Trich ly methylxanthine tu la tra bang CO2 sieu toi han

ĐỀ TÀI TÌM HIỂU TRÍCH LY METHYLXANTHINES TỪ LÁ TRÀ (MATÉ TEA) BẰNG CO2 SIÊU TỚI HẠN Được công nhận ngày 06 tháng 04 năm 2000 Brazilian Journal of Chemical Engineering GVHD : TS Lê Print ISSN 0104-6632 Văn HVTH : Trần Việt Mẫn Ngọc Anh ĐẶT VẤN ĐỀ  Maté(Ilex paraguariensis): giống sứ Nam Châu Phi, chế biến thành nước giải khát truyền thống dân chăn bò miền nam Brazil, Argentine, Paraguay and Uraguay (Alikaridis, 1987; Tormen, 1995)  Thành phần trà maté (Bảng 1) chúng có tác dụng chất kích thích, chất lợi tiểu Tuy nhiên, dùng lượng lớn trà maté gây kích thích, làm ngủ, thấm chí dẫn đến suy nhược, chấn động tê liệt thần kinh  Methylxanthines (caffeine, theophylline and theobromine) : alkaloid tìm thấy sản phẩm tự nhiên trà, cà phê, chất alkaloid kích thích hệ thần kinh trung ương, hệ hệ tuần hoàn Quá trình tách caffeine từ sản phẩm tự nhiên tạo sản phẩm tách caffeine caffeine có giá trị cao ĐẶT VẤN ĐỀ  Caffeine tách từ trà maté dung môi hữu (dimethyl chloride), hay nước  Sử dụng dung môi hữu dẫn đến nguy lượng tồn lại sản phẩm trích ly  Sử dụng nước kết trích ly tính chọn lọc làm thành phần chất hương có giá trị  CO2 hợp chất có nhiệt độ tới hạn thấp ( 30 oC ) không chất độc, chất tương đối không đắt tiền CO2 siêu tới hạn trở thành dung môi trích ly chọn lọc phổ biến Quá trình trích ly/chưng cất phân đọan methylxanthines (caffeine, theophylline and theobromine) trà maté, Ilex paraguariensis, tự nhiên CO2 siêu tới hạn NỘI DUNG BÀI NGHIÊN CỨU Nguyên liệu Chuẩn bị phân tích mẫu Thiết bị thí nghiệm Kết thảo luận  Xác định đường chuẩn  Trích ly caffeine, thebromine theophylin hai chế độ 313,2 o K, 13,8 MPa 343,2 o K, 25,5 MPa  So sánh trình trích ly từ hai nguồn nguyên liệu: trà maté hái từ thiên nhiên bột trà sấy khô NGUYÊN LIỆU NGHIÊN CỨU  Caffeine, theobromine and theophylline, 99% tinh khiết,  CO2 tinh khiết 99,9% cung cấp White Martins Industrials Gases S.A (Campinas, Brazil)  Mateù, Ilex paraguariensis: trà, thu hoạch từ vườn thí nghiệm Khoa Sinh Thực Vật học (UNICAMP-Campinas, Brazil) CHUẨN BỊ MẪU VÀ PHÂN TÍCH MẪU  Toàn trà maté lặt phân loại tay (4,5cm x 9,0cm ) Độ ẩm trà khống chế cách sấy khô 80oC 24  Thành phần methylxanthines xác định máy Sắc ký lỏng cao áp (HPLC) Tốc độ dòng chảy ml / phút THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM  Hệ thống dòng chảy bán liên tục, áp suất cao, làm việc áp suất 37 Mpa, 200 oC (Đồ thị 1)  Thành phần thiết bị bao gồm : Bơm đẩy chất lỏng Bình trích ly áp suất cao tháp chưng cất Máy tính đo tốc độ dòng chảy, thể tích khí Hệ thống gia nhiệt p suất hai máy chiết xuất theo dõi hệ thống kỹ thuật số, hệ thống với độ xác ± THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CO2 siêu tới hạn (lỏng) LÁ TRÀ (22,5 g, độ ẩm 60%) Bơm CO2 vào mẫu trà Tại thiết bị trích ly E1 Điều chỉnh đến áp suất, nhiệt đo Sau 3h đạt cân tới hạn Lấy phần kết tủa Cân khối lượng  Thay đổi thời Phân tích thành gian thu thập mẫu phần Đánh giá nhận xét chung KẾT QUẢ & THẢO LUẬN Xác định đường cong chuẩn  Thời gian lưu ( tr), để thu theobromine : 3.5 phút, theophylline : 4.3 phút caffeine phút Hình 2a Sắc ký hỗn hợp chuẩn methylxanthine HPLC : KẾT QUẢ & THẢO LUẬN Tính Tỷ trọng chất (kg/m3 ) Độ nhớt (cP) Hệ số khuyết tán (mm2 /s)  Gas  1  0.01  1-10  SCF 100-800 0.05-0.1  0.01-0.1 Liquid  1000  0.5-1.0  0.001 Sự trích ly Caffeine, Theobromine and Theophylline từ trà máte phương pháp CO2 siêu tới hạn  Kết chưng cất phân đoạn trà maté tìm thấy điều kiện: p suất: 13,8Mpa đến 25,5 Mpa Nhiệt độ: 313,2oK đến 432,2oK ( tương đương 40,05 đến 70,05 oC) Hầu không thay đổi suốt trình KẾT QUẢ & THẢO LUẬN 1.Quá trình trích ly/ chưng cất phân đọan 313,2oK 13,8MPa Tốc độ trích ly thấp Hiệu suất thu hồi thấp 3,74kg CO2 thu 25,22 mg caffeine 2.Quá trình trích ly/ chưng cất phân đọan 343,2oK 25,5MPa Tốc độ trích ly cao Đồ thị 3: Đường cong trích ly caffeine từ trà Hiệu suất thu với tốc độ dòng CO khoảng – 1.8 g/phút hồi cao hơn: 3,74kg CO2 thu 67,27mg Tổng lượng caffeine trích ly 343,2oK 25,5 Mpa caffeine gấp khoảng 2,7 lần lượng thu 313,2oK 13,8 KẾT QUẢ & THẢO LUẬN 2,33 mg theobromine / g trà Ở 13,8 MPa 313,2 o K, Tốc độ chậm Hiệu suất trình trích ly thấp, 3,74 kg CO2 thu khỏang 0,69 mg theobromine (Hình 4) Ở 25.5 MPa 343,2 oK , Tốc độ Đồ thị 4: Đường cong trích ly Theobromine từ trà với tốc độ dòng CO2 khoảng – 1.8 g/phút nhanh Hiệu suất trình trích ly : 3,74 kg CO2 thu khỏang 2,33 mg theobromine 70,4% thu fraction thứ 16 KẾT QUẢ & THẢO LUẬN 0,27 mg theophylline / g trà Đồ thị 5: Đường cong trích ly Theophylline từ trà với tốc độ dòng CO2 khoảng – 1.8 g/phút Tổng lượng theophylline trích ly 343,2oK 25,5 Mpa gấp khoảng 4,6 lần lượng thu 313,2oK 13,8 Mpa KẾT QUẢ & THẢO LUẬN 67,27mg caffeine / g trà 2,33 mg theobromine / g trà 0,27 mg theophylline / g trà KẾT LUẬN chung trích ly Caffeine, Theobromine Theophylline ø máte phương pháp CO2 siêu tới hạn  Tìm thấy ba vùng trích ly: vùng hòa tan, vùng trung gian, vùng khí khuyếch tán, tách biệt rõ rệt trình trích ly 343,2ok 25,5 MPa  Các vùng bị ảnh hưởng lớn tác dụng tính hòa tan 10 fractions Vùng trung gian xác định fraction thứ 11 đến thứ 16, Vùng trích ly chất khí xác định fraction thứ 17 đến thứ 40  Khi thu fraction thứ 16, lúc 84,5% caffeine 70,4% theobromine trích ly KẾT LUẬN chung trích ly Caffeine, Theobromine and Theophylline ø máte phương pháp CO2 siêu tới hạn  Quá trình chiết hợp chất methylxanthine xảy theo trật tự định, thu đïc fraction với nồng độ khác caffeine, theobromine theophylline  Tính chọn lọc CO2 việc trích ly caffeine cao hơn, rõ rệ so với việc trích ly theobromine and theophylline KẾT QUẢ & THẢO LUẬN Hình so sánh kết trình trích ly caffeine từ gam nguyên liệu khô mẫu từ nguồn Ilex paraguariensis : Nguyên trà maté (ẩm 60%) Bột trà maté bán thị trường (độ ẩm 10%) Kết thể rõ rệt Lúc đầu lượng caffeine trích ly từ bột trà thương phẩm cao hơn, Nhưng sau không KẾT LUẬN  Trong thực tế, hòa tan dung dịch hai cấu tử CO2 / caffeine, CO2 / theophylline, CO2 / theobromine: cao nhiều so với thu chất trình chiết suất từ nguyên trà 25,5 Kpa 343,2 oK  Điều vài yếu tố, bao gồm giới hạn truyền khối cấu trúc thực vật, độ ẩm nguyên liệu ban đầu sai số việc sử lý số liệu hệ thống Sự hòa tan dung dịch cấu tử Trong thực tế Trong trình chiết suất nguyên (25,5 Kpa 343,2 oK 2047,6 mg 48,46 mg mg theobromine/kg CO2 7.15 mg 0.14mg mg theophylline/kg CO2 14.13 mg 1.51 mg mg caffeine/kg CO2 TOÅNG KẾT Sử dụng carbon dioxide chiết xuất caffeine, theobromine and theophylline từ trà maté, Ilex paraguariensis in natura Có thể trích ly/ chưng cất phân đọan chất methylxanthine thành phần riêng biệt, khác nộng độ Tồn vùng : vùng chất hòa tan,vùng trung gian, vùng chất dễ bay Tốc độ trình trích ly từ nguyên liệu qua sơ biến cao tốc độ trình trích ly nguyên Độ ẩm chứa nguyên liệu trích ly cao làm gia tăng hàm lượng caffeine trích ly Tính hòa tan hệ cấu tử CO 2/ methylxanthine thực tế cao lớn trình trích ly trà maté, giảm trình truyền khối cấu trúc phức tạp mẫu (cấu trúc thực vật) KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Phân loại thành phần hóa học tính chất Ilex paraguariensis ... trích ly/ chưng cất phân đọan 313,2oK 13,8MPa Tốc độ trích ly thấp Hiệu suất thu hồi thấp 3,74kg CO2 thu 25,22 mg caffeine 2.Quá trình trích ly/ chưng cất phân đọan 343,2oK 25,5MPa Tốc độ trích ly. .. trích ly thấp, 3,74 kg CO2 thu khỏang 0,69 mg theobromine (Hình 4) Ở 25.5 MPa 343,2 oK , Tốc độ Đồ thị 4: Đường cong trích ly Theobromine từ trà với tốc độ dòng CO2 khoảng – 1.8 g/phút nhanh Hiệu... tốc độ trình trích ly nguyên Độ ẩm chứa nguyên liệu trích ly cao làm gia tăng hàm lượng caffeine trích ly Tính hòa tan hệ cấu tử CO 2/ methylxanthine thực tế cao lớn trình trích ly trà maté, giảm