Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br />
<br />
Số 2/2013<br />
<br />
THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC<br />
<br />
TÁCH CHIẾT DẦU TỪ CÁM GẠO<br />
EXTRACTION OF OIL FROM RICE BRAN<br />
Vũ Duy Đô 1<br />
Ngày nhận bài: 24/01/2013; Ngày phản biện thông qua: 4/5/2013; Ngày duyệt đăng: 15/5/2013<br />
<br />
TÓM TẮT<br />
Để xây dựng qui trình công nghệ tách chiết dầu từ cám gạo cần lựa chọn nguyên liệu, xác định các thông số kỹ thuật<br />
công nghệ thích hợp. Nghiên cứu này đã thực hiện tách chiết dầu từ loại cám thường gặp là cám gạo nở. Việc tách chiết<br />
dầu được thực hiện nhờ phương pháp ngâm và trích ly bằng thiết bị sohxlet. Kết quả đã thu được dầu với tỷ lệ thu nhận<br />
khá cao, chỉ số acid, chỉ số xà phòng, chỉ số iod ở trong khoảng cho phép của tiêu chuẩn dầu thô dùng trong công nghiệp<br />
tinh chế dầu ăn. Đã xác định những thông số kỹ thuật chính của quá trình tách chiết là hàm lượng ẩm của nguyên liệu, thời<br />
gian ngâm, thời gian trích ly và nhiệt độ trích ly.<br />
Từ khoá: dầu cám gạo<br />
<br />
ABSTRACT<br />
To establish a rice bran’s oil extraction process, it is necessary to select the good raw materials and to measure<br />
the correct technical parameters. The rice bran’s oil was extracted from blooming rice bran. The method of soaking and<br />
solvent extraction with Sohxlet were used to extract the oil from blooming rice bran. The results of this study show a high<br />
extraction rate and the allowed ranges of acid value, saponification value, and iodine value. The main parameters of the<br />
extraction process like moisture content of raw materials, soaking time, extraction time and extraction temperature were<br />
identified in this study.<br />
Keyword: Rice bran oil<br />
<br />
I. ĐẶT VẤN ĐỀ<br />
Cám gạo là phụ phẩm quan trọng thu được từ<br />
lúa khi xay xát. Cám chiếm tỷ lệ khoảng 10% so<br />
với khối lượng lúa. Trong cám có nhiều protein,<br />
vitamin và chất béo. Hàm lượng protein trong cám<br />
gạo từ 12% đến 20%, hàm lượng chất béo từ 16%<br />
đến 22%. Cám được sử dụng chủ yếu là làm thức<br />
ăn chăn nuôi. Khi tách chiết chất béo trong cám để<br />
dùng vào những mục đích khác, giá trị của nó sẽ<br />
tăng lên rất nhiều.<br />
Dầu cám gạo thô chứa rất nhiều chất dinh<br />
dưỡng quí. Thành phần chủ yếu của dầu cám gạo<br />
thô là tryglyceride. Trong đó, acid béo không bão<br />
hòa chủ yếu là oleic và linoleic chiếm hơn 70% tổng<br />
acid béo. Ngoài ra còn có những chất có tác dụng<br />
chống oxi hóa rất tốt như: tocopherol, tocotriencol,<br />
gamma oryzanol, phytosterol, polyphenol. Đặc biệt<br />
<br />
1<br />
<br />
là gamma oryzanol trong dầu cám gạo còn là chất<br />
có khả năng giúp đào thải cholesterol xấu, phòng<br />
chống xơ vữa động mạch, làm chậm quá trình<br />
lão hóa.<br />
Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu tách chiết<br />
dầu cám gạo và ứng dụng vào sản xuất các mặt<br />
hàng thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm. Trong lĩnh<br />
vực thực phẩm dầu cám gạo thể hiện ưu điểm lớn<br />
là có điểm sôi cao, khả năng chịu nhiệt tốt. Khi gia<br />
nhiệt ở nhiệt độ cao ít tạo ra các chất polymer, hạn<br />
chế những biến đổi xấu của protein. Trong lĩnh vực<br />
mỹ phẩm và dược phẩm dầu cám gạo được dùng<br />
trong các thuốc trị mụn, da nhờn, bị mẩn ngứa,<br />
thuốc ngừa và trị bệnh thiếu vitamin, bệnh tim mạch,<br />
