Sau khi trích ly và tinh chế khử các tạp chất và cô quay đến nồng độ 300Brix, ta tiến hành sấy ở các nhiệt độ khác nhau.
Chuẩn bị 4 mẫu sấy, mỗi mẫu 200ml dịch, cùng nồng độ 300Brix
Trước khi sấy đem dịch đun đến khoảng 500C để giảm độ nhớt. Khởi động thiết bị sấy phun, nâng nhiệt và tiến hành sấy ở điều kiện:
Áp suất p=1 bar.
Nhiệt độở 4 nhiệt độ khác nhau: từ 1350C đến 1500C.
Trong khi sấy cho sản phẩm vào bì PA do sản phẩm dễ hút ẩm, sau khi sấy xong một chế độ thì đem sản phẩm bao gói hút chân không.
Sau đó đánh giá cảm quan và cân sản phẩm để chọn nhiệt độ sấy thích hợp. Sơ đồ bố trí thí nghiệm: (hình 2.5)
Hình 2.5Sơ đồ bố trí thí nghiệm lựa chọn nhiệt độ sấy 2.3.5.2 Bố trí thí nghiệm lựa chọn áp suất sấy
Chuẩn bị 4 mẫu sấy, mỗi mẫu 200ml dịch, cùng nồng độ 300Brix
Trước khi sấy đem dịch đun đến khoảng 500C để giảm độ nhớt. Khởi động thiết bị sấy phun, nâng nhiệt và tiến hành sấy ở điều kiện:
vbơm =10 Nhiệt độ thích hợp đã chọn ở trên. Áp suất: thay đổi áp suất từ: 0,6 đến 0,9 bar. Dịch chiết từ vỏ quả ca cao Sấy ở nhiệt độ
Đánh giá cảm quan và cân
sản phẩm
1350C 1400C 1450C 1500C
Chọn nhiệt độ sấy thích hợp
Trong khi sấy cho sản phẩm vào bì PA do sản phẩm dễ hút ẩm, sau khi sấy xong một chế độ thì đem sản phẩm bao gói hút chân không.
Sau đó đánh giá cảm quan và cân sản phẩm để chọn áp suất sấy thích hợp. Sơ đồ bố trí thí nghiệm: (hình 2.6)
Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm lựa chọn áp suất sấy 2.3.6 Phương pháp phân tích HPLC-UV [8]
Thực hiện phân tích: cân 1 gram mẫu vào ống ly tâm 50 ml, thêm tiếp vào mẫu 20
mL nước cất. Vortex 2 phút, đánh siêu âm trong vòng 15 phút. Ly tâm lấy phần trong cho vào bình định mức 100 mL (lặp lại thêm 02 lần). Dung dịch thu được
định mức 100 mL bằng nước cất (có thể pha loãng mẫu nếu cần) qua màng lọc 13 mm, 0.45 m, thu dịch lọc -> Tiến hành phân tích trên máy HPLC/UV.
Điều kiện: - Bước sóng: 272 nm. - Pha động: ACN: dd H3PO4 0.05% / 15:85. - Tốc độ dòng: 0.5mL/phút. - Cột: C18 (250 x 4.6 mm, 5μm) – Hiệu Merck. Sấy ở áp suất (bar) Đánh giá cảm quan và cân sản phẩm 0,6 0,7 0,8 0,9 Chọn áp suất sấy thích hợp Dịch chiết từ vỏ quả ca cao
Tính kết quả: mau dm m f P V C C 0 Trong đó:
- C: hàm lượng chất phân tích có trong mẫu, tính theo mg/kg.
- C0: hàm lượng chất phân tích trong dịch chiết thông qua đường chuẩn, mg/L.
- mmau: lượng cân của mẫu thử, g. - P: độ tinh khiết của chất chuẩn. - Vdm: thể tích định mức mẫu, mL. - f: hệ số pha loãng (nếu có)
2.3.7 Phương pháp xử lý số liệu
Xử lý số liệu nghiên cứu theo phương pháp thống kê, mỗi thí nghiệm lặp 3 lần. Kết quả là trung bình cộng của các thí nghiệm lặp, xử lý số liệu bằng phần mềm SPSS phiên bản 16, vẽ đồ thị bằng phần mềm Microsoft Excel 2007.
