CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.2. NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA CÔNG ĐOẠN NẤU CHIẾT SODIUM ALGINATE TỪ RONG NÂU T. ORNATA
Luận án tiến hành nghiên cứu tối ưu hóa công đoạn nấu chiết sodium alginate từ loài rong T. ornata với hàm đa mục tiêu thu được đồng thời hàm lượng và độ nhớt của sodium alginate cao nhất.
* Phương án quy hoạch thực nghiệm
Để tối ưu hóa quá trình thí nghiệm, luận án tiến hành lựa chọn phương án quy hoạch trực giao cấp I thực nghiệm yếu tố toàn phần 2 mức, k yếu tố ảnh hưởng.
* Tổ chức thí nghiệm trực giao cấp I
Số thí nghiệm trong phương án là 2k = 8 (k =3) và điều kiện được trình bày trên bảng 3.2.
Bảng 3.2. Điều kiện thí nghiệm được chọn
Các mức Các yếu tố ảnh hưởng
Z1 (pH) Z2 (nhiệt độ) Z3 (thời gian)
Mức trên (+1) 12 80oC 4 giờ
Mức cơ sở (0) 10 65oC 2,5 giờ
Mức dưới (-1) 8 50oC 1 giờ
Khoảng biến thiên 2 15oC 1,5 giờ
Từ phương pháp quy hoạch thực nghiệm và điều kiện thí nghiệm đã chọn, xây dựng ma trận thực nghiệm theo biến mã và tiến hành thí nghiệm theo ma trận. Kết quả trình bày trên bảng 3.3.
Bảng 3.3. Kết quả ma trận thực nghiệm trực giao cấp I, k = 3 STT
Biến mã
Y1 Y2
x1 x2 x3 x12 x13 x23 x123
1 -1 -1 -1 1 1 1 -1 26,721 626
2 1 -1 -1 -1 -1 1 1 32,014 708
3 -1 1 -1 -1 1 -1 1 29,942 605
4 1 1 -1 1 -1 -1 -1 37,653 684
5 -1 -1 1 1 -1 -1 1 31,650 596
6 1 -1 1 -1 1 -1 -1 35,314 660
7 -1 1 1 -1 -1 1 -1 33,548 582
8 1 1 1 1 1 1 1 34,871 540
T1 0 0 0 0 0 0 0 35,633 680
T2 0 0 0 0 0 0 0 36,426 676
T3 0 0 0 0 0 0 0 36,847 686
Trong đó:
- x1: pH dung dịch; x2: nhiệt độ nấu chiết (oC); x3: thời gian nấu chiết (giờ).
- Y1: hàm mục tiêu hàm lượng sodium alginate (%w/w).
- Y2: hàm mục tiêu độ nhớt sodium alginate (cP)
* Xây dựng mô tả toán học cho hàm mục tiêu hàm lượng của sodium alginate + Phương trình hồi quy:
Phương trình hồi quy hàm lượng sodium alginate có dạng:
Y1 = b0 + b1x + b2x + b3x + b12x1x2 + b13x1x3 + b23x2x3 + b123x1x2x3
+ Tính hệ số b:
Các hệ số b1, b2, b3… b123 được tính theo số liệu thực nghiệm hàm mục tiêu hàm lượng sodium alginate (Y1,% so với khối lượng rong khô).
b0 b1 b2 b3 b12 b13 b23 b123
32,714 2,249 1,289 1,132 0,010 -0,877 -0,8001 -0,595 Các hệ số b được kiểm định theo tiêu chuẩn Student (t):
tj = |bj|
Sbj; j = 0 ÷ 3
t0 t1 t2 t3 t12 t13 t23 t123
t (α/2, No – 1)
= t (0.05,2) 150,106 10,319 5,916 5,193 0,044 4,024 3,674 2,730 4,303
Từ các giá trị của hệ số tìm được, kiểm định sự có ý nghĩa của các hệ số hồi quy theo chuẩn Student cho các kết quả: b0, b1, b2 và b3 là các hệ số có nghĩa (do tj > t (0.05,2)). Do vậy, phương trình hồi quy hàm lượng sodium alginate có dạng:
Y1 = 32,714 + 2,249x1 + 1,289x2 + 1,132x3 (3.1)
Kiểm định sự tương thích của phương trình hồi quy với thực nghiệm theo tiêu chuẩn Fisher:
F1 = S2dư
S2th = 4,430
0,589 = 7,517
F(α, N - l, No - 1) = F (0.05, 5,2) = 19,296
Do F1 < F (0.05, 5, 2) nên phương trình hồi quy tìm được tương thích với thực nghiệm.
