Kết quả cho thấy rằng độ ẩm cịn lại trong nguyên liệu bơ cho hiệu suất trích ly dầu cao nhất và chất lượng dầu thơ thích hợp nhất là 30 %.. Nghiên cứu tối ưu hóa công đoạn trích ly dầu t
Trang 1THÔNG BÁO KHOA HỌC
NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT DẦU THƠ TỪ TRÁI BƠ TRỒNG TẠI ĐĂK LĂK
STYDY ON PRODUCING CRUDE OIL FROM AVOCADO CULTIVATED IN DAK LAK
Thái Văn Đức 1 , Phan Thị Khánh Vinh 2 , Trần Thanh Giang 3
Ngày nhận bài: 26/3/2015; Ngày phản biện thơng qua: 25/02/2016; Ngày duyệt đăng: 15/6/2016
TĨM TẮT
Bơ là một trong những loại trái cây bổ dưỡng nhất trên thế giới Hàm lượng dầu trong trái bơ tương đối cao 15 ÷ 30% Mặc dù trên thế giới dầu bơ đã được sản xuất với số lượng lớn bằng nhiều phương pháp khác nhau, các nghiên cứu về dầu bơ ở Việt Nam vẫn cịn ít và chưa cơng bố rộng rãi Nghiên cứu này nhằm sản xuất dầu thơ từ trái bơ bằng phương pháp trích ly Kết quả cho thấy rằng độ ẩm cịn lại trong nguyên liệu bơ cho hiệu suất trích ly dầu cao nhất và chất lượng dầu thơ thích hợp nhất là 30 (%) Tối ưu hố cơng đoạn trích
ly dầu bơ với các thơng số như sau: tỉ lệ dung mơi/nguyên liệu là 19:12 (v/w), nhiệt độ 57 0 C, thời gian 4,34h Quá trình trích ly trên cho hiệu suất cao nhất và đạt 91,37 ± 0,13%
Từ khĩa: trái bơ, Persea americana , dầu bơ thơ, tối ưu hố, trích ly
ABSTRACT
Avocado (Persea americana mill) is one of the most nutritious fruits in the world The oil content in avocados are relatively high 15 ÷ 30% Although avocado oil has been produced in large quantities in the world
by many different methods, the study on avocado oil in Vietnam are not much and not widely published This study aimed to produce avocado oil by extraction method The results showed that the extraction effi ciency and the quality of crude oil were highest when the remained moisture in the raw avocado reached 30% The optimal point of extraction was achieved at the rate of solvent/material, the extraction temperature and the extraction time were 19.12 (v/w), 57 0 C, 4,34h, respectively The highest extraction effi ciency was 91.37 ± 0.13%.
Keywords: avocado, Persea americana, crude avocado oil, optimization, extraction
: Khoa Cơng nghệ thực phẩm – Trường Đại học Nha Trang
I ĐẶT VẤN ĐỀ
Cây bơ cĩ nguồn gốc từ vùng nhiệt đới
Trung Mỹ (Mexico, Guatemala và quần đảo
Antilles) Bơ là một trong những loại trái cây
bổ dưỡng nhất trên thế giới với tên khoa học là
Persea americana mill Hàm lượng dầu trong
trái bơ tương đối cao 15 ÷ 30%, ở dưới dạng
nhũ dầu nên rất dễ tiêu hĩa, cơ thể cĩ thể hấp
thu đến 92,8% Trong dầu bơ cĩ hàm lượng
chất béo khơng bão hịa cao nên tốt cho tim mạch và sức khỏe [3]
Trên thế giới, dầu bơ đã được sản xuất với
số lượng lớn bằng nhiều phương pháp khác nhau như trích ly, ly tâm, ép lạnh [2,4] Nước sản xuất dầu bơ lớn nhất là Mexico (34%), tiếp theo là Mỹ (8%), Israel (4%) và Nam Phi (2%) với tổng sản lượng ước tính là 250.000 tấn [1] Đặc biệt, hiện nay tại New Zealand cĩ
