1.3.1. Các biện pháp vật lý.
Dùng các phương pháp: Lắng, lọc, khuấy, đảo trộn để làm màu trắng ra (như biện pháp quật kẹo để tẩy màu kẹo). Dùng năng lượng hv( tử ngoại) để tẩy màu rong đỏ, agar.[4]
1.3.2. Các biện pháp hóa lý. a. Sự hấp phụ. a. Sự hấp phụ.
Dùng chất hấp phụ có khả năng hấp phụ các chất màu lên bề mặt chất hấp phụ và loại chất màu ra khỏi sản phẩm bằng phương pháp loại bỏ chất hấp phụ ra khỏi sản phẩm. Phương pháp này thích hợp cho dạng dung dịch, ví dụ: Tẩy màu cho dầu cá, nước mắm xuất khẩu, dịch alginate, agar…[4]
b. Các trường hợp hấp phụ.
- Hấp phụ phân tử: Toàn bộ phân tử chất không điện ly bị hấp phụ. - Hấp phụ ion
+ Hấp phụ ion đơn giản: Là sự hấp phụ chỉ xảy ra với 1 loại ion trên bề mặt chất hấp phụ chứa điện tích.
+ Hấp phụ thủy hóa: Trên bề mặt chất hấp phụ trung hòa điện.
+ Hấp phụ trao đổi ion: Trên bề mặt hấp phụ và chuyển tán vào dung dịch một lượng ion có cùng điện tích.
Các chất hấp phụ được sử dụng là than hoạt tính, than xương silicagen, đất hoạt tính và các chất trao đổi ion.[4]
1.3.3. Các biện pháp hóa học.
Về bản chất, quá trình khử màu được thực hiện dựa vào đặc tính của chất tạo màu: không bền trong môi trường acid hoặc không bền trong môi trường kiềm, hoặc không bền với phản ứng oxy hóa hoặc phản ứng khử, hoặc tương tác với chất khử màu làm thay đổi cấu trúc phân tử chất tạo màu, từ đó làm thay đổi cường độ màu sắc hoặc làm mất màu.
Trong thực tế thường dùng các chất chứa lưu huỳnh ở dạng khí, bột: SO2, NaHSO3, Na2SO4 hoặc dùng H2. Na2SO4 được dùng nhiều trong sản xuất ở giai đoạn nấu đường, tẩy màu cho dịch đường.
Tác dụng của chúng trên các phương diện sau: - Khử chất màu thành chất không màu theo cơ chế.
H H
C = C + HSO3- H – C = C – SO3
H H
Hoặc: HSO3- + 2H2O HSO4- + H2
H H C = C + H2 H – C = C – H
H H
- Ngăn ngừa sự tạo màu trên cơ sở bao vây nhóm carbonylcó khả năng sinh màu .
- SO2 có tác dụng như chất xúc tác chống oxy hoá, ví dụ SO2 kìm hãm tác dụng xúc tác oxy hóa của Fe trong việc tạo màu của các polyphenol.
- Với H2 có tác dụng là no hóa các nối đôi của chất màu từ đó làm mất màu do thay đổi cấu trúc. Ví dụ: Quá trình hydrogen hóa dầu cá để sản xuất margarine thì dầu cá cũng bị mất màu.
Dùng tác nhân oxy hóa để oxy hóa các chất màu thành không màu hay màu nhạt hơn. Tác nhân oxy hóa thường dùng là O2, O3, H2O2, peroxyd kim loại, pesulfat, chlo, iod, brom…
Ví dụ trường hợp dùng Cl2, cơ chế tẩy màu như sau:
Cl2 + H2O HCl + HClO sau đó HClO HCl + ½ O2
½ O2 có tác dụng oxy hóa chất màu tạo thành dạng khử không màu. H2O2 H2O + ½ O [O] oxy hóa chuyển chất màu sang dạng khử không màu hoặc : Chất màu trực tiếp tác dụng với HClO
R C = C + HClO R – CH = CH2 – Cl
1.3.4. Các phương pháp khác.
- Dùng môi trường pH để khử màu
+ Môi trường kiềm: Khử màu cho dầu cá, rong biển. Môi trường kiềm có khả năng làm tăng quá trình oxy hóa chất màu và có khả năng làm tăng quá trình hòa tan chất màu.
