Đề Tài Sử Dụng Sóng Siêu Âm Trích Ly Polysaccharide - Tài Liệu, eBook, Giáo Trình

(1)

Sử dụng sóng siêu âm trích ly polysaccharide

Nhóm 7 Trang 1

LỜI MỞ ĐẦU

Hơn một nửa dân số trên thế giới trồng và sử dụng cây thƣơng thực nhƣ là nguồn lƣợng thực chủ đạo nhƣ: cây lúa, cây lúa mì, đại mạch....Những thông tin khoa học gần đây đã nghiên cứu và phát hiện lạo giống cây lƣơng thực này là chìa khóa trong việc phát triển thực phẩm (Mutisya và cộng sự 2009). Polysaccharide và lignin đƣợc xem là những thành phần chính có trong cây lƣơng thực đƣợc xem là những thành phần chính và quan trọng trong việc cải thiện sức khỏe (Yang và cộng sự 2008a) nhƣ: đẩy mạnh sự trao đổi chất, xoa dịu thần kinh, loại bỏ chứng mất ngủ...(Yang và cộng sự 2008b; 2009). Polysaccharide trích ly từ nguồn động vật và thực vật đƣợc biết nhƣ là nguồn phụ gia tự nhiên cho nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là thực phẩm và dƣợc phẩm (Forabosco và cộng sự 2006). Polysaccharide giữ vai trò quan trọng trong sinh trƣớng và phát triến của thế bào và đƣợc nghiên cứu nhiều trong những năm gần đây do có những đƣợc tính sinh học (Schepetkin và Quinn 2006).

Rất ít báo cáo khoa học thực phẩm về trích ly polysaccharidc có trong cây lƣơng thực, một trong những lý do là thiếu công nghệ và phƣơng pháp, phƣơng pháp trích ly truyền thống bằng hơi nƣớc, bằng dung môi...thƣờng không mang lại hiệu quả cao, tổn chi phí năng lƣợng do trích ly ở nhiệt độ cao, thời gian dài hiệu suất thấp (Li và cộng sự 2007). Do những hạn chế đó, có một nhu cầu cho một phƣơng pháp tốt hơn mà hiệu quả đê phá vỡ các liên kết trong một thời gian ngắn và thu đƣợc nhiều polysaccharide. Năng lƣợng siêu âm đã cho thấy một xu hƣớng triển vọng để đạt đƣợc mục tiêu này

Sóng siêu âm là ứng dụng của các sóng âm thanh tần số và cƣờng độ cao (khoảng 20-100 kHz) để truyền qua chất lỏng hoặc khí. Tác động chủ yếu của sóng siêu âm là truyền và tƣơng tác làm thay đổi tính chất vật lý và hóa học của vật liệu do tác dụng xâm thực .Xâm thực gây ra cục bộ ở nhiệt độ cao và áp lực cao, kết quả tạo ra nhiều gốc tự do, chẳng hạn nhƣ OH, H +, và H202, do đó tăng cƣờng các phản ứng hóa học. Hiệu ứng của siêu âm giúp tăng cƣờng

sự xâm nhập của các dung môi và nhiệt vào tế bào ngiiyên liệu do đó cải thiện tốt khả năng truyền khối. Sóng siêu âm cũng có tác dụng trong sự phá vỡ các thành tê bào sinh học đê tạo thuận lợi cho việc giải phóng dịch cần trích ly.

(2)

Nhóm 7 Trang 2

PHẦN 1: GIỚI THIỆU

1.1. Polysaccharide và ứng dụng

Polysaccharide là các gluxit phức với phân tử rất lớn gồm nhiều đon vị monosaccharide liên kết với nhau tạo nên. Polysaccharide không có vị ngọt nhƣ monosaccharide hay disaccharide, không tan trong nƣớc mà chỉ tạo dung dịch keo. Đây là nhóm chất hữu cơ phổ biến và có khối lƣợng lớn nhất trên trái đất. Polysaccharid rất đa dạng về chủng loại. Trong cơ the sinh vật có rất nhiều loại polysaccharide khác nhau, trong đó phổ biến nhất là tinh bột, glycogen, cellulose.

1.1.1. Tinh bột

Tinh bột là chất dự trữ rất phô biến ớ thực vật. Có nhiều trong các mô dự trữ nhƣ hạt, củ. Tinh bột không phải là đơn chất mà là hỗn họp các chuỗi thăng các phân tủ‟ amylose và chuồi phân nhánh là amilopectin. Tỷ lệ 2 nhóm chất này trong tinh bột quyết định các tính chất lý - hoá của chúng, quyết định chất lƣợng của chúng (độ dẻo, độ nở ...)

* Amylose: Amylose là polysaccharide đƣợc tạo nên từ các phân tử a.D.glucose. Các a.D.glucose liên kết với nhau bằng liên kết (la - 4) glucozid tạo nên chuồi polysaccharide. Mỗi liên kết glucozit đƣợc tạo ra sẽ loại một phân tử H20. Do chỉ có loại liên kết (la - 4) glucozid

cấu tạo nên amylose nên phân tử amylose có cấu trúc mạch thẳng.

CH2OH CH2OH o o —o — CH2OH Hình 1: Mạch amylose

(3)

Nhóm 7 Trang 3

Amylose đƣợc tạo ra từ 5000 - 1000 phân tử a.D.glucose (có khi chỉ khoảng 250 - 300 phân tử). Chuỗi phân tử glucose xoắn lại với nhau theo hình xoắn lò xo. Sự hình thành dạng xoắn do hình thành các liên kết hydro giữa các glucose tạo ra. Mồi vòng xoắn có 6 đơn vị glucose và đƣợc duy trì bởi liên kết hyđro với các vòng xoắn kề bên.Khoảng không gian giừa các xoắn có kích thƣớc phù hợp cho một sổ phân tử khác liên kết vào, ví dụ nhƣ iod. Khi phân tử iod liên kết vào vòng xoắn sẽ làm cho các phân tử glucose thay đổi vị trí chút ít và tạo nên phức màu xanh đặc trƣng. Dạng xoắn của amylose chỉ tạo thành trong dung dịch ở nhiệt độ thƣờng. Khi ở nhiệt độ cao chuồi xoắn sẽ bị duỗi thăng ra và không có khả năng liên kết với các phân tử khác. * Amyỉopectin: Amylopectin có cấu tạo phức tạp hơn. Tham gia cấu tạo amylopectin có khoảng 500.000 đến 1 triệu phân tử a-D-glucose liên kết với nhau. Trong amylopectin có 2 loại liên kết:

- Liên kết a (1 - 4) glucozid tạo mạch thẳng. - Liên kết a (1- 6) glucozid tạo mạch nhánh.

Hình 2: Mạch amylopectin

Cứ khoảng 24 - 30 đơn vị glucose trên mạch sẽ có một liên kết a (1 - 6) glucoziđ để tạo mạch nhánh. Trên mạch nhánh cấp 1 lại hình thành mạch nhánh cấp 2, cứ nhƣ vậy phân tử amylopectin phân nhánh nhiều cấp rất phức tạp.Trong tinh bột tỷ lệ amylopectin chiếm khoảng 80%, còn amylose chiếm 20%. Tỷ lệ này thay đôi ở các nhóm sinh vật khác nhau.Tinh bột là

(4)

Nhóm 7 Trang 4

nguyên liệu dự trữ trong thực vật. Đây là dạng dự trừ thích hợp nhất vì tinh bột không có khả năng thấm qua màng tế bào nên không thế thất thoát ra khỏi tế bào.

1.1.2. Glycogen

Glycogen là polysaccharide dự trừ ở động vật, đó là tinh bột ở động vật. cấu trúc của glycogen giống tinh bột nhƣng mức độ phân nhánh nhiều hon ở tinh bột, cứ khoảng 8- 1 2 đơn vị glucose đă có một liên kết a ( 1 - 6 ) glucozid để tạo nhánh mới. Ở động vật và ngƣời, glucogen đƣợc dự trữ chủ yếu ở gan. Sự phân huỷ và tổng hợp glycogen đƣợc hệ thông các hoocmon điêu khiên một cách chặt chẽ đê điêu hoà sự ôn định lƣợng glucose trong máu luôn là hàng số 1%. 1.1.3. Cellulose

Trong các hợp chât hữu cơ có trong cơ thê sinh vật thì cellulose có tỷ lệ cao hơn cả. Nó là thành phần chính của thành tế bào thực vật. Cũng nhƣ amylose, amylopectin, cellulose là chất trùng hợp từ nhiều đơn phân. Thành phần đơn phân của cellulose là ß-D-glucose. Các phân tử ß-D-glucose liên kết với nhau bằng liên kết ß (1 - 4) glucozid thay nhau 1 "sấp" và 1 "ngửa". Sự thay đôi về thành phần và cấu tạo này dẫn đến sự khác biệt về tính chất giữa cellulose và amylose. Phân tử cellulose không cuộn xoắn nhƣ amylose mà chỉ có cấu trúc dạng mạch thắng, cấu trúc này tạo điều kiện hình thành các liên kết hyđro giữa các phân tử cellulose nằm song song với nhau, tạo nên cấu trúc màng cellulose và vi sợi (micro fibrin) trong cấu trúc màng cellulose của tế bào thực vật. Các sợi này không tan trong nƣớc, rất bền về cơ học nên tạo nên lớp màng cellulose bền chắc.

