TIỂU LUẬN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẨM 3 ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG TRÍCH LY RẮN TRONG CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNG MÍATIỂU LUẬN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẨM 3 ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG TRÍCH LY RẮN TRONG CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNG MÍATIỂU LUẬN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẨM 3 ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG TRÍCH LY RẮN TRONG CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNG MÍATIỂU LUẬN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẨM 3 ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG TRÍCH LY RẮN TRONG CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNG MÍATIỂU LUẬN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẨM 3 ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG TRÍCH LY RẮN TRONG CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNG MÍA
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ
MINH
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
TIỂU LUẬN MÔN HỌC: KỸ THUẬT THỰC PHẨM 3
ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG TRÍCH LY RẮN TRONG CÔNG NGHIỆP
ĐƯỜNG MÍA
GVHD : Nguyễn Hữu Quyền SVTH :
4 Nguyễn Thị Nhược Thuỷ 2005201170
5 Ngô Nguyễn Ngọc Hà 2005201171
TP Hồ Chí Minh, năm 2022
Trang 2BẢNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN CÔNG VIỆC NHÓM STT Họ và Tên Công việcđảm nhận Nhóm đánhgiá kết quả hoàn thànhTiến độ Ghi chú
1
Thông Hưng Long (Nhóm Trưởng)
Word, Mục đích, Ứng dụng, Thiết
bị trích ly, Quy tắc chọn dung môi và Dung môi phổ biến
Hoàn thành
2 Mạc NgọcTrâm khuếch tánThiết bị Hoàn thànhtốt 100%
3 Ngô NguyễnNgọc Hà
Tìm hiểu trích ly gián đoạn và liên tục
Hoàn thành
4 Lê Yến Nhi trích ly rắnNguyên lí Hoàn thànhtốt 100%
5 Nhược ThuỷNguyễn Thị Khái niệm Hoàn thànhtốt 100%
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM đã đưa môn học Kỹ Thuật Thực Phẩm 3 vào chương trình giảng dạy Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên bộ môn
- thầy Nguyễn Hữu Quyền đã dạy dỗ, truyền đạt những kiến thức quý báu cho chúng
em trong suốt quá trình học tập vừa qua Trong thời gian tham gia lớp học, chúng em
đã có cho mình thêm những kiến thức vô cùng bổ ích, một tinh thần học tập có hiệu quả, nghiêm túc Đây chắc chắn sẽ là những kiến thức quý báu, là hành trang cần thiết
để chúng em có thể vững bước sau này
Môn Kỹ Thuật Thực Phẩm 3 là một môn học đầy thú vị, vô cùng bổ ích và tính thực tế cao Đảm bảo cung cấp kiến thức, gắn liền với nhu cầu thực tiễn và mang hiểu biết đến cho chúng em Tuy nhiên, do vốn kiến thức còn nhiều hạn chế và khả năng tiếp thu thực tế còn nhiều bỡ ngỡ Mặc dù chúng em đã cố gắng hết sức nhưng chắc chắn rằng bài tiểu luận sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và những vấn đề còn chưa chính xác Kính mong thầy xem xét và cho chúng em những góp ý để chúng em có thể hoàn thiện hơn
Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giảng viên bộ môn, cùng với các thầy cô trong khoa Công nghệ thực phẩm Và cuối cùng chúng em xin gửi lời cảm
ơn đến những bạn bè, tập thể lớp là những người bạn luôn sẵn sàng chia sẻ và giúp đỡ nhau trong học tập Mong rằng tập thể chúng ta sẽ mãi gắn kết với nhau
Chúc thầy nhiều sức khỏe và thành công trong sự nghiệp của mình
