Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu chiết rút tinh dầu và pectin từ vỏ bưởi để ứng dụng trong thực phẩm

Chia sẻ: Sơ Dương | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:54

Thêm vào BST

Báo xấu

45
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Nghiên cứu chiết rút tinh dầu và pectin từ vỏ bưởi để ứng dụng trong thực phẩm" đã nghiên cứu phương pháp chiết xuất tinh dầu trong vỏ bưởi, nghiên cứu phương pháp chiết tách pectin trong vỏ bưởi sau khi đã tách tinh dầu; ứng dụng sản phẩm thu được vào công nghệ chế biến thực phẩm.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu chiết rút tinh dầu và pectin từ vỏ bưởi để ứng dụng trong thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU CHIẾT RÚT TINH DẦU VÀ PECTIN TỪ VỎ BƯỞI ĐỂ ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM GVHD: ThS. Nguyễn Anh Trinh SVTH: Đặng Ngọc Lãnh Tp.HCM, tháng 8/2011
Chương 1 MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Khi Việt Nam gia nhập WTO, nền kinh tế nước ta bước sang một giai đoạn mới. Bên cạnh những thuận lợi thì vẫn còn nhiều khó khăn, thách thức lớn nhất là các doanh nghiệp Việt Nam phải cạnh tranh với các doanh nghiệp nước ngoài. Trong lĩnh vực thực phẩm cũng thế, để sản phẩm của mình có thể cạnh tranh với sản phẩm nước ngoài thì đòi hỏi các doanh nghiệp trong nước phải luôn cải tiến công nghệ để nâng cao chất lượng cũng như mẫu mã của sản phẩm. Và một yêu cầu luôn đi đôi với cải tiến công nghệ mà cũng không kém phần quan trọng đó là tìm kiếm nguồn nguyên liệu rẻ tiền, để giảm chi phí sản xuất, tăng lợi ích kinh tế nhưng vẫn đảm bảo được chất lượng và an toàn vệ sinh thực phẩm. Bưởi là một loại trái cây được trồng từ lâu đời ở nhiều nước châu Á, mỗi bộ phận đều có nhiều công dụng như: nước bưởi có thành phần tựa như insulin, giúp hạ đường huyết, có tác dụng hỗ trợ đối với bệnh nhân tiểu đường, cao huyết áp; vỏ chứa tinh dầu giúp kháng viêm, làm giãn mạch; lá bưởi vị đắng, the ,mùi thơm ,tính ấm ,có tác dụng tán hàn, tán khí, thông kinh lạc, giải cảm, trừ đờm, tiêu thực, hoạt huyết, tiêu sưng, tiêu viêm. Nhờ có ưu thế dễ trồng, sản lượng lớn, có nhiều công dụng, bưởi được trồng nhiều ở Việt Nam và được nhân dân ta rất chuộng. Đặc biệt, ngoài tác dụng nói trên, vỏ bưởi còn được tận dụng để thu hồi các tinh chất và ứng dụng vào công nghệ chế biến thực phẩm. Việc tận dụng được phế liệu từ quả bưởi, góp phần quan trọng giảm ô nhiễm môi trường, đem lại giá trị kinh tế cao. Do vậy được sự phân công của Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học, dưới sự hướng dẫn của Th.S Nguyễn Anh Trinh - giảng viên trường ĐH Nông Lâm tôi thực hiện đề tài “ Nghiên cứu chiết rút tinh dầu và pectin từ vỏ bưởi để ứng dụng trong thực phẩm” . 1
1.2 Mục đích đề tài Nghiên cứu phương pháp chiết xuất tinh dầu trong vỏ bưởi. Nghiên cứu phương pháp chiết tách pectin trong vỏ bưởi sau khi đã tách tinh dầu. Ứng dụng sản phẩm thu được vào công nghệ chế biến thực phẩm. 1.3 Nội dung đề tài Khảo sát quá trình chiết tinh dầu từ vỏ bưởi. om T l.c &G Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách hàm lượng pectin. ai ST 1.4 Yêu cầu gm AL s@ ICI Tìm ra quy trình chiết tách tinh dầu phù hợp nhất. es F in F Tìm ra quy trình chiết tách pectin phù hợp nhất. us O nb ƠN ho H yn N qu UY em Q y k ÈM da K ẠY D 2
Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về bưởi om T l.c &G ai ST gm AL s@ ICI es F in F us O nb ƠN ho H yn N qu UY em Q Hình 2.1: cây bưởi y k ÈM 2.1.1 Tên gọi da K ẠY Bưởi D Tên khoa học Citrus Maxima Burm. Thuộc họ Cam - Rutaceae. 2.1.2 Đặc điểm thực vật  Cây gỗ to, cao 10-13 m.  Cành có gai nhỏ mọc đứng ở kẽ lá.  Lá có hình trái xoan, nguyên, cuống lá có cành dài. 3
 Hoa đếu, trắng to, thơm mọc thành chùm 8 đến 10 hoa.  Quả hình cầu, cùi dày, màu sắc tùy theo giống.  Cây ra hoa, kết quả hầu như quanh năm, chủ yếu mùa hoa từ tháng 3 đến tháng 5 và mùa quả từ tháng 8 đến tháng 11. om T l.c &G ai ST Hình 2.2: Hoa bưởi gm AL s@ ICI es F in F us O nb ƠN ho H yn N qu UY em Q y k ÈM da K ẠY Hình 2.3: Quả bưởi. D 2.1.3 Phân loại Có nhiều giống trồng có quả chua, ngọt khác nhau.  Bưởi Đoan Hùng (Vĩnh Phú) quả tròn, ngọt, nhiều nước.  Bưởi Vinh, quả to có núm, ngọt, ít nước, trồng nhiều ở Hương Sơn (Hà Tĩnh).  Bưởi Phúc Trạch quả to, ngọt, nhiều nước, trồng nhiều ở Hương Khê (Hà Tĩnh).  Bưởi Thanh Trà (Huế) quả nhỏ nhiều nước, ngọt và thơm. 4
 Bưởi Biên Hoà (Đồng Nai) quả to, ngọt; nhiều nước, trồng ven sông Đồng Nai.  Bưởi đào, ruột và múi màu đỏ nhạt, thường rất chua.  Bưởi gấc, quả đỏ, chua, trồng ở ngoại thành Nam Định (Nam Hà).  Bưởi Năm Roi quả to, nhiều nước, trồng nhiều ở vùng tây Nam Bộ. 2.1.4 Thành phần hóa học om T l.c &G ai ST gm AL s@ ICI es F in F us O nb ƠN ho H yn N qu UY Hình 2.4: Mặt cắt ngang của quả bưởi em Q y k ÈM Quả chứa 0,5% tinh dầu; trong lá cũng có tinh dầu. da K Dịch quả chín có nhiều chất bổ dưỡng: nước 89%; glucid 9%; protid 0,6%; lipid ẠY 0,1% và các khoáng Ca 20mg%; P 20mg%; K 190mg%; Mg 12mg%; S 7mg% và Na, D Cl, Fe, Cu, Mn... Có các vitamin (tính theo mg%) C 40; B 0,07; B2 0,05; P 0,3 và tiền sinh tố A 0,1. 100 mg dịch quả cung cấp cho cơ thể 43 calo. Vỏ quả ngoài rất giàu chất naringin, do đó có vị đắng, trong vỏ có tinh dầu, tỷ lệ 0,80-0,84%. Tinh dầu vỏ bưởi chứa d-limonen, a- pinen, linalol, geraniol, citral; còn có các alcol, pectin, acid citric. 2.1.5 Thành phần hóa học trong vỏ bưởi 5
Thành phần chính bao gồm: tinh dầu, pectin, naringin, các men peroxydaza, amylaza, đường ramnoza, vitamin A và C, hesperidin. Trong quả bưởi tươi, hàm lượng pectin trong cùi bưởi chiếm cao nhất 10 - 40%, vỏ ngoài chiếm 10%. Chất pectin trong vỏ bưởi tồn tại dưới dạng protopectin, thường ở dạng tập hợp với hemicellulose và cellulose. Hợp chất protopectin không hòa tan trong nước nhưng dễ bị thủy phân bởi enzyme hay acid và bị chuyển thành pectin. Sự chuyển hóa protopectin thành pectin còn có thể thực hiện bằng cách đun nóng ở nhiệt độ 80oC trong môi trường acid nhẹ. om T l.c &G 2.1.6 Công dụng của bưởi ai ST  Theo Đông y gm AL s@ ICI Cơm bưởi vị ngọt, chua, tính mát, không độc, có tác dụng kiện tỳ, trị ho, giải es F rượu. in F us O nb ƠN Vỏ ngoài chứa tinh dầu (vỏ trong thường dùng làm mứt), vị cay, đắng, ngọt, tính ấm, có tác dụng trị ho, giảm đau. ho H yn N qu UY Hạt bưởi vị đắng, tính ấm, chứa chất béo, có tác dụng trị đau thoát vị bẹn, sa đì. em Q Lá bưởi vị đắng, the, mùi thơm, tính ấm, có tác dụng tán hàn, tán khí, thông kinh y k ÈM lạc, giải cảm, trừ đờm, tiêu thực, hoạt huyết, tiêu sưng, tiêu viêm. da K ẠY  Theo y học hiện đại D Nước bưởi có thành phần tựa như insulin, giúp hạ đường huyết, có tác dụng hỗ trợ đối với bệnh nhân tiểu đường, cao huyết áp. Vỏ chứa tinh dầu giúp kháng viêm, làm giãn mạch. Kiểm chứng thực tế cho thấy ăn bưởi đều đặn sẽ giúp giảm cân và phòng chống được tiểu đường. Vỏ ngoài của bưởi chứa nhiều tinh dầu, có tác dụng hỗ trợ tiêu hóa và trị cảm cúm, thường được dùng trong liệu pháp nấu nồi xông giải cảm. Ngoài ra, vỏ bưởi còn chứa nhiều flavonoid như naringosid, hesperidin, diosmin, diosmetin, hesperitin... có tác dụng bảo vệ thành mao mạch, giảm tính thấm, giúp cho mao mạch đàn hồi và bền 6
vững hơn, từ đó ngăn ngừa tai biến do vỡ các mao mạch, gián tiếp giúp hạ huyết áp. Một số người còn dùng vỏ ngoài quả bưởi xoa trên da đầu để kích thích lỗ chân lông phòng trị bệnh hói hay rụng tóc. 2.2 Khái quát về tinh dầu 2.2.1 Khái niệm tinh dầu Tinh dầu còn gọi là hợp chất thơm hay hỗn hợp chất bay hơi có mùi đặc biệt (thơm hoặc khó chịu). Chúng có nguồn gốc chủ yếu từ thực vật, một ít ở động vật và om T cả ở vi sinh vật. Có nhiều phương pháp chiết tách như chưng cất, trích ly, ép... l.c &G ai ST 2.2.2 Phân loại gm AL 2.2.2.1 Phân loại theo nguyên liệu. s@ ICI es F Nguyên liệu quả hạt (hồ tiêu, đại hồi), cỏ lá (sả, tràm), hoa (hồng, nhài), củ rễ in F us O (gừng, nghệ), vỏ quả, vỏ cây (cam, chanh), nhựa (nhựa cánh kiến). nb ƠN 2.2.2.2 Phân loại theo thành phần tinh dầu. ho H yn N Tinh dầu có chứa cacbur như pinen (thông), limonen (chanh), chứa rượu, qu UY geraniol, xitronellol (hoa hồng, sả...). em Q y k ÈM 2.2.3 Tính chất lý – hóa của tinh dầu. da K ẠY 2.2.3.1 Tính chất vật lý của tinh dầu. D Trạng thái: nhiệt độ thường, đa số tinh dầu có dạng lỏng, trừ một số trường hợp đặc biệt chúng ở thể rắn: menthol, borneol, camphor, vanilin. Tinh dầu bay hơi ở nhiệt độ thường. Màu sắc: không màu hoặc màu vàng nhạt. Một số tinh dầu có màu như tinh dầu quế màu nâu sẫm... Mùi: mỗi tinh dầu có một mùi đặc trưng. Thông thường chúng có mùi thơm, dễ chịu, một số có mùi hắc, khó chịu. Vị: cay, nhưng một số có vị ngọt như tinh dầu quế, hồi... 7
Tỷ trọng: thường nhỏ hơn 1. Tỷ lệ thành phần chính quyết định tỷ trọng tinh dầu. Độ tan: không tan hoặc ít tan trong nước, tan trong alcol và các dung môi hưữ cơ. Độ sôi: phụ thuộc vào thành phần cấu tạo. Năng suất quay cực: cao. Chỉ số khúc xạ: 1,45 - 1,56. 2.2.3.2 Tính chất hóa học tinh dầu om T l.c &G Rất dễ bị oxy hóa: dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, ánh sáng, không khí, nước, tinh ai ST dầu có thể bị oxy hóa và nhựa hóa một phần (sự trùng hợp chuyển tinh dầu thành chất gm AL nhựa). s@ ICI Một số thành phần chính trong tinh dầu cho các phản ứng đặc hiệu của nhóm es F in F chức, tạo thành các sản phẩm kết tinh hay cho màu, người ta dựa vào đặc tính này để us O định tính và định lượng thành phần chính trong tinh dầu. nb ƠN ho H Một số hợp chất chính thường gặp: yn N qu UY ─ Hydrocacbon gồm cacbur terpen (chiếm nhiều nhất): limonen, pinen, em Q camphen; cacbur no: heptan, parafin. y k ÈM ─ Rượu: rượu methylic, etylic, xinamic... da K ẠY ─ Phenol và ester phenolic: anetol, eugenol, safrol.. D ─ Aldehyde: benzoic, xitral... ─ Xeton: mentol, camfo... ─ Acid (dưới dạng ester): axetic, butyric,... 2.2.4 Công dụng của tinh dầu. Tinh dầu và nguyên liệu chứa tinh dầu có vai trò rất quan trọng trong đời sống. Chúng phục vụ rất nhiều trong ngành công nghệ thực phẩm như làm gia vị, tạo màu, 8
