M Ở ĐẦU
3.1.1Xác định nồng độ enzyme trong công đoạn xử lý
Tiến hành 9 mẫu thí nghiệm xử lý rong sụn bằng enzyme viscozyme L ở
nhiệt độ 55oC trong khoảng thời gian là 60 phút, pH = 4.8, với tỷ lệ
enzyme sử dụng là : mẫu1(0%), mẫu 2(0.25 %)… mẫu 9(2%) . Các mẫu thí nghiệm đều sử dụng 0,15g rong. Sau khi xử lý rong được sử dụng để
nấu chiết carrageenan ở nhiệt độ 90 - 950C, trong thời gian 60 phút. Sau khi nấu, ép, lọc sấy khô thu carrageenan và đánh giá hiệu suất, độ nhớt, sức đông của carrageenan. Kết quả đánh giá được thể hiện ở các hình: 3.1, 3.2 và 3.3.
45
Hình 3.1. Ảnh hường của nồng độ xử lí bằng enzyme viscozyme L đến hiệu suất thu nhận carrageenan
Hình 3.2. Ảnh hường của nồng độ xử lí bằng enzyme viscozyme L đến sức
46
Hình 3.3. Ảnh hường của nồng độ xử lí bằng enzyme viscozyme L đến độ
nhớt carrageenan
Từ kết quả nghiên cứu ở bảng 3.1 và các hình 3.1, 3.2 và 3.3 cho thấy:
Về mặt hiệu suất thu carrageenan: kết quả phân tích ở hình 3.1 cho
thấy nồng độ emzyme có ảnh hường đến hiệu suất thu nhận
carrageenan. Khi tăng nồng độ enzyme từ 0-1% thì hiệu suất thu nhận carrageenan tăng và đạt cao nhất khi nồng độ enzyme đạt 1%.
Nếu tiếp tục tăng lớn hơn 1% thì hiệu suất thu carrageenan lại giảm.
Kết quả này có thể giải thích là do bản thân viscozyme có khả năng
cắt các liên kết của carrageenan. Vì vậy khi nồng độ enzyme cao sẽ
thủy phân làm giảm hiệu suất của hỗn hợp.
Về mặt sức đông của carrageenan: kết quả phân tích ở hình 3.2 cho
thấy nồng độ enzyme có ảnh hường đến sức đông của carrageenan.
47
cực đại khi nồng độ enzyme là 1%. Khi tiếp tục tăng nồng độ
enzyme từ 1-2% thì sức đông giảm dần. Kết quả này có thể giải thích là do bản thân viscozyme có khả năng cắt các liên kết của carrageenan. Vì vậy khi nồng độ enzyme cao sẽ thủy phân làm giảm sức đông của hỗn hợp.
Về mặt độ nhớt của carrageenan: kết quả phân tích ở hình 3.3 cho thấy: nồng độ enzyme cũng có ảnh hường đến độ nhớt của carrageenan. Khi tăng nồng độ enzyme từ 0-1% thì độ nhớt cũng
tăng dần và đạt cực đại khi nồng độ enzyme la 1%. Khi tiếp tục tăng
nồng độ en zyme từ 1-2% thì độ nhớt giảm dần. Kết quả này cũng
có thể giải thích tương tự như trên.
Từ phân tích ở trên cho thấy hiệu suất thu carrageenan,sức đông,độ nhớt của carrageenan lớn nhất khi nồng độ enzyme viscozyme sử dụng để xử lí rong là 1%. Như vậy nồng độ enzyme viscozyme sử dụng để xử lí rong sụn 1% là phù hợp và được lựa chọn thông số cố định cho các thí nghiệm nghiên cứu sản xuất carrageenan sau này.