Chúng em xin chân thành cảm ơn
TP.HCM, 9 tháng 7 năm 2022
Trang 4MỤC LỤC
I CƠ SỞ LÍ THUYẾT 5
1.1 Khái niệm: 5
1.2 Phân loại: 5
1.3 Quy tắc chọn dung môi: 5
1.4 Những dung môi phổ biến hiện nay: 5
1.5 Nguyên lí trích ly rắn - lỏng: 6
1.6 Trích ly gián đoạn: 6
1.7 Trích ly liên tục: 6
II CẤU TẠO VÀ VAI TRÒ CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ TRÍCH LY 7
2.1 Thiết bị trích ly một bậc: 7
2.2 Thiết bị trích ly nhiều bậc: 8
2.3 Thiết bị trích ly liên tục: 8
2.4 Thiết bị trích ly sử dụng CO2 siêu giới hạn: 9
2.5 Thiết bị khuếch tán: 9
2.5.1 Thiết bị khuếch tán SMET: 10
2.5.2 Thiết bị khuếch tán BMA: 11
III MỤC ĐÍCH VÀ ỨNG DỤNG 12
3.1 Mục đích: 12
3.2 Ứng dụng: 12
Trang 51.1.CƠ SỞ LÍ THUYẾT
1.2 Khái niệm:
Trích ly là quá trình hòa tan chọn lọc một hay nhiều cấu tử có trong mẫu nguyên liệu bằng cách cho nguyên liệu tiếp xúc với dung môi Động lực của quá trình trích ly
là sự chênh lệch nồng độ của cấu tử ở trong nguyên liệu và ở trong dung môi
1.3 Phân loại:
- Trong quá trình trích ly, dung môi thường ở dạng pha lỏng, còn mẫu nguyên liệu
có thể ở dạng pha rắn hoặc pha lỏng
- Nếu mẫu nguyên liệu ở dạng pha rắn, quá trình được gọi là trích ly rắn - lỏng (solid– liquid extraction)
- Nếu mẫu nguyên liệu ở dạng lỏng, quá trình được gọi là trích ly lỏng – lỏng (liquid– liquid extractiom)
1.4 Quy tắc chọn dung môi:
- Dung môi có khả năng hòa tan chọn lọc, tức cấu tử cần thu nhận trong mẫu nguyên liệu có độ hòa tan cao trong dung môi Ngược lại, các cấu tử khác có trong mẫu nguyên liệu cần trích ly thì không hòa tan được trong dung môi hoặc
có độ hòa tan kém
- Dung môi phải trơ với các cấu tử có trong dịch trích
- Dung môi không gây hiện tượng ăn mòn thiết bị, khó cháy và không độc với người sử dụng
- Dung môi có giá thành thấp, dễ tìm, các nhà sản xuất thể thu hồi dung môi sau quá trình trích ly để tái sử dụng
1.5 Những dung môi phổ biến hiện nay:
Nước là dung môi phổ biến nhất trong công nghiệp thực phẩm: trích ly saccharose trong công nghệ sản xuất đường từ củ cải đường, trích ly các chất triết từ trà và cà phê trong công nghệ sản xuất trà và cà phê hòa tan, trích ly các chất triết từ thảo mộc trong công nghệ sản xuất thức uống không cồn
Các dung môi hữu cơ được sử dụng để trích ly chất béo từ thực vật trong công nghệ sản xuất dầu béo Người ta thường dùng hexane, heptane hoặc cyclohexane để tách béo từ đậu nành, đậu phộng, hạt bông, hạt hướng dương, hạt lanh,… Nhược điểm
là cả ba dung môi nói trên đều dễ cháy
Dung dịch axit formic, acetic, hydrochloric (HCl); methanol, ethanol có chứa HCl
là những hệ dung môi được thử nghiệm để tách chất màu anthocyanin
Dung môi etanol cho hiệu suất thu hồi limonoid cao nhất
Glycerin có độ nhớt cao hay dùng phối hợp với nước và ethanol để chiết những dược liệu có tanin
Dầu thực vật: Dầu lạc, dầu vừng, dầu hướng dương có khả năng hoà tan tinh dầu, chất béo có trong dược liệu, do độ nhớt cao nên khó thấm vào dược liệu
Ngoài ra, CO2 siêu tới hạn ngày càng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp: dùng trích ly caffeine từ trà và cà phê nhằm tạo ra sản phẩm trà và cà phê có hàm lượng caffeine thấp, trích ly chất đắng (α-acid) từ hoa houblon trong sản xuất hoa cao, trích ly các cấu tử hương từ các loại trái cây và gia vị hoặc để tách chiết các chất
có hoạt tính sinh học từ thảo mộc So với các lưu chất siêu tới hạn khác, CO2 siêu tới