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết quả xây dựng đường chuẩn và giản đồ sắc ký
Nhận xét:
Qua hai giản đồ phân tích HPLC-UV ta thấy Theobromin được phát hiện ở
khoảng thời gian từ 6 - 6,2 phút, ở bước sóng 272nm.
Từ sắc kí đồ Theobromin của mẫu phân tích và phương trình đường chuẩn của Theobromin ta tính được hàm lượng Theobromin trong mẫu vỏ quả ca
cao đem phân tích là 0,02mg/L.
Phần nền sắc ký đồ Theobromin của mẫu phân tích (đồ thị 3.3) có bước sóng rất cao, chứng tỏ trong mẫu phân tích có nhiều tạp chất, ảnh hưởng đến nền sắc ký của Theobromin trong mẫu vỏ ca cao khô.
Nồng độ Theobromin (mg/L) uV
Đồ thị 3.2 Sắc ký đồ của Thebromine mẫu chuẩn
Đồ thị 2.3Sắc ký đồ của Thebromine của mẫu phân tích.
Đồ thị 3.3 Sắc ký đồ của Thebromine mẫu phân tích
3.2 Kết quả phân tích HPLC-UV dịch chiết trước và sau khử tạp bằng chì axetat 10%. axetat 10%.
Bảng 3.1 Kết quả phân tích HPLC-UV dịch chiết trước và sau khử tạp bằng chì axetat 10%
Nhận xét:
Mẫu sau khi trích ly bằng cồn 70 (%V) ở thời gian 90 phút, trích ly một lần cho kết quả Theobromin 55,8 (mg/kg).
Mẫu sau trích ly cùng điều kiện đem khử tạp bằng chì axetat 10%, cho kết quả
Theobromin 67,9 (mg/kg) lớn hơn khi chưa khử tạp.
Giải thích: Phương pháp phân tích HPLC-UV phụ thuộc vào độ nhớt và tạp chất của dịch, sau khi khử tạp độ nhớt và các tạp chất giảm. Nên khi phân tích HPLC-UV hàm lượng Theobromin tăng.
Như vậy: Dùng chì axetat 10% để khử tạp không ảnh hưởng đến Theobromin, khử được các tạp chất.
3.3 Kết quả xác định lượng chì axetat 10% để khử tạp chất
Kết quả được thể hiện ở đồ thị 3.4
Nhận xét:
Từ kết quả thực nghiệm thể hiện ở đồ thị 3.4 cho thấy lượng chì axetat 10% càng lớn thì độ nhớt càng giảm từ 4,77 Cp xuống 3,53Cp. Theo đồ thị cho thấy mức độ
giảm nhiều khi cho 2,5 % chì axetat 10% vào, giảm 1,22 lần so với ban đầu 0 %.
Khi lượng chì axetat 10% tiếp tục tăng lên thì độ nhớt giảm dần, tuy nhiên mức độ
giảm chậm và không có sự khác biệt giữa 3 mẫu với nồng độ chì axetat 10% ở
7,5%, 10% và 12,5%.
Mẫu trích ly bằng cồn 70 (%V) Theobromin (mg/kg)
Mẫu trước khi khử tạp 55,8
Đồ thị 3.4 Ảnh hưởng của chì axetat 10% đến độ nhớt và độ hấp thụ màu của dịch chiết
Chú thích: Ký hiệu a, b, c, d chỉ sự khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5%.
Đồ thị 3.4 cũng cho thấy lượng chì axetat 10% càng lớn thì độ hấp thụ màu sắc ở bước sóng 436nm càng giảm từ 1,86 xuống 0,227. Theo đồ thị cho thấy mức độ
giảm nhiều khi cho 5% chì axetat 10% vào, giảm 5 lần so với ban đầu 0 %.
Sau đó, tăng lượng chì axetat 10% lên thì màu sắc giảm dần, tuy nhiên mức độ giảm chậm và không có sự khác biệt giữa chỉ số hấp thụ màu ở các lượng chì axetat 10% và 12,5%.
