BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM

KHOA THỦY SẢN

BÀI TIỂU LUẬN

MÔN: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CÁ, DẦU CÁ VÀ TẬN DỤNG PHẾ PHẨM

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU QUY TRÌNH SẢN XUẤT DẦU CÁ VITAMIN A CÔ ĐẶC

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Hoài

Lớp: sáng thứ 3 (tiết 3 – 4)

Thực hiện: nhóm 5

DANH SÁCH SINH VIÊN

Họ và Tên MSSV

Nguyễn Thị Hải Yến 2006120032

Nguyễn Thị Kiều Linh 2006120042

Tp HCM, tháng 9 năm 2015

2

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU....................................................................................................................3

I. TỔNG QUAN..............................................................................................................4

1.1. Giới thiệu dầu cá:.................................................................................................4

1.2. Nguyên liệu sản xuất dầu cá vitamin A cô đặc..................................................4

1.3. Các phương pháp tách dầu cá.............................................................................4

1.3.1. Thủy phân trong môi trường xút loãng, nhiệt độ cao................................4

1.3.2. Phương pháp ép dầu lần đầu........................................................................5

1.3.3. Phương pháp kết hợp, lạnh đông chậm và tan giá nhanh.........................5

1.3.4. Phương pháp đóng hộp thanh trùng...........................................................5

II. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ..................................................................................5

2.1. Quy trình sản xuất dầu cá y học theo phương pháp thủy phân bằng xút

loãng kết hợp nhiệt độ cao.............................................................................................5

2.1.1. Nguyên lý chung............................................................................................5

2.1.2. Sơ đồ quy trình công nghệ............................................................................5

2.1.3. Sơ đồ hệ thống thiết bị..................................................................................6

2.1.4. Thuyết minh quy trình..................................................................................7

2.2. Sản xuất dầu cá vitamin cô đặc.........................................................................17

2.2.1. Phương pháp xà phòng hóa........................................................................17

2.2.2. Phương pháp chưng phân tử......................................................................21

TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................28

3

LỜI MỞ ĐẦUCông nghiệp chế biến thủy sản đang ngày càng phát triển và các sản phẩm thủy

sản ngày càng đa dạng đáp ứng nhu cầu thị trường. Trong quá trình đó, một lượng lớn

phế liệu thủy sản thải ra môi trường cần phải được nghiên cứu tận dụng để nâng cao giá

trị của nguyên liệu, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh.

Đã từ lâu người ta đã phát hiện dầu cá có nhiều công dụng trong các lĩnh vực y

học, thực phẩm và các ngành công nghiệp khác. Đặc biệt trong y học, dầu gan cá được

dùng chữa bệnh quáng gà, còi xương, khô mắt, chậm lớn, rụng tóc, gần đây dầu cá còn

được nghiên cứu sử dụng để chữa các bệnh tim mạch, ung thư, viêm, tấy… Dầu cá cung

cấp cho cơ thể vitamin A, D và các chất quan trọng khác như leuchithin, acid béo không

thay thế.

Từ những công dụng thiết yếu của dầu cá chúng em xin thực hiện đề tài: Tìm hiểu

quy trình sản xuất dầu cá vitamin A cô đặc. Bài làm còn khá nhiều thiếu sót mong cô góp

ý giúp chúng em hoàn thiện bài tốt nhất.

Chân thành cảm ơn!

4

I. TỔNG QUAN

I.1. Giới thiệu dầu cá:

Dầu cá: thành phần chủ yếu là triglyceride acid béo, glycerol, vitamin A, D,

phosphate, các chất mang màu và các chất gây sánh khác. Ngoài ra còn có sáp, seride.

Ứng dụng:

o Trong y học:chữa bệnh quáng gà, khô mắt, còi xương, tim mạch, rụng tóc, ung

thư.

o Trong thực phẩm: làm dầu rán thực phẩm, dầu xào nấu thực phẩm, dùng trong các

loại đồ hộp ngâm dầu.

o Ngoài ra, dầu cá còn được dùng trong công nghệ bôi trơn trong thuộc da mỹ nghệ.

Dầu cá vitamine A cô đặc là chế phẩm có hàm lượng vitamine A cao. Sản xuất chế

phẩm này nhằm cung cấp cho người bệnh do thiếu vitamin A là chủ yếu, không phải

uống quá nhiều dầu cá. Mặt khác chế phẩm này dùng để cân bằng vitamine A cho những

loại dầu có hàm lượng vitamine A thấp hơn. Nguyên liệu dùng để sản xuất vitamine A cô

đặc là dầu vitamine A tự nhiên.

