Đồ án Phương pháp trích ly một số sản phẩm

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG LƯƠNG THỰC - THỰC PHẨM KHOA CÔNG NGHỆ LƯƠNG THỰC THỰC PHẨM d & c ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN ĐỀ TÀI: “ PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY MỘT SỐ SẢN PHẨM” SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN THỊ THUÝ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : ĐỖ CHÍ THỊNH LỚP : O5C1 Lời Mở Đầu Trước đây, việc tạo ra được những sản phẩm có màu sắc mùi vị hương thơm đặc trưng cho từng sản phẩm là rất khó khăn. Do quá trình tạo ra sản phẩm phải xảy ra nhiều giai đoạn phức tạp: cắt nhỏ, nghiền, ép, gia nhiệt ….đã làm mất đi phần nào những hương thơm màu sắc mùi vị tự nhiên của chúng. Tuy nhiên trong điều kiện hiện nay, việc tạo ra một sản phẩm mang đậm nét đặc trưng của chính nguyên liệu tạo ra nó không còn là chuyện khó khăn nữa. Bởi nó đã được bổ sung những hưong vị màu sắc từ chính những nguyên liệu đó. nhưng cái quan trọng ở đây là hưong vị màu sắc đặc trưng ấy do đâu mà có. Đó chính là nhờ vào công nghệ trích ly các chất màu chất mùi chình nguên liệu đó. Việc trích ly đó không chỉ mới được phát hiện mà nó đã xuất hiện từ rất lâu. Trước đây cha ông ta đã biết ứng dụng nó trong việc kéo rút các chất trong rau quả bằng các dung môi khác nhau như:ngâm rươu các loại trái cây, việc sản xuất nước mắm. Tuy nhiên công việc đó mới chỉ được tiến hành ở quy mô nhỏ. Ngày nay công nghệ trích ly đó dã được kế thừa vá tiếp tục phát triển trên quy mô lớn hơn để phục vụ nhu cầu ngày càng cao của con người. Trong điều kiện cấp thiết đó công nghệ trích ly thực sự đóng vai trò quan trọng và cần thiết cho sự phát triển của ngành công nghệ thực phẩm nói riêng và các ngành khác nói chung. Được sự cho phép của nhà trường, quý thầy cô và sự giúp đỡ tận tình của thầy Đỗ Chí Thịnh em xin được thực hiện đề tài “ công nghệ trích ly “ Rất mong được sự giúp đỡ nhiệt tình của quý thầy cô giáo . Đà nẵng, ngày tháng năm 2007 SVTH : Nguyễn Thị Thuý Chương 1: TRÍCH LY CHẤT RẮN 1.Các Khái Niệm Cơ Bản: 1.1Định nghĩa: Quá trình hoà tan chọn lọc một hoặc một số cấu tử của chất rắn bằng một chất lỏng gọi là quá trình trích ly rắn - lỏng. Tốc độ của quá trình này phụ thuộc vàp rất nhiều yếu tố như: hình dạng, kích thước, thành phần, cấu trúc bên trong của vật thê rắn, tính chất hoá lý và chế độ thuỷ động của dung môi kiểu thiết bị, phương pháp tiến hành trích ly, ngoài ra còn phụ thuộc vào tỉ lệ rắn lỏng…. Hình1:Sự phân bố nồng độ trong các pha của quá trình chuyển khối 1.2.Trạng thái cân bằng: Trạng thái cân bằng đạt được khi thế hoá của cấu tử hoà tan ở trong chất rắn bằng thế hoá của nó ở trong dung dịchở cùng nhiệt độ.khi đó nồng độ của dung dịch tương ứng với nồng độ bão hoà goi là độ hoà tan. Phương trình cấp khối có dạng: ) (1) Trong đó:M- lượng cấu tử phân bố ,F-bề mặt tiếp xúc pha tại thời điểm t; b- hệ số cấp khối; Cbh-nồng độ cấu tử hòa tan ởbề mặt chất rắn; ở đây cân bằng đượcthiết lập rất nhanh; Co nồng độ trung bình chất rắn hòa tan ở trong dung dịch. 1.3 Cơ chế của quá trình: quá trình chuyển khối trong hệ rắn lỏng rất phức tạp . Sơ đồ đơn giản thể hiện ở hình 2 và hình 3. Các hình này thể hiện sự thay đổI nồng độ lớn nhất là ở lớp biên. Hình 3:sự thay đổi nồng độ của cấu tử hoà tan ở khu vực sát bề mặt vật thể rắn Khuếch tán có chiều dày d Theo định luật Phic thì: (2) D-hệ số khuếch tán phân tử. Từ công thức (1); (2) ta có: Hệ số cấp khối b = D/d tỷ lệ nghịch với chiều dày của lớp màng chảy dòng d ở sát bề mặt vật thể rắn, tức là phụ thuộc vào chế độ thủy động của dung môi. Ngoài ra, kích thước của hạt rắn càng giảm thì tốc độ của quá trình trích ly càng tăng, do tăng bề mặt. tiếp xúc pha và giảm đoạn đường khuếch tán trong các hạt rắn. Tuy nhiên, kích thước của các hạt rắn càng giảm thì năng lượng tiêu tốn cho quá trình nghiền càng tăng, do đó phải chọn kích thước hạt rắn thích hợp. Tỉ lệ giữa lượng dung môi và lượng chất rắn ảnh hưởng lớn đến tốc độ khuếch tán. Tỷ lệ này càng cao thì tăng tốc độ khuếch tán và khả năng tách triệt để cấu tử phân bố càng nhiều , nhưng tiêu tốn năng lưọng để tách cấu tử phân bố trong dung môi càng tăng. Do đó phải chọn tỷ lệ giữa lượng dung môi và lượng chất rắn thích hợp. Trong quá trình trích ly chất rắn, dung môi phải xâm nhập vào trong các mao quản của chât rắn để tác dụng với cấu tử phân bố, nên tốc đọ của toàn quá trình giảm nhanh. Tốc độ của quá trình trích ly được quyết định bởi tốc độ khuéch tán bên trong. Tương ứng với hình 3 tốc độ của quá trinh trích ly chất rắn là: (3) Trường hợp này khấy trộn bình thường khôngcó ảnh hưởng đến tốc độ của toàn bộ quá trình, bởi vậy người ta phải tiến hành trích ly trong các thiết bị có dao động mạch nhịp, thiết bị làm việc ở áp suất cao. 2.Trích ly trong thiết bị với lớp vật liệu rắn đứng yên: Quá trình trích ly chất rắn có thể bằng nhiều phương pháp khác nhau, bằng nhiều loại thiết bị khác nhau nhưng đều có các yêu cầu sau: -Năng suất riêng lớn (lượng dung dịch trên một đơn vị thể tích làm việc của thiết bị lớn). -Có khả năng thu được cấu tử phân bố trong dung dịch trích ly cao. -Tiêu hao năng lượng cho một dung tích trích ly bé. Quá trình trích ly trong các thiết bị với lớp vật liệu rắn đứng yên có thể tiến hành trong hệ rắn một bậc hoặc nhiều bậc. Trong hệ thống trích ly nhiều bậc (hình 4) Vật liệu rắn cần trích ly được chất đầy vào các nồi 1, 2, 3,… , dung môi trích ly được bơm lần lượt qua các nồi 3, 2, 4, 5. Dung môi chảy qua lớp vật liệu theo nguyên lý của quá tình lọc, dung dịch trích ly sau khi qua nồi cuối cùng được dẫn vào thiết bị hoàn nguyên dung môi(không vẽ trên sơ đồ). Số nồi được quyết định bằng yêu cầu của nồng độ cấu tử phân bố trong rafinat và trong dung dịch trích ly