Các hệ số của phương trình hồi quy thể hiện trong bảng dưới đây:
Bảng 3.11: Các hệ số của phương trình hồi quy Z3
Hệ số sb t tp(f) t > tp(f) b0 526244 0,0001030 54586,2473 12,71 Nhận b1 -0,0420 0,0002061 203,8098 12,71 Nhận b2 -0,0028 0,0002061 13,7491 12,71 Nhận b12 -0,0048 0,0003091 15,3666 12,71 Nhận b11 0,0172 0,0004121 41,6516 12,71 Nhận b22 0,0222 0,0004121 53,7831 12,71 Nhận Ghi chú:
sb : phương sai của các hệ số trong phương trình hồi quy
t : ý nghĩa của các hệ số phương trình hồi quy kiểm định theo tiêu chuẩn Student
tp(f) : giá trị tra bảng phân bố Student với p = 0,05
Z3 = 5,6244 – 0,042 * X – 0,0028 * Y + 0,0048 * X * Y - 0,0172 * X + 0,0222 * Y Kiểm tra sự tương thích của phương trình hồi quy Z3 theo tiêu chuẩn Fisher: Với Ftính = 0,8427 < F0.95(6;1) = 234 nên phương trình hồi quy tương thích với thực nghiệm.
Phương trình Z3 là hàm bậc 2 theo X và Y. Hàm Z3 sẽ đạt cực tiểu tại điểm [1;0] với giá trị Z3 = 5,596 và đạt cực đại tại điểm biên [-1;-1] của thí nghiệm với Z3 = 5,7134. Ở đây, cĩ sự tương tác qua lại giữa X và Y, nhưng với hệ số XY là 0,0048 là nhỏ so với các hệ số của X2 và Y2 là 0,0172 với 0,0222. Ở đây, với hàm mục tiêu chỉ số peroxyt thì yếu tố thời gian cĩ vai trị quyết định.
3.1.3.4. Tối ưu hĩa hàm đa mục tiêu
Với mỗi mục tiêu, ta đã xác định được hàm hồi quy cũng như mơ hình tốn học của chúng. Các hàm mục tiêu cĩ dạng như sau:
Z1 = 0,6762 – 0,0214 * X – 0,0017 * Y – 0,0033 * X * Y + 0,0178 *X2 + 0,0167 * Y2
Z2 = 0,5416 – 0,0088 * X – 0,0026 * Y + 0,0011 * X * Y - 0,0006 * X2
Z3 = 5,6244 – 0,042 * X – 0,0028 * Y + 0,0048 * X * Y - 0,0172 * X2 + 0,0222 * Y2
Chúng tơi đề nghị phương án tối ưu hĩa cĩ điều kiện, trong đĩ ưu tiên cực đại(hoặc cực tiểu) một mục tiêu và xem xét 2 mục tiêu cịn lại. Vì thế chúng ta xem xét cực đại hàm mục tiêu Z1 là hiệu suất thu hồi, và cực tiểu hàm mục tiêu Z2 là chỉ số acid và cực tiểu hàm mục tiêu Z3 là chỉ số peroxyt. Kết quả tính tốn thể hiện trong bảng sau đây:
Bảng 3.12: Kết quả tính tốn giá trị các hàm mục tiêu tại cực đại của từng mục tiêu
X Y Z1 Z2 Z3
Z1max -1 1 0,7337 0,5461 5,7078
Z2min 1 1 0,6843 0,5307 5,6142
Z3min 1 0 0,6726 0,5322 5,5996
Với mục tiêu chính của quá trình trung hịa là giảm chỉ số acid đến tối thiểu, chúng tơi chọn phương án tối ưu của quá trình là [1 ;1], lúc đĩ hiệu suất thu hồi đạt 68,43%, chỉ số acid đạt 0,5207 và chỉ số peroxyt đạt 5,6142 ứng với nồng độ NaOH sử dụng là 85g/l và thời gian trung hịa là 21 phút.
3.1.4. Khảo sát quá trình tẩy màu
3.1.4.1. Khảo sát riêng lẻ các chất hấp phụ
Chúng tơi sử dụng dầu sau quá trình trung hịa để tiến hành tẩy màu với chỉ số acid AV = 0,52 và chỉ số peroxyt PV = 5, 65 .
