3.1.1. Đối tượng
Cây cỏ ngọt được công ty chè Hiệp Khánh trồng và thu hoạch, phơi khô và bảo quản trong túi nilon.
Đánh giá chất lượng cảm quan của cỏ ngọt: Lá cỏ ngọt khô có màu xanh nhạt, hơi vàng có mùi thơm đặc trưng của cỏ ngọt, không có lá sâu, tạp chất.
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu trên quy mô phòng thí nghiệm, vật liệu nghiên cứu được thu thập ở các tỉnh phía bắc.
3.1.3. Dụng cụ thiết bị hóa chất nghiên cứu
*Các hóa chất chính :
Stevioside chuẩn (hàm lượng >98%) Bột Ca(OH)2
Axit Citric 15%
Than hoạt tính điều chỉnh pH
Hình 3.1: Hình ảnh acid citric, than hoạt tính, cỏ ngọt và vôi
* Dụng cụ chính và thiết bị Dụng cụ chính : + Bình tam giác 100ml, 250ml, 500 ml, 1000ml + Giấy lọc + Giấy pH + Phễu, pipet + Buret 10ml, 20ml + Cốc 100ml, 500ml, 1000ml + Ống đong 1000ml + Đũa, đĩa cân - Thiết bị :
+ Cân phân tích OHAUS - Đức
+ Bình ổn nhiệt HH-2(Trung Quốc) + Máy khuấy JJ-1(Trung Quốc)
+ Thiết bị cất quay chân không Heidolph - Đức + Bơm hút chân không MZ 2C NT - Đức + Bộ lọc hút chân không
+ Tủ lạnh, máy sấy, tủ nung, bếp điện có khả năng điều chỉnh nhiệt độ + Máy cất nước GFL - Đức
Hình 3.2 : Máy đo quang phổ UV-6000 ; Shanghai –METASH và dụng cụ thiết bị
Hình 3.3 :Bộ lọc hút chân không và Bình ổn nhiệt HH-2
3.1.4. Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu
* Địa điểm
Đề tài được thực hiện tại phòng thí nghiệm của bộ môn Quá trình – Thiết bị Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Viện Kỹ Thuật Hóa Học, Đại Học Bách Khoa Hà Nội.
Từ ngày 2 tháng 1 năm 2014 đến tháng 5 năm 2014- Phòng thí nghiệm của bộ môn Quá trình – Thiết bị Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Viện Kỹ Thuật Hóa Học, Đại Học Bách Khoa Hà Nội.
3.1.5. Nội dung nghiên cứu
Căn cứ vào mục đích, yêu cầu của đề tài, chúng tôi tiến hành nghiên cứu một số nội dung sau:
Nội dung 1: Khảo sát quy trình tẩy màu dịch chiết cỏ ngọt bằng than hoạt tính Nội dung 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian và hàm lượng than hoạt tính đến quá trình tẩy màu dịch chiết cỏ ngọt.
3.1.6. Phương pháp nghiên cứu
Trên cơ sở nội dung nghiên cứu, chúng tôi đưa ra các phương pháp nghiên cứu sau:
3.1.6.1. Phương pháp thu thập tài liệu
*Phương pháp thu thập tài liệu
Phương pháp này dựa trên nguồn thông tin thu thập được từ những tài liệu tham khảo có sẵn theo kinh nghiệm truyền thống sản xuất rượu của địa phương (hồ sơ, sổ sách thống kê…) để xây dựng cơ sở luận cứ nhằm chứng minh giả thuyết.
*Phương pháp phi thực nghiệm
Phương pháp phi thực nghiệm là phương pháp thu thập số liệu dựa trên sự quan sát các sự kiện, sự vật đã hay đang tồn tại, từ đó tìm ra quy luật của chúng. Loại số liệu thu thập trong phương pháp phi thực nghiệm gồm số liệu được thu thập từ các câu hỏi có cấu trúc kín hoặc số liệu được thu thập từ các câu hỏi mở theo các phương pháp thu thập số liệu.
Thực hiện thu thập số liệu bằng phương pháp phỏng vấn trực tiếp.
