Chất lượng nguyên liệu hạt phù hợp để khai thác dầu là một trong những yếu tố quan trọng quyết định đến hiệu suất khai thác dầu. Các loại hạt ngô khác nhau có chất lượng khác n[r]
(1)Vietnam J Agri Sci 2016, Vol 14, No 11: 1825-1834 Tạp chí KH Nơng nghiệp Việt Nam 2016, tập 14, số 11: 1825-1834 www.vnua.edu.vn
ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN CÔNG NGHỆ ĐẾN HIỆU SUẤT TRÍCH LY DẦU NGƠ Nguyễn Thị Hồng Lan1*, Nguyễn Thị Quyên1, Nguyễn Ngọc Cường2
1
Khoa Công nghệ Thực phẩm, Học viện Nông nghiệp Việt Nam 2
Khoa Cơ điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam Email*: hoanglan29172@gmail.com
Ngày gửi bài: 25.07.2016 Ngày chấp nhận: 06.12.2016
TÓM TẮT
Nghiên cứu thực hạt ngô với hàm lượng dầu 3,36 - 5,73% theo chất khô nhằm mục đích lựa chọn giống ngơ thích hợp cho q trình trích ly dầu Các thơng số kĩ thuật quy trình cơng nghệ khảo sát để lựa chọn thơng số thích hợp nâng cao hiệu suất trích ly chất lượng dầu Các điều kiện tối ưu quy trình hạt ngơ khơ nghiền mịn kích thước 0,1 < d ≤ 0,25 mm Nguyên liệu sau nghiền trích ly lần dung mơi n - hexan với tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/8, nhiệt độ trích ly 690C thời gian trích ly (lần 1); tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/4 thời gian trích ly (lần 2) Sau trích ly, dịch trích ly cô đặc thiết bị cô quay chân không thu dầu ngơ Dầu hạt ngơ thu có hàm lượng acid béo khơng bão hịa hàm lượng vitamin E cao nguồn nguyên liệu sản xuất thực phẩm chức dược phẩm
Từ khóa: Dầu ngơ, hiệu suất trích ly
Effect of Processing Conditions on Extraction Yield of Corn Oil ABSTRACT
The study was carried out on corn kernels withoil content of 3.36 - 5.73% on dry matter basis in order to select the most suitable variety for oil extraction The main processing parameters were also examined in order to select the best values which enhance the extraction yield and the quality of the extracted oil The optimized processing conditions are briefly described as follows Corn kernels were ground to particle size of 0.1 mm to 0.25 mm in diameter The ground corns were then extracted two times by n-hexane at a ratio of g ground corn to mL solvent
for hours (the first time) and ratio of g ground corn to mL solvent for hours (the second time) Extraction was carried out at 69oC The extract was then evaporated by rotary vacuum equipment to collect corn oil The corn oil obtained has high levels of unsaturated fatty acids and vitamin E, and can be used as raw material in the production of functional foods and pharmaceuticals
Keywords: Corn oil, extraction yield
1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong công nghiệp lương thực - thực phẩm công nghiệp nhẹ, ngô sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất rượu, cồn, tinh bột, dầu, bánh kẹo… Sau khai thác dầu, bã ngơ sử dụng làm thức ăn gia súc Trong ngơ, đặc biệt dầu ngơ có chứa hàm lượng lớn axit béo khơng bão hịa axit linoleic (55%), axit oleic (28%), axit linolenic (1%), kết hợp với vitamin E
(2)Ảnh hưởng số điều kiện công nghệ đến hiệu suất trích ly dầu ngơ
