Trích ly khơ bã màng gấc bằng n-hexan + Tốc độ khuấy: 200 vịng/phút + Số lần trích ly: 3 lần + Nhiệt độ trích ly: 400C
+ Thời gian: lần 1 là 6 giờ, lần 2 là 5 giờ, lần 3 là 4 giờ. + Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi: 1/15 (1/6+1/5+1/4)
Khô bã
Dầu màng gấc
Nghiền nguyên liệu (d ≤ 2 mm)
Cô đặc
Khô bã màng gấc
Dịch chiết
DM thu hồi
- Ph−ơng pháp 3 (PP3): Trích ly bằng n-hexan (3 lần)
Cách tiến hành: Cân 100 gam nguyên liệu màng gấc đã đ−ợc nghiền mịn tới kích th−ớc nguyên liệu màng gấc ≤ 2 mm. Sau đó, trích ly l−ợng ngun liệu đó 3 lần với n - hexan ở nhiệt độ 400C, thời gian trích ly: lần 1 là 6 giờ, lần 2 là 5 giờ, lần 3 là 4 giờ; tốc độ khuấy 200 vịng/phút; tỷ lệ ngun liệu/dung mơi: 1/15 (1/6+1/5+1/4). Dịch trích ly đ−ợc lọc và đuổi sạch dung môi trên thiết bị cô chân không Buchi R143 ở nhiệt độ khoảng 500C để thu nhận dầu màng gấc. Q trình trích ly để thu nhận dầu màng gấc theo ph−ơng pháp này đ−ợc thể hiện qua sơ đồ 2.3.
Sơ đồ 2.3. Ph−ơng pháp trích ly dầu màng gấc bằng dung mơi hữu cơ
Nguyên liệu màng gấc Trích ly khơ bã màng gấc bằng n-hexan + Tốc độ khuấy: 200 vịng/phút + Số lần trích ly: 3 lần + Nhiệt độ trích ly: 400C
+ Thời gian lần 1 là 6 giờ, lần 2 là 5 giờ, lần 3 là 4 giờ. + Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi: 1/15 (1/6+1/5+1/4)
Khô bã
Dầu màng gấc
Nghiền nguyên liệu (d ≤ 2 mm)
Cô đặc
Dịch chiết
DM thu hồi
2.2.1.2.1. ảnh h−ởng của áp lực hơi khi ép đến hiệu suất ép dầu màng gấc
Chúng tơi tiến hành thí nghiệm ép dầu với năng suất ép là 50kg/giờ và áp lực hơi 0,5 ; 1,0 ; 1,5 ; 2,0 và 2,5 kg/cm2 (t−ơng ứng với nhiệt độ gia nhiệt trong thùng là 40; 50; 55 ; 60; 650C). Dầu thu đ−ợc đem phân tích hàm l−ợng
β-caroten, lycopen để đánh giá chất l−ợng dầu và xác định hiệu suất ép.
2.2.1.2.2. ảnh h−ởng của năng suất ép đến hiệu suất và chất l−ợng dầu
Chúng tơi tiến hành các thí nghiệm khảo sát ảnh h−ởng của năng suất ép: 20, 30, 40, 50 và 60 kg/giờ để lựa chọn đ−ợc năng suất ép dầu màng gấc thích hợp. Các thí nghiệm đ−ợc thực hiện với khối l−ợng mỗi mẫu là 100kg, đ−ợc ép trong cùng các điều kiện cơng nghệ trình bày ở mục 2.2.1.2.1 (trừ áp lực hơi đã đ−ợc lựa chọn).
2.2.1.3. Nghiên cứu ảnh h−ởng của các yếu tố công nghệ đến q trình trích ly dầu màng gấc
Q trình trích ly dầu màng gấc phụ thuộc rất nhiều yếu tố công nghệ. ở đây, chúng tơi chỉ khảo sát một số yếu tố chính: độ mịn nguyên liệu, dung mơi trích ly, tốc độ khuấy trộn, số lần trích ly, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, nhiệt độ và thời gian trích ly. Khi nghiên cứu ảnh h−ởng của một yếu tố nhất định thí các thí nghiệm đều đ−ợc tiến hành ở các điều kiện công nghệ nh− nhau trừ yếu tố đang đ−ợc khảo sát. Sau khi đã lựa chọn đ−ợc giá trị thích hợp của yếu tố đã đ−ợc nghiên cứu thì giá trị đó đ−ợc cố định trong các thí nghiệm tiếp theo để khảo sát ảnh h−ởng của các yếu tố cịn lại. Việc lựa chọn các giá trị thích hợp của các yếu tố công nghệ dựa vào hiệu suất thu nhận dầu, chất l−ợng dầu và hiệu quả kinh tế.