thoái hóa điểm vàng.<br />
Nguyên liệu cám gạo rất đa dạng về chủng<br />
loại. Mỗi loại nguyên liệu đòi hỏi các thông số<br />
<br />
TS. Vũ Duy Đô: Khoa Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang<br />
<br />
28 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br />
<br />
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br />
<br />
Số 2/2013<br />
<br />
kỹ thuật tách chiết khác nhau. Nghiên cứu tìm phương pháp tách chiết dầu từ những loại nguyên liệu cám<br />
gạo khác nhau là rất cần thiết. Kết quả nghiên cứu này là cơ sở quan trọng cho việc xây dựng qui trình sản<br />
xuất dầu cám gạo trong thực tế. Dự kiến sản phẩm thu được là dầu cám thô dùng trong lĩnh vực thực phẩm.<br />
II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br />
Nguyên liệu được sử dụng để tách dầu trong nghiên cứu này là cám gạo nở. Cám được lấy từ nhà máy<br />
xay xát gạo với phương pháp lấy mẫu đại diện ngẫu nhiên. Cám nguyên liệu có màu sáng đều, mùi đặc trưng,<br />
không bị nấm mốc, sâu mọt, vón cục. Các mẫu nguyên liệu được sàng bỏ tạp chất, bao gói cách ẩm và bảo<br />
quản ở nhiệt độ -18oC trong thời gian không quá 10 ngày.<br />
Thực hiện tách chiết dầu từ cám bằng phương pháp ngâm và trích ly bằng thiết bị sohxlet. Quá trình được<br />
thực hiện theo sơ đồ ở hình 1.<br />
<br />
Hình 1. Sơ đồ qui trình tách chiết dầu cám gạo<br />
<br />
Trong sơ đồ trên, cám nguyên liệu được sàng bỏ tạp chất, sấy đến độ ẩm theo yêu cầu, ngâm trong dung<br />
môi hexane lỏng ở điều kiện áp suất và nhiệt độ thường nhằm làm cho một phần dầu trong nguyên liệu khuếch<br />
tán vào dung môi. Nhờ đó, giảm được thời gian trích ly. Sau khi ngâm, dầu trong hỗn hợp được trích ly bằng<br />
thiết bị sohxlet. Quá trình trích ly thực hiện ở 70oC. Sau khi trích ly, dầu cùng dung môi được để lắng trong 1 giờ<br />
và lọc bỏ cặn. Sau đó, chưng cất đuổi dung môi để thu dầu thô.<br />
Trong quá trình tách chiết dầu cám gạo, những thông số kỹ thuật chính được chọn để nghiên cứu là hàm<br />
lượng ẩm của nguyên liệu, thời gian ngâm dung môi hexane, thời gian trích ly dầu. Dầu thu được từ các mẫu<br />
thí nghiệm đem xác định khối lượng. Từ khối lượng dầu và khối lượng mẫu tính được tỷ lệ dầu thu nhận. Dựa<br />
vào tỷ lệ dầu thu nhận chọn giá trị thích hợp cho các thông số kỹ thuật của quá trình tách chiết.<br />
Tỷ lệ dầu thu nhận là tỷ lệ khối lượng dầu thô thu được trên khối lượng mẫu. Tỷ lệ dầu thu nhận được tính<br />
theo công thức:<br />
<br />
g: Tỷ lệ dầu thu nhận (%)<br />
GD: Khối lượng dầu thu được (g)<br />
G: Khối lượng mẫu (g)<br />
Các thí nghiệm xác định hàm lượng ẩm thích hợp của nguyên liệu khi chiết dầu được thực hiện theo sơ đồ<br />
ở hình 2. Trong đó, các mẫu nguyên liệu có hàm lượng ẩm khác nhau được ngâm ngập trong dung môi với thời<br />
gian 1,5 giờ. Sau khi ngâm, thực hiện trích ly dầu ở 70oC, trong thời gian 60 phút, lắng, lọc, đuổi dung môi và<br />
xác định tỷ lệ dầu thu nhận. Dựa vào tỷ lệ dầu thu nhận chọn hàm lượng ẩm thích hợp của nguyên liệu khi chiết.<br />
<br />
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 29<br />
<br />
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br />
<br />
Số 2/2013<br />
<br />
Các thí nghiệm xác định thời gian ngâm dung môi được thực hiện như sau: tiến hành ngâm cám ngập trong<br />
dung môi hexane ở nhiệt độ thường, các mẫu có thời gian ngâm dung môi thay đổi từ 0,5 đến 2,5 giờ, bước<br />
