Xử lý số liệu nghiên cứu theo phương pháp thống kê sinh học, mỗi thí nghiệm làm 3 lần, mỗi lần kiểm tra 3 mẫu. Kết quả là trung bình cộng của các lần thí nghiệm.
Sử dụng phần mềm Excel để xử lý số liệu, với hệ số tương quan R2≥ 0.95.
2.3. Bố trí thí nghiệm.
23.1. Sơđồ qui trình nghiên cứu.
Dầu thô
Trung hòa NaOH Phân ly Xử lý chống oxy hoá Sấy khô Rửa Tinh chế lạnh Thủy hóa Bao gói Bảo quản
(dầu tinh luyện) Bao gói
Bảo quản
Thuyết minh quy trình.
Thủy hóa: Đây là công đoạn nghiên cứu loại bỏ các acid béo tự do có trong dầu, đồng thời loại bỏ các tạp chất, các vitamin tan trong nước, các enzyme, các protein hòa tan, các amino acid.
Trung hòa: Trong quá trình thủy hóa có thể lượng acid béo tự do chưa
loại triệt để, tiến hành dùng NaOH trung hòa môi trường. Trong môi trường trung tính thì các protein, các amino acid cũng kết tủa theo do trung hòa về điện. Như vậy, sau khi trung hòa thì dầu được loại bỏ tất cả các hợp chất chứa nitơ chủ yếu là protein, các amino acid, các enzyme.
Bổ sung chất chống oxy hóa: Trong quá trình nghiên cứu tinh chế dầu,
lượng dầu trong cá Tra chủ yếu là các acid béo không no, vì vậy rất dễ bị tổn thất trong quá trình tác động công nghệ như nhiệt độ, oxy không khí… làm cho các phản ứng oxy hóa chất béo xảy ra. Từ đó, ảnh hưởng đến chất lượng dầu và giảm giá trị thương phẩm của dầu tinh chế. Trong quá trình nghiên cứu thì sử dụng vitamin E và BHA làm chất chống oxy hóa bảo quản lượng acid béo không bão hòa.
Sấy dầu: Đây là công đoạn loại nước từ dầu do quá trình thủy hóa, tuy nhiên do sấy nhiệt độ cao, dầu có thể bị thủy phân, oxy hóa nên khảo sát chỉ số acid, peroxyt để đánh giá cho chế độ sấy.
2.3.2. Sơđồ lấy mẫu và xử lý mẫu
Dầu thô Thu mẫu tại nhà máy Vận chuyển về phòng thí nghiệm
Bảo quản
Thuyết minh quy trình.
Dầu thô: Đây là dầu thu từ mỡ lá của cá Tra, trong quá trình chế biến cá
Tra, dùng lượng mỡ lá ép tách dầu. Dầu thô chứa nhiều thành phần hỗn tạp nên việc nghiên cứu tinh chế là cần thiết cho các nhà chế biến dầu cá.
Thu mẫu: Hiện nay, tại nhà máy chế biến dầu cá thuộc Công ty cổ phần
chế biến xuất khẩu Nam Việt. Thu mẫu tại nhiều bể chứa dầu thô để có mẫu đại diện, gộp chung các mẫu và đồng nhất có mẫu trung bình chung. Từ các mẫu trung bình chung, tiến hành bảo quản và từ đó lấy mẫu phân tích cho quá trình nghiên cứu.
Vận chuyển và bảo quản: Dầu sau khi thu tại nhà máy, tiến hành đựng
trong can nhựa có nắp đậy kín sau đó vận chuyển về phòng thí nghiệm và bảo quản ở nhiệt độ phòng trong suốt quá trình nghiên cứu.
3). Sơđồ bố trí thí nghiệm tìm chếđộ thủy hóa thích hợp.
3.1). Bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nhiệt độ và tỷ lệ nước
đến hiệu quả làm sạch cho quá trình thủy hóa.
Giải thích quy trình.