Phỏng vấn trực tiếp là một loạt các câu hỏi mà người nghiên cứu đưa ra để phỏng vấn người trả lời. phỏng vấn không theo cấu trúc, nghĩa là người nghiên cứu cho phép một số các câu hỏi của họ được trả lời (hay dẫn dắt) theo ý muốn của người trả lời.
3.6.1.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm
*Bước 1: chuẩn bị nguyên liệu và vật liệu hấp phụ
Cỏ ngọt sau khi được nghiền nhỏ sẽ được sàng, để loại bỏ những cành quá to, sau đó cân 10g bột cỏ ngọt và gói riêng để tiến hành các công đoạn sau.
Than hoạt tính ở dạng bột, được bảo quản trong túi nilon chưa qua sử dụng lần nào Ca(OH)2được nghiền mịn để phản ứng dễ ràng xảy ra
*Bước 2: Tiến hành thí nghiệm
Thí nghiệm 1: Sau khi dịch cỏ ngọt đã được xử lý thành dịch tinh ta tiến hành làm thí nghiệm với nhiệt độ 200C, 300C 400C, ở các mức thời gian 30 phút, 40 phút, 50 phút,. Tỷ lệ than với dịch ở thí nghiệm này là 1/10 (g/ml). Thí nghiệm được lặp lại 3 lần
Bảng 3.1: Thí nghiệm các mẫu ở nhiệt độ 200C, 300C, 400C, trong thời gian 30 phút, 40 phút, 50 phút và với tỷ lệ than/ dịch (1/10)
Tỷ lệ than/ dịch (1/10)
Nhiệt độ Thời gian Độ truyền quang
20°C 30 phút 40phút 50phút 30°C 30phút 40phút 50phút 40°C 30phút 40phút 50phút
Thí nghiệm 2: Dịch cỏ ngọt đã được xử lý thành dịch tinh ta tiến hành làm thí nghiệm với nhiệt độ 200C, 300, 400C, ở các mức thời gian 30 phút, 40 phút, 50 phút. Tỷ lệ than với dịch lúc này là 1/15(g/ml). Thí nghiệm được lặp lại 3 lần
Bảng 3.2: Thí nghiệm các mẫu ở nhiệt độ 200C, 300C, 400C, trong thời gian 30 phút, 40 phút, 50 phút với tỷ lệ than/ dịch (1/15)
Tỷ lệ than/ dịch (1/15)
Nhiệt độ Thời gian Độ truyền quang
20° 30 phút 40phút 50phút 30° 30phút 40phút 50phút 40° 30phút 40phút 50phút 3.1.7. Phương pháp phân tích
Phân tích nồng độ đường trước và sau khi tẩy màu của dịch đường bằng phương pháp đo quang phổ.
Phân tích mức độ truyền quang của dịch trước và sau quá trình tẩy màu bằng phương pháp đo quang phổ.
Để xác định nồng độ đường và độ truyền quang bằng cách sử dụng máy đo quang phổ dựa trên nguyên lý hoạt động của chúng.
Nguyên tắc: Đo quang phổ là hấp thụ của chất phân tích ở trạng thái dung dịch đồng thể với một trong các dung môi như: Nước, methano, benzene…Như vậy các bước hoạt động có thể như sau:
Hòa tan chất phân tích trong một dung môi phù hợp nếu chất đó có phổ hấp thụ nhạy trong vùng tử ngoại khả kiến (VD: Các chất hữu cơ, hoặc cho chất đó, thường là kim loại ,tác dụng với một thuốc thử trong một dung môi thích hợp để tạo ra một chất có phổ hấp thụ UV-VIS nhạy. Chiếu vào dung dịch mẫu chứa hợp chất cần phân tích một chùm sáng có bước sóng phù hợp λ= 350nm, để cho chất phân tích hay sản phẩm của nó hấp thu bức xạ để tạo ra phổ hấp thụ UV- VIS của nó, vì thế chất cần phân tích cùng dung dung môi cần được chứa trong ống đo (cuvet) có chiều dài xác định.