tạo mùi. Chỉ cần một lượng nhỏ nhưng gia vị có thể kích thích sự tiêu hóa, làm tăng sự ngon miệng. Sau ngành thực phẩm, tinh dầu còn được sử dụng trong ngành mỹ phẩm và hương liệu, công nghệ sơn. Trong ngành dược, tinh dầu được dùng để sát trùng nhất là sát trùng đường hô hấp (bạch đàn, khuynh diệp), giúp tiêu hóa, chống viêm khớp... 2.2.5 Bảo quản om T l.c &G Trong thời gian bảo quản và vận chuyển sản phẩm tinh dầu cần chú ý ba yếu tố ai ST sau: không khí, ánh sáng, nhiệt độ. gm AL Oxy trong không khí tạo phản ứng oxy hóa dầu. Vì vậy, chai lọ chứa tinh dầu cần đậy kín hoặc hàn kín. s@ ICI es F in F us O Ánh sáng thúc đẩy tác dụng tụ hợp tác hại đến màu sắc, mùi thơm tinh dầu. Cần nb ƠN để trong chai sậm, tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng. ho H yn N Nhiệt độ cao làm tăng tốc độ oxy hóa, làm hao hụt tinh dầu do bốc hơi. Vì vậy, qu UY cần bảo quản ở nhiệt độ thấp. em Q y k ÈM 2.3 Khái quát các quá trình chiết xuất tinh dầu da K Việc lựa chọn phương pháp tách hợp chất thơm thiên nhiên phụ thuộc vào từng ẠY loại tinh dầu, nhựa thơm, giá trị thương mại, khả năng tách, độ bền nhiệt và dạng D nguyên liệu ban đầu. Các phương pháp được dùng để tách hợp chất thơm cần phải thỏa mãn những yêu cầu cơ bản sau:  Giữ cho hợp chất thơm (sản phẩm) mùi tự nhiên ban đầu.  Đơn giản, thích hợp, thuận tiện và nhanh chóng.  Tách tương đối triệt để, khai thác được hết tinh dầu có trong nguyên liệu với chi phí thấp. 9
Do vậy, khi khai thác hợp chất thơm từ động vật, thực vật, người ta thường dùng một trong các phương pháp sau:  Phương pháp cơ học.  Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước.  Phương pháp trích ly.  Phương pháp sinh học. om T  Phương pháp vi sóng. l.c &G ai ST  Phương pháp trích ly bằng CO2. gm AL 2.3.1 Phương pháp cơ học. s@ ICI es F Đây là phương pháp tương đối đơn giản dùng để tách tinh dầu ở dạng tự do bằng in F us O cách tác dụng lực cơ học lên nguyên liệu (thường là ép). Phương pháp này dùng phổ nb ƠN biến với các loại quả họ Citrus như cam, chanh, quýt, bưởi...vì những loại nguyên liệu ho H này tinh dầu thường phân bố chủ yếu ở lớp tế bào mỏng trong biểu bì. Khi có lực tác yn N qu UY dụng lên vỏ quả, các tế bào có chứa tinh dầu bị vỡ ra giải phóng tinh dầu. Sau khi ép, em Q trong phần bã bao giờ cũng còn khoảng 30 ÷ 40% tinh dầu, người ta tiếp tục sử dụng y k ÈM phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước hoặc trích ly để tách hết phần tinh dầu còn da K lại. ẠY D Phương pháp này có nhiều ưu điểm như: tinh dầu giữ nguyên được mùi vị thiên nhiên ban đầu, các thành phần trong tinh dầu ít bị biến đổi. Nhược điểm của phương pháp này là sản phẩm bị lẫn nhiều tạp chất, chủ yếu là các hợp chất hữu cơ hòa tan từ vật liệu đang ép. 2.3.2 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Tinh dầu là hỗn hợp gồm nhiều cấu tử tan lẫn vào nhau. Trong quá trình chưng cất, cùng với sự thay đổi thành phần của hỗn hợp lỏng có thể kéo theo sự thay đổi thành phần của hỗn hợp hơi. Trong điều kiện áp suất không đổi, dung dịch lỏng mà ta 10
