Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình tẩy màu dịch chiết cỏ ngọt.

- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Lê Thị Hồng ToanĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH TẨY MÀUDỊCH CHIẾT CỎ NGỌTLUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬTChuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌCHÀ NỘI - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Lê Thị Hồng ToanĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH TẨY MÀUDỊCH CHIẾT CỎ NGỌTChuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌCLUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬTNGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :PGS.TS.
- TRẦN TRUNG KIÊNHÀ NỘI - 2015 Lê Thị Hồng Toan 1MỤC LỤCLỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ PHẦN MỞ ĐẦU PHẦN 1: TỔNG QUAN .
- Cây cỏ ngọt và Stevioside Cây cỏ ngọt Chất ngọt Stevioside trong cây cỏ ngọt Một số quy trình trích ly và tinh chế dịch chiết cỏ ngọt đã thực hiện221.2.
- Quá trình hấp phụ và vật liệu hấp phụ γ-Al2O Quá trình hấp phụ rắn-lỏng Vật liệu hấp phụ γ-Al2O .
- Phương pháp nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hóa quá trìnhcông nghệ Lý thuyết về quy hoạch thực nghiệm và tốiưu hoá Ứng dụng của quy hoạch thực nghiệm trong công nghệ hoá học ......33PHẦN 2: THỰC NGHIỆM .
- Điều kiện nghiên cứu Nguyên liệu Hóa chất, chất chuẩn Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm Phương pháp phân tích Lê Thị Hồng Toan 22.2.
- Quy trình thí nghiệm Chuẩn bị mẫu và vật liệu hấp phụ Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hấp phụ Hoàn nguyên vật liệu hấp phụ .
- Thông số đặc trưng của vật liệu hấp phụ γ-Al2O .
- Sắc ký đồ và đường chuẩn của Stevioside chuẩn .
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hấp phụ tẩy màu Thí nghiệm khảo sáttỷ lệ Rắn- Lỏng và Kết quả phân tích nồng độStevioside, độ hấp thụ quang trong dung dịch sau hấp phụ Thí nghiệm khảosát thời gian hấp phụ và Kết quả đo độ hấp thụquang trong dung dịch sau hấp phụ Thí nghiệm khảo sát nhiệt độ hấp phụvà Kết quả phân tích nồng độStevioside, độ hấp thụ quang trong dung dịch sau hấp phụ Thí nghiệm khảo sát tốc độ khuấyvà Kết quả đo độ hấp thụ quangtrong dung dịch sau hấp phụ Thí nghiệm khảo sát pH và Kết quả phân tích nồngđộStevioside, độhấp thụ quang trong dung dịch sau hấp phụ .
- Nghiên cứu tối ưu quá trình hấp phụ tẩy màu Kếhoạchthựcnghiệmbậcmộthai mứctốiưu.
- Kiểm tra tính tương hợp của phương trình hồi quy và thực nghiệm..683.4.3.Kế hoạch trực giao bậc hai Kiểm tra tính tương hợp của phương trình hồi quy phi tuyến với thựcnghiệm Xác định chế độ tối ưu của quá trình Lê Thị Hồng Toan 3PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC .
- Tổng hợp vật liệu hấp phụ và Thí nghiệm khảo sát các yếu tố ảnhhưởng Tổng hợp vật liệu hấp phụ Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hấp phụ .
- Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm Lê Thị Hồng Toan 4LỜI CAM ĐOANTác giả cam đoan rằng: Luận văn “Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình tẩy màudịch chiết cỏ ngọt” là công trình nghiên cứu của riêng tác giả.Các số liệu trong luận văn được sử dụng trung thực.
- Kết quả nghiên cứu đượctrình bày trong luận văn này chưa từng được công bố tại bất kỳ công trình nào khác.Hà Nội, ngày 15 tháng 09 năm 2015Tác giả luận vănLÊ THỊ HỒNG TOAN Lê Thị Hồng Toan 5LỜI CẢM ƠNTrong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp này, tôi đã nhận được sựgiúp đỡ, động viên của thầy cô, bạn bè và gia đình.Tôi xin gửi lời biết ơn chân thành tới PGS.TS Trần Trung Kiên, người đãhướng dẫn tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện luận văn.
