3.2.1. Phương pháp phân tắch
3.2.1.1. Xác ựịnh ựộ ẩm dầu hạt cải bằng phương pháp sấy ựến khối lượng không ựổi [4].
Cách tiến hành: cân chắnh xác 10 g mẫu, sau ựó sấy ở 105oC ựến khối lượng không ựổị độ ẩm dầu ựược xác ựịnh theo công thức:
m1 Ờ m2
W = x 100 (%) m1
Trong ựó:
W : độ ẩm của dầu (%)
m1: Khối lượng mẫu trước khi sấy (g) m2 : Khối lượng mẫu sau khi sấy (g)
3.2.1.2. định lượng Nitơ tổng số trong nguyên liệu [7]
Cách tiên hành: Cân mẫu nguyên liệu cho vào bình Kjeldhal, thêm vài giọt nước cất không chứa Nitơ ựể thấm ướt mẫu và 5ml H2SO4 ựậm ựặc. để yên bình trong tủ hút 30 phút hoặc qua ựêm.Sau ựó ựun nhẹ trong 30 phút, khi màu dung dịch từ ựen sàn nâu sẫm thì lấy bình ra ựể nguội, thêm 3 - 4 giọt HClO4 ựể xúc tác cho phản ứng vô cơ hóa diễn ra nhanh hơn. đun tiếp cho tới khi dung dịch chuyển sang màu nâu cánh gián ựến vàng nhạt rồi trắng trong.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 31 Pha loãng dung dịch ựã vô cơ hóa: để nguội bình Kjeldhal, sau ựó chuyển dung dịch sang bình ựịnh mức 100 ml, thêm nước cất ựến vạch.
Cất NH3: Hút 20 ml dịch mẫu cho vào bình cất mẫu, cho thêm 2 - 3 giọt chỉ thị taxio, khi dung dịch chuyển sang màu tắm ựỏ thì cho thêm vào dung dịch NaOH 33 % ựến khi dung dịch chuyển sang màu vàng xanh thì dừng lạị đối với bình hứng mẫu, cho vào mỗi bình 25 ml axắt boric 2,5 % và 2-3 giọt chỉ thị tasirọ Tiến hành cất trên máy cất Microkjeldhal Công thức tắnh: ) 100 ( 100 142 , 0 ) ( W m v V b a NTS − ừ ừ ừ ừ ừ − = Trong ựó :
NTS: Hàm lượng Nitơ tổng số tắnh theo hàm lượng chất khô (%) a: Lượng H2SO4 0,01N ựược dùng ở bình thắ nghiệm (ml) b: Lượng H2SO4 0,01N ựược dùng ở bình ựối chứng (ml) V: Số ml dung dịch mẫu pha loãng
v: Số ml dung dịch mẫu ựem cất NH3 m: Khối lượng mẫu ựem phân tắch (gam) W: độ ẩm của nguyên liệu (%)
Chỉ số 0,142 là hệ số quy ựổi từ 1ml H2SO4 chuẩn ựộ ra số mg Nitơ trong mẫu
3.2.1.3 Xác ựịnh hàm lượng dầu trong nguyên liệu [7] Xác ựịnh hàm lượng dầu bằng phương pháp Shoxlet
Cách tiến hành: Cân 10g mẫu phân tắch ựã ựược nghiền nhỏ cho vào ống giấy lọc, gói kắn ống giấy lọc và có lót bông ở 2 ựầu, sau ựó cho vào ống trắch ly, lắp bình cầu ựã ựược sấy khô và cân khối lượng vào phắa dưới ống trắch ly, lắp ống sinh hàn và hệ thống ống nước vào phắa trên ống trắch lỵ Rót dung môi Petrolium Ether vào ống trắch ly, lượng dung môi bằng khoảng hai lần dung tắch ống. Dùng bếp ựiện gia nhiệt cho bình cầu khoảng 40 - 60 0C
Kiểm tra lượng dầu còn lại: Nhúng mẩu giấy lọc vào dung môi trong ống trắch ly, ựể khô giấy lọc, nếu không thấy dấu vết của dầu còn lại thì quá trình trắch ly có thể
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 32 kết thúc, thường là 6 - 8 giờ.
