Sử dụng 2 phương pháp:
- Phương pháp 1: loại nước trực tiếp bằng Na2SO4
- Phương pháp 2: loại nước bằng cách hòa tan phụ phẩm trong dung môi n-hexan
3.4.3. Nghiên cứu công nghệ chiết tách các acid béo từ cặn khử mùi dầu ñậu tương
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 27 + Xác ñịnh các ñiều kiện công nghệ etyl este hóa các acid béo trong cặnkhử mùi dầu ñậu tương bao gồm: lựa chọn chất xúc tác thích hợp và các thông số như: tỷ lệ các chất tham gia phản ứng, nhiệt ñộ phản ứng và thời gian phản ứng
+ Xác ñịnh các ñiều kiện công nghệ cho quá trình chưng cất phân ñoạn chân không hỗn hợp các etyl este của các acid béo: số ñĩa lý thuyết của cột tách phân ñoạn và áp suất chân không
3.4.4. Nghiên cứu công nghệ thu nhận và tinh chế vitamin E
+ Nghiên cứu tách phytosterol ñể thu nhận vitamin thô
+ Nghiên cứu công nghệ tinh chế vitamin E: lựa chọn hệ dung môi, nhiệt ñộ và thời gian kết tinh
3.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.5.1. Các phương pháp phân tích
3.5.1.1. ðộẩm của nguyên liệu ñược xác ñịnh bằng phương pháp chưng cất với Toluen theo TCVN 6120:2007[7]
Dụng cụ gồm bình cầu, ñược nối với ống sinh hàn qua bộ phận xác ñịnh lượng nước. Bộ phận này bao gồm bầu ngưng tụ, bộ phận chia vạch và ống dẫn hơi. Bộ phận chia vạch ñược chia ñộ ñến 0,1 ml. Sau quá trình cất nước sẽ ngưng tụ ởñây vì vậy ta có thể ñọc ñược dễ dàng lượng nước chứa trong vật liệu ñem thử. Nguồn nhiệt thích hợp là bếp ñiện có biến trở hoặc ñun cách dầu.
Cách tiến hành
- Cho vào bình cầu ñã ñược làm khô 200 ml toluen (hoặc xylen), 2ml nước. Lắp dụng cụ (ñã ñược sấy khô). Cất khoảng 2 giờ. Ðể nguội trong 30 phút. Ðọc thể tích nước cất ñược ởống hứng, chính xác ñến 0,05 ml.
- Thêm vào bình cầu một lượng mẫu ñã cân chính xác tới 0,01 g có chứa khoảng 2- 3 ml nước. Thêm vài mảnh ñá bọt (ñá sôi). Ðun nóng nhẹ, khi toluen ñã bắt ñầu sôi thì ñiều chỉnh nhiệt ñể cất với tốc ñộ 2 giọt trong 1 giây. Khi ñã cất ñược phần lớn nước sang ống hứng thì nâng tốc ñộ cất lên 4 giọt trong 1 giây. Tiếp tục cất cho ñến khi mực nước cất ñược trong ống hứng không tăng lên nữa.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 28 Dùng 5-10 ml toluen rửa ống sinh hàn. Cất thêm 5 phút nữa. Tách bộ phận cất ra khỏi nguồn nhiệt. Nếu còn có những giọt nước ñọng lại trên thành ống sinh hàn thì dùng 5 ml toluen ñể rửa kéo xuống. Khi lớp nước và lớp toluen ñã ñược phân tách hoàn toàn, ñọc thể tích nước trong ống hứng. Ðộ ẩm (x %) của nguyên liệu ñược tính theo công thức sau:
V1: số ml nước cất ñược sau lần cất ñầu V2: số ml nước cất ñược sau lần cất thứ hai p: số g mẫu ñã cân ñem thử
3.5.1.2. Hàm lượng phytosterol ñược phân tích bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao
Các ñiều kiện cột sắc ký pha ñảo (C8 và C18), các hệ dung môi triển khai acetonitril (ACN): ñệm phosphate 0,025M với các tỷ lệ khác nhau (90:10, 93:7, 95:5), tại các pH ñệm khác nhau (5,3; 5,8; 6,5; 4,8) và thay ñổi tốc ñộ dòng khác nhau (1,0; 1,2; 1,5 ml/phút) trên máy HPLC SHIMADZU LC-20A series 2000- PDA detector.