thu được bằng cách ngưng tụ hỗn hợp hơi bay ra sẽ có thành phần cấu tử dễ bay hơi cao hơn so với chất lỏng ban đầu, nếu tiếp tục chưng cất thì càng ngày thành phần dễ bay hơi trong chất lỏng ban đầu càng ít và trong chất lỏng ngưng tụ càng nhiều. Các dạng chưng cất tinh dầu: có 3 dạng chưng cất tinh dầu.  Chưng cất với nước: nguyên liệu và nước cùng cho vào một thiết bị. Khi đun sôi, hơi nước bay ra sẽ cuốn theo tinh dầu, ngưng tụ hơi bay ra sẽ thu được hỗn hợp gồm nước và tinh dầu, hai thành phần này không tan vào nhau nên dễ dàng tách ra khỏi nhau. om T l.c &G Phương pháp này đơn giản, thiết bị rẻ tiền và dễ chế tạo, phù hợp với cơ sở sản ai ST xuất nhỏ. Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm hiệu suất nhỏ, chất lượng tinh gm AL dầu không cao do nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp với thiết bị nên dễ bị cháy khét, khó s@ ICI điều chỉnh các thông số kỹ thuật. es F in F us O  Chưng cất bằng hơi nước không có nồi hơi riêng: nguyên liệu và nước cùng nb ƠN cho vào một thiết bị nhưng cách nhau bởi một vỉ nồi. Khi đun sôi, hơi nước bốc lên ho H qua khối nguyên liệu kéo theo tinh dầu và đi ra thiết bị ngưng tụ. Để nguyên liệu khỏi yn N qu UY rơi vào phần nước ta có thể lót trên vỉ một hay nhiều bao tải tùy theo từng loại nguyên em Q liệu. Phương pháp này phù hợp với những cơ sở sản xuất có quy mô trung bình. y k ÈM So với phương pháp trên, phương pháp này có ưu điểm hơn, nguyên liệu ít bị da K ẠY cháy khét vì nguyên liệu không tiếp xúc trực tiếp với đáy thiê ts bị, các nhược điểm D khác vẫn chưa khắc phục được. Phương pháp này chỉ thích hợp cho những nguyên liệu không chịu nhiệt độ cao.  Chưng cất bằng hơi nước có nồi hơi riêng: phương pháp này phù hợp với những cơ sở sản xuất lớn, hơi nước được tạo ra từ một nồi hơi riêng và được dẫn vào các thiết bị chưng cất. Phương pháp này cùng lúc có thể phục vụ được cho nhiều thiết bị chưng cất, dễ cơ khí hóa và tự động hóa các công đoạn sản xuất, khống chế tốt các thông số kỹ thuật, rút ngắn thời gian sản xuất. Ngoài ra, phương pháp này đã khắc phục được tình trạng nguyên liệu bị khê, khét và nếu theo yêu cầu công nghệ thì có thể dùng hơi quá nhiệt, 11
hơi có áp suất cao để chưng cất. Tuy nhiên, đối với một số tinh dầu trong điều kiện chưng cất ở nhiệt độ và áp suất cao sẽ bị phân hủy làm giảm chất lượng. Hơn nữa các thiết bị dùng trong phương pháp này khá phức tạp và đắt tiền. Những ưu, nhược điểm chung của phương pháp chưng cất:  Ưu điểm: ─ Thiết bị khá gọn gàng, dễ chế tạo, quy trình sản xuất đơn giản. ─ Trong quá trình chưng cất, có thể phân chia các cấu tử trong hỗn hợp bằng om T l.c &G cách ngưng tụ từng phần theo thời gian. ai ST ─ Thời gian chưng cất tương đối nhanh. gm AL s@ ICI ─ Có thể tiến hành chưng cất với các cấu tử tinh dầu chịu được nhiệt độ cao. es F in F  Nhược điểm: us O nb ƠN ─ Không áp dụng phương pháp chưng cất vào những nguyên liệu có hàm lượng ho H tinh dầu thấp vì thời gian chưng cất sẽ kéo dài, tốn rất nhiều hơi và nước ngưng tụ. yn N qu UY ─ Tinh dầu thu được có thể bị giảm chất lượng nếu có chứa các cấu tử dễ bị phân em Q hủy. y k ÈM ─ Không có khả năng tách các thành phần khó bay hơi hay không bay hơi trong da K ẠY thành phần của nguyên liệu ban đầu mà những thành phần này rất cần thiết vì chúng có D tính chất định hương rất cao như sáp, nhựa thơm... 2.3.3 Phương pháp trích ly. Trích ly là quá trình tách các cấu tử ra khỏi hỗn hợp bằng dung môi mà dung môi này chỉ hòa tan chọn lọc một số chất trong hỗn hợp. Trích ly chất hòa tan trong chất lỏng gọi là trích ly lỏng, trích ly chất hòa tan trong chất rắn gọi là trích ly rắn. Cơ sở lý thuyết của quá trình trích ly là dựa vào sự khác nhau về hằng số điện môi của dung môi và chất cần trích ly. Những chất có hằng số điện môi gần nhau sẽ dễ 12