- Xin cảm ơn các thầy cô vàcác cán bộ ở phòng thí nghiệm Hóa hữu cơ, Phòng thí nghiệm Hóa phân tích, Phòngthí nghiệm Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển hợp chất thiên nhiên – Trường Đại họcBách Khoa Hà Nội.
- Ngoài ra, tôi cũng xin gửilời cảm ơn tới gia đình,bạn bè, đồng nghiệp đã trao đổi và giúp đỡ giải quyết nhữngvướng mắc trong quá trình thực hiện.
- Lê Thị Hồng Toan 6DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮTKý hiệu Nội dungChữ viết tắtWHO Tổ chức Y tế thế giớiBMI Chỉ số phát triển cơ thểFAO Tổ chức lương thực thế giớiHPLC Sắc ký lỏng hiệu năng caoHạt M Vật liệu hấp phụ γ-Al2O3có kích thước hạt 0.15-0.5 mmHạt L Vật liệu hấp phụ γ-Al2O3có kích thước hạt 0.5-1.25 mmHạt G Vật liệu hấp phụ γ-Al2O3có kích thước hạt > 1.25 mmMi Mẫu khảo sát sử dụng γ-Al2O3có kích thước hạt 0.15-0.5 mmLi Mẫu khảo sát sử dụng γ-Al2O3có kích thước hạt 0.5-1.25 mmGi Mẫu khảo sát sử dụng γ-Al2O3có kích thước hạt > 1.25 mm Lê Thị Hồng Toan 7DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂUBảng 1.1: Thành phần chung của lá cây cỏ ngọt.
- Bảng 1.2: Thành phần khoáng chất trong lá cỏ ngọt Bảng 1.3: Các nhóm chức cụ thể đối với từng hợp chất Bảng 1.4: Thành phần acid amin của cỏ ngọt Bảng 1.5: Thành phần chất màu của cỏ ngọt Bảng 2.1: Thống kê tên mẫu khảo sát tỷ lệ rắn lỏng Bảng 2.2: Khảo sự thay đổi hàm lượng Stevioside sau hấp phụ Bảng 2.3: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới quá trình hấp phụ Bảng 2.4: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình hấp phụ Bảng 2.5: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy tới quá trình hấp phụ Bảng 2.6: Khảo sát ảnh hưởng của pH tới quá trình hấp phụ Bảng 3.1: Màu sắc cảm quan của các dung dịch sau hấp phụ với các kích thước hạt vànồng độ dịch chiết khác nhau Bảng 3.2: Độ hấp thụ quang tại bước sóng 480 nm của dịch sau hấp phụ với các kíchthước hạt và nồng độ dịch khác nhau Bảng 3.3: Nồng độ của Stevioside trong các mẫu trước và sau khi hấp phụ Bảng 3.4: Tỷ lệ nồng độ trước và sau hấp phụ của Stevioside trong các mẫu so vớidịch trước hấp phụ Bảng 3.5: Độ hấp thụ quang tại bước sóng 480 nm của dịch chiết sau hấp phụ với cácnhiệt độ khác nhau Bảng 3.6: Độ hấp thụ quang tại bước sóng 480 nm của dịch chiết sau hấp phụ với cácnhiệt độ khác nhau Bảng 3.7: Nồng độ và Tỷ lệ nồng độ trước và sau hấp phụ của Stevioside khi hấp phụtại các nhiệt độ Lê Thị Hồng Toan 8Bảng 3.8: Độ hấp thụ quang tại bước sóng 480 nm của dịch chiết sau hấp phụ với tốcđộ khuấy khác nhau Bảng 3.9: Độ hấp thụ quang tại bước sóng 480 nm của dịch chiết sau hấp phụ với pHkhác nhau Bảng 3.10: Nồng độ và Tỷ lệ nồng độ Stevioside trước và sau hấp phụ trong điều kiệnpH khác nhau Bảng 3.11: Ma trận thực nghiệm kế hoạch toàn phần hai mức tối ưu Bảng 3.12: Kết quả thí nghiệm lặp tại tâm Bảng 3.13: Ma trận thực nghiệm kế hoạch thực nghiệm trực giao của Box-Wilson....71Bảng 3.14: Bảng kết quả thí nghiệm tại điều kiện tối ưu Lê Thị Hồng Toan 9DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊHình 1.1: Cây cỏ ngọt và các bộ phận chính Hình 1.2: Cấu trúc chung của Stevioside và các hợp chất Hình 1.3: Cấu trúc hóa học Stevioside Hình 1.4: Tính bền nhiệt và sự phân hủy của Stevioside rắn Hình 1.5: Tính bền của Stevioside trong các điều kiện pH, nhiệt độ, thời gian.........20Hình 1.6: Sự ổn định của Stevioside trong các dung dịch acid (10 g/l), thời gianlưu trữ 4 tháng, nhiệt độ phòng (25oC ± 2.