+ Môi trường acid: có tác dụng Hòa tan chất màu.
Làm thay đổi phân bố diện tích trên nhóm mang màu từ đó làm mất màu (khử màu đỏ của mực, khử màu xanh của cá thu).[4]
Sau khi tìm hiểu phần tổng quan, em nhận thấy có thể cải thiện màu sắc cho Collagen sản xuất từ da cá Tra bằng việc thực hiện phương pháp tẩy màu bằng phương pháp hóa học.
Các chất tẩy có thể sử dụng như: - Na2SO4
- H2O2
- Ca(ClO)2
- ...
Trong phạm vi đề tài, em xin đi vào nghiên cứu biện pháp tẩy màu cho Collagen sản xuất từ da cá Tra bằng phương pháp hóa học sử dụng 2 chất tẩy màu thông dụng là Hydrogen peroxide (H2O2)và Calcium hypochlorite (Ca(ClO)2).
CHƯƠNG II
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. ĐỐI TƯỢNG. 2.1.1. Da cá Tra. 2.1.1. Da cá Tra.
Da cá Tra được lấy từ xí nghiệp chế biến cá Tra xí nghiệp chế biến thủy sản Thái Bình Dương – công ty cổ phần Nam Việt, khu công nghiệp Mỹ Quý, phường Mỹ Quý, thành phố Long Xuyên, tỉnh An Giang.
Nguyên liệu ở dạng đông block bao gói bằng PE, 5kg/block, nhiệt độ trung tâm ttt ≤ -18oC, bảo quản ở nhiệt độ tbq= -20 ± 2oC.
Hình 2.1: Nguyên liệu da cá Tra
2.1.2. Hóa chất.
Tất cả các hóa chất sử dụng trong các thí nghiệm của đề tài là hóa chất thí nghiệm cung cấp bởi nhà sản xuất Guangdong Guanghua Chemical Factory Co., Ltd.
- Hydrogen peroxide: Chất lỏng không màu, đựng trong chai nhựa thể tích 500ml.
Tên thường gọi: Oxy già Công thức phân tử: H2O2
Chỉ số M=34,01 ; d=1,01101 ; Độ tinh khiết: ≥ 30%
- Calcium hypochlorite: Chất rắn dạng bột trắng, đựng trong chai nhực màu đen.
Tên thường gọi: Chlorine Công thức phân tử: Ca(ClO)2
- Acid acetic: Chất lỏng không màu, đựng trong chai thủy tinh mài nâu. Tên thường gọi: Dấm ăn
Công thức phân tử: CH3COOH Chỉ số: M = 60
- Natri clorua: Chất rắn dạng tinh thể màu trắng, đựng trong hộp nhựa màu trắng khối lượng 500g.
Tên thường gọi: Muối ăn Công thức phân tử: NaCl
Chỉ số: M= 58.5 ; Độ tinh khiết: ≥ 96%
- Natri hydroxide: Chất rắn dạng tinh thể màu trắng, đựng trong hộp nhựa màu trắng khối lượng 500g.
Tên thường gọi: Kiềm, xút Công thức phân tử: NaOH
Chỉ số :M=40 ; Độ tinh khiết ≥ 96%
- Acid citric: Chất rắn dạng tinh thể màu trắng, đựng trong hộp nhựa khối lượng 500g.
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
2.2.1. Phương pháp thu và xử lý mẫu.
Sơ đồ 1: Sơ đồ bố trí thu và xử lý mẫu.
Da cá sau Fillet tại nhà máy Nam Việt Cấp đông
Vận chuyển về Nha Trang Bảo quản
Rã đông Cạo rửa Cắt nhỏ
Tiến hành nghiên cứu
Da cá được loại bỏ sau quá trình fillet tiến hành cấp đông block hình chữ nhật với khối lượng 5 - 6kg/block, nhiệt độ trung tâm ttt ≤ -18oC. Các block da cá được vận chuyển từ nhà máy của công ty Nam Việt về Nha Trang bằng xe lạnh và được bảo quản tại phòng thí nghiệm khoa Chế biến ở nhiệt độ tbq= -20 ± 2oC.