thường từ 5 đến 15 nồi. Quá trình trích ly được tiến hành cho đến khi nào nồi đầu tiên (nồi 5) đạt nồng độ cấu tử phân bố theo yêu cầu thì điều chỉnh hệ thống van để dung môi vào nồi 5, ta tiến hành tháo bã và nạp liệu vào nồi 5. Cứ lần lượt như vậy, trong hệ thống làm việc liên tục luôn luôn có một nồi tháo bã và nạp nguyên liệu. Hình4:Sơ đồ trích ly chất rắn nhiều bậc (o van mở ; · van đóng ) Nhược điểm chung của các thiết bị trích ly chất rắn với lớp vật liệu đứng yên là năng suất thấp, hiệu quả tách không cao. 3. Trích ly trong các thiết bị với lớp vật liệu rắn chuyển động : Qúa trình được tiến hành trong nhiều dây chuyền và thiết bị khác nhau như:các thiết bị khuấy trộn, thiết bị khuấy trộn cùng với thiết bị lọc tách bã, thiết bị tầng sôi … ưu diểm chung của các thiết bị trích ly này là: năng suất lớn, hiệu quả trích ly cao. Hình5:Sơ đồ hệ thống thiết bị trích ly chất rắn có cánh khuấy Hình 6:Sơ đồ hệ thốngthiết bị trích ly chất rắn làm việc theo nguyên tắc ngược chiều (1,2 thiết bị khuấy ;3,4 lọc chậm không thùng quay) Hình 7:Thiết bị trích ly ly tâm với lớp lỏng giả (1-thùng quay thành đục lỗ, 2-vỏ kín đứng yên, 3-vòng chèn vít kín, 4-ống nạp vật liệu rắn, 5-ống nạp dung môi, 6-ống tháo dung dịch trích) 4. Tính toán quá trình trích ly chất rắn: 4.1.Đồ thị tam giác vuông: Cho đến nay còn thiếu rất nhiều các dữ liệu tính toán quá trình trích ly chất rắn trên cơ sở quan hệ động học tổng quát. Ở đây trình bày phương pháp xác định số bậc lý thuyết trên đồ thị tam giác vuông. Ta coi vật liệu rắn ban đầu gồm: các chất rắn không hoà tan A, cấu tử hoà tan B, dung dịch trích ly S. Kết quả quá trình trích ly ta thu được dung dịch trích ly gồm dung môi trích ly S hoà tan một phần cấu tử B và chứa một lượng cấu tử B hoà tan trong dung môi S. Tất cả các cạnh nằm trên các cạnh của tam giác vuông đều biểu diển thành phần hỗn hợp hai cấu tử. Các điểm nằm trong tam giác biểu diễn thành phần hỗn hợp ba cấu tử. Hình8:Thiết bị trích ly chất rắn loại tầng sôi (1-thân hình trụ, 2-ống dẫn dung dịch, 3-lưới phân phối, 4-ống chảy tràn, 5-ống dẫn dung dịch trích ly, 6-ống tháo bã, 7-ống nạp vật liệu rắn). Giả sử ở một nhiệt độ nào đó lượng chất rắn B hoà tantối đa trong dung môi trích ly S (nồng độ bão hoà)được biểu diễn bởi điểm C trên cạnh huyền. Khi đó cạnh AC biểu diễn tất cả các điểm có thành phần bão hoà B trong S cân bằng với cấu tử A không hoà tan. Vùng làm việc của đồ thị là phần năm phía trên đường AC, tương ứng với dung dịch chưa bão hoà cấu tử B trong S nên còn có khả năng chuyển cấu tử B từ chất rắn vào pha lỏng. Thường khi trích ly chất rắn ta thu được dung dịch gần bão hoà. Cách xác định thành phần và lượng các hổn hợp dung dịch trích và raphinat thu được dụa theo quy tắc đòn bẩy. 100%S 100%A 100%B Hình 9:đồ thị tam giác vuông hệ rắn - lỏng 4.2 Trích ly nhiều bậc ngược chiều: Sử dụng đồ thị tam giác để xác định số bậc lý thuyết của quá trình trích ly nhiều bậc ngược chiều sơ đồ của quá trình này được thể hiện ở hình 10 s1=sEYE s2Y2 s3Y3 smYm sm+1Ym+1 snYn s0Y0 GFxF G1x1 G2x2Gm-1xm-1 Gmxm Gn-1xn-1 Gn =GFxF Hình10:Sơ Đồ Trích Ly Nhiều Bậc Ngược Chiều Phương trình cân bằng vật liệu đối với toàn hệ thống thiết bị: GF + S0 = GR + SE (4) Cân bằng vật liệu đối với cấu tử B : GFxF + Snyn = GFxF + Snyn (5) Ta đặt giá trị xF lên trục hoành, y0 lên cạnh huyền (hình XI.37), nối 2 điểm này bằng một đoạn thẳng chia đoạn thặng này teo tỷ lệ S0/GF ta thu được điểm xCM đặc trưng cho thành phần hỗn hợp đầu. Khi biết thành phần yêu cầu của raphinat nghĩa là biết quan hệ giữa lượng pha lỏng trong vật liệu rắn sau khi trích ly , ta vẽ đường thành phần không đổi của pha rắn song song với cạnh huyền (Đường trên hình XI.37) trên đừơng này lấy điểm tương ứng với cấu tử B hòa tan trong raphinat ra khỏi hệ thống thiết bị. Tương tự như phương pháp tính toán trích ly lỏng - lỏng nhiều bậc ngược chiều; ở đây tương ứng với phương trình (4), (5). Các điểm , , phải nằm trên cùng một đường thẳng. Vị trí của điểm tương ứng hổn hợp các cấu tử B và S nằm trên cạnh huyền của đồ thị.Bởi vậy kéo dài đoạn đến khi cắt cạnh huyền tại một điểm, đó chính là điểm yE cần tìm. Phương trình cân bằng vật liệu đối với phần thiết bị từ bậc 1 đến bậc m có dạng GF + Sm+1 =Gm +SE' (6) Rút ra : GF - SE = Gm - Sm+1 (7) Đối với cấu tử B: GF - SE = Gm - Sm+1 (8) Kí hiệu giữa hiệu số lưu lượng hỗn hợp rắn GF và dung dịch trích ly SE ban đầu là P GF - SE = P và GF P= GF - SE= G1 - S1=…= GR - So (9) - SE =P Khi đó phương trình(7) (8), có thể viết: P= GF - SE= G1 - S1=…= GR - So (10) Hay: PxP= GF - SE= G1 - S1=…= GR - So (11) Từ những phương trình này ta nhận thấy rằng vị trí của những điểm cực P hay là giao điểm của đường thẳng đi qua và với đường thẳng đi qua xF và với đường thẳng đi qua và vì điểm phải nằm cả trên 2 đường này. Khi này ta tìm được điểm cực P ta xác định được số bậc trích ly lý thuyết bằng cách xây dựng như sau:nối điểm với gốc tọa độ O, giao điểm cuả đường này với đương =const la. Từ phương trình (10) và (11) ta có: P = G1 - S2 P = G1x1 - S2 Vì thế chúng ta tìm đựơc điểm là giao điểm của đường thẳng đi qua các điểm , và cạnh huyền của đồ thị. Nối điểm với gốc tọa độ O chúng ta đựơc điểm nằm trên giao điểm của đường O với =const. Vẽ tương tự như vậy cho đến khi đạt được nồng độ bằng hoặc gần với nồng độ xR đã cho trong hổn hợp đi ra của pha raphinat. Số đường thẳng nối gốc tọa độ với các điểm,,… (hay gần bằng ) là số bậc lý thuyết của quá trình trích ly rắn lỏng cần tìm. 5. CÔNG THỨC TOÁN HỌC 5.1. Đặc điểm của đồ thị tam giác Hình 1.1: Đồ thị tam giác - Mỗi đỉnh của tam giác tương ứng với một cấu tử nguyên chất. Vì vậy mỗi cạnh là hỗn hợp của 2 cấu tử. Một điểm trong tam giác thể hiện thành phần của hỗn hợp 3 cấu tử.Ví dụ, điểm g cho ta thành phần