hiệu suất thu hồi mỡ cá lỏng từ đầu cá hồi
Việc khuấy trộn nguyên liệu cĩ ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất thu nhận lượng dầu cá vì sự thường xuyên đảo trộn giữa nguyên liệu và dung mơi (nước) sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình khuếch tán mỡ cá trong nguyên liệu vào nước. Khi tăng vận tốc chuyển động của dung mơi tức làm tăng tốc độ khuếch tán, rút ngắn thời gian chiết tách. Vì vậy thí nghiệm được tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thời gian và tốc độ khuấy trộn nguyên liệu tới hiệu suất thu hồi mỡ cá lỏng từ đầu cá hồi để tìm ra thời gian và tốc độ khuấy trộn thích hợp và nâng cao hiệu quả thu hồi mỡ cá lỏng. Các thời gian khảo sát là 15 phút, 30 phút và 45 phút với tốc độ được khảo sát là 100 vịng/phút, 300 vịng/phút, 500 vịng/phút. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gia và tốc độ khuấy đến hiệu suất thu hồi mỡ cá lỏng được thể hiện ở Bảng 4.4 được tính theo cơng thức (3.2).
Bảng 4.4: Hiệu suất thu hồi mỡ cá lỏng ở thời gian và tốc độ khuấy khác nhau
Thời gian (phút)
Tốc độ khuấy (vịng/phút)
Hiệu suất thu hồi (%) 15 100 15,72a 15 300 22,94d 15 500 21,50c 30 100 32,21f 30 300 51,00h 30 500 37,13g 45 100 19,34b 45 300 24,40e
38
Thời gian (phút)
Tốc độ khuấy (vịng/phút)
Hiệu suất thu hồi (%)
45 500 20,08b
P = 0,0000 F = 2019,34
Ghi chú: các chữ cái khác nhau trên cùng một cột biểu thị sự khác biệt ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 5%.
Kết quả thống kê ở Bảng 4.4 cho thấy hiệu suất thu hồi mỡ cá lỏng của các mẫu ở thời gian và tốc độ khuấy khác nhau cĩ sự khác biệt ý nghĩa và tương tác với nhau về mặt thống kê với mức ý nghĩa 5%. Điều này chứng tỏ thời gian gia nhiệt và tốc độ khuấy cĩ ảnh hưởng đến lượng mỡ cá lỏng thu được. Hiệu suất thu hồi cao nhất là 51,00% tại nghiệm thức thời gian 30 phút - tốc độ khuấy 300 vịng/phút, thấp nhất là 15,72% ở nghiệm thức thời gian 15 phút - tốc độ khuấy 100 vịng/phút. Với cùng khối lượng nguyên liệu, khi tăng thời gian đến 30 phút và tốc độ khuấy tăng lên 300 vịng/phút thì hiệu suất trích ly cũng tăng theo. Sự thay đổi hiệu suất thu hồi cũng phù hợp với cơ sở lý thuyết của quá trình trích ly gồm hai giai đoạn là khuếch tán đối lưu nguyên liệu vào dung mơi và khuếch tán phân tử vào dung mơi. Do đĩ khi thời gian trích ly ngắn và tốc độ khuấy trộn quá nhỏ thì hiệu suất thu hồi sản phẩm sẽ thấp, mỡ cá trong nguyên liệu khơng cĩ đủ thời gian để quá trình khuếch tán diễn ra đầy đủ cả 2 giai đoạn. Tuy nhiên thời gian gia nhiệt quá dài và tốc độ khuấy quá lớn làm cho lượng nước bốc hơi nhanh và sự tiếp xúc pha giữa mẫu và dung mơi giảm đi làm cho hiệu suất thu hồi giảm đi đáng kể. Do đĩ mẫu cĩ thời gian gia nhiệt là 30 phút và tốc độ khuấy là 300 vịng/phút cĩ hiệu suất thu hồi cao nhất (51,00%).
Hiệu suất thu hồi mỡ cá lỏng từ đầu cá hồi cĩ sự khác biệt về mặt thống kê, điều này chứng tỏ sự tăng giảm lượng mỡ thu được trong sản phẩm phụ thuộc vào thời gian gia nhiệt và tốc độ khuấy trộn. Bởi vì thời gian ảnh hưởng đến khả năng trích ly của các hoạt chất sinh học. Nếu thời gian trích ly ngắn, lượng các hoạt chất sinh học khơng trích ly được hồn tồn, nhưng nếu thời gian quá dài thì các hợp chất sẽ bị oxy hĩa, chất lượng và số lượng các hoạt chất sẽ bị giảm (Trần Thị Thùy Linh và Nguyễn Thị Minh Thủy, 2014). Ngồi ra, quá trình hịa tan các hoạt chất sinh học vào dung mơi là quá trình vật lý. Khi lượng dung mơi tăng, tạo cơ hội cho các hoạt chất sinh học tiếp xúc với dung mơi dẫn đến khả năng thẩm thấu cao hơn. Khi tỉ lệ dung mơi: nguyên liệu lớn, nghĩa là sự khác biệt nồng độ giữa dung mơi và các chất hịa tan trở nên lớn. Vì vậy, nhiều hoạt chất sinh học cĩ thể hịa tan nếu lượng nước sử dụng nhiều hơn. Nếu lượng dung mơi quá nhiều sẽ làm giảm hiệu quả kinh tế của quá trình trích ly do tốn năng lượng và tăng thể tích thiết bị đặc biệt là sẽ làm lỗng đi dịch trích dẫn đến nồng độ dịch trích thu được bị thấp (Blen, 2016). Mặt khác, thời gian trích ly lâu làm mất thời gian và tốn chi phí, cũng cĩ khả năng làm mất dung mơi bằng cách bốc hơi trực tiếp ảnh hưởng đến tỉ lệ giữa nguyên liệu và dung mơi (Abad-Garcia et al., 2007).