Trang 6hạn thường được chọn làm dung môi trong các quá trình trích ly vì nó có nhiều ưu điểm như không gây cháy, không gây độc và giá thành thấp
1.6 Nguyên lí trích ly rắn - lỏng:
Cơ chế trích ly rắn-lỏng bao gồm:
- Làm ướt bề mặt chất rắn bằng dung môi,
- Thâm nhập của dung môi vào chất rắn,
- Hòa tan chất cần chiết xuất,
- Vận chuyển chất hòa tan từ bên trong pha rắn đến bề mặt ngoài
- Phân tán của chất hòa tan trong dung môi bao quanh pha rắn bằng cách khuếch tán và khuấy trộn
- Trong một số trường hợp, giai đoạn hoà tan có thể bao gồm các thay đổi hoá học
do dung môi tác động, như thuỷ phân biopolymer không hoà tan để tạo ra các phân tử hoà tan
Sơ đồ nguyên lý hệ thống trích ly nhiều bậc ngược dòng
Trong hệ thống trích ly nhiều bậc ngược dòng, dòng nguyên liệu và dung môi chuyển động ngược chiều nhau Hệ thống gồm có tất cả 14 thiết bị và được ký hiệu từ
số 1 đến số 14 Dung môi sẽ chuyển động ngược chiều kim đồng hồ Dung môi mới nạp vào hệ thống tại thiết bị số 13, còn dịch trích được tháo ra khỏi hệ thống từ thuyết
bị số 9 Các thiết bị số 10,11 và 12 đặc trưng cho các công đoạn tháo bã ra khỏi thiết
bị, vệ sinh thiết bị và nạp nguyên liệu vào thiết bị
1.7 Trích ly gián đoạn:
Quá trình này được hoạt động là do thiết bị khi sử dụng trong quá trình có cấu tạo bao gồm 2 thiết bị khuấy và thiết bị lắng kết hợp với nhau Thiết bị khuấy thường dùng cánh khuấy chân vịt hoặc tuabin Ở cuối chu kỳ, các lớp được giữ yên và được tách ra bằng trọng lực, pha trích và pha raphinat được tháo vào các thùng chứa riêng biệt qua cấc ông tháo ở đáy (có kính quan sát) Thời gian hoạt động sẽ được xác định vào thực nghiệm và tùy thuộc vào hệ chất cụ thể
1.8 Trích ly liên tục:
Quá trình được hoạt động liên tục bởi hai thiết bị khuấy và lắng riêng biệt bình khuấy có thể nhỏ hơn bình lắng, có ông dẫn ra vào, tấm chặn ngăn việc dòng chảy bị tắt Có thể dùng bơm ly tâm tạo dòng khuấy Bình lắng là dạng thiết bị lắng bằng trọng lực Với những chất lỏng dễ tạo nhũ và có khối lượng riêng gần bằng nhau, dòng ra khỏi thiết bị cần qua sàng để kết tụ các giọt pha phân tán trước khi để lắng
Có thể sử dụng máy ly tâm loại đĩa hoặc ống cho các hệ khó tách pha
Trang 71.9.CẤU TẠO VÀ VAI TRÒ CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ TRÍCH LY
Các thiết bị trích ly rất đa dạng Chúng có thể hoạt động theo phương pháp gián đoạn hoặc liên tục Trong thiết bị hoạt động gián đoạn người ta phân biệt hai ra hai loại: trích ly một bậc và trích ly nhiều bậc
IX.1 Thiết bị trích ly một bậc:
Hình 2.1: Thiết bị trích ly một bậc.
Thiết bị có dạng hình trụ đứng, phí bên dưới có một đáy lưới (3) Người ta
sẽ cho nguyên liệu vào cửa đỉnh (1) Dung môi được bom vào thiết bị qua hệ thông phân phối (4) nằm phía dưới đỉnh Dung môi sẽ chảy qua lớp nguyên liệu theo chiều
từ trên xuống Dịch trích được tháo ra ngoài qua cửa (6) Người ta có thể cho dịch trích hồi lưu trở lại thiết bị nhờ bơm (9) và van (7), Khi kết thúc quá trình trích ly, bã được tháo ra khỏi thiết bị qua cửa (8) Người ta sẽ bơm nước và dung dịch chất tẩy rửa vào để vệ sinh thiết bị qua hệ thông phân phôi (4) Nước vệ sinh sẽ được tháo ra ngoài cửa (11)
Thiết bị trích ly một bậc hiện đang được sử dụng trong sản xuất thức uống từ thảo mộc, trà hòa tan, cà phê hòa tan và dầu béo ở quy mô nhỏ
Trang 8IX.2 Thiết bị trích ly nhiều bậc:
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thông trích ly nhiều bậc ngược dòng.