các hỗn hợp gồm 70% A, 20% B và 10% C (hình 1.1) - Các đường thẳng xuất phát từ các đỉnh như Aa, Bb, Cc là vị trí hình học cho mọi hỗn hợp có quan hệ về lượng không đổi đối với 2 cấu tử khác, như xB/ xC hoặc xC / xA hoặc xA/ xB =const. - Các đường thẳng dd, ee, ff song song với các cạnh của tam giác AB, BC, CA là vị trí hình học cho hỗn hợp có cùng một lượng cấu tử C hoặc A hoặc B. 5.2. Quy tắc đòn bẩy: Hình 1.2: Quy tắc đòn bẩy Khi trộn lẫn 2 hỗn hợp có thành phần a, b trong tam giác sẽ cho một hỗn hợp mới ở điểm c nằm trên đường thẳng ab. Khoảng cách ac và bc tỉ lệ nghịch với lượng của hỗn hợp đầu. Từ hình 1.2 ta thấy: ma + mb = mc nhưng xa + xb ≠ xc Và có: Và với ma , mb , mc - khối lượng của hỗn hợp a,b,c, kg xa , xb , xc - thành phần của cấu tử A,B,C trong hỗn hợp (a,b,c), %. Trong đồ thị tam giác, đỉnh A đặt trưng cho dung môi đầu (còn gọi là chất mang) có thể ở trạng thái rắn hoặc lỏng. Đỉnh B đặc trưng cho cấu tử cần tách (có thể là rắn hoặc lỏng). Đỉnh C đặc trưng dung môi (là chất lỏng) . Trong hình 1.3, đường abcdKd’c’b’a’ là đương cân bằng (còn gọi là đương bảo hoà, đường đẳng nhiệt hay đường phân tầng). Đường cân bằng chia làm hai vùng,vùng trên là vùng đồng pha và dưới là vùng hai pha, là vùng tách được. Điểm K là điểm tới hạn. Phía trái của K đặc trưng cho pha raphinat và phía phải đặc trưng cho pha trích. Các đường thẳng bb’,cc’, dd’ gọi là đường lien hợp. Trong hình 8.4, đương abcde cũng gọi là đường cân bằng. Vùng phía trái của nó có hỗn hợp dị thể, vùng phía phải là dung dịch tách được. Đồ thị cho hệ có đặc tính riêng. Cạnh BC biểu thị thành phần của “ dòng bên trên”, là dung dịch của cấu tử phân bố trong dung môi. a) b) Hình 1.3: Hệ lỏng - lỏng với một cặp (a) và hai cặp (b) của các thành phần tan từng phần vào nhau (ở t = const) Đường cân bằng biểu thị thành phần của “dòng bên dưới”, là hỗn hợp dị thể gồm pha rắn không hoà tan, cấu tử phân bố và dung môi chứa trong các mao quản của chất rắn. Kéo dài các đường liên hợp bb’, cc’, dd’ chúng cắt nhau ở đỉnh A. 5.3. Hệ số phân bố của cấu tử cần tách giữa pha trích và pha raphinat được biểu thị: Hình 1.4: Hệ rắn - lỏng ( t = const) ; K ><= 1 (1.2) B B y x K = với yB – thành phần cấu tử phân bố B trong pha trích, % khối lượng. xB – thành phần cấu tử phân bố B trong pha raphinat,%khối lượng. Hệ số phân tán phụ thuộc vào nồng độ, nên trong tính toán chỉ tính gần đúng. 5.4. Nếu không tính đến sự hoà tan lẫn nhau giữa dung môi đầu và dung môi, thì có thể sử dụng đồ thi tam giác theo toạ độ: B 100 - x = B x x B B y y B = 100 - y B kg cáúu tæí phán bäú kg dung mäi âáöu kg dung mäi âáöu kg cáúu tæí phán bäú trong pha raphinat; trong pha trêch (1.3) 5.5. Đồ thị tam giác vẫn được sử dụng có hiệu quả, khi không thể hiện chính xác vì các đường quá dày. Khi đó thường biểu thị qua toạ độ (hình 8.5) Hình 1.5: Hệ lỏng - lỏng với một cặp (a) và hoặc cặp (b) của các cấu tử tan từng phần vào nhau ( t= const) a)Dùng hệ toạ độ z, Z – X,Y và Y-X (đồ thị hỗ trợ để xác định đường cân bằng) cho hệ lỏng- lỏng. Sự thể hiện giống 8.3 với KgC Kg(A + B) C 100 - y = y C A B y + y = Z y C KgC Kg(A + B) C 100 - x = x C A B x + x = z x C B y Y = y + y B A B y = 100 - y C Kg(A + B) KgB KgB Kg(A + B) C 100 - x = x B A B x + x = X x B trong pha raphinat trong pha trêch trong pha raphinat trong pha trêch (1.4) Hoặc có thể viết: b) Dùng hệ toạ độ sau cho hệ rắn - lỏng (hình 8.6) sự thể hiện giống hình 8.4B x X = x + x C B B x = 100 - x A Kg(B + C) KgB KgB Kg(B + C) A 100 - y = y B B C y + y = Y y B C x Z = x + x C B A x = 100 - x A Kg(B + C) KgA A y Z = y + y C B A y = 100 - y A Kg(B + C) KgA åí doìng phêa dæåïi ÅÍ doìng phêa trãn åí doìng phêa dæåïi ÅÍ doìng phêa trãn (8.5) Trong đó XA, XB ,XC – thành phần cấu tử A, B, C trong pha raphinat (ở dòng dưới), % khối lượng. YA, YB, YC – thành phần cả cấu tử A, B, C (trong pha trích ở trạng thái cân bằng), % khối lượng. 5.7. Trích ly chéo dòng: Phương trình cân bằng vật liệu cho bậc thứ n: Với các chỉ số: F - hỗn hợp đầu, S – dung môi, R – raphinat, E – trích. Cân bằng vật liệu cho cấu tử phân bố: Hình 1.6: Trích ly chéo dòng Nếu không đè cập về sự hoà tan lẫn nhau giữa dung môi đầu và dung môi người ta có thể vận dụng đồ thị tam giác theo hệ toạ độ x’, y’. Lượng dung môi đầu trong hỗn hợp đầu là: mA =mF (100-XF), kg hoặc kg/ h. (1.8) Lượng dung môi trong dung dịch trích: mC =mS (100-Y S ), kg hoặc kg/ h. (1.9) Phương trình đường làm việc của bậc thứ n: S n n-1 ( x - x ) + y’ (1.10) A n C m = y - m m m C A tgα = Góc nghiêng của đường làm việc được tính: Số bậc thay đổi nồng độ (bậc trích ly) bằng số đương làm việc trong đồ thị hình 1.6b. Nếu có sự hoà tan từng phần giữa dung môi đầu và dung môi trích, thì sử dụng đồ thị tam giác hình 1.6c. Vị trí điểm Mn có thành phần của hỗn hợp ở pha thứ n, sẽ được xác định bằng quy tắc đòn bẩy từ quan hệ các dòng m R . n- 1 / m S . n-1 Thành phần của raphinat xn và pha trích ly yn lấy từ điểm cuối(Rn và En) trên đương cân bằng đi qua Mn .Lưongj raphinat và dung dịch trích cũng được xác định theo quy tắc đòn bẩy Bậc trích ly lý thuyết tương ứng với số lượng đương liên hợp Rn En trong đồ thị tam giác khi đạt nồng độ của raphinat xR. Nồng độ, lượng của raphinat và dung dịch trích được tính nhờ đường nối từ đỉnh C qua R và E cắt AB. 5.8. Trích ly ngược chiều( 1.7) Cân bằng vật liệu của hệ thống trích ly n bậc ngược chiều: mF +mS = mR +mE (1.11) Đối với cấu tử phân bố: mFxF + mSxS = mRxR + mE xE (1.12) Nếu bỏ qua sự hoà tan lẫn nhau giữa dung môi đầu vả dung môi, thì lượng dung môi đầu và dung môi(mA , mC) trong tất cả các bậc không thay đổi. Khi đó cân bằng vật liệu của cấu tử phân bố sẽ là: mA(xF – xR) =mC(yE- y S) (1.13) Phương trình đường nâng độ làm việc : m y = m C n+1 A ( x - x ) + y (1.14) F n F Góc nghiêng của đường làm việc(hình 1.8b) được tính. (1.1 5 ) x - x F R S = E y - y tgα = A C m m P E 1 2 3 α y x x y b) s R F B A C F R E max E M 1 E , E 3 R , R 2 R 1 R E 2 E 3 c) 3 Hình1. 