Dầu thô Thủy hóa
Nhiệt độ 40oC Nhiệt độ 50oC Nhiệt độ 60oC Tỷ lệ nước(%) 0 / 1 / 2 / 3 / 4 / 5 Tỷ lệ nước(%) 0 / 1 / 2 / 3 / 4 / 5 Tỷ lệ nước(%) 0 / 1 / 2 / 3 / 4 / 5 Kiểm tra chỉ số acid Thảo luận
Chọn nhiệt độ và lượng nước thích hợp
Mục đích: Sử dụng tính chất tỷ trọng của dầu nhỏ hơn nước và dầu không
tan trong nước nên đưa nước vào hòa tan các loại tạp chất khác như protein, amino acid, các acid béo tự do, các vitamin tan trong nước.
Cách tiến hành: Lấy 500ml dầu thô, tiến hành đưa nước vào đồng thời nâng nhiệt độ theo các các chế độ và lượng nước đã dự tính. Nhận thấy, dầu sẽ nổi lên trên, nước và các tạp chất khác hòa tan vào nhau chìm phía dưới. Dùng phễu chiết tách lượng nước bên dưới loại bỏ và lấy phần dầu phía trên, phân tích chỉ số acid trong các chế độ, tiến hành thảo luận và chọn nhiệt độ, lượng nước sử dụng thủy hóa thích hợp nhất.
3.2). Sơđồ bố trí thí nghiệm tìm nồng độ NaCl và tỷ lệ nước
Giải thích quy trình.
Mục đích: Sử dụng khả năng phân ly mạnh của muối NaCl trong dung
dịch, đồng thời muối có khả năng phá hủy các hạt nhũ tương do đưa nước vào trong quá trình thủy hóa. Sự có mặt của NaCl phân ly cho ra ion Na+ và ion Cl-,
Dầu thô Quá trình thủy hóa Tỷ lệ nước(%) 0 / 1 / 2 / 3 / 4 / 5 Xác định chỉ số acid Thảo luận Chọn nồng độ muối, tỷ lệ nước thích hợp Nồng độ NaCl(%) 0 Nồng độ NaCl(%) 1 Nồng độ NaCl(%) 2 Nồng độ NaCl(%) 3 Nồng độ NaCl(%) 4 Nồng độ NaCl(%) 5 Kiểm tra Xa
điều này thể hiện sự phân cực rất mạnh đẩy phần dầu và nước tạo thuận lợi cho việc phân tách dầu và nước triệt để.
Tiến hành: Tương tự như các thí nghiệm trên dùng một lượng dầu nhất
định, tiến hành thủy hóa sau đó đưa nước muối vào và khuấy trộn để tăng tính phân ly của nước và dầu. Dùng phễu chiết tách lượng nước bên dưới và dùng lượng dầu còn phía trên đem phân tích chỉ số acid. Kết quả thảo luận và chọn nồng độ muối và tỷ lệ nước thích hợp.
3.3). Sơđồ bố trí thí nghiệm tìm nhiệt độ và thời gian khuấy đảo
Giải thích qui trình:
Mục đích: Xác định thời gian khuấy đảo, khi khuấy đảo làm tăng khả năng tiếp xúc giữa nước và các acid béo tự do. Đồng thời phá vỡ các hạt nhũ tương bao bọc các acid béo tự do nên quá trình khuấy sẽ khử các acid béo tự do.
Dầu thô Thủy hóa
Nhiệt độ 40oC Nhiệt độ 50oC Nhiệt độ 60oC Thời gian khuấy(phút)
10 / 20 / 30 / 40 / 50
Thời gian khuấy(phút) 10 / 20 / 30 / 40 / 50
Thời gian khuấy(phút) 10 / 20 / 30 / 40 / 50
Xác định chỉ số acid Thảo luận
Chọn thời gian khuấy thích hợp
Tuy nhiên, nếu kéo dài thời gian khuấy thì hình thành lại sự nhũ hóa của dầu nên cần xác định thời gian khuấy hợp lý.