Dung dịch thử: dịch phytosterol thu ñược hòa trong 2ml MeOH.
Dung dịch chuẩn: hòa tan 20 mg phytosterol trong 100ml MeOH. Các dịch ñược lắc siêu âm 5 phút ñể hoà tan, sau ñó lọc qua màng lọc 0,45 µm trước khi bơm vào máy. Quy trình phân tích HPLC ñược xây dựng, tối ưu hoá các thông số tỷ lệ pha ñộng, pH, tốc ñộ dòng và bước sóng phát hiện và thẩm ñịnh tính tương thích hệ thống, ñộ tuyến tính, ñộ chính xác, ñộñúng (tỷ lệ phục hồi) và giới hạn ñịnh lượng (LOQ).
3.5.1.3. Chỉ số acid ñược xác ñịnh theo TCVN 6127:2007[5]
Chỉ số acid là số mg KOH cần thiết ñể trung hòa các acid tự do có mặt trong 1 g dầu. Dầu trong quá trình thủy phân tự nhiên sinh ra các acid béo tự do và glycerol. Xác ñịnh chỉ số acid là một trong những phương pháp hữu hiệu ñể xác ñịnh ñộ hư hỏng của dầu bởi quá trình thủy phân.
Cách tiến hành: cân mẫu vào bình tam giác, thêm vào ñó 30–40 ml hỗn hợp dung môi n-hexan và benzen ñã ñược trung hòa, lắc cho tan mẫu. Tiếp ñó cho vào 3 – 5 giọt chỉ thị phenolphthalein và chuẩn ñộ bằng dung dịch KOH 0,1 N ñến khi xuất hiện màu hồng nhạt và bền màu trong 30 giây. Tính kết quả:
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 29 AV = m V N × × 1 , 56 Trong ñó:
AV: chỉ số acid (mg KOH/g dầu)
N: nồng ñộñương lượng gam của dung dịch KOH V: thể tích dung dịch KOH ñã dùng khi chuẩn mẫu (ml) m: khối lượng mẫu thử (g)
56,1: khối lượng phân tử của KOH
3.5.1.4. Hàm lượng vitamin E ñược xác ñịnh theo mô tả trong Dược ñiển Việt Nam[2]
Xử lý mẫu và chuẩn vitamin E theo quy trình AOAC 992.03: chuẩn/mẫu ñược xà phòng hóa và chiết lỏng- lỏng bằng n-hexane. Dung dịch sau chiết ñược làm khô bằng cô quay chân không và ñịnh mức lại bằng 5mL methanol, ñóng vial và xác ñịnh vitamin E bằng máy sắc ký lỏng hiệu năng cao có ñầu dò UV bước sóng 280 nm, cột sắc ký pha ñảo: C18 250 x 4,6mm. ðiều kiện chạy máy: + Thể tích tiêm: 100µL. + Pha ñộng: methanol. + Tốc ñộ dòng: 2ml/phút. + Thời gian chạy: 15 phút. Tiến hành phân tích (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Tiến hành tiêm chuẩn vào máy, ghi lại sắc ký ñồ của chuẩn.
+ Tiến hành tiêm mẫu cần phân tích vào máy, ghi lại sắc ký ñồ của mẫu.
Tính toán hàm lượng vitamin E trong mẫu bằng cách so sánh diện tích peak của chất phân tích trong mẫu với diện tích của dung dịch chuẩn.
3.5.1.5. Phân tích cảm quan, chỉ tiêu vi sinh, hàm lượng kim loại nặng
Mục ñích kiểm tra cảm quan ñối với sản phẩm vitamin E của ñề tài nhằm ñánh giá các ñặc tính vật lý của sản phẩm: trạng thái, màu sắc.