7: Trích ly ngược chiều Bậc trích ly được xác định theo phương pháp đồ thị (so sánh với hấp thụ). Nếu dựa vào đồ thị tam giác để tính( hình 1.8c), thì lượng ở vị trí M là hõn hợp chung: mF + mS = mR + mE = mM (1.16) = E m MR m R ME ; FM S m MC m F = Bậc trích ly được tương ứng với số lượng đường liên hợp EnRn được biểu thị ở hình khi đạt được nồng độ của raphinat xR (nồng độ yêu cầu) Điểm P được gọi là cực (hay điểm làm việc). Nó là điểm cắt nhau của các đường thẳng qua FE, RC và RnEn+1 . Cực này có thể nằm bên trái hoặc bên phải tam giác. 5.9.Trích ly ngược chiều có hồi lưu Tuỳ điều kiện làm việc mà một hoặc cả hai sản phẩm được hồi lưu trở lại. Cân bằng vật liệu của hệ thống trích ly: mF =mE +mR (1.17) Khi tính toán cần giả thuyết là các dòng mS.0, mS.n -1 và mS.n +1 chỉ có dng môi nguyên chất C và các dòng m’E và m’R không chứa dung môi. Cân bằng vật liệu cho cấu tử phân bố B là: mF xF = mEYE + mR XR (1.18) Lượng hồi lưu tối thiểu của dung dịch trích REmin và raphinat Rmin được tính từ các điểm cắt của PEmin và PRmin (là những điểm tương ứng với cực của pha trích và raphinat) của đường cân bằng a-b (đường đi qua điểm F) với toạ độ điểm E’ và R’ là: (1.19) = R R.n+1 R m m = Rmin P Rmin R RE n+1 ; 1 E E 1 E Emin P Emin = m m E R.o R = Chỉ số hồi lưu tối thiểu tương ứng với số bậc trích ly lớn. Do đó cần tính chỉ số hồi lưu thực tế: β β (1.20) n+1 RE R = Rmin P R R R R = ; E 1 E 1 = R E E E P Emin = R Lượng vật liệu và lượng dung môi được tính theo công thức sau: m S . n-1 = mE zE mE = m’E + m S . n-1 = m’E .(1-zE) (1.21) mR.o = RE .mE mR + mE = mE (1+ RE) = m’E (1+ zE). (1+ RE) ( Z - z ) = m (1 + R )(Z - z ) (1.22) R.o S.o E 1 + z = m m + m E E.1 E E E E.1 E ZE.1 = mS.o + (mR.o + mE ); v.v… (1.23) m S . n+1 = mRz R mR = mR + m S . n+1 = mR ( 1+ zR) m R . n+1 = RR. mR = RR. mR (1 + zR) m C . n+1 = RR. mRzR ; v.v… trong đó m C . n+1 - lượng dung môi C trong raphinat m R . n+1 m Sg = mE ((1+ RE) (ZE.1 – zE) + zE ) + m’R ( 1+ RR ) zR Số bậc trích ly cần thiết được tính bằng đồ thị dựa vào toạ độ z, Z với X, Y và Y với X (hình 8.9). 5.10. Trích ly chất rắn với dung môi thay đổi. Sơ đồ trích ly tương tự như trích ly chéo dòng của hệ lỏng. Phương trình cân bằng của bậc thứ n giống như trích ly chéo dòng, hình 8.10a và các công thức (1.6), (1.7) (1.26) 2 i n 1 (1 + a )(1 + a ) ... (1 + a ) ... (1 + a ) = ψ 1 Nếu dùng dung môi nguyên chất C thì độ trích ly được tính theo công thức: F m x F n x m R.n ψ = Với - độ trích ly ( lượng chất trích ly trong hồi lưu chia cho lượng trong hỗn hợp đầu) - tỷ lệ của các dòng: tỷ lệ giữa khối lượng của dunh dịch với khối lượng chất rắn, cũng có thể lấy tỷ lệ theo thể tích; m’R.i = mR.i (1- xA) - khối lượng của các cấu tử B và C. Nếu tỷ số của các dong đã biết, tức nếu a1 = a2 = a3 =…=an = a = const, có thể viết đơn giản bằng công thức: (1.27) s ψ= 1 N (1 + a) Tính toán bằng đồ thị tam giác hoàn toàn giống như trích ly chéo dòng. 5.11. Trích ly ngược chiều của chất rắn. Cân bằng vật liệu tương tự như trích ly ngược chiều của hệ lỏng, hình 1.11 và các phương trình (1.12 ) và (1.13). n-2 2 1 n-1 2 1 n R.n S S m y m x 1 + a ( 1 + a + a + ... + a ) - - [ 1 + a ( 1 + a + a + ... + a )] (1.28) = ψ 1 Nếu tỷ số giữa các dòng ở tất cả các bậc, trừ bậc thứ nhất, là hằng số, tức nếu a2 = a3 =…=an =a=const, thì độ trích ly được tính theo công thức: Nếu dùng dung môi nguyên chất thì công thức đơn giản hơn: n-1 2 1 (1.29) 1 ψ = 1 + a (1 + a + a + ... + a ) Ngoài ra nêu chất rắn đưa vào cũng chứa lượng dung môi như các bậc, tức a2 = a, thì có: 1 + a + a + ... + a = ψ 1 (1.30) 2 n x - y R S 2 1 x - y lg x - x 1 R S 2 y - y lg (1.31) = lg x - x 1 R S 2 y - y lg s N - 1 x - y R = S 2 1 x - y Số bậc trích ly được tính từ tỷ số giữa các dòng, a = a2=a=const theo các công thức sau: Ví dụ : Bài toán 1: Hệ thống trích ly dầu có ngăng suất 1 tấn lepestka với thành phần dầu 28% và xăng 2.5%. Xăng được dùng như dung môi chứa 1,5 dầu. Lượng dung môi đưa vào chứa 505khối lượng lepestka. theo kinh nghiệm cho thấy, dung dịch được pha rắn hấp phụ phụ thuộc vào nồng độ theo bảng sau: Nồng độ (kg/kg) Lượng dung dịch giữ lại (kg/kg) Nồng độ (kg/kg) Lượng dung dịch giữ lại (kg/kg) 0.00 0.10 0.20 0.30 0.500 0.505 0.515 0.530 0.40 0.50 0.60 0.70 0.550 0.571 0.595 0.620 Bã chứa 5%dầu sau trích ly , cần xác định: a) Lượng và thành phần pha trích ? Lượng và thành phầnđược phởcắn hấp phụ ? Số bậc trích ly ? Bài giải: Giải bằng phương pháp đồ thị như hình 8.21 theo toạ độ X’-Z’.Số liệu ở cột bên trái trong bảng biểu diễn thành phần tương đối là: xB X’= xB +xC Số liệu ở cột bên phải trong bảng tương ứng: xA Z’ = xB +xC Là lượng chất rắn tính theo một đơn vị khối lượng dung dịch. Số liệu thu được tỏng hợp ở bảng 8.7. Bảng 8.7 xB X’= xB +xC xA Z’= xB +xC xB X’= xB +xC xA Z’= xB +xC 0.00 0.10 0.20 0.30 2.00 1.980 1.942 1.887 0.40 0.50 0.60 0.70 1.818 1.751 1.681 1.613 Các số liệu trong bảng có toạ độ các điểm của dòng dưới (hình 8.21 ). Ở dòng trênkhông có pha rắn (y=0). Vì vậy đường thẳng của dòng trên trùng với trục hoành. Dựa vào các đường cong ta có thể biểu thị đường cân bằng vật liệu. Trong đồ thị toạ độ điểm F thể hiện thành phần của lepestka trong dung dịch trích. theo điều kiện đầu bài ta có: 28 x’F = =0.92 28+2,5 100 –28-2,5 x’F = =2,12 28 + 2,5 Toạ độ điểm S biêu diễn thành phần của dung môi: 1,5 xS= =0,015 (zS=0 ) 100 Nối điểm F và S thành đường thẳng FS. đường này được chia làm 2 phần qua điểm M. Các phần tỷ lệ với lượng sản phẩm theo quy tắc đòn bẩy, nếu bỏ qua chất rắn không hoà tan. dung môi có thành phần 50%khối lượng lepestka. Phần chất lỏng trong đó có 0,28 +0,025 = 0,305 đơn vị khối lượng và dung môi có 0,5 đơn vị khối lượng . Điểm M nằm trên SF cách S một khoảng là: 0,305 /(0,5+ 0,305) =0,38. Gía trị để vẽ đường lưu lượng RE chưa biết. Chỉ biết được đường REcắt SF ở điểm M và điểm R nằm trên đường cong và điểm Enzym nằm trên trục hoành, vì nó có giá trị tung độ z=0. Mặc dầu chưa biết giá trị R, nhưng ta vẫn có thể xác định quan hệ của chúng, vì theo số liệu đầu bài thì bã sau trích ly chứa 5% dầu nên: xAR Z’R xBR + xCR xAR 95 = = = =19 X’R xBR xBR 5 xBR + xCR Đường thẳng qua góc toạ độ có tang góc nghiêng bằng 19, cắt đường cong ở R. Đường thẳng qua R và M cắt trục hoành tại E. Trên đồ thị ta xác định toạ độ của điểm R, M và E là: X’R=0,03 ; X’M=0,36 ; X’E = 0,58 . lượng pha lỏng chứa lepestka vào hệ thống: 1000 .0,305 + 1000. 