L ỜI NÓI ĐẦU
3.5.1. Quy trình sản xuất gel kappa – carrageenan hoàn thiện từ rong sú
Hình 3.2. Quy trình sản xuất gel kappa – carrageenan hoàn thiện
từ rong sú Rong K.striatum Ngâm Rửa Nấu Lọc li tâm Dịch carrageenan Xử lý kiềm Tủa nóng KCl 0,6% Cấp đông lần 1 Rã đông Cấp đông lần 2 Rã đông Sấy Sản phẩm Bổ sung HCl 10% Tỉ lệ nước/rong: 20/1 Thời gian: 1h Nhiệt độ: 85÷ 900C Tỉ lệ nước/rong: 60/1 Thời gian: 2h Tốc độ 4000 vòng/phút pH = 8,6 ; t0: 700C Thời gian: 9 phút
3.5.2 Thuyết minh quy trình
1. Nguyên liệu
Rong sú được mua tại Cam Ranh, thu hoạch vào ngày 18/3/2013. Rong sản xuất phải là rong khô, sạch, không bị mốc, ít tạp chất, không gãy nát. Sau đó tiến hành loại bỏ tạp chất.
2. Ngâm nước
Mục đích của quá trình này là: Một phần có thể khử được tạp chất, loại bớt muối bám trên rong. Bên cạnh đó, ngâm còn có tác dụng làm mềm rong, rút ngắn thời gian nấu, nâng cao chất lượng và hiệu suất của sản phẩm.
Rong khô được ngâm vào nước với tỷ lệ nước/rong: 20/1, ngâm trong vòng 1h. Rong Kappaphycus striatum có khả năng hút nước và trương nở rất cao.
3. Rửa
Sau khi ngâm xong, rửa sạch rong để loại bỏ cát sạn, muối, tạp, rồi để ráo.
4. Nấu
Rong sau khi được xử lý thì được nấu với tỷ lệ nước/rong: 60/1, thời gian nâú: 2 - 2,5h, t0: 85 ÷ 900C.
Mục đích của khâu này là phải đạt được hiệu suất thu hồi cao và đảm bảo chất lượng của carrageenan.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nấu chiết như: thời gian nấu, nhiệt độ, lượng nước nấu, thiết bị.
Nhiệt độ nấu
Nấu chiết rong trong môi trường trung tính với tỷ lệ nước nấu bằng 60 lần khối lượng rong khô ở nhiệt độ 85 ÷ 900C.
Khi nấu ở nhiệt độ cao hơn 900C thì thời gian nấu chiết giảm nhưng mạch polymer của carrageenan bị phân hủy cắt mạch làm cho sức đông của carrageenan bị giảm. Ở nhiệt độ quá cao polysaccharide hòa tan trong nước, làm thất thoát carrageenan dẫn đến hiệu suất thu hồi carrageenan giảm.
Khi nấu chiết ở nhiệt độ nhỏ hơn 850C thì thời gian nấu chiết dài, tốn thời gian và năng lượng.
Vì thế quá trình nấu chiết tốt nhất nên được thực hiện ở nhiệt độ 85 ÷ 900C, kết hợp với khuấy đảo liên tục để rong nhanh nát nhuyễn đồng thời tránh được hiện tượng bị khê dưới đáy nồi và hiện tượng sôi trào.
Thời gian nấu
Các kết quả nghiên cứu cho thấy trong mọi trường hợp hàm lượng và
độ chắc của keo rong tăng dần theo thời gian nấu chiết. Tuy nhiên vẫn có một số giới hạn nào đó mà sau đó số lượng và chất lượng thành phẩm sẽ giảm xuống hẳn. Như vậy khi kéo dài thời gian nấu đến điểm tới hạn cho phép nâng cao dần sức đông và hàm lượng carrageenan thành phẩm.
Tỉ lệ nước nấu ( mođun thủy áp)
Lượng nước nấu ảnh hưởng rất lớn đến tỉ 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 nhưng có ưu điểm là dễ
lọc, hiệu suất cao.
Nếu lượng nước nấu quá ít: Thạch chắc khắc phục được các nhược điểm trên, tuy nhiên do nồng độ dịch keo cao, độ nhớt lớn rất khó lọc. Do vậy cần xác định được lượng nước nấu hợp lí sao cho: Dịch dễ lọc, thạch đông chắc với cường độ vừa phải có thể thao tác công đoạn sau dễ dàng, chọn tỉ lệ nước nấu/rong: 60/1
5. Lọc
Mục đích: Loại bỏ bã rong, chất màu, thu được dịch lọc trong.
