(F Chemat cùng công sự, 2004) đã nghiên cứu về ảnh hƣởng của hiệu ứng siêu âm công suất cao đến quá trình oxy hóa chất béo dầu hƣớng dƣơng. Kết quả cho thấy sự khác biệt giữa các mẫu đƣợc xử lý và không đƣợc xử lý siêu âm, giá trị peroxide (PV) tăng từ 5,38 meq.O2/kg đối với dầu chƣa đƣợc xử lý đến 6,33 meq.O2/kg đối với dầu hƣớng dƣơng đã qua xử lý siêu âm (20 kHz; 150 W; 2 phút). Thành phần acid béo thu đƣợc không có thay đổi đáng kể ở dầu trƣớc và ngay sau khi xử lý. Về các hợp chất dễ bay hơi, ví dụ hexanal và limonene do sự phân hủy siêu âm của dầu hƣớng dƣơng đƣợc xác định bằng sắc ký khí ghép phối khổ (GC. MS).
(Simone M Silva cùng công sự, 2014) đã nghiên cứu ảnh hƣởng của loại và tỷ lệ đất tẩy trắng khác nhau đến màu của dầu cọ tinh luyện. Hai loại đất tẩy trắng đã đƣợc thực hiện là đất tẩy trắng hoạt động tự nhiên (NBE) và đất tẩy trắng dạng hoạt tính (ABE) với tỷ lệ 0.5-3.0% (w /w). Dầu cọ thô đƣợc tẩy trắng ở 105°C, trong 30 phút ở áp suất
21
50mmHg. Sau đó, khử mùi đƣợc thực hiện ở 260°C, áp suất 3 mbar, 1.5% hơi nƣớc trong 60 phút. Quy trình tinh luyện này đƣợc đánh giá sau mỗi bƣớc bằng cách đo các giá trị ß- carotene, màu, peroxide (PV) và p-anisidine (pAV). Kết quả chứng ming rằng cả BE có thể phân hủy peroxit. Tuy nhiên, giá trị pAV thay đổi đáng kể khi thực hiện ở các tỷ lệ ABE khác nhau trong khi giá trị pAV khi thực hiện ở các tỷ lệ NBE vẫn duy trì ở mức xấp xỉ, điều này cho thấy chỉ ABE xúc tác quá trình phân hủy tạo thành các sản phẩm oxy hóa thứ cấp. Màu sau khi khử mùi tỷ lệ nghịch với giá trị pAV khi tẩy trắng đƣợc thực hiện với ABE, mặc dù dầu có màu nhạt hơn sau khi khử mùi.
(Mauricio L Monte cùng cộng sự, 2015) đã nghiên cứu tẩy trắng dầu cá chép bằng hỗn hợp chất hấp phụ là đất tẩy trắng và than hoạt tính để làm giảm màu và các sản phẩm oxy hóa. Nghiên cứu này đã đánh giá hiệu quả của bƣớc tẩy trắng trong quá tinh luyện dầu cá chép đối với tổng hàm lƣợng caroten, giá trị TBA và màu thông qua việc khảo sát tỷ lệ phần trăm hỗn hợp hai chất hấp phụ đối với khối lƣợng dầu (1.4 – 5.6%, w/w) và của than hoạt tính trên tổng khối lƣợng hỗn hợp chất hấp phụ (4 - 11%, w/w) đã đƣợc sử dụng để loại bỏ màu và các sản phẩm oxy hóa. Điều kiện tối ƣu đã đƣợc tìm thấy với 2% hỗn hợp chất hấp phụ (đối với khối lƣợng dầu) và 10% than hoạt tính so với tổng khối lƣợng hỗn hợp chất hấp phụ, cho thấy hàm lƣợng carotene mất đi là thấp nhất (44.4%) và giảm màu dầu tốt nhất (87.5%) và giá trị TBA (79.7%). Trong dầu cá chép tẩy trắng, tổng số acid béo không bão hòa xấp xỉ 67% và tỷ lệ ω‐ 3 / ω‐ 6 là 1.22.
(Mia Srimiati cùng công sự, 2015) đã nghiên cứu nhằm mục đích phát triển một quy trình tinh luyện dầu cá da trơn tốt hơn. Vật liệu đƣợc sử dụng trong nghiên cứu này là dầu cá da trơn thô và magnesol XL làm chất hấp phụ. Dầu sau khi trung hòa sẽ đƣợc mang đi tẩy trắng. Nhiệt độ tẩy trắng khác nhau (25o
C, 70oC, 100oC) đã đƣợc áp dụng. Nghiên cứu cho thấy rằng dầu tinh luyện ở nhiệt độ 25oC mang lại giá trị tốt nhất của FFA, PV, số anisidin và tổng số lƣợng oxy hóa thấp nhất.