(5)

Nhóm 7 Trang 5

Hình 3 : Cấu trúc liên kết p (I - 4) glucozid 1.2 Sóng siêu âm

1.2.1. Định nghĩa

Siêu âm (ultrasound) là sóng cơ học hình thành do sự lan truyền dao động của các phần tử trong không gian có tần số lớn hơn giới hạn trên ngƣỡng nghe của con ngƣời (16-20kHz). Ngoài ra, sóng siêu âm có bản chất là sóng dọc (longitudinal wave) hay sóng nén (compression wave), nghĩa là trong trƣờng siêu âm các phần tử dao động theo phƣơng cùng với phƣơng truyền của

sóng.

(b)Starch: 1-4 linkage of a glucose monomers (c)Cellulose: 1-4 linkage of p glucose monomers

Iiifrasound Sound Ultrasound

Bumble bee 150 Hz Middle c 256 Hz Mosquito 1500 Hz Grasshopper 7 kHz

(6)

Sử dụng sóng siêu âm trích ly polysaccharide Nhóm 7 Trang 6

□

Human healing 16Hz- 16kHz Power ultrasounds 20 kHz - 100 kHz Cleaning Plastic welding Sono chemistry Extended range 100 kHz-2 MHz Sonochemistry High frequency 2 MHz - 10 MHz Medical diagnostic Chemical analysis

Hinh 4: Phân loại các loại sóng theo tần số

Up per-ranging bats

(7)

Nhóm 7 Trang 7

1.2.2. Bản chất của sóng âm

Các môi trƣờng chất đàn hồi (khí, lỏng hay rắn) có thể coi nhƣ là những môi trƣờng liên tục gồm những phần tử liên kết chặt chê với nhau. Lúc bình thƣờng, mỗi phần tử có một vị trí cân bàng bền. Neu tác động một lực lên một phần tử A nào đó bên trong môi trƣờng này, nó sẽ rời khỏi vị trí cân bàng bền. Do tƣơng tác tạo nên bới các mối liên kết với các phần tủ' bên cạnh, một mặt phần tử A bị kéo về vị trí cân bằng, một mặt nó cũng chịu tác dụng bởi lực tác động nên phần tử A sẽ di chuyến qua

- lại quanh vị trí cân bàng, có nghĩa là phần tử A thực hiện chuyển động dƣới dạng dao động. Hiện tƣợng này tiếp tục xảy ra đối với các phần tử khác của môi trƣờng. Dạng dao động cơ, có tính chất lặp đi lặp lại, lan truyền trong môi trƣờng đàn hồi đƣợc gọi là sóng đàn hồi hay sóng cơ, nói một cách khác, sóng là một hiện tƣợng vật lý trong đó năng lƣợng đƣợc dẫn truyền dƣới dạng dao động của các phần tử vật chất của môi trƣờng truyền sóng.

về

bản chất, sóng âm là sóng cơ học, do đó nó tuân theo mọi quy luật đối với sóng cơ, có thê tạo ra sóng âm băng cách tác động một lực cơ học vào môi trƣờng truyền âm.

Vd 1: Tác động một lực làm rung lên âm thoa, gây ra cho các phân tử trong không khí bị nén lại hay dãn ra tùy theo hƣớng chuyển động của âm thoa, phân tử đầu tiên bị tác động sẽ ảnh hƣởng đến phân tủ‟ kế tiếp ... và cứ thế mà có sự lan truyền sóng ra mọi hƣớng (và cũng nhờ thế mà tai ngƣời ở bất kỳ vị trí nào xung quanh âm thoa đều nghe đƣợc âm vang của âm thoa). Hiện tƣợng này tƣơng tự nhƣ khi ta thả một viên sỏi vào giữa lòng hồ đang lặng sóng, viên sỏi sẽ tạo ra những gọn sóng có hình dạng các vòng tròn đồng tâm lan tỏa ra xung quanh mà tâm của chúng là vị trí mà viên sỏi rơi xuống hồ nƣớc.

Vd 2: Đánh vào mặt trống; tác động dòng điện làm rung màng loa; đạn bay trong không khí.

(8)

Nhóm 7 Trang 8

li a ve

Hình bên dƣới là hình biểu diễn của sóng, nó là một tập hợp của các lần nén và dãn thay đôi tuân tự theo dạng hình sin, trong đó các đỉnh sóng thê hiện áp lực cao nhất còn các đáy sóng thể hiện áp lực thấp nhất.

wuvelenỊỊth V =

umpìitude

Hình 5: Đồ thị biểu diễn dao động của sóng âm Các

đại lƣợng đặc trƣng của sóng bao gồm:

• Chu kỳ T = (s) là khoảng thời gian mà sóng thực hiện một lần nén và một lần dãn. • Tần số f = (Hz) là số chu kỳ thực hiện đƣợc trong 1 giây.

• Vận tốc truyền của sóng âm là quãng đƣờng mà sóng âm truyền đƣợc sau một đơn vị thời gian

• Độ dài bƣớc sóng X = (|im): là quãng đƣờng mà sóng truyền đƣợc sau khoảng thời gian bàng 1 chu kỳ (X = V.T = v/f). Trên hình vẽ, ta thấy bƣớc sóng X là khoảng cách giữa hai đỉnh hoặc hai đáy nằm kế nhau.

1.2.4. Phân loại sóng âm

Phân loại theo phƣơng dao động: dựa vào cách truyền sóng, ngƣời ta chia sóng cơ ra làm hai loại: sóng dọc và sóng ngang.

(9)

• Sóng ngang là sóng mà phƣơng dao động của các phần tử của môi trƣờng vuông góc với tia sóng. Sóng ngang xuất hiện trong các môi trƣờng có tính đàn hồi về hình dạng. Tính chất này chỉ có ở vật rắn.

• Sóng dọc là sóng mà phƣơng dao động của các phần tử môi trƣờng trùng với

tia sóng. Sóng dọc xuất hiện trong cá môi trƣờng chịu biến dạng về thể tích, do đó nó truyền đƣợc trong các vật rắn cũng nhƣ trong môi trƣờng lỏng và khí.

Sóng siêu âm ứng dụng trong siêu âm chẩn đoán thuộc loại sóng dọc.

Phân loại theo tần số: sóng âm đƣợc chia theo dải tần số thành 3 vùng chính. • Sóng âm tần số cực thấp, hay còn gọi là sóng hạ âm (Infrasound): f < 16 Hz. Ví

dụ: sóng địa chấn.

• Sóng âm tần số nghe thấy đƣợc (Audible sound): f= 16 Hz - 20 kHz • Sóng siêu âm (Ultrasound): f> 20kHz

Các nguồn sóng siêu âm có trong tự nhiên: Dơi, một vài loài cá biền phát sóng siêu âm để định hƣớng ... Nói chung các sóng này nằm trong vùng tần số 20 - 100 kHz. Sóng siêu âm ứng dụng trong y học có tần số từ 700 KHz đến 50 MHz trong đó siêu âm chấn đoán sử dụng các tần số từ 2 MHz đến 50 MHz.

1.2.5. Phạm vi ứng dụng

Siêu âm là một lĩnh vực đang đƣợc nghiên cứu và có tiềm năng phát triển trong ngành công nghệ thực phấm. Sóng siêu âm có tần số tù' 20kHz đến trên 25MHz thƣờng đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Có 2 lĩnh vực đƣợc ứng dụng chính trong công nghiệp thực phẩm:

- Tần số cao và năng lƣợng thấp: siêu âm chuẩn đoán, trong khoảng tần số MHz. Phần này đƣợc sử dụng nhƣ một kỹ thuật phân tích đảm bảo chất lƣợng, qui trình điều khiến và kiêm tra không làm phá huỷ cấu trúc, điều này đƣợc ứng dụng trong xác định tính chất thực phẩm, đo tốc độ dòng chảy, kiểm tra bao gói thực phẩm...( Floros & Liang, 1994; McClements,1995; Mason, Paniwnyk & Lorimer, 1996; Mason 1998).

Nhóm 7 Trang 8

- Tần số thấp và siêu âm năng lƣợng cao: Phần này đƣợc ứng dụng rộng rãi nhƣ một quy trình hồ trợ trong hàng loạt các lĩnh vực nhƣ: kết tinh, sấy, bài khí, trích ly, lọc, đồng hoá, làm mềm thịt, quá trình oxi hoá, quá trình tiệt trùng ... (Floros & Liang,

(10)

Nhóm 7 Trang 10

1994;Gennano et al.,1999; Mason,1998; Mason et al.,1996; McClements, 1995).

Vô hoạt vi sinh vật

Công nghiệp chế biến thực phấm thƣờng tập trung chủ yếu vào quá trình vô hoạt (inactivation) hoặc tiêu diệt các vi sinh vật và enzyme nhằm mục đích kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. Rất nhiều phƣơng pháp vật lý đƣợc áp dụng vào mục đích này, trong đó phƣơng pháp dùng nhiệt độ cao là phổ biến và hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật cao nhất. Thế nhƣng việc sử dụng nhiệt độ cao có thê gây ra một số biến đôi bất lợi đối với sản phẩm nhƣ làm thất thoát một số chất dinh dƣờng và làm giảm các tính chất cảm quan của thực phẩm. Do đó, yêu cầu đặt ra cho các nhà nghiên cứu kỹ thuật thực phẩm là tìm ra các giải pháp mới, các phƣơng pháp vật lý khác để thay thế hoặc hồ trợ một phần phƣơng pháp nhiệt trong quá trình thanh trùng và tiệt trùng sản phẩm.

Quá trình siêu âm kết hợp với áp suất (manosonication-MS) đƣợc thực hiện bởi một số tác giả nhƣ Sala và cộng sự (1995), Manas và cộng sự (2000) trên các đối tƣợng vi sinh vật gây bệnh cũng cho thấy nhũng kết quả rất khả quan. Các nghiên cứu này cho thấy tại nhiệt độ thƣờng quá trình xử lý siêu âm không hiệu quả với L. monocytogenes (với thời gian chết nhiệt là D = 4.3 phút). Bằng phƣơng pháp siêu âm kết họp với áp suất (MS), giá trị D của vi khuẩn này giảm xuống còn 1.5 phút. Khi gia nhiệt đến 50°c, hiệu quả của quá trình xử lý không đáng kể nhƣng ở

Bàng 1 : Mội vài ứng dụng của sóng siêu âm trong công nghệ thực phẩm

ứng dụng các hiệu ứng cơ học ủ ng dụng hiệu ứng hóa học và hóa sinh Quá trình kết tinh chất béo, đƣờng... Diệt khuẩn

Bài khí Xử lý dòng chảy (nƣớc thải)

Phá bọt Điều chỉnh sự sinh trƣởng của tế bào

Trích ly các chất thơm sổng

Hỗ trợ lọc và sấy tách ẩm Biến đổi hoạt tính enzyme

Lạnh đông Tiệt trùng thiết bị trong công nghiệp

Khuấy trộn và đồng hóa Ket tụ các hạt bụi lơ lửng Làm mềm thịt

(11)

Nhóm 7 Trang 11

nhiệt độ cao hơn thì hiệu quả xử lý lại tốt hơn rất nhiều.

Một điểm đáng lƣu ý đối với kỹ thuật siêu âm so với kỹ thuật thanh trùng nhiệt truyền thống là ở phƣơng pháp nhiệt, khả năng và cơ chế đề kháng của vi khuẩn là yếu tố quan trọng cần đƣợc quan tâm trong quá trình xử lý. Nhƣng với kỹ thuật MTS và MS, khả năng đề kháng nhiệt của vi khuẩn hầu nhƣ không có. Do đó, kỹ thuật này mang lại nhiều triến vọng hơn bởi hiệu quả xử lý của nó không phụ thuộc vào điều kiện xử lý và khả năng chống chịu nhiệt của vi khuấn trong thực phấm so với quá trình nhiệt. Bên cạnh đó, nghiên cứu của Pagan và cộng sự (1999) cho thấy rằng sự tổn thƣơng của tế bào bởi nhiệt độ là thuận nghịch nhƣng tổn thƣơng gây ra bởi quá trình xử lý MTS là bất thuận nghịch.

Khuấy trộn, đồng hóa và nhũ hóa

Phƣơng pháp sử dụng sóng siêu âm cƣờng độ cao là một phƣơng pháp hiệu quả trong việc khuấy trộn các phần tử nhỏ, tăng khả năng truyền khối. Cơ chế và phƣơng pháp tác động của sóng siêu âm đƣợc Penn và cộng sự (1959) giải thích rằng sóng siêu âm và sự hỗ trợ của máy khuấy nhỏ sê tạo bọt gần bề mặt của chất rắn có thể giảm lớp biên truyền khối và do đó làm tăng sự truyền khối.

Cơ chế quá trình tạo nhũ tƣơng: Khi tác dụng sóng siêu âm vào chất lỏng, sự tạo ra lồ trống xuất hiện khi áp suất của sóng đạt đến một giá trị xác định tối thiểu nào đó, giá trị này đƣợc gọi là ngƣỡng tạo lồ trống. Trong hệ thống dầu/nƣớc, quá trình nhũ hóa xảy ra khi đạt đến mức ngƣỡng này. Sóng siêu âm có thể cung cấp một năng lƣợng đủ cho việc hình thành bề mặt mới, vì thế nó có thể làm cho quá trình nhũ hóa xảy ra ngay cả khi không dùng chất nhũ hóa. Nen bong bóng bị vỡ ra gần lớp biên của 2 chất lỏng không tan lẫn thì sóng va chạm đƣợc tạo ra có thể cung cấp sự đảo trộn các lớp rất hiệu quả (Mason, 1996). Với sự hồ trợ của sóng siêu âm, kích thƣớc hạt nhũ tƣơng sẽ nhỏ hon rất nhiều so với kích thƣớc đạt đƣợc bởi quá trình khuấy trộn cơ học ở cùng điều kiện. Do đó, hệ nhũ tƣơng đƣợc tạo thành bằng phƣơng pháp này thƣờng ổn định hơn so với những phƣơng pháp thông thƣờng. Bên cạnh đó, khi đạt kích thƣớc nhƣ vậy thì quá trình nhũ hóa thƣờng đòi hỏi ít hoặc có thể không cần chất hoạt động bề mặt.

Quá trình phá bọt

(12)

Nhóm 7 Trang 12

thực phẩm ví dụ nhƣ bọt sinh ra trong quá trình lên men có thể làm giảm năng suất bồn lên men, gây tạp nhiễm, gây trở ngại cho các quá trình ‟‟downstream” sau này. Do đó, việc loại bọt hay phá bọt là yêu cầu rất cần thiết trong quá trình chế biến. Có rất nhiều phƣơng pháp phá vờ hệ bọt nhƣ các phƣơng pháp hóa học (dùng chất phá bọt) và phƣơng pháp cơ học (thay đổi áp suất nhanh, dùng lực cắt, lực nén, lực ép, lực hút và lực ly tâm). Việc dùng sóng siêu âm cƣờng độ cao cũng đƣợc xem là phƣơng pháp phá bọt hiệu quả và sạch bởi vì nó không tác động trực tiếp vào chất lỏng. Cơ chế phá bọt của sóng siêu âm đƣợc giải thích nhƣ sau:

- Chân không đƣợc tạo nên trên bề mặt bọt bởi áp suất âm thanh cao, - Sự va chạm của các dao động áp suất trên bề mặt bọt,

- Sự cộng hƣởng của các bong bóng bọt tạo nên sự ma sát làm nhập các bóng bọt với nhau, - Quá trình tạo lồ hồng (cavitation) bới sóng siêu âm,

- Sự tán nhỏ hay sự phun tù' bề mặt màng chất lỏng,

- Dòng chảy âm (ascoustic streaming) (Boucher và Weiner, 1963; Gallego 1999). Quá trình lọc và phân riêng bằng membrane

Thông thƣờng, các loại màng lọc đƣợc sử dụng tù' các dạng màng lọc đơn giản đến các loại màng membrane kích thƣớc rất nhỏ đóng vai trò nhƣ là vách ngăn chỉ cho phép các hạt có một kích cờ nhất định đi qua. Nhƣng các phƣơng pháp lọc truyền

thống thƣờng gặp phải hiện tƣợng fouling gây tắt màng lọc kết quả phải thay thƣờng xuyên và vệ sinh liên tục.

Có 2 đặc trƣng của tác dụng của sóng siêu âm mà qua đó ta có thề cải thiện kỹ thuật lọc:

- Sóng siêu âm sẽ làm kết tụ các hạt mịn (lọc nhanh hơn),

- Sóng siêu âm sẽ cung cấp một động năng (gây chuyến động rung) cho hệ thống để giừ các hệ huyền phù và vì vậy cho phép ta tách ra chất hòa tan.

Ảnh hƣởng tác động của các tác dụng này đƣợc dùng để xử lý trong lọc chân không của công nghiệp pha trộn nhƣ bùn than đá mà không cần tốn nhiều thời gian và việc xử lý khó khăn, ứng dụng của sóng siêu âm trong quá trình lọc (hay còn gọi là lọc “acousti”) hàm lƣợng ẩm trong hỗn hợp có thể giảm nhanh chóng từ 50% xuống còn 25%, ngƣợc lại cách làm truyền thống chỉ có thê làm giảm xuống còn 40%. Ngoài ra, quá trình siêu âm cũng góp phần làm

(13)

Nhóm 7 Trang 13

giảm độ nhớt dịch lọc giúp làm tăng lun lƣợng dòng permeat.

Đối với quá trình phân riêng bang membrane, xử lý sóng siêu âm tập trung vào việc làm sạch bề mặt màng membrane và giảm hiện tƣợng fouling. Tắc nghẽn màng membrane đƣợc biểu hiện bằng việc giảm đáng kể lƣu lƣợng dòng permeate do sự bít kín và sự hấp phụ của các đại phân tử bị giữ lại trên bề mặt membrane. Bên cạnh các kỹ thuật làm sạch membrane bàng phƣơng pháp thủy lực, cơ khí và hóa học, làm sạch bằng sóng siêu âm giải quyết rất tốt vấn đề nghẽn màng và phục hồi đáng kể lƣu lƣợng dòng permeate trong quá trình xử lý membrane. Một số tác giả đã thử nghiệm sóng siêu âm trong việc khắc phục tình trạng tắt nghẽn màng và thu đƣợc một số kết quả khả quan. Việc sử dụng tia nƣớc không đều kết họp dòng chảy rung động (tạo bới siêu âm) đã giúp vƣợt qua sự giảm tốc độ dòng permeat của membrane (Kobayashi và cộng sự, 2003). Trong những quá trình này, sóng siêu âm gây ra những chồ gãy tại liên kết chặt chè giữa cặn bấn và membrane trong thời gian xử lý ngắn. Ngoài ra, đê giảm hiện tƣợng nghẹt màng của các membrane polysufone và polyacrylonitrile trong quá trình siêu lọc và vi lọc, có thể khắc phục bằng cách dùng sóng siêu âm. Theo nghiên cứu, siêu âm ớ tần số 28 kHz, 45 kHz và 100 kHz có hiệu quả đến việc giảm Nhóm 7 Trang 12 nghẹt màng. Với phƣơng pháp này, năng lƣợng sóng siêu âm đƣợc điều khiển gần màng bân bằng kỳ thuật phản xạ (Latt và cộng sự, 2006).

Quá trình sấy Quá trình sấy kết hợp sóng siêu âm có thể tiến hành ở nhiệt độ thấp hơn những phƣơng pháp truyền thống, điều này làm giảm khả năng gây oxi hóa và hƣ hỏng nguyên liệu bởi các phản ứng hóa học ớ nhiệt độ cao. Khi dòng sóng siêu âm có cƣờng độ cao tác động đến vật liệu cần sấy, nó di chuyển xuyên suốt môi trƣờng rắn tạo ra một loạt các quá trình nén và dãn nhanh và liên tục, tƣơng tự nhƣ một miếng xốp cao su khi nó bị bóp và thả ra nhiều lần. Những lực này cao hơn sức căng bề mặt vốn duy trì ẩm bên trong các mao quản của vật liệu, từ đó có the giúp hơi ẩm di chuyển dễ dàng. Thêm vào đó, sóng siêu âm tạo ra các lồ hổng đƣợc xem là có lợi cho việc di chuyển hơi ẩm mạnh mê. Sóng siêu âm có the đƣợc dùng để tăng tốc độ truyền nhiệt giữa chất rắn đƣợc gia nhiệt bề mặt và chất lỏng, một quá trình quan trọng trong

Quả trình trích ly Kỹ thuật cổ điển trong quá trình trích ly chất tan của nguyên liệu dựa vào việc lựa chọn

(14)

Nhóm 7 Trang 14

chính xác các loại dung môi trích ly có độ hòa tan thích hợp kết hợp với sử dụng nhiệt và/hoặc khuấy đảo. Quá trình trích ly hợp chất hữu cơ chứa trong thân cây và hạt bằng dung môi đƣợc cải tiến đáng kể bằng cách sử dụng năng lƣợng sóng siêu âm trong quá trình tách chiết. Cơ chế của sóng siêu âm giúp làm tăng khả năng trích ly của các qui trình trích ly truyền thống là dựa trên:

Tạo ra một áp lực lớn xuyên qua dung môi và tác động đến tế bào vật liệu - Tăng khả năng truyền khối tới bề mặt phân cách

Phá vờ thành tế bào trên bề mặt và bên trong của vật liệu, giúp quá trình thoát chất tan đƣợc dễ dàng.

Siêu âm năng lƣợng cao đƣợc áp dụng trong quá trình trích ly đƣờng từ củ cải đƣờng (Chendke và Fogler, 1975). Siêu âm hỗ trợ cho quá trình trích ly còn đƣợc ứng dụng trong sản xuất các hợp chất dƣợc nhƣ helicid, berberine hydrochloride, và berberine từ những loại cây Trung Quốc (Zhao et al.,1991). Helicid, thƣờng đƣợc trích ly bằng phƣơng pháp trích ly ngƣợc dòng trong ethanol, nhƣng khi sử dụng sóng siêu âm thì lƣợng helicid thu nhận cao hơn 50% trong khoảng thời gian chỉ bằng một nửa phƣơng pháp cổ điển ở nhiệt độ thƣờng. Kết tinh

Sóng siêu âm là nguồn năng lƣợng đƣợc cho là có khả năng điều khiến đƣợc các hạt nhân ớ mức bão hòa thâp hơn so với cách làm thông thƣờng. Sóng siêu âm có thê làm các phản ứng diễn ra nhanh hơn và đồng đều hơn, sản phẩm kết tinh đƣợc cải tiến hơn, giảm thiểu sự kết tụ và có thể kiểm soát đƣợc quá trình kết tinh. Sản phẩm tạo ra bởi kết tinh dùng sóng siêu âm đạt đƣợc kết quả cao hơn so với cách làm thông thƣờng.

PHÀN 2: Cơ SỞ KHOA HỌC

2.1. Trích ly:

Trích ly là dùng những dung môi hữu cơ hòa tan các chất khác, sau khi hòa tan, ta đƣợc hỗn hợp gồm dung môi và chất cần tách, đem hỗn hợp này tách dung môi ta sẽ thu đƣợc chất cần thiết. Cơ sở lý thuyết của quá trình trích ly là dựa vào sự khác nhau về hàng số điện môi

(15)

Nhóm 7 Trang 15

của dung môi và chất cần trích ly. Nhũng chất có hằng số điện môi gần nhau sẽ dễ hòa tan vào nhau. Phƣơng pháp này có thể tiến hành ở nhiệt độ thƣờng (khi trích ly) và có thể lấy đƣợc những thành phần quí nhƣ sáp, nhựa thơm trong nguyên liệu mà phƣơng pháp chung cất không thể tách đƣợc. Vì thế, chất lƣợng của tinh dầu sản xuất bàng phƣơng pháp này khá cao.

Bán chất của quá trình trích ly là quá trình khuếch tán nên ngƣời ta thƣờng dựa vào các định luật khếch tán của FICK đê giải thích và tính toán.

Chất lƣợng của sản phẩm thu đƣợc bàng phƣơng pháp trích ly phụ thuộc rất nhiều vào dung môi dùng đề trích ly, vì thế dung môi dùng để trích ly cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Nhiệt độ sôi thấp đổ dễ dàng tách sán phẩm ra khỏi dung môi bàng phƣơng pháp chƣng cất, nhƣng không đƣợc thấp quá vì sẽ gây ton thất dung môi, dễ gây cháy và khó thu hồi dung môi (khó ngƣng tụ),

- Dung môi không tác dụng hóa học với sản phâm,

- Độ nhớt của dung môi bé đổ rút ngắn thời gian trích ly (độ nhớt nhỏ khuếch tán nhanh),

- Dung môi hòa tan nguyên liệu lớn nhƣng hòa tan tạp chất bé,

- Dung môi không ăn mòn thiết bị, không gây mùi lạ cho tinh dầu và đặc biệt không gây độc hại,

Nhóm 7 Trang 15

- Dung môi phải rẽ tiền và dễ mua.

Tuy nhiên, không có loại dung môi nào đạt đƣợc tất cả yêu cầu trên, ví dụ: rƣợu, axêton hòa tan tinh dầu tốt nhƣng hòa tan cả nƣớc và đƣờng có trong nguyên liệu nữa và nhƣ vậy tinh dầu sẽ có mùi caramen sau khi dùng nhiệt để tách dung môi. Neu sử dụng ête êtilic dùng làm dung môi trích ly thì dung môi này hòa tan nhựa và sáp tốt nhƣng độc và dễ sinh ra hồn họp nổ.

Hiện nay, ngƣời ta thƣờng dùng dung môi là ête 70°c thành phần chủ yếu là các hidro cacbon-ỉ-dầu hỏa, nhiệt độ sôi

45°c

no nhƣ pentan, hexan và lẫn một ít heptan. Ête dầu hỏa cần đƣợc tinh chế trƣớc khi sản xuất. Ête dầu hỏa đƣợc đem đi cất lại đe lấy những

70°c

đƣa vào trích ly. Ête dầu hỏa dễ phần có nhiệt độ sôi từ 45°c cháy nồ, độc, do đó trong sản xuất cần thực hiện nghiêm túc các qui tắc về an toàn lao động và phòng chừa cháy.

(16)

Nhóm 7 Trang 16

Sóng siêu âm sử dụng trong trích ly có ba tác động sinh học sau: 2.2.1. Rung

Chuyển động sóng siêu âm tạo ra là rất nhanh, tác động lên các mô, giống nhƣ massage nhẹ. Tất cả các tác động khác của sóng (nhiệt và tạo bong bóng) đều dựa trên tác động rung này. .

Hình 6: Thiết bị tạo siêu âm (sừng siêu âm), thanh titan đƣợc ngâm vào trong dung dịch phản ứng đế truyền động thông qua sự rung.

2.2.2. Nhiệt

Chuyển động do sóng siêu âm là nguyên nhân chính tạo ra tác dụng nhiệt. Siêu âm có thể tạo nhiệt độ cao nhƣ nhiệt độ của bề mặt mặt trời và áp suất lớn nhƣ áp suất dƣới lòng đại dƣơng. Trong một vài trƣờng hợp sóng siêu âm có thế làm tăng tốc độ phản ứng lên gần một triệu lần.

2.2.3. Sự tạo và võ’ bọt (cavitation)

(17)

Nhóm 7 Trang 17

cao tốc, Sir John

I.

Thomycroft và Sydney

w.

Bamaby đã phát hiện con tàu lac dữ dội và chân vịt tàu bị ăn mòn nhanh chóng. Họ tìm hiêu và thây có những bóng khí lớn hình thành trên chân vịt của tàu khi tàu đang chạy, sự hình thành và vờ của những bóng khí, bàng cách tăng kích thƣớc của chân vịt và giảm vận tốc quay của chân vịt

họ đã hạn chế đƣợc sự ăn mòn. Vì thế phát hiện ra đƣợc cơ chế cavitation (tạm gọi là "sự tạo và vỡ bọt")

Sóng siêu âm có chiều dài sóng khoảng 10cm - 10-3cm, với chiều dài sóng này thì không tạo đủ năng lƣợng đổ tƣơng tác trực tiếp lên liên kết hóa học (không thể làm đứt liên kết hóa học).

Tuy nhiên, sự chiếu xạ siêu âm trong môi trƣờng lỏng lại sản sinh ra một năng lƣợng lớn, do nó gây nên một hiện tƣợng vật lý đó là cavitation, quá trình này phụ thuộc vào môi trƣờng phản ứng (môi trƣờng đồng thể lỏng rất khác so với cavitation ở bề mặt tiếp xúc rắn-lỏng).

Siêu âm đƣợc chiếu xạ qua môi trƣờng lỏng tạo ra một chu trình dãn nở, nó gây ra áp suất chân không (negative pressure) trong môi trƣờng lỏng. Hiện tƣợng cavitation xảy ra khi áp suất chân không (negative pressure) vƣợt quá so với độ bền kéo (local tensile strength) của chất lỏng, độ bền này thay đổi tùy theo loại và độ tinh khiết của chất lỏng (độ bền kéo là ứng suất tối đa mà chất lỏng có thể chịu đƣợc khi kéo). Thông thƣờng sự tạo-vờ bọt là một quá trình tạo mầm, bắt nguồn từ những chỗ yếu trong chất lỏng nhƣ một lồ hổng chứa khí phân tán lơ lửng trong hệ hoặc là những vi bọt tồn tại thời gian ngắn trƣớc khi sự tạo-vờ bọt xảy ra. Hầu hết các chất lỏng đều có đủ những chồ yếu này để hình thành nên cavitation.

Nhũng vi bọt này qua sự chiếu xạ của siêu âm thì sẽ hấp thu dần năng lƣợng từ sóng và sẽ phát triển. Sự phát triển của bọt phụ thuộc vào cƣờng độ của sóng. Ở cƣờng độ sóng cao, những bọt này sẽ phát triển nhanh thông qua tƣơng tác quán tính. Neu chu kỳ giãn nở của sóng đủ nhanh, bọt khí đƣợc giãn ra ở nữa chu kỳ đầu và nữa chu kỳ còn lại là nén bọt, nhƣng bọt chƣa kịp nén thì lại đƣợc giãn tiếp, cứ thế bọt lớn dần lên và vờ. Ở cƣờng độ âm thấp hơn bọt khí cũng hình thành theo quá trình chậm hơn.

Sự nén khí tạo ra nhiệt. Một ví dụ dễ thấy là khi bơm lốp xe đạp, năng lƣợng cơ học là sự đè nén khí tạo ra nhiệt làm nóng ống bơm.Trong chất lỏng chiếu xạ siêu âm, sự nén khí cũng

(18)

Nhóm 7 Trang 18

diễn ra khi các bọt bị vờ vào trong dƣới áp lực của chất lỏng bên

ngoài, sự vờ này sinh ra một lƣợng nhiệt tại điếm đó gọi là sự tỏa nhiệt tại một điểm (hot-spot). Tuy nhiên trong môi trƣờng xung quanh là lỏng lạnh và sự gia nhiệt nhanh chóng đƣợc dập tắt, nên nó tồn tại trong thời gian ngắn. Hot-spot là yếu tố quyết định của âm hóa học trong môi trƣờng đồng thể.

Hình 7: Nén, tạo bọt và phá vờ bọt

Sử dụng sóng siêu âm năng lƣợng cao trong công nghệ thực phẩm ngày càng đƣợc khảo sát tỉ mỉ. Phần lớn các nghiên cứu đều áp dụng tần số sóng trong khoảng từ 20 kHz đến 40 kHz.Khi sóng siêu âm đƣợc truyền vào môi trƣờng chất lỏng, các chu trình kéo và nén liên tiếp đƣợc tạo thành. Trong điều kiện bình thƣờng, các phân tử chất lỏng ở rất gần nhau nhờ liên kết hóa học. Khi có sóng siêu âm, trong chu trình nén các phân tử ở gần nhau nhau hơn và trong chu trình kéo chúng bị tách ra xa. Áp lực âm trong chu trình kéo đủ mạnh đế thắng các lực liên kết giữa các phân tử và tạo thành nhũng bọt khí nhỏ.

Trong suốt chu trình kéo/nén bọt khí kéo giãn và kết họp lại cho đến khi đạt đƣợc cân bằng hơi nƣớc ớ bên trong và bên ngoài bọt khí. Diện tích bề mặt bọt khí trong chu trình kéo lớn hơn trong chu trình nén vì vậy sự khuyếch tán khí trong chu trình kéo lớn hơn và kích cỡ bọt khí cũng tăng lên trong mỗi chu trình. Các bọt khí lớn dần đến một kích cỡ nhất định mà tại đó năng lƣợng của sóng siêu âm không đủ đê duy trì pha khí khiến các bọt khí nổ tung dừ dội. Khi đó các phân tử va chạm với nhau mãnh liệt tạo nên sự sốc sóng trong lòng chất lỏng, kết quá là hình thành những điềm có nhiệt độ và áp suất rất cao (5000°c và 5xl04kPa) với vận tốc rất nhanh 106°c/s.

(19)

Nhóm 7 Trang 19

~

Hình 8 : Cơ chế cavitation của sóng âm

Trong Môi Trƣờng Lỏng-Rắn khi sự tạo-vỡ bọt xảy ra gần bề mặt phân cách lỏng-rắn thì nó khác so với trong hệ đồng thể. Trong hệ đồng thể thì quá trình vờ bọt thì bọt vẫn ở dạng hình cầu đối xứng. Tuy nhiên, ở ranh giới phân cách rắn lỏng thì sự vỡ bọt ớ dạng rất bất đối xứng và tạo ra một sự phun chất lỏng với tốc độ rất cao.

kéo kéo kéo kéo

đạt kích tlmớc tôi đa bọt klú IỚ11 (lần 5000° c 2000 ats lùlìll tlầànl ì bọt klú bọt klú vỡ tung

(20)

Nhóm 7 Trang 20

Hình 9: Hình ảnh một bóng khí trong môi trƣờng lỏng chiếu xạ siêu âm vờ gần bề mặt rắn. Sự có mặt của bề mặt rắn là ngiiyên nhân của sự vỡ bất đối xứng, hình thành một vòi chất lỏng bắn vào

bề mặt rắn với tốc độ rất cao. (L.A. Crum)

Cơ chế tác động của năng lƣợng siêu âm trên hệ thống các chất ớ môi trƣờng lỏng chủ yếu cho là do sự tạo lổ hổng và các lực này có một ảnh hƣởng nguy kịch lên hệ thống sinh học. Sự tạo lổ do sóng âm đƣợc chia tổng quát thành 2 loại: loại tạm thời và loại bền vững.

• Dans bons bons sủi trong nƣớc chứa đầy khí hay hơi nƣớc, trải qua sự dao động không đều nhau và cuối cùng nô tung. Điều này sinh ra nhiệt độ và áp xuất tại chồ cao sẽ phân hủy các tế bào sinh học và làm biến tính các enzyme hiện diện. Các bong bóng nổ tung vào trong cũng sinh ra các lực biến dạng cao và các tia lỏng trong dung môi cũng có thê có đủ năng lƣợng phá hủy màng tế bào một cách cơ học. Cơ chế tác động kiểu này cũng từng đƣợc sử dụng ở quy mô nhỏ trong việc tay uế nguồn nƣớc bị nhiễm bào tử vi sinh. • Dang lổ ổn đinh liên quan đến những bọt sủi mà dao động theo một dạng đều cho nhiều chu trình âm thanh. Các bọt sủi cảm ứng các vi dòng có thể gây ra stress trong các chất lỏng xung quanh lên sự hiện diện của vài loài. Tác dụng này do đó cung cấp một lực lớn mà không có sự no của các bọt sủi. Dạng tạo lồ trống này quan trọng trên một loạt các ứng dụng của siêu âm trong công nghệ sinh học

Thế năng của sự giãn nó' bọt đƣợc chuyên thành động năng của vòi phun chất lỏng, nó hình thành và di chuyển vào phía trong, đâm xuyên qua bóng khí. Những vòi này bắn vào bề mặt rắn với một lực rất lớn, quá trình này tạo ra một lỗ thủng tại vị trí bị tác kích, làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc của pha rắn. Đây là nguyên nhân chính dẫn đến sự mài mòn kim loại nhanh chóng ở chân vịt tàu, các tua bin những nơi mà sự tạo-vờ bọt xảy ra liên tục.

(21)

Nhóm 7 Trang 21

Hình 10: Ánh đƣợc chụp bởi máy quay vi phim cảm ứng laser tốc độ cao. Sự tạo- vờ bọt gần bề mặt phân cách rắn lỏng, một vòi rất nhỏ đƣợc hình thành, bắn vào bồ mặt rắn với vận tốc xấp xỉ 400Km/giờ (111 m/s) (Werner Lauterbom thuộc đại học Technische Hochschule ở Darmstadt của Đức).

Sự bóp méo phá hủy bóng khí phụ thuộc vào bề mặt rắn. Do vậy, nếu sử dụng bột mịn cho vào pha lỏng và sử dụng siêu âm thì sê không thấy sự hình thành vòi (jet). Trong trƣờng hợp lỏng và bột thì sự tạo-vớ bọt hình thành liên tục tạo ra sóng kích thích (shock waves) có thể gây ra sự va chạm mạnh giữa các hạt. Sóng kích thích này có thể làm cho nhừng hạt kim loại va chạm nhau với tốc độ cao và sinh ra nhiệt gây nóng chảy tại điểm va chạm, nên những hạt này bị dính với nhau.

2.2.4. Các yếu tố ánh hưởng đến khá năng hình thành và võ’ bóng

Nhiều yell tố ảnh hƣớng đến quá trình và hiệu quả trích ly bằng sóng siêu âm. Chúng bao gồm các thông số liên quan đến âm trƣờng nhƣ: tần số sóng âm, cƣờng độ âm, mật độ năng lƣợng âm; nguyên liệu thô: cấu trúc, mức phá vờ, loại và số lƣợng các chất trích ly; đặc tính vật lý dung môi, cũng nhƣ sự xử lý với các yếu tố: thời gian, nhiệt độ, áp suất,...

Cƣờng dộ siêu âm gây bất lợi, vì nó gây ra nhiều hiệu ứng phụ ảnh hƣởng dến sự có mặt của trƣờng âm nhƣ hiệu ứng nhiệt (nhiệt độ tăng), xâm thực, sự tán sắc, vv

Ảnh hƣởng của siêu âm là không thể tách rời có liên quan giữa tỏa nhiệt cùng với môi trƣờng xét nghiệm. Hiện tƣợng gây ra sự tăng nhiệt độ của nguyên liệu xử lý là: ma sát của bề mặt ranh

o

©

o

r -r -

o

0009••

0

1 •

*

?

•

9

i

(22)

Nhóm 7 Trang 22

giới và giao diện, sự hấp thụ của năng lƣợng siêu âm và trong trƣờng hợp cƣờng độ cao, xâm thực.

Hầu nhƣ 75% năng lƣợng âm truyền bởi chuyển đổi năng lƣợng sóng siêu âm sau đó có thể chuyền đổi thành năng lƣợng nhiệt của hệ thống xử lý đó là nguyên nhân của sự giảm cƣờng độ ảnh hƣởng của sóng âm trong nhiều lĩnh vực quá trình. Vì vậy, theo dõi các thay đôi nhiệt trong hệ thống thử nghiệm cùng với tìm kiếm nhiệt độ tối ƣu cho quá trình trích ly rất quan trọng trong xử lý bằng sóng siêu âm.

Một số thông số nhƣ là tần số và biên độ của sóng siêu âm, nhiệt độ và độ nhớt của môi trƣờng ảnh hƣởng đến mức độ tạo bong bóng khí.

- Sự hình thành các lồ hổng hay bóng khí có thể bị giới hạn ở tần số cao hơn 2,5 MHz. Kích thƣớc bong bóng khí thu đƣợc ở tần số thấp hơn 2,5 MHz là tối đa và do đó những bong bóng khí này sẽ tạo ra năng lƣợng lớn khi vờ.

- Siêu âm với biên độ cao hơn sẽ hình thành hiện tƣợng sủi bong bóng với cƣờng độ mạnh hơn. Bong bóng đƣợc hình thành nhanh hơn ớ nhiệt độ cao hon do tăng áp suất hơi và giảm sức căng. Tuy nhiên sức căng hơi cao hon sẽ làm yếu đi cƣờng độ nổ bong bóng.

- Độ nhớt của chất lỏng cũng ảnh hƣởng đến hiện tƣợng sủi bong bóng. Trong môi trƣờng có độ nhớt cao, sự lan truyền của các phần tử trong trƣờng siêu âm bị cản trở và do đó làm giảm mức độ sủi bong bóng. Trong trƣờng hợp này, siêu âm có tần số thấp hơn và năng lƣợng cao hơn có khả năng xuyên thấu vào thực phẩm tốt hon là siêu âm có tần số cao hon.

2.2.5. Ưu và nhưọc điếm của sóng siêu âm Ưu điểm:

- Thời gian trích ly nhanh

- Hiệu suất trích ly cao hơn so với một số phƣơng pháp trích ly thông thƣờng. Sản phẩm trích ly chất lƣợng tốt.

- Thiết bị dễ sử dụng, an toàn và bảo vệ môi trƣờng.

- Sóng siêu âm có tần số lớn hơn 20 Khz tức là hon 20000 daođộng trong một giây xung động truyền qua môi trƣờng vật chất (khí, lỏng, rắn) vào tận trong tế bào,

(23)

Nhóm 7 Trang 23

đồng thời nó còn làm tăng nhiệt độ. Những tác động đó làm tăng vận tốc hòa tan, khuếch tán hoạt chất vào dung môi, vì vậy rút ngắn thời gian trích ly. Măt khác, nó còn làm giảm sự tiêu hao năng lƣợng

- Làm tăng tốc độ hòa tan chất phản ứng, làm tăng tốc độ phản ứng và do đó rút ngắn thời gian phản ứng.

- Sản lƣợng sản phẩm thu đƣợc cao hơn. - Nguyên liệu sử dụng rẻ tiền hơn.

- Lƣợng hóa chất độc hại (acid sulfuric) sử dụng ít hơn. Nhuọc điểm:

— Chỉ có thề áp dụng với qui mô nhỏ.

— Nhiệt độ sôi của các dung môi đạt đƣợc rất nhanh, có thể gây nổ

PHẦN 3: ỨNG DỤNG

3.1. Tối ưu hóa của siêu âm Khai thác polysaccharides từ mầm cây lúa miến Trung Quốc sử dụng mô hình thống kê RSM

3.1.1. Phương pháp

Ngâm, gây mầm và chuấn bị bột lúa miến:

Sau khi loại bỏ vỏ và hạt hỏng, hạt lúa miến (1000 g) đã đƣợc rửa sạch bàng vòi nƣớc và sau đó ngâm trong nƣớc tro để trích ly. Hạt ngâm trong 24 giờ ở

30°c

với nƣớc ngâm thay đôi khoảng 6giờ/ lần. Sau khi ngâm, lấy hạt bỏ vào túi đay và cột lại để vào chổ tối. Gây mầm tiến hành ở khoảng thời gian khác nhau (3, 5 và 6 ngày) và nhiệt độ gây mầm

25°c.

Sau đó sấy bàng tác nhân khí lò nƣớng ở 40°c trong 24 h để chám dứt quá trình nảy mầm . Loại bỏ rễ mầm, hạt đem xay và sấy khô. Bột đem sàng qua rây 70 mesh. Bột sau đó đcm đóng gói trong túi polyethylene đặt trong hộp nhựa có nắp đậy bảo quản trong tủ lạnh ở 4°c đế phân tích sau đó

(24)

Nhóm 7 Trang 24

Quy trình trích ly polysaccharides tù‟ từ mầm cây lúa miến Trung Quốc bàng siêu âm thực hiện trong một tế bào nghiền siêu âm. Cân 2g bột (đã chuân bị ớ trên) cho vào cốc, thêm nƣớc cất vào cốc sao cho đủ 100ml, sau đó đặt thiết bị tạo sóng siêu âm vào tiếp xúc và trích ly tại thời gian khác nhau..Nƣớc đá đã đƣợc sử dụng đề đảm bảo nhiệt độ của trích ly là dƣới 50°c.

(25)

Nhóm 7 Trang 25

Hình 12: Thiết bị tạo sóng siêu âm ở phòng thí nghiệm Nhóm 7 Trang 26 Xác định lưọug polysaccharides

Sau khi trích ly bàng siêu âm, ly tâm ở 10.000 vòng / phút trong 20 phút để thu dịch ly tâm và các cặn không hòa tan đƣợc trích ly 2-3 lần nhƣ đã đề cập ở trên. Cô đặc dịch ly tâm sử dụng một thiết bị bay hơi quay tại 55°c trong chân không. Dung dịch sau cô đặc

trộn ethanol khan, tỷ lệ 1:4 (nồng độ cồn 80%) và giữ qua đêm tại 4°c. Sau đó, hồn họp đƣợc ly tâm ở 10.000 vòng / phút trong 20 phút, rửa sạch sáu lần bang ethanol khan và kết tủa thu đƣợc trích xuất thô. Tủa đem sấy khô ớ 50°c cho đến khi trọng lƣợng không đồi .Tỷ lệ polysaccharides (%) đƣợc tính nhƣ sau:

Khối lƣợng dịch trích thô

% Polysaccharides = --- 7 --- 7— X 100

Khối lƣợng nguyên liệu ban đầu Hình lĩ: Thiết bị siêu âm đơn giản

(26)

Nhóm 7 Trang 26

3.1.2. Kết quả và thăo luận

Đây là phƣơng pháp mô tả mối quan hệ giữa các phản ứng và mức độ thử nghiệm của từng biến và các loại tƣơng tác giữa hai biến thử nghiệm. Các hình dạng của đồ thị cong, tròn hoặc hình bàu dục, cho biết sự tƣơng tác lẫn nhau giữa các biến đƣợc đáng kê hay không. Các cung tròn biêu hiện tƣơng tác giữa các biên tƣơng ứng là không đáng kể, trong khi lô đƣờng cong hình elip cho thấy tƣơng tác giữa các biến tƣơng ứng là đáng kể. Các mối quan hệ giữa các biến độc lập và phụ thuộc đã đƣợc minh họa trong đƣờng cong ba chiều của các phản ứng và hai đƣờng cong 2 chiều mô tả lƣợng polysaccharide trích ly, mô tả trong các đƣờng cong ba chiều trong khi biến khác giữ ớ mức số không. Rõ ràng là lƣợng polysaccharides là nhạy cảm với sự thay đổi nhỏ của các biến thử nghiệm (năng lƣợng sóng siêu âm, thời gian trích ly và tỷ lệ nƣớc và nguyên liệu).

Hình 13: Đồ thị 2D và 3D thể hiện mối tƣơng quan giữa %polysaccharide, công suất sóng siêu âm và thời gian trích ly

(27)

Nhóm 7 Trang 27

Hình 14: Đồ thị 2D và 3D thế hiện mối tƣơng quan giữa %polysaccharide, công suất sóng siêu âm và tỷ lệ nƣớc /nguyên liệu

Các mối quan hệ tƣơng tác của năng lƣợng siêu âm với thời gian trích ly và tỷ lệ nƣớc và nguyên liệu và lƣợng polysaccharides đƣợc thê hiện trong hình 13 và hình 14, tƣơng ứng và chỉ ra rằng ba biến đã có tất cả ảnh hƣởng đáng kể khả năng trích ly polysaccharides. Theo hình 13 và hình 14, Công suất sóng siêu âm và thời gian trích ly đã tác động tích cực đên thu nhận polysaccharides, trong khi lƣợng polysaccharides thay đổi chút ít khi tỷ lệ nƣớc đế vật liệu trong khoảng 25-35 ml/g. Lƣợng polysaccharides tăng nhanh chóng tăng cùng với sự gia tăng công suất sóng siêu âm P o ly s a c c h a ri d e s ( % ) UP

(28)

Nhóm 7 Trang 28

35.00. Yield (%)

và đạt đến giá trị cao nhất tại 600

w.

Tiếp tục năng công suất sóng siêu âm lƣợng polysaccharides đã giảm nhẹ. Còn trích ly thời gian lâu hơn đã tác động tích cực vào việc trích ly polysaccharides và đạt ở 4 phút khi công suất sóng siêu âm không đổi (600 W). Điều này cho thấy rằng muốn thu lƣợng polysaccharides nhiều hơn thì công suất sóng siêu âm cao hơn, thời gian trích ly lâu hơn và tỷ lệ tỷ lệ nƣớc và nguyên liệu thấp hon. Các thông số đã thiết lập đƣợc xem là trích lypolysaccharides cao tại công suất sóng siêu âm cao hơn do sự gia tăng hiện tƣợng sủi bọt và hình thành nhiều bong bóng do đó tăng khả năng truyền khối.

Hình 15: Đồ thị 2D và 3D thê hiện mối tƣơng

quan giữa %polysaccharide, thời gian trích ly và tỷ lệ nƣớc /nguyên liệu

Tuy nhiên, lƣợng polysaccharide giảm là kết quả tăng thêm công suất sóng siêu âm. Các kết quả tƣơng tự đã đạt đƣợc tƣơng tụ-_{theo Li cộng sự (2007) và cho ràng một phần của}

polysaccharides có thể bị phân hủy và tạo thành các gốc đƣờng tự do. Qua đó cũng thấy ràng, sự tƣơng tác giữa công suất sóng siêu âm và 2 thông số trích ly còn lại không ảnh hƣởng đáng kể đến lƣợng polysaccharidcs thu đƣợc, bong bóng bọt của năng lƣợng sóng siêu âm là yếu tố chính ảnh hƣởng đến khả năng trích ly polysaccharides. Các nhà nghiên cứu cũng chỉ ra rằng sự tƣơng tác giữa các công suất sóng siêu âm và thời gian trích ly, công suất sóng siêu âm và tỷ lệ nƣớc và nguyên liệu không gây ảnh hƣởng đáng kê khả năng trích ly polysaccharide, trong đó công suất sóng siêu âm có tác động đáng kể. Hình 15 cho thấy thời gian trích ly và tỷ lệ nƣớc /nguyên liệu là khác nhau. Ket quả là đƣờng cong cao lƣợng polysaccharide càng cao

P o ly s a c c h a ri d e s ( %) I ( 17.1 5 16.8 16.4 5 16.1 RWM _{Extract time}

(29)

thì thời gian trích ly lâu hơn. Các đƣờng cong trích ly tƣơng đối thẳng tại những khoảng thời gian trích ly thấp, mang lại hiệu quả trích ly polysaccharide thấp khi tỷ lệ nƣớc /nguyên liệu thay đổi trong khoảng 25-35 ml/g. Tuy nhiên, lƣợng polysaccharide giảm khi tăng dần tỷ lệ nƣớc/nguyên liệu tại thời gian dài hơn. Ket quả này chỉ ra ràng thời gian trích ly khác nhau ảnh hƣởng đến lƣợng polysaccharide thu đƣợc ở tỉ lệ của nƣớc /nguyên liệu là khác nhau, và các tƣơng tác cũng đáng kể giữa thời gian trích ly và tỷ lệ nƣớc / nguyên liệu.Lƣợng polysaccharides thu đƣợc nhiều hơn tại thời gian trích ly lâu hơn và tỷ lệ nƣớc /nguyện liệu thấp.

Ở hình 15 sự tƣơng tác của thời gian và tỷ lệ nƣớc / nguyên liệu có ảnh hƣởng đáng kê lƣợng trích ly polysaccharide, đó là cùng với kêt quả nghiên cứu khác (Rodrigues và cộng sự, 2008;. Wang và cộng sự, 2009.). Ket luận này là không phù hợp với những quan sát thu đƣợc từ Li và cộng sự (2007).Li cho ràng điều này không gây tƣơng tác quan trọng ảnh hƣởng đến lƣợng trích ly polysaccharide tại công suất sóng siêu âm không đổi. Điều này mâu thuẫn có thể là do sự khác biệt lớn trong các thông số của điện âm. Trong nghiên cứu này, công suất sóng siêu âm (> 500 W) là lớn hơn so Li và cộng sự 2007 (60W)

3.1.3. Kết luận:

Công nghệ siêu âm đƣợc thực hiện đề trích ly polysaccharides từ mầm cây lúa miến Trung Quốc đề tăng sản lƣợng khai thác. Giá trị thực nghiệm của lƣợng polysaccharides thu đƣợc dao động từ 11,01-17,48%.Các điều kiện trích ly tối ƣu cho polysaccharides đã đƣợc xác định nhƣ sau: công suất sóng siêu âm 600

w,

thời gian trích ly 4 phút, tỷ lệ nƣớc /nguyên liệu 30ml/g

3.2. Tiến hành trích ly xylan của bắp bằng sóng siêu âm 3.2.1. Giói thiệu

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các công nghệ truyền thống và hiện đại đê trích ly xylan. Neu xylan có thê đƣợc trích ly từ lõi bắp chứa lignocellulosic trƣớc khi nó đƣợc dành cho sản xuất ethanol, điều này sẽ thêm một giá trị lớn cho nền kinh tế nhiên liệu năng lƣợng sinh học .

Xylan trong lõi bắp là hợp chất của lignin và carbohydrates khác thông qua liên kết đồng hóa trị, liên kết này bền khó bị tác động bởi các phản ứng hóa học và enzyme. Vì vậy, các nguyên liệu cần đƣợc tiền xử lý để phá vờ liên kết này đổ lộ các polysaccharide làm cho phản ứng với enzyme và hóa học dễ xảy ra. Một sổ phƣơng pháp tiền xử lý đã đƣợc tiến hành để phá vở các liên kết hóa trị giữa xylan và carbohydrate khác trong lõi bắp. Thông thƣờng trích ly

(30)

Nhóm 7 Trang 30

xylan là một quá trình tốn thời gian và sinh ra một số sản phẩm không mong muốn nhƣ furfural và làm giảm đƣờng.

Garrote và cộng sự trích ly 28% xylan từ lõi bắp ở

170°c

bằng nhiệt bằng cách trộn nƣớc và lõi ngô sử dụng sáu tua bin cánh quạt.

Yang và cộng sự đã phát hiện xử lý lõi bắp bàng axít sulfuric loãng đổ tăng cƣờng khả năng trích ly xylan. Họ đã thu đƣợc các tỷ lệ trích ly: 19,9%, 39,4% và 52,9% tƣơng ứng hấp ở 135°c, 140 °c và 150°c. Ket quả của họ chỉ ra ràng sự gia tăng nhiệt độ hấp mang lại kết quả tỷ lệ trích ly cao hơn. Tuy nhiên, sự gia tăng nhiệt độ hấp cũng giảm nồng độ đƣờng.

Ket quả trích ly nồng độ kiềm trong dịch trích ly cao [6], nồng độ kiềm xử lý thấp và tiền xử lý axit cũng đƣợc tiến hành để trích ly các xylan. Một số các phƣơng pháp đƣợc sử dụng thành công cho xylose, xylitol hoặc sản xuất butancdiol. Tuy nhiên, trích ly bằng kiềm và trích ly bang acid là không thích hợp cho việc sản xuất các xylooligosaccharides, vì gây ra ăn mòn nghiêm trọng và ô nhiễm, tạo ra một lƣợng lớn các xylose trong dịch thủy phân.

Do những hạn chế của các phƣơng pháp tiền xử lý thông thƣờng, có một nhu cầu cho một phƣơng pháp tiền xử lý tốt hơn mà hiệu quả có thể phá vờ các liên kết trong một thời gian ngắn và thu đƣợc nhiều xylan. Năng lƣợng siêu âm đã cho thấy một xu hƣớng triển vọng để đạt đƣợc mục tiêu này

Sóng siêu âm là ứng dụng của các sóng âm thanh tần số và cƣờng độ cao (bình thƣờng trong khoảng 20-100 kHz) đế truyền qua chất lỏng hoặc khí. Tác động chủ yếu của sóng siêu âm là truyền và tƣơng tác làm thay đối tính chất vật lý và hóa học của vật liệu do tác dụng xâm thực của nó. Xâm thực gây ra cục bộ ở nhiệt độ cao và áp lực cao, kết quả tạo ra nhiều gốc tự do, chẳng hạn nhƣ OH„, H +_{, H}

202, do đó tăng cƣờng Nhóm 7 Trang 31

các phản ứng hóa học. Hiệu ứng của siêu âm giúp tăng cƣờng sự xâm nhập của các dung môi và nhiệt vào tế bào nguyên liệu do đó cải thiện khả năng truyền khối. Sóng siêu âm cũng có tác dụng trong sự phá vờ các thành tế bào sinh học để tạo thuận lợi cho việc giải phóng dịch bào

Năng lƣợng siêu âm đã đƣợc chứng minh để nâng cao đáng kề tỷ lệ trích ly protein, hợp chất dƣợc liệu và sản phẩm thực phẩm nông nghiệp khác. Các úng dụng của siêu âm cũng đã cải thiện đáng kể sản xuất pectin và năng suất công nghiệp sản xuất cồn thuốc thuốc từ thảo mộc. Trích ly polysaccharides từ thực vật cũng đƣợc tăng cƣờng bởi các ứng dụng của siêu âm.Hromadkova và cộng sự chứng minh ràng 36% của xylan đƣợc trích ly từ lõi bắp bàng dung dịch NaOH 5% ở 60°c trong 10 phút bằng sóng siêu âm. Xylan đƣợc sử dụng trong xét nghiệm

(31)

miễn dịch, và kết quả cho thấy rằng các tính chất miễn dịch của xylan bị ảnh hƣởng bởi sóng siêu âm, nhƣng giảm không đáng kề trong các phản ứng sinh học trong các thử nghiệm lâm sàng

Wang và Zhang cũng đã nghiên cứu tác dụng của sóng siêu âm vào trích ly xylan từ lõi bắp. Trong nghiên cứu này, cân lƣợng NaOH khác nhau so với lõi bắp để hòa tan với tỷ lệ 1:25 sử dụng để trích ly với sóng siêu âm thực hiện ở mức công suất 200 w trong 30 phút ở

60°c.