Trong hệ thống trích ly nhiều bậc ngược dòng, dòng nguyên liệu và dung môi chuyển động ngược chiều nhau Hệ thống gồm có tất cả 14 thiết bị và được ký hiệu từ số 1 đến số 14 Dung môi sẽ chuyển động ngược chiều kim đống hồ, còn các thiết bị trích ly sẽ chuyển động theo chiều kim đồng hồ Dung môi mới nạp vào hệ thống tại thiết bị số 13, còn dịch trích được tháo ra khỏi hệ thống từ thiết bị số 9 Các thiết bị số 10, 11 và 12 đặc trưng cho các công đoạn tháo bã ra khỏi thiết bị, vệ sinh thiết bị và nạp nguyên liệu vào thiết bị
Hệ thống thiết bị trích ly nhiều bậc đang được sử dụng rộng rãi ở quy mô công nghiệp để sản xuất trà hòa tan, cà phê hòa tan và đường saccharose từ củ cải đường Mỗi thiết bị trong hệ thông trên có thể chứa đến 10 tấn nguyên liệu
IX.3 Thiết bị trích ly liên tục:
Hình 2.3: Thiết bị trích ly liên tục.
Trang 9Thiêt bị trích ly liên tục - thiết bị Hildebrandt Thiết bị có hai tháp (1) và (2) dạng hình trụ đứng Chúng nối với nhau bởi một ống hình trụ nằm ngang (3) ở phía bên dưới Bên trong thiết bị có các vis tải để vận chuyển nguyên liệu Nguyên liệu được nạp liên tục vào thiết bị theo cửa (4) và được vis tải đưa xuống bên dưới tháp (2) để qua ống hình trụ nằm ngang (3) rồi theo tháp (1) đi lên phía trên Cuối cùng, nguyên liệu được tháo ra ngoài thiết bị qua cửa (5) Dung môi sẽ được nạp vào thiêt bị qua cửa (6) trên tháp (1) và sẽ chuyển động đi xuống phía bên dưới, qua ống hình trụ ngang (3) rồi theo tháp (2) đi lên, cuối cùng dịch trích được tháo ra ngoài qua cửa chắn (7) Như vậy, dòng nguyên liệu và dung môi chuyển động ngược chiều nhau Trục vis trong thiết bị chuyển động xoay với tốc độ trung bình 1vòng/phút
Hiện nay, thiết bị trích ly Hildebrandt được sử dụng để trích ly saccharose từ củ cải đường và trích ly chất béo từ nguyên liệu thực vật giàu béo Năng suất thiết bị có thể lên đến 40 tấn nguyên liệu/giờ
IX.4 Thiết bị trích ly sử dụng CO 2 siêu giới hạn:
Hình 2.4: Sơ đồ hệ thồng trích ly sử dụng CO 2 siêu tới hạn.
Hệ thống gồm có các bộ phận chính như sau: bình trích ly (1), bình phân riêng chất chiết và CO2 (2), thiết bị ngưng tụ CO2 (3), thiết bị trao đổi nhiệt (4) và bơm CO2 (5) Đầu tiên, người ta sẽ cho nguyên liệu cần trích ly vào bình (1) Sau đó, nạp CO2 vào bình (1) để đuổi không khí trong bình (1) ra môi trường bên ngoài Tiếp theo,
CO2 được bơm (5) đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt (4) rồi đi vào bình trích ly (1) Người ta sẽ hiệu chỉnh nhiệt độ và áp suất trong bình (1) để CO2 đạt đến trạng thái siêu tới hạn Khi kết thúc quá trình trích ly, hỗn hợp trong bình (1) sẽ được đưa qua bình phân riêng (2) Bằng cách thay đổi áp suất, người ta sẽ tách được CO2 và chất chiết Khi đó, CO2 sẽ được đưa vào bình (3) và được làm lạnh để tái sử dụng cho mẻ sản xuất tiếp theo, còn chất chiết sẽ được tháo ra khỏi bình (2) theo cửa đáy Song song đó, người ta sẽ tháo bã nguyên liệu và vệ sinh bình trích ly (1) trước khi thực hiện mẻ trích ly tiếp theo
IX.5 Thiết bị khuếch tán:
Trang 102.5.1 Thiết bị khuếch tán SMET:
Thiết bị khuếch tán của SMET gồm một bồn dài trong đó có một băng tải ngang được chất đầy bã mía khô với độ dày nhất định Phía trên lớp bã mía được tưới rất nhiều nước Phía dưới băng tải, dọc theo chiều dài băng tải là một vĩ lưới bằng thép không rỉ để lấy nước mía chảy ra từ lớp bã được tưới nước trên Dưới vĩ lưới, phía dưới đáy của bồn có 11 hay 17 phễu hứng nước khuếch tán đặt cạnh nhau Nước khuếch tán thu nhận từ mỗi phễu được bơm đi trả về phễu đặt trước nó, sao cho nước khuếch tán chảy ngược từ phía cửa ra bã về cửa vào Nghĩa là có sự trích ly bằng dòng nước ngược chiều lại Cứ như vậy sau 9 tới 15 lần dung dịch nước mía được khuếch tán qua bã, nước khuếch tán cuối cùng được thu nhận ở phễu thứ nhất ngay đầu vào và được mang đi gia nhiệt trước khi đi công đoạn tiếp theo
Còn bã ướt, sau khi ra khỏi thiết bị khuếch tán được qua bộ phận xử lý bã và ép sau khi xử lý được đưa trở về thiết bị khuếch tán làm nước tưới bã
Thiết bị khuếch tán SMET
2.5.2
Trang 112.5.2 Thiết bị khuếch tán BMA:
Thiết bị khuếch tán BMA được sử dụng để lấy nước mía bằng hai cách là khuếch tán mía và khuếch tán bã Đó là những máng nằm ngang hình chữ nhật đáy có lưới sàng dính liền và một hệ thống dây xích đặc biệt được thiết kế để đảm bảo việc trích
ly nước mía một cách triệt để Một ưu thế của thiết bị khuếch tán loại này là có lắp đặt hai hàng vít khuấy đảo để tăng cường hiệu suất trích ly nước mía
Sơ đồ khuếch tán mía BMA
Trang 121.10. MỤC ĐÍCH VÀ ỨNG DỤNG
X.1 Mục đích:
Quá trình trích ly được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm với 3 mục đích chính:
- Khai thác (là mục đích chủ yếu): thu nhận các cấu tử cần thiết theo yêu cầu của
từng quá trình từ nguyên liệu
Ví dụ:
Trích ly các nguyên liệu dạng rắn như hạt dầu; các nguyên liệu tinh dầu ( lá, rễ, cây, hoa hoặc quả);
Trích ly các loại củ ( củ cải đường);
Trích ly chất đắng
Trích ly caffeine từ trà và cà phê
Trích ly chất béo từ thực vật trong công nghệ sản xuất dầu béo, gan cá
Trích ly chất màu từ quả sim, củ nghệ, củ dền, lá cẩm,…
Trích ly mía ( một phần)
Quá trình trích ly có thể phối hợp với các quá trình khác để nâng cao hiệu suất thu sản phẩm như phối hợp quá trình ép + trích ly, trích ly + chưng cất,…
- Chuẩn bị cho các quá trình tiếp theo:
Ví dụ:
Ngâm các loại hạt ( thóc, các loại đậu, ngô,…) trước khi chế biến;
Ngâm các loại củ ( khoai, sắn,…) làm yếu các liên kết trong vật liệu;
Trích ly một số chất độc từ nguyên liệu hòa vào dung môi ( như hòa tan HCN trong sắn, măng vào nước)
- Thu nhận sản phẩm:
Ví dụ:
Tách penicillin từ dung dịch lên men;
Sản xuất nước chấm bằng phương pháp ủ ẩm trích ly;
Trích ly trong quá trình sản xuất cà phê hòa tan;
Trích ly khi ngâm các loại quả;
Trích ly các chất có hoạt tính sinh học khi ngâm các nguyên liệu thảo mộc dùng làm thuốc bổ, thuốc chữa bệnh
X.2 Ứng dụng:
Một số ví dụ cho quá trình trích ly:
- Trích ly saccharoze trong công nghệ sản xuất đường từ củ cải đường.
- Trích ly các chất chiết từ trà, cafe hoà tan
- Trích ly dầu gấc
- Trích ly curcumin từ củ nghệ vàng: Hoạt chất Curcumin là chất có tác dụng sinh
học rất quý có khả năng chữa các bệnh nan y ( chống oxy hóa, phòng và chống ung thư, chống viêm, chữa bệnh tim mạch, bệnh đái tháo đường, bảo vệ tế bào thần kinh,…)
- Trích ly chất màu từ phế liệu rau trái: Tách carotenoid trong phế liệu bã cà chua,
bã xoài; tách flavonoid trong bã nho; tách chlorophy trong lá xanh;… khi sử dụng chất màu tự nhiên để nhuộm màu chẳng những cải thiện được hình thức bên ngoài mà con tăng giá trị dinh dưỡng của thực phẩm