hòa tan vào nhau. Tinh dầu có hằng số điện môi dao động từ 2 - 5 và các dung môi hữu cơ có hằng số điện môi dao động từ 1,5 - 2. Trích ly là quá trình khuếch tán. Chất tan chuyển dời về pha có nồng độ nhỏ hơn (pha rắn sang pha lỏng hoặc pha lỏng này sang pha lỏng khác).  Diễn biến của quá trình trích ly có thể hệ thống hóa như sau:  Nguyên liệu hấp thu dung môi, dung môi sẽ xâm nhập vào đó và tạo thành các mixell. Sau khi đẩy các bọt khí ra khỏi tế bào, mixell hòa tan chất tan của bề mặt om T nguyên liệu. Sau đó dung môi xâm nhập sâu vào trong tế bào và tiếp tục hòa tan chất l.c &G tan ở sâu trong mao quản. ai ST  Một tỷ lệ lớn các chất hòa tan chứa trong tế bào bị phá vỡ do quá trình cắt, gm AL s@ ICI nghiền được trích ly trực tiếp bởi quá trình rửa trôi. es F in F  Khi hỗn hợp được lắc, chất tan rời khỏi bề mặt bên ngoài của tế bào bởi sự đối us O lưu. Nguyên liệu được trích ly tới trạng thái cân bằng hay gần cân bằng giữa lượng nb ƠN chất tan của nguyên liệu rắn và dung môi. ho H yn N  Sản phẩm của quá trình trích ly là hỗn hợp các cấu tử đã tách rời cộng với dung qu UY môi. Thường tách dung môi bằng phương pháp chưng cất. em Q y k ÈM  Các phương pháp trích ly. da K ẠY Nhìn chung có hai phương pháp trích ly cơ bản là trích ly một bậc và trích ly D nhiều bậc. Trích ly một bậc: Dung môi Dung môi  Nguyên liệu  Hỗn hợp nguyên vật liệu  Tách pha Sản phẩm Hình 2.5: Sơ đồ trích ly một bậc 13
Quá trình này có thể thực hiện gián đoạn hay liên tục, nguyên liệu và lượng dung môi vừa đủ được cho và thiết bị trích ly. Sau một thời gian do có sự tiếp xúc giữa dung môi và nguyên liệu, chất tan sẽ hòa tan và dung môi. Hỗn hợp được chuyển sang bộ phận chưng cất để tách ra. Hơi dung môi bay qua bộ phận làm lạnh, được ngưng tụ lại và thu hồi cho lần sử dụng sau. Trích ly liên tục: Dung môi Ngưng tụ Hơi dung môi om T Nguyên liệu 1 Nguyên liệu 2 Nguyên liệu 3 Chưng cất l.c &G ai ST Dung môi Sản phẩm gm AL Hình 2.6: Sơ đồ trích ly nhiều bậc s@ ICI es F Nguyên liệu cho vào đồng thời các thiết bị trích ly, còn dung môi cho vào một in F us O trong số các thiết bị trích ly (thường là thiết bị đầu tiên). Sau đó, dung dịch (gồm chất nb ƠN tan và dung môi) ở thiết bị đầu sẽ đi sang thiết bị thứ hai, cứ như thế đến khi qua thiết ho H bị cuối cùng và chảy sang thiết bị chưng tách dung môi. Dung môi thu được cho quay yn N qu UY trở lại thiết bị đầu để tiếp tục trích ly. Quá trình trích ly cứ tiếp tục cho đến khi thiết bị em Q trích ly đầu tiên có mức độ trích ly đạt yêu cầu thì tháo ra và đem chưng cất thu hồi y k ÈM dung môi và nguyên liệu mới được nạp vào. Lúc này, thiết bị đầu tiên trở thành thiết bị da K cuối và thiết bị thứ hai trở thành thiết bị đầu. ẠY Trích ly nhiều bậc liên tục có nhiều ưu điểm hơn so với trích ly gián đoạn như D như thiết bị cồng kềnh, năng suất thiết bị lớn, cần ít dung môi hơn với cùng số bậc trích ly.  Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình trích ly.  Sự chênh lệch nồng độ giữa hai pha: khi chênh lệch nồng độ lớn lượng chất trích ly sẽ tăng lên, thời gian trích ly giảm, thực hiện bằng cách tăng tỷ lệ dung môi so với nguyên liệu. 14