Da cá được rã đông sau đó tiến hành cạo, rửa nhằm loại bớt phần thịt, mỡ vụn còn dính lại trên da sau fillet sau đó cắt thành từng miếng nhỏ kích thước 1×1cm rồi đóng gói vào các túi PE với khối lượng 300g/ túi để tiến hành nghiên cứu.
2.2.2. Phương pháp phân tích.
a. Xác định khối lượng mẫu bằng cân phân tích có độ chính xác 10-3g. b. Xác định khối lượng da cá bằng cân kỹ thuật 1000g.
c. Xác định thể tích bằng ống đong và cốc đong.
d. Xác định màu mẫu thử bằng máy đo màu Chroma meter CR- 400. (Phụ lục 1)
e. Xác định nhiệt độ biến tính: Sử dụng phương pháp Kimuraetal (1988). (Phụ lục 2)
f. Xác định khả năng giữ nước bằng phương pháp của Mc. Connel và cộng sự (1974). (Phụ lục 3)
2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu.
Số liệu thí nghiệm phân tích, thống kê và vẽ đồ thị trên phần mềm Microsoft Excel.
2.2.4. Thiết bị, dụng cụ sử dụng để thực hiện thí nghiệm.
- Cân kỹ thuật 1000g Thăng Long, 2003, Việt Nam.
- Cân điện tử Shimagro, 1997, độ chính xác 10-3 g, 300g, Nhật. - Tủ lạnh.
- Tủ đông.
- Thiết bị sấy lạnh.
- Nhớt kế roto, Trung Quốc. - Máy ly tâm.
- Máy đo màu Chroma meter CR- 400. - Ống đong 100ml, 25ml, 250ml. - Cốc đong 1000ml.
- Dao, thớt, thau, rổ. - Pipet.
2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm.
2.3.1. Quy trình nghiên cứu.
Sơ đồ 2: Quy trình nghiên cứu. ( kế thừa kết quả nghiên cứu của tác
giả Trần Thị Huyền, Nghiên cứu quy trình sản xuất Collagen từ da cá Tra, luận văn thạc sĩ kỹ thuật, trường ĐH Nha Trang, 2009)
Nguyên liệu da cá Rã đông Xử lý cơ học Rửa sạch Cắt miếng nhỏ Xử lý kiềm Rửa trung tính Xử lý acid Chiết – tủa Collagen
Lọc kết tủa Làm sạch Sấy khô Bảo quản NaOH 0.2M w/v = 1/10 T = 10 giờ 200 vòng/ phút NaCl 2.05M 2 – 4 phút Có khuấy đảo Acetic 0.5M w/v = 1/10 T = 16 giờ Citric 0.003M 30 phút 200 vòng/phút
Giải thích quy trình:
Nguyên liệu: Da cá Tra ở dạng block 5kg, nhiệt độ trung tâm ttt ≤-18oC, được bảo quản ở phòng thí nghiệm với nhiệt độ bảo quản tbg = -20 ± 2oC.
Rã đông: Block da cá Tra đông lạnh được rã đông bằng cách đặt dưới vòi nước chảy.
Xử lý cơ học: Sử dụng dao cạo nhằm loại bỏ phần thịt, mỡ dư dính trên da, điều này giúp làm sạch da cá, thuận lợi hơn cho các quá trình xử lý về sau.
Da cá sau đó được rửa sạch trong nước mát rồi để ráo.
Dùng dao hoặc keo cắt miếng da cá thành những miếng nhỏ kích thước đều nhau 1×1 cm, mục đích của quá trình này nhằm giúp tính đồng nhất của mẫu cao và thuận lợi hơn cho các quá trình xử lý về sau.
Da cá sau khi cắt nhỏ được rửa sạch, để ráo.