Sau khi tiến hành thí nghiệm và xác định được mô hình hồi quy tuyến tính biểu diễn mối quan hệ giữa hàm mục tiêu Y1 (hàm lượng sodium alginate) với các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến quá trình nấu chiết rong nâu T. ornata là: pH, nhiệt độ và thời gian nấu chiết. Mô hình thu được có hệ số tương quan R = 0,95 chứng tỏ mối tương quan, sự tác động qua lại của hàm mục tiêu với các biến là tương đối mạnh và các giá trị thực nghiệm là tương đối chính xác.
Từ phương trình hồi quy hàm lượng sodium alginate (3.1) cho thấy:
* Hệ số b1 = 2,249 > 0 cho thấy vai trò của yếu tố pH có ảnh hưởng tỷ lệ thuận với hàm lượng sodium alginate trong quá trình nấu chiết rong nâu. Sự ảnh hưởng này được giải thích như sau: trong rong nâu, alginate tồn tại dưới dạng muối calcium, magnesium và sodium, trong đó 67% alginate trong tế bào rong nâu tồn tại ở dạng muối kim loại hóa trị II (calcium và magnesium) không tan trong nước [97]. Quá trình nấu
chiết sodium alginate trong môi trường kiềm nhằm chuyển alginate ở dạng muối ion kim loại hóa trị II không hòa tan thành dạng sodium alginate hoà tan, giúp cho sodium alginate dễ dàng khuếch tán ra khỏi rong nâu và hòa tan trong dịch chiết. Nồng độ Na+ là yếu tố quyết định đến quá trình chuyển acid alginic trong rong nâu thành sodium alginate. Ở pH thấp, tức là nồng độ Na+ thấp thì phản ứng chuyển alginate dạng không tan thành sodium alginate hoà tan sẽ xảy ra không hoàn toàn, nên hàm lượng alginate chiết rút được ít. Ở pH càng cao tức nồng độ Na+ lớn, quá trình phản ứng chuyển alginate không tan thành sodium alginate hoà tan diễn ra mạnh mẽ nên hàm lượng sodium alginate chiết rút được lớn [98]. Khi phản ứng trao đổi ion đạt trạng thái cân bằng (là thời điểm acid alginic trong rong chuyển trạng thái sang dạng sodium alginate hòa tan) khi đó hàm lượng sodium alginate thu được nhiều nhất. Tuy nhiên, khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng nếu tiếp tục tăng nồng độ kiềm thì hàm lượng sodium alginate thu được lại có khuynh hướng giảm do ở nồng độ kiềm quá cao sẽ xảy ra hiện tượng cắt mạch sodium alginate [99].
Từ những phân tích trên cho thấy trong cùng điều kiện nhiệt độ và thời gian nấu chiết, thì hàm lượng sodium alginate thu được tỷ lệ thuận với chiều tăng pH của dung dịch chiết. Ở môi trường dịch chiết rong có pH cao thì hàm lượng sodium alginate thu được sẽ nhiều hơn và ngược lại.
* Hệ số b2 = 1,289 > 0 cho thấy nhiệt độ nấu chiết cũng ảnh hưởng đến hàm lượng sodium alginate và khi tăng nhiệt độ nấu chiết thì hàm lượng sodium alginate chiết tách cũng tăng lên. Ảnh hưởng của nhiệt độ có thể được giải thích như sau: trong quá trình diễn ra phản ứng trao đổi ion để chuyển alginate ở dạng không hoà tan thành dạng hòa tan thì nhiệt độ - chính là năng lượng phản ứng, nhiệt độ càng cao phản ứng hóa học xảy ra với tốc độ càng nhanh. Mặt khác, nhiệt độ cao cũng góp phần làm phá vỡ cấu trúc của khối rong làm cho rong mềm nhũn hơn, thậm chí bị nát nhuyễn tạo điều kiện cho sự khuếch tán của kiềm từ dịch chiết vào phía trong của khối rong nhanh hơn, do đó phản ứng giữa Na2CO3 và acid alginic được diễn ra mạnh mẽ hơn. Hơn nữa, nhiệt độ còn giúp tăng chuyển động nhiệt nên ở nhiệt độ cao alginate khuếch tán từ rong ra dịch chiết nhanh hơn và nhiệt độ cao còn làm giảm độ nhớt của dung dịch alginate dẫn đến quá trình khuếch tán của alginate ra dịch chiết dễ dàng hơn [51], [208]. Tuy nhiên, nếu quá trình nấu chiết ở nhiệt độ quá cao có thể làm giảm hàm lượng alginate chiết rút do ở nhiệt độ quá cao sẽ gây nên hiện tượng cắt mạch alginate làm giảm hiệu suất tách chiết
alginate [51].