2.2.1.3.1. Nghiên cứu ảnh h−ởng của độ mịn nguyên liệu
Màng gấc đ−ợc sấy theo công nghệ sấy đã xác định đ−ợc ở phần 2.2.1.1. Sau đó, màng gấc khơ đ−ợc xay tới các độ mịn khác nhau: ≤ 1, ≤ 2, ≤ 3, ≤ 4 mm và nguyên màng gấc (không nghiền). Mẫu thí nghiệm đ−ợc tiến hành với khối
l−ợng 100g, rồi đ−ợc trích ly bằng ph−ơng pháp trích ly động ở cùng điều kiện công nghệ nh− sau:
- Dung mơi trích ly: n-hexan - Số lần trích ly: 3 lần
- Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi: lần 1: 1/6; lần 2: 1/5 và lần 3: 1/4 - Tốc độ khuấy trộn: 200 vịng/phút
- Nhiệt độ trích ly: 400C
- Thời gian trích ly: 6 giờ, 5 giờ và 4 giờ.
Sau đó, dịch trích ly đ−ợc lọc và đuổi sạch dung môi trên thiết bị cô chân không Buchi R143 ở nhiệt độ khoảng 500C để thu nhận dầu màng gấc.
2.2.1.3.2. Lựa chọn dung mơi trích ly dầu màng gấc
Chúng tơi tiến hành các thí nghiệm khảo sát với các loại dung môi: diclo etan, ete petrol, n-hexan, axeton và toluen để lựa chọn đ−ợc dung mơi trích ly dầu màng gấc. Các thí nghiệm đ−ợc thực hiện với khối l−ợng mỗi mẫu là 100g, đ−ợc trích ly bằng ph−ơng pháp trích ly động (có khuấy trộn nguyên liệu) trong cùng các điều kiện cơng nghệ trình bày ở mục 2.2.1.3.1 (trừ độ mịn nguyên liệu đã đ−ợc lựa chọn).
2.2.1.3.3. Nghiên cứu ảnh h−ởng của tốc độ khuấy trộn nguyên liệu
Chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh h−ởng của tốc độ khuấy trộn nguyên
liệu tới hiệu suất trích ly dầu để tìm ra đ−ợc tốc độ khuấy trộn thích hợp. Tốc độ khuấy trộn đ−ợc khảo sát là: 0; 100; 150; 200; 250 và 300 vịng/phút. Các thí nghiệm đ−ợc thực hiện với khối l−ợng mỗi mẫu là 100g, đ−ợc trích ly bằng ph−ơng pháp trích ly động (có khuấy trộn ngun liệu) trong cùng các điều kiện công nghệ (với độ mịn ngun liệu và dung mơi trích ly đã đ−ợc lựa chọn).
2.2.1.3.4. Nghiên cứu ảnh h−ởng của số lần trích ly và tỷ lệ nguyên liệu/dung mơi
Chúng tơi tiến hành nghiên cứu để tìm ra l−ợng dung mơi thích hợp trong trích ly dầu gấc. Số lần trích ly đ−ợc lựa chọn khảo sát là: 2, 3 và 4 lần. Tổng tỷ lệ NL/DM là: 1/12, 1/15, 1/18 và 1/21. Các thí nghiệm đ−ợc thực hiện với khối l−ợng mỗi mẫu là 100g, đ−ợc trích ly bằng ph−ơng pháp trích ly động trong cùng
các điều kiện cơng nghệ trình bày ở mục 2.2.1.3.1 (với độ mịn nguyên liệu, dung mơi trích ly và tốc độ khuấy trộn đã đ−ợc lựa chọn).
2.2.1.3.5. Nghiên cứu ảnh h−ởng của nhiệt độ trích ly
Nhiệt độ trích ly có ảnh h−ởng lớn đến hiệu suất trích ly và chất l−ợng
dầu màng gấc. Các mức nhiệt độ đ−ợc khảo sát: 30, 40, 45, 50, 55 và 600C. Thí nghiệm đ−ợc thực hiện với khối l−ợng mỗi mẫu là 100g, đ−ợc trích ly bằng ph−ơng pháp trích ly động trong cùng các điều kiện cơng nghệ trình bày ở mục
2.2.1.3.1 (với độ mịn nguyên liệu, dung mơi trích ly, tốc độ khuấy trộn số lần
trích ly và tỷ lệ NL/DM đã đ−ợc lựa chọn).
