhiều Do đó, lưu lượng dòng permeate giai đoạn sau giảm chậm so với giai đoạn đầu 33 3.3.2 Động học độ phân riêng Độ phân riêng polyphenol (%) 100 99 98 97 96 95 100 200 300 400 500 600 700 Thời gian (phút) Hình 3-10: Độ phân riêng polyohenol màng NF99 áp suất 40 bar mô hình cross - flow Độ phân riêng CKHT (%) 100 99 98 97 96 95 100 200 300 400 500 600 700 Thời gian (phút) Hình 3-11: Độ phân riêng CKHT màng NF99 áp suất 40 bar mơ hình cross - flow 34 Động học độ phân riêng thể qua đồ thị Hình 3-10 và 3-11 cho thấy, màng NF99 vận hành áp suất 40 bar, độ phân riêng polyphenol giảm không đáng kể (từ 99.85% xuống 99.84%), độ phân riêng chất khơ hồ tan giảm nhiều (từ 99.85% xuống 99.51%) Thời gian đầu trình vận hành, lớp biên nồng độ chưa hình thành, đó, tốc độ khuếch tán chất tan qua màng thấp Theo thời gian nồng độ chất tan lớp biên nồng độ tăng lên, đồng thời nồng độ dịng nhập liệu tăng lên Do đó, độ phân riêng giảm theo thời gian 3.3.3 Hiệu suất thu hồi 100 90 Hiệu suất thu hồi polyphenol (%) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 100 200 300 400 500 600 700 Thời gian (phút) Hình 3-12: Hiệu suất thu hồi polyphenol màng NF99 áp suất 40 bartrên mơ hình cross - flow Kết thu cho thấy hiệu suất thu hồi giảm dần theo thời gian vận hành Kết giải thích thời gian đầu, nồng độ chất khơ dịng nhập liệu thấp lớp biên nồng độ chưa hình thành, tốc độ khuếch tán chất tan qua màng thấp Khi vận hành thời gian, nồng độ chất tan lớp biên nồng độ dòng nhập liệu tăng, đó, chất tan dễ bị kéo theo dịng permeate qua màng làm tăng nồng độ chất tan dòng permeate nên hiệu suất thu hồi giảm 35 100 Hiệu suất thu CKHT (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 100 200 300 400 500 600 700 Thời gian (phút) Hình 3-13: Hiệu suất thu hồi CKHT màng NF99 áp suất 40 bar mơ hình cross - flow So sánh q trình đặc theo mơ hình dead end cross flow, thấy rằng, hiệu suất thu hồi chất khơ hồ tan polyphenol mơ hình dead-end cao hẳn mơ hình cross-flow hồi lưu tồn phần khơng bổ sung ngun liệu mơ hình cross- flow, dòng nhập liệu bơm vào liên tục làm tăng động chất tan, dẫn đến tăng khả khuếch tán chất tan qua màng, tăng nồng độ dịng permeate, làm giảm hiệu suất thu hồi chất tan Cũng tương tự, hiệu suất thu hồi chất khơ hồ tan polyphenol mơ hình cross-flow giảm nhiều so với mơ hình Dead-end Kết q trình đặc dịch trích trà màng NF mơ hình cross – flow hồi lưu tồn phần dịng retentate khơng bổ sung ngun liệu sau: - Nồng độ chất khô cuối đạt được: 3.93% (w/w) - Nồng độ polyphenol tổng cuối đạt được: 16000 ppm gallic acid - Hiệu suất thu hồi chất khơ hồ tan: 90.92% - Hiệu suất thu hồi polyphenol: 91.15% - Tỷ lệ đặc thể tích: 5.27 - Lưu lượng dòng permeate: 10 L/m2.h 36 3.4 Đánh giá hiệu q trình đặc màng NF Dựa vào kết khảo sát động học màng NF99 áp suất 40 bar, tiến hành trình đặc nhiệt nhằm đánh giá hiệu q trình đặc màng NF so với q trình đặc nhiệt (cơ đặc chân khơng) Q trình đặc nhiệt thực điều kiện: - Cô đặc chân không - Nhiệt độ cô đặc: 500C - Tỷ lệ đặc thể tích: 5.27 Dịch trà cuối thu sau khảo sát động học màng NF99 áp suất 40 bar sau cô đặc chân khơng đem phân tích hàm lượng polyphenol tổng, chất khơ hoạt tính oxy hố làm sở để so