Sau khi nấu chiết tiến hành lọc li tâm với tốc độ 4000 vòng/ phút, nhiệt độ lọc là 700C, thời gian 30 phút.
6. Xử lí kiềm
Mục đích: Loại nhóm sunfat để thực hiện phản ứng tạo vòng 3,6 anhydrogalactose tức là tăng tỉ lệ anhydrogalactose : galactose và cuối cùng là tăng chất lượng carrageenan cụ thể là tăng sức đông của carrageenan.
Dịch carrageenan sau khi được lọc qua máy lọc li tâm, tiến hành bổ sung dung dịch Ca(OH)2 5% sao cho pH của dịch lên đến 8,6 thì dừng, sau đó cho vào bể ổn nhiệt ở nhiệt độ 700C trong vòng 9 phút. Sau đó lấy dịch ra làm nguội và bổ sung vào một lượng HCl 10% sao cho lúc này pH của dịch giảm xuống pH ban đầu là 6,3.
7. Tủa nóng
Đun nóng dịch lọc lên khoảng 700C, bổ sung KCl với hàm lượng 0,6% so với khối lượng dịch lọc và khuấy đảo nhanh để KCl tan đều trong dịch lọc. Sau đó để nguội khoảng 2h để định hình .
8. Cấp đông
Mục đích: Dịch carrageenan là dich keo nhớt chứa 95 - 99% là nước. Do đó trước khi làm khô phải có công đoạn tách nước cho carrageenan. Do đó để tách nước cho carrageenan thì tiến hành thực hiện phương pháp lạnh đông.
Khi hạ nhiệt độ xuống -200C, nước liên kết trong carrageenan bị đóng băng, còn carrageenan ở dạng keo tụ. Khi tan giá nước đóng băng chảy ra còn carrageenan không tan, kết quả nước tách ra khỏi carrageenan.
Dịch carrageenan sau khi tủa nóng tiến hành để nguội và cắt thành khối, sau đó đem đi cấp đông trong 24h.
9. Rã đông
Mục đích: Tách carrageenan ra khỏi nước.
Sau khi cấp đông, tiến hành lấy mẫu ra và rã đông bằng phương pháp tự nhiên ( tan giá bằng không khí ). Khi tan giá bằng không khí nước đá tan ra tự lách qua các khe hở chảy xuống, phần còn lại thu được là carrageenan.
10. Sấy
Mục đích: Làm khô carrageenan tạo điều kiện dễ dàng cho quá trình vận chuyển.
Carrageenan sau khi được rã đông tách nước, tiến hành sấy bằng phương pháp làm khô tự nhiên, hàm lượng ẩm còn lại từ 20 – 22% [27]. Trải carrageenan ra dàn phơi có độ dày 3mm đem phơi nắng, sau 2 – 3 ngày nắng tốt carrageenan sẽ khô hoàn toàn.
Sau khi sấy, carrageenan được cho vào túi PA, đóng gói bằng thiết bị hàn mí.
Hình 3.3. Sản phẩm kappa-carrageenan sau khi bao gói hút chân không
3.6 Sơ bộ giá thành sản phẩm
Để sản xuất ra sản phẩm kappa-carrageenan thì tốn nhiều chi phí, trong đó bao gồm: Chi phí nguyên vật liệu, chi phí nhân công trực tiếp, chi phí sản xuất chung…. Trên quy mô sản xuất ở phòng thí nghiệm, bỏ qua các chi phí kia, chỉ tính giá thành sản phẩm dựa vào chi phí nguyên vật liệu.
Bảng 3.14. Bảng tính giá thành sản phẩm cho 100g kappa-carrageenan
sấy khô
Đơn vị tính Đơn giá/đơn vị tính Số lượng Thành tiền Rong khô kg 45.000 0,62 27.900 Ca(OH)2 kg 150.000 0,005 750 HCl l 120.000 0,072 8.640 KCl kg 220.000 0,034 7.480 Túi PA túi 1.000 1 1.000 Tổng chi phí 45770
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
Kết luận
Sau gần 3 tháng thực hiện đề tài, qua kết quả nghiên cứu cho phép đưa ra các kết luận sau:
1. Kappa-carrageenan tự nhiên thu nhận từ Kappaphycus striatum có sức đông 486g/cm2, nhiệt độ tan chảy là 45, 50C, nhiệt độ đông đặc là 33, 50C, hiệu suất thu hồi 30,20%.