làm tê liệt tế bào ung thư Dầu ngô tập trung chủ yếu phôi ngơ dầu ngơ có chứa lượng alpha - tocopherol (vitamin E) cao giúp cải thiện chức hệ thống miễn dịch Vitamin E chất chống oxy hóa hiệu quả, giúp loại bỏ gốc tự thể (Moreau and Hicks, 2005) Carotene ngô sau thể hấp thu chuyển hóa thành vitamin A, có tác dụng phịng chống ung thư Ngơ có chứa nhiều vitamin khoáng B1, B2, B6, canxi, photpho, magie, sắt, selen Các nghiên cứu khoa học cho thấy thành phần phytosterol dầu ngơ có khả ngăn ngừa hấp thu cholesterol ruột, nhờ làm giảm lượng cholesterol máu (Nguyễn Hữu Tình, 1997; Trần Thu Trà, 2010)
Do lợi ích mà dầu ngơ đem lại, giới có nhiều nghiên cứu khai thác tách chiết dầu ngô (Chien and Hoff, 1990; Moreau and Hicks, 2005) Dầu khai thác từ tồn hạt ngơ từ phôi hạt, nhiên dầu thu từ tồn hạt có hàm lượng hydroxycinnamate sterol esters (HSE) (0,3%) cao so với dầu thu từ phôi hạt (0,02%) Moreau and Hicks (2004) HSE bị thủy phân enzyme tiêu hóa động vật có vú giải phóng phytosterol tự có tác dụng làm giảm LDL cholesterol (cholesterol xấu) Hàm lượng tocopherol tocotrienols (vitamin E) cao có ý nghĩa dầu hạt so với dầu phôi hạt (Moreau and Hicks, 2005)
Hiện loại dầu thực vật phổ biến người tiêu dùng Việt Nam dầu cọ, dầu nành, dầu ô liu, dầu mè, dầu lạc, dầu hướng dương dầu hạt cải Trên thị trường xuất dầu ngô dầu nhập với giá thành cao Năm 2013, lượng tiêu thụ dầu thực vật bình quân đầu người Việt Nam ước tính từ 8,6 - 8,7 kg, giữ mức bình quân giới 13,5 kg/người/năm Theo dự đốn Bộ Cơng Thương doanh nghiệp sản xuất nước, số Việt Nam tăng lên 16 kg/người vào năm 2020 18 kg/người năm 2025 Ở Việt Nam, ngô lương thực quan trọng thứ sau lúa, sản lượng ngơ năm 2014 nước đạt 5.191,7 nghìn dự báo đến năm 2015 đạt 6,5 triệu Đây nguồn
nguyên liệu dồi cho việc phát triển sản xuất dầu ăn từ hạt ngô Việt Nam
Xuất phát từ lý trên, việc nghiên cứu xác định hàm lượng dầu giống ngô gieo trồng Việt Nam tìm quy trình khai thác dầu ngơ thích hợp với điều kiện nước ta góp phần cung cấp cho người tiêu dùng nước loại dầu ăn có lợi cho sức khỏe từ nguồn nguyên liệu sẵn có Tuy nhiên nước ta chưa có cơng trình cơng bố cơng nghệ khai thác đặc biệt cơng nghệ trích ly dầu từ hạt ngơ trở thành hàng hóa có giá trị kinh tế cao Lựa chọn yếu tố kỹ thuật phương pháp trích ly dầu từ hạt ngơ thích hợp để xây dựng quy trình cơng nghệ trích ly dầu phù hợp với điều kiện Việt Nam mục tiêu nghiên cứu
2 VẬT LIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Vật liệu nghiên cứu
Chúng tiến hành khảo sát giống ngô lai: Giống ngô lai NK4300, DK6818, AG59 ngô nếp lai AG500 Hạt ngô thu mua hộ nông dân Đan Phượng (Hà nội) Yên Châu (Sơn La) hạt già, phơi khô, loại bỏ hạt lép Ngun liệu có chất lượng đồng đều, khơng bị mối mọt, sâu bệnh Ngô nguyên liệu bao kín, bảo quản điều kiện khơ ráo, thống mát
Hóa chất sử dụng nghiên cứu: Dung mơi n - hexan, isopropanol ethanol, H2SO4 đặc; H2SO4 0,1N; KOH 0,1N; KI tinh thể; hồ tinh bột; axit axetic; nước cất; phenolphtalein 2.2 Phương pháp nghiên cứu
Phân tích đánh giá chất lượng lựa chọn nguyên liệu: Phân tích độ ẩm, hàm lượng protein hàm lượng dầu giống ngô NK4300, DK6818, AG500, AG59
Lựa chọn kích thước ngun liệu ngơ thích hợp: tiến hành khảo sát kích thước 0,1 < d ≤
(3)Nguyễn Thị Hoàng Lan, Nguyễn Thị Quyên, Nguyễn Ngọc Cường