sánh hiệu q trình đặc membrane so với q trình đặc nhiệt Kết thu sau: Bảng 3-2: So sánh hiệu q trình đặc màng NF với đặc nhiệt Cô đặc Độ chênh lệch cô Thông số dịch trà Cô đặc chân màng đặc membranevà sau cô đặc không NF99 cô đặc chân không (%) Hoạt tính chống oxy hố (ppm trolox) 100884 130753 29.607 89.06 89.18 0.133 85.75 91.39 6.58 Hiệu suất thu hồi chất khô (%) Hiệu suất thu hồi polyphenol tổng (%) Kết so sánh cho thấy: - Hoạt tính chống oxy hố dịch trà đặc màng NF99 cao cô đặc nhiệt khoảng 29.61% - Hiệu suất thu hồi polyphenol cô đặc màng NF99 tăng lên 6.58%, hiệu suất thu hồi chất khô tăng 0.13% 37 Các kết giải thích sau: dùng kỹ thuật NF, dịch trà cô đặc nhiệt độ thường, hạn chế biến đổi cấu tử nhạy cảm với nhiệt độ, đặc biệt chất có hoạt tính chống oxy hố polyphenol Theo Gramza cộng (2005), hàm lượng polyphenol giảm 3.9% nhiệt độ tăng lên 100C Hiệu suất thu hồi chất khô cô đặc hai phương pháp xấp xỉ do, trình cô đặc màng bị tổn thất phần chất khơ dính màng, cịn q trình đặc chân khơng bị tổn thất chất khơ dính vào bình chứa Có thể thấy rằng, hiệu suất thu polyphenol cô đặc màng NF99 cao cô đặc chân khơng 6.58%, đó, hoạt tính chống oxy hóa dịch trà sau đặc lại cao đến 29.61% Điều giải thích do, hợp chất polyphenol có nhiều chất thuộc nhóm khác nhau, hoạt tính chống oxy hóa chất khơng giống nhau, hợp chất polyphenol có hoạt tính chống oxy hố cao thường dễ bị biến đổi nhiệt chuyển qua dạng polyphenol có hoạt tính chống oxy hố thấp hơn, đó, tăng nhiệt độ, hàm lượng polyphenol tổng thay đổi hoạt tính chống oxy hố lại giảm nhiều Từ kết cho thấy, q trình đặc màng NF99 hiệu q trình đặc nhiệt tỷ lệ đặc thể tích giống 38 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Dựa kết thu đề tài, số kết luận đưa sau: - Q trình đặc dịch trích trà xanh kỹ thuật lọc nano có hiệu suất thu hồi sản phẩm cao - Sự tổn thất chất dinh dưỡng, hoạt tính chống oxy hóa sản phẩm khơng đáng kể - So sánh với phương pháp pháp cô đặc truyền thống (cô đặc bốc hơi), phương pháp cô đặc màng lọc nano có hiệu tương đương chất lượng sản phẩm hiệu sử dụng lượng tốt Những kết cho thấy, kỹ thuật NF hồn tồn có khả ứng dụng để đặc dịch trích trà quy trình sản xuất trà hòa tan Các kết thu được cơng bố tạp chí Khoa Học Cơng nghệ 4.2 Kiến nghị Qua kết thu được, số kiến nghị để hoàn thiện nghiên cứu triển khai ứng dụng sau: - Nghiên cứu chế phân riêng màng nano polyphenol - Tối ưu hóa q trình đặc dịch trích trà màng lọc nano dựa mơ hình động học thu - Đánh giá hiệu sử dụng lượng chi phí đầu tư, vận hành cho hệ thống membrane hoàn chỉnh - Chế tạo hệ thống hồn chỉnh để giới thiệu cơng nghệ chuyển giao cho doanh nghiệp sản xuất có liên quan Tp.HCM, ngày tháng năm Chủ nhiệm đề tài Tp.HCM, ngày tháng năm TL HIỆU TRƯỞNG KT.Trưởng phịng KHCN&DA Phó trưởng phịng HUỲNH THỊ MAI 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ahmed Al-Amoudi, Robert W Lovitt, Fouling strategies and the cleaning system of NF membranes and factors affecting cleaning efficiency, Journal of membrane science, 303, 2007, p – 28 [2] Anna Gramza, Józef Korczak, Ryszard Amarowicz, Tea Polyphenols – Their antiodant properties and biological activity, Polish Journal of Food and