3.1.2. Xác định nhiệt độ xử lý enzyme thích hợp
Tiến hành 6 mẫu thí nghiệm nghien cứu xử lý rong sụn bằng enzyme viscozyme L ở các nhiệt đô khác nhau : Mẫu 1: xử lí ở nhiệt độ 35oC, mẫu 2: 40oC, mẫu 3: 45oC,… mẫu 6: 60oC, các mẫu thí nghiệm đều xử lí trong khoảng thời gian là 60 phút, pH = 4.8, với tỷ lệ enzyme sử dụng là
1%. Và lượng rong sử dụng là 0,15g. Sau khi xử lý rong được dùng để
nấu chiết carrageenan trong thời gian 60 phút. Sau khi nấu, ép, sấy khô
thu carrageenan và đánh giá hiệu suất, độ nhớt, sức đông của
48
Hình 3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzyme đến hiệu suất thu nhận của carrageenan
Hình 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzyme đến sức đông của carrageenan
49
Hình 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzyme đến độ nhớt của carrageenan
Từ kết quả nghiên cứu ở bảng 3.2 và các hình 3.4, 3.5, 3.6 cho thấy:
- Về hiệu suất thu nhận carrageenan: Kết quả phân tích ở hình 3.4 cho thấy nhiệt độ xử lý enzyme có ảnh hưởng đến hiệu suất thu nhận carrageenan. Khi tăng nhiệt độ xử lý enzyme từ 50oC đến 55oC thì hiệu suất thu carrageenan tăng lên. Nhưng khi nhiệt độ tăng lớn hơn 55oC thì hiệu suất giảm xuống. Kết quả này có thể giải thích là khi nhiệt độ xử lý enzyme lớn hơn 55oC, carrageenan bị thủy phân cắt mạch làm hàm
lượng carrageenan thu được giảm dẫn đến hiệu suất thu carrageenan
giảm. Khi nhiệt độ nhỏ hơn 50oC thì quá trình khuếch tán của
carrageenan trong thân rong ra môi trường chậm hơn nên lượng
carrageenan thu được thấp hơn.
- Về sức đông của carrageenan: Kết quả phân tích ở hình 3.5 cho thấy nhiệt độ nấu chiết ảnh hưởng tới sức đông của carrageenan. Khi
50
độ 55oC. Nhưng khi tăng lớn hơn 55oC thì sức đông lại giảm xuống. Kết
quả này có thể giải thích là do carrageenan bị thủy phân cắt mạch ở nhiệt
độ cao làm sức đông giảm. Khi nhiệt độ nhỏ hơn 50oC thì lượng
carrageenan thu được giảm nên sức đông giảm..
- Về độ nhớt của carrageenan: Kết quả phân tích ở hình 3.6 cho thấy nhiệt độ nấu chiết ảnh hưởng tới độ nhớt của carrageenan. Khi tăng
nhiệt độ xử lý enzyme từ 50oC đến 55oC thì độ nhớt của dung dịch tăng
và lớn nhất ở nhiệt độ 55oC. Nhưng khi tăng lớn hơn 55oC thì độ nhớt lại giảm xuống. Kết quả này có thể giải thích carrageenan bị thủy phân cắt
mạch thành oligocarrageenan làm cho độ nhớt của carrageenan giảm.
Từ các nhận định trên cho thấy hiệu suất, sức đông và độ nhớt của carrageenan thu được lớn nhất ở nhiệt độ xử lý enzyme là 55 oC. Kết quả thực nghiệm này cho phép chọn nhiệt độ xử lý rong trong quá trình xử lí enzyme là 55 oC làm thông số cố định cho các thí nghiệm nghiên cứu sản xuất carrageenan sau này.
3.1.3. Xác định tỷ lệ nước nấu/rong trong công đoạn nấu chiết
Tiến hành 5 mẫu thí nghiệm xử lý rong sụn bằng enzyme viscozyme L ở
nhiệt độ 55oC trong khoảng thời gian là 60 phút, với tỷ lệ enzyme sử
dụng là 1%. Các mẫu thí nghiệm đều sử dụng 0,15g rong. Sau khi xử lý
rong đýợc sử dụng để nấu chiết carrageenan ở nhiệt độ 90 - 950C, trong
thời gian 60phút, nhưng tỷ lệ nước nấu/ rong khác nhau: mẫu 1: tỷ lệ nước nấu/rong là 40/1, mẫu 2: 45/1,…, mẫu 5: 60/1. Sau khi nấu, ép, lọc sấy khô thu carrageenan và đánh giá hiệu suất, độ nhớt, sức đông của carrageenan. Kết quả đánh giá được thể hiện ở các hình: 3.7, 3.8 và 3.9.