0,5 = 805 (kg/h) Lượng này được phân thành pha rafinat và pha trích tương ứng đoạn EM và MR. Để tính toáncó thể lấy hoành độ ở điểm mút là: X’E - X’M 0,58 -0,36 mR = ·8,05 = ·805 =322 (Kg) X’E - X’R 0,58 -0,03 Đó là lượng dung dịch còn lại (raphinat). Thành phần của nó được tính với giả thiết, dầu mất đi trong bã được giữ lại dung dịch này. Vậy thành phần dầu có trong dung dịch raphinat: 1000.0,695.5 .100 = 11,7% 95.322 Lượng dung dịch trích: ME = 805 - 322 = 438 (kg) Thành phần dầu trong pha trích: Để xác định số bậc trích ly nối FE và RS, chúng cắt nhau tại P. Vì trong mổi bậc đều có dung dịch với nồng độ không đổi, nên tất cả các đường liên hợp là đường thẳng đứng. Đường thẳng vuông góc tại E là đường thẳng liên hợp ở bậc 1, nó cắt đường giới hạn tại 1 điểm. Nốiđiểm này với cực P. Đường thảng cắt trục hoành. Ở điểm cắt này, ta có đường liên hiệp ở bậc 2. Cứ tếp tục đến khi đạt được điểm R. Số lượng đường liên hợp(các đường không liền vuông óc với trục hoành )tương ứng với số bậc trích ly. Trong trường hợp này ta có 7 bậc. Bài toán 2 Một loại phế liệu thải chứa 11%xỉ đồng dạng CuCl2. Xỉ được bazơ hoá, sau đó dùng acid loãng để rửa. Trong quá trình rửa có một lượng khí nhỏ bay lên. Vữa ẩm chứa nước theo tỷ lệ 2kg nước 1kg vữa khô. Giả thiêt sự cân bằng đạt được ở từng bậc trích ly. Tính số bậc của tháp trích ly để tách CuCl2 trong dung dịch 12% với hiệu suất 98%. Bài Giải: Sự di chuyển của vữa trong tháp từ bậc này đến bậc khác luôn với một lượng nước không đổi theo tỷ lệ 2kg nước 1 kg vữa khô. Số bậc trích ly của tháp được tính theo công thức (8.32). Tính lượng vữa CuCl2 khi có lượng bã trong phế liệu là 100kg: 11 100 =12,36 (kg )CuCl2 69 Nếu có 12,36 kg CuCl2 trong phế liệu thì trích ly được: 12,36.98 =12,11 (kg)CuCl2 100 Và lượng CuCl2 còn lại trong bã là: 12,36.2 = 0.25 (kg)CuCl2 100 Dùng acid loãng để rửa vữa CuCl2, tức là để hoà tan được 12,11 kg CuCl2 trong tháp trích ly.Giả dụ trong acid loãng có chứa 200 kg nước, thi tlượng acid loãng được dùng cho hoà tan 12,11 kg CuCl2 là: (mS -200).12 =12,11 100 Rút ra: mS=288,8 kg (acid loãng) Như vậy thành phần của pha trích tính theo 100kg nước: 12 yE= .100 = 13,64 88 Đây cũng là lượng có cùng thành phần mà vữa mang theo, nên: x1’ =yE =13,64 Tương tự thành phần vữa mất theo bã: 0,25 xR’= .100 =0,125 200 Nước acid loãng vào tháp không chứa muối đồng, nên thành phần yS = 0. Thành phần của CuCl2 là y2 ở dòng bên trên từ bậc 2 đi vào bậc 1 được tính dựa vào cân bằng của CuCl2 ở bậc 1lượng dung môi ở dòng trên là :288,8 kg .Ở bậc 1 có 12,36 kg CuCl2 cho mỗi 100 kg lượng trơ khô và ngoài ra có A kg với 288,8 kg dung môi từ bậc 2 đến, tổng cộng (12,36 + A )kg .Đi khỏi bậc 1:pha trích 12,11 kg dung dịch từ dòng dưới 13,64 .200 =27,28 (kg) 100 Phương trình cân bằng của CuCl2 ở bậc là (lượng vào bằng lượng ra) 12,36 +A =39,39 Rút ra A = 39,39 –12,36 =27,03 (kg) Thành phần của dòng bên trên (tính theo kilôgam cho mỗi 100kg nước) 27,03 Y2= .100 = 9,36 288,8 Số bậc không kể bậc 1 là : (bậc) Tổng cộng có : NSt =10+1 =11( bậc) CHƯƠNG2: TRÍCH TINH DẦU CAM CHANH, QUÝT , BƯỞI Giới thiệu chung về nguyên liệu: Khái quát chung: Cam, chanh, quýt, bưởi là loài Citrus. trong các tinh dầu loài này thì tinh dầu cam ( Citrus aurantium )là có vị trí quan trọng hơn cả. Sau đó là chanh (Citrus limonum Risso) rồi đến cam giấy (Citrus nobilis Lour) mà các nước gọi là quýt Trên thế giới sản xuất tinh dầu thuộc loài Citrus nhiều nhất là Italya, hàng năm ở đây sản xuất hàng trăm tấn tinh dầu từ loại vỏ quả Citrus bergamia Risso. Sau Italia là Mĩ và Tây Ban Nha là những nước được coi như có trình độ tiên tiến về trang thiết bị để sản xuất tinh dầu Citrus có phẩm chất cao. 1.2 Cấu tạo: Các loại quả thuộc loài Citrus thương có cấu tạo như sau: Lớp vỏ ngoài cùng chứa tinh dầu ở dạng tự do trong các túi tế bào sau đó là lớp cùi trắng có nhiều pectin (cùi cam 30-50% , cùi chanh 30-35% tính theo chất khô tuyệt đối của tổng lương pectincó trong quả) trong cùng là phần ruột quả trên lớp vỏ ngoài cùng quả có một lớp sáp mỏng, lớp này nhằm giữ cho quả khỏi bị quá khô, hoặc quá ẩm do tác dụng của không khí bên ngoài và còn giữ cho quả khỏi bị các loịa vi khuẩn xâm nhập vào. Các loại cam trồng ở LIÊN XÔ, Ý, MĨ,MARÔC TÂY BAN NHA thường có khối lượng trung bình từ 100-180g, phần vỏ quả chiếm 25% khối lượng quả còn chanh ở đây 80- 100 g, vỏ chiếm 30% khối lượng quả . ở các nước này quýt cũng có khối lượng khoảng 60-100g vỏ gần 28%. Theo tài liệu nghiên cứu của bộ môn tinh dầu và dầu béo của ĐHBKHN và viện công nghiệp thực phẩm thuộc bộ lương thực thực phẩm , thì cam của ta có thành phần như sau: cam chanh (Citrus sinensis)có vỏ 14-20% tính theo trọng lượng quả, nước quả 50-62%, cam sành (Citrus mobilis)vỏ nhiều hơn 25-30%, nước quả 40-50%. Các loại cam này của nước ta thường có hạt 1-3% theo khối lượng quả, trong khi đó cam ở nướcngoài thường không có hạt hoặcvói tỉ lệ không