L ỜI NÓI ĐẦU
1.2.6. Giải thích một số công đoạn trong công nghệ sản xuất carrageenan
* Xử lý rong trước khi nấu chiết + Xử lý rong trong môi trường kiềm. Mục đích xử lý trước khi nấu chiết:
Việc xử lý rong trước khi nấu chiết carrageenan đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất carrageenan. Công đoạn xử lý kiềm có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất và chất lượng của sản phẩm.
Xử lý rong trước khi nấu chiết nhằm loại bỏ tối đa lượng tạp chất: Chất màu, chất mùi, khoáng chất, protêin, cellulose, lipid không có lợi cho sản phẩm, đồng thời còn bào mòn lớp màng bao bên ngoài cây rong, làm suy yếu liên kết của màng tế bào chứa carrageenan từ đó rút ngắn thời gian nấu chiết, nâng cao hiệu quả và chất lượng carrageenan.
Dùng dung dịch NaOH để xử lý rong trước khi nấu chiết carrageenan có tác dụng:
- Thuỷ phân bào mòn màng cellulose và phá vỡ nhiều lớp tế bào sắc tố, khử sắc tố trong rong.
- Môi trường kiềm thuỷ phân được một số protein và lipid tan trong môi trường kiềm.
- Dùng dung dịch NaOH còn có tác dụng khử ion SO42- của carrageenan, từ đó làm tăng sức đông của carrageenan, muối hoà tan trong nước nên chúng được loại ra ngoài trong công đoạn rửa sau.
Việc sử dụng NaOH để xử lý cho rong mang lại nhiều ưu điểm, tuy nhiên một số khoáng Ca, Mg,… lại không tách ra được trong môi trường kiềm. NaOH cũng ảnh hưởng lớn đến liên kết mạch carrageenan. Cho nên cần nghiên cứu chế độ xử lý thật thích hợp về nồng độ, nhiệt độ, thời gian để tạo carrageenan có sức đông cao.
ROSO3- + 2NaOH ROH +Na2SO2 +OH-
+ Xử lý trong môi trường nước nóng .
Môi trường nước nóng có tác dụng : - Làm trương nở tế bào.
- Tách bớt một lượng nhỏ chất màu, chất khoáng hoà tan.
- Làm yếu liên kết glucozide của màng cellulose và màng tế bào cây rong.
+ Xử lý trong môi trường acid
Khi xử lý rong trong môi trường acid cũng xảy ra một số hiện tượng:
- Thuỷ phân bào mòn màng cellulose của cây rong, đồng thời nó cũng làm yếu liên kết màng tế bào chứa carrageenan, làm vỡ lớp ngoại bì chứa đầy sắc tố, loại sắc tố ra khỏi cây rong.
- Acid có tác dụng khử khoáng.
Tuy nhiên việc sử dụng acid cũng có một sốđiểm cần lưu ý là cần phải xác định thời gian, nhiệt độ, nồng độ acid cho phù hợp với từng loại rong để đảm bảo nâng cao hiệu suất thu hồi và đảm bảo chất lượng carrageenan.
Môi trường acid có những ưu điểm riêng nhưng nó cũng có những mặt hạn chế như: trong môi trường acid thì không thể tẩy được triệt để SO42- …
Do vậy mà người ta thường kết hợp xử lý kiềm và xử lý acid đểđạt được yêu cầu cao hơn, đông thời khắc phục được những hạn chế của từng môi trường.
* Quá trình nấu chiết carrageenan
Nấu chiết carrageenan là khâu quan trọng và chủ yếu của toàn bộ quy trình sản xuất carrageenan.
( ROSO2O)Ca +2HCl CaCl2 +2ROSO3H
Mục đích của khâu này là phải đạt được hiệu suất thu hồi cao và đảm bảo chất lượng carrageenan.
Quá trình nấu có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi và chất lượng carrageenan như: môi trường nấu chiết, thời gian, nhiệt độ, lượng nước, thiết bị…
+ Môi trường nấu chiết
Môi trường nấu có thể là môi trường acid, kiềm, môi trường trung tính. + Nhiệt độ nấu
Carrageenan không hoà tan trong nước lạnh và nước thường do đó muốn nâng cao hiệu suất thu hồi carrageenan phải nấu chiết ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ hoà tan của nó. Nấu chiết carrageenan trong môi trường trung tính với tỷ lệ nước nấu bằng 20 lần khối lượng rong khô, nấu ở nhiệt độ 90-950C.