Bảng 3.13 : Sự thay đổi các chỉ số của dầu theo nồng độ chất hấp phụ Nồng độ(%) 1 2 3 4 5 AV PV AV PV AV PV AV PV AV PV Đất sét hoạt tính 1(bentonite) 0,36 2,74 0,36 2,74 0,38 2,73 0,37 2,76 0,35 2,76 Đất sét hoạt tính 2 0,37 2,73 0,36 2,75 0,36 2,74 0,36 2,72 0,36 2,74 Zeolite 0,32 2,51 0,32 2,52 0,31 2,51 0,32 2,55 0,31 2,56 Than hoạt tính 0,26 2,48 0,26 2,49 0,26 2,46 0,26 2,45 0,26 2,45 Silicagel 0,25 2,42 0,25 2,44 0,25 2,43 0,25 2,39 0,25 2,36 *Ghi chú : AV : Chỉ số Acid PV : Chỉ số Peroxyt
Sự thay đổi chỉ số acid theo nồng độ chất tẩy màu
0.368 0.365 0.38 0.37 0.351 0.375 0.368 0.369 0.364 0.368 0.324 0.32 0.3118 0.322 0.315 0.268 0.264 0.264 0.268 0.265 0.256 0.252 0.251 0.251 0.254 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 1 2 3 4 5 Nồng độ(%) C h ỉ s ố A c id
Bentonite Dat set 2 Zeolite Than hoat tinh Silicagel
Sự thay đổi chỉ số peroxyt theo nồng độ chất tẩy màu 2.741 2.743 2.737 2.667 2.767 2.734 2.753 2.743 2.721 2.747 2.514 2.526 2.513 2.558 2.565 2.485 2.496 2.465 2.457 2.458 2.421 2.442 2.431 2.398 2.365 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 1 2 3 4 5 Nồng độ(%) C h ỉ s ố P e ro x y t
Bentonite Dat set 2 Zeolite Than hoat tinh Silicagel
Nhận xét :
Dựa vào đồ thị và bảng kết qua, chúng tơi cĩ một số kết luận như sau :
- Đất sét hoạt tính 1(bentonite) : Giảm được chỉ số acid của dầu xuống cịn 0,36 ± 0,01 và chỉ số peroxyt xuống cịn 2,74 ± 0,02. Nhưng khi tăng nồng độ từ 1 – 5% thì các chỉ số acid và peroxyt khơng thay đổi nhiều.
- Đất sét hoạt tính 2 : Giảm chỉ số acid của dầu xuống cịn 0,36 0,36 ± 0,01 và chỉ số peroxyt xuống cịn khoảng 2,74 ± 0,02. Nhưng khi tăng nồng độ từ 1 – 5% thì các chỉ số acid và peroxyt khơng thay đổi nhiều.
- Zeolite : Giảm chỉ số acid của dầu xuống cịn 0,32 ± 0,02 và chỉ số peroxyt xuống cịn 2,51 ± 0,02. Và khi tăng nồng độ từ 1 – 5% thì các chỉ số acid và peroxyt khơng thay đổi nhiều.
- Than hoạt tính : Giảm chỉ số acid của dầu xuống cịn 0,26 ± 0,01 và chỉ số peroxyt xuống cịn 2,47 ± 0,02. Và khi tăng nồng độ từ 1 – 5% thì chỉ số acid khơng đổi, cịn chỉ số peroxyt thì giảm xuống từ 2,49 đến 2,45 nhưng sự giảm này khơng đáng kể. Mặt khác, than hoạt tính là chất hấp phụ khĩ lọc và tạo cho dầu cĩ màu đen nếu lọc khơng tốt, vì thế chúng tơi đề nghị chỉ nên sử dụng than hoạt tính với nồng độ rất thấp.
- Silicagel : Giảm chỉ số acid của dầu xuống cịn 0, 25 ± 0,01 và chỉ số peroxyt xuống cịn khoảng 2,36 – 2,42. Ở dây chúng ta thấy Silicagel là chất hấp phụ tốt nhất khi cho chỉ số peroxyt của dầu xuống cịn 2,36. Ngồi ra Silicagel dễ lọc, khơng tạo màu tốt cho dầu. Nhưng Silicagel là một chất rất đắt tiền, nếu dùng ở nồng độ cao lại khơng hiệu quả về kinh tế.
Khi so sánh với các tài liệu nghiên cứu [11], thì sau quá trình tẩy màu chỉ số acid AV đạt được là 0,1 ± 0,05 và chỉ số peroxyt PV đạt được là 1,5 ± 0,02. Ở đây, chúng tơi đạt được chỉ số acid AV = 0,25 ± 0,01 và chỉ số peroxyt PV = 2,40 ± 0,05. Nguyên nhân cĩ sự khác biệt ở đây, thứ nhất là dầu nguyên liệu của chúng ta bị oxy hĩa rất nặng, sau quá trình trung hịa chỉ số acid AV đạt được là 0,52 và chỉ số peroxyt PV đạt được là 5, 65 nên rất khĩ tẩy màu. Nguyên nhân thứ hai cĩ thể là do điều kiện thí nghiệm chưa được tốt như điều kiện chân khơng chưa đạt hay hĩa chất khơng tinh khiết.
3.1.4.2. Khảo sát hỗn hợp các chất hấp phụ
Sau khi khảo sát riêng lẻ, các chất hấp phụ, kết hợp với các tài liệu tham khảo, chúng tơi thử tiến hành tẩy màu với một số hỗn hợp các chất hấp phụ theo một số nồng độ trong các tài liệu.
Hỗn hợp :
Đất Bentonite:Đất sét hoạt tính 2:Than hoạt tính = 10:10:1(A) Đất Bentonite:Đất sét hoạt tính 2:Zeolite = 2:2:1(B)
Đất Bentonite:Đất sét hoạt tính 2:Silicagel = 5:5:1(C) Zeolite:Than hoạt tính:Silicagel = 5:1:1(D)
Kết quả thí nghiệm được thể hiện theo bảng 3.15.
Bảng 3.15 : Sự thay đổi các chỉ số của dầu theo nồng độ hỗn hợp chất hấp phụ
Nồng độ(%) 1 2 3 AV PV AV PV AV PV A 0.26 2.65 0.26 2.63 0.26 2.59 B 0.28 2.69 0.28 2.66 0.28 2.67 C 0.26 2.58 0.26 2.53 0.25 2.50 D 0.25 2.48 0.24 2.43 0.24 2.38 *Ghi chú : AV : Chỉ số Acid PV : Chỉ số Peroxyt Nhận xét :
Chúng tơi thấy việc tác dụng đối với chỉ số acid của các hỗn hợp là gần như nhau. Vì thế chúng ta xem xét chỉ số peroxyt. Ở đây, chúng tơi nhận thấy những hỗn hợp cĩ silicagel như C và D cĩ hiệu quả tẩy màu tốt. Hỗn hợp C giảm chỉ số peroxyt xuống cịn 2,50. Hỗn hợp D cĩ thể giảm chỉ số peroxyt xuống cịn 2,38. Ở đây, việc kết hợp giữa Silicagel và than hoạt tính đem lại hiệu quả tốt. Chúng tơi thấy nếu bỏ qua về mặt kinh tế, thì hỗn hợp D đem lại hiệu quả tẩy màu tốt.
3.1.5. Khảo sát quá trình khử mùi
Chúng tơi sử dụng dầu sau quá trình tẩy màu để tiếp tục khử mùi với chỉ số Acid AV = 0,26 và chỉ số Peroxyt PV = 2.45. Chúng tơi tiến hành khử mùi ở 2500C và thay đổi thời gian khử mùi. Kết quả được trình bày theo bảng 3.16.
Bảng 3.15 : Sự thay đổi các chỉ số của dầu theo thời gian khử mùi Thời gian 1h30’ 2h 2h30’ 3h 3h30’ 4h Chỉ số Acid 0,22 0,22 0,21 0,15 0,14 0,14
Chỉ số
Nhận xét :
Chúng tơi nhận thấy chỉ số acid và chỉ số peroxyt giảm rất ít trong khoảng 2h – 2h30’. Từ 2h30’ đến 3h thì chỉ số acid và chỉ số peroxyt giảm rất nhanh. Từ sau 3h – 4h thì chỉ số acid giảm rất ít và chỉ số peroxyt gần như khơng giảm. Theo [10] thì sau quá trình khử mùi, chỉ số acid của dầu giảm cịn 0,05 ± 0,01 và chỉ số peroxyt xuống cịn 1,00 ± 0,01. Nguyên nhân ở đây cĩ thể do dầu nguyên liệu đã bị hư hỏng nặng, nguyên nhân thứ hai cĩ thể là do điều kiện chân khơng chưa đạt được tốt.