Tiến hành: Dùng cốc 1000ml thêm 500ml dầu, tiến hành thủy hóa sau đó
đưa nước muối vào, nâng nhiệt và khuấy trộn để tăng tính phân ly của nước và dầu. Dùng phễu chiết tách lượng nước bên dưới và dùng lượng dầu còn phía trên đem phân tích chỉ số acid. Kết quả thảo luận và chọn thời gian khuấy thích hợp
4). Sơđồ bố trí thí nghiệm tìm chếđộ sấy
Dầu thô
Trung hòa theo thông sốđã chọn
Phân ly
Bổ sung chất chống oxy hoá
Sấy dầu
Phân tích chỉ số acid và peroxyt, hàm lượng nước
Thảo luận Rửa Phân ly Thủy hóa theo chếđộ thích hợp Thời gian sấy (giờ) 1 / 1,5 / 2 / 2,5 / 3 Nhiệt độ 50(oC) Nhiệt độ 60(oC) Nhi 70(ệot C) độ Nhiệt độ 80(oC) Nhiệt độ 90(oC) Chọn thông số thích hợp
Mục đích: Nhằm loại phần nước đưa vào trong quá trình thủy hóa tách chưa triệt để, nếu không tách lượng nước sẽ tạo nhũ tương trong dầu theo thời gian bảo quản. Do đó, cần xác định nhiệt độ và thời gian sấy hợp lý, vì nếu sấy thời gian dài sẽ tốn thời gian, chất lượng dầu sẽ giảm, nếu sấy dầu ở nhiệt độ cao, dầu dễ bị oxy hóa cũng làm giảm chất lượng dầu.
Tiến hành: Dầu sau khi thực hiện các công đoạn thủy hóa, trung hòa tiến
hành sấy trong tủ sấy chân không. Quá trình sấy, thu mẫu theo từng nhiệt độ và thời gian đã dự tính, sử dụng mẫu này phân tích các chỉ tiêu chỉ số acid, chỉ số peroxyt, hàm lượng nước và chọn ra chế độ sấy thích hợp.
5). Sơđồ bố trí thí nghiệm bổ sung chất chống oxy hóa
Mục đích: Nghiên cứu sử dụng các hợp chất chống oxy hóa nhằm bảo
quản dầu không bị oxy hóa trong quá trình bảo quản.
Tiến hành: Sau khi thực hiện các công đoạn tinh chế dầu tiến hành đóng
chai vào bảo quản theo thời gian 10-20-30-40-50-60 ngày. Khảo sát các chỉ tiêu
Bổ sung chất chống oxy hóa
BHA(0.01%-0.02%)
Chọn phương án thích hợp
Vitamin E(0.01%-0.02%)
Dầu thô
Thủy hóa theo thông số thích hợp
Trung hòa theo chếđộ thích hợp
Khảo sát các chỉ tiêu sinh hóa theo thời gian bảo quản
chỉ số acid, chỉ số peroxyt theo thời gian bảo quản, từ đây thảo luận và đánh giá kết quả.
6). Sơđồ bố trí thí nghiệm tách phần cứng và phần lỏng
Mục đích: Lợi dụng tính chất vật lý về khả năng đông đặc của các acid béo theo mạch cacbon và theo liên kết nối đôi, các acid béo có nhiều nối đôi thì có nhiệt độ đông đặc càng thấp. Do đó, sử dụng các thang nhiệt độ nhằm thu các phân đoạn của dầu chứa nhiều acid béo không no khi hạ nhiệt độ càng âm.
Tiến hành: Dùng dầu đã tinh chế, cho vào cốc 1000ml hạ nhiệt độ theo
từng phân đoạn, các acid béo no đông trước, tách phần đông rồi hạ tiếp nhiệt độ
Dầu đã tinh chế
Phân tích thành phần và hàm lượng acid béo
Thu được các loại dầu có tỷ lệ acid béo khác nhau
Tinh chế lạnh 30±2 oC Mỡ 1 20±2 oC Mỡ 2 10±2 oC Mỡ 3 0±2 oC Mỡ 4 -10±2 oC Mỡ 5 -20±2 oC Mỡ 6 -30±2 oC Mỡ 7
để tách phần mỡ đông, quá trình tiếp tục cho đến khi không còn dầu. Thu mẫu theo từng phân đoạn nhiệt độ, phân tích phần acid béo và đánh giá kết quả.
