Sản xuất K-carrageenan từ rong sú Kappaphycus striatum đƣợc nuôi trồng ở Cam Ranh-Khánh Hòa. Rong sau khi thu nhận, đƣợc phơi khô đến độ ẩm 30% và dùng làm nguyên liệu chính thu nhận K-carrageenan.
Kappa carrageenan đƣợc sử dụng do chính nhóm tự sản xuất tại phòng thí nghiệm. Đảm bảo yêu cầu vệ sinh và đảm bảo chất lƣợng
Hình 2.1. Quy trình sản xuất K-carrageenan
Thuyết minh quy trình
Nguyên liệu: Sử dụng rong sú khô với khoảng 30% từ rong tƣơi nuôi trồng tại Cam Ranh-Khánh Hòa, mẫu này đƣợc thu hoạch vào 01/03/2013. Sau khi đem mẫu về phòng thí nghiệm, rong đƣợc sơ chế, loại bỏ tạp chất. Tiếp theo, tiến hành xác định khối lƣợng.
Ngâm nƣớc: Mục đích đƣa về trạng thái ban đầu của rong, loại bỏ bớt muối khoáng và các tạp chất có trong rong và loại bỏ các chất mùi tanh, tạo độ trƣơng nở
Ngâm nƣớc thời gian: 1 giờ, nhiệt độ 300C
Nấu thời gian: 2 giờ, nhiệt độ: 80 ÷ 850C Lọc ly tâm Vận tốc quay: 3400 vòng/phút Kết tủa KCl Làm lạnh 2 giờ
Rã đông – tan giá lần 1 Rã đông – tan giá lần 2
Cấp đông
Thời gian 24 giờ, Nhiệt độ -200C
Cấp đông Thời gian 24 giờ
Nhiệt độ -200C
Nấu cách thủy Sấy bằng năng lƣợng
mặt trời Đóng gói - Bảo quản
giúp thuận lợi cho quá trình nấu tiếp theo. Rong đƣợc ngâm nƣớc với tỷ lệ 1:20, thời gian ngâm là 1 giờ.
Chú ý: Không ngâm rong ở nhiệt độ trên 300C vì các đoạn carrageenan với
khối lƣợng phân tử thấp hòa tan trong nƣớc làm giảm hiệu suất thu hồi carrageenan.
Nấu: Tiến hành nấu chiết carrageenan, tỷ lệ nƣớc gấp 60 lần so với lƣợng rong khô. Nấu ở nhiệt độ ổn định 80 đến 850C, thời gian nấu 2 giờ, khuấy đảo nhẹ nhàng, thƣờng xuyên để thúc đẩy quá trình hòa tan carrageenan trong dịch chiết, đồng thời tránh hiện tƣợng bị đóng cháy ở đáy nồi.
Không nên nấu ở nhiệt độ quá cao sẽ làm cắt mạch carrageenan, nếu ta khuấy mạnh thì dịch sẽ bị nổi bọt. Nếu nấu ở nhiệt độ thấp thì cấu trúc tế bào rong không bị phá vỡ triệt để ảnh hƣởng đến hiệu suất và chất lƣợng carrageenan.
Lọc: sau khi nấu chiết, tiến hành lọc trên máy ly tâm với thời gian lọc 50 phút, vận tốc quay là 3400 vòng/phút. Sau ly tâm thu đƣợc dịch chiết với carrageenan thô.
Kết tủa bằng dung dịch KCl: dịch lọc thu đƣợc đem đi xác định khối lƣợng và tiến hành pha dung dịch KCl. Tiến hành pha KCl 30% nhƣ sau:
Xác định khối lƣợng carrageenan thô mcarrageenan khô = mdịch lọc * Y
Trong đó
mcarrageenan khô: khối lƣợng carrageenan thô thu đƣợc, g mdịch lọc: khối lƣợng dịch lọc thu đƣợc, g
Y: hàm lƣợng chất khô trong dịch chiết, %
Từ khối lƣợng carrageenan, suy ra khối lƣợng KCl cần bổ sung: Cứ 1 gam carrageenan thô 1 gam KCl
KCl trƣớc khi bổ sung vào dịch lọc thì đƣợc pha với nƣớc theo tỷ lệ 1/3 rồi nâng nhiệt cả dịch lọc và dung dịch pha KCl lên 700C. Sau đó, tiến hành đổ dung dịch KCl vào dịch lọc từ từ và vừa đổ vừa khuấy.
Cấp đông, tan giá lần 1: để định hình tạo thạch. Sau khi định hình thành khối thạch, dùng dao cắt sợi và thỏi nhỏ (bề rộng 1 x 1,5 cm) rồi cho vào các túi polyetylen. Mục đích của công đoạn này là tạo cho quá trình làm đông tách nƣớc đƣợc dễ dàng.