Trang 22 nhà máy chuyên sản xuất dầu bơ với máy
móc công nghệ tiên tiến sản xuất dầu theo
phương pháp ép lạnh, cho dầu bơ với chất
lượng cao Dầu bơ có chất lượng ngày càng
cao và đa dạng chủng loại, đáp ứng cho không
chỉ công nghiệp mỹ phẩm mà còn cho ngành
thực phẩm [3] Ở nước ta, tuy mỗi năm cung
ứng ra thị trường khoảng 80.000 tấn bơ [1]
nhưng các sản phẩm chế biến từ bơ không
nhiều, đa số chỉ được sử dụng như một món
ăn tươi, chế biến thành sinh tố hoặc sản xuất
bơ lạnh đông xuất khẩu Chính vì lí do đó giá
trị kinh tế của chuỗi giá trị gia tăng vẫn còn
thấp Bên cạnh đó, các nghiên cứu ở Việt Nam
về dầu bơ vẫn chưa nhiều Một số công trình
nghiên cứu dầu bơ do sinh viên các trường Đại
học Công Nghiệp, Đại học Nông Lâm thành
phố Hồ Chí Minh thực hiện, tuy nhiên vẫn chưa
công bố rộng rãi Do đó, nghiên cứu này được
thực hiện nhằm đưa ra quy trình sản xuất dầu
bơ và đề xuất các thông số tối ưu cho quá trình
trích ly dầu thô từ trái bơ Kết quả ban đầu này
sẽ góp phần giúp phổ biến sản phẩm dầu bơ
này hơn
II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1 Đối tượng nghiên cứu
Trái bơ dùng làm nguyên liệu trong nghiên
cứu thuộc chủng Mexico: trái nhỏ, thuôn dài;
vỏ mỏng, trơn tru, chuyển sang xanh, vàng
xanh, hay đỏ tím, đỏ sẫm khi chín; hạt hơi lớn,
vỏ hạt mỏng, khi chín hạt nằm lỏng trong lòng
quả, lắc không kêu; thịt quả màu vàng kem hay
vàng đậm Ở Việt Nam thường gọi là bơ sáp,
có hàm lượng chất béo rất cao: 15 ÷ 30% Đây
là chủng bơ có chất lượng cao nhất
Bơ được mua từ Đăk Lăk, vận chuyển về
bằng thùng gỗ, được ủ chín ở điều kiện thường
Đặc điểm trái bơ: trái nhỏ có dạng thuôn dài, kích thước đều nhau, nguyên vẹn, màu xanh bóng, đạt độ chín kĩ thuật, khi chín có màu xanh hoặc tím
Hoá chất: Hexan do Trung Quốc sản xuất với tính chất sau: tỷ trọng: 0,658 ÷ 0,663g/ml, định tính chất không bay hơi ≤ 0,001%, định tính giới hạn axit-kiềm đạt yêu cầu
2 Phương pháp nghiên cứu
2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng ẩm đến hiệu suất trích ly dầu và chất lượng dầu
bơ thô
Mẫu tươi (M0) được giữ nguyên độ ẩm ban đầu 79,07x ± 0,2685%, 5 mẫu còn lại được sấy bằng máy sấy nóng kết hợp sấy lạnh, nhiệt độ sấy ở 35oC đến các độ ẩm (so với khối lượng mẫu ban đầu) khác nhau, lần lượt là: độ ẩm 75% (M1), 60% (M2), 45% (M3), 30% (M4), 15% (M5)
Sau đó đem 6 mẫu đi trích ly bằng dung môi hexan, tỉ lệ dung môi/nguyên liệu: 12/1 (v/w), thời gian 3,5 giờ, nhiệt độ 500C Mẫu dầu thô sau khi đi cô quay thu hồi dung môi được đem đi xác định hiệu suất trích ly và chỉ
số peroxyt nhằm so sánh, đánh giá hiệu suất trích ly và chất lượng dầu giữa các mẫu Từ đó phân tích số liệu và chọn ra độ ẩm thích hợp
để cho hiệu suất dầu và chất lượng dầu thích hợp nhất
2.2 Nghiên cứu tối ưu hóa công đoạn trích ly dầu thô từ thịt trái bơ
Mẫu bơ có độ ẩm đã được chọn ở thí nghiệm 2.1 Cho mẫu bơ có khối lượng 10g vào bình tam giác 250 ml Sau đó bổ sung dung môi hexan vớ i các thông số đã bố trí theo
mô hình mã hóa như bảng 1 Hàm mục tiêu là hiệu suất trích ly dầu bơ (R)
Trang 3Tính toán xử lý kết quả và vẽ đồ thị và đưa
ra phương trình hồi quy về hiệu suất trích ly dầu
bằng phần mềm Design - Expert 8.0.7.1 Trial
Phương trình hồi quy tuyến tính bậc 2 về
hiệu suất trích ly dầu có dạng:
R = b0 + b1A + b2B + b3C + b4AB + b5AC +
b6BC + b7A2 + b8B2 + b9C2
3 Phương pháp phân tích
Xác định độ ẩm ban đầu theo phương
pháp sấy đến khối lượng không đổi
G1 - G2
XH2O = ———— * 100(%)
G1 - G
Trong đó:
XH2O: Độ ẩm của thực phẩm (%)
G1: Khối lượng cốc sấy và mẫu thử trước sấy (g)
G2: Khối lượng cốc sấy và mẫu thử sau sấy (g)
G: Khối lượng cốc sấy (g)
Xác định chỉ số acid theo TCVN 6217:2007
(ISO 660:1996)
Xác định chỉ số iod theo TCVN 6122:2007
(ISO 3961:1996)
Xác định chỉ số peroxyt theo TCVN 6121:2007 (ISO 3960:2001)
Xác định phần trăm hàm lượng lipid trong nguyên liệu ban đầu và trong bán thành phẩm sau công đoạn sấy theo phương pháp Folch
- Xác định hiệu suất thu hồi dầu: Hiệu suất trích ly dầu ở công đoạn trích ly được tính theo công thức:
Trong đó: R: Hiệu suất trích ly dầu (%)
H1: Hàm lượng dầu trích ly được tính theo phần trăm khối lượng (%)
H2: Hàm lượng dầu có trong nguyên liệu sau khi sấy tính theo phần trăm khối lượng (%)
III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
1 Ảnh hưởng của hàm lượng ẩm đến hiệu suất trích ly dầu dầu thô từ thịt trái bơ
Ảnh hưởng của hàm lượng ẩm đến hiệu suất trích ly dầu từ thịt trái bơ được trình bày
ở hình 1
Bảng 1 Mô hình tối ưu hóa hiệu suất trích ly dầu bơ
STT
A: Tỉ lệ dung môi/nguyên
liệu (v/w)
B: Nhiệt độ ( 0 C)
C: Thời gian (h)
R: Hiệu suất trích ly (%)
Trang 4Từ kết quả ở đồ thị hình 1 cho khi độ ẩm
còn lại trong nguyên liệu giảm từ 100% xuống
30%, hiệu suất trích ly dầu tăng lên và đạt cực
đại 62,6% ở độ ẩm 30% Khi độ ẩm còn lại
trong nguyên liệu tiếp tục giảm xuống 15%,
hiệu suất trích ly dầu vẫn giữ nguyên ở 62,6%
Điều này có thể được giải thích như sau: Khi
độ ẩm trong nguyên liệu cao, cấu trúc kết
dính của nguyên liệu cao cùng với sự liên kết
chặt chẽ của các phân tử nước với protein và
các phân tử háo nước khác làm cản trở sự di
chuyển của dung môi vào trong nguyên liệu,
từ đó làm giảm quá trình khuếch tán đối lưu
của dầu vào dung môi, giảm khả năng trích
ly dầu, nên hiệu suất trích ly dầu thấp [2,4]
Trong quá trình sấy, các phân tử nước tự do
cũng như nước liên kết sẽ linh động hơn, bứt
ra khỏi liên kết với protein và các phân tử khác,
thoát ra khỏi bề mặt nguyên liệu tạo thành các
khe trống giữa các phân tử Lúc này dung môi
dễ dàng di chuyển vào bên trong nguyên liệu hơn, làm tăng khả năng khuếch tán của dầu vào dung môi, tăng khả năng trích ly dầu Tuy nhiên, khi tiếp tục sấy đến độ ẩm 15%, thì hiệu suất trích ly dầu không tăng nữa, điều này có thể do dưới tác dụng của nhiệt độ sấy
và thời gian sấy kéo dài làm cho nguyên liệu khô cứng lại, các mao quản bị bịt kín, dẫn đến dầu khó thoát ra bên ngoài Ngoài ra, nguyên liệu tiếp xúc với oxy không khí lâu, làm tăng quá trình oxy hóa, một phần dầu mất đi do bị oxy hóa và chuyển thành sản phẩm cấp thấp