đáng kể. Tính chất vật lý: Tinh dầu cam là một chất lỏng có màu vàng mùi thơm đặc trưng của cam sôi ở 175-180oC, ở nhiệt độ này có thể cất ra được 9/10 thể tích của tinh dầu. Tinh dầu cam không có vị cay, hoà tan trong cồn 90% theo tỉ lệ 1/7 hoặc 1/8 (nghĩa là 1 thể tích tinh dầu cần 7-8 thể tích cồn). thành phần chính của tinh dầu là d_limonen90% xitrala ,aldehit, dixelic, xitronenlala, linalola, rượu nônilic, este, antranila, mêtylic … 2 .Phương pháp trích ly: Để tách lấy tinh dầu cam, chanh, quýt, bưởi có thể dùng nhiều phương pháp. Phương pháp trích ly được ứng dụng nhiều trong các trường hợp khi các cấu tử không chịu được nhiệt độ cao, ở nhiệtđộ cao chúng sẽ bị thay đổI thành phần hoá học và thay đổi hoàn toàn mùi vị ban đầu của nguyên liêu. ngoài ra, nếu nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu quá ít thí cũng không thể dùng phương pháp chưng cất được mà phải dùng phương pháp trích ly. Để trích ly người ta thương dung các loại dung môi dẽ bay hơi như: cồn, etylic, dàu hoả, rượu, axetol, hoạc các dung môi khó bay hơi như: mỡ động vật, vazơlin … gần đây người ta còn sử dụng khí đốt ở dạng lỏng hoặc CO2 lỏng để trích ly tinh dầu. Tuỳ thuộc vào dạng tinh dầu có trong nguyên liệu ở trạng thái tự do, kết hợp hoặc kết hợp glucozit mà người ta dùng các phương pháp khác nhau để tách chúng . Nhìn chung các phương pháp được dùng để trích ly tinh dầu cần phải đạt được những yêu cầu cơ bản sau: a)Giữ cho tinh dầu, sản phẩm có mùi vị thơm tự nhiên ban đầu của nguyên liệu. b)Quy trình kỉ thuật dùng để khai thác tinh dầu phải phù hợp, thuận tiện và nhanh chóng. c) Phương pháp tách lấy tinh dầu phải tương đối triệt để, khai thác được hết tinh dầu có trong nguyên liệu mà công lao đầu tư phải là ít nhất. Trích ly tinh dầu được gọi là quá trình phân ly hỗn hợp long và tách những cấu tử từ thể rắn bằng dung môi, trong đó dung môi đã được lựa chọn trước, để có thể tách lấy những hợp chất cần thiết cho sử dụng mà thôi. Trích ly từ thể rắn đựơc dùng để tinh dầu trong các loại hạt, từ lâu người ta đã dùng để lấy tùng hương và tinh dầu thông ở sản phẩm gổ. Còn trong công nghiệp hoá học thì những hệ trích ly rắn - lỏng này cho đến nay còn ít phổ biến. Trong công nghiệp tinh dầu, trích ly được sử dụng từ năm 1856 nhưng do có khó khăn về mặt thiết bị nên thật ra ứng dụng trích ly các loại hoa mới chỉ dùng từ năm 1873. . Đứng về phương diện lý học mà nói, trích ly được ứng dụng theo nguyên tắc: Hai chất lỏng bất kì có hằng số điên môi càng gần nhau thì có độ hoà tan giữa chúng với nhau càng lớn. Khi hằng số điện môi bằng nhau thì độ hoà tan của chúng là cực đại. Tinh dầu có hằng số điện môi thấp từ 2-5 trong khi đó hằng số điện môi của dung môi hữu cơ cũng không lớn lắm, thí dụ hexan 1,8; etxawng2; benzen 2,28… 2.1 Trích ly với dung môi là rượu: Tinh dầu thu được bằng phương pháp này có thể sử dụng tốt để làm hương liệu cho rượu mùi, nước giải khát …ở nứơc ta nhà máy rượu HN và một số cơ sở sản xuất rượu địa phương cũng sử dụng phương pháp trích ly này. 2.1.1 Nguyên liệu và đặc điểm: Vỏ để trích ly tốt nhất là loại vỏ còn tươi không bị thối và nấm mốc. Theo các tài liệu nghiên cứu ở Liên Xô trong quá trình bảo quản các loại quả cam, chanh, quýt, bưởi hàm lựơng tinh dầu bị giảm nhanh. Sau 3 tháng bảo quản hàm lượng tinh dầu của quýt bị mất tới 35%, cam 20% chanh 40% còn nếu đem sấy hoặc phơi khô thì lựơng tinh dầu ở vỏ chanh sẽ mất tới 41,6%, quýt 27,1%. Vì vậy các dịch thơm được lấy từ loại vỏ quả nay có mùi vị sẽ giảm trong trường hợp cần thiết có thể ngâm chung trong 25% dung dịch muối ăn, vỏ trước khi ngâm cần phải nghiền nhỏ. Theo tài liệu của nghành nước quả của liên xô thì bằng cách ngâm như vậy trong vòng 6 tháng ở nhiệt độ từ 15-24oC thì màu sắc, mùi vị, tổn thất tinh dầu không đáng kể. Nhưng bằng cách muối vỏ quả rỏ ràng không thể sử dụng đựơc với yêu cầu của sản phẩm không phải là rượu. Vì nước lấy từ dung dịch ngâm của các loại vỏ quả này sẽ có vị mặn không ngon. 2.1.2 Phương pháp: Xí nghiệp hương liệu HN xưởng 24 (cũ) đã ngâm vỏ cam, chanh, quýt, bưởi với cồn bằng cách: - Vỏ tươi gọt mỏng ngâm vào cồn thành phẩm 80o trong thùng nhôm, sau 48 h chiết ra và thay bằng thùng cồn cao độ hơn (90-94o ) ngâm tiếp trong 24h, tỉ lệ cồn dùng ngâm so với vỏ quả là 1/1, đủ để ngập hết vỏ trong thùng. Cồn ngâm xong đem cất ra nồi nấu để lấy riêng từng phần phần đầu thương đục phải để riêng cất lại, những phần giữa trong và mùi thơm là thành phẩm loại có độ cồn từ 60o trở lên trộn chung với nhau để pha nước ngọt, loại có độ cồn từ 15-60oC cho vào nồi cất lại cùng với phần cất ra lúc ban đầu vỏ sau khi ngâm cung đem cất lại để lấy riêng các loại côn 80,90o dùng để ngâm lại, loại cồn thấp độ hơn dùng để pha chế cồn 90-80o để ngâm đợt 2, hoặc tinh chế lại để ngâm đợt khác. Nếu ngâm ngay đợt 1bằng cồn cao độ 90-94o thì tinh dầu mà chủ yếu là là tecpen sẽ hoà tan ngay nhiều vào trong cồn. Khi cất phân đoạn tinh dầu sẽ bay ra cùng với cồn ở những phần đầu , khi ngưng tụ lại, tinh dầu sẽ nỗi lên trên mặt, có thể hớt lấy lượng tinh dầu này tuy phẩm chất có thua lượng tinh dầu ép nhưng vẫn còn tốt hơn tinh dầu chưng cất. Quả trình trích ly hay ngâm chiết để lấy tinh dầu hoặc dịch ngâm có tinh dầu dùng cho các nghành sản xuất rượu và nước quả phụ thuộc nhiều vào thời gian trích ly nồng độ của dung môi, tỷ lệ gữa dung môi và loại vỏ , kích thước của các loại vỏ và các thiết bị, dụng cụ dùng để thực hiện quá trình. 2.1.3 Độ hoà tan của tinh dầu loài Citrus: Theo tài liệu của Katalianenko và Fecman thì độ hoà tan của loài Citrus trong rượu etylic có nồng độ khác nhau như sau: Rượu có nồng độ 40-70% tinh dầu hoà tan được 0,175- 5,55% Rượu có nồng độ 80% tinh dầu hoà tan được 14,30-20% Rượu có nồng độ 90 % tinh dầu hoà tan được 28-31,40 % Rượu có nồng độ 96% tinh dầu hoà tan được vô tỷ lệ 2.1.