Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản Số 2/2013 THÔNG BÁO KHOA HỌC TÁCH CHIẾT DẦU TỪ CÁM GẠO EXTRACTION OF OIL FROM RICE BRAN Vũ Duy Đô Ngày nhận bài: 24/01/2013; Ngày phản biện thông qua: 4/5/2013; Ngày duyệt đăng: 15/5/2013 TÓM TẮT Để xây dựng qui trình cơng nghệ tách chiết dầu từ cám gạo cần lựa chọn nguyên liệu, xác định thông số kỹ thuật cơng nghệ thích hợp Nghiên cứu thực tách chiết dầu từ loại cám thường gặp cám gạo nở Việc tách chiết dầu thực nhờ phương pháp ngâm trích ly thiết bị sohxlet Kết thu dầu với tỷ lệ thu nhận cao, số acid, số xà phòng, số iod khoảng cho phép tiêu chuẩn dầu thô dùng công nghiệp tinh chế dầu ăn Đã xác định thông số kỹ thuật q trình tách chiết hàm lượng ẩm nguyên liệu, thời gian ngâm, thời gian trích ly nhiệt độ trích ly Từ khố: dầu cám gạo ABSTRACT To establish a rice bran’s oil extraction process, it is necessary to select the good raw materials and to measure the correct technical parameters The rice bran’s oil was extracted from blooming rice bran The method of soaking and solvent extraction with Sohxlet were used to extract the oil from blooming rice bran The results of this study show a high extraction rate and the allowed ranges of acid value, saponification value, and iodine value The main parameters of the extraction process like moisture content of raw materials, soaking time, extraction time and extraction temperature were identified in this study Keyword: Rice bran oil I ĐẶT VẤN ĐỀ Cám gạo phụ phẩm quan trọng thu từ lúa xay xát Cám chiếm tỷ lệ khoảng 10% so với khối lượng lúa Trong cám có nhiều protein, vitamin chất béo Hàm lượng protein cám gạo từ 12% đến 20%, hàm lượng chất béo từ 16% đến 22% Cám sử dụng chủ yếu làm thức ăn chăn nuôi Khi tách chiết chất béo cám để dùng vào mục đích khác, giá trị tăng lên nhiều Dầu cám gạo thơ chứa nhiều chất dinh dưỡng q Thành phần chủ yếu dầu cám gạo thô tryglyceride Trong đó, acid béo khơng bão hịa chủ yếu oleic linoleic chiếm 70% tổng acid béo Ngoài cịn có chất có tác dụng chống oxi hóa tốt như: tocopherol, tocotriencol, gamma oryzanol, phytosterol, polyphenol Đặc biệt gamma oryzanol dầu cám gạo chất có khả giúp đào thải cholesterol xấu, phịng chống xơ vữa động mạch, làm chậm q trình lão hóa Trên giới có nhiều nghiên cứu tách chiết dầu cám gạo ứng dụng vào sản xuất mặt hàng thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm Trong lĩnh vực thực phẩm dầu cám gạo thể ưu điểm lớn có điểm sơi cao, khả chịu nhiệt tốt Khi gia nhiệt nhiệt độ cao tạo chất polymer, hạn chế biến đổi xấu protein Trong lĩnh vực mỹ phẩm dược phẩm dầu cám gạo dùng thuốc trị mụn, da nhờn, bị mẩn ngứa, thuốc ngừa trị bệnh thiếu vitamin, bệnh tim mạch, thối hóa điểm vàng Nguyên liệu cám gạo đa dạng chủng loại Mỗi loại ngun liệu địi hỏi thơng số TS Vũ Duy Đô: Khoa Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang 28 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản Số 2/2013 kỹ thuật tách chiết khác Nghiên cứu