- Trạng thái: sản phẩm dạng lỏng - Mầu sắc: màu vàng
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 30 - Chỉ tiêu vi sinh theo TCVN 6096-2004
- Hàm lượng kim loại nặng TCVN 6193-1996
3.5.2 Phương pháp công nghệ
3.5.2.1. Nghiên cứu xử lý phụ phẩm chế biến dầu ñậu tương ñã ñược lựa chọn
ðể quá trình etyl este hóa ñạt hiệu suất cao thì chúng tôi phải tiến hành loại H2O trong cặn dầu, nhằm tạo ñiều kiện cho phản ứng diễn ra theo chiều thuận (tạo ra este). Có 2 phương pháp ñược lựa chọn khảo sát:
- Phương pháp 1: loại nước trực tiếp bằng bằng Na2SO4, lọc cặn vô cơ qua giấy lọc ñể thu ñược nguyên liệu sạch cho quá trình thu nhận vitamin E.
- Phương pháp 2: loại nước bằng cách hòa tan phụ phẩm trong dung môi n- hexan, phần nước ở phía dưới tách ra bằng phễu chiết. Phần phía trên hòa tan trong dung môi n-hexan ñược làm khô bằng Na2SO4, lọc cặn vô cơ qua giấy lọc, rồi cô kiệt dung môi ñể thu ñược nguyên liệu sạch cho quá trình thu nhận vitamin E.
3.5.2.2. Nghiên cứu công nghệ chiết tách các acid béo từ cặn khử mùi dầu ñậu tương ðể thu nhận vitamin E từ cặn khử mùi của quá trình chế biến dầu ñậu tương, trước hết cần chiết tách hỗn hợp các acid béo có trong ñó. Quá trình chiết tách hỗn hợp acid béo trải qua hai công ñoạn: etyl este hóa các acid béo trong cặn khử mùi dầu ñậu tương và chưng cất phân ñoạn chân không tách các etyl este thu ñược. a) Xác ñịnh các ñiều kiện công nghệ etyl este hóa các acid béo trong cặn khử mùi dầu ñậu tương
Một tiêu chí quan trọng cho việc lựa chọn các giá trị thích hợp của các yếu tố công nghệ là hiệu suất phản ứng etyl este.
Hiệu suất phản ứng etyl este hóa ñược xác ñịnh theo công thức: X1= (1- b/a) x 100 (%)
Trong ñó: X1: hiệu suất phản ứng etyl este hóa
a: chỉ số acid của cặn khử mùi ban ñầu (mgKOH/g)
b: chỉ số acid của hỗn hợp sau phản ứng etyl este hóa (mgKOH/g)
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 31 Các chất xúc tác ñược lựa chọn khảo sát là: NaOH, KOH và acid H2SO4ñậm ñặc. Mỗi thí nghiệm ñược tiến hành lặp lại 3 lần với mỗi mẫu gồm: 100 g cặn khử mùi dầu ñậu tương (ñã ñược xử lý) ñược tiến hành etyl este hóa bằng etanol tuyệt ñối (99,5%) với các xúc tác nêu trên, khối lượng chất xúc tác bằng 0.8% khối lượng cặn khử mùi. ðiều kiện cho phản ứng etyl este hóa như sau: tỷ lệ etanol : cặn khử mùi là 2,5:1 (theo khối lượng); nhiệt ñộ phản ứng: 500C, thời gian phản ứng: 60 phút. Trong quá trình phản ứng, hỗn hợp phản ứng ñược khuấy trộn liên tục bằng khuấy từ. Khi phản ứng etyl este hóa kết thúc, hỗn hợp sản phẩm ñược ñem ñi ñuổi dung môi etanol trên thiết bị cô quay chân không. Sau ñó hỗn hợp ñược hòa tan trong etyl axetat ñể loại acid vô cơ bằng cách rửa với nước muối bão hòa và nước cho ñến pH= 7, rồi làm khan bằng Na2SO4. ðuổi kiệt dung môi etyl axetat trên thiết bị cô quay chân không sẽ thu ñược hỗn hợp sản phẩm của phản ứng etyl este hóa. Lấy mẫu từ hỗn hợp sản phẩm ñem ñi ñể xác ñịnh chỉ số acid, từ ñó tính ñược hiệu suất của phản ứng etyl este hóa, từñó lựa chọn xúc tác thích hợp nhất.