I.2. Nguyên liệu sản xuất dầu cá vitamin A cô đặc

Nguyên liệu chính là gan của một số động vật biển như cá thu, cá mập, cá voi,

nhuyễn thể... Hàm lượng vitamin A trong dầu gan các loại cá rất khác nhau. Trong đó gan

cá nhám là nguyên liệu tiềm năng cho công nghệ sản xuất dầu cá vitamine A, D.

I.3. Các phương pháp tách dầu cá

I.3.1. Thủy phân trong môi trường xút loãng, nhiệt độ cao.

Ưu điểm:

Dầu cá thu được có nồng độ vitamin A, D cao, hiệu suất thu hồi lớn. Thực nghiệm

đã xác định rằng, hàm lượng vitamin E ở dạng liên kết với protein lớn hơn ở dạng

tự do.

Dầu có màu vàng sáng, trong, chỉ số acid nhỏ <0,5.

Tốc độ thủy phân nhanh, bã ít, năng suất dây chuyền cao.

5

Có khả năng cơ giới hóa, tự động hóa.

Nhược điểm:

Có hiện tượng tạo nhũ tương, vì vậy cần có biện pháp kỹ thuật thích hợp để hạn

chế hiện tượng nhũ tương này.

I.3.2. Phương pháp ép dầu lần đầu

Phương pháp này hiệu quả tách dầu và vitamin A, D thấp. Do không tách được

dầu và vitamin A, D ở trạng thái liên kết.

I.3.3. Phương pháp kết hợp, lạnh đông chậm và tan giá nhanh

Cũng có thể tách dầu nhưng hiệu quả không cao

I.3.4. Phương pháp đóng hộp thanh trùng

Cũng tách được dầu ra, phương pháp này muốn hiệu quả cao phải kết hợp với

phương pháp ép.

II. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

II.1. Quy trình sản xuất dầu cá y học theo phương pháp thủy phân bằng xút

loãng kết hợp nhiệt độ cao.

II.1.1. Nguyên lý chung.

Sử dụng yếu tố nhiệt độ cao và yếu tố hóa học (xút loãng), thủy phân nhanh màng

tế bào để giải phóng dầu, vitamin A, D tự do ở dạng liên kết.

II.1.2. Sơ đồ quy trình công nghệ

6

II.1.3. Sơ đồ hệ thống thiết bị

Trộn xút

Xay nhỏ

Rửa

Làm sạch

Tách dầu

Lắng đọng

Thủy phân

Nguyên liệu

Thành phẩm

Cân bằng vitamin A

Khử nước

Tách mỡ cứng

Lọc tinh

7

Hình 1. Sơ đồ hệ thống thiết bị chế biến dầu cá y học theo phương pháp thủy phân

bằng xút loãng ở nhiệt độ cao

Ghi chú:

1. Cân

2. Bể rửa nguyên liệu

3. Băng tải để ráo và loại bỏ tạp chất

4. Máy nghiền

5. Thùng chứa nguyên liệu sau khi

nghiền

6. Thùng chứa dầu

7. Máy trộn dầu

8. Thùng chứa xút

9. Thiết bị thủy phân

10. Thùng nước nóng hay nước muối

(để rửa dầu)

11. Thùng chứa dầu cần phân li

12. Bơm

13. Thùng chứa dầu đã rửa

14. Thiết bị phân li

15. Thiết bị sấy chân không

16. Máy lọc hút để lọc tinh

17. Bộ phận tinh chế lạnh

18. Thùng chứa chế phẩm vitamin A

cô đặc

19. Thiết bị cân bằng vitamin A

20. Thùng chứa thành phẩm

8

II.1.4. Thuyết minh quy trình

II.1.4.1. Nguyên liệu

Gan cá nhám hay nguyên liệu động vật thủy sản chứa nhiều dầu và vitamin

A ở các dạng bảo quản khác nhau. Nếu bảo quản đông thì phải tan băng, nếu bảo

quản bằng NaCl thì phải làm nhạt NaCl bằng cách ngâm rửa nhiều lần trong nước

cho tới khi hàm lượng NaCl < 3 ÷ 5 %.

Trong kỹ thuật sản xuất dầu cá, nguyên liệu được chia làm 3 loại sau:

Nguyên liệu gầy hàm lượng mỡ <8 %.

Nguyên liệu vừa hàm lượng mỡ 8 ÷ 20 %.

Nguyên liệu béo hàm lượng mỡ > 20 %.

Mục đích của việc phân loại này là để tìm biện pháp xử lý thích hợp, nhằm

đạt hiệu suất thu hồi vitamin A cao nhất.

II.1.4.2. Rửa

Nhằm loại bỏ tạp chất và vi sinh vật có mặt trên nguyên liệu sau khi tiếp

nhận.

II.1.4.3. Xay nhỏ

Mục đích: Phá vỡ tế bào làm tăng diện tích tiếp xúc với xút, giảm bớt thời

gian thủy phân, bảo vệ vitamin A.