tìm phương pháp tách chiết dầu từ loại nguyên liệu cám gạo khác cần thiết Kết nghiên cứu sở quan trọng cho việc xây dựng qui trình sản xuất dầu cám gạo thực tế Dự kiến sản phẩm thu dầu cám thô dùng lĩnh vực thực phẩm II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nguyên liệu sử dụng để tách dầu nghiên cứu cám gạo nở Cám lấy từ nhà máy xay xát gạo với phương pháp lấy mẫu đại diện ngẫu nhiên Cám nguyên liệu có màu sáng đều, mùi đặc trưng, khơng bị nấm mốc, sâu mọt, vón cục Các mẫu nguyên liệu sàng bỏ tạp chất, bao gói cách ẩm bảo quản nhiệt độ -18oC thời gian không 10 ngày Thực tách chiết dầu từ cám phương pháp ngâm trích ly thiết bị sohxlet Quá trình thực theo sơ đồ hình Hình Sơ đồ qui trình tách chiết dầu cám gạo Trong sơ đồ trên, cám nguyên liệu sàng bỏ tạp chất, sấy đến độ ẩm theo yêu cầu, ngâm dung môi hexane lỏng điều kiện áp suất nhiệt độ thường nhằm làm cho phần dầu nguyên liệu khuếch tán vào dung mơi Nhờ đó, giảm thời gian trích ly Sau ngâm, dầu hỗn hợp trích ly thiết bị sohxlet Q trình trích ly thực 70oC Sau trích ly, dầu dung môi để lắng lọc bỏ cặn Sau đó, chưng cất đuổi dung mơi để thu dầu thơ Trong q trình tách chiết dầu cám gạo, thơng số kỹ thuật chọn để nghiên cứu hàm lượng ẩm nguyên liệu, thời gian ngâm dung mơi hexane, thời gian trích ly dầu Dầu thu từ mẫu thí nghiệm đem xác định khối lượng Từ khối lượng dầu khối lượng mẫu tính tỷ lệ dầu thu nhận Dựa vào tỷ lệ dầu thu nhận chọn giá trị thích hợp cho thơng số kỹ thuật q trình tách chiết Tỷ lệ dầu thu nhận tỷ lệ khối lượng dầu thô thu khối lượng mẫu Tỷ lệ dầu thu nhận tính theo cơng thức: g: Tỷ lệ dầu thu nhận (%) GD: Khối lượng dầu thu (g) G: Khối lượng mẫu (g) Các thí nghiệm xác định hàm lượng ẩm thích hợp nguyên liệu chiết dầu thực theo sơ đồ hình Trong đó, mẫu ngun liệu có hàm lượng ẩm khác ngâm ngập dung môi với thời gian 1,5 Sau ngâm, thực trích ly dầu 70oC, thời gian 60 phút, lắng, lọc, đuổi dung môi xác định tỷ lệ dầu thu nhận Dựa vào tỷ lệ dầu thu nhận chọn hàm lượng ẩm thích hợp nguyên liệu chiết TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 29 Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản Số 2/2013 Các thí nghiệm xác định thời gian ngâm dung môi thực sau: tiến hành ngâm cám ngập dung môi hexane nhiệt độ thường, mẫu có thời gian ngâm dung mơi thay đổi từ 0,5 đến 2,5 giờ, bước nhảy 0,5 Sau đem lọc lấy dịch chiết, sấy dịch 70oC cho bay hết dung môi, cân lượng dầu thu tính tỷ lệ dầu thu nhận Dựa vào chọn thời gian ngâm dung mơi thích hợp Các thí nghiệm xác định thời gian trích ly dầu thực tương tự thí nghiệm xác định hàm lượng ẩm nguyên liệu chiết dầu Trong đó, thơng số biết cố định, thời gian trích ly dầu thay đổi từ 70 đến 110 phút, bước nhảy 10 phút Hàm lượng ẩm nguyên liệu xác định phương pháp sấy đến khối lượng khơng đổi, cịn hàm lượng tro xác định phương pháp đốt Hình Sơ đồ thí nghiệm xác định hàm lượng ẩm nguyên liệu cám chiết dầu Tiến hành chiết dầu từ cám theo thơng số kỹ thuật thích hợp