Từ những phân tích trên cho thấy nhiệt độ đóng vai trò đẩy mạnh phản ứng trao đổi ion Na+ và alginic acid diễn ra nhanh hơn do đó hàm lượng sodium alginate thu được nhiều hơn. Tuy nhiên, khi quá trình nấu chiết tiến hành ở điều kiện pH cao và thời gian nấu chiết dài thì tác dụng của nhiệt độ đến hàm lượng alginate không đáng kể.
* Hệ số b3 = 1,132 > 0 cho thấy thời gian nấu chiết cũng ảnh hưởng đến hàm lượng sodium alginate và ảnh hưởng này được giải thích như sau: quá trình chiết tách alginate gồm hai giai đoạn, ở giai đoạn đầu tiên các ion từ dịch chiết khuếch tán vào khối rong nâu và tham gia vào phản ứng trao đổi ion để chuyển alginate từ dạng không tan thành dạng sodium alginate hòa tan. Giai đoạn hai là giai đoạn sodium alginate trong rong có nồng độ cao khuếch tán ra dịch chiết - quá trình khuếch tán này cần có thời gian đủ để sodium alginate khuếch tán ra dịch chiết, khi nồng độ sodium alginate ở rong và dịch chiết đạt tới trạng thái cân bằng thì quá trình khuếch tán dừng lại. Tuy vậy, sodium alginate là polymer có khối lượng phân tử lớn nên quá trình khuếch tán thường chậm nên đòi hỏi thời gian khuếch tán dài.
Từ những phân tích trên cho thấy trong quá trình nấu chiết sodium alginate, hàm lượng sodium alginate tỷ lệ thuận với chiều tăng của các yếu tố: pH, nhiệt độ và thời gian nấu chiết. Khi pH càng lớn, nhiệt độ nấu chiết càng cao hoặc thời gian nấu chiết càng dài thì hàm lượng sodium alginate thu được càng lớn. Trong ba yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng sodium alginate thì pH là yếu tố đóng vai trò quan trọng có ảnh hưởng mang tính chất quyết định đến hàm lượng sodium alginate thu nhận từ rong nâu trong quá trình nấu chiết rong. Nhiệt độ và thời gian là các yếu tố đóng vai trò xúc tác cho quá trình trao đổi ion, chuyển alginate dạng ion hóa trị II không tan thành sodium alginate hòa tan diễn ra nhanh hơn, giúp cho quá trình nấu chiết diễn ra một cách có hiệu quả và hàm lượng sodium alginate thu được nhiều hơn. Tuy nhiên, khi pH của dịch nấu chiết quá cao thì việc kéo dài thời gian nấu chiết hay tăng nhiệt độ nấu chiết đều làm cho hàm lượng sodium alginate thu nhận từ rong nâu giảm.
Tiến hành tối ưu hoá thực nghiệm theo hàm mục tiêu hàm lượng sodium alginate thu nhận được theo phương pháp đường dốc nhất, bắt đầu từ tâm quy hoạch là mức cơ sở: z0 (10; 65; 2,5). Chọn bước chuyển động của yếu tố nhiệt độ nấu chiết là ∂2 = 0,2.∆2
= 3, khi đó bước chuyển động của các yếu tố khác được tính như sau:
∂ = ∂ .(b ∆ /b ∆ ) = 0,674; làm tròn 0,7
∂3 = ∂2.(b3∆3/b2∆2) = 0,232; làm tròn 0,2
Kết quả tối ưu hoá thực nghiệm theo hàm mục tiêu hàm lượng sodium alginate thu nhận được trình bày ở bảng 3.4 dưới đây.