Quá trình xay nhỏ thường thực hiện trên máy xay có kích thước lỗ sàng 4÷6

mm, nếu kích thước quá nhỏ và mịn sẽ ảnh hưởng đến quá trình tách tạp chất sau

này.

Lưu ý: nếu nguyên liệu là loại cá gầy thì cần phải bổ sung thêm dầu, vì

lượng dầu thấp sẽ không thể hòa tan triệt để vitamin A có trong nguyên liệu.

9

Lượng dầu trộn thêm thường là 10 ÷ 20 % để sao cho lượng dầu đạt được

giống nguyên liệu béo. Đối với nguyên liệu béo thì không cần phải trộn thêm dầu.

Ví dụ 1:

Loại cáhàm lượng lipid trong

gan/ trọng lượng gan (%)

hàm lượng vitamin A

(UI/1g dầu)

Cá nhám 40 ÷ 70 2000 ÷ 20 000

Cá ngừ 7 40 000 ÷ 70 000

Cá ngừ thuộc loại cá gầy, nếu không trộn thêm dầu thì rất khó khăn trong

quá trình rất khó khăn trong quá trình hòa tan vitamin A.

Lipid tự do trong các mô mỡ có thể thay đổi theo trạng thái cơ thể béo hay

gầy, còn lipid ở trạng thái cấu trúc trong nguyên sinh chất thường không thay đổi.

Vitamin có nhiều trong nguyên sinh chất (ở trạng thái kết hợp với protein) và ít

thay đổi theo trạng thái béo, gầy của nguyên liệu. Vì vậy hàm lượng vitamin A

không tỉ lệ thuận với lipid, do đó có nhiều loại cá có hàm lượng lipid cao nhưng

hàm lượng vitamin A thấp.

II.1.4.4. Trộn xút

Tạo môi trường thực hiện các phản ứng trong quá trình thủy phân.

Lượng NaOH: cần dùng đủ lượng để thủy phân và nâng cao hiệu suất, chất

lượng của dầu. pH môi trường thủy phân cần đạt từ 8,5 ÷ 14 tùy thuộc vào mỗi

loại nguyên liệu. Nếu nguyên liệu là gan và ruột cá thường dùng lượng NaOH ít

hơn, còn nguyên liệu là nguyên con thì dùng nhiều hơn.

Bảng 1: Hàm lượng NaOH cho quá trình thủy phân

Dạng nguyên liệu và phương pháp bảo pHth Lượng NaOH (% so với

10

quản nguyên liệu)

Gan có độ béo khác nhau bảo quản tươi,

lạnh đông, đóng hộp8,5 ÷ 10 0,8 ÷ 1,2

Gan + ruột cá 9 ÷ 10 1,2 ÷ 1,3

Cá nguyên con 12 ÷ 14 2 ÷ 2,2

Nồng độ NaOH: cân NaOH theo hàm lượng đã tính toán, sau đó pha thành

dung dịch NaOH 20% để thủy phân, nồng độ NaOH cần thiết phải thích hợp, nếu

nồng độ quá cao thì quá trình xà phòng hóa và nhũ hóa mạnh, gây hao tổn dầu và

vitamin A.

II.1.4.5. Thủy phân

Mục đích: thủy phân nhanh màng tế bào giải phóng dầu, vitamin A, D ở

dạng liên kết.

Thiết bị: nồi 2 vỏ, nâng nhiệt bằng hơi nước quá nhiệt, bên trong có cánh

khuấy.

Để tiến hành thủy phân nhanh, truyền nhiệt tốt chống oxy hóa dầu và

vitamin A… thường bổ sung 1 lượng nước gấp 5 lần lượng đạm.

Lượng đạm trung bình của động vật thủy sản được tính theo công thức:

N% = P

6,25=

18÷ 206,25

= 2,8 ÷ 3,2

Lượng nước cần bổ sung = 5 x 2,8 = 14% hoặc 5 x 3,2 = 16 %

11

Hình 2. Thiết bị nồi 2 vỏ, nâng nhiệt bằng hơi nước quá nhiệt.

Nguyên lý hoạt động:

Sản phẩm sau khi cắt nhỏ được đưa vào thiết bị nồi 2 vỏ. Khi thiết bị hoạt

động, khoang hơi sẽ làm nóng sản phẩm, kết hợp với sự hoạt động của động cơ

cánh khuấy, sản phẩm sẽ được làm nóng đều cùng với xút pha loãng, sản phẩm sẽ

được thủy phân nhanh chóng.

Các phản ứng xảy ra trong quá trình thủy phân:

Phản ứng thủy phân các liên kết hóa học: dưới tác dụng của nhiệt độ cao, NaOH

loãng thì màng tế bào bị phá vỡ, các liên kết lipid – protein, vitamin D – protein và

vitamin A – protein cũng bị phá vỡ.

