NGHIÊN CỨU
3.1.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến hiệu qu ả chiết xuất
Khi giảm độ ẩm từ 25% xuống 20 + 1 % thì nồng độ chất khô của dịch chiết cũng giảm xuống. Nguyên nhân là do lúc này cấu trúc tế bào bị biến đổi, nồng độ chất keo trong tế bào trở nên nhiều hơn. Do đó, khi dung môi thấm sâu vào bên trong tế bào sẽ bị các hạt keo hút vào, giữ lại trong cấu trúc và không thể thoát ra ngoài nên một lượng chất khô được hòa tan cùng dung môi vẫn còn nằm lại trong nguyên liệu mà không thể khuếch tán ra ngoài. Bên cạnh đó, khi sấy khô nguyên liệu quá mức, chất nguyên sinh vón lại, dịch tế bào đóng thành màng, bên trong tế bào có không khí, các yếu tố trên cũng ngăn cản quá trình chiết xuất, dẫn đến hiệu quả chiết xuất giảm xuống.
Kết luận:
Trên cơ sở đó, ta thấy ở độ ẩm sắn dây 25 + 1% cho hiệu quả chiết xuất cao nhất. Vả lại, ở độ ẩm này cũng sẽ giúp nguyên liệu bảo quản được trong thời gian lâu hơn so với các độ ẩm 30 – 35 + 1% mà không bị hư hỏng, khắc phục được tính mùa vụ của sắn dây, đảm bảo cung cấp nguyên liệu cho sản xuất quanh năm.
Chính vì vậy, chọn độẩm sắn dây 25 + 1% để sản xuất sản phẩm nước sắn dây là thích hợp nhất.
3.1.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến hiệu quả chiết xuất quả chiết xuất
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến hiệu quả chiết xuất được thể hiện trong Bảng 3.3 (Phụ lục II - Số liệu thí nghiệm) và Hình 3.3.
Hình 3.3. Biểu đồ biểu diễn nồng độ chất khô của dịch chiết ở các kích thước nguyên liệu khác nhau
Nhận xét:
Kết quả nghiên cứu cho thấy:
Ở giá trị kích thước nguyên liệu là 2mm thì nồng độ chất khô của dịch chiết thu được là cao nhất, đạt 20,20Brix.
Nếu tiếp tục tăng kích thước nguyên liệu từ 2mm lên 3mm thì nồng độ chất khô của dịch chiết lại giảm đi. Cụ thể là kích thước 3mm, nồng độ chất khô chỉ còn 20,00Brix.
Từ giá trị kích thước nguyên liệu là 2mm, khi giảm kích thước xuống 1,5 và 1mm thì nồng độ chất khô của dịch chiết cũng giảm xuống. Cụ thể: Khi kích thước nguyên liệu là 1,5mm thì nồng độ chất khô của dịch là 19,90Brix. Khi giảm xuống 1mm thì nồng độ chất khô chỉ còn 19,70Brix.
Thảo luận:
Có thể giải thích điều này là do:
Theo công thức của định luật Fick về quá trình khuếch tán:
19.7 19.9 20.2 20.2 20 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 20.5 21 1 1.5 2 3 Kích thước nguyên liệu (mm) N ồ n g đ ộ c h ấ t k h ô ( o B ri x ) 0
Tdx dx dC F D G= . . .
Trong đó: G: lượng chất khuếch tán được D: hệ số khuếch tán
F: diện tích bề mặt tiếp xúc giữa dung môi và nguyên liệu dC: chênh lệch nồng độ giữa bên trong và bên ngoài nguyên liệu dx: quãng đường phải đi của chất khuếch tán
T: thời gian chiết xuất.
Ta thấy rằng, lượng chất khuếch tán tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt F, hay diện tích tiếp xúc giữa dung môi với nguyên liệu. Diện tích tiếp xúc F càng tăng thì lượng chất khuếch tán G càng tăng, có nghĩa là kích thước nguyên liệu càng giảm thì lượng chất khuếch tán từ nguyên liệu vào dung môi càng tăng. Còn lượng chất khuếch tán G lại tỷ lệ nghịch với quãng đường phải đi dx của chất khuếch tán, có nghĩa là nguyên liệu càng dày thì quãng đường dx càng lớn và do đó, lượng chất khuếch tán ra càng ít.
Ở kích thước nguyên liệu 2mm, hiệu quả chiết xuất đạt cao nhất vì độ mịn nguyên liệu ở mức độ vừa phải và ở độ mịn này diện tích bề mặt tiếp xúc F giữa dung môi và sắn dây nguyên liệu được tăng lên, quãng đường phải đi của chất khuếch tán dx lại giảm xuống. Theo định luật Fick, lượng chất khuếch tán G vào dung môi cồn sẽ tăng lên và do đó thời gian chiết xuất sẽ nhanh hơn, hiệu quả chiết xuất cao.
Khi tiếp tục tăng kích thước nguyên liệu từ 2mm lên 3mm thì nồng độ chất khô của dịch chiết lại giảm đi. Vì lúc này, diện tích bề mặt tiếp xúc F giữa dung môi cồn và nguyên liệu giảm xuống trong khi quãng đường dx lại tăng lên nên lượng chất tan chiết ra được sẽ giảm đi, làm giảm hiệu quả chiết xuất. Đồng thời, kích thước nguyên liệu lớn khiến cho dung môi khó thấm ướt nguyên liệu, hoạt chất khó được chiết vào dung môi.
Tuy nhiên, khi tiếp tục giảm kích thước nguyên liệu xuống 1mm và 1,5mm, độ mịn của nguyên liệu cao thì hiệu quả chiết xuất cũng giảm xuống. Bởi vì
nguyên liệu mịn quá lại gây nên những ảnh hưởng không có lợi. Điển hình là nguyên liệu mịn sẽ bị lắng đọng lên lớp nguyên liệu, làm tắc các ống mao dẫn. Bên cạnh đó, khi nguyên liệu tiếp xúc với dung môi, bột nguyên liệu bị dính bết vào nhau tạo thành dạng bột nhão, vón cục, dẫn đến diện tích tiếp xúc F giảm và làm cho dung môi cồn khó tiếp xúc được với sắn dây nguyên liệu để tiến hành các quá trình khuếch tán, thẩm thấu chất cần thiết và quá trình chiết xuất xảy ra bị chậm lại. Do đó, nồng độ chất khô chiết ra được không cao, hiệu quả chiết xuất giảm xuống
Trên cơ sở đó, chọn kích thước nguyên liệu (đường kính lỗ rây) 2mm là thích hợp nhất cho công nghệ sản xuất.