2.4. Thiết bị và hoá chất sử dụng trong luận văn. 2.4.1. Hoá chất. 2.4.1. Hoá chất.
Butylated hydroxy toluen, Methanol, Chloroform, NaCl 0.9%, Toluen, Acetyl chlorin, Hexan, Chất chuẩn methyheneicosanoic acid, Khí Nitơ, Na2SO4. Hầu hết các hoá chất sử dụng trong luận văn đều dùng của hãng Merck (Đức).
2.4.2.Thiết bị sử dụng chủ yếu.
Cân điện tử loại 2200g độ chính xác 10-6 gam Máy sắc kí khí (GC - 17A).
Máy lạnh thay đổi thang nhiệt độ. Máy cô quay chân không.
Sau đây là một số thiết bị chính trong quá trình nghiên cứu.
Hình 2.2. Bộ chưng cất đạm Nitơ tổng
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả phân tích các chỉ tiêu của dầu ban đầu.
Nhằm xác định các thông số đánh giá chất lượng dầu ban đầu, tiến hành phân tích các chỉ tiêu theo bảng 3.1. phụ lục 01.
Bảng 3.1. Các thông sốđánh giá chất lượng dầu ban đầu.
TT Chỉ tiêu Kí hiệu Hàm lượng Ghi chú
1 Nitơ tổng số (g/l) Nts 5,132 2 Nước và các chất bay hơi (%) NCB 0,21 3 Chỉ số acid (mg KOH/g) Xa 2,081 4 Chỉ số xà phòng (mgKOH/g) Xx 160,201 5 Chỉ số peroxyt (ml Na2S2O3/100g) Xp 0,116 6 Chỉ số iode (g I2/100g) Xi 50,019
Nhận xét và thảo luận.
Từ bảng 3.1. cho thấy, chỉ số acid 2,081 thấp song chưa đạt tiêu chuẩn cần so với chỉ số acid sau khi tinh chế. Chỉ số xà phòng trong dầu cá Tra 160,2 tương đối thấp so với động vật thủy sản nói chung (185 - 195), có thể do dầu cá này chứa nhiều cacbua squalen hoặc chứa một số sáp nên chỉ số xà phòng nhỏ. Chỉ số iode tương đối cao điều này thực sự có ý nghĩa với công đoạn tinh chế lạnh sau này, vì khi hạ từng thang nhiệt độ, lượng acid béo không no sẽ đông đặc theo chiều acid béo có ít nối đôi trước.
Chỉ số peroxyt cho thấy dầu cá đã có một phần oxy hóa, trong quá trình sản xuất dầu và bảo quản dầu sau chế biến, điều này làm tăng cơ sở cho việc cần thiết phải trung hòa để khử acid béo tự do.
Đánh giá cảm quan sơ bộ, trong nguyên liệu có chứa các sắc tố mang màu như: Caroten, astaxin, melanin và một số sản phẩm phân hủy protein. Hơn nữa, dầu thô được sản xuất bằng phương pháp gia nhiệt nên ít nhiều cũng tạo ra màu
sẫm cho dầu. Dầu ban đầu có mùi tanh tự nhiên do các hợp chất mang mùi có sẵn trong nguyên liệu như acid clupadonic, TMA.
3.2. Kết quả nghiên cứu các nhân tố trong quá trình thủy hóa.
3.2.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước và nhiệt độ lên hiệu quả làm sạch dầu. dầu.
Trong quá trình thủy hóa, nhằm loại các hợp chất protein dạng keo, nhựa, phospholipid, amino acid, các acid béo tự do. Qua nghiên cứu, đề tài xác định nhiệt độ và lượng nước sử dụng ảnh hưởng đến chỉ số acid. Kết quả nghiên cứu được trình bày tại bảng 3.2 phụ lục 01 và được biểu diễn như hình 3.1 bên dưới.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 1 2 3 4 5 6 Lượng nước sử dụng(%) C h ỉ s ố a ci d (m g K O H /g d ầ u) 40±2 50±2 60±2
Hình 3.1. Biến đổi của chỉ số acid theo nhiệt độ và tỷ lệ nước sử dụng. Nhận xét và thảo luận.