 Diện tích tiếp xúc: đối với quá trình trích ly rắn lỏng, diện tích tiếp xúc càng tăng quá trình trích ly càng nhanh, do đó cần tăng diện tích tiếp xúc bằng cách thái, nghiền , băm nhỏ vật liệu.  Tính chất của vật liệu (độ ẩm) cũng ảnh hưởng đến quá trình trích ly.  Nhiệt độ: nhiệt độ tăng làm tăng quá trình khuếch tán, làm giảm độ nhớt, phần tử chất hòa tan chuyển động dễ dàng giữa các phân tử và dung môi. Tuy nhiên, nhiệt độ quá cao có thể xảy ra các quá trình không mong muốn khác gây khó khăn cho quá trình trích ly. Do đó, việc tìm ra nhiệt độ tối ưu thích hợp cho quá trình trích ly là rất om T l.c &G quan trọng. ai ST  Thời gian trích ly: thời gian dài lượng chất khuếch tán tăng, nhưng thời gian gm AL phải có hạn, khi đạt độ trích ly cao nhất nếu tiếp tục kéo dài thời gian sẽ không có hiệu quả kinh tế. s@ ICI es F in F us O 2.4 Khái quát về Pectin nb ƠN 2.4.1. Nguồn gốc ho H yn N qu UY Pectin là polysaccarit có nhiều ở quả, củ hoặc thân cây. Trong thực vật, pectin em Q tồn tại dưới hai dạng: dạng protopectin không tan tồn tại chủ yếu ở thành tế bào có lẽ y k ÈM dưới dạng kết hợp với polysaccarit araban, dạng hòa tan của pectin tồn tại chủ yếu ở da K dịch tế bào. Dưới tác dụng của acid, của enzyme protopectinaza hoặc khi đun sôi ẠY protopectin chuyển sang pectin hòa tan. D Pectin như một loại keo gắn chặt các tế bào thực vật với nhau, vì thế người ta gọi chúng là chất ciment trong cấu trúc tế bào thực vật. Khi quả còn xanh, ciment là protopectin chiếm tỷ lệ khá cao, protopectin không hòa tan trong nước nên quả có độ cứng. Khi quả chín dần , dưới tác dụng của enzyme protopectinase, protopectin sẽ chuyển sang pectin hòa tan (pectin) và araban, làm giảm sự liên kết giữa các tế bào, quả trở nên mềm hơn. Trong thực vật các pectin thường liên kết với cellulose ở vách tế bào dưới dạng phức hợp. 15
Pectin tồn tại với những hàm lượng khác nhau trong quả, củ hoặc thân của một số loài thực vật: táo 10-15%, quả họ citrus 20-50%, củ cải đường 10-20%, đài hoa hướng dương 15-25%. Trong cùng một loại quả nhưng ở các phần khác nhau thì hàm lượng pectin cũng khác nhau. Pectin lấy từ các nguồn khác nhau sẽ khác nhau về khả năng tạo gel và ít nhiều về số nhóm thế CH3O- (methoxy) trong phân tử. Pectin hòa tan là polysaccarit cấu tạo bởi các gốc acid galacturonic trong đó có chứa một số gốc acid có chứa các nhóm thế metoxy. om T l.c &G 2.4.2. Cấu tạo ai ST Pectin là một polysaccharide có cấu trúc dị thể, mạch thẳng là dẫn xuất methyl gm AL của acid pectic. Acid pectic là một polymer của acid D-galacturonic C6H10O7, liên kết s@ ICI với nhau bằng liên kết 1,4-glucoside. Chiều dài của chuỗi acid polygalacturonic có thể es F in F biến đổi từ vài trăm đến hàng ngàn đơn vị acid galacturonic. Pectin khác với us O nb ƠN hydratcacbon thông thường là không phải được xây dựng từ các phân tử đường mà là ho H từ acid galacturonic, mạch thẳng vì thế có tên gọi là homogalacturonan. yn N qu UY Cấu tạo một đơn vị của chuỗi pectin: em Q y k ÈM da K ẠY D Hình 2.7: Đơn phân acid D-galacturonic 16
Hình 2.8: Cấu tạo phân tử pectin Phân tử lượng của các loại pectin tách từ các nguồn quả khác nhau thay đổi trong om T l.c &G giới hạn rộng tùy theo số phân tử acid galacturonic và thường thay đổi trong phạm vi ai ST từ 10.000 – 100.000. Ví dụ từ nguồn táo, mận đã thu được pectin có phân tử lượng từ 25000-35000, trong khi đó pectin lấy từ nguồn cam lại có phân tử lượng đạt đến gm AL 50000. Trong các hợp chất dạng glucid so về chiều dài phân tử thì pectin cao hơn tinh s@ ICI es F bột nhưng thấp hơn cellulose. in F us O Tên gọi pectin dùng để chỉ các chuỗi polygalacturonic methyl hóa 100%. Tên gọi nb ƠN acid pectinic để chỉ chất được methyl hóa thấp hơn 100%. Còn tên gọi acid pectic để ho H yn N chỉ acid polygalacturonic hoàn toàn không chứa nhóm methoxyl. qu UY Trong thực tế pectin dùng để chỉ cả acid pectinic và pectin. em Q y k ÈM 2.4.3 Các chỉ số đặc trưng da K ẠY Chỉ số methoxyl (MI): biểu hiện tỷ lệ methyl hóa, là phần trăm khối lượng D nhóm methoxyl (-OCH3) trên tổng khối lượng phân tử.  