Xử lý kiềm: Da cá đã cắt nhỏ được ngâm vào dung dịch NaOH 0.2M, tỷ lệ w/v = 1/10, thời gian xử lý kiềm là 10 giờ với chế độ khuấy đảo 200 vòng/phút. Sau đó vớt da cá ra rửa sạch lượng kiềm dư trên da cá bằng nước lạnh. Quá trình ngâm thực hiện trong điều kiện lạnh.
Xử lý acid: Sau khi xử lý kiềm, ta tiến hành xử lý acid cho da cá nhằm loại bỏ lượng khoáng còn lại, sau đó rửa sạch để ráo. Chế độ xử lý acid là sử dụng acid citric 0.003M trong 30 phút với chế độ khuấy đảo 200 vòng/ phút.
Chiết – tủa: Thực hiện chiết Collagen bằng Acid acetic 0.5M trong 16 giờ với tỷ lệ w/v = 1/10. Sau thời gian chiết tách lấy dịch chiết đem đi kết tủa. Sử dụng dung dịch muối NaCl 2.05M để bổ sung vào dịch chiết, sau 2 – 4 phút khuấy đảo thì kết tủa ở dạng bông xốp hình thành.
Tiến hành lọc ép để thu kết tủa.
2.3.2. Quy trình nghiên cứu tổng quát.
Sơ đồ 3: Sơ đồ quy trình nghiên cứu tổng quát.
Nguyên liệu da cá Rã đông Xử lý cơ học Rửa sạch Cắt miếng nhỏ Xử lý kiềm Rửa trung tính Xử lý acid Để ráo
Chiết – tủa Collagen Lọc kết tủa
Làm sạch Sấy khô Collagen Bảo quản
Mục tiêu của nghiên cứu: Nghiên cứu nhằm xác định chế độ tẩy màu
thích hợp nhằm nâng cao chất lượng của Collagen thu nhận từ da cá Tra. Mục đích của công đoạn tẩy màu là nhằm loại bỏ các chất màu ra khỏi sản phẩm. Nghiên cứu sử dụng 2 chất tẩy màu thông dụng là Hydrogen peroxide và Calcium hypochlorite.
Tẩy màu ?
Tẩy màu ? Tẩy màu ?
Các thông số ảnh hưởng đến hiệu quả của công đoạn tẩy màu là nồng độ chất tẩy màu, thời gian ngâm tẩy.
Nghiên cứu tẩy màu tại các thời điểm: - Sau xử lý acid.
- Trong công đoạn chiết- tủa (sau khi thu dịch chiết) - Sau khi lọc kết tủa.
2.3.3. Bố trí thí nghiệm tổng quát.
Sơ đồ 4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát.
Nguyên liệu sau xử lý kiềm
Rửa trung tính
Xử lý Acid Tiến hành theo quy trình
Chiết Tiến hành theo quy trình
Tủa
Lọc kết tủa Tiến hành theo quy trình
Sấy khô
Bảo quản
Kết quả
Thảo luận, kết luận Tẩy màu: - Chất tẩy - Nồng độ - Thời gian Tẩy màu: - Chất tẩy - Nồng độ - Thời gian Tẩy màu: - Chất tẩy - Nồng độ - Thời gian
Kiểm tra các chỉ tiêu: - Độ trắng
- Khả năng giữ nước - Nhiệt độ biến tính
Thuyết minh:
- Mục đích của thí nghiệm: Xác định chế độ tẩy màu thích hợp cho
Collagen.
- Cách tiến hành: Tiến hành thí nghiệm tẩy màu tại 3 thời điểm là sau
xử lý acid hoặc sau chiết, hoặc sau khi thu kết tủa. Các thông số cần nghiên cứu trong quá trình tẩy màu là chất tẩy, nồng độ và thời gian sử dụng.
Sản phẩm sau khi sấy khô được mang đi kiểm tra các chỉ tiêu về độ trắng, khả năng giữ nước và nhiệt độ biến tính.
- Điều kiện kết luận: Chế độ tẩy màu được xác định là tốt nhất khi cho sản phẩm với độ trắng cao nhất, khả năng giữ nước cao nhất và nhiệt độ biến tính cao nhất.
2.3.4. Bố trí thí nghiệm xác định hiệu quả tẩy màu sử dụng Calcium
hypochloride.