Giải thích:
Sau khi trích ly trong dung dịch có chứa nhiều tạp chất như: pectin, protein, chất
màu, tanin…. Đặt biệt là thành phần pectin làm cho dung dịch rất nhớt. Sau khi cho chì axetat 10% làm kết tủa các phần tử cao phân tử như pectin, protein, chất màu, tannin,.. làm độ nhớt dịch giảm.
Đến một ngưỡng nào đó thì độ nhớt không giảm nữa, như ở 10%, 12,5% độ nhớt như
nhau, vì các cấu tử lớn đã kết tủa và kết lắng không còn khả năng kết tủa nữa.
Như vậy: Từ kết quả trên ta chọn tỉ lệ chì axetat 10% là 10 %V để khử tạp chất.
3.4 Kết quả lựa chọn tỉ lệ than hoạt tính
Kết quả được thể hiện trên đồ thị 3.5
Đồ thị 3.5 Ảnh hưởng của than hoạt tính đến độ hấp thụ màu của dịch chiết Chú thích: Ký hiệua, b, c, d chỉ sự khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5%.
Nhận xét:
Đồ thị 2.3 cho thấy lượng than hoạt tính càng lớn thì độ hấp thụ màu sắc ở bước sóng 436nm càng giảm từ 0,229 xuống 0,115. Theo đồ thị cho thấy mức độ giảm nhiều khi cho 0,1g than hoạt tính vào, làm giảm 1,6 lần so với ban đầu 0g.
Khi tăng lượng than hoạt tính lên thì màu sắc giảm dần, tuy nhiên mức độ giảm chậm và không có sự khác biệt giữa 2 mẫu ở 0,2g và 0,25g.
Giải thích:
Trong quá trình khử tạp bằng Chì axetat chỉ có thể loại được các tạp chất có phân tử lượng lớn như protein, chất nhớt…còn chất màu thì vẫn chưa khử được, nên cần dùng than hoạt tính.
Than hoạt tính có tính hấp thụ lớn nên hấp thụ các chất màu và các phần tử lơ lửng,
dịch trong và không có màu.
Khi đạt đến ngưỡng cao nhất thì độ hấp thụ màu không đổi (ở 0,2 và 0,25g). Từ kết quả trên ta chọn tỉ lệ than hoạt tính là 0,2g/40ml dịch hay 1g/200ml dịch.
3.5 Kết quả đo độ hấp thụ màu của 3 phương pháp khử màu
Kết quả được thể hiện trên đồ thị 3.6
Đồ thị 3.6 Ảnh hưởng của 3 phương pháp khử màu đến độ hấp thụ màu của dịch chiết Chú thích:
1: Mẫu không khử màu 2: Mẫu khử bằng clorin
3: Mẫu khử bằng than hoạt tính
4: Mẫu khử bằng cách thay đổi dung môi
Ký hiệu a, b, c, d chỉ sự khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5%.
Nhận xét:
Theo đồ thị trên thì màu sắc của dịch chiết càng giảm khi sử dụng 3 phương pháp
Phương pháp thay đổi dung môi là dịch chiết trong nhất.
Giải thích:
Than hoạt tính có tính hấp thụ lớn nên hấp thụ các chất màu và các phần tử lơ lửng. Clorin có tính ôxi hóa mạnh nên ôxi hóa chất màu.
Trong dịch chiết vỏ ca cao thì chất màu chủ yếu là phân cực nên tan nhiều trong cồn, khi trích ly bằng cồn màu dịch chiết đậm, khi thay đổi dung môi, hòa dịch chiết vào dung môi cloroform là dung môi không phân cực nên chất màu không hòa tan. Dịch tách thành 2 lớp, chất màu và các tạp chất khác sẽ ở lớp trên, lớp dưới là cloroform (do cloroform nặng hơn cồn) và Theobromin. Loại bỏ lớp trên. Như thế đã khử được chất màu và các tạp chất khác nên dịch trong hơn.
3.6 Kết quả phân tích HPLC- UV của 3 phương pháp khử màu
Kết quả được thể hiện trên đồ thị 3.7
Nhận xét:
Hàm lượng Theobromin giảm dần đến 0 khi sử dụng 3 phương pháp khử màu.
Phương pháp thay đổi dung môi có 3,46 mg/kg Theobromin, còn 2 phương pháp kia
cho kết quả là 0 mg/kg. Như vậy, cả 3 phương pháp khử màu không hiệu quả cho quá trình chiết xuất Theobromin thô.
Giải thích:
Clorin có tính oxi hóa mạnh nên ôxi hóa cả Theobromin. Than hoạt tính có tính hấp thụ lớn nên hấp thụ cả Theobromin.
Khi thay đổi dung môi, Theobromin tan vào dung môi cloroform rất ít, và bị tổn thất lúc tách bỏ lớp trên, nên kết quả phân tích HPLC- UV thấp, chỉ 3,46 mg/kg.
Đồ thị 3.7 Ảnh hưởng của phương pháp khử màu đến hàm lượng Theobromine trong mẫu
Chú thích:
1: Mẫu không khử màu
2: Mẫu khử bằng cách thay đổi dung môi 3: Mẫu khử bằng clorin
4: Mẫu khử bằng than hoạt tính
Ký hiệu a, b, chỉ sự khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5%.
3.7 Kết quả lựa chọn nhiệt độ sấy
Được thể hiện ở bảng 3.2: Nhận xét:
Qua bảng 3.2 ta thấy:
Khi tăng nhiệt độ từ 1350C đến 1450C thì khối lượng sản phẩm tăng từ 3,484g
đến 5,094g. Khi tăng đến 1500C thì lượng sản phẩm lại giảm nhiều, và khối
Bảng 3.2 Kết quả lựa chọn nhiệt độ sấy Đánh giá cảm quan Mẫu Nhiệt độ sấy Khối lượng sản phẩm sấy (g) Màu sắc Độ mịn Mức độẩm 1 1350C 3,484 vàng nhạt hạt bột hơi lớn, ít mịn bột bị vón cục nhiều 2 1400C 4,968 vàng hạt bột nhỏ, mịn bột bị vón cục 3 1450C 5,094 vàng hạt bột nhỏ, mịn bột bị vón cục ít 4 1500C 2,970 vàng đậm hạt bột rất nhỏ, mịn bột khô, không bị vón cục
Khi nhiệt độ tăng thì màu sắc của sản phẩm đậm dần. Ở nhiệt độ 1350C màu sắc đẹp nhất màu vàng nhạt, ở nhiệt độ 1500C thì màu vàng đậm. Ở 2 chế độ
sấy nhiệt độ 1400C và 1450C thì có điểm màu sắc như nhau màu vàng.
Khi nhiệt độ tăng thì độ mịn của sản phẩm tăng dần. Ở nhiệt độ 1350C hạt bột
hơi lớn, ít mịn , ở nhiệt độ 1500C thì hạt bột rất nhỏ, mịn. Ở 2 chế độ sấy nhiệt độ 1400C và 1450C thì có điểm độ mịn như nhau hạt bột nhỏ, mịn.
Khi nhiệt độ tăng thì mức độẩm của sản phẩm giảm dần. Ở nhiệt độ 1350C bột bị vón cục nhiều, ở nhiệt độ 1500C bột khô, không bị vón cục. Nhiệt độ càng cao thì độẩm sản phẩm càng thấp.
Giải thích:
Khi nhiệt độ không khí vừa phải thì quá trình sấy diễn ra được triệt để, các vật liệu sấy được nhanh chóng bay hơi nước, sản phẩm đạt độ ẩm vừa phải nên có thể bay ra khỏi buồng sấy.
Khi tiếp tục tăng nhiệt độ sấy thì đạt độẩm khá tốt, nhưng sẽ có một ít vật liệu sấy bị cháy bám vào thành thiết bị nên khi tăng dần nhiệt độ lên 1500C thì khối lượng sản phẩm, màu sắc và mức độẩm của sản phẩm giảm.
Khi tiếp tục tăng nhiệt độ sấy thì đạt độ ẩm khá tốt nên tạo nên những hạt bột
mịn hơn.