Nutrition Sciences, 3, 2005, p 219 – 235 [3] A Bódalo, E Gómez, A.M Hidalgo, M Gómez, M.D Murcia, I López, Nanofiltration membranes to reduce phenol concentration in wastewater, Desalination, 246, 2009, p 307 – 313 [4] A von Gadow, E Joubert, C F Hansmam, Comparison of the antioxidant activity of rooibos tea (Aspalathus linearis) with green, oolong and black tea, Food Chemistry, 60, 1997, p 73 – 77 [5] Bargeman G et al., Nanofiltration of multi-component feeds Interactions between neutral and charged components and their effect on retention, Journal of membrane science, 247, 2005, p 11 – 20 [6] Cardew P.T., Le M.S, Membrane processes: a technology guide, The RoyalSociety of Chemistry, Cambridge, England, 1998 [7] Cassano A et al., Membrane treatment by nanofiltration of exhausted vegetable tannin liquors from the leather industry, Water research, 37, 2003, p 2426 – 2434 [8] Center For Waste Disposal – Technologies and Recycling, Membrane technology, USA, 2003 [9] Chi-Tang Ho, Jen-Kun Lin, Fereidoon Shahidi, Chemistry and Health-Promoting Properties, CRC Press, 2009, 305p [10] Choi Hyeok, Zhang Kai, Dionusios D Dionysiou, Daniel B Oerther, George A Sorial, Influence of cross – flow velocity on membrane performance during filtration of biological suspension, Journal of membrane science, 248, 2005, p 189 – 199 40 [11] Di Yu, M.S., Inorganic mesoporous membranes for water purification applications: Syntesis, Testing and Modeling, The Ohio State University, 2006, 135p [12] Fellow P.J., Food technology: princeple and practice, second edition, Woodhead publishing limited, Cambrigde, England, 2000, p 157 – 169 [13] Gene A Spiller, Ph.D., D.Sc., FACN, Caffeine, CRC Press, 1998, 365 [14] Gordana Rusak, Draz ˇenka Komes, Saša Likic, Dunja Horzic, Maja Kovac, Phenolic content and antioxidative capacity of green and white tea extracts depending on extraction conditions and the solvent used, Elsevier, 110, 2008, p 852 – 858 [15] Huang Lihan, Application of membrane filtration to recover solids from protein solution, Ph.D thesis, Oregon State university, USA, 1998 [16] Lại Quốc Đạt, Lê Văn Việt Mẫn, Nguyễn Như Ý, Khảo sát khả cô đặc syrup kỹ thuật lọc nano (Nanofiltration), Tạp chí phát triển Khoa học Công nghệ, Tập 10, Số – 2007 [17] Lê Văn Việt Mẫn, Lại Quốc Đạt, Nguyễn Thị Hiền, Tôn Nữ Minh Nguyệt, Trần Thị Thu Trà, Công nghệ chế biến Thực phẩm, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2009, 1019p [17] Mark C Porter, Handbook of industrial membrane technology, Noyes Publication, USA, 1990 [18] Martin Timmer, Properties of nanofiltration membranes: model development and industrial application, Proefschrift, 2001, 154p [19] Peng Weihua, Study on effects of multiple factor on Reverse Osmosis (RO) and Nanofiltration (NF) membranes’ performance and rejection efficiency, Ph.D thesis, The University of Toledo, 2003 [20] Peter Eriksson, Markus Kybutz, Wil Pergande, NF membrane characteristics and evaluation for sea water processing applications, Desalination, 184, 2005, p 281 – 294 [21] Prettle J., Walker G., Brewry process water, Vol 39, No 2, Pall Food and Brewery, USA, 2002 41 [22] Qin Jian-Jun et al., Effect of