NGHIÊN CỨU
3.1.4. Kết quả nghiên cứu xác định thời gian chiết xuất phù hợp
Kết quả nghiên cứu xác định thời gian chiết xuất phù hợp được thể hiện trong
Bảng 3.4 (Phụ lục II - Số liệu thí nghiệm) và Hình 3.4.
Hình 3.4. Biểu đồ biểu diễn biến đổi nồng độ chất khô của dịch chiết theo thời gian.
Nhận xét:
Kết quả nghiên cứu cho thấy:
19.0 19.6 19.6 20.1 20.1 20.1 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 20.5 21 48 60 72 84 96
Thời gian chiết xuất (giờ)
N ồ n g đ ộ c h ấ t k h ô ( o B ri x ) 0
Trong khoảng thời gian chiết nghiên cứu từ 48 – 72 giờ thì nồng độ chất khô của dịch chiết tăng lên. Cụ thể: khi chiết xuất với thời gian 48 giờ thì nồng độ chất khô của dịch là 19,00Brix, khi tăng thời gian chiết xuất lên 60 giờ thì nồng độ chất khô là 19,60Brix và đạt 20,10Brix khi chiết xuất trong 72 giờ.
Thế nhưng, nếu tiếp tục tăng thời gian chiết xuất lên 84 và 96 giờ thì nồng độ chất khô của dịch chiết gần như giữ nguyên không tăng nữa hoặc tăng rất ít không đáng kể. Cụ thể là khi chiết xuất với thời gian 96 giờ thì nồng độ chất khô của dịch chiết vẫn là 20,10Brix.
Thảo luận:
Có thể giải hiện tượng này như sau:
Theo công thức của định luật Fick về quá trình khuếch tán:
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/dx: gradient nồng độ
T: thời gian chiết xuất. Ta thấy rằng:
Theo định luật Fick, chênh lệch nồng độ giữa hai pha dC/dx là động lực của quá trình khuếch tán. Khi dung môi tiếp xúc với nguyên liệu, dung môi sẽ thấm vào nguyên liệu, hòa tan chất tan, chất tan sẽ khuếch tán từ nguyên liệu vào dung môi qua màng tế bào. Và theo công thức, thời gian chiết xuất T tăng thì lượng chất khuếch tán G sẽ tăng lên. Tuy nhiên, trong thực tế, sau một thời gian khuếch tán, nồng độ chất tan trong tế bào giảm dần, nồng độ chất tan trong lớp dung môi tăng dần, theo đó chênh lệch nồng độ giữa trong và ngoài tế bào dC/dx giảm dần, tốc độ quá trình khuếch tán cũng giảm dần, đến một lúc nào đó sẽ xảy ra quá trình cân bằng động giữa hai pha, có nghĩa là quá trình khuếch tán các chất tan từ trong tế bào ra ngoài sẽ ngừng lại.
Áp dụng lý thuyết trên để giải thích kết quả nghiên cứu thu được, ta thấy: Khi bắt đầu chiết, các chất có phân tử lượng nhỏ (thường là hoạt chất) sẽ được hòa tan và khuếch tán vào dung môi trước, sau đó mới đến các chất có phân tử lượng lớn. Do đó, khi thời gian chiết ngắn (48 giờ) sẽ dẫn đến thời gian dung môi tiếp xúc với nguyên liệu trong quá trình ngấm kiệt chưa đủ, chênh lệch nồng độ chất tan hay động lực của quá trình dC/dx vẫn còn, các chất tan chưa được khuếch tán hết ra ngoài để tạo nên sự cân bằng nồng độ. Vì vậy, nồng độ chất khô của dịch chiết còn thấp.
Khi thời gian chiết tăng lên 60 giờ thì thời gian dung môi tiếp xúc với nguyên liệu tăng lên, lượng chất khuếch tán tăng, nhưng vì thời gian tiếp xúc vẫn chưa đủ lâu để đạt đến cân bằng nồng độ dC/dx nên hoạt chất vẫn chưa được chiết rút hết, vì vậy khi tăng thời gian thì nồng độ chất khô vẫn tiếp tục tăng lên.
Khi thời gian chiết lên đến 72 giờ thì nồng độ chất khô của dịch chiết đạt cao nhất và hầu như không thay đổi nữa khi tiếp tục kéo dài thời gian chiết vì lúc này, dung môi đã tiếp xúc với nguyên liệu trong một khoảng thời gian thích hợp đủ lâu để chiết rút được hầu như toàn bộ các chất tan trong nguyên liệu ra ngoài nên hiệu quả chiết xuất đạt cao nhất.
Sau khoảng thời gian này, sự chênh lệch nồng độ chất tan dC/dx giữa bên trong và bên ngoài tế bào nguyên liệu hầu như không còn nữa, sự cân bằng nồng độ được thiết lập nên dù tăng thời gian chiết thì cũng không tăng thêm được lượng chất khuếch tán ra, do đó nồng độ chất khô của dịch chiết hầu như không thay đổi nữa. Bên cạnh đó, việc kéo dài thời gian chiết sẽ tạo điều kiện cho quá trình oxy hóa nguyên liệu và không mang lại hiệu quả kinh tế.
Từ những cơ sở trên, em chọn thời gian chiết 72 giờ là phù hợp nhất cho công nghệ chiết xuất.
Qua các kết quả nghiên cứu và thảo luận như trên, em xác định được các thông số kỹ thuật phù hợp nhất cho quá trình chiết xuất nguyên liệu sắn dây như sau:
Dung môi sử dụng: theo dẫn liệu khoa học [9], [23], [24] và [25], dung môi thích hợp nhất cho quá trình chiết xuất là alcol etylic 700.
Tỷ lệ dung môi / nguyên liệu: theo dẫn liệu khoa học [12] và [24], chọn tỷ lệ dung môi / nguyên liệu = 5/1 là thích hợp nhất cho quá trình chiết xuất.
Nhiệt độ chiết xuất : theo các dẫn liệu khoa học đã nghiên cứu và các kiến thức đã học, chiết xuất ở nhiệt độ thường (nhiệt độ phòng) là thích hợp nhất khi áp dụng phương pháp chiết xuất ngấm kiệt với dung môi cồn etylic.
Độ ẩm nguyên liệu: chọn độ ẩm sắn dây nguyên liệu 25 + 1% để sản xuất sản phẩm nước sắn dây là thích hợp nhất.
Kích thước nguyên liệu: khoảng 2mm là thích hợp nhất.
Thời gian chiết xuất: thời gian chiết 72 giờ là phù hợp nhất cho công nghệ chiết xuất.
3.1.5. Kết quả nghiên cứu xác định chất trợ lắng và tỷ lệ chất trợ lắng phù hợp cho công đoạn làm trong dịch chiết