A. TỔNG QUAN VỀ RONG SỤN VÀ CARRAGENAN
I.4. Một số quy trình công nghệ sản xuất carrageenan
I.4.6 Giải thích một số công đoạn trong công nghệ sản xuất carrageenan
a) Xử lý trong môi trường kiềm.
+ Mục đích xử lý trước khi nấu chiết:
Việc xử lý rong trước khi nấu chiết Carrageenan đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình sản xuất Carrageenan. Công đoạn xử lý lớn đến hiệu suât và chất lượng sản phẩm.
Xử lý rong trước khi nấu chiết nhằm loại bỏ tối đa lượng tạp chất: chất khoáng, chất màu, protein, cenllulose, lipit không có lợi cho cho sản phẩm, đồng thời còn bào mòn phần da của cây rong làm suy yếu liên kết của màng tế bào chứa carrageenan từ đó rút ngắn thời gian nấu chiết, nâng cao hiệu quả và chất lượng carrageenan.
+ Dùng dung dịch NaOH để xử lý rong trước khi nấu chiết carrageenan có tác dụng:
-Thuỷ phân bào mòn màng xellulose và phá vỡ nhiều lớp tế bào sắc tố, khử sắc tố trong rong.
-Môi trường kiềm khử được Lipit và thuỷ phân được một số protein tan trong môi trường kiềm.
-Dung dịch NaOH còn có tác dụng khử ion SO4
2- của carrageenan, từ đó làm tăng sức đông của carrageenan, muối Na2SO4 hoàtan trong nước nên chúng được loại ra trong công đoạn rửa sau.
ROSO3- + 2NaOH → ROH +Na2SO2 +OH- ROSO3H + NaOH → ROH + Na2SO2 +H2O
Việc sử dụng NaOH để xử lý mang lại nhiều ưu điểm: Tuy nhiên một số khoáng chất như: Ca2+, Mg2+,… lại không được tách ra trong môi trường kiềm. NaOH cũng ảnh hưởng lớn đến liên kết mạch của carrageenan, do vậy cần phải nghiên cứu chế độ để xử lý kiềm cho hợp lý về hàm lượng, nồng độ, nhiệt độ, thời gian để tránh ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm carrageenan.
b) Xử lý trong môi trường nước nóng Môi trường nước nóng sẽ có tác dụng sau:
- Làm trương nở tế bào .
- Tách bớt một lượng nhỏ chất màu, chất khoáng hoà tan
- Làm yếu liên kết glucozit của màng xellulose và màng tế bào cây rong.
c) Một số phương pháp xử lý sơ bộ khác.
- Xử lý bằng formaldehyt;
Formaldehyt tương tác với protein phá vỡ phức chất hydratcacbon có trong cây rong góp phần nâng cao chất lượng của rong, cố định các chất hữu cơ.
- Xử lý bằng enzyme xenllulaza
Thái Lan vừa mới công bố một phương pháp xử lý rong mới là dùng chế phẩm enzym xenllulaza 3%, pH=4,2 để thuỷ phân bào mòn màng cenllulose của cây rong thay cho việc dùng kiềm và axit. Đây là phương pháp mới có nhiều triển vọng ứng dụng vào công nghiệp.
Một số nước xử lý rong nguyên liệu bằng cách ngâm trong alcol 60o có pha NaOH 5%. Phương pháp này cũng góp phần nâng cao chất lượng và hiệu suất Carrageenan thu được.
d)Trung hoà trong môi trường axit.
Rong sau khi ngâm xử lý trong dung dịch NaOH, do dung dịch NaOH ngấm sâu vào trong thân rong, khi ngâm nước thì dung dịch NaOH không khuyếch tán hết do đó ta phải dùng dung dịch axit để trung hoà.
+ Mục đích của việc trung hoà này:
- Thuỷ phân bào mòn màng xelullose của cây rong đồng thời nó cũng làm yếu liên kết màng tế bào chứa carrageenan, làm vỡ lớp ngoại bì chứa đầy sắc tố, loại sắc tố ra khỏi cây rong.
- Axit có tác dụng khử khoáng và các tạp chất khác.
(ROSO2O)Ca + 2HCl → CaCl2 + 2ROSO3H (ROSO2O)Ca + H2SO4 → CaSO4 + 2ROSO3H
Tuy nhiên việc sử dụng axit cũng có một số điểm cần lưu ý là cần phải xác định thời gian, nhiệt độ, nồng độ axit cho phù hợp với từng loại rong để đảm bảo nâng cao hiệu suất thu hồi và đảm bảo chất lượng của carrageenan.
Môi trường axit có những ưu điểm riêng nhưng nó cũng có những mặt hạn chế của nó như: trong môi trương axit thì không thể tẩy được triệt để SO4
2-…
Do vậy mà người ta thường kết hợp xử lý kiềm và xử lý axit để đạt được những yêu cầu cao hơn đồng thời khắc phục được những hạn chế của từng môi trường.
I.4.6.2. Quá trình nấu chiết carrageenan
Nấu chiết carrageenan là khâu quan trọng và chủ yếu của toàn bộ quy trình sản xuất carrageenan.