Thu, phân ly phổđó và chọn sóng cần đo rồi ghi lại giá trị mật độ quang A của phổ, nghĩa là đo cường độ chùm sang sau khi đi qua dung dịch mẫu nghiên cứu
Các bước thực hiện đo: Trước khi sử dụng cần mở máy để làm nóng máy khoảng 30 phút.
-Nút A/J/C/F: Mỗi lần ấn nút này là đổi giá trị giữa A/J/C/F -A: Độ hấp thụ ánh sáng (Absorbance).
-J: Tỷ lệ thấu xạ (Trans) -C: Nồng độ (Conc)
-F: Hệ số góc của đường chuẩn (Fuctor) giá trị F được nhập vào bằng tay thong qua nút ẩn
3.1.8. Phương pháp sử lý số liệu
Sử dụng phần mềm xử lí số liệu SPSS Sử dụng Microsoft offce Excel
Phần 4
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. Khảo sát quy trình tẩy màu dịch chiết cỏ ngọt: Trên cơ sở phân tích chọn lọc các nguồn tài liệu khác nhau và các nghiên cứu trước tôi đưa ra quy trình chung để tẩy màu cỏ ngọt bằng than hoạt tính
Hình 4.1 : Sơđồ tẩy màu dịch chiết cỏ ngọt Nguyên liệu (cỏngọt Trích ly có khuấy Lọc thô bằng vải lọc
Đưa pH = 10,5, khuấy liên tục 30 phút, ở t0 = 550C Bã Nước cất Ca(OH)2 Lọc hút chân không pH= 7 Tẩy màu Than hoạt tính Axit citric Dịch thô Dịch tinh Làm lạnh về nhiệt độ phòng, lọc kết tủa Dịch Bã acid amin
* Thuyết minh quy trình:
4.1.1. Nguyên liệu
Cây cỏ ngọt được thu hoạch sau 2 tháng trồng, phơi khô ,nghiền mịn được bảo quản trong túi nilon. Cỏ ngọt phải đạt chất lượng tốt nhất không bị mốc, sâu không có tạp chất. Lá cỏ ngọt có màu xanh nhạt hơi vàng có mùi thơm đặc trưng.
4.1.2. Trích ly với nước cất
Cỏ ngọt được pha với nước cất với tỷ lệ 1/10. Tức là 1g dịch được pha với 10ml nước cất được trích ly bằng bể rửa siêu âm Ema S900H ( Đức) trong thời gian 30 phút để thu các glycoside có trong cỏ ngọt đồng thời loại bỏ những chất có dư vị không mong muốn .
4.1.3. Dịch thô và dịch tinh
Để thu được dịch thô ta tiến hành lọc bằng vải lọc có đường kính lỗ trung bình < 1mm. Để thu được dịch tinh ta tiến hành lọc bằng máy lọc bơm hút chân không MZ 2C NT - Đức. Có sử dụng giấy lọc có đường kính lỗ trung bình 45 , 45
4.1.4. Điều chỉnh pH=10,5
Sau khi ta thu được dịch tinh ta tiến hành bổ sung Ca(OH)2đểđưa về pH=10,5 dùng thiết bị đánh khuấy liên tục trong 30 phút ở t0 = 550C. Mục đích của công đoạn này là tách các amino acid không mong muốn có trong dịch đồng thời tạo kết tủa các acid amin và loại bỏ tạp chất còn sót lại trong dịch. Sau đó đưa về nhiệt độ phòng rùi lọc kết tủa bằng máy lọc bơm hút chân không.
4.1.5. Điều chỉnh về pH trung tính
Ta tiến hành bổ sung acid citric để điều chỉnh pH =7 bằng cách sử dụng máy đo AZ- pH 86502 để thử đây là điều kiện pH tốt nhất để tẩy màu cỏ ngọt. Đồng thời nó cũng loại bỏ tạp chất bằng cách tạo phức, kết tủa kim loại đa hóa trị, protein, amino acid và tạo môi trường acid cho các phản ứng tạo phức. [10]
4.1.6. Tẩy màu
Ta dùng than hoạt tính để tẩy màu dịch chiết cỏ ngọt dựa trên nguyên lý hấp phụ . Than hoạt tính đã được cân chính xác rùi cho vào dịch để ở nhiệt độ và thời gian nhất định ta thu được dịch đã tẩy màu.
4.2. Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian và hàm lượng than hoạt tính
đến quá trình tẩy màu dịch chiết cỏ ngọt
Bảng 4.1: Kết quả sử lý số liệu trung bình của độ truyền quang sau ba lần lặp lại ở
200C, 300C, 400Ctrong thời gian 30 phút 40 phút 50 phút tỷ lệ 1/10
Tỷ lệ than / dịch (1/10)
Nhiệt độ Thời gian Trung bình độ truyền Quang Đánh giá
200C 30 phút 57,66c-d Trung bình Khá-Trung bình 40 phút 56,30d-e Trung bình- Yếu 50 phút 58,23c Trung bình Khá 300C 30 phút 55,40e Yêú 40 phút 37,53g Không đạt 50 phút 50,30f Kém 400C 30 phút 74,7a Tốt 40 phút 75,8a Tốt 50 phút 69,43b Khá
Bảng 4.2: Kết quả sử lý số liệu trung bình của độ truyền quang sau ba lần lặp lại ở
200C, 300C, 400C trong thời gian 30 phút 40 phút 50 phút tỷ lệ 1/15
Tỷ lệ than / dịch
Nhiệt độ Thời gian Trung bình độ truyền Quang Đánh giá
200C 30 phút 53,23d Trung bình 40 phút 55,30d Trung bình 50 phút 72,00a Tốt 300C 30 phút 37,00f Kém 40 phút 47,66f Kém 50 phút 49,73e Yếu 400C 30 phút 62,9b Khá 40 phút 73,83a Tốt 50 phút 57,83c Trung bình khá
4.2.1. Kết quảảnh hưởng của nhiệt độđến quá trình tẩy màu
Dựa vào bảng 4.1: Ta có kết quả trung bình của độ truyền quang sau ba lần lặp lại được đo bằng máy đo quang phổ với mẫu có tỷ lệ than/dịch (1 /10), với các mức nhiệt độ 200C, 300C, 400C thì ta thấy độ truyền quang ở nhiệt độ 300C là kém nhất và ở nhiệt độ 400C là tốt nhất. Theo đó ta nhận xét ở tỷ lệ 1/10 nhiệt độ 400C thì mức độ hấp thụ ánh sáng tốt hơn so với nhiệt độ 200C và 300C.
Dựa vào bảng 4.2: Ở bảng kết quả trung bình của độ truyền quang sau ba lần lặp lại được đo bằng máy đo quang phổ với mẫu có tỷ lệ than/dịch (1/15). Ta thấy kết quảđộ truyền quang mẫu (1/15) có xu hướng giống với mẫu (1/10). Khi nhiệt độ từ 200C - 300C có xu hướng giảm và tăng lên khi điều chỉnh ở nhiệt độ 400C. Và mức độ hấp thụ ánh sáng màu tốt nhất ở 400C tương ứng với mức độ tẩy màu tốt nhất.
4.2.2. Kết quảảnh hưởng của thời gian đến quá trình tẩy màu
Dựa vào bảng số liệu 4.1 với mẫu (1/10) : Ở nhiệt độ 200C, 300C ta thấy các mức thời gian 30 phút, 40 phút, 50 phút có xu hướng giống nhau và tỷ lệ nghịch so
với thời gian ở 400C . Ở 200C độ truyền quang sấp xỉ gần bằng nhau. Rõ ràng ở nhiệt độ này thời gian không ảnh hưởng nhiều độ đến truyền quang. Ở 400C thời gian tốt nhất cho quá trình tẩy màu là ở 40 phút.