3.2. Chất hấp thụ oxy
Sau khi tiến hành đo, chúng tơi cĩ được kết quả theo bảng 3.17 và 3.18.
Bảng 3.16 : Sự thay đổi chỉ số peroxyt của sản phẩm đậu phộng tươi Diethyl ether Acid acetic :Cloroform Mẫu trắng 12,52 8,75 A 11,81 9,30 B 11,25 8,21 C 11,49 8,50 D 10,53 7,99 E 10,85 8,43 F 10,56 8,24
Bảng 3.17 : Sự thay đổi chỉ số peroxyt của sản phẩm đậu phộng chiên Diethyl ether Acid acetic :Cloroform Mẫu trắng 24,31 16,80 A 20,99 15,33 B 20,36 15,40 C 19,95 15,59 D 19,33 14,67 E 19,50 14,77 F 19,51 14,38 Nhận xét :
• Khi sử dụng dung mơi Diethyl Ether :
Đối với sản phẩm hạt đậu phộng tươi, chúng tơi thấy các chỉ số peroxyt đều giảm từ 2 - 3 đơn vị nhưng chỉ số peroxyt vẫn cịn rất cao. Điều này chứng tỏ hiệu quả hấp thụ oxy vẫn cịn thấp. Ngồi ra nguyên nhân cịn cĩ thể là do việc hút chân khơng chưa được hiệu quả. Ở đây, chúng ta thấy hiệu quả nhất là hỗn hợp D : Natri ascorbate:Than hoạt tính:Na2CO3:NaHCO3:FeSO4 = 10:10:5:12:2 với chỉ số peroxyt là 10,53.
Đối với sản phẩm hạt đậu phộng chiên, chúng tơi thấy các chỉ số peroxyt giảm từ 4 - 5 đơn vị, nhưng chỉ số peroxyt vẫn cịn rất cao. Điều này cũng chứng tỏ hiệu qủa
hấp thụ oxy vẫn cịn thấp. Ở đây chúng ta thấy hiệu quả nhất là hỗn hợp D. Natri ascorbate:Than hoạt tính:Na2CO3:NaHCO3:FeSO4 = 10:10:5:12:2 với chỉ số peroxyt lã 19,33.
• Khi sử dụng dung mơi Acid acetic :Cloroform
Đối với sản phẩm hạt đậu phộng tươi, chúng tơi thấy các chỉ số peroxyt đều giảm trong khoảng 1 đơn vị nhưng chỉ số peroxyt vẫn cịn rất cao. Điều này chứng tỏ hiệu quả hấp thụ oxy vẫn cịn thấp. Ngồi ra nguyên nhân cịn cĩ thể là do việc hút chân khơng chưa được hiệu quả. Ở đây, chúng ta thấy hiệu quả nhất là hỗn hợp D : Natri ascorbate:Than hoạt tính:Na2CO3:NaHCO3:FeSO4 = 10:10:5:12:2 với chỉ số peroxyt là 7,99.
Đối với sản phẩm hạt đậu phộng chiên, chúng tơi thấy các chỉ số peroxyt giảm trong khỏang 2 đơn vị, nhưng chỉ số peroxyt vẫn cịn rất cao. Điều này cũng chứng tỏ hiệu qủa hấp thụ oxy vẫn cịn thấp. Ở đây chúng ta thấy hiệu quả nhất là hỗn hợp F. Natri ascorbate:Than hoạt tính:Na2CO3:NaHCO3:FeCl3 =10:10:5:12:2 với chỉ số peroxyt là 14,38.
So sánh giữa 2 dung mơi :
Chúng ta thấy giữa dung mơi diethyl ether và dung mơi Acid Acetic :cloroform thì dung mơi diethyl ether cho kết quả cao hơn. Nguyên nhân là dung mơi diethyl ether khơng phân cực nên trích ly các hợp chất béo tốt hơn là dung mơi Acid Acetic :cloroform là dung mơi phân cực. Vì thế dung mơi diethyl ether cĩ khả năng trích ly tốt hơn.
Tĩm lại, các hợp chất hấp thụ oxy ở trên cĩ khả năng hấp thụ oxy nhưng hiệu quả hấp thụ rất thấp vẫn chưa hiệu quả. Ngồi ra, cịn cĩ thể do quá trình đĩng gĩi chân khơng chưa được hiệu quả.
