M Ở ĐẦU
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
ảnh hưởng đến chát lượng carrageenan sau này.
- Xử lý enzyme viscozyme: Rong sau khi rửa được đem đi xử lý enzyme với các thông số sau: lượng nước gấp 20 lần trọng lượng rong khô, Tỷ lệ enzyme/rong là: 1%, nhiệt độ xử lý: 55oC, thời gian xử lý: 60 phút.pH = 4.8
- Rửa: Mục đích là loại bỏ những tạp chất được tạo ra sau quá trình thủy phân bằng enzyme như: enzyme, glucose, chất màu, protein…tránh
ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sau khi nấu chiết.
- Nấu chiết: Rong sau khi rửa được đem đi nấu chiết trong môi
trường pH=4,8 với các thông số sau: tỷ lệ nước nấu/rong là : 55/1, thời gian nấu: 80 phút
- Lọc: Tiến hành lọc hỗn hợp qua 2 lớp vải ở nhiệt độ khoảng 70 ÷ 80oC để thu dung dịch carageenan. Mục đích của quá trình lọc ở 70 ÷ 80oC nhằm đảm bảo cho độ nhớt của dung dịch thấp, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lọc.
63
- Bổ sung KCl: Sau khi lọc, dịch lọc được bổ sung KCl 0.3% so với dịch lọc. KCl có tác dụng làm tăng sức đông của carrageenan.
- Để đông và cắt thỏi: Sau khi bổ sung KCl vào dịch lọc, dịch lọc
được để tạo gel trong môi trường tự nhiên, sau đó đem cắt sợi để rút ngắn thời gian làm đông sau này, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình
tách nước.
- Lạnh đông: Tiến hành làm đông chậm ở nhiệt độ -18 ÷ -20oC, thời
gian lạnh đông là 36 giờ. Sau đó tiến hành tan băng nhanh để tách nước ra khỏi carrageenan.
- Phơi hay sấy: Sau khi tách nước, carrageenan được đem đi phơi dưới ánh nắng mặt trời hoặc sấy ở nhiệt độ < 60oC cho đến khi đạt độẩm 18 - 20% thì bao gói và bảo quản ở nhiệt độ thường.
3.3. SẢN XUẤT THỬ SẢN PHẨM VÀ TÍNH CHI PHÍ NGUYÊN VẬT LIỆU CHO SẢN PHẨM
Từ quy trình đã đề xuất ở trên, chúng tôi tiến hành sản xuất thử sản phẩm carrageenan và tính tóan chi phí nguyên vật liệu cho sản phẩm carrageenan sản xuất theo quy trình đề xuất như sau:
Hiệu suất thu hồi carrageenan của quy trình sản xuất carrageenan xử lý bằng enzyme cellulase khoảng 38.13 %
Tính định mức cho 1 Kg sản phẩm.
Lượng nguyên liệu rong sụn cần dùng là: 13 . 38 100 1000 2622.6 g
Lượng enzyme cellulase cần dùng là: 2622.6 × 1% = 26.22 ml
Lượng KCl cần dùng là:
64
Tổng hợp chi phí nguyên vật liệu để sản xuất ra 1 kg sản phẩm thể
hiện ở bảng 3.13
Bảng 3.13. Tổng hợp chi phí nguyên vật liệu sản xuất 1kg carrageenan
STT Nguyên vật liệu
Đơn vị
tính Đơn giá Số lượng
Thành tiền (đồng) 1 Rong nguyên liệu g 40.000đ/kg 2622.6 104904 2 Enzyme ml 1.200.000đ/lít 24.35 29220 3 Muối KCl g 100000đ/kg 292.17 29217 Tổng cộng 163341
65
Hình 3.16. Hình ảnh về sản phẩm carrageenan dạng sợi
66
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 1. KẾT LUẬN
Từ kết quả nghiên cứu ở trên cho phép rút ra một số kết luận như
sau:
1) Đã xác định được một số thông số thích hợp cho công đoạn nấu chiết của quy trình sản xuất carrageenan xử lý rong bằng enzyme viscozyme L: tỷ lệ nước nấu / rong: 55/1, nhiệt độ xử lí enzyme 55oC, nồng độ enzyme 1 %, thời gian nấu là: 80 phút, môi trường nấu là: pH=4,8.
2) Đã đề xuất quy trình sản xuất carrageenan theo phương pháp xử
lý rong bằng enzyme viscozyme L và sản phẩm thử sản phẩm carrageenan theo quy trình đề xuất.
2. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
Từ kết quả thu được em nhận thấy phương pháp xử lý rong bằng enzyme là một phương pháp có tính khả thi cao, tuy nhiên cần có những nghiên cứu sâu hơn nhằm để hoàn thiện quy trình. Vì vậy em xin đưa ra
một số kiến nghị sau:
Cần tiếp tục nghiên cứu lựa chọn phương pháp lọc thích hợp nhằm tiết kiệm chi phí sản xuất cho quy trình sản xuất carrageenan ở quy mô lớn.
67
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Trọng Cẩn, Phan Thị Hiền, Nguyễn Thị Giang (1998),
Công nghệ enzyme, Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội.
2. Đống Thị Anh Đào (1999) Nghiên cứu thu nhận carrageenan từ rong sụn Kappaphycus alvarezii ở biển Ninh Thuận, Tạp chí phát triễn khoa học công nghệ.
3. Trần Thị Luyến, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn, Ngô Đăng
Nghĩa (2004), Chế biến rong biển, Nhà xuất bản Nông nghiệp Tp.Hồ Chí Minh.
4. Phạm Thị Thu Hà (2005), Nghiên cứu chiết rút carrageenan từ rong sụn, Đồ án tốt nghiệp.
5. Dương Chí Thanh (2007), Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ thu
nhận carrageenan chất lượng cao từ rong sụn, Luận văn thạc sĩ
kỹ thuật, Trường đại học Nha Trang.
6. Trang web: http://www.baothanhnienonline.com.
7. Trang web: http://www.cpkelo.com/carrageenan/structure.html. Trang web: http://www.sinhhocvietnam.com.
68
PHỤ LỤC
CÁC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
Bảng 3.1: Ảnh hưởng nồng độ viscozyme L đến hiệu suất,sức đông độ nhớt của sản phẩm Nồng độ enzyme Hiệu suất (%) Sức đông (g/cm2) Độ nhớt (cps) 0 36.33 476.3 209 0.25 31.53 485 206 0.5 35.4 532 212 0.75 35.93 545 224 1 38.13 601 250 1.25 31.73 577 238.3 1.5 34 581.5 207.7 1.75 27.93 537.5 195.3 2 26.3 493.3 158.8
Bảng 3.2: Ảnh hưởng nhiệt độ xử lí viscozyme L đến hiệu suất,sức đông độ nhớt của sản phẩm Nhiệt độ (0C) Hiệu suất (%) Sức đông (g/cm2) Độ nhớt (cps) 35 33.67 461.5 102.3 40 34.4 467 135 45 35.93 520.3 142.9 50 38.4 556.5 181.3 55 39 574 151 60 29.4 528 145
Bảng 3.3: Ảnh hưởng tỉ lệ nước nấu/rong đến hiệu suất,sức đông độ nhớt của sản phẩm
Tỉ lệ nước/ rong Hiệu suất Sức đông (g/cm2) Độ nhớt (cps)
40/1 35.4 496.67 172
45/1 36 521 195
69
55/1 38.1 576 199.3
60/1 37.66 538.3 168
Bảng 3.4: Ảnh hưởng thời gian nấu đến hiệu suất,sức đông độ nhớt của sản phẩm Thời gian nấu rong (phút) Hiệu suất Sức đông (g/cm 2 ) Độ nhớt (cps) 60 35.9 590,5 150 70 37.5 622,67 212 80 39.1 653.3 267 90 38.8 641 234.8 100 38.33 652.67 184 110 36.9 577 150.5
Bảng 3.5: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất,sức đông độ nhớt của sản phẩm pH Hiệu suất (%) Sức đông (g/cm2) Độ nhớt (cps) 4 23.33 538.8 137.9 4.2 26.67 552 154.9 4.4 26.06 549 245.3 4.6 34.2 592 207 4.8 41 621 255.6 5 39.26 597 238.3 5.2 35.67 583.3 174.9 5.4 34.67 476.5 161 5.6 34.73 441 133.3 5.8 29.67 443.3 98.9