môi 1/5, nhiệt độ trích ly 60oC thời gian trích ly 4h Các yếu tố công nghệ khảo sát là: loại dung mơi, phương pháp trích ly, tỷ lệ ngun liệu/dung mơi, thời gian trích ly, nhiệt độ trích ly, số lần trích ly Sau chọn giá trị thích hợp yếu tố nghiên cứu giá trị lựa chọn cố định thí nghiệm để khảo sát ảnh hưởng yếu tố cịn lại Thí nghiệm lựa chọn dung môi khảo sát với loại dung môi khác nhau: n - Hexan, ethanol 96%, isopropanol Để xác định ảnh hưởng tỉ lệ nguyên liệu/dung mơi đến hiệu suất trích ly tiến hành tỉ lệ 1/4, 1/6, 1/8, 1/10 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ trích ly đến q trình trích ly thực 50, 60, 69oC Để nghiên cứu ảnh hưởng thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly tiến hành trích ly nguyên liệu 3h, 4h, 5h, 6h Thí nghiệm ảnh hưởng số lần trích ly đến hiệu suất trích ly dầu tiến hành với số lần trích ly lần, lần, lần Sau lần trích ly, lọc hỗn hợp trích ly để loại bỏ bã thu mixen (là hỗn hợp dung môi dầu) Bã lần trích ly thứ tiếp tục trích ly lần bã lần tiếp tục trích ly lần Cuối hỗn hợp mixen lần trích ly đuổi dung môi máy cô quay chân không Buchi đến áp suất ≤ 10 bar để thu dầu hạt ngô
Hiệu suất thu nhận dầu tính theo lượng dầu có ngun liệu xác định theo cơng thức
2
H x 100 (%)
m m
Trong đó:
H: hiệu suất thu nhận dầu so với lượng dầu nguyên liệu (%)
m2: khối lượng dầu thu (g)
m1: khối lượng dầu nguyên liệu (g) Nghiên cứu, đánh giá chất lượng sản phẩm: Xác định số axit, số peroxyt, hàm lượng vitamin E thành phần axít béo dầu 2.3 Các tiêu nghiên cứu
Xác định hàm lượng dầu nguyên liệu phương pháp Shoxlet; Xác định độ ẩm
nguyên liệu phương pháp sấy đến khối lượng không đổi (TCVN 4846: 1989); Xác định hàm lượng protein theo phương pháp Kjeldahl (TCVN 9936: 2013); số axit dầu ngô xác định phương pháp chuẩn độ dùng dung dịch KOH 0,1N (TCVN 6127: 2010); số peroxyt dầu xác định phương pháp chuẩn độ dùng dung dịch Na2S2O3 0,01N (TCVN 6121: 2010); Xác định thành phần axít béo dầu phương pháp AOCS Ce l e - 89; Xác định hàm lượng vitamin E dầu sắc ký lỏng HPLC
Số liệu tính tốn thống kê phần mềm Excel 2010 Phân tích phương sai so sánh giá trị trung bình mức ý nghĩa α = 0,5% phần mềm IRRISTAT 4.0 Số liệu sau tính tốn làm trịn tới chữ số thập phân thứ
3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Phân tích đánh giá chất lượng nguyên liệu
Chất lượng nguyên liệu hạt phù hợp để khai thác dầu yếu tố quan trọng định đến hiệu suất khai thác dầu Các loại hạt ngơ khác có chất lượng khác nhau, chúng thay đổi tùy theo giống, điều kiện đất đai, khí hậu kỹ thuật canh tác Từ kết phân tích số tiêu chất lượng, chọn giống ngô tốt để làm nguyên liệu khai thác dầu Kết phân tích số tiêu chất lượng hạt ngơ trình bày bảng
(4)Ảnh hưởng số điều kiện công ngh
Bảng M Giống Đặc điể NK4300 (ngô tẻ) Hạt bán ră DK6818 (ngô tẻ) Hạt ngô đá AG500 (ngô nếp) Ngô nếp AG59 (ngô tẻ) Hạt nửa đá Chú thích: Các số liệu theo cột có chữ
3.2 Lựa chọn điều ki thích hợp cho q trình trích ly d 3.2.1 Ảnh hưởng kích thư liệu tới hiệu suất trích ly
Trong hạt có dầu, dầu chủ yếu tập trung nhân, phân bố khe vách tế bào, ống vi mơ vĩ mơ Nó liên kết bền vững với thành phần kỵ nước Vì vậy, việc nghiền hạt thành bột nhằm phá vỡ cấu trúc vỏ hạt, cấu trúc mô giúp làm cho dầu dễ dàng ngồi Độ mịn ngun liệu có ảnh hưởng đến diện tích tiếp xúc nguyên liệu
từ ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly Nhìn chung, kích thước ngun liệu nhỏ hiệu suất trích ly tăng Tuy nhiên, kích thước hình dạng ngun liệu yếu tố giới hạn, nguyên liệu nhỏ làm cho chất tế bào mà cụ thể nguyên liệu hạt ngô tinh bột bị lắng đọng lớp nguyên liệu, gây tắc ống mao dẫn bị dịng dung mơi vào mixen
Hình Ảnh hưởng kích thước nguyên liệu tới hiệu suất trích ly
50 60 70 80 90 100
0.1<d≤ 0.25