51
Hình 3.7 . Ảnh hường của tỉ lệ nước nấu/rong đến hiệu suất thu nhận carrageenan
52
Hình 3.8 . Ảnh hường của tỉ lệ nước nấu/rong đến sức đông của carrageenan
Hình 3.9 . Ảnh hường của tỉ lệ nước nấu/rong đến độ nhớt của carrageenan
53
Từ kết quả nghiên cứu ở bảng 3.3 và các hình 3.7, 3.8 và 3.9 cho thấy:
- Về mặt hiệu suất thủy phân: kết quả phân tích ở hình 3.7 cho thấy tỷ lệ nước nấu có ảnh hưởng đến hiệu suất thu nhận carrageenan.
Khi tăng tỷ lệ nước nấu so với rong trong khoảng từ 50/1 lên 55/1 thì hiệu suất thu nhận carrageenan tăng mạnh. Nhưng tiếp tục tăng tỷ lệ nước nấu/rong lớn hớn 55/1 thì hiệu suất thu nhận carrageenan chậm lại. Kết quả này có thể giải thích quá trình chiết là quá trình khuếch tán của carrageenan từ trong thân rong ra môi trường. Khi lượng carrageenan trong thân lớn thì quá trình khuếch tán mạnh, khi lượng carrageenan trong thân rong còn lại ít thì quá trình khuếch tán chậm lại. Khi đó có tăng tỷ lệ nước/rong thì quá trình khuếch tán cũng vẫn chậm và hiệu suất thu carrageenan chậm lai. Mặt khác khi tăng tỷ lệ nước trên rong nhiều còn làm lượng dịch thu nhiều dẫn tới quá trình tách nước sau này phức tạp và giá thành sản phẩm sẽ cao do chi phí sản xuất tăng. Nhưng nếu tỷ
lệ nước trên rong thấp, không tách chiết triệt để carrageenan ra khỏi màng tế bào và dịch chiết đặc dẫn tới công đoạn lọc gặp khó khăn và
hiệu suất thu nhận thấp.
- Về mặt sức đông của carrageenan: kết quả phân tích ở hình 3.8 cũng cho thấy tỷ lệ nước nấu có ảnh hưởng đến sức đông của
carrageenan. Khi tăng tỷ lệ nước nấu so với rong trong khoảng từ 50/1 lên 55/1 thì sức đông của carrageenan tăng mạnh và đạt cực đại khi tỷ lệ nước nấu/rong là 55/1. Nhưng tiếp tục tăng tỷ lệ nước nấu/rong lớn hơn
55/1 thì sức đông của carrageenan bị giảm dần. Kết quả này có thể giải thích quá trình chiết là quá trình khuếch tán carrageenan từ trong thân
54
rong ra môi trường. Khi lượng nước nấu quá lớn tạo dung dịch keo có
nồng độ thấp vì thế nên sức đông của carrageenan kém. Ngược lại lượng
nước nấu ít thì tạo dung dịch keo có nồng độ cao nên sức đông của carrageenan cao.
- Về mặt độ nhớt của carrageenan: kết quả phân tích ở hình 3.9 cho thấy tỷ lệ nước nấu cũng có ảnh hưởng đến độ nhớt của carrageenan.
Khi tăng tỷ lệ nước nấu so với rong trong khoảng từ 50/1 đến 55/1 thì độ
nhớt của carrageenan tăng và đạt cực đại khi tỷ lệ nước nấu/rong là 55/1.
Nhưng tiếp tục tăng tỷ lệ nước nấu/rong lớn hơn 55/1 thì độ nhớt của carrageenan giảm dần. Kết quả này có thể giải thích là quá trình nấu chiêt là quá trình khuếch tán carrageenan trong thân rong ra môi trường.
Khi lượng nước nấu càng nhiều thì lượng dịch keo thu được có nồng độ
càng thấp nên vì thế mà độ nhớt của carrageenan giảm.