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ rượu đến hàm lượng tinh dầu trong ngâm chiết: Vì tinh dầu cam, chanh, quýt, bưởi có các loại tecpen và seckitecpen không hoà tan trong rượu 45% và ít hoà tan trong rượu 60%. Vì vậy trong sản xuất tinh dầu, các loại dịch ngâm chiết cho nước quả không nên dùng nồng độ rượu quá cao ,nếu không thì dịch ngâm chiết ra sẽ có rất nhiều tecpen làm cho nước quả khi pha tinh dầu vào sẽ bị đục. Dịch ngâm có tecpen trong quá trình bảo quản sẽ không được ổn định do có sự polime hoá của các chất có trong tinh dầu, làm cho dung dịch có mùi dầu thông, hay nói đúng hơn là dung dịch dể bị nhựa hoá. Ở Liên Xô,người ta đã nghiên cứu ảnh hưởng của nồng rượu dùng ngâm để trích ly tới hàm lượng tinh dầu có trong dịch ngâm chiết ra được như bảng sau: dịch ngâm của các loạI vỏ quả hàm lượng tinh dầu (g/ml) Với nồng độ dung môi Ngâm lần 1 với rượu 80% ,lần 2 rượu 75% Ngâm cả 2 lần rượu 60% Chanh 0.20 0.10 Cam 0.25 0.15 Quýt 0.15 0.11 Do đó quá trình ngâm chiết tinh dầu = dung môi là rượu etylic đều được thực hiện 1 trong 2 cách trên hoặc ngâm lần một với rượu 80% , lần 2 với rượu 75%hoặc ngâm cả hai lần với rượu 60%. 2.1.3.2 Hiệu quả khi làm nhỏ nguyên liệu: Để có thể tách tinh dầu từ vỏ quả tốt hơn người ta thường thái nhỏ hoặc nghiền nhỏ, trong điều kiện sản xuất tập trung có nhiều nguyên liệu vỏ thì được nghiền bằng các loại máy. Nguyên liệu được nghiền nhỏ làm cho các thành tế bào vở ra cho nên tinh dầu có thể dễ dàng kết hợp với dung môi, làm cho quá trinh trích ly được rút ngắn lại.Nếu nguyên liệu không được nghiền thì tinh dầu khuếch tán vào dung môi rất chậm và khó tách hết tinh dầu ra .Sau đây là tinh dầu đối với vỏ quýt: Vỏ quýt Hiệu suất% Tính theo vỏ tươi Tính theo vỏ khô Không nghiền 0.89 3.2 Nghiền nhỏ 1.49 5.3 Thật ra trong quá trình nghiền các loại vỏ cam, chanh, quýt, bưởi thường bị tổn thất tinh dầu do bay hơi, bởi vậy chỉ nghiền với kích thước vừa phải là 10*6mm. sau khi làm nhỏ xong phải đem đi chế biến ngay tránh để lâu tinh dầu sẽ bị tổn thất do bị nhựa hoá. 2.1.3.3.Ứng dụng thực tế: Ở các nhà máy sản xuất nước giải khát ở Liên Xô nguyên liệu sau khi được nghiền nhỏ xong được đưa vào thiết bị trích ly, sau đó cho rượu cho rượu etylic 80% vào và ngâm trong 15 ngày đêm. Mỗi ngày đều có khuấy trộn để dung môi tiếp xúc với nguyên liệu tốt hơn … Sau thời gian trên tinh dầu được chiết vào thùng chứa có nắp đậy, sau khi đã chiết hết dung môi đợt 1 ra người cho ngay dung môi có nồng độ rượu 75% vào tiếp tục ngâm trong 20 ngày nữa tỉ lệ dung môi thừơng dùng cho các đợt là 1-2,5 ( cứ 1 lượng vỏ thì cần 2.5 lượng dung môi Nếu khi ngâm ở nhiệt độ >15oC thì quá trình ngâm rút ngắn lại, chỉ cần 5-7 ngày /1lần ngâm . Sau khi ngâm dung môi thu được lần 1 và lần 2 đều phải để lắng riêng độ 2 ngày đêm sau đó tháo cặn và chuyển sang bộ phận lọc. Sau khi lọc xong trộn lẫn 2 lần dung dịch chiết theo tỉ lệ 1-1 để đóng thùng hoặc chai để chuyển bán cho các cơ sở sản xuất. Song song với phương pháp ngâm chiết ở nồng độ rượu như trên ở một số cơ sở sản xuất khác người ta có thể ngâm chiết bằng dung môi rượu có nồng độ cả 2 lần là 60%, thời gian ngâm lần 1 là 7 ngày đêm, thời gian ngâm lần 2 là 5 ngày đêm, mỗi ngày đêm đều có khuấy trộn 1 lần . Bằng cách ngâm như vậy có thể thu được dịch ngâm có mùi thơm tốt hơn, vì hàm lượng tecpen sẽ chiếm phần không đáng kể trong dung môi ngâm. Bằng cách ngâm chiết này trong điều kiên sản xuất cần điều kiên diện tích lớn, thời gian dài, tổn thất cồn trong dung ngâm sẽ nhiều. bởi vậy gần đây người ta thường dùng loại thiết bị trích ly kín, để khuấy trộn dung dịch người ta thường dùng bơm li tâm để bơm dung dịch ra rồi tưới vào. Sơ đồ đơn giản có thể áp dụng ở nhiều cơ sở sản xuất theo hình sau: Chú thích: 1: Thiết bị chứa hình trụ 2: Vĩ để ngăn cách nguyên liệu 3: Cửa cho nguyên liệu vào 4: Cửa tháo bã 5: Bơm li tâm 6: Lưới lọc có phủ lớp vải màu 7: Vòi hồi lưu dung dịch *QUY TRÌNH KỶ THUẬT CỦA QUÁ TRÌNH NGÂM CHIẾT NÀY: Cho các loại quả cần chiết tinh dầu qua cửa (3)sau đó đóng kín cửa lại và mở van cho rượu etylic vào ngâm trong 2 giờ. Hết thời gian ngâm trên dùng bơm để bơm dịch chiết vào cho chảy tuần hoàn nhằm khuấy trộn dung dịch và vỏ quả. Để bơm khỏi bị tắc nghẽn do vỏ quả nhỏ quá bám vào, ngoài lớp vỏ (2) người ta còn làm thêm 1 lưới lọc chắn ở đáy thiết bị. Hết thời gian ngâm chiết quy định, dungdịch ngâm chiết được tháo ra đem lắng lọc như những phương pháp thông thường khác. Chanh 0.20 0.10 Cam 0.25 0.15 Quýt 0.15 0.11 2.2.Trích ly với dung môi là ete dầu hoả: 2.2.1.Điều kiện áp dụng: thường dùng cho việc trích ly tinh dầu của các loài hoa 2.2.2Đặc điểm dung môi: dung môi để trích ly sau cồn là ete dầu hoả , có nhiệt độ sôi 40 –60oC, thành phần gồm các hiđrô cacbon như pentan hexan, các đồng phân heptan. ete này ít hoà tan các chất khác so với tinh dầu và xem như hoàn toàn không tan trong nước. 2.2.3.Phương pháp: Hoa tươi hái từ sang sớm mang về cho ngay vào dung môi để ngâm cứ độ 25-30 cm hoa thì đặt lên 1 lớp vĩ để hoa không đè lên nhau. Tỉ lệ khối lượng giữa hoa và ete là 1 : 3,5. ngâm lần 1 khoảng 40 phút, tháo lấy ete chứa tinh dầu. Đó là nước nhất, cho tiếp ete vào hoa vừa ngâm ở trên, ngâm trong khoảng 20 phút ta thu được nước ngâm 2. Ngâm hoa mới vào nước ngâm thứ nhất, sau đó vào nước ngâm thứ hai. Cứ tiến hành như vậy lấy cho được 5 đợt lấy phần nước nhất, nước nhì đem trộn lại rồi đem đi chưng cách thuỷ để loại ete . ete này được dung lại nhiều lần . sản phẩm thu được sau khi loại ete gọi là nhựa thơm nhựa thơm có những đặc tính của hương vị hoa tươi và làm chất định hương rất tốt. Để lấy tinh dầu nhựa thơm này được ngâm vào cồn để hoà tan tinh dầu và 1 