Nghiên cứu tối ưu hóa hiệu suất thu hồi và chất lượng dầu từ hạt kơ nia (Irvingia malayana)

Hạt kơ nia (Irvingia malayana) đang trở thành một nguồn nguyên liệu quý giá trong… 107 trang · Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh · 2022.

• Tác giả: Từ Phương Nhi
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Văn Chuyển
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Một Số Phương Pháp Xử Lý Đến Hiệu Suất Thu Hồi Và Chất Lượng Dầu Từ Hạt Kơ Nia
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN
• PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN
• PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA HỘI ĐỒNG XÉT BẢO VỆ KHÓA LUẬN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu của đề tài
• 1.2. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu của đề tài
• 1.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.5. Bố cục báo cáo
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Tổng quan về hạt kơ nia
• 2.1.1. Nguồn gốc
• 2.1.2. Đặc điểm thực vật học
• 2.2. Thành phần hoá học
• 2.2.1. Độ ẩm và khoáng chất
• 2.2.2. Chất béo
• 2.2.2.1. Các acid béo
• 2.2.2.2. Thành phần sterol của chất béo hạt kơ nia
• 3. CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Thiết bị và dụng cụ sử dụng
• 3.2. Quy trình sản xuất dầu kơ nia
• 3.3. Bố trí thí nghiệm
• 3.4. Phương pháp phân tích
• 3.4.1. Phương pháp phân tích thành phần dinh dưỡng của hạt kơ nia nguyên liệu
• 3.4.2. Phương pháp phân tích chỉ tiêu hóa học của hạt kơ nia nguyên liệu
• 3.4.3. Phương pháp xác định hiệu suất thu hồi dầu
• 3.4.4. Phương pháp đo màu
• 3.4.5. Phương pháp đo tỷ trọng tương đối
• 3.4.6. Phương pháp đo độ nhớt
• 3.4.7. Phương pháp đo chỉ số peroxide (PV)
• 3.4.8. Phương pháp đo chỉ số acid (AV)
• 3.4.9. Phương pháp đo chỉ số xà phòng hóa (SV)
• 3.4.10. Phân tích chỉ số iodine (IV)
• 3.4.11. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. Kết quả phân tích thành phần dinh dưỡng hạt kơ nia nguyên liệu
• 4.2. Kết quả phân tích chỉ tiêu hóa học chất béo hạt kơ nia nguyên liệu
• 4.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của chế độ nghiền hạt đến hiệu xuất thu hồi dầu
• 4.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt bằng microwave đến chất lượng và hiệu suất thu hồi dầu
• 4.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt bằng phương pháp sấy đối lưu đến chất lượng và hiệu suất thu hồi dầu
• 4.6. Kết quả khảo sát chất lượng và hiệu suất thu nhận dầu bằng phương pháp sử dụng máy ép trục vít gia nhiệt so với phương pháp sử dụng máy ép thủy lực
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về tối ưu hóa hiệu suất thu hồi dầu từ hạt kơ nia

Hạt kơ nia (Irvingia malayana) đang trở thành một nguồn nguyên liệu quý giá trong ngành công nghiệp thực phẩm. Việc tối ưu hóa hiệu suất thu hồi và chất lượng dầu từ hạt kơ nia không chỉ giúp nâng cao giá trị kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Nghiên cứu này sẽ phân tích các phương pháp chiết xuất dầu hiệu quả nhất từ hạt kơ nia.

1.1. Đặc điểm và giá trị dinh dưỡng của hạt kơ nia

Hạt kơ nia chứa hàm lượng dầu cao, lên đến 70%, cùng với các chất dinh dưỡng quan trọng như vitamin và khoáng chất. Điều này mở ra tiềm năng lớn cho việc chế biến và ứng dụng trong thực phẩm và mỹ phẩm.