Dầu được giải phóng hòa tan vitamin A, D. Sự hòa tan vitamin A, D tuân theo

định luật khuếch tán.

dmdτ = - D.F.dm

dτ

Phản ứng xà phòng hóa xảy ra trong quá trình thủy phân như sau:

12

RCOOH + NaOH RCOONa + H2O

Phản ứng xà phòng hóa có tác dụng tẩy màu cho dầu, do hiện tượng hấp

phụ các tạp chất, chất màu trên bề mặt của nó. Đồng thời phản ứng xà phòng hóa

làm cho lượng dầu giảm, nồng độ vitamin A, D tăng, làm giảm chỉ số acid của dầu

thành phẩm.

Phản ứng nhũ tương hóa: cũng xảy ra trong quá trình thủy phân và ảnh hưởng xấu

đến quá trình phân li sau này. Vì vậy, cần có biện pháp hạn chế hiện tượng này

bằng cách khuấy đảo ở mức độ hơp lý và có thể bổ sung thêm NaCl.

Cách tiến hành thủy phân

Giai đoạn 1: Chuẩn bị dịch NaOH theo hàm lượng và nồng độ thích hợp. Cho

nước vào thiết bị (lượng nước (14 ÷ 16%) từ từ nâng nhiệt và cho nguyên liệu vào

(lượng nguyên liệu phải được tính toán theo thể tích nồi thủy phân). Nâng nhiệt từ

từ sao cho trong vòng 30 phút đạt được nhiệt độ 500C. Sau đó bổ sung 50% dịch

xút loãng và nâng nhiệt lên từ từ đến 90÷95 oC trong thời gian 40 phút. Ở giai

đoạn này cho phép khuấy đảo lên tục.

13

Giai đoạn 2: Khi nhiệt độ khối nguyên liệu đạt 90÷95oC thì bổ sung lượng xút còn

lại và tiếp tục giữ nhiệt 90÷95oC cho đến khi nguyên liệu nát hoàn toàn. Giai đoạn

này chỉ khuấy đảo gián đoạn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân

o Hàm lượng NaOH

o Nồng độ NaOH (nồng độ thích hợp 20%)

o Nhiệt độ và thời gian thủy phân (nhiệt độ thủy phân thích hợp là 90 ÷ 950C).

II.1.4.6. Lắng đọng và tách dầu

Sau khi kết thúc quá trình thủy phân, hỗn hợp được để lắng trong thời gian

τ = 1,5 ÷ 2 h. Khi đó hỗn hợp phân li thành 4 lớp sau:

Lớp 1: Dầu (là chủ yếu), có lẫn ít tạp chất, chất màu.

Lớp 2: Dầu chủ yếu, xà phòng (ít), nước, xút dư (ít), tạp chất (chất màu, axit

amin…).

Lớp 3: Xà phòng (chủ yếu), nước, xút dư, protein phân tử lượng trung bình, dầu

(ít), tạp chất khác.

Lớp 4: Là lớp bã nguyên liệu nhuyễn nát nằm ở đáy nồi.

Xử lý dịch thủy phân sau khi lắng

Đầu tiên rút phần bã (Lớp 4) ra qua van đáy nồi, dùng cho chăn nuôi (sản

xuất dịch đạm thủy phân cho chăn nuôi, pate gan cho chăn nuôi, bột đạm cho chăn

nuôi).

Sau đó mở van rút phần xà phòng: Lọc riêng phần xà phòng (Lớp 3), rửa lại

thu vitamin và dầu.

14

Phần dịch lọc đem trộn nước nóng có nhiệt độ 90÷95oC hay nước muối

NaCl 10 %, với lượng gấp 2 lần lượng dầu cần rửa, cho cánh khuấy hoạt động đảo

trộn 10 ÷15 phút, để lắng 1÷2 giờ dầu nổi lên trên, tháo bỏ phần nước, xút, tạp

chất, xà phòng qua van đáy nồi, khi nào thấy vết dầu chảy ra thì dừng lại, tiếp tục

làm như vậy cho đến khi hết dầu

Lớp 2 cũng xử lý tương tự, nhưng dầu nhiều hơn, xà phòng ít.

Lớp 1: lượng dầu nhiều và tinh khiết nhất thì ta lọc sơ bộ rồi chuyển qua

khâu tiếp theo.

II.1.4.7. Làm sạch và khử nước

Sau khi thu được dầu thì trong thành phần còn 1 lượng tạp chất nhất định

như nước, protein hòa tan… Các tạp chất này sẽ làm cho dầu nhanh chóng bị hư

hỏng trong quá trình bảo quản, do đó cần được làm sạch bằng phương pháp phân

li, ly tâm để tách phần tạp chất và 1 phần nước. Sau đó đưa qua thiết bị sấy chân

không để loại triệt để nước. Ở khâu này nước và protein hòa tan được khử triệt để,

nếu còn thì chúng bị đông tụ và được loại ra bởi thiết bị lọc hút.

15

Hình 3. Thiết bị ly tâm lạnh

Ly tâm phần lỏng bằng máy ly tâm với tốc độ 5000 vòng/phút trong 30 phút, sau khi ly tâm có sự tách riêng của 3 phần: lipit, dịch thủy phân, cặn ly tâm.

Hình 4. Máy sấy chân không đảo trộn

16

Hình 5. Thiết bị lọc khung bản

II.1.4.8. Làm lạnh tách mỡ cứng

Mỡ cứng là phần dầu cá có nhiệt độ đông đặc cao, khi bảo quản thường bị

đông lại. Dầu cá chứa nhiều loại triglyceride có các gốc acid béo khác nhau. Nếu

tryglyceride nào chứa nhiều acid béo có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ đông đặc

cao thì tryglyceride đó có t0nc, t0

dd cao và ngược lại.

Bảng 2. Nhiệt độ đông đặc của 1 số acid béo

Tên acid t0dd (0C)

Oleic (1 nối đôi) 45

Linolic -5

Linoleic -11

Arachidoric < -11

Chupadonic < -11

Như vậy tryglyceride nào có chứa nhiều acid oleic, linolic sẽ đông đặc ở

nhiệt độ cao. Khi bảo quản dầu ở nhiệt độ 0 ÷ 50C có hiện tượng kết tủa vẩn đục,

do các tryglyceride có t0dd cao đông tụ. Phần đông tụ này gọi là mỡ cứng.

Để tách mỡ cứng người ta dùng thiết bị lạnh, làm lạnh thì mỡ cứng đông tụ

và sẽ được tách ra. Sau khi tách mỡ cứng dầu không còn vẫn đục, có hàm lượng

vitamin cao.

II.1.4.9. Cân bằng vitamin A

Sản phẩm dầu cá thu được có hàm lượng Vitamin A không ổn định và

không đạt dầu cá y học. Do vậy cần phải cân bằng vitamin A.

Xác lập công thức tính toán bổ sung dầu cá có vitamin A đậm đặc:

17

Giả sử 1 xí nghiệp sản xuất được 1 khối lượng dầu là DSX có hàm lượng

vitamin A trên 1 đơn vị khối lượng là ASX. Theo yêu cầu cần phải cân bằng sao

cho đạt dầu cá y học có hàm lượng vitamin A trên 1 đơn vị trọng lượng là ATC. Giả

sử ta có chế phẩm dầu cô đặc là DCD và hàm lượng vitamin A trên 1 đơn vị trọng

lượng là ACD.

Sau cân bằng ta có tổng lượng dầu đạt tiêu chuẩn dầu y học là DTC.

DTC = DSX + DCD (1)

Và hàm lượng vitamin A tổng cộng sẽ là:

DTC . ATC = DSX. ASX + DCD.ACD (2)

Từ (1) và (2) ta có:

DCD = DSX .( ATC - Asx )/ (ACD - ATC)

Chú ý: ACD > ATC> Asx

Ví dụ 2: một nhà máy sản xuất dầu cá vitamin A có khối lượng dầu sản

xuất là 500kg, có hàm lượng vitamin A là 900 UI/g cần cân bằng để đạt dầu y học

60 000 UI/g. Biết rằng nhà máy có chế phẩm vitamin A cô đặc với hàm lượng là 1

000 000 UI/g. Xác định khối lượng dầu vitamin A cô đặc cần bổ sung và số lượng

viên dầu cá thu được, cho biết trọng lượng dầu mỗi viên là 0,28g.

DSX = 500kg = 500. 103 g ; d= 0,28 g

ASX = 900 UI/g = 900. 0,38. 0,001. 10-3 = 3,42. 10-4 g VTMA/g

ATC = 60 000 UI/g = 60 000. 0,38. 0,001. 10-3 = 0,0228 g VTMA/g

ACD = 1 000 000 UI/g = 1 000 000. 0,38. 0,001. 10-3 = 0,38 gVTMA/g

DCD = ? ; N = ? ( 1UI = 0,38 γ vitamin A ; 1γ = 0,001 mg vitamin A)

18

DCD = DSX .( ATC - Asx )/ (ACD - ATC)

= 500. 103. (0,0228 - 3,42. 10-4)/ (0,38 - 0,0228) = 31436,17 g

N = 31436,17/ 0,28 = 112272 (viên)

II.2. Sản xuất dầu cá vitamin cô đặc

II.2.1. Phương pháp xà phòng hóa

II.2.1.1. Nguyên lý chung

Dùng kiềm để xà phòng hóa toàn bộ hay một phần dầu để thu chế phẩm vitamine A cô đặc.