(Elahe Abedi cùng công sự, 2015) đã nghiên cứu tối ứu hóa quá trình tẩy trắng dầu đậu nành bằng cách xử lý siêu âm và khảo sát các tính chất hóa lý của dầu đậu nành sau tẩy trắng. Kết quả chỉ ra các chỉ số màu đỏ và vàng trong dầu đậu nành đã tẩy trắng kết hợp với siêu âm giảm xuống còn 74.44% và 75.55%, và 54.18% và 58.85%, với công suất lần lƣợt là 85% và 65%. Nồng độ caroten và diệp lục cũng giảm xuống còn 81.19% và 83.62%, và 94.66% và 95.26%, ở mức siêu âm 85% và 65%. Hàm lƣợng tổng thể của
22
sterol và tocopherols giảm khi sử dụng quy trình tẩy trắng siêu âm so với dầu đậu nành trung hòa. Mặc dù giá trị peroxide (PV) của dầu đậu nành sau khi tẩy siêu âm đã giảm, nhƣng chỉ số này cao hơn trong dầu tẩy trắng theo mẻ thông thƣờng. Kết quả cho thấy quá trình tẩy siêu âm có thể là một phƣơng pháp thay thế cho phƣơng pháp tẩy trắng công nghiệp vì nó làm giảm lƣợng chất hấp phụ sử dụng, nhiệt độ và thời gian tẩy tƣơng ứng khoảng 35%, 35% và 10%.
1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc
Hiện tại chƣa có nghiên cứu trong nƣớc về tẩy trắng dầu cá tra bằng chất hấp thụ kết hợp với sóng siêu âm. Các nghiên cứu về việc tinh luyện dầu cá vẫn còn ít.
Nhìn chung, những nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về quá trình tinh luyện dầu cá tra vẫn còn hạn chế, chƣa có một nghiên cứu hoàn chỉnh nào khảo sát về sự ảnh hƣởng của các yếu tố trong quá trình tẩy trắng kết hợp với sóng siêu âm. Vì thế đề tài “Tinh sạch dầu cá tra sử dụng phƣơng pháp hấp phụ kết hợp sóng siêu âm” là cần thiết để đóng góp hoàn thiện quy trình dầu cá.
23
CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1Địa điểm, nguyên liệu, hóa chất và thiết bị sử dụng trong quá trình nghiên cứu 2.1.1 Địa điểm 2.1.1 Địa điểm
Quá trình nghiên cứu đề tài đƣợc thực hiện tại bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Công nghệ Hóa học & Thực phẩm, trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ Thuật Tp.HCM.
2.1.2 Nguyên liệu
Mỡ cá tra đƣợc thu mua tại nhà máy thủy sản (Công ty TNHH An Hƣng Phƣớc, TP. Long Xuyên, tỉnh An Giang, Việt Nam). Mỡ cá tra sau khi thu nhận từ công ty đƣợc phân vào các túi nhỏ, hút chân không và bảo quản ở nhiệt độ -18oC đến -20o
C.
2.1.3 Hóa chất
Citric acid (C6H7O8 ), đất sét Bentonite - Ấn Độ, chloric acid (HCl), chloroform (CHCl3), acetic acid (CH3COOH), Kali iodua (KI), Hồ tinh bột, phenolphatlein (C20H1404), Ethanol (C2H5OH), sodium hydroxide (NaOH) 0.1N, n-butanol (C4H10O), potassium dihydrogen phosphate (KH2PO4), amonium molybdate, amonium metavanadate, sodium thiosulphate (Na2S2O3) 0.1N.
2.1.4 Thiết bị và dụng cụ.
Cân phân tích 4 số (Sartorious BL 210S), máy li tâm Rotana 460, máy khuấy từ (IKA RH basic KT/C), lò nung, máy đo quang phổ UV-vis, bể điều nhiệt, bể siêu âm Elma S30H Elmasonic, máy cô quay chân không (Buchi).
Dụng cụ: erlen, beccher, đũa khuấy, muỗng, pipet, ống nghiệm, ống bóp cao su.
2.2 Nội dung nghiên cứu 2.2.1 Trích ly dầu thô
Quy trình trích ly dầu thô đƣợc thực hiện dựa theo nghiên cứu của (Subramaniam Sathivel cùng công sự, 2002) với một số thay đổi.
24
Mỡ cá sau khi thi mua từ công ty về sẽ đƣợc bảo quản ở nhiệt độ -18°C đến -20°C cho đến khi sử dụng. Trƣớc khi tiến hành xay mỡ cá nhƣ ở trên sơ đồ, thì mỡ cá sẽ đƣợc ra đông về nhiệt độ 4°C trong vòng 16 giờ, giai đoạn này sẽ giúp mỡ cá mềm, dễ dàng tiến hành hơn cho giai đoạn sau.
Xay
Mục đích: phá vỡ cấu trúc mỡ để tăng hiệu suất thu hồi dầu thô. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cách tiến hành: mỡ cá sẽ đƣợc xay chung cùng nƣớc với tỷ lệ mỡ : nƣớc là 1:5 (w/v) trong máy xay có công suất 350W trong vòng 3 phút.
Gia nhiệt
Mục đích: Tăng hiệu suất thu hồi dầu thô từ mỡ, giảm thời gian trích ly dầu. Dầu thô Bảo quản (-18÷-20o C) Mỡ cá Gia nhiệt Lọc Ly tâm Chiết Bài khí 𝜏= 3 phút, nƣớc : mỡ = 5:1 Nƣớc Rây ( ∅= 2 mm) 𝜏= 30 phút, 2500 xg Xay 𝜏= 15 phút, t = 700C
25
Cách tiến hành: hỗn hợp mỡ cá và nƣớc sau khi đƣợc xay mịn sẽ đƣợc cho vào các erlen 500ml bịch kín miệng và đun ở bể điều nhiệt ở 70°C trong vòng 15 phút theo (Subramaniam Sathivel cùng cộng sự, 2002) và một số thay đổi.
Lọc
Mục đích: loại bỏ tạp chất và cặn thô sau giai đoạn trích ly.
Cách tiến hành: hỗn hợp sau khi đƣợc gia nhiệt sẽ đƣợc lọc qua rây (=2 mm) để loại bỏ cặn ở phía trên lƣới rây, thu đƣợc hỗn hợp dịch lỏng.
Ly tâm
Mục đích: phân tách dung dịch thành 2 pha dầu và nƣớc.
Cách tiếng hành: dung dịch thu đƣợc sau quá trình lọc sẽ đƣợc ly tâm với tốc độ 2500 vòng/phút trong 20 phút theo (Subramaniam Sathivel cùng cộng sự, 2002) và một số thay đổi.
Chiết
Mục đích: thu hồi dầu từ dung dịch sau ly tâm.
Cách tiến hành: dung dịch sau khi ly tâm đƣợc đƣa vào phễu chiết, để yên trong vòng 10 phút, sau đó mở van loại bỏ nƣớc có lẫn cặn ở phía dƣới, thu dầu ở phía trên.
Bài khí
Mục đích: hạn chế dầu tiếp xúc với oxy để tránh làm giảm chất lƣợng sản phẩm. Cách tiến hành: cho dầu thô thu đƣợc vào túi khóa zip, hút chân không.
26
2.2.1 Quy trình tinh luyện dầu
Tẩy trắng
Mục đích: Loại bỏ hợp chất mang màu và tạp chất.
Cách tiến hành: Dựa theo nghiên cứu (Sara Asgari cùng cộng sự, 2018) với có một vài thay đổi. Dầu thô (50ml) đƣợc thực hiện tẩy trắng trong erlen (100ml) chứa chất hấp phụ là bentonite với các tỷ lệ nghiên cứu (0.5, 1.0, 1.5 %) sau đó khuấy đều bằng máy khuấy từ trong vòng 01 phút ở nhiệt độ phòng với tốc độ 750 vòng/phút. Tiếp đến cho mẫu ra các ống ly tâm 50ml và tiến hành tẩy trắng mẫu ở bể siêu âm có công suất 280W, tần số 50Hz ở các nhiệt độ (45, 65, 80°) trong (5, 10, 15, 20, 25) phút.
Dầu thô
Tẩy trắng
Đông hóa, tách sáp
Khử mùi
Dầu cá tinh luyện n-butanol
Ly tâm
Màu, kim loại
Bentonite, sáp và tạp chất Sáp FFA, hợp chất mùi, màu, n-butanol Bentonite (0.5; 1; 1.5 %) Nhiệt độ (45, 65, 80°) 𝜏= 5 - 25 phút Tần số sóng 50Hz
27 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sau khi tiến hành tẩy trắng mẫu, ly tâm mẫu với tốc độ 4000 vòng/phút trong vòng 15 phút để loại bỏ bentonite và một phần sáp có trong dầu.
Đo các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng dầu, từ đó chọn ra nhiệt độ, tỷ lệ bentonite và khoảng thời gian phù hợp cho quá trình tẩy trắng.
Đông hóa và tách sáp dầu
Mục đích: Loại bỏ phần sáp còn lại trong dầu bằng dung môi n-butanol.
Cách tiến hành: Dầu sau khi tẩy trắng (100g) đƣa về nhiệt độ 25oC sau đó cho vào erlen 250ml tiếp tục cho 40 ml n-butanol sau đó làm lạnh về 5oC trong 12 giờ, tiếp tục làm lạnh về -18oC lƣu mẫu ít nhất 12 giờ để các tinh thể trong dầu kết tinh hoàn toàn, ly tâm ở tốc độ 4000 vòng/phút trong 20 phút để loại bỏ phần cặn (sáp dầu) ta thu đƣợc dịch lỏng gồm dầu và n-butanol, theo Subramaniam Sathivel cùng cộng sự, 2002 và một số thay đối.
Khử mùi
Mục đích: loại bỏ mùi đặc trƣng của dầu cá, nƣớc và dung môi n- butanol
Cách tiến hành: Dầu sau đông hóa và tách sáp (500g) cho vào bình cầu 1000ml và tiến hành cô quay chân không ở áp suất p= 32mmHg, nhiệt độ 95-98oC trong vòng 120 phút, theo Subramaniam Sathivel cùng cộng sự, 2002 và một số thay đối.
28
2.2.2 Sơ đồ nghiên cứu
2.2.3 Bố trí thí nghiệm
Thu nhận và bảo quản
Xác định các chỉ tiêu chất lƣợng của dầu (FFA, PV, IV, nhiệt độ nóng chảy, thành phần acid béo, tỷ trọng, hàm lƣợng sắt, mật độ quang OD420nm, hàm lƣợng phosphorus, độ ẩm và các hợp chất bay hơi) Tẩy trắng Đông hóa tách sáp Khử mùi
Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ bentonite và nhiệt độ đến chất lƣợng dầu trong quá trình tẩy trắng sử dụng sóng siêu âm.
Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến chất lƣợng dầu trong quá trình tẩy trắng sử dụng sóng siêu âm Xác định các chỉ tiêu của dầu (FFA, PV, IV, tỷ trọng, OD420nm, CIE Lab)
Xác định các chỉ tiêu của dầu (FFA, PV, IV, tỷ trọng, OD420nm,)
Xác định các chỉ tiêu của dầu (FFA, PV, IV, tỷ trọng, OD420nm)
Xác định các chỉ tiêu của dầu (FFA, IV, PV, nhiệt độ nóng chảy, thành phần acid béo, tỷ trọng, hàm lƣợng sắt, độ ẩm và các chất bay hơi, OD420nm)
Dầu tinh luyện
29
Thí nghiệm của chúng tôi đƣợc bố trí dựa theo dựa theo nghiên cứu (Sara Asgari cùng cộng sự, 2018) và có một số thay đổi cho phù hợp.
Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ bentonite và nhiệt độ đến chất lượng dầu trong quá trình tẩy trắng sử dụng sóng siêu âm.
Mục đích: Xác định nhiệt độ và tỷ lệ bentonite thích hợp trong quá trình tẩy trắng dầu cá.
Yếu tố thí nghiệm:
Các yếu tố cố định: thể tích mẫu dầu 50ml; thời gian tẩy trắng: 15 phút. Yếu tố A: nhiệt độ tẩy trắng
A1: 450C A2: 650C A3: 800C Yếu tố B : tỷ lệ bentonite
B1: 0.5% B2: 1% B3: 1.5%
Các mẫu dầu đƣợc xử lý ở các chế độ khác nhau trong quá trình tẩy trắng đƣợc mã hóa nhƣ sau (bảng 2.1)
B1 B2 B3 B1 B2 B3
Ly tâm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Xác định chỉ số PV, %FFA, OD420nm của dầu Tẩy trắng
Dầu thô
A1 A2 A3
B1 B2 B3
30
Bảng 2.1. Bảng mã hóa mẫu dầu
Điều kiện Nhiệt độ (°C) Tỷ lệ bentonite (%) Mã hóa mẫu
Tẩy trắng sử dụng sóng siêu âm 45 0.5 D45-0.5 45 1 D45-1.0 45 1.5 D45-1.5 65 0.5 D65-0.5 65 1 D65-1.0 65 1.5 D65-1.5 80 0.5 D80-0.5 80 1 D80-1.0 80 1.5 D80-1.5 Tẩy trắng không sử dụng sóng siêu âm 80 0.5 T80-0.5
Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến chất lượng dầu trong quá trình tẩy trắng sử dụng sóng siêu âm.