Bảng 3.4. Kết quả thí nghiệm tối ưu hóa theo hàm lượng sodium alginate
Tên biến Z1 Z2
(oC)
Z3
(giờ)
Y1
(%w/w)
Mức cơ sở 10 65 2,5
Bước biến thiên ∆j 2 15 1,5
Giá trị nhỏ nhất 8 50 1
Giá trị lớn nhất 12 80 4
Hệ số hồi quy bj 2,2963 1,3638 1,0563
bj∆j 4,5926 20,457 1,5845
Bước chuyển động δj 0,6735 3 0,2323
Làm tròn 0,7 3 0,2
Thí nghiệm 9 (tại tâm) 10 65 2,5 36,302
Thí nghiệm 10 10,7 68 2,7 37,379
Thí nghiệm 11 11,4 71 2,9 34,231
Thí nghiệm 12 12 74 3,1 30,116
Kết quả phân tích ở bảng 3.4 cho thấy hàm lượng sodium alginate thu được cao nhất ở thí nghiệm 10 là 37,379 ± 0,129% so với khối lượng rong khô. Khi tăng đồng thời giá trị của các yếu tố pH, nhiệt độ và thời gian nấu chiết thì hàm lượng sodium alginate thu được sẽ giảm, cụ thể là ở các thí nghiệm 11 và thí nghiệm 12 thì hàm lượng sodium alginate thu được tương ứng là 34,231 ± 0,515% và 30,116 ± 0,470% so với khối lượng rong khô, giảm so với hàm lượng sodium alginate thu được ở thí nghiệm 10.
Kết quả phân tích ANOVA và phân tích LSD cho thấy hàm lượng sodium alginate thu được ở các điều kiện thí nghiệm 9 ÷ 12 đều có ý nghĩa thống kê với độ tin cậy trên 95%
và có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê với độ tin cậy 99%.
Từ những phân tích trên cho phép kết luận điều kiện tối ưu cho quá trình nấu chiết sodium alginate từ rong nâu nhằm đạt mục tiêu thu được hàm lượng sodium alginate cao nhất là: dung dịch chiết có pH = 10,7, nhiệt độ nấu chiết 68oC và thời gian nấu chiết 2,7 giờ. Khi đó, hàm lượng sodium alginate thu được là 37,379 ± 0,129% khối lượng rong khô. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy hàm lượng sodium alginate tách chiết từ loài rong nâu T. ornata cao hơn so với loài rong T. turbinata ở Mexico (24,6%
khối lượng rong khô) [84], loài rong S. cymosum thu ở miền Nam Brazil (từ 22,93 ± 1,62% đến 28,88 ± 2,04% khối lượng rong khô) [145], nhưng thấp hơn so với các loài rong T. conoides (41,4% khối lượng rong khô) [51] và loài rong S. vulgare (40% khối lượng rong khô) [188].
* Xây dựng mô tả toán học cho hàm mục tiêu độ nhớt của sodium alginate + Phương trình hồi quy:
Phương trình hồi quy độ nhớt sodium alginate có dạng:
Y2 = b0 + b1x + b2x + b3x + b12x1x2 + b13x1x3 + b23x2x3 + b123x1x2x3
+ Tính hệ số b:
Các hệ số b1, b2, b3… b123 được tính theo số liệu thực nghiệm hàm mục tiêu độ nhớt sodium alginate (Y2, cP).
b0 b1 b2 b3 b12 b13 b23 b123
625,125 22,875 -22,375 -30,625 -13,625 -17,375 -11,125 -12,875 Các hệ số b được kiểm định theo tiêu chuẩn Student (t):
tj = |bj|
Sbj; j = 0 ÷ 3
t0 t1 t2 t3 t12 t13 t23 t123
t (α/2, No – 1)
= t (0.05,2) 185,154 6,775 6,627 9,071 4,036 5,146 3,295 3,813 4,303
Từ các giá trị của hệ số tìm được, kiểm định sự có ý nghĩa của các hệ số hồi quy theo chuẩn Student cho các kết quả: b0, b1, b2, b3 và b13 là các hệ số có nghĩa (do tj > t (0.05,2)). Do vậy, phương trình hồi quy độ nhớt sodium alginate có dạng:
Y2 = 625,125 + 22,875x1 – 22,375x2 – 30,625x3 – 17,375x1x3 (3.2) Kiểm định sự tương thích của phương trình hồi quy (3.2) với thực nghiệm theo
tiêu chuẩn Fisher:
F2 = S2dư
S2th =475,172
25,333 = 18,757 F(α, N - l, No - 1) = F (0.05, 4, 2) = 19,247
Do F2 < F (0.05, 4, 2) nên phương trình hồi quy tìm được tương thích với thực nghiệm.