chọn Sản phẩm thu đem xác định tiêu: tỷ lệ thu nhận dầu, số acid (theo TCVN6122:2007), số xà phòng (theo TCVN6126:1996) số iod (theo TCVN6122:2007) Mỗi thí nghiệm thực lần Kết thí nghiệm giá trị trung bình lần thí nghiệm Các số liệu thí nghiệm xử lý phần mềm MS Excel III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Kết xác định hàm lượng ẩm tro nguyên liệu ban đầu Dùng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi phương pháp đốt xác định hàm lượng ẩm tro cám thu nhận Kết thu hàm lượng ẩm trung bình cám 13,1 % hàm lượng tro trung bình 2,3% Kết xác định hàm lượng ẩm thích hợp nguyên liệu chiết dầu Để tìm hiểu ảnh hưởng hàm lượng ẩm cám ngun liệu đến khả trích ly dầu chúng tơi thực thí nghiệm theo sơ đồ hình Kết thí nghiệm biểu diễn hình 30 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2013 Kết thí nghiệm hình cho thấy thời gian chiết, giảm hàm lượng ẩm nguyên liệu, tỷ lệ dầu chiết tăng lên Đó có mặt nước nguyên liệu cản trở dung mơi ngấm vào để hịa tan dầu Ở khoảng hàm lượng ẩm 5- 13 % biến đổi tỷ lệ dầu thu nhận phụ thuộc nhiều vào hàm lượng ẩm nguyên liệu Khi hàm lượng ẩm nguyên liệu giảm xuống mức 5% tỷ lệ dầu thu nhận tăng không đáng kể theo giảm hàm lượng ẩm nguyên liệu Vì vậy, chọn hàm lượng ẩm ngun liệu thích hợp 5% Hình Ảnh hưởng hàm lượng ẩm nguyên liệu đến tỷ lệ dầu thu nhận Kết xác định thời gian ngâm nguyên liệu Quá trình tách chiết dầu thực công đoạn ngâm nguyên liệu dung mơi trích ly dầu nhiệt độ sơi dung mơi Thí nghiệm xác định thời gian ngâm thực theo giải thích mục II Tỷ lệ dầu thu nhận từ mẫu thể hình Hình Ảnh hưởng thời gian ngâm nguyên liệu đến tỷ lệ dầu thu nhận Kết thí nghiệm hình cho thấy điều kiện thí nghiệm, thời gian ngâm tăng tỷ lệ dầu thu nhận tăng Tuy nhiên, tăng tỷ lệ dầu thu nhận chủ yếu khoảng thời gian nhỏ giờ, với thời gian ngâm lớn tỷ lệ dầu thu nhận tăng theo thời gian khơng đáng kể Do đó, chọn thời gian ngâm thích hợp TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 31 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2013 Kết xác định thời gian trích ly dầu Việc ngâm nguyên liệu dung môi tách phần dầu Vì điều kiện nhiệt độ bình thường khả khuếch tán dung môi dầu bị hạn chế Khi nâng nhiệt độ lên cho dịng dung mơi chuyển động qua khối nguyên liệu làm tăng khả ngấm dung môi vào nguyên liệu khuếch tán dầu, nhờ tăng tỷ lệ dầu thu Tuy nhiên nhiệt độ cao dầu dễ bị biến đổi chất lượng Vì vậy, chúng tơi sử dụng phương pháp kết hợp ngâm nhiệt độ thường với trích ly nhiệt độ sôi dung môi Để hạn chế bay dung môi môi trường, q trình thực thiết bị sohxlet kín Giai đoạn đầu cám ngâm ngập dung môi với thời gian Giai đoạn sau nâng nhiệt độ lên 70oC cho dung môi bay chuyển động tuần hoàn thiết bị Để thấy rõ tác dụng việc ngâm nguyên liệu dung môi, tiến hành thí nghiệm đối chứng (các mẫu khơng ngâm) Sự phụ thuộc tỷ lệ dầu thu nhận vào thời gian trích ly thể hình Hình Ảnh hưởng thời gian trích ly đến tỷ lệ dầu thu nhận Kết thí nghiệm hình cho