nhảy là 0,5 giờ. Sau đó đem lọc lấy dịch chiết, sấy dịch ở 70oC cho bay hơi hết dung môi, cân lượng dầu thu<br />
được rồi tính tỷ lệ dầu thu nhận. Dựa vào đây chọn thời gian ngâm dung môi thích hợp.<br />
Các thí nghiệm xác định thời gian trích ly dầu được thực hiện tương tự như các thí nghiệm xác định hàm<br />
lượng ẩm của nguyên liệu khi chiết dầu. Trong đó, các thông số đã biết được cố định, thời gian trích ly dầu được<br />
thay đổi từ 70 đến 110 phút, bước nhảy là 10 phút.<br />
Hàm lượng ẩm của nguyên liệu được xác định bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi, còn hàm<br />
lượng tro được xác định bằng phương pháp đốt.<br />
<br />
Hình 2. Sơ đồ thí nghiệm xác định hàm lượng ẩm của nguyên liệu cám khi chiết dầu<br />
<br />
Tiến hành chiết dầu từ cám theo thông số kỹ thuật thích hợp đã chọn ở trên. Sản phẩm thu được đem xác<br />
định các chỉ tiêu: tỷ lệ thu nhận dầu, chỉ số acid (theo TCVN6122:2007), chỉ số xà phòng (theo TCVN6126:1996)<br />
và chỉ số iod (theo TCVN6122:2007).<br />
Mỗi thí nghiệm được thực hiện 3 lần. Kết quả thí nghiệm là giá trị trung bình của các lần thí nghiệm. Các số<br />
liệu thí nghiệm được xử lý bằng phần mềm MS Excel.<br />
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN<br />
1. Kết quả xác định hàm lượng ẩm và tro của nguyên liệu ban đầu<br />
Dùng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi và phương pháp đốt chúng tôi đã xác định được hàm<br />
lượng ẩm và tro của cám khi mới thu nhận. Kết quả thu được hàm lượng ẩm trung bình của cám là 13,1 % còn<br />
hàm lượng tro trung bình là 2,3%.<br />
2. Kết quả xác định hàm lượng ẩm thích hợp của nguyên liệu khi chiết dầu<br />
Để tìm hiểu ảnh hưởng của hàm lượng ẩm của cám nguyên liệu đến khả năng trích ly dầu chúng tôi thực<br />
hiện thí nghiệm theo sơ đồ ở hình 2. Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên hình 3.<br />
<br />
30 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br />
<br />
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br />
<br />
Số 2/2013<br />
<br />
Kết quả thí nghiệm ở hình 3 cho thấy trong cùng thời gian chiết, khi giảm hàm lượng ẩm của nguyên liệu, tỷ<br />
lệ dầu chiết được tăng lên. Đó là do sự có mặt của nước trong nguyên liệu cản trở dung môi ngấm vào để hòa<br />
tan dầu. Ở khoảng hàm lượng ẩm 5- 13 % sự biến đổi tỷ lệ dầu thu nhận phụ thuộc nhiều vào hàm lượng ẩm<br />
của nguyên liệu. Khi hàm lượng ẩm của nguyên liệu giảm xuống dưới mức 5% tỷ lệ dầu thu nhận tăng không<br />
đáng kể theo sự giảm hàm lượng ẩm của nguyên liệu. Vì vậy, chọn hàm lượng ẩm của nguyên liệu thích hợp<br />
là 5%.<br />
<br />
Hình 3. Ảnh hưởng của hàm lượng ẩm của nguyên liệu đến tỷ lệ dầu thu nhận<br />
<br />
3. Kết quả xác định thời gian ngâm nguyên liệu<br />
Quá trình tách chiết dầu được thực hiện trong 2 công đoạn là ngâm nguyên liệu trong dung môi và trích ly<br />
dầu ở nhiệt độ sôi của dung môi. Thí nghiệm xác định thời gian ngâm được thực hiện theo giải thích ở mục II.<br />
Tỷ lệ dầu thu nhận từ các mẫu được thể hiện ở hình 4.<br />
<br />
Hình 4. Ảnh hưởng của thời gian ngâm nguyên liệu đến tỷ lệ dầu thu nhận<br />
<br />
Kết quả thí nghiệm ở hình 4 cho thấy trong cùng điều kiện thí nghiệm, khi thời gian ngâm tăng thì tỷ lệ dầu<br />
thu nhận tăng. Tuy nhiên, sự tăng tỷ lệ dầu thu nhận chủ yếu là ở khoảng thời gian nhỏ hơn 2 giờ, còn với thời<br />
gian ngâm lớn hơn 2 giờ tỷ lệ dầu thu nhận tăng theo thời gian không đáng kể. Do đó, chọn thời gian ngâm<br />