1.2. Tình hình nghiên cứu về hạt kơ nia

Nghiên cứu về hạt kơ nia còn hạn chế, nhưng một số tài liệu đã chỉ ra rằng hạt này có thể cung cấp nhiều lợi ích sức khỏe, từ việc hỗ trợ tim mạch đến tác dụng chống sốt rét.

II. Vấn đề và thách thức trong thu hồi dầu từ hạt kơ nia

Mặc dù hạt kơ nia có tiềm năng lớn, nhưng việc thu hồi dầu từ hạt này vẫn gặp nhiều thách thức. Các phương pháp chiết xuất hiện tại chưa tối ưu hóa hiệu suất và chất lượng dầu, dẫn đến việc lãng phí nguồn nguyên liệu.

2.1. Các phương pháp chiết xuất dầu hiện tại

Các phương pháp chiết xuất dầu từ hạt kơ nia như ép lạnh, ép nóng và chiết xuất bằng dung môi đều có những ưu nhược điểm riêng. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp là rất quan trọng để đạt được hiệu suất thu hồi cao.

2.2. Thách thức trong việc cải thiện chất lượng dầu

Chất lượng dầu thu hồi từ hạt kơ nia phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kích thước hạt, nhiệt độ và thời gian chiết xuất. Cần có nghiên cứu sâu hơn để xác định các yếu tố này một cách chính xác.

III. Phương pháp tối ưu hóa hiệu suất thu hồi dầu từ hạt kơ nia

Để tối ưu hóa hiệu suất thu hồi và chất lượng dầu từ hạt kơ nia, nghiên cứu đã áp dụng một số phương pháp tiên tiến. Các phương pháp này không chỉ giúp tăng hiệu suất thu hồi mà còn cải thiện chất lượng dầu.

3.1. Phương pháp ép trục vít gia nhiệt

Phương pháp ép trục vít gia nhiệt đã cho thấy hiệu suất thu hồi dầu cao nhất, đạt 94,98% sau ép. Phương pháp này giúp duy trì chất lượng dầu tốt hơn so với các phương pháp khác.

3.2. Ảnh hưởng của gia nhiệt bằng microwave

Gia nhiệt bằng microwave đã được chứng minh là có tác dụng tích cực đến chất lượng và hiệu suất thu hồi dầu. Nghiên cứu cho thấy thời gian gia nhiệt 80 giây với công suất 180W là tối ưu.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu về dầu kơ nia

Kết quả nghiên cứu cho thấy dầu kơ nia có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, từ thực phẩm đến mỹ phẩm. Việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất không chỉ nâng cao giá trị sản phẩm mà còn tạo ra cơ hội việc làm cho người dân.

4.1. Ứng dụng trong ngành thực phẩm

Dầu kơ nia có thể thay thế cho bơ ca cao trong nhiều sản phẩm thực phẩm, mang lại hương vị và giá trị dinh dưỡng cao.

4.2. Ứng dụng trong ngành mỹ phẩm

Với các đặc tính dinh dưỡng và chống oxy hóa, dầu kơ nia có tiềm năng lớn trong ngành mỹ phẩm, đặc biệt là trong các sản phẩm chăm sóc da.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu về hạt kơ nia

Nghiên cứu về hạt kơ nia và dầu từ hạt này đang mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm. Việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất sẽ giúp nâng cao giá trị kinh tế và bảo vệ môi trường.

5.1. Tương lai của nghiên cứu hạt kơ nia

Cần tiếp tục nghiên cứu để phát triển các sản phẩm mới từ hạt kơ nia, đồng thời nâng cao nhận thức về giá trị dinh dưỡng của loại hạt này.