2.2.1.3.6. Nghiên cứu ảnh h−ởng của thời gian trích ly
Tổng thời gian cho 3 lần trích ly đ−ợc khảo sát là 12 giờ, 15 giờ, 16,5 giờ, 18 giờ, 19,5 giờ và 21 giờ. Các mẫu thí nghiệm đ−ợc tiến hành tại cùng các điều kiện công nghệ đã đ−ợc lựa chọn.
2.2.1.4. Hồn thiện cơng nghệ sử dụng khơ màng gấc sau ép để tạo ra dầu gấc loại 2
2.2.1.4.1. ảnh h−ởng của kích th−ớc khô bã đến hiệu suất ép
Khô màng gấc sau ép (đã xác định đ−ợc ở phần 3.2.3.1) đ−ợc xay tới các độ mịn khác nhau: ≤ 1, ≤ 2, ≤ 3, ≤ 4 mm và nguyên khô bã màng gấc. Mẫu thí nghiệm đ−ợc tiến hành với khối l−ợng 100kg, rồi đ−ợc ép ở cùng điều kiện công nghệ nh− sau:
- áp lực hơi: 1,0 kg/cm2 (t−ơng ứng với nhiệt độ gia nhiệt trong thùng là 500C). - Tỷ lệ nguyên liệu khô bã màng gấc/dầu thực vật: 1/0,5.
- Năng suất ép: 50kg/giờ.
Sau đó, dầu gấc loại 2 đ−ợc ly tâm ở tốc độ 3.500 vòng/phút lọc tách cặn thu đ−ợc dầu màng gấc loại 2.
2.2.1.4.2. ảnh h−ởng của tỷ lệ khô bã dầu màng gấc/dầu đậu nành
Chúng tơi tiến hành các thí nghiệm khảo sát tỷ lệ khơ bã dầu màng gấc/dầu đậu nành với các tỷ lệ nh− sau: 1/0,5; 1/0,7; 1/1,0; 1/1,5; 2,0 để lựa chọn
tỷ lệ ép dầu màng gấc loại 2 thích hợp. Các thí nghiệm đ−ợc thực hiện với khối l−ợng mỗi mẫu là 100kg, đ−ợc ép trong cùng các điều kiện cơng nghệ trình bày ở mục 2.2.1.4.1 (trừ độ mịn nguyên liệu khô màng gấc đã đ−ợc lựa chọn).
2.2.1.4.3. ảnh h−ởng của áp lực hơi khi ép đến hiệu suất ép dầu màng gấc loại 2
Chúng tôi tiến hành nghiên cứu ảnh h−ởng của áp lực hơi đến hiệu suất ép dầu màng gấc loại 2 với các áp lực nh− sau: 1,0 ; 1,5 ; 2,0; 2,5 và 3,0 kg/cm2 (t−ơng ứng với nhiệt độ gia nhiệt trong thùng là 50; 55 ; 60; 65 và 700C). Các thí nghiệm đ−ợc thực hiện với khối l−ợng mỗi mẫu là 100kg, đ−ợc ép trong cùng các điều kiện cơng nghệ trình bày ở mục 2.2.1.4.1 (trừ độ mịn nguyên liệu khô màng gấc và tỷ lệ khô bã dầu màng gấc/dầu đậu nành đã đ−ợc lựa chọn).
2.2.1.4.4. ảnh h−ởng của năng suất ép đến hiệu suất và chất l−ợng dầu màng gấc loại 2
Chúng tơi tiến hành các thí nghiệm khảo sát ảnh h−ởng của năng suất ép: 30, 40, 50, 60 và 70 kg/giờ để lựa chọn đ−ợc năng suất ép dầu màng gấc loại 2 thích hợp. Các thí nghiệm đ−ợc thực hiện với khối l−ợng mỗi mẫu là 100kg và đ−ợc tiến hành tại cùng các điều kiện công nghệ đã đ−ợc lựa chọn.
2.2.1.5. Nghiên cứu công nghệ ép dầu hạt gấc
2.2.1.5.1. Nghiên cứu ảnh h−ởng của nhiệt độ sấy nhân hạt gấc đến chất l−ợng dầu hạt gấc
Nhân hạt gấc sau khi đ−ợc tách màng có độ ẩm 10 - 12 % đ−ợc đ−a vào thiết bị sấy bằng buồng sấy có đối l−u khơng khí. Dựa vào tài liệu tham khảo và kết quả nghiên cứu thăm dị chúng tơi tiến hành sấy đến độ ẩm 7% với các nhiệt độ sấy đ−ợc lựa chọn nh− sau: 50, 60, 70, 80 và 1000C. Sau đó nhân hạt đ−ợc nghiền và trích ly bằng dung mơi để đánh giá chất l−ợng dầu hạt gấc.
2.2.1.5.2. Nghiên cứu lựa chọn độ ẩm của dầu nhân hạt gấc sau sấy
Chúng tôi tiến hành sấy nhân hạt gấc ở nhiệt độ 700C với đến các độ ẩm khác nhau: 4, 5, 6, 7 và 9 % với nhiệt độ sấy đã đ−ợc lựa chọn. Sau đó nhân hạt đ−ợc nghiền và trích ly bằng dung mơi để đánh giá chất l−ợng dầu hạt gấc.
2.2.1.5.3. Nghiên cứu thiết bị và công nghệ tách vỏ nhân hạt gấc
Trong công nghệ ép dầu nhân hạt gấc quan trọng nhất là việc tác vỏ hạt ra khỏi nhân. Chúng tôi tiến hành tách vỏ hạt gấc ra khỏi nhân bằng thiết bị nghiền đĩa. Máy nghiền đĩa gồm một đĩa không chuyển động, một đĩa khác chuyển động nhờ gắn vào trục nằm ngang. Trên bề mặt đĩa làm việc có các rãnh hình tam giác - tăng c−ờng mức độ nghiền, thơng gió làm mát mặt đĩa. Có thể điều chỉnh độ rộng của hai đĩa để đạt độ mịn của nhân hạt gấc. Sau đó nguyên liệu đ−ợc đ−a lên máy sàng phân ly. Máy sàng phân ly kết hợp sàng để phân loại theo kích th−ớc và quạt để phân loại theo trọng l−ợng.
2.2.1.5.4. Nghiên cứu ảnh h−ởng của tỷ lệ vỏ còn lại trong nhân hạt gấc đến hiệu suất ép dầu
Nhân hạt gấc sau khi sấy đ−ợc nghiền và sàng phân ly. Sau đó chúng tơi nghiên cứu khảo sát tỷ lệ vỏ cịn lại trong nhân thích hợp cho q trình ép dầu với các tỷ lệ lần l−ợt là: 3, 5, 7, 9, 11%. Khối l−ợng nhân hạt trong mỗi mẫu thí nghiệm là 100 kg và đ−ợc ép ở áp lực hơi: 2,0 kg/cm2 (t−ơng ứng với nhiệt độ gia nhiệt trong thùng là 600C). Năng suất ép là 50kg/giờ.
2.2.1.5.5. Nghiên cứu ảnh h−ởng áp lực hơi đến hiệu suất và chất l−ợng dầu
Chúng tôi tiến hành nghiên cứu ảnh h−ởng của áp lực hơi đến hiệu suất và chất l−ợng dầu ở các áp lực nh− sau: 0,5 ; 1,0 ; 1,5 ; 2,0 2,5 và 3,0 kg/cm2 (t−ơng ứng với nhiệt độ gia nhiệt trong thùng là 40; 50; 55 ; 60; 65 và 700C)
Cách tính hiệu suất khai thác dầu màng gấc:
Dầu thu đ−ợc của các ph−ơng pháp trên đ−ợc đem phân tích hàm l−ợng β- caroten, lycopen để đánh giá chất l−ợng dầu. Hiệu suất khai thác dầu đ−ợc xác định theo công thức:
m2 x 104
X1 = (%) m1 x (100 - W)
Trong đó:
X1: hàm l−ợng dầu so với tổng l−ợng chất khơ có trong ngun liệu. m1: khối l−ợng nguyên liệu
m2: khối l−ợng dầu thu đ−ợc W: độ ẩm nguyên liệu Hoặc theo công thức:
m3 x 100
X2 = (%)
m4 Trong đó:
X2: hàm l−ợng dầu so với tổng l−ợng chất khơ có trong ngun liệu. m3: khối l−ợng dầu màng gấc thu đ−ợc
m4: khối l−ợng dầu có trong nguyên liệu
2.2.1.6. Nghiên cứu và hồn thiện cơng nghệ bảo quản dầu gấc màng gấc và dầu hạt gấc.
Dầu gấc và dầu nhân hạt gấc đ−ợc đựng trong các chai nhựa PE 100ml và bảo quản trong các điều kiện sau đây với mục đích xác định thời gian bảo quản thích hợp. Mẫu có bảo quản bằng chất bảo quản BHT 0,0075% ở nhiệt độ th−ờng và nhiệt độ lạnh. Sau đó mẫu đ−ợc phân tích đánh giá chỉ số peroxyt và hàm l−ợng β-caroten.
2.2.2. Ph−ơng pháp phân tích
2.2.2.1. Xác định chỉ số axit của dầu: theo TCVN 6127 – 1996. 2.2.2.2. Xác định chỉ số peroxyt của dầu: theo TCVN 6121 – 1996.