Từ các nhận định ở trên cho thấy hiệu suất, sức đông và độ nhớt của carrageenan thu được lớn nhất khi tỷ lệ nước/rong trong công đọan nấu là 55/1. Kết quả thực nghiệm này cho phép chọn tỷ lệ nước/rong là 55/1 làm thông số cố định cho các thí nghiệm nghiên cứu sản xuất carrageenan sau này.
3.1.4. Xác định thời gian nấu thích hợp
Tiến hành 6 mẫu thí nghiệm xử lý rong sụn bằng enzyme viscozyme L ở
nhiệt độ 55oC trong khoảng thời gian là 60 phút, với tỷ lệ enzyme sử
dụng là 1%. Các mẫu thí nghiệm đều sử dụng 0,15g rong sụn. Sau khi xử lý, rong được sử dụng để nấu chiết carrageenan với tỷ lệ nước nấu so với rong là 55/1, ở nhiệt độ nấu là 90- 95oC, nhưng thời gian nấu rong khác nhau: Mẫu 1: thời gian là 60 phút, mẫu 2: 70 phút, mẫu 3: 80 phút, mẫu 4:
55
90phút, mẫu 5: 100 phút, mẫu 6 : 110 phút. Sau khi nấu, ép, lọc sấy khô thu
carrageenan và đánh giá hiệu suất, độ nhớt và sức đông của carrageenan.
Kết quả đánh giá được thể hiện ở các hình: 3.10, 3.11 và 3.12.
Hình 3.10. Ảnh hưởng của thời gian nấu đên hiệu suất thu
56
Hình 3.11. Ảnh hưởng của thời gian nấu đên sức đông của
carrageenan
Hình 3.12. Ảnh hưởng của thời gian nấu đên độ nhớt của
carrageenan
Từ kết quả nghiên cứu ở bảng 3.3 và các hình 3.10, 3.11, 3.12 cho thấy:
- Về hiệu suất thu nhận carrageenan: Kết quả phân tích ở hình 3.10 cho thấy thời gian nấu chiết ảnh hưởng hiệu suất thu nhận carrageenan. Khi tăng thời gian nấu chiết từ 70 phút đến 80 phút thì hiệu suất thu nhận tăng và đạt cực đại khi thời gian nấu chiết là 80 phút. Khi
tăng thời gian nấu lớn hơn 80 phút thì hiệu suất thu nhận lại giảm. Kết quả này có thể giải thích là khi thời gian nấu nhỏ hơn 70 phút thì thời
gian chưa đủ để phá vỡ cấu trúc rong nên một phần carrageenan chưa được chiết ra và còn nằm trong bã rong nên hiệu suất thu carrageenan
57
hấp. Khi thời gian nấu chiết dài hơn 80 phút mà lại ở nhiệt độ cao nên carrageenan bị cắt mạch nên hiệu suât thu hồi carrageenan cũng thấp.
- Về sức đông của carrageenan: Kết quả phân tích ở hình 3.11 cho thấy thời gian nấu chiết ảnh hưởng tới sức đông của carrageenan. Khi
tăng thời gian nấu từ 70 phút lên 80 phút thì sức đông cũng tăng theo và
đạt cực đại khi thời gian nấu chiết là 80 phút. Nhưng khi tăng thời gian
nấu chiết lớn hơn 80 phút thì sức đông lại giảm. Kết quả này có thể giải thích là do khi nấu chiết thời gian ngắn thì carrageenan vẫn chưa chiết hết nên sức đông thấp còn khi mà thời gian nấu quá dài thì lại làm cho carrageenan bị thủy phân cắt mạch nên sức đông cũng giảm.
- Về độ nhớt của carrageenan: Kết quả phân tích ở hình 3.12 cho thấy thời gian nấu chiết ảnh hưởng đến độ nhớt của sản phẩm. Khi tăng
thời gian nấu từ 70 phút lên 80 phút thì độ nhớt của sản phẩm tăng và đạt
cực đại khi thời gian nấu chiết là 80 phút. Nhưng khi tăng thời gian nấu
chiết lên 80 phút thì độ nhớt của carrageenan lại giảm. Kết quả này cũng có thể giải thích tương tự như trên.