5.2. Khuyến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc cải thiện quy trình chiết xuất và phát triển các sản phẩm chế biến từ hạt kơ nia để đáp ứng nhu cầu thị trường.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đề tài khóa luận tốt nghiệp "Nghiên cứu ảnh hưởng của một số phương pháp xử lý đến hiệu suất thu hồi và chất lượng dầu từ hạt kơ nia (Irvingia malayana)" được thực hiện trong bối cảnh ngành công nghiệp thực phẩm Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về dinh dưỡng và sức khỏe của người tiêu dùng, trong đó các nguồn chất béo thực vật lành mạnh ngày càng được chú trọng.

Cây kơ nia (Irvingia malayana) là loài cây gỗ lớn thường xanh phân bố tự nhiên chủ yếu tại khu vực miền Trung và Tây Nguyên (như Sa Thầy - Kon Tum, Buôn Đôn - Đắk Lắk, Quảng Nam, Phú Quốc, Côn Đảo). Loài cây này mang ý nghĩa sinh thái và văn hóa quan trọng, nhưng thực trạng khai thác quá mức để lấy gỗ phục vụ xây dựng và nội thất đang làm suy giảm nghiêm trọng diện tích rừng. Bên cạnh giá trị gỗ, cây kơ nia cung cấp nguồn hạt có hàm lượng dầu rất cao (khoảng 66,78% – 70,3%), giàu acid béo mạch trung bình và có đặc tính hóa lý, nhiệt học tương đồng với bơ ca cao. Tuy nhiên, nguồn nguyên liệu này hiện nay chủ yếu chỉ được người dân bản địa thu nhặt để rang ăn thủ công hoặc bán lẻ tại các điểm du lịch với giá trị gia tăng thấp, chưa có quy trình chế biến công nghiệp để khai thác dầu thương phẩm.

Xuất phát từ thực tiễn trên, việc nghiên cứu các phương pháp tiền xử lý và công nghệ ép nhằm thu hồi dầu từ hạt kơ nia mang tính cấp thiết, vừa giúp nâng cao giá trị kinh tế của nông lâm sản, tạo sinh kế cho người dân địa phương, vừa góp phần bảo vệ nguồn gen cây kơ nia tự nhiên.

Mục tiêu nghiên cứu: Mục tiêu chính của đề tài là khảo sát ảnh hưởng của các phương pháp tiền xử lý nguyên liệu (chế độ nghiền, xử lý nhiệt bằng vi sóng hoặc sấy đối lưu) và phương pháp ép (ép trục vít gia nhiệt so với ép thủy lực) nhằm xác định điều kiện tối ưu để đạt hiệu suất thu hồi dầu cao nhất và đảm bảo chất lượng dầu kơ nia thương phẩm.

Nhiệm vụ nghiên cứu: Để đạt được mục tiêu trên, đề tài thực hiện 6 nhiệm vụ cụ thể:

1. Phân tích thành phần dinh dưỡng của hạt kơ nia nguyên liệu.
2. Phân tích các chỉ tiêu hóa học của chất béo trong hạt kơ nia nguyên liệu.
3. Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ nghiền hạt đến hiệu suất thu hồi dầu.
4. Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt bằng vi sóng (microwave) đến chất lượng và hiệu suất thu hồi dầu.
5. Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt bằng phương pháp sấy đối lưu đến chất lượng và hiệu suất thu hồi dầu.
6. Nghiên cứu so sánh chất lượng và hiệu suất thu nhận dầu giữa phương pháp ép bằng máy ép trục vít gia nhiệt và máy ép thủy lực.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Hạt kơ nia (Irvingia malayana) thu mua từ cơ sở Nông dược đất quảng (huyện Phú Ninh, tỉnh Quảng Nam), được đóng gói kín và bảo quản khô ráo.
• Phạm vi không gian: Nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM); công đoạn ép trục vít gia nhiệt phối hợp thực hiện tại Công ty Đạt Food; công đoạn đo độ nhớt thực hiện tại Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM; các chỉ tiêu dinh dưỡng và hóa học của nguyên liệu được gửi phân tích kiểm chứng tại Công ty Eurofins Sắc ký Hải Đăng.
• Phạm vi thời gian: Đề tài được hoàn thành và bảo vệ vào tháng 08 năm 2022.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình ứng dụng

• Đặc tính lipid học của hạt kơ nia: Các công trình nghiên cứu trước đây (Bandelier và cộng sự, 2002; Sonwai, 2012) xác lập rằng lipid hạt kơ nia chứa trên 90% acid béo no, chủ yếu là acid lauric ($C_{12}$ chiếm khoảng 42% – 46,9%) và acid myristic ($C_{14}$ chiếm khoảng 40,3% – 41,8%). Hàm lượng phytosterol cao ($\beta$-sitosterol, stigmasterol) và tocopherol ($\gamma$-tocopherol chiếm 89,5%, $\alpha$-tocopherol chiếm 10,5%), cùng khoáng vi lượng selen ($1,9\ \mu\text{g/g}$). Dầu kơ nia được xếp vào nhóm chất béo lauric theo phân loại của Shahidi (2005) và có tính chất kết tinh, nhiệt độ nóng chảy trượt gần với bơ thực vật (bơ ca cao).
• Nguyên lý ép cơ học:
  • Phương pháp ép thủy lực: Dựa trên mô hình 3 giai đoạn của Mrema & McNulty (1985), Faborode & Favier (1996, 1997) gồm giai đoạn nạp/tạo áp lực đẩy không khí, giai đoạn động khi dầu bắt đầu chảy cực đại và giai đoạn cuối khi dòng chảy bão hòa.
  • Phương pháp ép đùn trục vít: Dựa trên nguyên lý biến đổi thể tích buồng ép và bước ren trục vít giảm dần từ phễu nạp đến cửa tháo bã (Lê và cộng sự, 2011), kết hợp bộ phận gia nhiệt để phá vỡ cấu trúc màng tế bào bọc hạt dầu, giảm độ nhớt và tăng khả năng thoát dầu.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu áp dụng phương pháp thực nghiệm biến đổi đơn yếu tố kết hợp đánh giá các chỉ tiêu hóa lý:

• Khảo sát chế độ nghiền: Nguyên liệu được nghiền và phân loại qua hệ thống sàng rây inox kích thước mắt lưới 5 mm và 2 mm.
• Khảo sát tiền xử lý nhiệt bằng vi sóng: Sử dụng lò vi sóng Aqua AQM-KB925T ở các dải công suất từ 180 W đến 900 W trong khoảng thời gian từ 40 đến 80 giây.
• Khảo sát tiền xử lý nhiệt bằng sấy đối lưu: Sử dụng tủ sấy Memmert models 30–1060 tại nhiệt độ $70^\circ\text{C}$ với thời gian sấy từ 30 đến 60 phút.
• Thực nghiệm ép trích ly: So sánh thiết bị ép trục vít gia nhiệt Lalifa (vận hành ở $170^\circ\text{C}$) và thiết bị ép thủy lực. Quá trình lắng trong tách cặn dầu thô được duy trì ở $50^\circ\text{C} - 60^\circ\text{C}$ trong thời gian 5 ngày.

Phương pháp phân tích và nguồn dữ liệu

Các phương pháp kiểm nghiệm tiêu chuẩn áp dụng trong nghiên cứu gồm:

• Đo màu sắc theo không gian màu $L^, a^, b^*$ bằng máy đo màu Minolta CR400.
• Đo độ nhớt động lực học bằng máy đo Brookfield HADV-E.
• Xác định tỷ trọng tương đối bằng tỷ trọng kế.
• Đo chỉ số acid (AV), chỉ số peroxide (PV), chỉ số xà phòng hóa (SV), chỉ số iodine (IV) bằng các phương pháp chuẩn độ hóa học chuẩn (sử dụng dung dịch $\text{KOH}$, $\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3$, thuốc thử Wijs, $\text{CHCl}_3$, acid acetic băng).
• Dữ liệu thu thập từ các lần đo lặp lại ba lần, xử lý thống kê để tính giá trị trung bình và độ lệch chuẩn ($\text{Mean} \pm \text{SD}$).