thấy điều kiện thí nghiệm, tỷ lệ dầu thu nhận mẫu ngâm dung môi cao mẫu đối chứng Đồng thời, thời gian trích ly tăng tỷ lệ dầu thu nhận tăng Tuy nhiên, tăng tỷ lệ dầu thu nhận chủ yếu khoảng thời gian nhỏ 90 phút, cịn với thời gian trích ly lớn 90 phút tỷ lệ dầu thu nhận tăng theo thời gian khơng đáng kể Do đó, chọn phương án công nghệ ngâm nguyên liệu dung môi trước tiến hành trích ly thời gian trích ly thích hợp 90 phút Đề xuất qui trình chiết dầu cám gạo thơ Từ kết nghiên cứu chúng tơi đề xuất qui trình chiết dầu cám gạo thô theo sơ đồ sau: Cám gạo → Sàng, sấy → Ngâm → Trích ly → Lắng, lọc → Chưng cất → Dầu cám gạo Trong sơ đồ qui trình nguyên liệu cám sấy đến hàm lượng ẩm 5%, ngâm dung mơi giờ, trích ly tuần hoàn 90 phút, lắng, lọc tạp chất chưng đuổi hết dung môi Dầu thu có màu vàng nhạt, mùi thơm đặc trưng Một số số hóa học dầu thể bảng Bảng Một số số hóa học dầu cám gạo thơ Kết thí nghiệm Tiêu chuẩn loại dầu thô công ty Dầu ăn Nam Thịnh cơng ty Dầu ăn Tân Bình 3,7 3-5 Chỉ số xà phòng (mg KOH/g dầu) 192 185-260 Chỉ số iod (g I2/100g dầu) 120 80-140 Chỉ tiêu Chỉ số acid (mg KOH/g dầu) Số liệu bảng cho thấy dầu cám gạo thô thu thí nghiệm đạt tiêu chất lượng dầu thơ dùng cơng 32 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG nghiệp tinh chế dầu ăn công ty Dầu ăn Nam Thịnh cơng ty Dầu ăn Tân Bình áp dụng Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Dầu thơ thu thí nghiệm bán thành phẩm qui trình sản xuất dầu ăn Để có sản phẩm dầu ăn thực phẩm phải thực công đoạn tinh chế phức tạp Do điều kiện thí nghiệm khơng thể thực tinh chế dầu nên nghiên cứu dừng việc tách dầu thô Tuy vậy, kết nghiên cứu bước đầu mở hướng đi, Số 2/2013 tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu lĩnh vực chế biến sản phẩm từ phụ phẩm ngành sản xuất ngũ cốc Trên số thông số kỹ thuật quan trọng qui trình sản xuất dầu thơ từ cám gạo Để thu sản phẩm có giá trị cao cần nghiên cứu phương pháp tinh tách chiết thành phần có hoạt tính sinh học cao dầu thô TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Thanh Trúc, 2005 Công nghệ chế biến dầu thực phẩm Trường Đại học Cần Thơ Lê Thị Tưởng, 2011 Công nghệ sản xuất dầu mỡ thực phẩm Trường Đại học Nha Trang Richard D O Brien, 2004 Fats and oils, CRC press LLC http://wwwvinachem.com/Destop.aspx/xuatbanpham/13/126 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 33 ... trình chiết dầu cám gạo thô Từ kết nghiên cứu chúng tơi đề xuất qui trình chiết dầu cám gạo thô theo sơ đồ sau: Cám gạo → Sàng, sấy → Ngâm → Trích ly → Lắng, lọc → Chưng cất → Dầu cám gạo Trong... kỹ thuật tách chiết khác Nghiên cứu tìm phương pháp tách chiết dầu từ loại nguyên liệu cám gạo khác cần thiết Kết nghiên cứu sở quan trọng cho việc xây dựng qui trình sản xuất dầu cám gạo thực... không 10 ngày Thực tách chiết dầu từ cám phương pháp ngâm trích ly thiết bị sohxlet Quá trình thực theo sơ đồ hình Hình Sơ đồ qui trình tách chiết dầu cám gạo Trong sơ đồ trên, cám nguyên liệu sàng