H
iệ
u
su
ất
t
rí
ch
ly
d
ầu
(
%
)
n cơng nghệ đến hiệu suất trích ly dầu ngô
ng Một số tiêu chất lượng hạt ngơ (%) ểm hình thái Độ ẩm (%) Hàm lượng lipit (dầu)
(% chất khô) t bán ngựa 13,45 5,73a
t ngô đá 12,54 5,50a
p 15,76 3,88b
a đá 16,48 3,36c
ác số liệu theo cột có chữ mũ giống khơng có khác biệt mức ý
u kiện công nghệ p cho q trình trích ly dầu
a kích thước nguyên
Trong hạt có dầu, dầu chủ yếu tập trung nhân, phân bố khe vách tế bào, i mơ vĩ mơ Nó liên kết bền vững với thành phần kỵ nước Vì vậy, việc nghiền hạt thành bột nhằm phá vỡ cấu trúc vỏ hạt, cấu trúc mô giúp làm cho dầu dễ dàng ngồi Độ mịn ngun liệu có ảnh hưởng đến diện tích tiếp xúc ngun liệu dung mơi, từ ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly Nhìn chung, kích thước ngun liệu nhỏ hiệu suất trích ly tăng Tuy nhiên, kích thước hình dạng ngun liệu yếu tố giới hạn, nguyên liệu nhỏ làm t tế bào mà cụ thể nguyên liệu hạt ngô tinh bột bị lắng đọng lớp nguyên liệu, gây tắc ống mao dẫn bị dịng dung mơi vào mixen
làm cho dịch trích ly có nhiều tạp chất gây khó khăn cho q trình xử lý tiếp sau Từ nh này, tiến hành khảo sát kích thước 0.1 < d ≤ 0,25, 0,25 < d
0,75, 0,75 < d ≤ mm
Qua hình chúng tơi thấy trích ly với ngun liệu có kích thước nhỏ hiệu suất trích ly tăng Trong trình t
động, tác dụng cánh khuấy ngun liệu có kích thước nhỏ có bề mặt tiếp xúc với dung môi lớn hơn, giúp dầu dễ Do đó, chúng tơi chọn trích ly hạt ngô với độ mịn nguyên liệu hạt ngô 0,1 <
hợp Kết phù hợp với nghiên cứu Chien and Hoff (1990)
3.2.2 Ảnh hưởng lo tới hiệu suất trích ly
Mỗi loại dầu khác có loại dung mơi trích ly thích hợp khác Chúng tơi tiến hành thí nghiệm để tìm loại dung m
Hình Ảnh hưởng kích thước ngun liệu tới hiệu suất trích ly
83,11a
81,15b 79,97bc 79,11c
0.1<d≤ 0.25 0.25<d≤ 0.5 0.5<d≤ 0.75 0.75<d≤ Kích thước nguyên liệu (mm)
)
Hàm lượng protein (% chất khô)
10,21a 9,33b 10,54a
10,31a
ở mũ giống khơng có khác biệt mức ý nghĩa α=5%
làm cho dịch trích ly có nhiều tạp chất gây khó khăn cho q trình xử lý tiếp sau Từ lý này, tiến hành khảo sát kích 0,25, 0,25 < d ≤ 0,5, 0,5 < d ≤
Qua hình chúng tơi thấy trích ly với ngun liệu có kích thước nhỏ hiệu suất trích ly tăng Trong q trình trích ly động, tác dụng cánh khuấy ngun liệu có kích thước nhỏ có bề mặt tiếp xúc với dung môi lớn hơn, giúp dầu dễ Do đó, chúng tơi chọn trích ly hạt ngô với độ mịn < d ≤ 0,25 mm thích ả phù hợp với nghiên cứu
)
a loại dung mơi trích ly
Mỗi loại dầu khác có loại dung mơi trích ly thích hợp khác Chúng tơi tiến hành thí nghiệm để tìm loại dung mơi
Hình Ảnh hưởng kích thước ngun liệu tới hiệu suất trích ly
(5)Hình Ảnh hưởng loại dung mơi tới hiệu suất trích ly
thích hợp cho trích ly dầu ngô loại dung môi (n - hexan, ethanol, isopropanol), dung môi phép sử dụng trích ly dầu với mục đích làm dầu thực phẩm
Qua hình chúng tơi thấy hiệu suất trích ly dầu hạt ngơ đạt cao sử dụng dung mơi trích ly n - hexan (83,11%), tiếp đến dung môi isopropanol (80,97%) dung mơi ethanol (79,96%) Điều giải thích sau: dầu hạt ngơ chất khơng phân cực nên dung mơi có độ phân cực thấp khả hòa tan dầu cao, đồng nghĩa với hiệu suất trích ly dầu cao Các số điện mơi ( dung mơi phản ánh tính phân cực
Độ phân cực dung môi tăng dần theo thứ tự: n - hexan (ε = 1,88), isopropanol (ε = 18), ethanol (ε = 24,55) nên hiệu suất trích ly dầu giảm dần theo thứ tự từ n