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ etanol : cặn khử mùi ñến phản ứng etyl este hóa
Tỷ lệ etanol : cặn khử mùi ñược khảo sát ở các mức: 2,0:1; 2,5:1; 3,0:1 và 3,5:1. Mỗi thí nghiệm ñược tiến hành lặp lại 3 lần với mỗi mẫu gồm: 100 g cặn khử mùi dầu ñậu tương (ñã ñược xử lý) với chất xúc tác ñược lựa chọn ở thí nghiệm trước. ðiều kiện cho phản ứng etyl este hóa như sau: nhiệt ñộ phản ứng: 500C, thời gian phản ứng: 60 phút. Trong quá trình phản ứng, hỗn hợp phản ứng ñược khuấy trộn liên tục bằng khuấy từ. Các bước tiến hành phản ứng etyl este hóa giống như thí nghiệm trước.
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt ñộñến phản ứng etyl este hóa
Nhiệt ñộ phản ứng ñược khảo sát là: 400C, 50, 600C, 700C và 800C. Mỗi thí nghiệm ñược tiến hành lặp lại 3 lần với mỗi mẫu gồm: 100 g cặn khử mùi dầu ñậu tương (ñã ñược xử lý) với chất xúc tác và tỷ lệ etanol : cặn khử mùi ñược lựa chọn ở các thí nghiệm trước. Thời gian phản ứng: 60 phút. Trong quá trình phản ứng, hỗn
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 32 hợp ñược khuấy trộn liên tục bằng máy khuấy từ. Các bước tiến hành phản ứng etyl este hóa giống như thí nghiệm trước.
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ñến phản ứng etyl este hóa cặn khử mùi
Thời gian phản ứng etyl este hóa cặn dầu ñậu tương ñược khảo sát ở các mức thời gian khác nhau: 40, 50, 60, 70 và 80 phút. Mỗi thí nghiệm ñược tiến hành lặp lại 3 lần với mỗi mẫu gồm: 100g cặn khử mùi dầu ñậu tương (ñã ñược xử lý) với chất xúc tác và các ñiều kiện: tỷ lệ etanol : cặn khử mùi, nhiệt ñộ phản ứng ñược lựa chọn ở các thí nghiệm trước. Trong quá trình phản ứng, hỗn hợp phản ứng ñược khuấy trộn liên tục bằng khuấy từ.
b. Xác ñịnh các ñiều kiện công nghệ cho quá trình chưng cất phân ñoạn chân không hỗn hợp các etyl este của các acid béo
Sau phản ứng etyl este hóa các acid béo có trong cặn khử mùi dầu ñậu tương cần tiến hành chưng cất phân ñoạn chân không ñể tách etyl este của các acid béo trong hỗn hợp sản phẩm sau phản ứng. Quá trình chưng cất phân ñoạn chân không phụ thuộc nhiều vào hai yếu tố: loại thiết bị chưng cất (số ñĩa lý thuyết của cột tách ) và áp suất chân không.
Hiệu suất tách ñược tính theo công thức sau: X2 = % (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong ñó:
X2: hiệu suất tách etyl este của các acid béo (%)
m1: khối lượng etyl este của các acid béo có trong hỗn hợp trước chưng cất (g) m2: khối lượng etyl este của các acid béo thu ñược từ quá trình chưng cất (g)
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của sốñĩa lý thuyết của cột tách ñến quá trình tách
các etyl este của các acid béo
Chúng tôi khảo sát chưng cất phân ñoạn chân không etyl este của các acid béo với sốñĩa lý thuyết của các cột tách phân ñoạn là 15 và 30 ñĩa, ñồng thời chưng cất không có cột tách (mẫu ñối chứng). Áp suất chân không là 5 mbar, nhiệt ñộ ñỉnh:
m2 x 100 m1
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 33 198 – 2250C. Mỗi thí nghiệm ñược tiến hành lặp lại 3 lần, mỗi mẫu 50 g hỗn hợp sản phẩm sau phản ứng etyl este hóa cặn khử mùi dầu ñậu tương. Sản phẩm etyl este thu ñược từ quá trình chưng cất phân ñoạn chân không ñược ñem cân xác ñịnh khối lượng và tính hiệu suất tách.