- Hình 1.7: Sơ đồ khối quá trình tinh chế dịch chiết cỏ ngọt dung môi ethanol Hình 1.8: Sơ đồ khối quá trình tinh chế dịch chiết cỏ ngọt dung môi nước Hình 1.9: Cấu trúc khối của γ-Al2O Hình 1.10: Hai lớp đầu tiên của tinh thể γ-Al2O Hình 2.1: Các đại lượng trong biểu thức Lamber - Beer Hình 2.2: Phổ hấp thụ của một chất đối với ánh sáng Hình 2.3: Sơ đồ khối công đoạn chuẩn bị mẫu thí nghiệm Hình 2.4: Sơ đồ khối tổng hợp γ-Al2O3tại phòng thí nghiệm bộ môn Hóa hữu cơ ..42Hình 2.5: Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ Nitrogen (nhiệt độ -195.850°C)của hạt γ-Al2O Hình 2.6: Đồ thị phân bố kích thước mao quản theo thể tích lỗ xốp Hình 2.7: Phân bố diện tích mao quản theo diện tích bề mặt Hình 3.1: Sắc ký đồ của Stevioside chuẩn Hình 3.2: Đường chuẩn của Stevioside chuẩn Hình 3.3: Độ hấp thụ quang của dịch chiết chưa hấp phụ Hình 3.4: Độ hấp thụ quang của dịch chiết sau khi hấp phụ với hạt 0,15-0,5 mm.....54Hình 3.5: Độ hấp thụ quang của dịch chiết sau khi hấp phụ với hạt 0,5-1,25 mm.....55Hình 3.6: Độ hấp thụ quang của dịch chiết sau khi hấp phụ với hạt >1,25 mm Lê Thị Hồng Toan 10Hình 3.7: Sự phụ thuộc Tỷ lệ nồng độ Stevioside trước và sau hấp phụ theo Tỷ lệ rắnlỏng với các kích thước hạt khác nhau Hình 3.8: Khảo sát thời gian qua độ hấp thụ quang của dịch chiết sau khi hấp phụ vớihạt >1,25 mm Hình 3.9: Khảo sát nhiệt độ qua độ hấp thụ quang của dịch chiết sau khi hấp phụ vớihạt 0,5-1,25 mm Hình 3.10: Tỷ lệ nồng độ Stevioside trước và sau hấp phụ tại các nhiệt độ Hình 3.11: Khảo sát tốc độ khuấy qua độ hấp thụ quang của dịch chiết sau khi hấp phụvới hạt >1,25 mm Hình 3.12: Khảo sát ảnh hưởng của pH dịch chiết qua độ hấp thụ quang của dịch chiếtsau khi hấp phụ với hạt >1,25 mm Hình 3.13: Tỷ lệ nồng độ Stevioside trước và sau hấp phụ thay đổi theo pH Lê Thị Hồng Toan 11PHẦN MỞ ĐẦUNgày nay, với sự phát triểu không ngừng của khoa học kỹ thuật con người đãchuyển từ lao động cơ bắp sang lao động trí óc.
- Các chất tạo ngọt mà con người đangsử dụng được sản xuất chủ yếu là từ đường saccharose (đường mía), fructose (đườngmật ong)… các loại đường này sẽ tạo năng lượng khi cơ thể hấp thụ.