2. Xác lập được phương trình biểu diễn mối tương quan giữa sức đông và nhiệt độ, thời gian, pH. Phương trình y = 386,5 + 72,5x1 + 100,25x2 – 190,75x3 + 137,25x1x2 – 26,25x1x3 – 54x2x3.
3. Tối ưu hóa được các thông số trong công đoạn xử lí kiềm bằng dung dịch Ca(OH)2 5% dịch lọc carrageenan: Nhiệt độ 700C; pH= 8,6; thời gian: 9 phút.
4. Kappa-carrageenan sau khi xử lí kiềm các tính chất sau: Sức đông 964,54g/cm2, nhiệt độ tan chảy là 550C, nhiệt độ đông đặc là 440C, hiệu suất thu hồi 37,74%.
Sản phẩm kappa-carrageenan đạt chỉ tiêu vi sinh, hóa lý sau khi xử lí kiềm.
Đề xuất ý kiến
Trong suốt quá trình thực hiện đồ án không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế. Do đó để đề tài được hoàn thiên hơn và ứng dụng vào sản xuất có hiệu quả. Em xin đề xuất một số ý kiến sau:
1. Nghiên cứu sự tương quan giữa hoạt độ nước và hàm lượng chất khô của dịch carrageenan.
2. Áp dụng biện pháp sấy phun, sấy tầng sôi để đảm bảo chất lượng và chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm.
3. Nghiên cứu sử dụng bơm chân không và lọc màng giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu suất thu hồi sản phẩm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Trần Mai Đức, Huỳnh Quang Năng, Trần Kha, Trần Quang Thái (2007), “ Kết quả nghiên cứu di trồng loài Kappaphycus striatum (schmitz) doty vào vùng biển Việt Nam”,1(1), tr.5.
2. Trần Mai Đức, Trần Quang Thái, Võ Xuân Mai, Ngô Thanh Trúc, Huỳnh Minh Khánh (2007), “Ảnh hưởng của độ mặn đến một số đặc tính sinh học loài rong Kappaphycus striatum (schmitz) doty”, 1(1), tr1 – 2.
3. Trần Kha, Võ Duy Triết, Lê Như Hậu, Ngô Thanh Trúc (2007), “ Khả năng sinh trưởng và chất lượng carrageenan của loài rong Kappaphycus striatum
(schmitz) doty”, 1(1), tr.7.
4. Phạm Hồng Hải, Nguyễn Xuân Nguyên, Nguyễn Bích Thủy, Trần Đình Toại (2007), “ Tạp chí khoa học và công nghệ”, 45, (4), tr.87-93.
5. Đặng Văn Hợp, Đỗ Minh Phụng, (1997), “ Phân tích kiểm nghiệm sản phẩm thủy sản”, NXB Khoa học và kỹ thuật
6. GS.TS.Trần Thị Luyến,(2008) “Đề cương bài giảng chế biến rong biển”, trường Đại Học Nha Trang khoa Chế Biến, tr. 35.
7. Trần Thị Luyến, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn, Ngô Đăng Nghĩa, (2004), “ Chế biến rong biển”, NXB Nông Nghiệp, tr. 20- 144
8. Ngô Thị Thức (2008), “Nghiên cứu ứng dụng carrageenan trong sản xuất sữa chua đậu nành”, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, trường Đại học Nha Trang, tr. 2.
9. Trần Đình Toại, Nguyễn Xuân Nguyên, Phàm Hồng Hải, Nguyễn Thị Bích Thủy, Trần Thị Hồng (2006), “Carrageenan từ rong biển – Sản xuất và ứng dụng”, NXB Khoa Học Kỹ Thuật-Khoa học Công nghệ, tr.100.
10. Trần Thị Thanh Vân, Võ Mai Như Hiếu, Cao Thị Thúy Hằng, Phạm Đức Thịnh, Đặng Xuân Cường, Bùi Minh Lí (2010), “ Nghiên cứu quy trình thu nhận polysacarit (agar-agarose và carrageenan) từ rong đỏ Việt Nam”, Hà Nội.