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất chân không ñến quá trình tách các etyl este
của các acid béo
Áp suất chân không ñược tiến hành khảo sát ở các mức: 2, 5 và 10 mbar, nhiệt ñộñỉnh tùy thuộc vào từng mức áp suất. Sốñĩa lý thuyết của thiết bị chưng cất ñược lựa chọn ở thí nghiệm trước. Mỗi thí nghiệm ñược tiến hành lặp lại 3 lần, mỗi mẫu 50 g hỗn hợp sản phẩm sau phản ứng etyl este hóa cặn khử mùi dầu ñậu tương. Sản phẩm etyl este thu ñược từ quá trình chưng cất phân ñoạn chân không ñược ñem cân xác ñịnh khối lượng và tính hiệu suất tách.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 34
3.5.2.3. Nghiên cứu công nghệ thu nhận và tinh chế vitamin E
a. Nghiên cứu tách phytosterol ñể thu nhận vitamin E thô
+ Lựa chọn dung môi kết tinh phytosterol thích hợp
Dung môi kết tinh ñóng vai trò quan trọng trong quá trình kết tinh phytosterol nói riêng và kết tinh các hợp chất hữu cơ nói chung. Các dung môi ñược lựa chọn ñể kết tinh phytosterol là: metanol, etanol và axeton. Mỗi thí nghiệm ñược tiến hành lặp lại 3 lần, mỗi mẫu 10 g sản phẩm sau khi tách etyl este của các acid béo, ñược hòa trong etanol với lượng tối thiểu ñủ hòa tan thành dịch lỏng ñồng nhất ở nhiệt ñộ 450C, rồi làm nguội ñến nhiệt ñộ 50C, ñể yên ở nhiệt ñộ này trong khoảng 1 giờñể tinh thể phytosterol ñược kết tinh bền vững. Sau ñó tiến hành ly tâm tách phần chất kết tinh ra. Quá trình kết tinh phytosterol ñược lặp lại như vậy thêm 1 lần nữa. Gộp tinh thể phytosterol thu ñược từ 2 lần kết tinh ñem cân và tính hiệu suất tách phytosterol theo công thức:
X3 = %
Trong ñó:
X3: hiệu suất tách phytosterol (%)
m3: khối lượng phytosterol có trong sản phẩm sau khi tách etyl este (g) m4: khối lượng phytosterol thu ñược từ quá trình kết tinh (g)
+ Xác ñịnh số lần kết tinh phytosterol thích hợp
Quá trình kết tinh cần lặp ñi lặp lại vì vậy cần xác ñịnh số lần kết tinh thích hợp cho từng loại chất cần kết tinh. Chúng tôi tiến hành khảo sát số lần kết tinh phytosterol 1 – 4 lần với loại dung môi kết tinh ñược lựa chọn ở thí nghiệm trước. b. Nghiên cứu công nghệ tinh chế vitamin E
Có nhiều phương pháp tinh chế vitamin E nhưng phương pháp thường ñược hay sử dụng là phương pháp kết tinh lạnh với hệ dung môi thích hợp. Các yếu tố ñược tiến hành khảo sát là: hệ dung môi, tỉ lệ dung môi : vitamin E thô, nhiệt ñộ và thời gian.
m4 x 100 m3
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 35 Hiệu suất tinh chế vitamin E ñược tính toán dựa trên công thức sau:
X4 = %
Trong ñó:
X4: hiệu suất tinh chế vitamin E (%) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
m5: khối lượng vitamin E thô thu ñược sau khi tách phytosterol (g)
m6: khối lượng vitamin E tinh thu ñược từ quá trình tinh chế vitamin E (g)