- Một là tổng hợp nhân tạo, tuy nhiên sau một thờigian nghiên cứu cũng như thực tế sử dụng đã chứng minh các chất tạo ngọt loại nàytiềm ẩn nguy cơ ung thư cao.
- Vì vậy, hướng thứ hai và cũng là hướng đi chính hiệnnay tập trung nghiên cứu quá trình chiết tách các hợp chất có sẵn trong thiên nhiên đểhạn chế các tác động xấu lên cơ thể.
- Một trong những chất tạo ngọt theo hướng này đólà đường Stevioside chiết xuất từ lá cây Stevia (cỏ ngọt).Nằm trong dự án “Hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất một số sản phẩmthực phẩm chức năng chứa hoạt chất Stevioside có tác dụng hỗ trợ bệnh nhân tiểuđường từ cây cỏ ngọt Việt Nam” của Bộ GD-ĐT và kế thừa của các nghiên cứu trước,luận văn này tập trung nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hấp phụ tạp chấttrong dịch chiết cỏ ngọt sử dụng vật liệu hấp phụ γ-Al2O3để tinh chế Stevioside nhằmđạt hiệu suất cao hơn, rẻ tiền, không độc hại.
- Từ đó xây dựng được sơ đồ thiết bị tinhchế stevioside từ cây cỏ ngọt ở Việt Nam trong quy mô phòng thí nghiệm.
- Lê Thị Hồng Toan 12Từ những lý do trên, cùng sự hướng dẫn tận tình của PGS.
- Trần Trung Kiênvà sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong trong và ngoài bộ môn, các em sinh viên, tôiđãthực hiện đề tài “Nghiên cứutối ưu hóa quá trình tẩy màu dịch chiết cỏ ngọt”.
- Lê Thị Hồng Toan 13PHẦN 1: TỔNG QUAN1.1.
- Cây cỏ ngọt và Stevioside1.1.1.
- Cây cỏ ngọt [10,11]Tên khoa học: Stevia rebaudiana (Bertoni) Hemsley.Tên đồng nghĩa:Eupatorium rebaudianum Bert.Họ: Asteraceae (Cúc)- Giới thiệu chung: Là một chi của khoảng 240 loài thảo mộc trong họAsteraceae có nguồn gốc cận nhiệt đới và nhiệt đới khu vực từ phía tây Bắc Mỹ đếnNam Mỹ.
- Đến những năm 70, cỏ ngọt đã bắt đầu được dùngrộng rãi ở Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc và nhiều nước Đông Nam Á.Tại Việt Nam, từ năm 1988, cỏ ngọt đã được nhập và trồng ở nhiều vùng như HàGiang, Cao Bằng, Hà Tây, Lâm Đồng.
- Cỏ ngọt được dùng như một loại trà dành cho những người bị bệnh tiểu đường,béo phì hoặc cao huyết áp.
- Một thí nghiệm được tiến hành trên 40 bệnh nhân caohuyết áp độ tuổi 50 cho thấy loại trà này có tác dụng lợi tiểu, người bệnh thấy dễ chịu,ít đau đầu, huyết áp tương đối ổn định.
- Trong công nghiệp thực phẩm, cỏ ngọt đượcdùng để pha chế làm tăng độ ngọt mà không làm tăng năng lượng của thực phẩm.Ngoài ra, loại cây này cònđược dùng trong chế biến mỹ phẩm như sữa làm mượt tóc,kem làm mềm da.
- Quả bế, không có mào lông, hạt Lê Thị Hồng Toan 14không có hột nhũ.
- Cỏ ngọt sinh sản hữu tính qua gieo hạt, vô tính qua giâm cành, làcây ưa ẩm, ưa sáng nhưng sợ úng, chết khi ngập nước.
- Mùa hoa từ tháng 5 đến tháng9.Hình 1.1: Cây cỏ ngọt và các bộ phận chính- Thành phần Thành phần chung:Bảng 1.1: Thành phần chung của lá cây cỏ ngọtThành phần% dwĐộ ẩm5,37Protein11,41Chất béo3,73Chất xơ thô15,52Tro7,41Carbohydrates61,93Đường khử5,88Đường không khử9,77Tổng số carbohydrates hòa tan15,65

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt