5 ngày 20 ngày 3 ngày 0 ngày 6 ngày
3.2.1.2.Xác định thời gian xử lý kiềm thích hợp cho quá trình xử lý rong
rong
Tiến hành 8 mẫu thí nghiệm xử lý rong sụn (sau khi được ngâm trương nở) bằng các dung dịch kiềm khác nhau: dung dịch NaOH và KOH, dung dịch NaOH cĩ nồng độ 6% và dung dịch KOH cĩ nồng độ 5%, ở nhiệt độ phịng, thời gian ngâm lần lượt là: 30 phút, 50 phút, 70 phút, 90 phút như sau: M2..1: mẫu xử lý NaOH 30 phút; M2..2: mẫu xử lý NaOH 50 phút; …; M2..4: mẫu xử lý NaOH 90 phút; M2..5: mẫu xử lý KOH 30 phút; M2..6: mẫu xử lý KOH 50 phút; …; M2..8: mẫu xử lý KOH 90 phút. Sau khi xử lý kiềm, rửa rong đến pH của nước rửa 7,07,5 rồi được tiến hành nấu chiết ở nhiệt độ 951000C, tỷ lệ nước nấu là 20/1, thời gian nấu 85 phút. Sau đĩ, hỗn hợp được lọc qua một lớp vải, bổ sung 0,2% KCl vào dịch lọc, để đơng tự nhiên, cắt miếng, cấp đơng, rã đơng và làm khơ thu sản phẩm carrageenan. Kết quả đánh giá: hiệu suất thu nhận carrageenan, 3,6 – anhydro galactose, sức đơng, độ nhớt,… được thể hiện ở các hình 3.9, 3.10, 3.11, 3.12 và 3.13. 0 2 4 6 8 10 12 14 30 50 70 90 Thời gian xử lý (phút) Hiệu suất (%) KOH NaOH
48
Hình 3.9. Sự biển đổi hiệu suất theo thời gian xử lý KOH và NaOHù Chú thích: KOH: là mẫu xử lý rong sụn bằng dung dịch KOH; NaOH: là
mẫu xử lý rong sụn bằng dung dịch NaOH.
0 50 100 150 200 250 300 350 30 50 70 90 Thời gian xử lý (phút) Sức đơng (g/cm2) KOH NaOH
Hình 3.10. Sự biển đổi sức đơng theo thời gian xử lý KOH và NaOHù
0 5 10 15 20 25 30 50 70 90 Thời gian xử lý (phút) Hàm lượng 3,6-AG (%) KOH NaOH
49
Hình 3.11. Sự biển đổi hàm lượng 3,6 - AG theo thời gian xử lý KOH và NaOHù
0 5 10 15 20 25 30 30 50 70 90 Thời gian xử lý (phút) Hàm lượng SO42- (%) KOH NaOH
Hình 3.12. Sự biển đổi hàm lượng SO42- theo thời gian xử lý KOH và NaOHù
0 50 100 150 200 250 30 50 70 90 Thời gian xử lý (phút) Độ nhớt (cps) KOH NaOH
Hình 3.13. Sự biển đổi độ nhớt theo thời gian xử lý KOH và NaOHù Nhậân xét:
Từ các kết quả phân tích ở trên cho phép rút ra một số nhận xét như sau:
50
Kết quả phân tích hình 3.9 cho ta thấy sự khác nhau về hiệu suất thu nhận carrageenan theo thời gian xử lý kiềm, giữa các mẫu xử lý bằng dung dịch KOH và dung dịch NạOH. Theo thời gian xử lý, hiệu suất thu hồi của các mẫu xử lý bằng dung dịch KOH giảm chậm; cịn các mẫu xử lý bằng dung dịch NaOH hiệu suất giảm rất nhanh và cĩ hiệu suất thu hồi thấp hơn khá nhiều so với các mẫu xử lý bằng dung dịch KOH. Cụ thể là khi ngâm các mẫu trong dung dịch kiềm cùng khoảng thời gian 30 phút thì cĩ hiệu suất thu hồi là 11,89% (đối với mẫu ngâm bằng dung dịch KOH) và 10,56% (đối với mẫu ngâm bằng dung dịch NaOH). Khi tiếp tục tăng thời gian ngâm xử lý rong lên 90 phút, hàm lượng carrageenan thu hồi từ rong là 9,23% (đối với mẫu ngâm bằng dung dịch KOH) và 6,57% (đối với mẫu ngâm bằng dung dịch NaOH). Nguyên nhân là tăng thời gian ngâm rong bằng dung dịch NaOH, do tác động của NaOH rong trở nên vụn nát, nên trong các cơng đoạn rửa tiếp theo sẽ làm tổn thất carrageenan trong nguyên liệu, dẫn đến hiệu suất thu hồi carrageenan thấp. Thời gian xử lý càng dài, rong càng bị phá hủy cấu trúc và đồng thời do tác động của NaOH cũng làm tách ra một số nhĩm sulphate nên hiệu suất thu hồi carrageenan giảm càng mạnh. Trong khi đĩ, xử lý rong bằng dung dịch KOH thì rong khơng bị nát, nên việc tổn thất carrageenan trong các cơng đoạn rửa tiếp theo ít. Ngồi ra, khi xử lý bằng dung dịch KOH, trong dung dịch cĩ các ion K+, các ion này liên kết với carrageenan trong rong để tạo gel làm hạn chế được khả năng hịa tan của carrageenan vào trong dung dịch kiềm nĩng trong cơng đoạn nấu. Cho nên, khi xử lý bằng dung dịch KOH, thì hiệu suất thu hồi carrageenan giảm chậm và hiệu suất thu hồi cao.
51
Kết quả phân tích hình 3.10 và hình 3.11 cho ta thấy sự khác nhau về sức đơng và hàm lượng 3,6 – anhydro galactose của sản phẩm carrageenan theo thời gian xử lý kiềm, giữa các mẫu xử lý bằng dung dịch KOH và dung dịch NaOH. Nhìn chung, hàm lượng 3,6 – anhydro galactose và sức đơng của các mẫu xử lý bằng dung dịch KOH tăng mạnh theo thời gian xử lý kiềm, hơn là các mẫu xử lý bằng dung dịch NaOH. Chỉ với thời gian ngâm kiềm 30 phút thì hàm lượng 3, 6 – anhydro galactose và sức đơng tương ứng là 18,6% và 140 g/cm2 (đối với mẫu ngâm bằng dung dịch KOH); 18% và 128 g/cm2 (đối với mẫu ngâm bằng dung dịch NaOH). Ta tiếp tục tăng thời gian ngâm lên 90 phút thì hàm lượng 3, 6 – anhydro galactose và sức đơng của sản phẩm carrageenan thu hồi đo được là 23,8% và 293 g/cm2 (đối với mẫu ngâm trong dung dịch KOH); 20,86% và 185 g/cm2 (đối với mẫu ngâm trong dung dịch NaOH). Kết quả này chứng tỏ rằng càng tăng thời gian ngâm thì hàm lượng 3, 6 – anhydro galactose và sức đơng của sản phẩm thu hồi tăng, nhưng các mẫu ngâm bằng dung dịch KOH tăng khá nhanh và cĩ hàm lượng 3, 6 – anhydro galactose, sức đơng cao hơn nhiều so với các mẫu xử lý bằng dung dịch NaOH. Nguyên nhân là do trong mơi trường kiềm, nĩ sẽ tạo nên một sự biến đổi hĩa học, chuyển hĩa D-galactose-6-sulphate thành 3, 6 – anhydro galactose. Thời gian ngâm càng kéo dài thì các quá trình này xảy ra càng mạnh. Hơn nữa, càng kéo dài thời gian ngâm tác động của kiềm càng mạnh nên hàm lượng 3, 6 – anhydro galactose càng tăng. Hàm lương 3, 6 – anhydro galactose được hình thành càng nhiều thì sức đơng của sản phẩm cuối cùng càng cao. Vì thế làm tăng sức đơng của sản phẩm carrageenan. Ngồi ra, khi ngâm rong trong dung dịch KOH, trong bản thân dung dịch đã tồn tại sẵn ion K+, nên chúng dễ dàng kết hợp với carrageenan tạo gel, cho ta được sản phẩm cĩ sức đơng cao. Chính vì vậy, khi ta kéo dài thời gian ngâm, thì hàm lượng 3, 6
52
– anhydro galactose và sức đơng của sản phẩm thu hồi trong quy trình ngâm bằng dung dịch KOH cao hơn trong quy trình ngâm bằng dung dịch NaOH.
Về mặt độ nhớt và sự biến đổi hàm lượng sulphate:
Kết quả phân tích hình 3.12 và hình 3.13 cho ta thấy sự khác nhau về độ nhớt và hàm lượng sulphate của sản phẩm carrageenan theo thời gian xử lý kiềm, giữa các mẫu xử lý bằng dung dịch KOH và dung dịch NạOH. Nhìn chung, hàm lượng sulphate và độ nhớt của các mẫu xử lý bằng dung dịch KOH giảm mạnh theo thời gian xử lý, cịn các mẫu ngâm trong dung dịch NaOH giảm chậm và cĩ hàm lượng sulphate và độ nhớt cao hơn các mẫu ngâm trong dung dịch KOH. Cụ thể là khi ngâm rong sụn trong dung dịch kiềm với thời gian 30 phút thì hàm lượng sulphate và độ nhớt là 24,2% và 197 cps (đối với mẫu ngâm trong dung dịch KOH); 23,6% và 158 cps (đối với mẫu ngâm trong dung dịch NaOH). Tiếp tục tăng thời gian ngâm, thì hàm lượng sulphate giảm khơng đáng kể, bằng chứng là ở thời gian ngâm 90 phút thì hàm lượng sulphate là 18,8% (đối với mẫu ngâm trong dung dịch KOH) và 18,3% (đối với mẫu ngâm trong dung dịch NaOH). Nhưng đối với độ nhớt thì giảm rất mạnh, khi ta tăng thời gian xử lý. Điển hình là ở thời gian ngâm 90 phút thì độ nhớt chỉ cịn 31 cps (đối với mẫu ngâm trong dung dịch KOH) và 97 cps (đối với mẫu ngâm trong dung dịch NaOH). Nguyên nhân là do ta kéo dài thời gian ngâm, tạo điều kiện thuận lợi cho dung dịch kiềm ngấm vào thân rong, làm loại bỏ đi một số nhĩm sulphate, nên hàm lượng sulphate giảm đi. Bên cạnh đĩ, chúng hình thành 3, 6 – anhydro galactose và cắt đứt các mạch polymer của sản phẩm, làm cho trọng lượng phân tử của carrageenan giảm xuống, nên độ nhớt của sản phẩm giảm đi rất nhiều.
Tĩm lại, từ kết quả phân tích và các hình vẽ đồ thị ở cho thấy nên chọn dung dịch KOH để xử lý rong sụn sản xuất carrageenan ở tỷ lệ 5%, thời gian ngâm 70 phút.
53
* Mối quan hệ tương hỗ giữa các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của carrageenan theo thời gian xử lý kiềm
Bảng 3.3. Mối quan hệ giữa các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của carrageenan theo thời gian xử lý KOH
Chỉ tiêu Hiệu suất Sức đơng 3,6-AG SO42- Độ nhớt Hiệu suất 1 Sức đơng -0.88696 1 3,6-AG -0.96517 0.976817 1 SO42- 0.986359 -0.80098 -0.9098 1 Độ nhớt 0.994735 -0.83531 -0.93337 0.99792 1 Nhận xét:
Từ kết quả phân tích và bảng 3.3 cho ta thấy:
Hệ số tương quan giữa sức đơng của carrageenan và hiệu suất thu hồi carrageenan là r 0,88696 r(0,95;3)0,88 nên sức đơng của sản phẩm carrageenan và hiệu suất thu hồi carrageenan theo thời gian xử lý kiềm cĩ mối quan hệ tỷ lệ nghịch với nhau.
Hệ số tương quan giữa hàm lượng 3,6 – anhydro galactose và sức đơng của sản phẩm carrageenan là r 0,976817r(0,95;3)0,88 nên hàm lượng 3,6 – (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
54
anhydro galactose và sức đơng của sản phẩm carrageenan theo thời gian xử lý kiềm cĩ mối quan hệ tỷ lệ thuận với nhau.
Hệ số tương quan giữa hàm lượng SO42- và 3,6 – anhydro galactose của carrageenan là r 0,9098 r(0,95;3)0,88 nên hàm lượng SO42- và 3,6 – anhydro galactose của sản phẩm carrageenan theo thời gian xử lý kiềm cĩ mối quan hệ tỷ lệ nghịch với nhau.
Hệ số tương quan giữa độ nhớt và hàm lượng SO42- của sản phẩm carrageenan là r 0,99792 r(0,95;3)0,88 nên độ nhớt và hàm lượng SO42- của sản phẩm carrageenan theo thời gian xử lý kiềm cĩ mối quan hệ tỷ lệ thuận với nhau.
Cũng tương tự với mối quan hệ giữa các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của carrageenan theo thời gian xử lý KOH, theo thời gian xử lý NaOH thì các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của carrageenan cũng cĩ mối quan hệ giống như vậy.
Bảng 3.4. Mối quan hệ giữa các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của carrageenan theo thời gian xử lý NaOH
Chỉ tiêu Hiệu suất Sức đơng 3,6-AG SO42- Độ nhớt Hiệu suất 1 Sức đơng -0.87903 1 3,6-AG -0.98549 0.916424 1 SO42- 0.963296 -0.93847 -0.99449 1 Độ nhớt 0.796832 -0.98659 -0.85766 0.896048 1 3.2.2. Xác định các chế độ xử lý acid
Cơng đoạn xử lý acid cũng là một cơng đoạn khơng kém quan trọng so với cơng đoạn xử lý kiềm. Mục đích của cơng đoạn xử lý acid là trung hịa lượng kiềm dư, loại bỏ sắc tố và bào mịn tế bào rong tạo điều kiện thuận lợi cho việc
55
tách chiết carrageenan trong cơng đoạn nấu. Mặt khác, cơng đoạn này cũng cĩ thể loại bỏ được một phần chất khống. Tuy nhiên, cơng đoạn này cũng cĩ thể làm giảm hiệu suất thu hồi carrageenan, làm giảm chất lượng của sản phẩm cuối cùng, làm cho carrageenan bi thủy phân, bị cắt mạch. Chính vì vậy, việc xác định các chế độ xử lý acid là rất cần thiết cho quy trình.