feed pH on permeate pH and ion rejection under acidic conditions in nanofiltration process, Journal of membrane science, 232, 2004, p 153 – 159 [23] Ragaini V., Pirola C., Elli Alessandro, Separation of some light monocarboxylic acids from water in bianry solutions in reverse osmosis pilot plant, Desalination, 171, 2004, p 21 – 32 [24] Reza Farhoosh, Gholam A Golmovahhed, Mohammad H.H Khodaparast, Antioxidant activity of various extracts of old tea leaves and black tea wastes (Camellia sinensis L.), Food Chemistry, 100, 2007, p 231 – 236 [25] Richard W Baker, Membrane Technology and Applications, Wiley, 2000, 538p [26] Roberto Ferrarini, Andrea Versari, Sergio Galassi, A premininary comparision between nanofiltration and reverse omosis membrane for grape juice treatment, Journal of food engineering, 50, 2001, p 113 – 116 [27] R.D.Noble, S.A.Stern, Membrane separation technology Principles and Applications, Elsevier, 1995, 718p [28] Sethi S., Mark R Wiesner, Modeling of transient permeate flux in cross – flow membrane filtration in corporating multiple praticle transport mechanism, Journal of membrane science, 136, 1997, p 191 – 205 [29] Seungkwan Hong, Ron S Faibish and Manachem Elimelech, Kinetic of permeate flux decline in cross – flow membrane filtration of colloidal suspensions, Journal of membrane science, 196, 1997, p 267 – 277 [30] Song Hang, Shi Yanfu, Fu Chao, Oil adsorption measurements during membrane filtration, Journal of membrane science, 214, 2003, p 93 – 99 [31] Takashi Tanaka, Yosuke Matsuto and Isao Kouno, Chemistry of Secondary Polyphenol Produced during Processing of Tea and Selected Foods, Journal of membrane science, 11, 2010, p 14 – 40 42 [32] Victoria K Ananingsih, Amber Sharma, Weibiao Zhou, Green tea catechins during food processing and storage: A review on stability and detection, Elsevier, 2011, p 11 [33] Vincze I., Vatai G., Application of nanofiltration for coffee extract concentration, Desalination, 162, 2004, p 287 – 294 [34] Ulrich H Engelhard, Chemistry of Tea, Elsevier, 2010 [35] Wagner Jorgen, Membrane filtration Handbook, Osmonics Inc., USA, 2001 [36] Warczok J., Ferrando M., Lopéz F., Guell C., Concentration of apple and pear juices by nanofiltration at low pressures, Journal of membrane science, 63, 2004, p 63 – 70 [37] Yuanfeng Wang, Fangfang Mao, Xinlin Wei, Characterization and antioxidant activities of polysaccharides from leaves, flowers and seeds of green tea, Elsevier, 88, 2012, p 146 – 153 43 ... pháp cô đặc màng lọc nano có hiệu t? ?ơng đương ch? ?t lượng sản phẩm hiệu sử dụng lượng t? ? ?t Những k? ?t cho thấy, kỹ thu? ?t NF hồn t? ??n có khả ứng dụng để đặc dịch trích trà quy trình sản xu? ?t trà hòa tan. .. thấy, q trình đặc màng NF99 hiệu q trình đặc nhi? ?t tỷ lệ đặc thể t? ?ch giống 38 CHƯƠNG 4: K? ?T LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 K? ?t luận Dựa k? ?t thu đề t? ?i, số k? ?t luận đưa sau: - Q trình đặc dịch trích trà. .. Kỹ thu? ?t NF tinh sản phẩm thực phẩm Trong ngành công nghiệp sữa, kỹ thu? ?t NFđượcs? ?dụng? ?ể đặc vàkhử b? ?t khống dịch whey Thành phần đặc trưng củacác sản phẩmkhácnhauđ? ?t kỹ thuậtNFtrong dịchwheylỏngđược