isopropanol đến ethanol Do đó, chúng tơi lựa chọn dung mơi thích hợp cho q trình trích ly dầu hạt ngô n - hexan Kết phù hợp với nghiên cứu Nguyễn Thị Thơm trích ly dầu hạt tía tơ (2007)
3.2.3 Ảnh hưởng t
liệu/dung môi đến hiệu suất trích ly
Bản chất q trình trích ly trình khuếch tán phân tử Khi chênh lệch nồng độ
50 60 70 80 90 100 H iệ u su ất t rí ch ly d ầu ( % )
Nguyễn Thị Hoàng Lan, Nguyễn Thị Quyên, Nguy
2 Ảnh hưởng loại dung mơi tới hiệu suất trích ly
thích hợp cho trích ly dầu ngơ loại hexan, ethanol, isopropanol), phép sử dụng trích ly dầu với mục đích làm dầu thực phẩm
Qua hình chúng tơi thấy hiệu suất trích ly dầu hạt ngô đạt cao sử dụng dung môi hexan (83,11%), tiếp đến dung 97%) dung môi ethanol ) Điều giải thích sau: dầu hạt ngô chất không phân cực nên dung môi có độ phân cực thấp khả hịa tan dầu cao, đồng nghĩa với hiệu suất trích ly dầu cao Các số điện môi (ε) dung mơi phản ánh tính phân cực dung môi Độ phân cực dung môi tăng dần = 1,88), isopropanol 4,55) nên hiệu suất trích ly dầu giảm dần theo thứ tự từ n - hexan, isopropanol đến ethanol Do đó, chúng tơi lựa ng mơi thích hợp cho q trình hexan Kết phù hợp với nghiên cứu Nguyễn Thị Thơm trích ly dầu hạt tía tơ (2007)
a tỷ lệ nguyên t trích ly
trình trích ly q trình khuếch tán phân tử Khi chênh lệch nồng độ
dầu mixen nguyên liệu cao trình khuếch tán diễn mạnh, khuếch tán xảy đạt trạng thái cân dừng lại Khi sử dụng q dung mơi hiệu suất trích ly thấp dung mơi khơng đủ để hịa tan lượng dầu có nguyên liệu Nếu sử dụng dư thừa dung mơi gây lãng phí, tốn dung môi, tăng lượng tạp chất, tốn lượng cho q trình thu hồi dung mơi nên hiệu kinh tế qu
không cao Do vậy, cần thiết phải nghiên cứu tỷ lệ ngun liệu/dung mơi thích hợp để trích ly tối đa lượng dầu nguyên liệu có hiệu kinh tế cao Trong thí nghiệm này, chúng tơi tiến hành khảo sát tỉ lệ nguyên liệu/dung môi 1/4, 1/6, 1/8, 1/10
Hình cho thấy tỷ lệ ngun liệu/dung mơi tăng từ 1/4 đến 1/8 hi
trích ly dầu tăng lên khác mức ý nghĩa α = 5% Tỷ lệ nguyên liệu/dung mơi 1/10 (88,43%) cho hiệu suất trích ly dầu cao h tỷ lệ 1/8 (87,59%) khác khơng có ý nghĩa mức ý nghĩa 5% Do vậy, để vừa tiết kiệm chi phí dung mơi mà đảm bảo hiệu suất trích ly cao, chúng tơi lựa chọn tỷ lệ thích hợp cho q trình trích ly dầu hạt ngơ 1/8 Kết sử dụng cho nghiên cứu tiếp sau
83,11a
80,97b 79,96b
N-hexan Isopropanol Ethanol
Dung môi
Quyên, Nguyễn Ngọc Cường
2 Ảnh hưởng loại dung mơi tới hiệu suất trích ly
dầu mixen nguyên liệu cao trình khuếch tán diễn mạnh, khuếch tán xảy đạt trạng thái cân dừng lại Khi sử dụng q dung hiệu suất trích ly thấp dung mơi khơng đủ để hịa tan lượng dầu có ngun liệu Nếu sử dụng dư thừa dung mơi gây lãng phí, tốn dung mơi, tăng lượng tạp chất, tốn lượng cho q trình thu hồi dung mơi nên hiệu kinh tế q trình sản xuất không cao Do vậy, cần thiết phải nghiên cứu tỷ lệ ngun liệu/dung mơi thích hợp để trích ly tối đa lượng dầu nguyên liệu có hiệu kinh tế cao Trong thí nghiệm này, tiến hành khảo sát tỉ lệ nguyên
ung mơi 1/4, 1/6, 1/8, 1/10
Hình cho thấy tỷ lệ nguyên liệu/dung môi tăng từ 1/4 đến 1/8 hiệu suất trích ly dầu tăng lên khác mức ý = 5% Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/10 (88,43%) cho hiệu suất trích ly dầu cao ng khác khơng có ý nghĩa mức ý nghĩa 5% Do vậy, để vừa tiết môi mà đảm bảo hiệu suất trích ly cao, chúng tơi lựa chọn tỷ lệ thích hợp cho q trình trích ly dầu hạt ngô ợc sử dụng cho nghiên
