II. QUY TRÌNH SẢN XUẤT CARRAGEENANTỪ RONG SỤN
2.3. Nấu chiết carrageenan
Cơ sở kỹ thuật nấu chiết Carrageenan
Nấu chiết Carrageenan là khâu quan trọng và chủ yếu của toàn bộ quy trình sản xuất Carrageenan. Mục tiêu của công đoạn này là phải đạt hiệu suất thu hồi carrageenan cao và đảm bảo chất lượng của carrageenan. Trong quá trình nấu chiết có nhiều yếu tốảnh hưởng tới hai mục tiêu trên như môi trường nấu, nhiệt độ, thời gian, lượng nước, thiết bị.
Môi trường nấu chiết
Theo nhiều nghiên cứu cho thấy môi trường nấu chiết kiềm loãng pH=8.5 là môi trường cho sức đông của Carrageenan cao nhất. Khi nấu trong môi trường kiềm loãng: Kiềm loãng đủ để phá vỡ màng tế bào của cây rong giải phóng carrageenan ra dung dịch đồng thời sẽ góp phần trung hoà lượng acid tạo thành, do
đó sức đông của carrageenan tăng.
Nhiệt độ nấu chiết
Carrageenan không tan trong nước lạnh và nước thường, muốn nâng cao hiệu suất chiết rút Carrageenan cần phải nấu chiết ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ hoà
tan của nó trong môi trường kiềm loãng nhiệt độ nấu chiết carrageenan của rong sụn thường từ 95 - 100oC ở áp suất thường .
Nếu nhiệt độ lớn hơn 100oC, thời gian nấu chiết giảm nhưng Carrageenan bị thuỷ phân cách mạch sức đông giảm. Nhiều tạp chất do xenluloza bị nhiệt phân tạo glucoza hoà tan giảm chất lượng Carrageenan.
Nếu nhiệt độ nhỏ hơn 95oC, thời gian nấu kéo dài Carrageenan cũng bị thuỷ
phân cắt mạch sức đông giảm mặt khác mức độ hoà tan của Carrageenan giảm, hiệu suất chiết ly giảm.
Việc nấu chiết carrageenan ở nhiệt độ gần 100oC còn có những ưu điểm cơ
bản là: tốc độ chiết rút nhanh, độ nhớt dung dịch thấp, cho phép dùng chất tạo ôi trường với nồng độ thấp hơn giảm chi phí phụ.
Thời gian nấu chiết
Thời gian nấu chiết phụ thuộc vào phương pháp xử lý rong trước khi nâú chiết, môi trường nấu chiết và nhiệt độ nấu chiết.
Việc xử lý rong trước khi nấu chiết bằng dung dịch kiềm NaOH 5% ở nhiệt
độ 95 - 100oC thì thời gian nấu chiết 1 - 1.5 giờ.
Nếu thời gian nấu chiết quá dài làm cho một số phân tử Carrageenan bị
thuỷ phân cắt mạch làm cho độ chắc của thạch giảm xuống.
Tỷ lệ nước nấu
Lượng nước nấu ảnh hưởng lớn đến tỷ lệ thu hồi và độ chắc của Carrageenan.
Nếu lượng nước nấu quá lớn: Tạo dung dịch keo có nồng độ thấp, độ chắc kém không thao tác được các công đoạn sau nhất là khâu ép. thể tích chứa thạch lớn,cồng kềnh, gây tốn kém cho thao tác tách nước. nhưg có ưu điểm là dễ lọc hiệu suất chiết cao.
Nếu lượng nước nấu quá ít: Thạch chắc khắc phục được các nhược điểm trên nhưng lại xuất hiện nhược điểm sau: Do nồng độ dịch keo cao, độ nhớt lớn rất khó lọc tốc độ hoà tan của Carrageenan từ nguyên liệu kém do độ nhớt cao hệ số
khuyếch tán giảm, chênh lệch nồng độ giữa nguyên liệu và dung dịch giảm. Do vậy trong thực tế cần phải xác định lượng nước nấu hợp lý để sau khi nấu dịch keo thoả mãn yêu cầu sau:
+ Dịch keo dễ lọc
+ Thạch đông chắc với cường độ vừa phải có thể thao tác các công đoạn sau dễ dàng
Theo kinh nghiệm lượng nước nấu thường gấp 40 - 50 lần lượng rong
Thiết bị chiết - Nồi hai vỏ
-Thùng inox có nắp đặt hệ thống dẫn hơi nước hay các nồi inox, nồi gang…
đun lửa trực tiếp .
Để khuấy đảo hỗn hợp cần nấu thường lắp đặt hệ thống, cánh khuấy hay bơm đối lưu dung dịch từ phía đáy nồi lên phía trên .
2.4. Lọc
Thành phần hỗn hợp dịch keo rong sau khi nấu chiết bao gồm : - Carrageenan hoà tan và là thành phần chính, là sản phẩm sau này.
- Bã rong (tạp chất cơ học ):có kích thước từ nhỏ đến lớn, nhất có thể là 4 mm. Nhỏ nhất ở thể dạng huyền phù lơ lửng trong dung dịch.
Tạp chất hoà tan gồm có khoáng, sắc tố, các chất hữu cơ hoà tan như: glucoza, axit amin ,…
Để loại các tạp chất ra khỏi dung dịch keo ta sử dụng biện pháp lọc để tách tạp chất cơ học , tách tạp chất hoà tan dùng phương pháp lọc hấp thụ.
Tách tạp chất cơ học
Có thể sử dụng lắng hoặc lọc để tách tạp chất cơ học, với biện pháp lắng do
độ nhớt của keo lớn làm kìm hãm quá trình lắng xuống của các hạt. Do đó quá trình lắng đọng phải tiến hành ở nhiệt độ không dưới 900C. Thời gian lắng đọng dài ảnh hưởng đến chất lượng của carrageenan.
Để tách tạp chất cơ học thường sử dụng phương pháp lọc. Đây là phương pháp đơn giản cho hiệu quả cao. Nếu chọn vật liệu lọc thích hợp thì tạp chất cơ
học sẽđược loại bỏ hoàn toàn, vì vậy dịch lọc sẽ khá trong.
Tách tạp chất hoà tan
Sau khi tách bỏ tạp chất cơ học, dịch carrageenan còn chứa các tạp chất cùng hoà tan như sắc tố, chất vô cơ, chất hữu cơ hoà tan. Để tinh chế làm sạch dịch keo rong, nâưng cao chất lượng carrageenan có thể dùng phương pháp lọc hấp phụ.
Chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính. dịch keo sau khi loc thôđược trộn với than hoạt tính ó độ xốp cao. tẩy màu trong điều kiện liên tục khuấy đảo ở
nhiệt độ 95 - 980C. Tốt nhất đun sôi hỗn hợp 15 - 20 phút, rồi lọc tách tạp chất bằng máy lọc ép có lớp màng ngăn lọc bằng xenlulô. Lượng than phụ thuộc vào tính hấp phụ của loại than và màu sắc của dịch.
Sau khi quá trình lọc xong ta được dịch lọc và ta bổ sung KCl vào cho phép ta thu được sản phẩm với hiệu suất cao hơn.