2 Ảnh hưởng của hàm lượng ẩm đến chỉ
số peroxyt của dầu thô được trích ly từ thịt trái bơ
Chỉ số peroxyt thể hiện chất lượng của dầu, chỉ số peroxyt càng cao chứng tỏ chất lượng dầu càng giảm sút Sự biến đổi chỉ số peroxyt của dầu thô được thể hiện trong hình 2
Hình 1 Ảnh hưởng của hàm lượng ẩm đến hiệu suất trích ly dầu từ thịt trái bơ
Hình 2 Ảnh hưởng của hàm lượng ẩm đến chỉ số peroxyt của dầu thô được trích ly từ thịt trái bơ
Trang 5Khi độ ẩm còn lại trong nguyên liệu giảm
thì chỉ số peroxyt cũng tăng dần Điều này là
do, trong quá trình sấy, xảy ra sự tiếp xúc giữa
nguyên liệu và oxy không khí nên các phân tử
lipid bị tác động, cắt mạch tạo các gốc tự do
và phân tử cấp thấp hơn, dễ dàng bị oxy hóa
tạo thành peroxyt, làm cho chất lượng dầu bị
giảm mạnh
Từ các kết quả trên ta thấy rằng độ ẩm còn
lại trong nguyên liệu bơ thích hợp cho quá trình
trích ly dầu cho hiệu suất trích ly dầu cao nhất
và chất lượng dầu thô thích hợp nhất là 30%
3 Tối ưu hóa quá trình trích ly dầu thô bằng
dung môi hexan
Sau khi sàng lọc các yếu tố chính ảnh
hưởng đến hiệu suất trích ly dầu, công đoạn
trích ly dầu từ thịt trái bơ được thiết kế bằng
phần mềm tối ưu Design - Expert 8.0.7.1 Trial Kết quả phân tích ANOVA (bảng 2) cho thấy giá trị “p-value” (prob > F) ở các yếu tố được chấp nhận khi có giá trị “< 0,0500” Các giá trị p-value của yếu tố A, B, C, AC, A2, B2, C2 đều “< 0,0500” vì vậy các yếu tố này đều có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất trích ly dầu Còn giá trị p-value của yếu tố AB và BC đều
“> 0,0500”, do đó mức độ tương tác đôi của hai yếu tố tỉ lệ dung môi/nguyên liệu - nhiệt độ và thời gian - nhiệt độ không ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly dầu Qua đó ta thấy các hệ số b1,
b2 , b3, b5, b7, b8, b9 là có ý nghĩa với mức độ tin cậy là 95%
Bảng 2 Bảng ANOVA tối ưu hóa hiệu suất trích ly dầu tại công đoạn trích ly
A-Tỉ lệ dung môi
moimmmoimoi/nguyen lieu 1286,48 1 1286,48 1196,60 < 0,0001
Từ đó, ta được phương trình hồi quy tuyến tính về hiệu suất trích ly dầu ở công đoạn trích ly như sau:
R = 86,61 + 12,68A + 1,14B + 3,99C - 1,61AC - 9,35A2 - 3,34B2 - 4,36C2 Sau khi đưa ra phương trình hồi quy tuyến
tính về hiệu suất trích ly dầu đã được kiểm định
sự tương thích với thực nghiệm, phần mềm
đã vẽ ra biểu đồ tối ưu hiệu suất trích ly dầu tại công đoạn trích ly được thể hiện ở hình 3
và hình 4
Trang 6Qua kết quả thực nghiệm ta thấy, hiệu suất
trích ly tại điểm tối ưu là 91,37%, cao hơn các
điểm khảo sát xung quanh tại vùng lân cận
Vậy, dự đoán của mô hình là phù hợp với thực
nghiệm Tuy nhiên, kết quả không đạt như dự
đoán là 91,5%, điều này có thể giải thích là do
trong quá trình làm thí nghiệm có xảy ra sự thất
thoát do thao tác, do sai số của thiết bị, nhưng
mức độ chênh lệch không cao 0,2%, có thể
chấp nhận được