b
(6)Ảnh hưởng số điều kiện cơng ngh
Hình Ảnh hưởng tỷ lệ ngun liệu/dung mơi tới hiệu suất trích ly
3.2.4 Ảnh hưởng nhiệt đ hiệu suất trích ly
Thơng thường, nhiệt độ trích ly cao làm nguyên liệu tăng khả trương nở, vận tốc trình chuyển khối, làm giảm độ nhớt dầu làm cho dầu tan vào dung môi tốt Tuy nhiên, nhiệt độ yếu tố giới hạn nhiệt độ trích ly cao thúc đẩy biến đổi hóa học khơng mong muốn, làm giảm hiệu suất trích ly
Hình cho thấy nhiệt độ 50
690C hiệu suất trích ly dầu thu khác có ý nghĩa mức ý nghĩa 5% Khi nhiệt độ tăng hiệu suất thu nhận tăng đạt giá trị cao nhiệt độ 69
sôi dung môi) Vì vậy, chúng tơi chọn nhiệt độ trích ly dầu hạt ngơ thích hợp 69 3.2.5 Ảnh hưởng thời gian t
trích ly
Thời gian ảnh hưởng tới hiệu suất q trình trích ly dầu theo tỷ lệ thuận Tuy nhiên, loại nguyên liệu với hàm lượng dầu, cấu trúc nguyên liệu khác cần có thời gian trích ly khác Thời gian trích ly khơng ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly mà cịn ảnh hưởng đến giá thành sản xuất
75
50 60 70 80 90 100
1
H
iệ
u
s
u
ất
t
rí
ch
ly d
ầu
(
%
)
n công nghệ đến hiệu suất trích ly dầu ngơ
3 Ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi tới hiệu suất trích ly
t độ trích ly tới
Thơng thường, nhiệt độ trích ly cao làm nguyên liệu tăng khả trương nở, tăng vận tốc trình chuyển khối, làm giảm độ nhớt dầu làm cho dầu tan vào dung môi tốt Tuy nhiên, nhiệt độ yếu tố giới hạn nhiệt độ trích ly q cao thúc đẩy biến đổi hóa học m giảm hiệu suất trích ly Hình cho thấy nhiệt độ 500C, 600C C hiệu suất trích ly dầu thu khác có ý nghĩa mức ý nghĩa 5% Khi nhiệt độ tăng hiệu suất thu nhận tăng đạt giá trị cao nhiệt độ 69o
C (nhiệt độ sơi dung mơi) Vì vậy, chúng tơi chọn nhiệt độ trích ly dầu hạt ngơ thích hợp 690C
i gian tới hiệu suất
Thời gian ảnh hưởng tới hiệu suất q trình trích ly dầu theo tỷ lệ thuận Tuy nhiên, yên liệu với hàm lượng dầu, cấu trúc nguyên liệu khác cần có thời gian trích ly khác Thời gian trích ly khơng ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly mà cịn ảnh hưởng đến giá thành sản xuất
Khi tăng thời gian trích ly từ
hiệu suất trích ly dầu tăng khác có ý nghĩa mức ý nghĩa 5% Tuy nhiên
gian trích ly tăng lên hiệu suất trích ly dầu tăng khơng có nghĩa mặt thống kê so với trích ly Điều giải thích sau: ban đầu, dầu h
môi cách nhanh chóng chênh lệch nồng độ dầu ngun liệu dung mơi cịn lớn sau thời gian trích ly định chêch lệch nồng độ giảm xuống, làm cho động lực q trình trích ly giảm mạnh ngưỡng dầu khơng thể hịa tan vào dung mơi Vì vậy, chúng tơi lựa chọn thời gian trích ly thích hợp cho q trình trích ly dầu hạt ngơ
3.2.6 Lựa chọn số lần trích ly
Trong nghiên cứu này, tiến hành khảo sát số lần trích ly động
lần Bột ngơ có kích thư
được trích ly động nhiệt độ 700C dung môi n - hexan Trích ly lần 1: tỷ lệ ngun liệu/dung mơi 1/8 thời gian Trích ly lần lần 3: tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/4 thời gian Mỗi thí nghiệm đ lặp lại lần điều kiện
75,07c
84,93b 87,59a 88,43
1/4 1/6 1/8 1/10
Tỉ lệ nguyên liệu/dung môi (g/ml)
3 Ảnh hưởng tỷ lệ ngun liệu/dung mơi tới hiệu suất trích ly
Khi tăng thời gian trích ly từ - trích ly dầu tăng khác có ý nghĩa mức ý nghĩa 5% Tuy nhiên, thời gian trích ly tăng lên hiệu suất trích ly dầu tăng khơng có nghĩa mặt thống kê so với trích ly Điều giải thích sau: ban đầu, dầu hịa tan vào dung mơi cách nhanh chóng chênh lệch nồng độ dầu ngun liệu dung mơi cịn lớn sau thời gian trích ly định chêch lệch nồng độ giảm xuống, làm cho động lực q trình trích ly giảm mạnh cho dầu khơng thể hịa tan vào dung mơi Vì vậy, chúng tơi lựa chọn thời gian trích ly thích hợp cho trình trích ly dầu hạt