MI max = 16,3%  MI của pectin thực vật = 10 – 12% Chỉ số ester hóa (DE): thể hiện mức độ hóa của pectin, là phần trăm về số lượng của các gốc acid galacturonic được ester hóa trên tổng lượng gốc acid galacturonic có trong phân tử. 2.4.4 Phân loại pectin 17
 Theo % nhóm methoxyl có trong phân tử: HMP ( High Methoxyl Pectin ): Nhóm có chỉ số methoxyl cao (HMP). MI lớn hơn 7%, trong phân tử pectin có trên 50% các nhóm acid bị ester hóa (DE lớn hơn 50%). om T l.c &G ai ST gm AL s@ ICI Hình 2.9: Công thức HMP es F in F us O LMP ( Low Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl thấp (LMP). MI nhỏ nb ƠN hơn 7%, khoảng 3 – 5%, trong phân tử pectin có dưới 50% các nhóm acid bị ester hóa ho H (DE nhỏ hơn 50%). yn N qu UY em Q y k ÈM da K ẠY D Hình 2.10: Công thức LMP  Theo khả năng hòa tan trong nước: Pectin hòa tan (methoxyl polygalacturonic): Pectin hòa tan là polysaccharide cấu tạo bởi các gốc acid galacturonic trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế methoxyl. Pectin không hòa tan (protopectin): là dạng kết hợp của pectin với araban (polysaccharide ở thành tế bào). 18
2.4.5. Cơ chế tạo gel Tùy theo loại pectin có mức độ methoxyl hóa khác nhau mà có cơ chế tạo gel khác nhau: HMP: Tạo gel bằng liên kết hydro Điều kiện tạo gel: Đường lớn hơn 50%; pH = 3-3,5; pectin = 0,5-1%. Đường có khả năng hút ẩm, vì vậy nó làm giảm mức độ hydrat hóa của phân tử pectin trong dung dịch. om T l.c &G Ion H+ được thêm vào hoặc đôi khi chính nhờ độ acid của quả chế biến trung hòa ai ST bớt các gốc COO-, làm giảm độ điện tích của phân tử. Vì vậy, các phân tử có thể tiến gm AL lại gần nhau để tạo thành liên kết nội phân tử và tạo gel. s@ ICI es F Trong trường hợp này liên kết giữa các phân tử pectin với nhau chủ yếu nhờ các in F us O cầu hydro giữa các nhóm hydroxyl. Liên kết hydro được hình thành giữa các phân tử nb ƠN pectin có thể hydroxyl-hydroxyl, carboxyl-carboxxyl, hoặc hydroxyl-carboxxyl. Kiểu ho H liên kết này không bền do đó các gel tạo thành sẽ mềm dẻo do tính di động của các yn N qu UY phân tử trong khối gel, loại gel này khác biệt với gel thạch hoặc gelatin. em Q Cấu trúc của gel: phụ thuộc vào hàm lượng đường, hàm lượng acid, hàm lượng y k ÈM pectin, loại pectin và nhiệt độ. da K ẠY 30 - 50% đường thêm vào pectin là saccharose. Do đó, cần duy trì pH acid để khi D đun nấu sẽ gây ra quá trình nghịch đảo đường saccharose, ngăn cản sự kết tinh của đường saccharose. Tuy nhiên cũng không nên dùng quá nhiều acid vì pH quá thấp sẽ gây ra nghịch đảo một lượng lớn saccharose gây kết tinh glucose và hóa gel nhanh tạo vón cục. Khi dùng lượng pectin vượt quá lượng thích hợp sẽ gây ra gel quá cứng do đó khi dùng một nguyên liệu có chứa nhiều pectin cần tiến hành phân giải bớt chúng bằng cách đun lâu hơn. Khi sử dụng một lượng cố định bất cứ một loại pectin nào, pH, nhiệt độ càng giảm và hàm lượng đường càng cao thì gel tạo thành càng nhanh. 19