Sau khi tiến hành thí nghiệm và xác định được mô hình hồi quy tuyến tính biểu diễn mối quan hệ giữa hàm mục tiêu Y2 (độ nhớt) với các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nấu chiết rong nâu là: pH, nhiệt độ và thời gian nấu chiết. Mô hình thu được có hệ số tương quan R = 0,95 chứng tỏ mối tương quan, sự tác động qua lại của hàm mục tiêu với các biến là tương đối mạnh và các giá trị thực nghiệm là tương đối chính xác.
Theo phương trình hồi quy độ nhớt sodium alginate (3.2) cho thấy:
* Hệ số b1= 22,875 > 0 chứng tỏ trong khoảng pH từ 8 đến 12 thì độ nhớt của sodium alginate tăng theo độ pH của dung dịch kiềm dùng để chiết sodium alginate và điều này được giải thích như sau: ở nồng độ Na+ thấp (thể hiện thành pH thấp) chưa đủ chuyển hết các acid alginic trong rong nâu thành sodium alginate hòa tan và khuếch tán ra khỏi khối rong, cho nên khi pH tăng (nồng độ Na+ tăng) thì phản ứng trao đổi ion diễn ra mạnh mẽ và triệt để hơn dẫn tới hàm lượng sodium alginate thu được nhiều hơn nên độ nhớt của sodium alginate cũng sẽ tăng lên.
Từ những phân tích trên cho thấy trong khoảng pH dung dịch kiềm sử dụng chiết rút sodium alginate từ 8 ÷ 12, thì pH càng lớn thì độ nhớt của sodium alginate thu được sẽ càng cao.
* Hệ số b2 = – 22,375 < 0 chứng tỏ trong khoảng nhiệt độ nấu chiết rong nâu từ 50oC đến 80oC, nhân tố nhiệt độ có ảnh hưởng tỷ lệ nghịch với độ nhớt của sodium alginate thu được. Nhiệt độ nấu chiết càng cao thì độ nhớt của sodium alginate thu được càng giảm. Kết quả này có thể được lý giải là do ở nhiệt độ nấu chiết cao làm cho alginate bị cắt mạch nên độ nhớt của alginate giảm. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhớt của sodium alginate đã được luận án nghiên cứu cũng tương đồng với kết quả nghiên cứu đã được công bố trên thế giới [51].
Từ những phân tích trên cho thấy độ nhớt của sodium alginate thu nhận từ rong nâu tỷ lệ nghịch với nhiệt độ nấu chiết, nhiệt độ nấu chiết sodium alginate càng cao thì độ nhớt của sodium alginate thu được càng giảm và ngược lại. Độ nhớt của sodium
alginate sẽ giảm đáng kể khi nấu chiết rong ở nhiệt độ cao và pH của dung dịch nấu chiết cao.
* Hệ số b3 = – 30,625 < 0 chứng tỏ trong khoảng thời gian nấu chiết từ 1 giờ đến 4 giờ, nhân tố thời gian nấu chiết có ảnh hưởng tỷ lệ nghịch với độ nhớt của sodium alginate thu được từ rong nâu. Thời gian nấu chiết càng dài thì độ nhớt của sodium alginate thu nhận được càng giảm và độ nhớt của sodium alginate thu nhận được càng giảm khi nấu chiết trong điều kiện thời gian dài và ở pH có độ kiềm càng cao. Nguyên nhân của hiện tượng này là do alginate bị cắt mạch phân tử do phản ứng - elimination, kết quả làm giảm độ nhớt của alginate [54], [92].
Như vậy, nhiệt độ và thời gian nấu chiết có sự tương quan âm với độ nhớt. Kết quả này cho thấy cần phải tiến hành nấu chiết rong nâu trong thời gian vừa đủ để chuyển alginate dưới dạng muối ion hóa trị II không tan thành sodium alginate hòa tan và không nên kéo dài thời gian nấu chiết cũng như tăng nhiệt độ nấu chiết lên quá cao. Trên phương diện tác động độc lập của từng yếu tố đến độ nhớt của sodium alginate, thì tác động làm giảm độ nhớt của sodium alginate gây nên bởi yếu tố thời gian nấu chiết lớn hơn yếu tố nhiệt độ nấu chiết.
