2.3.1.1 Sơ đồ quy trình sản xuất dự kiến
Hình 2.1. Sơ đồ qui trình sản xuất dự kiến
Thành phẩm Rong khô Cắt nhỏ Ngâm HCHO Nƣớc thải HCHO Dịch chiết Nấu Lọc
Giữ trên cột Polyteflon Rửa cột Bã Ethanol 15% Nƣớc thải Dịch rửa Rửa Nƣớc Dung dịch CaCl2 Sấy
Bao gói, bảo quản Nghiền
2.3.1.2 Giải thích quy trình a. Cắt nhỏ a. Cắt nhỏ
Mục đích: bƣớc đầu phá vỡ cấu trúc tế bào của rong, tăng diện tích tiếp xúc giữa rong và dịch chiết tạo điều kiện cho quá trình chiết rút laminaran sau này đƣợc hiệu quả hơn.
b. Ngâm formol (formaldehyt) [1].
Vai trò của formol
- Tăng khả năng khử màu.
- Hạn chế vi sinh vật tác động làm hƣ hỏngrong trong chế biến và bảo quản. - Hạn chế protein trong dịch chiết.
Mục đích của quá trình xử lý formol
Tăng cƣờng khử màu cho rong: các chất màu của rong nâu ở dạng các sản phẩm phenol, khá bền vững với nhiệt độ, ánh sáng và các môi trƣờng hóa chất. Formol sẽ liên kết với hợp chất phenol tạo thành hợp chất phenolformaldehyt làm giảm tính hòa tan và cố định chúng trên bã rong. Phƣơng pháp xử lý formol sẽ cho dung dịch chiết sáng hơn, cƣờng độ màu giảm đi đáng kể. Ngoài ra formol còn ảnh hƣởng đến độ nhớt của dịch chiết, làm giảm hàm lƣợng protein trong dịch chiết tạo điều kiện cho quá trình tách chiết laminaran sau này.
Theo nghiên cứu của Hong cho thấy formaldehyt ảnh hƣởng rất lớn đến hàm lƣợng chất màu cũng nhƣ độ nhớt trong sản phẩm alginic. Bã rong ở đây đƣợc tận dụng để tách chiết alginate cho nên việc xử lý formol là rất cần thiết.
Chế độ xử lý: hiệu quả của việc xử lý formol phụ thuộc vào thời gian, nhiệt độ
và nồng độ formol khi ngâm rong khô trong dung dịch formol.
Dựa vào các nghiên cứu xác định ảnh hƣởng của thời gian ngâm và nồng độ formol trong quá trình xử lý nguyên liệu trong công nghệ sản xuất keo alginate [1]. Từ đó có thể chọn chế độ ngâm formol nhƣ sau:
- Nồng độ formol: 1%
- Thời gian ngâm: 20 22 giờ - Nhiệt độ thƣờng
- Tỷ lệ dung dịch W/V: 1/20
c. Rửa: nhằm loại bỏ bùn đất, các tạp chất muối còn lại trong nguyên liệu. d.Nấu chiết với dung dịch CaCl2
Mục đích: CaCl2 có tác dụng chuyển acid alginic, các muối alginate hóa trị I trong tế bào rong về dạng muối alginate canxi không tan, cố định trong bã rong, không cho chúng đi vào dịch chiết tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tách chiết laminaran sau này. Trong quá trình chuyển keo rong nâu về dạng alginate canxi còn có sự hình thành các liên kết canxi với polyphenol tạo nên hợp chất không tan và cố định trong bã rong trong quá trình nấu chiết, điều này góp phần làm cho dịch chiết và sản phẩm có màu sắc sáng hơn.
Hình 2.2. Cấu trúc của alginate canxi
e. Lọc
Mục đích: tách phần bã rong và cặn ra khỏi dịch chiết. Phần bã rong sau khi lọc có thể đƣa đi sản xuất alginate.