Tiếng Anh
11. Bixler Harris J., Porse Hans., (2010). A decade of change in the seaweed hydrocolloids industry// Journal applied phycology, Volume 23, Number 3, June 2011 , pp. 321-335 (15).
12. Dang D.H., Nang H.Q, Hien H.M., (2007). Genetic variation of
Kappaphycus alvarezii (Doty) grown in different coast of centraland and sourthern Vietnam//Abstract book of XIX International Seaweed Symposium, Kobe, Japan, P. 106.
13. EU – European Union standards for E407a (Processed Eucheuma Seaweed) and E407 (Carrageenan) (e.g. Commission Directive 98/86/EC Nov 1998 & 95/2/EC February 1995), 5 p.
14. F.van de Velde, S.H. Knutsen, A.I.Usov, H.S.Rollema and A.S.Cerezo, (2002), 1H and 13C high resolution NMR spectroscopy of carrageenans: application in research and industry. Elsevier Science Ltd, Trends in Food science and technology.- 13.- P.73-92.
15. Glicksman M., (1969), Gum technology in the Food industry. Academic Press.-590 p.
16. Knutsen S.H., Grasdalen H., (1992), Analysis of carrageenans by enzymic degradation, gel filtration and 1H NMR spectroscopy. Carbohydrate Polymers. - 19.- P..199-210.
17. Knutsen S.H., Myslabodski D.E., Larsen B., Usov A.I., (1994), A modified system of nomenclature for red algal galactans// Botanica Marina. - 37.- P.163-169.
18. McHugh Dennis J., (2003), A guide of seaweed industry. FAO Fisheries Circular № 441. - 105 p.
19. Meena Kamarasar, Prasad Kamalesh, Siddhanta A.K., (2008), Development of a stable gel-network based on agar-carrageenan blend cross- linked with genipin//Food Hydrocolloids. - P.1-13.
20. Nishinari K., Watase M., (1992), Effects of sugars and polyols on the gel- sol transition of kappa-carrageenan gels// Thermochimica Acta, 206.- P.149- 162.
21. Nishinari K., Watase M., Miyoshi E., Takaya T., Oakenfull D., (1995), Effects of sugar on the gel-sol transition of agarose and к-carrageenan// Food Technol. -№ 10.- P. 90-96.
22. Nussinovitch A., (1997), Hydrocolloid applications: gum technology in the food and other industries.-354 p.
23. Stanley N.F., (1990), Carrageenans, in Food Gels (ed. P.Harris). Elsevier Applied Science, London.-P. 79-119.
24. СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» 25.Фан Тхи Кхань Винь., (2011), Разработка технологии гелеобразующих сульфатированных галактонов из культивируемых красных водорослей- каррагинофитов родов Kappaphycus и Eucheuma. Дисс. на соиск. уч. Ст. канд. Тех. наук. – Москва, 211 с Trang web 26.http://www.moit.gov.vn/web/guest/tintuc?p_p_id=cmsviewportlet_WAR_ vsi_portlets_INSTANCE_XbBg&p_p_action=1&p_p_state=normal&p_p_mo de=view&p_p_col_id=column2&p_p_col_pos=0&p_p_col_count=1&_cmsvi ewportlet_WAR_vsi_portlets_INSTANCE_XbBg_struts_action=%2Fcmsvie wportlet%2Fview&_cmsviewportlet_WAR_vsi_portlets_INSTANCE_XbBg _arcId=6622&_cmsviewportlet_WAR_vsi_portlets_INSTANCE_XbBg_curP g=1 27.http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-rong-run-va-cac-san-pham-che-bien-tu- rong-sun-10154/
PHỤ LỤC
Phụ lục 1. Xác định hàm lượng ẩm của rong nguyên liệu và hàm lượng
chất khô của gel carrageenan bằng phương pháp sấy đến khối lượng
không đổi theo TCVN 5613:1991.
Cách tiến hành:
Sấy cốc đến khối lượng không đổi: Rửa sạch cốc, để ráo rồi đưa vào tủ sấy ở nhiệt độ 100 ÷ 1050C /30 phút. Sau đó làm nguội trong bình hút ẩm và bỏ lại vào tủ sấy làm tương tự đến khi khối lượng sau 2 lần cân không chênh lệch quá 5.10-4g là được.