II.2.1.2. Phương pháp xà phòng hóa toàn bộ

Thực hiện xà phòng hóa toàn bộ lượng dầu, sau đó dùng dung môi chiết vitamine A ra.

Sơ đồ quy trình:

Dầu cá

Dung môi

Phụ liệu

Vitamine A

Chung đuổi dung môi

Phân li

Làm lạnh

Chiết vitamine A

Sấy chân không

Xà phòng hóa toàn bộ

Dầu vitamine Atự nhiên

19

Thuyết minh quy trình

Cách tiến hành xà phòng hóa

Lượng xút sử dụng để xà phòng hóa được xác định theo công thức

X = M.K.40

56,1.100C (g)

Trong đó:

K: chỉ số xà phòng (mg KOH/1g chất béo)

M: lượng dầu cần xà phòng hóa

C: nồng độ % của xút (thường C = 30 – 50%)

Để phản ứng xà phòng hóa dễ dàng bổ sung thêm 10% C2H5OH và 15% H2O so

với lượng dầu. Trộn đều rồi từ từ nâng nhiệt và khuấy đảo đều ở điều kiện t0 = 40 – 600C,

thời gian trong 1 giờ.

Việc bổ sung rượu ethylic nhằm mục đích bảo vệ vitamine A khi dầu còn ít, hòa

tan lipit, tạo điều kiện cho dầu tiếp xúc với xút và phản ứng xà phòng hóa xảy ra nhanh

và triệt để hơn. Việc bổ sung nước nhằm tăng cường cho phản ứng xà phòng hóa và bảo

vệ vitamine A. Việc thực hiện ở nhiệt độ thấp do nồng độ xút cao, nếu ở nhiệt độ quá cao

sẽ làm cho hao tổn vitamine A. Nếu thực hiện ở nhiệt độ quá thấp kéo dài thời gian,

không có lợi cho sản xuất.

Muốn kiểm tra xem phản ứng xà phòng hóa hoàn toàn hay chưa, dùng công cụ lấy

mẫu, lấy một ít xà phòng hóa cho vào nước nóng nếu không thấy vết dầu nổi lên trên là

được.

Chiết vitamine A bằng dung môi

Dùng benzen hay dicloetan chiết vitamine A, sau đó đem làm lạnh để xà phòng và

sterol đông tụ và tách ra dễ dàng. Sau đó đem lọc được dịch chiết. Bã xà phòng cần chiết

20

lại lần hai để tận dụng lượng vitamine A còn sót lại. Làm lạnh ở nhiệt độ t 0 = -50C sterol

dễ đông tụ, nếu không tách sterol thì dầu sẽ dần dần bị vẩn đục trong thời gian bảo quản.

Xử lý dịch chiết

Dịch chiết đem để lắng, tháo bỏ phần nước và glycerin ở phía dưới. Sau đó đem

chưng đuổi dung môi. Hơi dung môi được thu hồi và dùng lại, phần còn lại cho một

lượng dầu nhỏ vào hòa tan. Quá trình chưng đuổi dung môi cần thực hiện trong thiết bị

chân không, cuối cùng phân ly tách nước và glycerin.

II.2.1.3. Phương pháp xà phòng hóa 1 phần

Sơ đồ quy trình:

Chế phẩm vitamin A cô đặc

(thời gian giảm ½ so với xà phòng hóa toàn bộ)

2 ÷ 3 lần

Xà phòng

Phân li

Rửa

Phân li

Sấy chân không

Lắng

Xà phòng hóa một phần

Dầu vitamin A tự nhiên

21

Cách tiến hành như sau:

Lượng xút và nồng độ xút được xác định như xà phòng hóa toàn bộ Thời gian thực hiện = ½ thời gian xà phòng hóa toàn bộ Không bổ sung C2H5OH và nước Rửa phân ly dầu còn lại từ 2 ÷ 3 lầnII.2.2. Phương pháp chưng phân tửII.2.2.1. Nguyên lý

Dùng nhiệt độ cao kết hợp với chân không để chuyển các phẩn tử vitamine A từ dạng lỏng sang dạng hơi sao cho vitamine A không bị phá hủy. Sau đó lại cho hơi vitamine ngưng tụ thành dạng lỏng để thu được chế phẩm vitamine A cô đặc có hàm lượng cao.

Phương pháp này có ưu điểm: vitamine A tổn thất không đáng kể, chế phẩm thu được có hàm lượng từ vitamine A rất cao, có thể cô dặc vitamine A đạt tới 1.000.000 UI/g dầu cá. Phần dầu sau khi tách vitamine A vẫn có thể sử dụng làm dầu cá thực phẩm, sản xuất dầu bôi trơn, sơn vecni, công nghiệp thuộc da.

II.2.2.2. Cơ sở lý luận chung của phương pháp chưng cất.

Trong quá trình chưng cất phân tử ở dạng lỏng muốn trở thành dạng hơi

tách khỏi bề mặt chất lỏng, cần phải có một động năng đủ lớn thắng được lực hút

của các phần tử lỏng khác mới có thể bức khỏi bề mặt lỏng khác được, lúc đó quá

trình bay hơi diễn ra. Sau khi chuyển thành dạng hơi các phần tử này chuyển động

hỗn loạn, chúng có thể va đập vào nhau mất năng lượng, kết hợp với nhau bởi lực

hút phân tử và trở lại dạng lỏng. Vì vậy quá trình chưng cất cần phải thực hiện

theo kĩ thuật chưng cất cần phải thực hiện theo kĩ thuật chưng cất để đạt được hiệu

quả.

22

Hành trình tự do trung bình của các phân tử dạng hơi là quãng đường của

các phần tử ở dạng hơi, hông chịu bất kì một va đập nào, trong quá trình chuyển

động nhiệt hỗn loạn, kí hiệu λ.

Theo lý thuyết về chuyển động nhiệt phân tử thì hành động tự do trung bình

của phân tử khí được xác định theo công thức.

λ= 1

√2 . π . d2 . n= K . T

√2 . π . d2 . P

Trong đó:

λ: hành trình tự do trung bình của các phân tử khí

d: đường kính phân tử khí

n: số phân tử khí có trong 1 đơn vị thể tích

K: hệ số bozmal

T: nhiệt độ tuyệt đối

P: áp suất

Nếu λ nhỏ, tức là quãng đường chuyển động tự do trung bình của các phần

tử ngắn, chúng va đập vào nhau mất năng lượng trở về dạng lỏng. Do vậy, để việc

chưng cất đạt hiệu quả cao, người ta nghiên cứu tăng giá trị λ, chế tạo thiết bị

chưng dầu có khoảng cách giữa bề mặt bay hơi và bề mặt ngưng tụ là L nhỏ hơn λ,

khi đó xem như có bao nhiêu phân tử vitamine A bay hơi sẽ tìm thấy bấy nhiêu

phân tử vitamine A ở dạng lỏng tại giàn ngưng tụ.

Theo công thức xác định λ ở trên, muốn kéo dài hành trình tự do trung bình

λ thì có thể tăng nhiệt độ chưng cất hoặc giảm áp suất. Nếu tăng nhiệt độ quá mức

hợp lý thì vitamine A bị phân hủy, nếu giảm áp suất quá nhỏ thì khó khăn trong

23

thực tế. Cho nên muốn tăng giá trị λ người ta thường kết hợp tăng nhiệt độ đến

mức hợp lý và giảm áp suất.

Để xác định được nhiệt độ và áp suất chân không thích hợp, người ta đã

làm thí nghiệm chưng dầu ở áp suất chân không PCK = 10-3 ÷ 10-4 mmHg theo các

khoảng nhệt độ khác nhau thì thu được các sản phẩm như ở bảng 3.

Bảng 3: Thành phần thu được chủ yếu khi chưng theo nhiệt độ

Nhiệt độ chưng (0C) Chất thu được sau khi chưng

80 ÷ 100 Tinh dầu essentian + acid béo tự do

100 ÷ 170 Acid béo tự do

170 ÷ 255 Vitamine A + một lượng nỏ glyceride

Ở nhiệt độ t0 = 80 ÷ 1000C, PCK = 10-3 ÷ 10-4 mmHg thu được tinh dầu

essentian có vị cay, mùi thối. Acid béo thu được trong điều kiện này bằng 3%

lượng acid béo tự do trong dầu.

Ở nhiệt độ t0 = 100 ÷ 1700C, PCK = 10-3 ÷ 10-4 mmHg hầu hết các acid béo

tự do bay hơi và thu được trên giàn ngưng tụ.

Ở nhiệt độ t0 = 170 ÷ 2550C, PCK = 10-3 ÷ 10-4 mmHg thu được 80 ÷ 85%

lượng vitamine A trong dầu cá và một lượng nhỏ glyceride. Lượng nhỏ dầu thu

được cùng với vitamine A dạng lỏng là chế phẩm dầu cá vitamine A cô đặc. Như

vậy sau khi chưng, lượng dầu còn lại chưa bay hơi với số lượng khá lớn. Các

chuyên gia đã chọn được điều kiện t0 = 180 ÷ 2500C, PCK = 10-3 ÷ 10-4 mmHg để

chưng phân tử vitamine A trong sản xuất chế phẩm vitamine A cô đặc.