Sau khi nấu xong, theo nguyên tắc phải tiến hành lọc nóng (60 70oC) để giảm độ nhớt của dịch chiết, tạo điều kiện cho quá trình lọc đƣợc thực hiện dễ dàng hơn.
f. Giữ trên cột Polyteflon
Mục đích: Dịch chiết sau khi nấu ngoài laminaran còn có chứa các polysacarit hòa tan khác nhƣ fucoidan, alginate, các chất màu, chất khoáng, các thành phần có
phân tử lƣợng thấp nhƣ đƣờng mannitol, các amino acid, peptid… Để thu đƣợc laminaran tinh khiết thì dịch chiết cần phải đƣa qua cột polyteflon có chứa các hạt nhựa kị nƣớc (teflon) để hấp phụ laminaran và laminaran đƣợc giữ lại trên cột. Còn các chất khác trong dịch chiết không đƣợc các hạt nhựa giữ lại sẽ theo dịch đi ra khỏi cột.
g. Rửa cột
Lần lƣợt rửa giải cột với nƣớc và cồn etylic 15%.
Đầu tiên rửa cột bằng nƣớc để loại bỏ các tạp chất, sau đó rửa bằng cồn etylic 15% nhằm tách laminaran ra khỏi các hạt nhựa và đi vào dịch rửa.
h. Sấy
Mục đích: chuyển laminaran từ dạng dịch sang dạng bột, giảm hàm lƣợng nƣớc của sản phẩm đến mức tối thiểu ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây hƣ hỏng, hạn chế các biến đổi xấu trong quá trình bảo quản và tăng thời hạn bảo quản. Ngoài ra, sấy còn đảm bảo màu sắc và độ sáng bóng cho sản phẩm.
i. Nghiền: làm cho sản phẩm có trạng thái mịn, tơi. Nâng cao giá trị cảm quan
và giá trị sử dụng của sản phẩm
j. Bao gói
Nhằm nâng cao giá trị của sản phẩm, bảo vệ và kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm.
2.3.2 Bố trí thí nghiệm
2.3.2.1 Xác định nồng độ dung dịch CaCl2
Tiến hành:
Nấu rong trong dung dịch CaCl2 ở các nồng độ: 1%; 2%; 3%; 4% và 5%. Dựa vào tài liệu tham khảo và các thí nghiệm thăm dò dự kiến tôi tiến hành nấu ở 70oC trong 120 phút. Lƣợng dung dịch CaCl2 gấp 7 lần khối lƣợng rong khô.
Sau khi thu đƣợc sản phẩm, tiến hành đánh giá cảm quan, hiệu suất laminaran thu đƣợc để chọn nồng độ CaCl2 thích hợp.
Thí nghiệm đƣợc tiến hành theo sơ đồ sau:
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nồng độ dung dịch CaCl2.
Rong khô
Xử lý Nấu chiết với d2
CaCl2 nồng độ (%) Chọn nồng độ CaCl2 thích hợp 5 1 2 3 4 Đánh giá cảm quan sản phẩm, hiệu suất laminaran thu đƣợc
2.3.2.2 Xác định tỷ lệ d2 CaCl2/rong
Sử dụng nồng độ dung dịch CaCl2 đã xác định ở thí nghiệm trƣớc, bố trí thí nghiệm với tỷ lệ dung dịch CaCl2/khối lƣợng rong là: 5/1, 6/1, 7/1, 8/1 và 9/1.
Vẫn nấu chiết rong ở 70oC trong 120 phút. Khi thu đƣợc sản phẩm tiến hành đánh giá cảm quan, hiệu suất thu laminaran để chọn ra tỷ lệ thích hợp nhất. Thí nghiệm đƣợc thực hiện theo sơ đồ sau:
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ d2 CaCl2/rong
Rong khô
Xử lý
Nấu chiết với tỉ lệ d2
CaCl2/rong (V/W)
9/1
5/1 6/1 7/1 8/1
Đánh giá cảm quan sản phẩm, hiệu suất laminaran thu đƣợc
2.3.2.3 Xác định thời gian chiết
Sử dụng kết quả của 2 thí nghiệm trên ta tiến hành nấu chiết rong trong 60 phút, 90 phút, 120 phút, 150 phút và 180 phút ở nhiệt độ 70oC.
Tiến hành đánh giá cảm quan sản phẩm, tính hiệu suất thu laminaran ở các mẫu để chọn ra thời gian chiết thích hợp.
Thí nghiệm đƣợc bố trí nhƣ hình 2.5
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian chiết
Rong khô
Xử lý
Nấu chiết với dung dịch CaCl2 trong thời gian (phút)
180
60 90 120 150
Đánh giá cảm quan sản phẩm, hiệu suất laminaran thu đƣợc Chọn thời gian chiết thích hợp
2.3.2.4 Xác định nhiệt độ chiết
Sử dụng kết quả của 3 thí nghiệm trên và tiến hành nấu chiết rong ở các nhiệt độ 50, 60, 70, 80, 90oC. Tiến hành đánh giá cảm quan, tính hiệu suất thu laminaran ở các mẫu để chọn nhiệt độ nấu chiết thích hợp.
Thí nghiệm đƣợc bố trí nhƣ hình 2.6.
Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ chiết
2.3.3 Xây dựng thang điểm cảm quan cho sản phẩm laminaran.
Bảng thang điểm cảm quan cho sản phẩm đƣợc xây dựng dựa trên phƣơng pháp cho điểm theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 3215 79)
Tiêu chuẩn này áp dụng cho công tác kiểm tra các chỉ tiêu cảm quan chung hoặc riêng biệt từng chỉ tiêu về màu, mùi, vị và trạng thái. Để từ đó đánh giá chất lƣợng thực phẩm.
Rong khô
Xử lý
Chọn nhiệt độ chiết thích hợp Nấu chiết với dung dịch
CaCl2 ở nhiệt độ (oC)
Đánh giá cảm quan sản phẩm, hiệu suất laminaran thu đƣợc
Tiêu chuẩn Việt Nam sử dụng thang điểm 20, mỗi chỉ tiêu gồm 6 bậc từ 0 điểm đến 5 điểm. Tổng hệ số quan trọng cho tất cả các chỉ tiêu đƣợc đánh giá cho 1 sản phẩm là 4.
Tổng số điểm của tất cả các chỉ tiêu cảm quan theo bảng sau:
Bảng 2.1. Mức chất lượng sản phẩm theo tổng số điểm trung bình có trọng lượng của các thành viên trong hội đồng cảm quan.
Mức Điểm Tốt 18,6 – 20,0 Khá 15,2 – 18,2 Trung bình 11,2 – 15,1 Kém 7,2 – 11,1 Rất kém 4,0 – 7,1 Hỏng 0,0 – 3,9
Sản phẩm đạt chất lƣợng khi điểm trung bình chƣa có trọng lƣợng của một chỉ tiêu bất kỳ phải đạt nhỏ nhất 2,8 và điểm chất lƣợng không nhỏ hơn 11,2.
Bảng 2.2. Danh mục chỉ tiêu và hệ số quan trọng với sản phẩm laminaran.
Tên chỉ tiêu Hệ số có quan trọng Hệ số cho từng chỉ tiêu % Màu 1,5 37,5 Mùi 0,5 12,5 Vị 0,5 12,5 Trạng thái 1,5 37,5
Bảng 2.3. Bảng điểm cảm quan của laminaran
Tên chỉ tiêu Điểm Yêu cầu
Màu sắc 5 Sản phẩm có màu trắng đục 4 Sản phẩm có màu vàng rất nhạt 3 Sản phẩm có màu vàng nhạt 2 Sản phẩm có màu vàng 1 Sản phẩm có màu vàng đậm 0 Sản phẩm có màu vàng nâu Mùi 5 Sản phẩm không mùi 4 Sản phẩm có mùi nồng rất nhẹ của cồn 3 Sản phẩm mùi nồng nhẹ 2 Sản phẩm có mùi nồng, hơi gắt 1 Sản phẩm có mùi chua 0 Sản phẩm mùi mốc Vị 5 Sản phẩm không có vị 4 Sản phẩm có vị hơi mặn 3 Sản phẩm có vị mặn 2 Sản phẩm có vị hơi đắng 1 Sản phẩm có vị đắng 0 Sản phẩm có vị đắng gắt Trạng thái
5 Sản phẩm mịn, tơi,khô, hòa tan rất tốt trong nƣớc 4 Sản phẩm mịn, khô hòa tan tốt trong nƣớc
3 Sản phẩm không mịn, khô, hòa tan khá tốt trong nƣớc 2 Sản phẩm ở dạng to nhỏ không đều nhau, khô, tan
không đều trong nƣớc
1 Sản phẩm ở dạng to nhỏ không đều,có chỗ vón cục, bị vón cục khi hòa tan trong nƣớc
0 Sản phẩm vón cục lại, bị vón cục khi hòa tan trong nƣớc
2.3.4 Các máy móc thiết bị dùng trong nghiên cứu.
- Cân phân tích Shimadzu: Giới hạn tối đa 120 gam, sai số 0,01 gam, độ chính xác 0,0001 gam.
- Cân đồng hồ: Giới hạn tối đa 100 gam, đơn vị nhỏ nhất 10 gam. - pH kế, cột Polychrome 1, tủ sấy.
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1.1 Kết quả phân tích hàm lƣợng ẩm của nguyên liệu chính
Sau khi tiến hành thí nghiệm xác định hàm lƣợng ẩm của nguyên liệu ta có kết quả theo bảng sau:
Bảng 3.1. Hàm ẩm của rong nguyên liệu
Thành phần
Nguyên liệu
Hàm lƣợng ẩm
Rong S.mcclurei khô 15%
Nhận xét
Hàm lƣợng ẩm của nguyên liệu đƣợc xác định bằng phƣơng pháp sấy đến khối lƣợng không đổi. Tiêu chuẩn hàm lƣợng ẩm của rong khô theo quy định W ≤ 22%. Ở đây hàm lƣợng ẩm của nguyên liệu rong là 15%, đạt yêu cầu so với quy định.
3.1.2 Kết quả xác định nồng độ dung dịch CaCl2
Rong khô sau khi đƣợc xử lý thì đem nấu chiết trong dung dịch CaCl2 tại các nồng độ 1, 2, 3, 4, 5 ở 70oC trong 120 phút. Các công đoạn khác đƣợc thực hiện theo hình 2.1. Sau đó tiến hành đánh giá cảm quan chất lƣợng sản phẩm, hiệu suất thu laminaran.
Kết quả thí nghiệm xác định nồng độ dung dịch CaCl2 đƣợc thể hiện ở bảng 3.2, hình 3.1 và hình 3.2
Khối lƣợng rong khô Hiệu suất
Khối lƣợng laminaran thu đƣợc 100% =
Bảng 3.2. Đánh giá màu sắc sản phẩm phụ thuộc vào nồng độ dung dịch CaCl2 Mẫu Nồng độ dung dịch CaCl2 (%) Đánh giá 1 1 Sản phẩm có màu vàng. 2 2 Sản phẩm có màu vàng nhạt. 3 3 Sản phẩm có màu vàng rất nhạt. 4 4 Sản phẩm có màu vàng rất nhạt 5 5 Sản phẩm có màu vàng rất nhạt . 16,80 16,85 17,50 17,35 17,30 15,0 15,5 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 1 2 3 4 5 Nồng độ (%) Đ iể m c ảm q u an
Hình 3.1. Điểm cảm quan của sản phẩm phụ thuộc vào nồng độ dung dịch CaCl2
0,61 0,68 0,74 0,76 0,77 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1 2 3 4 5 Nồng độ (%) H iệ u s u ất ( % )
Hình 3.2. Hiệu suất thu laminaran phụ thuộc vào nồng độ dung dịch CaCl2
Nhận xét:
Ta thấy nồng độ dung dịch CaCl2 ảnh hƣởng đến hiệu suất thu laminaran và màu sắc của sản phẩm:
- Ở nồng độ 1% hiệu suất thu laminaran đạt thấp nhất 0,61% và màu sắc của sản phẩm sẫm nhất. Nồng độ dung dịch CaCl2 tăng thì hiệu suất thu laminaran và độ sáng của sản phẩm cũng tăng dần, ở nồng độ 2% hiệu suất thu laminaran là 0,68%.
- Ở nồng độ 3% thì hiệu suất laminaran thu đƣợc là khá cao 0,74%, màu sắc của sản phẩm sáng.
- Khi nồng độ > 3% thì hiệu suất thu laminaran có tăng lên nhƣng không đáng kể, ở nồng độ 4% và 5% hiệu suất thu laminaran lần lƣợt là 0,76% và 0,77%.
Thảo luận
CaCl2 có tác dụng chuyển acid alginic, các muối alginate hóa trị I trong tế bào rong về dạng alginate canxi. Trong quá trình nấu rong, muối này không tan trong nƣớc nên đƣợc giữ lại trong bã, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tách chiết laminaran và tận dụng bã rong để tách chiết alginate. Khi nấu chiết rong với CaCl2 ở nồng độ thấp (1%, 2%) một lƣợng alginate hóa trị I không đƣợc chuyển về dạng
alginate canxi sẽ đi vào dịch chiết trong quá trình nấu làm độ nhớt của dịch tăng lên gây khó khăn cho quá trình lọc, gây thất thoát laminaran. Nồng độ thấp còn làm cho màu sắc của dịch chiết sẫm hơn do các chất màu chƣa đƣợc cố định triệt để nên đi vào dịch chiết trong quá trình nấu rong. Ở nồng độ 3% thì hiệu suất thu laminaran là 0,74%. Ở nồng độ > 3% hiệu suất thu laminaran có tăng nhƣng không đáng kể vì ở nồng độ 3% các muối aginate hóa trị I phần lớn đã đƣợc chuyển về dạng alginate canxi, các chất màu đã đƣợc cố định trên bã rong nên khi tiếp tục tăng nồng độ hiệu suất và độ sáng của sản phẩm tăng rất ít, kết quả sẽ làm tăng chi phí sản xuất.
Vì vậy chọn nồng độ dung dịch CaCl2 thích hợp là 3%.
3.1.3 Kết quả xác định tỷ lệ dung dịch CaCl2/khối lƣợng rong khô
Nấu chiết rong trong dung dịch CaCl2 ở các tỷ lệ dung dịch CaCl2/khối lƣợng rong khô (V/W) là: 5/1, 6/1, 7/1, 8/1 và 9/1. Trong đó nồng độ CaCl2 đã xác định là 3%. Tiến hành đánh giá cảm quan chất lƣợng sản phẩm và hiệu suất thu laminaran.
Kết quả thí nghiệm xác định tỷ lệ dung dịch CaCl2/khối lƣợng rong khô đƣợc thể hiện ở bảng 3.3, hình 3.3 và hình 3.4.
Bảng 3.3. Đánh giá màu sắc của sản phẩm phụ thuộc vào tỉ lệ dung dịch CaCl2/
khối lượng rong
Mẫu Tỷ lệ dung dịch CaCl2/khối lƣợng rong khô (V/W) Đánh giá 1 1 Sản phẩm có màu vàng. 2 2 Sản phẩm có màu vàng nhạt. 3 3 Sản phẩm có màu vàng rất nhạt. 4 4 Sản phẩm có màu vàng rất nhạt. 5 5 Sản phẩm có màu vàng rất nhạt.
16,25 16,60 17,50 17,45 17,10 15,0 15,5 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 5/1 6/1 7/1 8/1 9/1 Tỉ lệ Đ iể m c ảm q ua n
Hình 3.3: Điểm cảm quan của sản phẩm phụ thuộc tỷ lệ dung dịch CaCl2/khối lượng rong. 0,62 0,65 0,71 0,72 0,73 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 5/1 6/1 7/1 8/1 9/1 Tỉ lệ H iệ u su ất (% )
Hình 3.4: Hiệu suất thu laminaran phụ thuộc tỷ lệ dung dịch CaCl2 / khối
Nhận xét:
Khi lƣợng dung dịch CaCl2 gấp 5 lần khối lƣợng nguyên liệu, hiệu suất thu laminaran đạt 0,62%, màu sắc của sản phẩm sẫm.
Khi lƣợng dung dịch CaCl2/khối lƣợng nguyên liệu tăng thì hiệu suất thu laminaran tăng và màu sắc của sản phẩm cũng sáng hơn. Ở tỉ lệ 6/1 hiệu suất đạt 0,65%, ở tỉ lệ 7/1 hiệu suất laminaran thu đƣợc là 0,71%.
Và khi lƣợng dung dịch gấp > 7 lần khối lƣợng nguyên liệu thì hiệu suất thu laminaran, độ sáng của sản phẩm có tăng nhƣng không đáng kể. Ở tỉ lệ 8/1, 9/1