Mục đích của khâu này là phải đạt hiệu suất thu hồi cao và đảm bảo chât lượng của carrageenan.
Quá trình nấu chiết có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng của carrageenan như: môi trường nấu chiết, thời gian, nhiệt độ, lượng nước, thiết bị…
a) Môi trường nấu chiết:
Môi trường nấu chiết có thể là có thể là môi trường axit, kiềm, môi trường trung tính.
b) Nhiệt độ nấu chiết:
Carrageenan không hoà tan trong nước lạnh và nước thường do đó muốn nâng cao hiệu suất thu hồi Carrageenan phải nấu chiết ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ hoà tan của nó. Nấu chiết Carrageenan trong môi trường trung tính với tỷ lệ nước nấu bằng 20 lần khối lượng rong khô ở nhiệt độ 90-95oC.
Khi nấu ở nhiệt độ cao hơn 95oC thì thời gian nấu chiết phải giảm đi nhưng mạch polymer của carrageenan bị thuỷ phân cắt mạch làm cho sức đông của carrageenan bị giảm. Nhiều tạp chất cellulose bị nhiệt phân tạo thành glucose hoà tan làm cho chất lượng của carrageenan bị giảm.
Khi nấu chiết ở nhiệt độ nhỏ hơn 90oC thì thời gian nấu chiết dài, mạch polymer của carrageenan bị thuỷ phân cắt mạch làm giảm sức đông của carrageenan. Mặt khác mức độ hoà tan của carrageenan giảm, từ đó làm giảm hiệu suất thu hồi carrageenan.
Vì thế tốt nhất nên quá trình nấu chiết được thực hiện ở nhiệt độ 90-95oC kết hợp với khuấy đảo liên tục tránh hiện tượng bị khê dưới đáy nồi và hiện tượng sôi trào.
c) Thời gian nấu chiết
Thời gian nấu chiết phụ thuộc vào từng loại rong, phương pháp xử lý rong trước khi nấu chiết, môi trường nấu chiết …
Thời gian nấu chiết sẽ giảm được đáng kể khi tăng nhiệt độ nấu chiết hay xử lý đặc biệt trước khi nấu chiết hoặc nấu trong môi trường acid.
Các kết quả nghiên cứu cho thấy, trong mọi trường hợp hàm lượng và độ chắc của của keo rong tăng dần theo thời gian nấu chiết. Tuy vậy vẫn có một giới hạn nào đó mà sau đó số lượng và chất lượng thành phẩm sẽ giảm xuống hẳn. Người ta gọi đó là giai đoạn giới chuyển hay tới hạn và điểm giữa là điểm tới hạn. Như vậy khi kéo dài thời
gian nấu đến điểm tới hạn cho phép nâng cao dần sức đông và hàm lượng carrageenan thành phẩm.
d) Tỷ lệ nước nấu (mô đun thuỷ áp)
Mô đun thuỷ áp ảnh hưởng lớn đến tỷ lệ thu hồi carrageenan và độ chắc của thạch carrageenan.
Nếu mô đun thuỷ áp quá cao sẽ tạo dung dịch keo có nồng độ thấp, độ chắc của thạch carrageenan yếu, khó thao tác cho công đoạn sau như ép tách nước. Thể tích chứa đựng thạch lớn, cồng kềnh gây tốn kém cho công tác tách nước. Khi mô đun thuỷ áp cao sẽ làm cho hiệu suất thu hồi carrageenan cao và tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn lọc được dễ dàng.
Nếu mô đun thuỷ áp quá nhỏ thì thạch tạo ra có độ chắc cao, khắc phục được các nhược điểm trên, nhưng lại xuất hiện những nhược điểm là: nồng độ dịch keo cao nên độ nhớt lớn làm cản trở quá trình lọc, tốc độ hoà tan carrageenan từ nguyên liệu vào môi trường nấu cũng giảm do độ nhớt cao, hệ số khuyếch tán giảm, chênh lệch nồng độ giữa nguyên liệu và dung dịch giảm.
Do đó trong thực tế cần phải xác định mô đun thuỷ áp hợp lý cho mỗi loại rong. Mô đun thuỷ áp hợp lý để đạt yêu cầu sao cho sau khi nấu chiết nồng độ Carrageenan của dung dịch đạt từ 1-1,5%, vì ở nồng độ này dung dịch keo thoả mãn các yêu cầu:
-Dịch thạch lọc dễ dàng.
-Thạch đông chắc.
-Không gây trở ngại cho thao tác của công đoạn tiếp theo.
Việc xác định mô đun thuỷ áp được xác định theo công thức sau:
Trong đó:
N: là lượng nước nấu (lít).
A: Hàm lượng Carrageenan có trong nguyên liệu, % D: Sức đông của Carrageenan, g/cm2
R: Khối lượng rong khô của mỗi lần nấu, kg C: Hệ số phụ thuộc vào sức đông.
N = A . B. R
C .100
B. TỔNG QUAN VỀ BỘT KONJAC