Dựa vào bảng số liệu 4.2 với mẫu (1/15): Ta thấy thời gian ở các nhiệt độ 200C, 300C, thì độ truyền quang có xu hướng tăng đều, có xu hướng tăng dần theo thời gian qua đó ta có nhận xét ở nhiệt độ 200C và 300C thời gian hấp phụ càng lâu thì mức độ hấp thụ ánh sáng màu càng tốt. Còn ở thời gian 30 phút, 40 phút ở nhiệt độ 400C thì độ truyền tăng sau đó giảm khi điều chỉnh thời gian hấp phụ lên 50phút .Vì vậy ta có nhận xét ở mẫu (1/15) thời gian hấp phụ càng lâu thì mức độ hấp thụ ánh sáng càng tốt nhưng đến một nhiệt độ và thời gian nhất định thì độ truyền quang lại giảm ví dụ như ở nhiệt độ 400C thời gian 50 phút. Thời gian tẩy màu tốt nhất là 40 phút ở 400C.
4.2.3. Ảnh hưởng của lượng than hoạt tính đến quá trình tẩy màu dịch chiết
Để biết tỷ lệ than có ảnh hưởng đến quá trình tẩy màu dịch chiết ta dựa vào 2 bảng 4.1 và bảng 4.2 được thí nghệm trên 2 mẫu tỷ lệ khác nhau là (1/10) và (1/15) . Kết quả thí nghiệm thấy rằng độ truyền quang ở mẫu (1/10) và (1/15) không chênh lệch nhau nhiều vì vậy ta nhận xét tỷ lệ than hoạt tính tuy có ảnh hưởng ở mức độ thấp nhưng không ảnh hưởng nhiều đến quá trình hấp phụ . Tỷ lệ than tốt nhất cho quá trình tẩy màu ở (1/10) với nhiệt độ 400C .
Hình 4.3: Ảnh mẫu M12 và N12 sau khi tẩy màu
Hình 4.5: Ảnh mẫu M21 và N21 sau khi tẩy màu
Phần 5
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
- Sau khi hoàn thành đồ án em đã thu được một số kết quả như sau Đã khảo sát tài liệu và đưa ra quy trình chung
Bằng phương pháp hấp phụ, sau khi dịch được tẩy màu thì nồng độ đường đạt 60%.
Nhiệt độ hấp phụ tốt nhất ở mức 40°C Thời gian hấp phụ tốt nhất từ 40 phút
Tỷ lệ than hoạt tính không ảnh hưởng nhiều đến quá trình hấp phụ nhưng tỷ lệ tốt nhất ở mẫu (1/10)
- Một sốđề xuất cho quá trình nghiên cứu tiếp theo:
Nhận thấy trong quá trình làm thí nghiệm không chỉ có than hoạt tính hấp phụ màu mà còn có ảnh hưởng của Ca(OH)2. Vì thế cần có thời gian để tiếp tục nghiên cứu thêm .
Cần tiếp tục nghiên cứu để nâng cao hàm lượng của Stevioside trong sản phẩm.
Định lượng hàm lượng kim loại và các tiêu chuẩn thực phẩm để kiểm tra sản phẩm có đạt yêu cầu hay không.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng việt
1. Trần Bích Lam, Tôn Nữ Minh Nguyệt, Đinh Trần Nhật Thu “ thí nghiệm hóa sinh thực phẩm ” NXB KHKT
2. Ngô Thị Thuận (1995), Xây dựng quy trình công nghệ tách chiết, tổng hợp các
chất màu thực phẩm, DHKHTN – ĐH Quốc Gia Hà Nội
3. Lê Quang Dũng. Stevia, cỏ ngọt trời cho. Diễn đàn cự quân y, y tế thường thức (2010).
4. Trần Thu Hương. “Nghiên cứu công nghệ, chế thử sản phẩm có tác dụng hỗ trợ
chữa bệnh tiểu đường từ nguồn thực vật Việt Nam nhằm tạo sản phẩm hữu ích phục vụ cuộc sống”. Báo cáo tổng kết đề tài trọng điểm cấp bộ GD – ĐT, Hà Nội, 2011
5. Trần Thượng Quảng, Lê Văn Dương, Nguyễn Thủy, Tống Danh Thanh.