Khi nấu ở nhiệt độ cao hơn thì thời gian nấu giảm đi nhưng mạch polyme của carrageenan bị phân huỷ cắt mạch làm cho sức đông của carrageenan bị giảm. nhiều tạp chất cellulose bị nhiệt phân tạo thành glucose hoà tan làm cho chất lượng của carrageenan giảm.
Khi nấu ở nhiệt độ nhỏ hơn 900C thì thời gian nấu chiết dài, mạch polyme của carrageenan bị thuỷ phân cắt mạch làm giảm sức đông của carrageenan. Mặt khác mức độ hoà tan của carrageenan giảm, từ đó làm giảm hiệu suất thu hồi carrageenan.
Vì thế quá trình nấu chiết tốt nhất nên được thực hiện ở nhiệt độ 90-950C kết hợp khuấy đảo gián đoạn tránh hiện tương bị khê ở đáy nồi, tránh hiện tượng sôi cục bộảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
+ Thời gian nấu chiết
Thời gian nấu chiết phụ thuộc vào từng loại rong, phương pháp xử lý rong trước khi nấu chiết, môi trường nấu chiết …
Thời gian nấu chiết sẽ giảm được đáng kể khi tăng nhiệt độ nấu chiết hay xử lý đặc biệt trước khi nấu chiết hoặc nấu trong môi trường acid.
Các kết quả nghiên cứu cho thấy, trong mọi trường hợp hàm lượng và độ chắc của keo rong tăng dần theo thời gian nấu chiết.Tuy vậy vẫn có một giới hạn
nào đó mà sau đó số lượng và chất lượng thành phẩm sẽ giảm xuống hẳn. Người ta gọi đó là giai đoạn giới chuyển hay tới hạn và điểm giữa là điểm tới hạn. Như vậy khi kéo dài thời gian nấu đến điểm tới hạn cho phép nâng cao dần sức đông và hàm lượng carrageenan thành phẩm.
+Tỷ lệ nước nấu (modun thuỷ áp)
Modun thuỷ áp ảnh hưởng lớn đến tỷ lệ thu hồi carrageenan và độ chắc của thạch carrageenan.
Nếu modun thuỷ áp quá cao sẽ tạo dung dịch keo có nồng độ thấp, độ chắc của thạch carrageenan yếu, khó thao tác cho công đoạn sau như ép tách nước.Thể tích chứa đựng thạch lớn, cồng kềnh gây tốn kém cho công tác tách nước. Khi modun thuỷ áp cao sẽ làm cho hiệu suất thu hồi carrageenan cao và tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn lọc được dễ dàng.
Nếu modun thuỷ áp quá nhỏ thì thạch tạo ra có độ chắc cao, khắc phục được các nhược điểm trên, nhưng lại xuất hiện những nhược điểm là: nồng độ dịch keo cao nên độ nhớt lớn làm cản trở quá trình lọc, tốc độ hoà tan carrageenan từ nguyên liệu vào môi trường nấu cũng giảm do độ nhớt cao, hệ số khuếch tán giảm, chênh lệch nồng độ giữa nguyên liệu và dung dịch giảm.
Do đó trong thực tế cần phải xác định modun thuỷ áp hợp lý cho mỗi loại rong. Modun thuỷ áp hợp lý để đạt yêu cầu sao cho sau khi nấu chiết nồng độ carrageenan của dung dịch đạt từ 1-1,5%, vì ở nồng độ này dung dịch keo thoả mãn các yêu cầu:
- Dịch thạch lọc dễ dàng. - Thạch đông chắc.
Việc xác định modun thuỷ áp được xác định theo công thức sau:
Trong đó :
N: Là lượng nước nấu (lít)
A: Hàm lượng carrageenan có trong nguyên liệu ,%. D: Sức đông của carrageenan ,g/cm2.
R: Khối lượng rong khô của mỗi lần nấu, kg. C: Hệ số phụ thuộc vào sức đông.