Từ hình 3.1 cho thấy, sự biến đổi của chỉ số acid giảm theo chiều tăng của tỷ lệ nước sử dụng. Khi chọn 3 chế độ nhiệt độ 40oC, 50 oC, 60 oC, kết quả nghiên cứu biểu diễn trên đồ thị ở nhiệt độ 40 oC, chỉ số acid giảm nhiều nhất. Trong khi đó, tại nhiệt độ 50oC, 60oC có chỉ số acid cao hơn, quá trình giảm lại thấp hơn.
Khi tăng tỷ lệ nước sử dụng, chỉ số acid giảm dần, tức hàm lượng acid béo tự do trong dầu tăng khả năng hòa tan của acid béo. Tại nhiệt độ 40oC, cho thấy quá trình loại acid béo tự do là tốt nhất. Trong khi đó, nhiệt độ 50oC, 60oC hàm lượng acid béo tự do giảm ít. Điều này, cho thấy nhiệt độ cao, làm cho dầu bị thủy phân trở lại, dẫn đến chỉ số acid cao hơn chế độ nhiệt độ 40oC.
Qua đó, tại công đoạn thủy hóa, các thông số thích hợp như nhiệt độ
40oC±2, tỷ lệ nước sử dụng 3%.
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ muối lên hiệu quả làm sạch trong quá trình hydrat hóa. trình hydrat hóa.
Mục đích của thí nghiệm dùng muối NaCl là chất điện ly nhằm phá vỡ hiện tượng nhũ tương. Tiến hành khảo sát nồng độ muối từ 0%, 3%, 5%, 7%, 9%. Chỉ số acid là chỉ tiêu đánh giá chất lượng dầu, cho thấy khả năng phá các hạt nhũ tương bao các phân tử acid béo tự do. Kết quả nghiên cứu được trình bày tại bảng 3.3 phụ lục 01 và biểu diễn hình 3.2 bên dưới.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Nồng độ muối (%) C h ỉ s ố a ci d (m g K O H /g d ầ u) Hình 3.2. Biến đổi chỉ số acid theo nồng độ muối xử lý Nhận xét và thảo luận.
Từ hình 3.2 cho thấy, khi sử dụng muối NaCl phá các hạt nhũ tương, quá trình hydrat hóa xảy ra, chỉ số acid trong thời gian đầu giảm khi nồng độ muối 5%. Tiếp tục tăng nồng độ muối, chỉ số acid cũng tăng theo, điều này cho thấy hiệu quả quá trình hydrat hóa giảm dần. Muối NaCl là chất điện ly mạnh, đường biểu diễn cho thấy, nồng độ muối nhỏ 5% thì chỉ số acid giảm, tức nồng độ NaCl đủ để tương tác giữa các tạp chất keo và nhũ tương. Trong khi đó, tăng nồng độ muối trên 5%, khả năng keo tụ của các chất keo có xu hướng ngược lại, làm cho chỉ số acid tăng trở lại.
Về mặt đánh giá cảm quan, nồng độ NaCl nhỏ hơn 5%, dầu có màu đục, nồng độ 5% dầu có màu trong sáng. Khi tăng nồng độ NaCl trên 5%, dầu có màu sáng, có hiện tượng phân lớp, lớp dưới đục và nhũ tương đục.
Nhìn chung, có thể nói ngưỡng keo tụ tại nồng độ 5% là hợp lý, vì kết quả cho thấy, chỉ số acid thấp nhất. Do đó, trong quá trình sử dụng muối NaCl 5% làm tác nhân keo tụ tại công đoạn hydrat hóa là tối ưu.
3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian khuấy đảo đến hiệu quả làm sạch trong quá trình thủy hóa.