Từ các phân tích ở trên cho thấy hiệu suất, sức đông và độ nhớt của carrageenan lớn nhất khi thời gian nấu là 80 phút. Kết quả thực nghiệm này cho phép chọn thời gian nấu là 80 phút làm thông số cố định cho các thí nghiệm nghiên cứu sản xuất carrageenan sau này.
3.1.5. Xác định pH thích hợp
Tiến hành 10 mẫu thí nghiệm xử lý rong sụn bằng enzyme viscozyme L ở nhiệt độ 55oC trong khoảng thời gian là 60 phút, với tỷ lệ
enzyme sử dụng là 1%. Các mẫu thí nghiệm đều sử dụng 0,15g rong. Sau khi xử lý rong được sử dụng để nấu chiết carrageenan với tỷ lệ nước nấu/rong là 55/1, ở nhiệt độ 90 - 950C, trong thời gian 80 phút, nhưng
58
với pH nấu chiết khác nhau: Mẫu 1: pH = 4, mẫu 2: pH = 4.2,… mẫu 10: pH =6. Sau khi nấu, ép, lọc thu dịch carrageenan và đánh giá hiệu suất,
độ nhớt, sức đông của carrageenan. Kết quả đánh giá được thể hiện ở các
hình: 3.13, 3.14 và 3.15.
Hình 3.13. Ảnh hưởng của pH nấu chiết đến hiệu suất thu nhận carrageenan
59
Hình 3.14. Ảnh hưởng của pH nấu chiết đến sức đông của
60
Hình 3.15. Ảnh hưởng của pH nấu chiết đến độ nhớt của
carrageenan
Từ bảng 3.4 và các hình 3.13, 3.14, 3.15 cho thấy:
- Về hiệu suất thu nhận carrageenan: Kết quả phân tích cho thấy
trong môi trường pH = 4 – 4.8 thì hiệu suất thu hồi tăng dần và đạt cực
đại ở pH = 4.8 nhưng tiếp tục tăng lên 5.8 thì hiệu suất không tăng.
- Về sức đông của carrageenan: Kết quả phân tích cho thấy trong
môi trường pH = 4 – 4.8 thì hiệu suất thu hồi tăng dần và đạt cực đại ở
pH = 4.8 nhưng tiếp tục tăng lên 5.8 thì hiệu suất không tăng.
- Về độ nhớt của carrageenan: Kết quả phân tích ở hình 3.12 cũng cho thấy tương tự như hiệu suất và sức đông
Từ kết quả trên em chọn (pH= 4.8) làm môi trường nấu chiết
carrageenan để thu carrageenan.
3.2. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẢN XUẤT CARRAGEENAN
Từ các nghiên cứu ở trên cho phép đề xuất quy trình sản xuất
carrageenan như sau:
Rong nguyên liệu Ngâm nước và rửa
Xử lý bằng enzyme viscozyme Rửa
Nấu chiết Lọc
Tỷ lệ nước nấu/rong khô: 55/1; Thời gian nấu: 80 phút; pH =4.8 Bổ sung KCl = 0.3% Dung dịch carrageenan Nồng độ enzyme: 1% Nhiệt độ xử lí enzyme:55oC
62
* Thuyết minh quy trình:
- Rong nguyên liệu: Rong sau khi thu hái được đem rửa sạch bùn
đất tạp chất bằng nước ngọt để, sau đó được đem đi phơi khô dưới ánh
nắng mặt trời đến độ ẩm khoảng 18 - 25%, hàm lượng carrageenan 24,5 % và bảo quản dùng làm nguyên liệu tách chiết carrageenan.
- Ngâm nước và rửa: Mục đích là làm cho tế bào rong trương nở
giống như trạng thái ban đầu, để enzyme dễ dàng thủy phân hơn, thời
gian ngâm khoảng 8h ÷ 10h. Sau khi ngâm nước, rong được đem rửa để
loại bớt muối và một số tạp chất khác bám trên thân rong, tránh tạp chát