Như vậy: Theo bảng 3.2 thì ở nhiệt độ 1450C có khối lượng sản phẩm lớn nhất (5,094g) và có màu sắc, độ mịn và mức độẩm tốt. Vậy chọn nhiệt độ sấy 1450C.
3.8 Kết quả lựa chọn áp suất sấy
Kết quả được thể hiện qua bảng 3.3
Bảng 3.3Kết quả lựa chọn áp suất sấy
Đánh giá cảm quan Mẫu Áp suất (bar) Khối lượng sản phẩm sấy (g) Màu sắc Độ mịn Mức độẩm 1 0,6 4,068 vàng hạt bột nhỏ, mịn bột bị vón cục ít 2 0,7 5,345 vàng hạt bột rất nhỏ, mịn bột khô, không bị vón cục 3 0,8 3,526 vàng hạt bột rất nhỏ, mịn bột khô, không bị vón cục 4 0,9 2,952 vàng hạt bột rất nhỏ, mịn bột khô, không bị vón cục Nhận xét: Qua bảng 3.3 ta thấy:
Khi tăng áp suất từ 0,6 bar đến 0,7 bar thì khối lượng sản phẩm tăng từ 4,068
đến 5,345g. Khi tăng đến 0,8 bar thì lượng sản phẩm lại giảm còn 3,526g.
Khi áp suất tăng thì màu sắc của sản phẩm như nhau, sản phẩm có màu vàng.
Khi áp suất tăng thì độ mịn của sản phẩm tăng. Ở 3 chế độ sấy áp suất 0,7, 0,8, 0,9 thì có điểm độ mịn như nhau hạt bột rất nhỏ, mịn.
Khi áp suất tăng thì mức độ ẩm của sản phẩm giảm. Ở 3 chế độ sấy áp suất 0,7, 0,8, 0,9 có mức độẩm như nhau bột khô, không bị vón cục.
Giải thích:
Khi áp suất khí nén tăng thì đầu phun sẽ quay nhanh hơn, các hạt sương sẽ có
kích thước nhỏ hơn, diện tích tiếp xúc với không khí nóng tăng, đồng thời hạt nhẹ và khô sẽ bị dính lại trên thành buồng sấy khối lượng sản phẩm thu hồi cao, độẩm thấp.
Nhưng khi áp suất tăng quá cao (0,8 và 0,9) thì các hạt sương sẽ rất nhỏ nhẹ
nên có thể theo khí thải thoát ra ngoài làm giảm khối lượng sản phẩm, khi áp suất cao cũng làm giảm khả năng tạo hạt của sản phẩm.
Như vậy: Theo bảng 3.2 thì ở nhiệt độ áp suất 0,7 bar có khối lượng sản phẩm lớn nhất (5,345 g) và kết quả màu sắc, độ mịn và mức độ ẩm tốt. Vậy chọn áp suất sấy 0,7 bar.
3.9 Chi phí sản xuất 10g Theobromin thô
Ta có theo thực nghiệm:
300g vỏ ca cao khô sau khi trích ly và tinh chế thu được 5g Theobromin thô. 1000g vỏ ca cao tươi sau khi sấy khô được 165g vỏ ca cao khô.
Tỉ lệ dung môi/nguyên liệu: 27/1 Tỉ lệ chì axetat 10%: 10 %V
Tỉ lệ Na2SO4 10% để khử chì axetat 10%: ½ V chì axetat 10%
Bảng 3.4 Chi phí sản xuất 10g Theobromin thô
Nguyên liệu Cần dùng Giá một đơn vị Thành tiền (VNĐ)
Vỏ quả ca cao tươi 4 kg 200đ/kg 800
Cồn 960 11 lít 20000đ/lít 220000 Chì axetat 10% 0,14 kg 180000/kg 25200 Na2SO4 10% 0,07kg 120000/kg 8400
3.10Quy trình tinh chế dịch chiết từ vỏ quả ca cao để sản xuất Theobromin thô
Sau khi tiến hành các thí nghiệm, hoàn thiện quy trình tinh chế dịch chiết từ vỏ
quả ca cao sản xuất Theobromin thô. Sơ đồ quy trình: (Hình 3.1) -Xác định chất khử màu.