Sau khi cho vào túi polyetylen thì đặt túi vào tủ đông tại phòng thí nghiệm trong 24 giờ, nhiệt độ ở -200C. Sau đó túi polyetylen đem đi ra đông tan giá để loại nƣớc. Tan giá ở nhiệt độ phòng để loại bớt nƣớc và khoáng thừa trong gel K- carrageenan.
Gia nhiệt: cho gel K-carrageenan vào nồi, sau đó tiến hành gia nhiệt để chuyển gel sang dạng dung dịch.
Cấp đông, tan giá lần 2: sau khi gia nhiệt thì tiến hành làm lạnh trong 2 giờ để định hình khối thạch. Sau đó, dùng dao cắt thành các thỏi nhỏ (kích thƣớc 1 x 1,5 cm), cho vào tủ đông tại phòng thí nghiêm trong 24 giờ. Mục đích cấp đông, chuyển dung dịch sang trạng thái kết tinh.
Sau 24h, tiến hành tan giá ở nhiệt độ phòng để loại bớt nƣớc và khoáng thừa trong K-carrageenan.
Sấy: gel K-carrageenan sau khi đƣợc tách nƣớc thì đem đi sấy bằng máy sấy sử dụng năng lƣợng mặt trời đến khi đạt độ ẩm yêu cầu.
Bao gói và bảo quản: K-carrageenan khô thu đƣợc cho vào túi PE, bảo quản ở nhiệt độ thƣờng.
Sản xuất iota-carrageenan cũng tƣơng tự nhƣ K-carrageenan nhƣng có một số điểm khác.
Iota carrageenan sản xuất từ rong gai. Thời gian nấu chiết kéo dài hơn khoảng 210 phút. Kết tủa bằng dung dịch CaCl2: dịch lọc thu đƣợc đem đi xác định khối lƣợng và tiến hành pha dung dịch CaCl2. Tiến hành pha CaCl2 nhƣ sau:
Xác định khối lƣợng carrageenan thô mcarrageenan khô = mdịch lọc * Y
mcarrageenan khô: khối lƣợng carrageenan thô thu đƣợc, g mdịch lọc: khối lƣợng dịch lọc thu đƣợc, g
Y: hàm lƣợng chất khô trong dịch chiết, %
Từ khối lƣợng carrageenan, suy ra khối lƣợng CaCl2 cần bổ sung: Cứ 100g carrageenan thô 0.4 gam CaCl2
CaCl2 trƣớc khi bổ sung vào dịch lọc thì cả hai đƣợc pha với nƣớc theo tỷ lệ 1/3 rồi nâng nhiệt cả dịch lọc và dung dịch pha CaCl2 lên 700C. Sau đó, tiến hành đổ dịch CaCl2 vào dịch lọc từ từ và vừa đổ vừa khuấy.
Rồi để yên và làm nguội ở nhiệt độ lạnh trong vòng 2 giờ để định hình.
Cấp đông, tan giá lần 1: Sau khi định hình khối thạch, dùng dao cắt sợi và thỏi nhỏ (kích thƣớc 1 x 1,5 cm) rồi cho vào các túi polyetylen. Mục đích của công đoạn này là tạo cho quá trình làm đông tách nƣớc đƣợc dễ dàng.
Sau khi cho vào túi polyetylen thì đặt thạch vào trong tủ đông tại phòng thí nghiệm trong 24 giờ, nhiệt độ -200C. Sau đó, túi polyetylen đem đi rã đông tan giá để loại nƣớc. Tan giá ở nhiệt độ phòng để loại bớt nƣớc và khoáng thừa trong gel iota-carrageenan.
Gel iota-carrageenan đƣợc sấy bằng máy sấy năng lƣợng mặt trời đến khi độ ẩm đạt yêu cầu.
Cho sản phẩm vào túi PE và đem đi bảo quản.
Theo Luật thực phẩm của Mỹ và Tiêu chuẩn Châu Âu carrageenan thực phẩm phải đạt các tiêu chuẩn sau:
Bảng 2.3. Chỉ tiêu carrageenan [42]
Tên chỉ tiêu Giá trị
Hàm lƣợng galactan chứa gốc sunfat 18 40%
Độ nhớt dung dịch 1,5% carrageenan ở 750
C >5
Khối lƣợng phân tử >100 kDa
Hàm lƣợng tro tối đa 40%
Hàm lƣợng kim loại nặng (Cd, Pb, Sn, Hg) 1 3 mg/kg