Sấy mẫu: Cân a (g) mẫu cho vào cốc đã sấy đến khối lượng không đổi. Cho cốc vào tủ sấy ở nhiệt độ 60 ÷ 800C trong 2 giờ, rồi nâng nhiệt độ lên 100 ÷ 1050C trong 3 giờ. Làm nguội trong bình hút ẩm rồi cân. Sấy mẫu đến khi khối lượng giữa 2 lần cân không chênh lệch quá 5.10-4g là được.
Tính kết quả
Độ ẩm tính theo công thức:
X =
Hàm lượng chất khô được tính theo công thức:
C = 100 – X Trong đó:
X: Hàm lượng ẩm (%)
C: Hàm lượng chất khô (%)
G1: Trọng lượng cốc và mẫu trước khi sấy
G2: Trọng lượng cốc và mẫu sau khi sấy
Kết quả Bảng 1. Hàm ẩm của rong nguyên liệu Số cốc mcốc mmẫu mrong + cốc ban đầu mrong + cốc sau sấy Hàm ẩm (%) 1 21,7420 4,4838 26,2258 25,1769 23,39 2 24,1824 5,0299 29,2123 28,0184 23,74 3 23,8421 5,1173 28,9594 27,6429 25,73 24,29
Bảng 2. Hàm lượng chất khô của dịch carrageenan sau khi lọc li tâm
Số cốc mcốc mmẫu mrong + dịch ban đầu mrong + dịch sau sấy Hàm khô (%) 1 25,7225 7,3081 33,0243 25,7722 0,68 2 23,2925 8,7160 31,9085 23,2553 0,72 0,7
Bảng 3. Hàm lượng chất khô của dịch carrageenan sau khi tủa KCl Số cốc mcốc mmẫu mrong + dịch ban đầu mrong + dịch sau sấy Hàm khô (%) 1 37,6425 6,2508 43,8933 37,7680 2,01 2 21,8104 7,9750 29,7854 21,9710 2,01 2,01
Bảng 4. Hàm lượng chất khô của dịch carrageenan sau khi rã đông lần 1 Số cốc mcốc mmẫu Mcốc + dịch ban đầu Mcốc + dịch sau sấy Hàm khô (%) 1 37,6424 5,8922 43,5346 37,8139 2,91 2 21,8104 4,5221 26,3325 21,9263 2.56 2,74
Bảng 5. Hàm lượng chất khô của dịch carrageenan sau khi rã đông lần 2
Số cốc mcốc mmẫu Mcốc + dịch ban đầu Mcốc + dịch sau sấy Hàm khô (%) 1 25,7366 3,16 28,8966 25,8778 4,47 2 23,2020 3,45 26,6520 23,3730 4,96 4,72
Phụ lục 2. Xác định hàm lượng khoáng của rong nguyên liệu và hàm
lượng khoáng gel kappa-carrageenan bằng phương pháp nung đến khối
Xác định hàm lượng tro tổng số bằng phương pháp nung theo TCVN 5613:1991
Nguyên lí:
Dùng sức nóng 6000C nung cháy hoàn toàn các chất hữu cơ. Phần còn lại đem cân và tính ra hàm lượng tro toàn phần trong thực phẩm.
Tiến hành:
Nung cốc: Đem chén nung nung ở nhiệt độ 550 ÷ 6000C/h đến khối lượng không đổi. Để nguội trong bình hút ẩm, và cân ở cân phân tích chính xác đến 10-4g.
Nung mẫu: Cân 20g mẫu rồi cho vào cốc nung, cho tất cả vào lò nung và tăng nhiệt độ từ từ cho đến 500 ÷ 5500C. Nung cho đến tro trắng. Nếu nung 6-7 giờ mà chưa thấy mẫu trắng thì lấy mẫu để nguội rồi thêm vài ml HNO3 đặc, hoặc H2O2 rồi bỏ lại vào tủ nung, nung đến khi thành tro trắng. Đem chén đó làm nguội trong bình hút ẩm rồi đem cân, sau đó tiếp tục cho vào tủ nung đến khối lượng không đổi. Kết quả giữa 2 lần nung và cân liên tiếp không được cách nhau quá 5.10-4g.
Tính kết quả
Hàm lượng tro phần trăm được tính bằng công thức:
Trong đó:
G: Khối lượng chén nung (g)
G1: Khối lượng mẫu và chén trước khi nung (g) G2: Khối lượng mẫu và chén sau khi nung (g)