thích hợp là 2 giờ.<br />
<br />
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 31<br />
<br />
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br />
<br />
Số 2/2013<br />
<br />
4. Kết quả xác định thời gian trích ly dầu<br />
Việc ngâm nguyên liệu trong dung môi chỉ tách<br />
được một phần dầu. Vì trong điều kiện nhiệt độ<br />
bình thường khả năng khuếch tán của dung môi và<br />
dầu bị hạn chế. Khi nâng nhiệt độ lên và cho dòng<br />
dung môi chuyển động qua khối nguyên liệu sẽ làm<br />
tăng khả năng ngấm dung môi vào nguyên liệu và<br />
khuếch tán dầu, nhờ đó tăng tỷ lệ dầu thu được.<br />
Tuy nhiên ở nhiệt độ cao dầu dễ bị biến đổi chất<br />
lượng. Vì vậy, chúng tôi sử dụng phương pháp kết<br />
hợp ngâm ở nhiệt độ thường với trích ly ở nhiệt độ<br />
<br />
sôi của dung môi. Để hạn chế sự bay hơi dung môi<br />
ra môi trường, cả 2 quá trình được thực hiện trong<br />
thiết bị sohxlet kín. Giai đoạn đầu cám được ngâm<br />
ngập trong dung môi với thời gian 2 giờ. Giai đoạn<br />
sau nâng nhiệt độ lên 70oC cho dung môi bay hơi và<br />
chuyển động tuần hoàn trong thiết bị.<br />
Để thấy rõ tác dụng của việc ngâm nguyên liệu<br />
trong dung môi, tiến hành các thí nghiệm đối chứng<br />
(các mẫu không ngâm). Sự phụ thuộc của tỷ lệ<br />
dầu thu nhận vào thời gian trích ly được thể hiện<br />
ở hình 5.<br />
<br />
Hình 5. Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến tỷ lệ dầu thu nhận<br />
<br />
Kết quả thí nghiệm ở hình 5 cho thấy trong<br />
cùng điều kiện thí nghiệm, tỷ lệ dầu thu nhận của<br />
mẫu ngâm dung môi luôn cao hơn của các mẫu đối<br />
chứng. Đồng thời, khi thời gian trích ly tăng thì tỷ<br />
lệ dầu thu nhận tăng. Tuy nhiên, sự tăng tỷ lệ dầu<br />
thu nhận chủ yếu là ở khoảng thời gian nhỏ hơn 90<br />
phút, còn với thời gian trích ly lớn hơn 90 phút tỷ lệ<br />
dầu thu nhận tăng theo thời gian không đáng kể. Do<br />
đó, chọn phương án công nghệ là ngâm nguyên liệu<br />
trong dung môi trước rồi mới tiến hành trích ly và<br />
thời gian trích ly thích hợp là 90 phút.<br />
<br />
5. Đề xuất qui trình chiết dầu cám gạo thô<br />
Từ kết quả nghiên cứu trên chúng tôi đề xuất<br />
qui trình chiết dầu cám gạo thô theo sơ đồ sau:<br />
Cám gạo → Sàng, sấy → Ngâm → Trích ly →<br />
Lắng, lọc → Chưng cất → Dầu cám gạo<br />
Trong sơ đồ qui trình này nguyên liệu cám được<br />
sấy đến hàm lượng ẩm 5%, ngâm dung môi trong 2<br />
giờ, trích ly tuần hoàn trong 90 phút, lắng, lọc sạch<br />
tạp chất rồi chưng đuổi hết dung môi. Dầu thu được<br />
có màu vàng nhạt, mùi thơm đặc trưng. Một số chỉ<br />
số hóa học của dầu được thể hiện trên bảng 1.<br />
<br />
Bảng 1. Một số chỉ số hóa học của dầu cám gạo thô<br />
Kết quả thí nghiệm<br />
<br />
Tiêu chuẩn các loại dầu thô của công ty Dầu ăn<br />
Nam Thịnh và công ty Dầu ăn Tân Bình<br />
<br />
3,7<br />
<br />
3-5<br />
<br />
Chỉ số xà phòng (mg KOH/g dầu)<br />
<br />
192<br />
<br />
185-260<br />
<br />
Chỉ số iod (g I2/100g dầu)<br />
<br />
120<br />
<br />
80-140<br />
<br />
Chỉ tiêu<br />
<br />
Chỉ số acid (mg KOH/g dầu)<br />
<br />
Số liệu ở bảng 1 cho thấy dầu cám gạo thô<br />
thu được trong thí nghiệm đạt được các chỉ tiêu<br />
chất lượng cơ bản của dầu thô dùng trong công<br />
<br />
32 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br />
<br />
nghiệp tinh chế dầu ăn hiện đang được các công<br />
ty Dầu ăn Nam Thịnh và công ty Dầu ăn Tân Bình<br />
áp dụng.<br />
<br />