Vậy, ở tỉ lệ dung môi/nguyên liệu là 19,12 (v/w), nhiệt độ trích ly là 570C, thời gian trích ly
là 4,34h là điểm tối ưu của công đoạn trích ly dầu từ thịt trái bơ cho hiệu suất trích ly là cao nhất nằm trong vùng 91,37 ± 0,13%
Sản phẩm dầu thô thu được bằng quá trình trích ly trong dung môi hexan với các thông số tối ưu như trên có màu vàng xanh và đạt các chỉ tiêu hóa học thể hiện trong bảng 4
Hình 3 Biểu đồ bề mặt 3D tối ưu hiệu suất trích ly
dầu bơ tại công đoạn trích ly Hình 4 Biểu đồ đường đồng mức tối ưu hiệu suất trích ly dầu bơ tại công đoạn trích ly
Hiệu suất trích ly dầu đạt tối ưu dự đoán là 91,49% tại tâm của vùng có giá trị cao nhất Và giá trị các yếu tố tại điểm tối ưu: tỷ lệ dung môi/nguyên liệu là 19,12 v/w, thời gian trích ly là 4,34 h và nhiệt độ trích ly là 570C
Bảng 3 Kết quả thực nghiệm tối ưu hiệu suất trích ly dầu
Bảng 4 Một số chỉ tiêu hóa học của sản phẩm dầu thô từ trái bơ
1 Chỉ số acid (mg KOH/g dầu) 0,9476 ± 0,045
Trang 7IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1 Kết luận:
Dựa trên kết quả nghiên cứu thử nghiệm
quy trình sản xuất dầu thô từ thịt trái bơ
bằng phương pháp trích ly đưa ra một số kết
luận sau:
- Độ ẩm còn lại trong nguyên liệu ảnh
hưởng đáng kể đến hiệu suất trích ly dầu và
chất lượng dầu Độ ẩm còn lại trong nguyên
liệu là 30% cho hiệu suất trích ly dầu là cao
nhất và chất lượng dầu tốt nhất
- Thiết lập được phương trình biểu diễn mối
tương quan giữa hiệu suất trích ly và thời gian,
nhiệt độ, tỷ lệ dung môi như sau: R = 86,61
+ 12,68A + 1,14B + 3,99C - 1,61AC - 9,35A2
- 3,34B2 - 4,36C2.Hiệu suất trích ly dầu đạt
cực đại với 91,37 ± 0,13% sau 4,34 giờ trích
ly ở nhiệt độ 57oC và tỷ lệ dung môi/nguyên
liệu 19,12 (v/w) Hiệu suất thu hồi dung môi bằng phương pháp cô quay chân không
là 93,67%
2 Kiến nghị
- Ứng dụng dầu thô thu được vào thực phẩm chưa nhiều vì thế cần nghiên cứu tinh chế dầu thô thành dầu tinh luyện, giúp tăng giá trị của dầu bơ
- Nghiên cứu sử dụng dầu bơ thô vào các thực phẩm giúp tăng giá trị dầu bơ thô
- Lượng dung môi thu hồi được là rất lớn,
ít lẫn tạp chất, tuy nhiên do quy mô phòng thí nghiệm nên chưa nghiên cứu tái sử dụng được Do đó, trong quy mô công nghiệp có thể tái sử dụng lại lượng dung môi để giảm hao phí
và đảm bảo tính kinh tế
- Nghiên cứu tách chiết dầu bơ bằng phương pháp ly tâm
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1 Chương trình phát triển MPI-GTZ SME Phân tích chuỗi giá trị bơ Đăk Lăk
2 Nguyễn Quang Lộc, Lê Văn Thạch, Nguyễn Nam Vinh Kỹ thuật ép dầu và chế biến dầu, mỡ thực phẩm NXB Khoa học Kỹ thuật, 1993, 13-27
Tiếng Anh
3 Cv Hass International trends in fresh avocado and avocado oil production and seasonal variation of fatty acids
in new zealand-grown L Cecilia Requejo-Tapia, 1999, 45
4 Wolf Hamm, Richard J.Hamilton Edible oil processing Sheffi eld Academic Press, 2000
5 Frank D Gunstone, Vegetable oils in food technology: composition, properties and uses, Blackwell Publishing, 2002