Mục đích: Xác định thời gian phù hợp trong quá trình tẩy trắng dầu cá. Yếu tố thí nghiệm:
Các yếu tố cố định: thể tích mẫu: 50ml; tỷ lệ bentonite và nhiệt độ đƣợc xác định dựa trên dữ liệu thu đƣợc ở thí nghiệm 1.
Yếu tố T: thời gian tẩy trắng
31
2.3 Các phƣơng pháp phân tích
2.3.1 Xác định chỉ số acid (Free fatty acid - FFA)
Chỉ số acid đƣợc xác định theo Nielsen, S.S., 2010
Chỉ số acid cho biết mức độ thủy phân của dầu và đƣợc biểu thị bằng số mg KOH cần thiết để trung hòa các acid béo tự do trong 1g dầu. Là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lƣợng của chất béo.
Cân 5 g mẫu đã tan chảy cho vào bình Erlenmeyer 250 ml. Thêm 100ml ethanol 95% và 2 ml chỉ thị phenolphtalein. Lắc đều để hỗn hợp hòa tan hoàn toàn. Chuẩn độ với dung dịch chuẩn NaOH 0.1N, lắc mạnh cho đến khi xuất hiện một màu hồng nhẹ (tồn tại trong 30 giây) . Ghi lại lƣợng dung dịch đƣợc sử dụng để chuẩn độ. Lặp lại các bƣớc 1-3 cẩn thận hơn trong ba lần, ghi lại từng trọng lƣợng của mẫu và thể tích dung dịch dùng để chuẩn độ.
Chỉ số acid đƣợc thể hiện thông qua phần trăm acid béo tự do trong dầu (tính theo acid oleic). % chỉ số acid đƣợc xác định theo công thức sau:
%FFA = (2.1)
Trong đó:
%FFA: Phần trăm acid béo tự do (g/100g), tính theo oleic acid (g/100g); Ly tâm
Xác định chỉ số PV, %FFA, OD420nm của dầu Tẩy trắng
Dầu thô
T1 T2 T3 T4 T5
32
V: Thể tích NaOH 0.1N chuẩn dùng chuẩn độ hỗn hợp dầu (ml); N: Nồng độ dung dịch NaOH chuẩn (mol/1000ml);
282: Khối lƣợng mol của acid oleic (g/mol); W: Khối lƣợng mẫu (g);
2.3.2 Xác định chỉ số peroxide (PV)
Chỉ số peroxide là số gam iod đƣợc tách ra từ KI bằng peroxide chứa trong 100g dầu mỡ. Đánh giá mức độ oxy hóa dầu mỡ, chỉ số peroxide càng cao thì chất lƣợng dầu càng thấp. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chỉ số peroxide đƣợc xác định theo phƣơng pháp Nielsen, S.S., 2010.
Cân 5 g mẫu đã tan chảy cho vào bình Erlenmeyer 250 ml. Thêm 30 ml hỗn hợp của dung dịch acid acetic và dung dịch chloroform tỷ lệ 3:2, lắc để hòa tan hỗn hợp. Thêm 0.5 ml dung dịch KI bão hoà. Giữ đứng và thỉnh thoảng lắc trong 1 phút. Thêm 30 ml dd nƣớc. Chuẩn độ từ từ các mẫu với dung dịch Natri thiosulfate Na2S2O3 0,01 N, lắc mạnh cho đến khi màu vàng gần nhƣ biến mất. Thêm 0.5 ml dung dịch tinh bột 1% và tiếp tục chuẩn độ, lắc mạnh để giải phóng tất cả iốt từ lớp chloroform, cho đến khi màu xanh biến mất. Ghi lại lƣợng dung dịch đƣợc sử dụng để chuẩn độ ((Nếu dung dịch Natri thiosulfate sử dụng <0,5 ml, tiến hành xác định lại). Chuẩn độ tƣơng tự với mẫu trắng (không chứa dầu). Ghi lại lƣợng dung dịch đƣợc sử dụng.