Chương IV
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Qua quá trình nghiên cứu, chúng tơi đưa ra những kết luận như sau : a. Quá trình nghiên cứu tái tinh luyện dầu chiên
- Quá trình trung hịa, chúng tơi xin đưa ra các thơng số : + Nồng độ kiềm NaOH sử dụng : 85 g/l
+ Hệ số kiềm dư : 1,5 + Số lần nước rửa : 2 lần + Mức độ khuấy đảo : mức 2,5 + Nhiệt độ trung hịa : 700C + Thời gian trung hịa : 21 phút - Quá trình tẩy màu :
+ Sử dụng hỗn hợp zeolite : than hoạt tính : Silicagel = 5 : 1 : 1 + Nồng độ sử dụng là 3% so với dầu
+ Nhiệt độ tẩy màu : 900C + Thời gian tẩy màu : 30 phút - Quá trình khử mùi : + Aùp suất khử mùi : -100 Kpa + Sử dụng N2 để khử
+ Thời gian khử mùi : 3h + Nhiệt độ khử mùi : 3000C
Ngồi ra, qua quá trình nghiên cứu thực nghiệm, chúng tơi rút ra được các mơ hình tốn học thể hiện quy luật biến đổi của 3 hàm mục tiêu hiệu suất thu hồi, chỉ số acid và chỉ số peroxyt cho quá trình trung hịa
Với hàm mục tiêu là hiệu suất thu :
Z1 = 0,6762 – 0,0214 * X – 0,0017 * Y – 0,0033 * X * Y + 0,0178 *X2 + 0,0167 * Y2 Với hàm mục tiêu là chỉ số acid:
Z2 = 0,5416 – 0,0088 * X – 0,0026 * Y + 0,0011 * X * Y - 0,0006 * X2
Với hàm mục tiêu là chỉ số peroxyt:
Z3 = 5,6244 – 0,042 * X – 0,0028 * Y + 0,0048 * X * Y - 0,0172 * X2 + 0,0222 * Y2
b. Quá trình nghiên cứu các chất hấp thụ oxy
- Chúng tơi xin đưa ra hỗn hợp chất cĩ hiệu quả hấp thụ oxy tốt nhất trong bài nghiên cứu:
+ Natri ascorbate:Than hoạt tính:Na2CO3:NaHCO3:FeSO4 = 10:10:5:12:2. Khối lượng đem vào sử dụng là 3g hỗn hợp.
Tuy nhiên, do thời gian nghiên cứu của luận văn cĩ hạn nên chúng tơi xin đưa ra các hướng nghiên cứu tiếp theo như sau:
+ Tiến hành khảo sát thêm các chất tẩy màu khác, và cĩ thể tiến hành khảo sát thêm việc kết hợp các quá trình trung hịa, tẩy màu, khử mùi.
+ Tối ưu hĩa cho quá trình tẩy màu và khử mùi.
+ Tiến hành so sánh việc sử dụng dầu chiên tái tinh luyện với dầu chiên chưa tái tinh luyện trên sản phẩm chiên cụ thể.
+ Tiến hành khảo sát thêm một số các chất hấp thụ oxy khác và cĩ thể khảo sát hiệu quả của các chất hấp thụ oxy trên các sản phẩm chiên khác.
Chương V PHỤ LỤC
1.Chỉ số peroxyde:
Lượng chất cĩ trong mẫu thử, tính bằng milli đương lượng của oxy hoạt hố cĩ trong 1 kilogram mẫu thử.
Lưu ý: phương pháp này mang tính kinh nghiệm cao, vì vậy bất kỳ một sự thay đổi dù nhỏ nào trong thao tác thí nghiệm cũng cĩ thể dẫn đến khác biệt lớn trong kết quả. Phương pháp xác định chỉ số peroxyde theo TCVN 6021:1996 ISO 3960:1977 như sau:
Thuốc thử:
1. Hỗn hợp dung mơi acid acetic – chloroform (2:1 v/v) 2. Dung dịch kalium iodur (KI) bão hịa.
3. Dung dịch natrium thiosulfate 0,01 N được điều chế bằng cách sử dụng ống chuẩn 0,1N, sau đĩ pha lỗng 10 lần.
4. Dung dịch chỉ thị hồ tinh bột 1%. Thao tác thí nghiệm:
- Cân 3,00 ± 0,05 g mẫu, cho vào erlen 250 cĩ nắp. Thêm 25 ml dung dịch acid