n trích ly
Trong nghiên cứu này, tiến hành khảo sát số lần trích ly động lần, lần, ước 0,1 < d ≤ 0,25 mm ợc trích ly động nhiệt độ 700C dung hexan Trích ly lần 1: tỷ lệ ngun liệu/dung mơi 1/8 thời gian Trích ly lần lần 3: tỷ lệ nguyên liệu/dung môi g thời gian Mỗi thí nghiệm lặp lại lần điều kiện
(7)Hình Ảnh hưởng nhiệt độ tới hiệu suất trích ly
Hình Ảnh hưởng thời gian tới hiệu suất trích ly
Hình Ảnh hưởng số lần trích ly tới hiệu suất trích ly
50 60 70 80 90 100
H
iệ
u
su
ất
t
rí
ch
ly d
ầu
(
%
)
H
iệ
u
su
ất
t
rí
ch
ly d
ầu
(
%
)
50 60 70 80 90 100
H
iệ
u
su
ất
t
rí
ch
ly
d
ầu
(
%
)
100
H
iệ
u
su
ất
t
rí
ch
ly d
ầu
(
%
)
Nguyễn Thị Hoàng Lan, Nguyễn Thị Quyên, Nguy
4 Ảnh hưởng nhiệt độ tới hiệu suất trích ly
Hình Ảnh hưởng thời gian tới hiệu suất trích ly
6 Ảnh hưởng số lần trích ly tới hiệu suất trích ly
83,67c
87,59b 89,13a
50 60 70 80 90 100
50 60 69
Nhiệt độ trích ly (oC) Nhiệt độ trích ly (oC)
81,09c
89,13b 90,78a 91,74a
3
Thời gian trích ly (giờ)
90,78c
96,81b 98,65c
50 60 70 80 90 100
1
Số lần trích ly (lần)
Quyên, Nguyễn Ngọc Cường
4 Ảnh hưởng nhiệt độ tới hiệu suất trích ly
Hình Ảnh hưởng thời gian tới hiệu suất trích ly
(8)Ảnh hưởng số điều kiện công nghệ đến hiệu suất trích ly dầu ngơ
Với trích ly lần hiệu suất thấp (đạt 90,78%) cịn trích ly lần lần thu hiệu suất trích ly cao Tuy nhiên, trích ly lần hiệu suất trích ly tăng khơng nhiều so với trích ly lần Do vậy, để tiết kiệm thời gian chi phí, chúng tơi chọn số lần trích ly ngun liệu hạt ngô phù hợp lần
3.3 Đánh giá chất lượng dầu sản phẩm Trong sản xuất nghiên cứu để đánh giá nhanh chất lượng dầu thực vật cách tương đối người ta thường dựa vào trạng thái số số hóa lý đặc trưng dầu Do vậy, dầu hạt ngơ chúng tơi phân tích tiêu chất lượng Kết trình bày bảng
Qua bảng 2, thấy dầu hạt ngơ có màu vàng đặc trưng tự nhiên dầu, có số axit peroxyt nằm giới hạn cho phép, đạt tiêu chuẩn chất lượng, đáp ứng yêu cầu sản xuất thực phẩm
Vitamin E chất chống oxy hóa hiệu quả, giúp loại bỏ gốc tự
thể Dầu ngơ có chứa lượng α - tocopherol, dạng vitamin E cao giúp cải thiện chức hệ thống miễn dịch Hàm lượng cao vitamin E góp phần giúp nâng cao khả bảo quản dầu hạt ngô Hàm lượng cao vitamin E nghiên cứu phù hợp với nghiên cứu Moreau and Hicks (2005)
Bảng cho thấy dầu hạt ngơ có hàm lượng cao axit béo linoleic (ω - 6): 45,65%, axit béo khơng bão hịa tốt cho sức khỏe Cũng từ bảng 3, thấy dầu ngô chứa lượng đáng kể axit oleic (ω - 9) 34,30%, axit béo khơng bão hịa nối đơi, nguồn ngun liệu q, có giá trị cao sản xuất thực phẩm chức dược phẩm Kết phù hợp với nghiên cứu Eqbal et al (2011) thành phần axit béo dầu hạt ngô (axit linoleic (ω - 6) 47,19% axit oleic (ω - 9) 36,99%) 3.4 Quy trình cơng nghệ trích ly dầu hạt ngô
Qua kết nghiên cứu trên, chúng tơi đưa quy trình trích ly dầu hạt ngô sau: Bảng Một số tiêu chất lượng dầu hạt ngô
Tên tiêu phân tích Đơn vị tính Kết Giới hạn cho phép (TCVN 7597:2013)
Màu sắc - Màu vàng sáng -
Chỉ số axit mg KOH/g 2,3 4,0
Chỉ số peroxyt meq O2/kg 1,45 15,0
Vitamin E mg/kg 2.528,2 -
Bảng Thành phần axít béo dầu hạt ngơ Axít béo Kết (% tổng lượng axit béo)
