GIÁO ÁN DẠY THÊM (KẾ HOẠCH BÀI DẠY BUỔI 2) - TIẾNG ANH 7 GLOBAL SUCCESS (2 CỘ...
Chuong 4 ky thuat trich ly bang sieu toi han
1. 1
1. Mở đầu
2. Cơ sở khoa học
3. Thiết bị
4. Các yếu tố ảnh hưởng
5. Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm
CHƯƠNG 4 : KỸ THUẬT TRÍCH LY
BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
2. 2
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
1. Mở đầu
Lịch sử phát triển :
1879: Phát hiện sự hòa tan của các hợp chất hóa học
trong lưu chất siêu tới hạn (Hannay và Hogarth).
1950: Khảo sát quá trình trích ly bằng lưu chất siêu tới
hạn (Nga).
1960: Công bố patent về phương pháp trích lý bằng lưu
chất siêu tới hạn (Đức).
1990: Khái niệm “green processing”.
Hiện nay nhiều nhà máy sử dụng kỹ thuật trích ly bằng lưu
chất siêu tới hạn (Mỹ, Đức, Nhật, Anh, Pháp).
3. 3
Tên công ty Quốc gia
Flavex, Hermsen, HVG Barth, Kaffe HAG, SKW
Trostberg
Đức
General foods, John Haas, Praxair, Yakima Chief Mỹ
Carlton United Breweries, English Hops Anh
Fuji Flavor, Kobe, Mori Oil Mills, Ogawa, Takasago,
Takeda
Nhật
Cultor, Hitex Pháp
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
1. Mở đầu
Các công ty sử dụng lưu chất siêu tới hạn :
4. 4
Truyền khối : hệ số truyền khối nhanh, hiệu suất cao hơn.
Tính chọn lọc cao.
Phản ứng phụ : rất ít xảy ra.
Độ tinh sạch của sản phẩm cao.
Năng lượng, chi phí thấp.
Điều khiển tự động.
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
1. Mở đầu
Ưu điểm :
5. 5
Chi phí đầu tư rất đắt tiền
Áp suất hoạt động cao để tạo ra trạng thái tới hạn
Tốn kém đầu tư cho thiết bị, an toàn thiết bị, quản lý
và sử dụng thiết bị,….
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
1. Mở đầu
Nhược điểm :
6. 6
2. Cơ sở khoa học
2.1. Trích ly :
Định nghĩa : ?? (tách một chất – ép, trích ly,…)
Nguyên liệu trích ly : rắn hoặc lỏng.
Động lực của quá trình : chênh lệch nồng độ của cấu
tử cần trích ly giữa nguyên liệu và dung môi.
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
7. 7
2. Cơ sở khoa học
2.2. Dung môi : phải thỏa mãn các điều kiện sau :
Khả năng hòa tan cấu tử cần trích ly độ phân cực.
Tính trơ : không gây phản ứng hóa học với nguyên liệu.
An toàn lao động : không cháy nổ.
Khả năng thu hồi : tái sử dụng giảm giá thành (kết hợp
với nhiệt gia tăng hiệu suất).
Giá thành rẻ.
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
8. 8
2. Cơ sở khoa học
2.3. Giản đồ P - T
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
9. 9
2. Cơ sở khoa học
2.4. Lưu chất siêu tới hạn – super critical fluid
Đặc điểm SCF : có một số tính chất tương tự chất
khí và một số tính chất của chất lỏng.
Near-Critical Fluid (NCF) : lưu chất gần tới hạn là
chất mà trạng thái của nó có P, T dao động xung quanh
giá trị Pcp và Tcp.
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
10. 10
2. Cơ sở khoa học
2.4. Lưu chất siêu tới hạn – super critical fluid
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
11. 11
2. Cơ sở khoa học
2.4. Lưu chất siêu tới hạn – super critical fluid
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
12. 12
2. Cơ sở khoa học
2.4. Lưu chất siêu tới hạn – super critical fluid
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
Khi gia tăng P, T thì ranh
giới giữa pha khí và lỏng
mờ dần rồi biến mất
13. 13
2. Cơ sở khoa học
2.4. Lưu chất siêu tới hạn – super critical fluid
Hằng số tới hạn
Là giá trị P và T tới hạn
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
Fluid Tc(oC) Pc(MPa)
Carbon dioxide 31,2 7,38
Nitrogen dioxide 36,4 7,24
Ammonia 132,4 11,29
Water 374,1 22,1
Ethylene 9,5 5,06
Ethane 32,5 4,91
Propane 96,8 4,26
n-Pentane 196,6 3,37
Cyclohexane 279,9 4,03
Benzene 289,5 4,92
Toluene 320,8 4,05
Methanol 240,0 7,95
Ethanol 243,1 6,39
Isopropanol 235,6 5,37
Acetone 235,0 4,76
14. 14
2. Cơ sở khoa học
2.4. Lưu chất siêu tới hạn – super critical fluid :
Khi chuyển lưu chất từ trạng thái bình thường lên trạng thái
siêu tới hạn, các tính chất vật lý sẽ thay đổi như tỉ trọng, tính
tương tác, hằng số điện môi, độ nhớt, hệ số khuếch tán,
truyền khối, nhiệt dung, độ dẫn nhiệt, độ hòa tan của cấu tử
cần trích ly,…..
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
15. 15
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
2. Cơ sở khoa học
2.4. Lưu chất siêu tới hạn – super critical fluid :
o Tỉ trọng :
16. 16
- Tỉ trọng của môi chất biến đổi nhanh gần Tc ,Pc
- Tỉ trọng chất siêu tới hạn tương đương tỉ trọng của chất đó
ở trạng thái lỏng thì nó hoạt động như dung môi lỏng
- Tr =1,6 Giống chất khí giãn nở tăng khi khi nhiệt độ tăng
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
2. Cơ sở khoa học
2.4. Lưu chất siêu tới hạn – super critical fluid :
o Tỉ trọng :
17. 17
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
2. Cơ sở khoa học
2.4. Lưu chất siêu tới hạn – super critical fluid :
o Tỉ trọng :
18. 18
2. Cơ sở khoa học
2.4. Lưu chất siêu tới hạn – super critical fluid :
o Tính tương tác : tăng khi P tăng
Tương tác tĩnh điện (điện tích) hay tương tác có cực
Tương tác giữa dung môi và cấu tử phải lớn hơn tương
tác giữa cấu tử với các thành phần khác của nguyên liệu
Tách được cấu tử ra.
o Hằng số điện môi :
Lực tương tác lưỡng cực
CO2 là cấu tử hòa tan kém hòa tan tốt các cấu tử
không phân cực.
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
19. 19
2. Cơ sở khoa học
2.4. Lưu chất siêu tới hạn – super critical fluid :
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
20. 20
2. Cơ sở khoa học
2.4. Lưu chất siêu tới hạn – super critical fluid :
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
21. 21
2. Cơ sở khoa học
2.4. Lưu chất siêu tới hạn – super critical fluid :
o Độ nhớt :
- Độ nhớt của chất khí tăng khi nhiệt độ tăng (P=contans)
- Độ nhớt của SCF giảm khi nhiệt độ tăng (P=contans)
- SCF khi tăng áp suất độ nhớt tăng chậm và không bằng độ
nhớt chất lỏng
Hệ số khuếch tán :
Sự khuếch tán của cấu tử từ nguyên liệu vào dung môi
tăng khi khi nhiệt độ và áp suất tăng
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
22. 22
2. Cơ sở khoa học
2.5. Đồng dung môi (co-solvent/entrainer)
Mục đích sử dụng : làm tăng khả năng trích ly nhiều cấu tử
hay tăng phổ (rộng) trích ly.
Tác dụng
o Chất tan : tăng độ hòa tan của các cấu tử phân cực hay
không phân cực mà dung môi không đáp ứng được
o Tỷ trọng : thay đổi tỷ trọng của dung môi
Một số ví dụ : ethanol, ceton hoặc một số loại rượu khác
Hàm lượng sử dụng : thường nhỏ hơn 10% so với dung
môi chính
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
23. 23
2. Cơ sở khoa học
2.6. Thu hồi chất tan và dung môi
Chất tan
o Thay đổi áp suất : xả áp đối với chất khí
o Hấp phụ : các cấu tử sẽ được trên bề mặt chất mang, CO2
bay đi, giải hấp phụ để thu cấu tử đối với khí và lỏng
o Lọc phân tử : dùng màng để giữ cấu tử lại (menbrance)
Dung môi
o Thu hồi xả áp
o Xử lý tái sử dụng
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
24. 24
2. Cơ sở khoa học
2.7. Tiêu chí chọn dung môi
Các hằng số tới hạn
Các tiêu chí khác
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
25. 25
2. Cơ sở khoa học
2.7. Tiêu chí chọn dung môi
CO2 siêu tới hạn
Ưu điểm
o Giá thành
o Độ an toàn
o Vấn đề môi trường
o Tc = 31,06oC
o Pc = 73,8bar
Nhược điểm : tính không phân cực
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
26. 26
3. Thiết bị
Gián đoạn
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
27. 27
3. Thiết bị
Liên tục
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
28. 28
3. Thiết bị
Nhiều giai đoạn
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
29. 29
4. Các yếu tố ảnh hưởng
4.1. Lưu chất siêu tới hạn
Bản chất hóa học
Tính chất
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
30. 30
4. Các yếu tố ảnh hưởng
4.2. Nguyên liệu
Kích thước
Cấu trúc tế bào
Thành phần hóa học độ ẩm sấy khô trước khi trích
ly.
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
31. 31
CO2 siêu tới hạn
CO2 + H2O H2CO3
H2CO3 + H2O H3O+ + HCO3
-
HCO3
- + H2O H3O+ + CO3
2-
pH acid
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
32. 32
4. Các yếu tố ảnh hưởng
4.3. Các thông số kỹ thuật
Nhiệt độ
Áp suất
Lưu lượng SCF trong phương pháp liên tục
Thời gian
Các yếu tố khác thiết bị
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
33. 33
5. Ứng dụng trong CNTP
Trích ly dầu thực vật
Trích ly chất màu tự nhiên
Trích ly tinh dầu
Trích ly alkaloid
Tách cholesterol trong thực phẩm
Các ứng dụng khác
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
34. 34
5. Ứng dụng trong CNTP
5.1. Trích ly dầu thực vật
Nguyên liệu có dầu : đậu nành, hạt cải dầu, hạt bông, hạt
hướng dương, cọ, hạt lanh, hạt mè, bắp, oliu,…
Phương pháp trích ly :
Hexane (66-69oC)
Heptane (89-98oC)
Cyclohexane (71-85oC)
Trichloroethylene (86,7oC)
Isopropanol 96%
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
35. 35
5. Ứng dụng trong CNTP
5.2. Trích ly chất màu tự nhiên
Phân loại chất màu tự nhiên
Đối tượng trích ly : carotenoids
o Carotens: alpha carotene, beta carotene, lycopene
o Xanthophylls: zeaxanthin, lutein, canthaxanthin,
astaxanthin, capsanthin, beta cryptoxanthin
Nguyên liệu: phụ phẩm ngành công nghiệp chế biến
rau quả, tảo, nấm men…
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
36. 36
5. Ứng dụng trong CNTP
5.3. Trích ly tinh dầu
Thành phần hóa học
Cấu tử chính : terpene (C10H10)n
Thu nhận tinh dầu
o Chưng cất bằng hơi nước
o Chưng cất sử dụng vi sóng
o Các phương pháp khác
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
37. 37
5. Ứng dụng trong CNTP
5.4. Trích ly alkaloid
Định nghĩa
Đặc điểm
Nguồn gốc : họ Papaveraceace (anh túc và thuốc
phiện), Papilonaceae (đậu lupin), Ranunculaceae (phụ
tử), Solanaceae (thuốc lá)…
Các ví dụ : caffeine, cocaine, nicotine, morphine,
quinine, codeine, emetine, pilocarpine,…
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN
38. 38
5. Ứng dụng trong CNTP
5.5. Tách cholesterol trong thực phẩm
Chức năng: Tiền chất sinh tổng hợp steroid hormone,
acid mật, hormone sinh dục
Ở người: cholesterol vừa được sinh tổng hợp vừa được
hấp thu từ ruột và vận chuyển đến gan
Cholesterol trong máu
o LDL “bad cholesterol”
o HDL “good cholesterol”
Khẩu phần ăn : max 300mg/ngày
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRÍCH LY BẰNG LƯU CHẤT SIÊU TỚI HẠN