Ở nhiệt độ và áp suất chân không đó không làm thủy phân vitamine A , bởi

lẽ trong môi trường chân không vitamine A có thể bền tới nhiệt độ > 2000C.

24

II.2.2.3. Quy trình công nghệ

Giải thích quy trình công nghệ

Nguyên liệu: chọn dầu cá vitamine A đã tinh chế, chứa nhiều vitamin A.

Bài khí: nhằm đuổi không khí và các hợp chất tinh dầu essentian, acid béo

tự do ra khỏi nguyên liệu bằng cách nâng nhiệt độ lên t0 = 80 ÷ 1000C, PCK = 10-3 ÷

Chế phẩm vitamin A cô đặc

Phân li

Chưng phân tử

Bài khí

Dầu vitamine A tự nhiên

25

10-4 mmHg để đuổi không khí, tinh dầu essentian và một phần acis béo tự do rồi

nâng nhiệt độ lên 1500C để đuổi không khí và toàn vộ acid béo tự do. Sau quá

trình bài khí hỗn hợp chỉ còn glyceride và vitamine A, được đưa sang thiết bị

chưng vitamine A.

Chưng phân tử được thực hiện bằng thiết bị chưng lớp mỏng và chưng li

tâm như sau.

Thiết bị chưng kiểu lớp mỏng

Hình 6. Nguyên lý cấu tạo thiết bị chưng kiểu lớp mỏng

Điều kiện làm việc của thiết bị

L < λ

PCK = 10-3 ÷ 10-4 mmHg

26

t0 = 180 ÷ 2500C

Nguyên lý làm việc: Dầu đã bài khí từ thùng chứa dầu đã bài khí (6) chảy xuống bề mặt bay hơi (2) với lưu lượng thích hợp, được điều chỉnh bằng van điều chỉnh (8) và khe hẹp (7), dầu lan trên bề mặt bay hơi (2)thành lớp mỏng từ trên xuống, trong quá trình đó hỗn hợp vitamine A và dầu thu nhiệt từ hệ thống gia nhiệt (1) và bay hơi ở t0 = 180 ÷ 2500C,. Hơi vitamine A chuyển động nhiệt và được ngưng tụ ngay trên bề mặt ngưng tụ (3) (chúng va chạm vào thành bề mặt ngưng tụ (3) và mất năng lượng nên trở thành dạng lỏng, đọng ngay trên bề mặt ngưng tụ (3)). Sau đó vitamine a tự chảy về bình chứa (4). Phần dầu không bay hơi vẫn tiếp tục chảy theo bề mặt bay hơi (2) và dồn vào phễu hứng và bình chứa dầu (5).

Nếu dầu chưa tách hết vitamine A có thể đem chưng lại hoặc sử dụng vào việc khác.

Thiết bị chưng kiểu li tâm

Hình 7. Nguyên lý cấu tạo thiết bị chưng kiểu ly tâm.

Điều kiện làm việc của thiết bị:

27

L < λ

PCK = 10-3 ÷ 10-4 mmHg

t0 = 180 ÷ 2500C

Nguyên lý làm việc: Trong quá trình làm việc trục (7) quay liên tục và làm cho đĩa chưng (2) và đĩa ngưng tụ (3) cũng quay liên tục. Dầu chứa vitamine A đã được bài khí rơi xuống đĩa (2) (ở phần trung tâm đĩa) với số lượng được điều chỉnh thích hợp nhờ van điều chỉnh (8). Dưới tác dụng của lực li tâm , dầu chứa vitamine A chuyển động từ trong ra ngoài tạo thành lớp mỏng. Trong quá trình đó dầu vitamine A lấy nhiệt từ bộ phận gia nhiệt (1) và bay hơi. Vì L < ... nên các phần tử vitamine A ngưng tụ ngay trên đĩa (3) và bị lực li tâm dồn ra phía ngoài rãnh và chảy vào bình chứa (4) (có một lượng dầu nhỏ cũng bay hơi và ngưng tụ). Phần dầu không bay hơi được dồn ra phía ngoài đĩa chưng (2) và chảy xuống bình chứa.

28

TÀI LIỆU THAM KHẢO- Trần Thị Luyến, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn (2006). Sản xuất các chế

phẩm kỹ thuật và y dược từ phế liệu thủy sản, NXB Nông Nghiệp.

- Nguyễn Thị Ngọc Hoài (2015). Bài giảng Công nghệ sản xuất bột cá, dầu cá và

tận dụng phế phẩm.

- Đái Duy Ban, Thuốc chữa bệnh cho người và động vật, NXB Khoa học và kỹ thuật.

- Phan Đình Châu, Hóa dược và kỹ thuật tổng hợp 3, NXB Khoa học và kỹ thuật.