Trắch ly xong tiến hành ựó sấy dầu ở 90 0C ựến khối lượng không ựổị Công thức tắnh hàm lượng dầu theo khối lượng nguyên liệu:
100 2 1− ừ = G G G X
Trong ựó: X: Hàm lượng dầu tắnh theo khối lượng nguyên liệu (%)
G1: Khối lượng bình và dầu sau khi sấy ựến khối lượng không ựổi (gam)
G2: Khối lượng bình (gam)
G: Khối lượng mẫu ựem trắch ly (gam)
3.2.1.4. Xác ựịnh chỉ số axắt bằng phương pháp chuẩn ựộ có sử dụng chỉ thị mầu Phenolphtalein[6]
Chỉ số axắt là chỉ số ựánh giá mức ựộ ôi hỏng của dầu mỡ, là số mg KOH 0,1N cần thiết ựể trung hoà các axắt béo tự do có trong 1g dầụ
Cách tiến hành: cân 3-5 g mẫu vào bình tam giác, thêm vào ựó 50 ml hỗn hợp dung môi n-hexan và benzen ựã ựược trung hoà, lắc cho tan mẫụ Sau ựó cho vào mỗi mẫu 5 giọt Phenolphtalein và chuẩn ựộ bằng dung dịch KOH 0,1 N ựến khi xuất hiện màu hồng nhạt, bền trong 30 giâỵ Chỉ số axắt ựược tắnh theo công thức:
AV = m V N ừ ừ 1 , 56
Trong ựó: Chỉ số 56,1: Khối lượng phân tử của KOH AV: Chỉ số axắt (mg KOH/g dầu)
N: Nồng ựộ ựương lượng gam của dung dịch KOH
V: Thể tắch dung dịch KOH ựã dùng khi chuẩn mẫu (ml) m: Khối lượng mẫu thử (g)
Hàm lượng axắt béo tự do (FFA) trong dầu ựược tắnh theo ựơn vị % :
FFA (%) = Trong ựó:
AV x M 10 x 56,1
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 33 FFA : Hàm lượng axắt béo tự do có trong mẫu (%)
AV : Chỉ số axắt (mg KOH/g dầu)
M : Phân tử gam của axắt béo chủ yếu có trong dầu (g)
3.2.1.5. Xác ựịnh chỉ số peroxyt: Dùng phương pháp chuẩn ựộ lượng I2 thoát ra bằng
dung dịch Natrithiosulfat[5]
Chỉ số peroxyt ựặc trưng cho sự ôi hỏng của dầu mỡ, là số mili ựương lượng O2 có trong 1 kg dầụ
Cách tiến hành: Cân mẫu vào bình tam giác 250 ml ựã sấy khô trước. Cho vào bình chứa 25 ml dung môi peroxyt (chloroform/axắt axetic) và lắc cho hoà tan dầu vào dung môị Chuẩn bị dung dịch KI bão hoà bằng cách pha KI tinh thể vào nước cất theo tỷ lệ 10g KI/6 ml nước cất. Thêm vào bình chứa dung môi và mẫu 1 ml dung dịch KI bão hoà mới phạ đậy ngay nút lại và lắc ựều bình trong 1 phút. để bình chứa mẫu 5 phút trong bóng tối, sau ựó thêm 75 ml nước cất và chuẩn lượng iốt giải phóng ra bằng dung dịch natri thiosulfat với sự có mặt của hồ tinh bột. đồng thời tiến hành làm mẫu trắng trong những ựiều kiện tương tự.
Tắnh kết quả: PV = − 0 ừ10 P V V Trong ựó: PV: Chỉ số peroxyt (meqO2/kg)
V : Thể tắch natri thiosulfat 0,1 N ựã sử dụng cho mẫu phân tắch (ml)
V0: Thể tắch natri thiosulfat 0,1 N ựã sử dụng cho mẫu trắng (ml) P: Khối lượng mẫu phân tắch (g)
3.2.1.6. Xác ựịnh thành phần axắt béo theo phương pháp AOCS Cele- 91
ạ Chuẩn bị mẫu: Cân 1,0 g mẫu dầu hạt cải hoặc mẫu hỗn hợp axắt béo cho vào 100 ml hỗn hợp dung môi metanol và benzen. Tiến hành phản ứng methyl este hóa mẫu có mặt xúc tác H2SO4 ựậm ựặc ở nhiệt ựộ sôi (có lắp sinh hàn hồi lưu) trong thời gian 3 giờ. Sau ựó, ựuổi dung môi và trắch ly lại bằng 80ml n-hexan, rồi rửa dung dịch trong n-hexan bằng nước muối và nước cất cho ựến pH trung tắnh. Làm khan hỗn hợp bằng
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 34 Na2SO4 sau ựó ựuổi dung môi ựể thu nhận hỗn hợp methyl este trên thiết bị cô quay chân không.
b. Cách xác ựịnh: Bơm 0,2 ộl hỗn hợp methyl este vừa thu ựược vào máy sắc ký khắ HP AGILENT 6890 ựể tiến hành xác ựịnh thành phần axắt béo trong mẫu, với các ựiều kiện như sau:
- Cột HP-INNOWax (PEG), 30m x 2,5mm x 2,5ộm - Khắ mang: Khắ hydrogen dùng cho sắc ký khắ - Tốc ựộ khắ mang H2: 50 cm/giây, áp suất 6 psi - Tỷ lệ chia dòng: 1/20
- Chương trình nhiệt: Nhiệt ựộ ựầu vào 500C/3 phút, sau ựó tăng ựến 2200C với tốc ựộ 80C/phút
- Detector: FID 2500C
Dựa vào chất chuẩn và sắc ký ựồ sẽ xác ựịnh ựược thành phần và hàm lượng của từng axắt béo có trong mẫu thắ nghiệm.
3.2.1.7. Xác ựịnh ựiểm nóng chảy bằng ống mao dẫn hở [7]
Xác ựịnh ựiểm nóng chảy của dầu hạt cải và sản phẩm hỗn hợp omega-3 và omega-6 ựược tiến hành như sau:
đun nóng chảy mẫu càng nhanh càng tốt ở nhiệt ựộ cao hơn nhiệt ựộ nóng chảy ắt nhất 50C nhưng không cao hơn 100C so với nhiệt ựộ nóng chảy hoàn toàn của mẫu thử, rồi loại ra các tạp chất và các vết bẩn còn sót lạị Nhúng ắt nhất 3 ống mao quản sạch vào mẫu ựã lỏng hoàn toàn cho mẫu dâng lên trong ống khoảng 10mm ổ 2mm. Ngay lập tức làm lạnh mẫu, áp sát phần cuối của ống mao quản chứa dầu vào một miếng ựá cho ựến khi mẫu hóa rắn. để các ống mao quản ựó trong tủ lạnh ở nhiệt ựộ 4 - 10oC trong 16 giờ. Lấy mẫu ra khỏi tủ lạnh và gắn vào nhiệt kế (hay bằng phương tiện nào ựó thắch hợp) sao cho phần ống chứa mẫu ở vị trắ ựáy của bầu thủy ngân nhiệt kế. Treo nhiệt kế vào cốc thủy tinh 500ml có chứa nước cất sạch ựã làm lạnh xuống 0ồC. đáy của nhiệt kế phải nhúng chìm trong nước ựến vạch phải nhúng chìm sao cho các ống mao quản chứa mẫu phải chìm trong nước. điều chỉnh nhiệt ựộ bắt ựầu ựun thấp hơn ựiểm nóng chảy của mẫu từ 8 - 10oC, khuấy nước bằng một luồng hơi nhẹ bằng phương tiện thắch hợp khác. đun nóng cho tốc ựộ tăng nhiệt ựộ là 1oC/1phút và
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 35 giảm xuống 0,5oC/1phút khi gần ựến ựiểm nóng chảỵ Tiếp tục ựun nóng cho ựến khi cột chất lỏng dâng lên. đọc nhiệt ựộ tại thời ựiểm ựó. Kết quả cuối cùng là trung bình cộng của các kết quả ựọc ựược.
3.2.1.8. Phương pháp ựịnh tắnh urê trong sản phẩm hỗn hợp omega-3 và omega-6
Phương pháp ựịnh tắnh urê dựa vào phản ứng tạo phức màu vàng chanh ựặc trưng giữa urê có trong mẫu phân tắch với thuốc thử p-dimethylaminobenzaldehyt.
Cách tiến hành: Cân 25 g mẫu hỗn hợp axắt béo omega-3 và omega-6 cho vào bình tam giác dung tắch 100 ml. Thêm 25 ml nước cất rồi khuấy ựều bằng ựũa thuỷ tinh. Sau ựó, ựậy kắn miệng bình lạị Đun từ từ bình tam giác trên bếp ựiện cho ựến sôị Chú ý, khi ựun phải lắc ựềụ Làm nguội mẫu rồi dùng giấy lọc Whatman 40 ựể lọc lấy dịch trong. Nhỏ 5 - 6 giọt dịch mẫu vào trong ống nghiệm chứa 5 ml dung dịch thuốc thử p-dimethylaminobenzaldehyt. Đun nóng dung dịch trong 1 phút. Quan sát màu dung dịch. Tiến hành ựọc kết quả và kết luận mẫu có urê nếu màu dung dịch trong ống nghiệm chuyển sang màu vàng chanh ựậm. Nồng ựộ của urê trong mẫu càng cao thì màu vàng của dung dịch càng ựậm.
3.2.2. Phương pháp công nghệ
Chúng tôi tiến hành lựa chọn phương pháp khai thác dầu hạt cải từ 3 phương pháp sau:
- Phương pháp 1 (PP1): Ép kiệt một lần
Cách tiến hành: Nguyên liệu hạt cải dầu ựược nghiền mịn ựến kắch thước ≤ 1,0 mm trên máy nghiền ựĩa sau ựó ựem chưng ở 45 phút nhiệt ựộ chưng là 1000C và sấy ở 900C trong 15 phút. Tiếp ựó nguyên liệu ựược ép trên thiết bị ép Hàn Quốc của Công ty Shinsung machinery, Soeul, công suất 10kg/h tại Xưởng thực nghiệm Viện Công nghiệp Thực phẩm. Phắa trên máy ép có một thùng tiếp liệu, nguyên liệu ựược cho lên thùng này và ựược giữ nhiệt tại ựây trước khi ựưa vào máy ép. Chúng tôi thắ nghiệm ép dầu hạt cải với áp lực hơi 2,0 kg/cm2 (tương ứng với nhiệt ựộ gia nhiệt trong thùng là 60 0C); năng suất ép 10kg/h. Dầu hạt cải sau ép ựược ly tâm ở tốc ựộ 3.500 vòng/phút trong thời gian 15 phút ựể tách cặn. Tắnh toán hiệu suất ép dầụ Thắ nghiệm ựược lặp lại 3 lần với khối lượng nguyên liệu là 5kg/lần.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 36
Phương pháp 2 (PP2): Ép kiệt 2 lần.
Chúng tôi thắ nghiệm ép dầu hạt cải với cùng thiết bị và các thông số của bột chưng sấy như trên với áp lực hơi 2,0 kg/cm2 (tương ứng với nhiệt ựộ gia nhiệt trong thùng là 600C); năng suất ép 12kg/h. Sau ựó khô dầu hạt cải ựược ựưa tiếp trở lại thùng tiếp liệụ điều chỉnh năng suất ép lần 2 là 10 kg/h. Dầu hạt cải thu ựược ựem ly tâm ở tốc ựộ 3.500 vòng/phút trong thời gian 15 phút ựể tách cặn. Sau ựó lấy mẫu dầu hạt cải thu ựược qua 2 lần ép kiệt ựể tắnh toán xác ựịnh hiệu suất thu hồi dầụ Thắ nghiệm ựược lặp lại 3 lần với khối lượng nguyên liệu là 5kg/lần.
- Phương pháp 3 (PP3): Trắch ly bằng n-hexan (2 lần)
Cách tiến hành: Cân 5 kg nguyên liệu hạt cải dầu ựã ựược nghiền mịn tới kắch thước ≤ 1,0 mm. Sau ựó, trắch ly ựộng lượng nguyên liệu ựó 2 lần với dung môi n - hexan ở nhiệt ựộ 600C, thời gian trắch ly lần 1 là 3 giờ, lần 2 là 2 giờ, tốc ựộ quay 40 vòng/phút; tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 1/11 (1/6+1/5). Dịch trắch ly ựược lọc và ựuổi sạch dung môi trên thiết bị bốc hơi bản mỏng ở nhiệt ựộ khoảng 600C ựể thu nhận dầu hạt cảị Thắ nghiệm ựược lặp lại 3 lần với khối lượng nguyên liệu là 5kg/lần.
Cách tắnh hiệu suất khai thác dầu hạt cải:
Hiệu suất khai thác dầu ựược xác ựịnh theo công thức:
X =
Trong ựó:
X: Hiệu suất khai thác dầu (%). M1: khối lượng dầu hạt cải thu ựược. M2: khối lượng dầu có trong nguyên liệụ
3.2.3 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng các yếu tố công nghệ ựến quá trình khai thác dầu hạt cải khai thác dầu hạt cải
3.2.3.1 Ảnh hưởng của kắch thước bột nghiền ựến hiệu suất ép dầu
Hạt cải dầu ựược nghiền và qua rây tới các kắch thước 0,4 mm; 0,6 mm, và 0,8 mm ựể phân loại ra các ựộ mịn khác nhaụ Mỗi thắ nghiệm ựược lặp lại 3 lần, khối lượng 5 kg bột nghiền/lần ở cùng ựiều kiện công nghệ: Nhiệt ựộ chưng 1000C, thời
M1 x 100
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 37 gian chưng 45 phút, nhiệt ựộ sấy 900C, thời gian sấy 15 phút. Ép trên thiết bị ép Hàn Quốc của Công ty Shinsung machinery, Soeul với nhiệt ựộ ép 600C, năng suất ép 10kg/h. Sau khi ép, dầu ựược ly tâm ựể tách cặn. Tắnh toán hiệu suất ép dầụ
3.2.3.2 Ảnh hưởng của thời gian chưng ựến hiệu suất ép dầu
Chúng tôi tiến hành chưng bột nghiền có kắch thước ựã chọn ở 1000C với các thời gian chưng: 40 phút, 45 phút, 50 phút, 55 phút. Khối lượng mỗi mẫu thắ nghiệm ựược thực hiện là 5 kg, lặp lại 3 lần ở cùng ựiều kiện công nghệ: nhiệt ựộ sấy 900C, thời gian sấy 15 phút. Ép trên thiết bị ép Hàn Quốc của Công ty Shinsung machinery, Soeul với nhiệt ựộ ép 600C, năng suất ép 10kg/h. Sau khi ép, dầu ựược ly tâm ựể tách cặn. Tắnh toán hiệu suất ép dầụ
3.2.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt ựộ sấy ựến hiệu suất ép dầu
Tiến hành sấy nguyên liệu là bột hạt cải dầu ựã chưng ở 1000C với các nhiệt ựộ sấy: 800C, 850C, 900C và 950C. Khối lượng mỗi thắ nghiệm là 5 kg bột nghiền, lặp lại 3 lần ở cùng ựiền kiện công nghệ: kắch thước bột nghiền và thời gian chưng ựã lựa chọn ở các nghiên cứu trên, thời gian sấy 15 phút. Ép trên thiết bị ép Hàn Quốc của Công ty Shinsung machinery, Soeul với nhiệt ựộ ép 600C, năng suất ép 10kg/h. Sau khi ép, dầu ựược ly tâm ựể tách cặn. Tắnh toán hiệu suất ép dầụ
3.2.3.4 Ảnh hưởng của thời gian sấy ựến hiệu suất ép dầu
Sau khi nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ (ựộ mịn nguyên liệu, thời gian chưng, nhiệt ựộ sấy) chúng tôi tiếp tục thực hiện các thắ nghiệm với khối lượng bột nghiền là 5 kg/thắ nghiệm. Các thắ nghiệm ựược tiến hành ở các thời gian sấy: 10 phút, 12 phút, 15 phút, mỗi thắ nghiệm ựược lặp lại 3 lần ở cùng các ựiều kiện công nghệ ựã lựa chọn ựược ở trên. Ép trên thiết bị ép Hàn Quốc của Công ty Shinsung machinery, Soeul với nhiệt ựộ ép 600C, năng suất ép 10kg/h. Sau khi ép, dầu ựược ly tâm ựể thu nhận dầu hạt cải thô. Tắnh toán hiệu suất ép dầụ
3.2.3.5. Ảnh hưởng của nhiệt ựộ ép ựến hiệu suất ép dầu