Phương trình hồi quy độ nhớt sodium alginate (3.2) có hệ số b13 = – 17,375 < 0 cho thấy hai yếu tố độ pH của dung dịch kiềm và thời gian nấu chiết có ảnh hưởng tương hỗ đến độ nhớt của sodium alginate. Kết quả của sự tác động cộng hưởng này làm cho sodium alginate bị giảm độ nhớt. Kết quả thực nghiệm của luận án đã cho thấy độ nhớt của sodium alginate bị giảm đi đáng kể khi nấu chiết ở pH cao và thời gian nấu chiết dài. Nguyên nhân chủ yếu làm giảm độ nhớt của sodium alginate trong quá trình nấu chiết chủ yếu là do quá trình phản ứng chuyển acid alginic thành sodium alginate trong môi trường kiềm cần có thời gian để phản ứng xảy ra, tuy nhiên khi thời gian phản ứng dài có thể xảy ra hiện tượng cắt mạch alginate làm giảm độ nhớt của alginate [211].
Từ những phân tích trên cho thấy trong quá trình nấu chiết sodium alginate, độ nhớt của sodium alginate tỷ lệ thuận với việc tăng độ pH của dung dịch kiềm nhưng tỷ lệ nghịch với việc tăng nhiệt độ và thời gian chiết. Khi pH của dung dịch kiềm càng cao thì độ nhớt sodium alginate càng lớn. Nhiệt độ nấu chiết càng cao và thời gian nấu chiết dài thì độ nhớt của sodium alginate càng giảm. Mặt khác, khi độ kiềm của dung dịch cao thể hiện qua giá trị pH lớn và thời gian nấu chiết dài cũng làm cho sodium alginate
bị giảm độ nhớt.
Trong ba yếu tố có ảnh hưởng đến độ nhớt của sodium alginate, thì nhân tố pH đóng vai trò rất quan trọng, có ảnh hưởng quyết định đến độ nhớt sodium alginate. So với yếu tố nhiệt độ, thì yếu tố thời gian nấu chiết có mức độ ảnh hưởng làm giảm độ nhớt lớn hơn. Ngoài ra còn có sự tác động tương hỗ của hai yếu tố thời gian nấu chiết và độ pH của dung dịch kiềm trong quá trình nấu chiết rong làm giảm độ nhớt của sodium alginate. Trong quá trình nấu chiết sodium alginate từ rong nâu, việc tăng độ pH của dung dịch kiềm là cần thiết để phản ứng chuyển alginate dưới dạng muối của ion kim loại hóa trị II không tan thành sodium alginate hòa tan diễn ra triệt để hơn, kết quả thu được hàm lượng sodium alginate nhiều hơn và sodium alginate thu được có độ nhớt cao. Nhiệt độ và thời gian nấu chiết có tác dụng thúc đẩy quá trình phản ứng trao đổi ion, do đó làm tăng hàm lượng sodium alginate trong quá trình nấu chiết. Tuy nhiên nhiệt độ và thời gian nấu chiết cũng là hai nhân tố có ảnh hưởng làm giảm độ nhớt của sodium alginate. Do vậy cần phải đánh giá một cách đầy đủ tác động của các yếu tố và cần phải tiến hành tối ưu hóa để thu được các thông số tối ưu cho quá trình nấu chiết nhằm mục tiêu thu được sodium alginate với hàm lượng lớn và độ nhớt cao.
Tiến hành tối ưu hoá thực nghiệm theo hàm mục tiêu độ nhớt sodium alginate bằng phương pháp đường dốc nhất, bắt đầu từ tâm quy hoạch là mức cơ sở: z0 (10; 65; 2,5).
Chọn bước chuyển động theo yếu tố pH là ∂1 = 0,25.∆1 = 0,5, khi đó bước chuyển động của yếu tố khác được tính như sau:
∂2 = ∂1.(b2∆2/b1∆1) = - 3,668; làm tròn - 3,5 ∂3 = ∂1.(b3∆3/b1∆1) = - 0,502; làm tròn - 0,5
Kết quả tối ưu hoá thực nghiệm hàm mục tiêu độ nhớt sodium alginate được trình bày ở bảng 3.5
Từ kết quả phân tích ở bảng 3.5 cho thấy độ nhớt của sodium alginate cao nhất thu được ở thí nghiệm 11 là 720 ± 5,508 cP. Ở các thí nghiệm 9, 10, 12 và 13 cho thấy khi tăng độ pH, giảm nhiệt độ và thời gian nấu chiết thì độ nhớt của sodium alginate thu được tương ứng là 681 ± 5,033 cP, 704 ± 5,686 cP, 656 ± 7,638 cP và 616 ± 6,658 cP.
Kết quả phân tích ANOVA và phân tích LSD cho thấy độ nhớt của sodium alginate thu được ở các điều kiện thí nghiệm 9 ÷ 13 đều có ý nghĩa thống kê với độ tin cậy trên 95% và có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê với độ tin cậy 99%.