số chất. Lọc và làm sạch để loại 1 số chất vẩn đục rồi cất lại cồn trong chân không để được dầu thơm. Dầu thơm này khác nhựa thơm là không có chất béo , nhựa , sáp …không tan trong cồn nhưng cũng còn những phần khó bay hơi nên vẫn còn tính chất định hương. Từ dầu thơm này có thể tách ra tinh dầu bằng cách pha thêm nước cho loãng hoặc bằng dung dịch muối ăn vào để cho nhựa và những chất trích ly lắng xuống đáy còn tinh dầu nổi lên trên mặt =>tách lấy. (phương pháp này phức tạp và thu đựoc ít tinh dầu vã lại khi tiếp xúc với ete dầu hoả cần cần lưu ý trang bị an toàn lao động và phòng cháy) 2.3 Dùng dầu thực vật để trích ly: hoa cam, chanh, quýt, bưởi có thể dung dầu thực vật để trích ly: dừa, hoa nhài cho hoa vào túi vải màn nhúng ngập vào dầu trong 48 giờ rồi lấy ra và lại cho hoa mới vào. Cứ tiến hành như vậy cho đến khi dầu có mùi thơm cần thiết. có thể ngâm 25-30 đợt. Để rút ngắn thời gian có thể đun nóng dầu đến nhiệt độ 60-70 oC. Dầu ngâm xong lọc nóng khử nước bằng Na2SO4, hoặc muối ăn khan và lại lọc. Lấy dầu này hoà tan vào côn cao độ, làm lạnh để kết tinh chất vẫn đục và được dầu ngâm hoa, mang cất chân không để lấy cồn phần còn lại sẽ là tinh dầu có hoà tan một ít sáp. Hoa sau khi đã ngâm xong cồn lần đầu, mang ép rồi gạn lọc, loại dầu này mang nấu xà phòng. So với trích ly với dung môi dể bay hơi phương pháp ngâm hoa bằng dầu thực vật tuy thời gian kéo dài hơn và không lấy hết được tinh dầu nhưng thiết bị đơn giản, dung môi rẻ hơn và lại không độc, không gây chấy nên phù hợp với điều kiện của nước ta. Chương 3: THU NHẬN CHẾ PHẨM ENZYME PROTEASE TỪ RUỘT CÁ BASA (Pangasius bocourti) 1.MỞ ĐẦU Ngành chế biến thủy sản trong nước và trên thế giới hàng năm thải ra một lượng lớn các phụ phế phẩm cần được xử lý hoặc chế biến tiếp. Phụ phẩm thủy sản thường là nội tạng, đầu, xương, da... Để giải quyết một lượng lớn phụ phẩm như hiện nay, tại Việt Nam và trên thế giới đang có xu hướng tận thu phần phụ phẩm để chế biến thành các sản phẩm có giá trị gia tăng[1]. Một số phụ phẩm có giá trị dinh dưỡng cao dùng để chế biến thành bột cá, dầu cá… [4]. Ngoài ra các sản phẩm như: chế phẩm enzyme, peptide có hoạt tính sinh học, màng sinh học được chế biến từ một số loại phụ phẩm thủy sản có thể mang lại những hiệu quả kinh tế rất lớn cho con người [8]. Tại Việt nam hiện nay, phụ phẩm của cá tra, basa được sử dụng chủ yếu làm thức ăn cho gia súc, thủy sản và làm phân bón. Việc thu nhận chế phẩm enzyme protease từ ruột cá basa là một vấn đề được đặt ra nhằm khai thác và sử dụng hiệu quả hơn phụ phẩm của ngành chế biến thủy sản. 2.NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1.Nguyên liệu Nội tạng của cá basa do nhà máy chế biến thủy sản Vĩnh Long cung cấp. Sau khi giết mổ, nội tạng được bảo quản ở nhiệt độ -20oC Thời gian bảo quản nội tạng càng ngắn càng tốt để tránh hiện tượng enzyme bị biến tính. Muối amonium sulfat, ethanol, aceton và isopropanol được sử dụng như là những tác nhân để kết tủa enzyme. Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu này đều do Trung Quốc sản xuất. 2.2.Phương pháp nghiên cứu: Ruột cá basa được cắt nhỏ đến kích thước 4 x 8 (mm x mm) và được phối trộn với dung môi theo tỷ lệ thích hợp. Nhiệt độ dung môi trước khi phối trộn là 2-4oC Tiếp theo, hỗn hợp được nghiền trong thiết bị Ik T25 (Đức) với vận tốc 9000v/phút trong thời gian 3 phút trước khi quá trình trích enzyme bắt đầu. Trong quá trình nghiền, nhiệt độ hỗn hợp không vượt quá 5oC 3. Các yếu tố ảnh hưởng và cách xác định 3.1.Trích ly enzym protease từ ruột cá Basa 3.1.1.Xác định tỷ lệ khối lượng nội tạng/ dung môi (w/w) cho quá trình trích ly enzyme protease Ruột cá basa được đem trích ly bằng nước cất ở nhiệt độ 30oC trong thời gian là 10 phút. Tỷ lệ ruột/ nước cất (w/w) được thay đổi lần lượt là: 1/1; 1/2; 1/3; 1/4 và 1/5 Ảnh hưởng của tỷ lệ ruột/dung môi đến quá trình trích ly protease từ ruột cá khi tăng lượng dung môi thì quá trình trích ly enzyme từ nguyên liệu vào dung môi sẽ trở nên dễ dàng hơn. Ảnh hưởng của pH dung môi đến quá trình trích ly protease từ ruột cá Dịch trích ly enzyme thu được có tổng hoạt tính protease cao nhất là 12,42UI/g CKNT (chất khô nội tạng) tương ứng với tỷ lệ ruột/ dung môi là 1/1(w/w). Theo lý thuyết, khi tăng lượng dung môi thì quá trình trích ly enzyme từ nguyên liệu vào dung môi sẽ trở nên dễ dàng hơn. Tuy nhiên, khi ta thay đổi tỷ lệ ruột và nước cất sử dụng trong quá trình trích ly thì giá trị pH dịch trích cũng thay đổi theo và nó ảnh hưởng đến độ hòa tan và khả năng khuếch tán của các protein từ ruột vào dịch trích. Khi tăng lượng nước cất lên nhiều hơn so với tỷ lệ ruột/dung môi =1/1(w/w) thì tổng hoạt tính protease của dịch trích ly sẽ giảm. 3.1.2.Xác định pH trích ly Thông thường, hệ enzyme protease trong ruột nhóm cá da trơn hoạt động tối ưu trong vùng pH kiềm [5]. Chúng tôi tiến hành trích ly protease từ ruột cá basa, sử dụng các dung dịch đệm có giá trị pH khác nhau như sau: dung dịch đệm 0,2 N phosphate (pH 7,0), đệm 0,2 N Tris-HCl (pH 8,0) và đệm 0,2 N Glycine-NaOH (pH 9,0-12,0). Nước cất được chọn làm dung môi đối chứng. Chọn tỷ lệ nội tạng/ dung môi là 1/1 (w/w), nhiệt độ và thời gian trích ly lần lượt là 30oC trong 10 phút. Chúng tôi nhận thấy rằng tổng hoạt tính protease của dịch chiết thu được sẽ thay đổi khi ta sử dụng các dung dịch đệm có giá trị pH khác nhau để trích ly enzyme. Dịch trích ly từ ruột có tổng hoạt tính protease cao nhất (15,67UI/g CKNT) khi sử dụng dung dịch đệm có giá trị pH 9,0. Khi tăng pH từ 7,0 đến 9,0, tổng hoạt tính protease của dịch trích ly enzyme thu được tăng từ 12,79 đến 15,67UI/g CKNT, tức tăng 22,5%. Tuy nhiên, nếu ta tiếp tục tăng giá trị pH từ 9,0 đến 12,0 thì tổng hoạt tính protease của dịch trích ly enzyme thu được sẽ giảm