Sơ đồ 5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hiệu quả tẩy màu sử dụng Calcium hypochloride.
Tẩy màu
Nồng độ C (ppm), thời gian 30 phút Thời gian τ(phút), nồng độ 600ppm
200 400 600 800 1000 10 20 30 40 50
Tiến hành theo quy trình Collagen
Màu sắc Khả năng giữ nước Nhiệt độ biến tính
Thuyết minh:
- Mục đích của thí nghiệm: Xác định nồng độ Ca(ClO)2 sử dụng và thời gian xử lý tẩy màu thích hợp cho Collagen.
- Cách tiến hành:
Xác định nồng độ Ca(ClO)2: Cố định thời gian xử lý là 30 phút. Dải nồng độ: C = 200 ÷ 1000ppm. Bước nhảy nồng độ: ΛC = 200ppm. Xác định thời gian xử lý: Cố định nồng độ sử dụng 600ppm.
Dải thời gian xử lý: τ = 10 ÷ 50 phút. Bước nhảy thời gian: ΛT = 10 phút.
Sản phẩm Collagen sau khi sấy khô được mang đi kiểm tra các chỉ tiêu về độ trắng, khả năng giữ nước và nhiệt độ biến tính.
- Điều kiện kết luận: Nồng độ Ca(ClO)2 và thời gian xử lý tẩy màu được xác định là tốt nhất khi cho sản phẩm với độ trắng cao nhất, khả năng giữ nước cao nhất và nhiệt độ biến tính cao nhất.
2.3.5. Bố trí thí nghiệm xác định hiệu quả tẩy màu sử dụng Hydrogen peroxide. peroxide.
Sơ đồ 6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hiệu quả tẩy màu sử dụng Hydrogen peroxide.
Tẩy màu
Nồng độ C (0/00), thời gian 9 phút Thời gian τ(phút), nồng độ 30/00
1 2 3 4 5 3 6 9 12 15
Tiến hành theo quy trình
Collagen
Thuyết minh:
- Mục đích của thí nghiệm: Xác định nồng độ H2O2 sử dụng và thời gian xử lý tẩy màu thích hợp cho Collagen.
- Cách tiến hành:
Xác định nồng độ H2O2: Cố định thời gian xử lý là 9 phút. Dải nồng độ: C = 10 ÷ 500/00. Bước nhảy nồng độ: ΛC = 100/00.
Xác định thời gian xử lý: Cố định nồng độ sử dụng 300/00. Dải thời gian xử lý: τ = 3 ÷ 15 phút. Bước nhảy thời gian: ΛT = 3 phút Sản phẩm Collagen sau khi sấy khô được mang đi kiểm tra các chỉ tiêu về độ trắng, khả năng giữ nước và nhiệt độ biến tính.
- Điều kiện kết luận: Nồng độ H2O2 và thời gian xử lý tẩy màu được xác định là tốt nhất khi cho sản phẩm với độ trắng cao nhất, khả năng giữ nước cao nhất và nhiệt độ biến tính cao nhất.
CHƯƠNG III
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TẨY MÀU BẰNG CALXIUM HYPOCHLORIDE. HYPOCHLORIDE.
3.1.1. Kết quả nghiên cứu tại công đoạn sau xử lý Acid.
Tiến hành thí nghiệm theo bố trí thí nghiệm tại sơ đồ 5, kết quả thu được trình bày trong bảng phụ lục 4.
a. Kết quả thí nghiệm nghiên cứu nồng độ Ca(ClO)2.
59.97 61.78 65.04 65.46 66.61 66.71 58 60 62 64 66 68 0 200 400 600 800 1000 Nồng độ (ppm) Đ ộ t rắ n g Màu sắc (Độ trắng)
Hình 3.1: Ảnh hưởng của nồng độ Ca(ClO)2 tại công đoạn tẩy màu sau xử lý Acid đến màu sắc của Collagen.
382 370 369 380 352 375 38.6 38.2 38.1 37.7 36.4 35.5 330 340 350 360 370 380 390 0 200 400 600 800 1000 Nồng độ (ppm)