2.2.2.3. Xác định hàm l−ợng protein theo ph−ơng pháp TCVN 3705-1990. 2.2.2.4. Xác định hàm l−ợng dầu theo ph−ơng pháp Shoxlet trên máy
phân tích hàm l−ợng dầu của h∙ng Velp, Italia.
2.2.2.5. Xác định hàm l−ợng đ−ờng tổng bằng ph−ơng pháp Graxianop [7]. 2.2.2.6. Xác định hàm l−ợng tinh bột theo ph−ơng pháp thuỷ phân bằng
axit [21].
2.2.2.7. Xác định hàm l−ợng cellulose [7].
2.2.2.8. Ph−ơng pháp xác định hàm l−ợng Pectin bằng ph−ơng pháp canxi pectat [21].
2.2.2.9. Xác định thành phần axit béo theo AOCS Ce1e-91.
2.2.2.10. Xác định vitamin E bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC). 2.2.2.11. Xác định carotenoid và lycopen
a. Xác định nhanh bằng ph−ơng pháp quang phổ [12]
* Nguyên tắc: Với các chất màu, độ hấp thụ màu của dung dịch ở một b−ớc sóng nào đó ln phụ thuộc vào nồng độ dung dịch đó theo tỷ lệ nhất định.
* Tiến hành: Sử dụng pipet tự động lấy 100 àl dầu gấc, sau đó cho vào bình định mức 25 ml. Định mức trong bình 25 ml bằng hỗn hợp dung môi hexan và axeton (tỷ lệ 3: 2). Hút 4 ml dung dịch trong bình định mức và 12 ml hỗn hợp dung môi hexan và axeton (tuỳ theo hệ số pha loãng), lắc đều sau đó đem đi đo ở máy so màu Thermospectro ở các b−ớc sóng khác nhau (chú ý: làm trong bình tối màu để tránh sự phân huỷ carotenoid). Với các mẫu bảo quản ở nhiệt độ lạnh cần chú ý là do hàm l−ợng carotenoid trong dầu gấc rất lớn, chúng dễ dàng kết tinh thành các tinh thể có màu đỏ sẫm. Vì vậy, tr−ớc khi sử dụng để phân tích carotenoid, ta cần bỏ vào tủ ấm ở nhiệt độ 30 - 32 0C để làm tan giá tinh thể carotenoid.
* Cơng thức tính Carotenoid:
- Carotenoid (mg/100 ml) = ( 0,216.A663 - 1,22.A645 - 0,304.A505 + 0,425.A453) ì Hệ số pha lỗng
* Cơng thức tính Lycopen
Lycopen (mg/ 100 ml) = ( 0,0458.A663 + 0,204.A645 + 0,372.A505 -0,0806.A453) ì Hệ số pha lỗng Trong đó:
A663 là giá trị đo ở b−ớc sóng 663 nm A645 là giá trị đo ở b−ớc sóng 645 nm A505 là giá trị đo ở b−ớc sóng 505 nm A453 là giá trị đo ở b−ớc sóng 453 nm
b. Ph−ơng pháp sử dụng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)
Cột phân tích RP 18 (250 mm x 4 mm, 5 àm)
Detector UV-VIS, b−ớc sóng phát hiện 454 nm, v = 10 àl. Dung dịch mẫu chuẩn có nồng độ: 0,0092mg/ml
Bảng 2.1. Ch−ơng trình dung mơi phân tích beta-caroten
Pha động Acetonitril EtOH
0 - 10 phút 80 - 50 20 – 50
10 - 13 phút 50 50
13 - 15 phút 50 - 80 50 - 20
2.3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
2.3.1. Kết quả phân tích và đánh giá chất l−ợng nguyên liệu màng gấc và nhân hạt gấc
Gấc đ−ợc trồng ở nhiều nơi trên khắp cả n−ớc, nh−ng đ−ợc trồng tập trung có 3 vùng ngun liệu trồng gấc chính là Thanh Oai, Lục Ngạn và Thanh Hà. Vì vậy, chúng tơi đã tiến hành phân tích và đánh giá chất l−ợng màng gấc và nhân hạt gấc tại các vùng nguyên liệu chính Thanh Oai - Hà Nội (M1), Lục Ngạn - Bắc Giang (M2) và Thanh Hà - Hải D−ơng (M3). Kết quả đ−ợc thể hiện qua bảng 2.2 và 2.3.
Bảng 2.2. Thành phần hoá học của nguyên liệu màng gấc
Thành phần hoá học Nguyên liệu Độ ẩm (%) Đ−ờng (%) Pectin (%) Tinh bột