Các nghiên cứu gợi ý rằng, tăng thời gian xử lý siêu âm, tỷ lệ trích ly tăng lên cho đến khi đạt 30 phút và quan sát đƣợc không tăng đáng kể sau đó. Tỷ lệ trích ly cũng đƣợc tăng lên khi công suất sóng siêu âm tăng lên.

Các tài liệu nghiên cứu cho ràng, ứng dụng siêu âm có tiềm năng để cải thiện quá trình trích ly xylan từ phụ phẩm nông nghiệp. Thông thƣờng quá trình xử lý bang acid loãng đƣợc phát hiện bởi Yang và cộng sự cũng thu đƣợc tỷ lệ trích ly cao hơn chấp nhận với mức độ mất đƣờng. Do đó, nghiên cứu này đề nghị hiệu quả của kết hợp acid loãng và xử lý siêu âm đổ nâng cao trích ly xylan

3.2.2. Nguyên liệu và phương pháp Nguyên liệu

Các vật liệu chứa lignocellulosic đƣợc sử dụng trong nghiên cứu này là bột lõi bắp.Các bột lõi bắp là sản phẩm của hãng Mt. Pulaski Mỹ, đƣợc nghiền mịn 0.8 mm bằng máy nghiền búa. Theo các nhà cung cấp,qua phân tích HPLC thành phần xylan nguyên chất trong lõi trung bình là 32,6%.

Thiết bị siêu âm và cường độ sóng âm Bộ hai đầu dò siêu âm:

a. Model S3000 (Misonix Inc, NY) với công suất 350 w, tần số sóng âm dao động tronn khoảng 20 kHz,

b. Model IL 1000-6/2 (công ty TNHH Saint-Petersburg, Nga), làm việc ở tần số 22 kHz,công suất 1000 w

(32)

Nhóm 7 Trang 32

cứu này. Cƣờng độ siêu âm của máy phụ thuộc vào khôi lƣợng và thê tích mẫu lấy phân tích. Đối với các mẫu phân tích, nhiệt độ (T) đƣợc ghi lại bàng một nhiệt kế xem là một hàm của thời gian. Tỷ lệ tăng nhiệt độ (AT/At) đƣợc tính khoảng 30s/lần. Mật độ năng lƣợng sóng âm_cho mỗi máy đƣợc tính bằng công suất trung bình chia cho thể tích nƣớc sử dụng trong thử nghiệm. Ket quả Mật độ năng lƣợng sóng âm cho cả hai máy đƣợc tóm tắt trong bảng 2

Báng 2 : Mật độ năng lƣợng sóng âm

Xử lý SO’ bộ lõi bắp bằng phương pháp thông thưòng

Mầu lõi bắp lOg đƣợc ngâm trong axít sulfuric loãng (H2SO4 2%, tỷ lệ 1:10 khối lƣợng / thể tích) ở

50 °c trong 24 giờ (hình 1). Chất trích ly đã đƣợc tách bằng lọc. Lƣợng acid dƣ lƣợng đƣợc rửa sạch

bàng nƣớc trƣớc khi hấp. Xử lý sơ bộ phá vở các liên kết hóa trị giữa lignin và xylan trong lõi bắp, và giải phóng xylan.

Nhóm 7 Trang 33

Unit 1 (Ultrasonic Technique, Inlab Ltd, St. Petersburg, Russia)

Unit 2 (Misonix Model S3(X)0 ultrasonic liquid processor)

Change in temperature (AT)/ C 16 6.5

Duration of time (At)/s 30 30 AED/W • mL'1 _0.45 _0.18

(33)

Sử dụng sóng siêu âm trích ly polysaccharide Ngâm lõi bắp trong 24 giờ bằng dung dịch H2SƠ4 2% ở 50°c Trích ly Hình 16: So sánh 2 phƣơng pháp: xử lý thông thƣờng và xử lý sử dụng sóng siêu âm

Ngâm lõi bắp trong dung dịch H2SO4 2% tại 10,20,30 và 60

phút với mật độ sóng âm lần lƣợt 0.18W/mL và 0.45 W/mL

Trích ly

Bã đem hấp ở 110,118 và 121°c

Trích ly

Xử lý SO’ bộ lõi bắp bằng sóng siêu âm

Cân lOg lõi bắp ngâm trong axít sulfuric loãng (H2S042%, tỷ lệ 1:10 khối lƣợng / thế tích)

vững chắc đế tỷ lệ chất lỏng) sau đó chiếu sóng siêu âm trong 10, 20, 30 hoặc 60 phút ở mật độ năng lƣợng sóng âm là 0,45 w / mL và 0,18 w / ml. Các mẫu đcm lọc và rủa sạch bằng vòi nƣớc trƣớc khi hấp (Hình 16).

Hấp mẫu

Mầu đƣợc đặt trong một ống bàng thép không gỉ đem hấp trong nồi hấp. Hấp trong 30 phút tại nhiệt độ 110, 118, hoặc 121 °c (Hình 16). (Yang và cộng sự.) và những khoảng nhiệt độ này đƣợc xem trích ly tối đa xylan và giảm thiểu việc giảm đƣờng và các sản phẩm không mong muốn khác. Sau khi hấp, mẫu trộn với 100 ml nƣớc ở 16000 rad/ phút trong 2 phút. Đối với phân tích hóa học, chất lỏng thu đƣợc sau khi trích ly đem lọc. Các mẫu lọc đem phân tích hóa học sự hiện diện của xylan. Phân tích hóa học của các chất trích ly

Xylan thu đƣợc dau các quá trình trên đcm đi xác định bàng cách đo tổng số đƣờng hòa tan. Theo Yang và cộng giải thích rằng: tông số đƣờng hòa tan trong chất Nhóm 7 Trang 34

(34)

Nhóm 7 Trang 34

chiết bao gồm xylan hòa tan và xylooligosaccharides, nhƣng lƣợng xylooligosaccharides là rất thấp và cellulose hòa tan trong lõi bắp là không đáng kê trong quá trình xử lý sơ bộ và trích ly, tổng số hòa tan đƣờng là một phƣơng pháp tƣơng đối chính xác định lƣợng xylan trong mẫu. Mặt khác, xylooligosaccharides cùng sản phâm thuận lợi của quá trình trích ly, bởi vì sau khi enzyme chuyên đôi xylan, các sản phẩm chủ yếu là xylooligosaccharides. Do đó, thu đƣợc đƣợc xylan hoặc xylooligosaccharides nhƣ nhau trong quá trình trích ly. Bởi vì điều này, trong nghiên cứu này số lƣợng nhỏ các xylooligosaccharides đƣợc tính vào dịch trích ly để đơn giản khi xác định xylan. Do đó, lƣợng xylan đƣợc tính bằng cách đo hàm lƣợng đƣờng tông sô hòa tan trong nƣớc lọc, nhƣ thê hiện dƣới đây :

Lƣợng xylan trong dịch trích ly Lƣợng xylan có trong dịch trích(%) = T 7" 7T- z I 77T~ x '()()

° v Lƣợng xylan trong nguyên liệu

3.2.3. Kết quả và thảo luận

Trích ly xylan này sau khi xử lý sơ bộ (truyền thống) 24 h và hấp 30 phút, lập thí nghiệm nhƣ trên ở các nhiệt độ khác nhau (110, 118, và 121°C) nhƣ bảng 3. Khoảng, 29,1% xylan đầu tiên băp đƣợc trích ly (Bảng 2). Hấp mang lại hiệu quả trích ly nhiều xylan hơn ví dụ: tỷ lệ trích ly đƣợc 7,3%, 8,2% và 8,8 % tại 110, 118, và 121°c. Điều này cho thấy hấp nâng cao trích ly xylan, có thể vì hai lý

do sau đây:

- Nhiều liên kết cộng hóa trị của lignin và carbohydrate khác bị phá hủy trong quá trình hấp, do đó làm tăng khả năng trích ly

- Mặc dù lõi băp đƣợc rửa sạch bàng nƣớc trƣớc khi hấp nhƣng vẫn còn có một số H2 SO4 sót lại và ở nhiệt độ cao acid này thủy phân vẫn có thể diễn ra.Tuy nhiên, trƣớc đây phƣơng pháp này có thê đã đóng một vai trò lớn trong trích ly xylan.

Extraction duc to 24 h pretreatment Stcamint» temperature t: Extraction due to 30 min steaming Total extraction 29.1±0.5% 110 7.3±0.3%a* 36.4±0.3a 29.1±0.5% 118 8.2±0.3%b _37.3±0.3b 29.1±0.5% 121 8.8±0.2%b 37.9±0.2b Average 37.2