Pentadecanoic (C15:0) 0,35
Palmitic (C16:0) 14,53
Stearic (C18:0) 2,11
Oleic ( C18:1 ) 34,30
Linoleic (C18:2) 45,65
Linolenic (C18:3) 0,75
Arachidic (C20:0) 0,64
Behenic (C22:0) 0,88
(9)Nguyễn Thị Hoàng Lan, Nguyễn Thị Quyên, Nguyễn Ngọc Cường
Sơ đồ Quy trình cơng nghệ khai thác dầu hạt ngơ
Thuyết minh quy trình:
Nguyên liệu hạt ngơ NK4300 có chất lượng đồng đều, khơng bị mối mọt sâu bệnh nghiền đến kích thước 0,1 < d ≤ 0,25 mm Bột nghiền trích ly động lần nhiệt độ 690
C dung mơi n - hexan: Trích ly lần 1: tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/8 giờ; trích ly lần 2: tỷ lệ ngun liệu/dung mơi 1/4 Sau lần trích ly, lọc hỗn hợp trích ly để loại bỏ bã thu mixen (là hỗn hợp dung môi dầu) Bã lần trích ly thứ tiếp tục trích ly theo chế độ trích ly lần nêu Cuối hỗn hợp mixen lần trích ly thứ lần trích ly thứ cô đuổi dung môi máy cô quay chân không Buchi đến áp suất ≤ 10 bar để thu dầu hạt ngô
4 KẾT LUẬN
Nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu thích hợp cho trích ly dầu ngơ giống ngơ NK4300 với hàm lượng dầu so với tổng lượng chất khô 5,73% Độ mịn ngun liệu hạt ngơ thích hợp 0,1 < d ≤ 0,25 mm Quy trình cơng nghệ trích ly dầu ngơ theo phương pháp cho hiệu suất thu nhận dầu đạt 96,81% với thông số kĩ thuật tối ưu gồm dung mơi trích ly n - hexan; số lần trích ly lần (Trích ly lần 1: tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/8 giờ; trích ly lần 2: tỷ lệ nguyên liệu/dung mơi 1/4 giờ) nhiệt độ trích ly 690
C Dầu hạt ngơ thu có hàm lượng cao axit béo linoleic (ω - 6) 45,65%, axit oleic (ω - 9) 34,30%, axit béo khơng bão hịa tốt cho sức khỏe hàm Dầu hạt ngô
Hạt ngô NK4300
Nghiền
(độ mịn 0,1 < d ≤ 0,25mm)
Dung môi hữu n-hexan Trích ly lần 690C
Lần 1: nguyên liệu/dung môi 1/8, h Lần 2: nguyên liệu/dung môi 1/4, h
Dung môi Khô
bã
(10)Ảnh hưởng số điều kiện cơng nghệ đến hiệu suất trích ly dầu ngơ
lượng cao vitamin E, nguồn nguyên liệu quý, có giá trị cao sản xuất thực phẩm chức dược phẩm
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Chien J T and J E Hoff (1990) Oil Extraction of dried ground corn with ethanol The chemical engineering journal, 43: 103 - 113
Eqbal M A D., A.S Halimah., A Aminah and M.K Zalifah (2011) Fatty Acids Composition of four different Vegetable Oils (Red Palm Olein, Palm Olein, Corn oil and Coconut oil) by Gas Chromatography 2nd International Conference on Chemistry and Chemical Engineering, IACSIT Press, Singapore
Moreau, R.A and K.B Hicks (2004) The in vitro
Hydrolysis of Phytosterol Conjugates in Food Matrices by Mammalian Digestive Enzymes, Lipids, 39: 769 - 776
Moreau R A and K.B Hicks (2005) The composition of corn oil Obtained by the Alcohol Extraction of
Ground corn JAOCS, 82: 809 - 815
Nguyễn Hữu Tình (1997) Cây ngơ Nhà xuất Nông nghiệp, Hà nội, tr 126
Nguyễn Thị Thơm (2007) Luận văn tốt nghiệp: Quy trình cơng nghệ khai thác dầu hạt tía tơ, Đại học Nơng nghiệp Hà Nội
Tiêu chuẩn Việt Nam (1989) Ngô - Phương pháp xác định hàm lượng ẩm (ngô bột, ngô hạt) TCVN 4846: 1989
Tiêu chuẩn Việt Nam (2010) Dầu thực vật - Phương pháp xác định số peroxyt TCVN 6121: 2010 Tiêu chuẩn Việt Nam (2010) Dầu thực vật - Phương
pháp xác định số axit TCVN 6127: 2010 Tiêu chuẩn Việt Nam (2013) Dầu thực vật TCVN
7597: 2013
Tiêu chuẩn Việt Nam (2013) Tinh bột sản phẩm tinh bột - Xác định hàm lượng nitơ phương pháp Kjeldahl TCVN 9936: 2013 (ISSO 3188:2013)