39
Từ kết quả thống kê ở Bảng 4.4 cĩ thể thấy hiệu suất thu hồi với tốc độ khuấy 300 vịng/phút tại các mốc thời gian đều cao hơn tốc độ khuấy 100 vịng/phút. Kết quả phù hợp với cơ sở lý thuyết của quá trình trích ly khi cĩ sự khuấy trộn nguyên liệu là trong quá trình trích ly lỏng - rắn, chất tan di chuyển từ bên trong ra bên ngồi thơng qua quá trình khuếch tán hoặc mao dẫn, khi dung dịch bị khuấy động dẫn đến hệ số truyền khối tăng, sẽ làm giảm kích thước lớp biên bao bọc xung quanh nguyên liệu, tạo hiệu quả cho quá trình trích ly (Mohamad et al., 2010). Trong cùng điều kiện khối lượng nguyên liệu, lượng nước sử dụng và nhiệt độ gia nhiệt 85oC, khi thực hiện khuấy với tốc độ thấp là 100 vịng/phút sẽ cho hiệu suất thấp nhất so với 2 tốc độ khuấy cịn lại. Khi tăng tốc độ khuấy lên 300 vịng/phút thì hiệu suất thu hồi mỡ lỏng thu được cũng tăng lên. Tuy nhiên tiếp tục tăng tốc độ khuấy lên 500 vịng/phút thì hiệu suất thu hồi mỡ lỏng giảm đi. Nguyên nhân là trong cùng một thời gian khuấy, tốc độ quay càng thấp dẫn đến việc phân riêng các phân tử càng chậm và diễn ra khơng hồn tồn dẫn đến năng suất của sản phẩm khơng cao và khơng đạt chất lượng. Ngược lại tốc độ khuấy càng cao thì tăng việc phân riêng diễn ra dễ dàng hơn và năng suất cao hơn. Nhưng việc sử dụng tốc độ khuấy quá cao thì bên cạnh lượng mỡ lỏng sạch được tách ra khỏi dịch lọc ban đầu đã bão hịa, những thành phần khơng mong muốn khác cũng được tách ra khỏi nguyên liệu và làm giảm hiệu suất của sản phẩm. Ngồi ra, khi khuấy ở tốc độ quá cao rất dễ làm cho hỗn hợp dễ văng ra khỏi cốc khuấy làm tổn thất sản phẩm. Kết quả tương tự với các nghiên cứu như nghiên cứu của tác giả Sivaramakrishnan và Incharoensakdi (2016) khi tiến hành khảo sát tốc độ khuấy từ 100 đến 350 vịng/phút để và tốc độ khuấy ở 300 vịng/phút cho sản lượng dầu tối đa trên cả hai loại tảo Chlorella sp. và Scenedesmus sp.). Các tốc độ khác nhau đã được thử nghiệm như 100, 250, 350, 700, 950 và 1100 vịng/phút trong nghiên cứu trích ly dầu từ hạt vừng (Sesamum indicum L.) bằng dung mơi n-hexan. Phần trăm chiết xuất cao nhất thu được ở 350 vịng/phút (Elkhaleefa and Shigidi, 2015). Ngồi ra kết quả của thí nghiệm cịn chứng minh được việc khuấy trộn rất phù hợp để tách mỡ cá lỏng ra khỏi đầu cá hồi. Tác giả Trần Thị Thùy Linh và Nguyễn Thị Minh Thủy (2014) cũng cĩ kết quả tương tự là quá trình trích ly các hợp chất cĩ hoạt tính sinh hoạt trong cây thuốc dịi (Pouzolzia zeylanica L.) Benn cĩ sử dụng khuấy trộn cho hiệu suất cao hơn khơng sử dụng khuấy trộn.
Tĩm lại, thí nghiệm đã tìm ra được nghiệm thức tối ưu là thời gian gia nhiệt 30 phút và tốc độ khuấy 300 vịng/phút đã thu được hiệu suất thu hồi cao nhất. Vì vậy ở các thí nghiệm tiếp theo sẽ cố định tỉ lệ nước : nguyên liệu là 1:1, khuấy hỗn hợp ở tốc độ 300 vịng/phút trong 30 phút, ở nhiệt độ 85oC để tách mỡ cá lỏng từ đầu cá hồi..