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

Chương này nêu bật lý do chọn đề tài dựa trên sự mâu thuẫn giữa tiềm năng kinh tế - dinh dưỡng rất lớn của hạt kơ nia và thực trạng khai thác cạn kiệt cây rừng làm gỗ ở Tây Nguyên. Tác giả xác lập rõ ràng 6 nhiệm vụ nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu là hạt kơ nia tại Việt Nam, giới hạn quy mô thực nghiệm phòng thí nghiệm kết hợp cơ sở sản xuất bán công nghiệp, cùng ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong việc đa dạng hóa chuỗi sản phẩm chế biến từ hạt có dầu.

Chương 2: Tổng quan

Chương 2 tổng hợp có hệ thống cơ sở lý luận và tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước:

• Đặc điểm thực vật và hóa sinh: Mô tả hình thái học cây Irvingia malayana, thành phần hóa học thô của hạt kơ nia (hàm lượng chất béo $66,78% - 70,3%$, tro $1,79%$, độ ẩm $2,08%$, selen $1,9\ \mu\text{g/g}$, canxi $1700\ \mu\text{g/g}$, sắt $108\ \mu\text{g/g}$). Thành phần acid béo chiếm đa số là acid lauric ($46,9%$) và acid myristic ($40,3%$). Chỉ số hóa học của chất béo hạt theo y văn gồm: chỉ số acid $0,28\ \text{mg KOH/g}$, chỉ số iodine $9,26\ \text{g}\ \text{I}_2/100\text{g}$, chỉ số xà phòng hóa $223,86\ \text{mg KOH/g}$, điểm nóng chảy trượt $38,7^\circ\text{C}$.
• Công dụng: Tiềm năng thay thế bơ ca cao trong công nghiệp bánh kẹo, mỹ phẩm; ứng dụng vỏ cây trong y học dân gian chữa sốt rét và bổ dưỡng; khả năng ức chế sinh metan trong dạ cỏ bò sữa khi phối hợp lá Flemingia.
• Công nghệ dầu thực vật: Phân loại các nhóm dầu theo acid béo (nhóm lauric, palmitic, oleic/linoleic, linolenic, bơ thực vật); phân tích cơ chế, ưu nhược điểm của phương pháp ép thủy lực, ép trục vít gia nhiệt và trích ly bằng dung môi hữu cơ.

Chỉ tiêu hóa sinh chính	Giá trị từ tài liệu tổng quan (Sonwai, 2012; Bandelier, 2002)
Hàm lượng lipid tổng số	$66,78% - 70,3%$
Thành phần acid béo bão hòa	$> 90%$ (Acid Lauric: $42% - 46,9%$; Acid Myristic: $40,3% - 41,8%$)
Tỷ lệ tocopherol	$\gamma$-tocopherol chiếm $89,5%$; $\alpha$-tocopherol chiếm $10,5%$
Chỉ số acid (AV)	$0,28 \pm 0,002\ \text{mg KOH/g}$
Chỉ số iodine (IV)	$9,26 \pm 0,215\ \text{g}\ \text{I}_2/100\text{g}$
Chỉ số xà phòng hóa (SV)	$223,86 \pm 0,253\ \text{mg KOH/g}$
Nhiệt độ nóng chảy trượt	$38,70 \pm 0,000^\circ\text{C}$

Chương 3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 trình bày chi tiết danh mục hóa chất phân tích, quy cách thiết bị sử dụng và xây dựng quy trình công nghệ ép dầu kơ nia qua các công đoạn:

$$\text{Hạt kơ nia nguyên liệu} \rightarrow \text{Làm sạch} \rightarrow \text{Nghiền} \rightarrow \text{Tiền xử lý nhiệt (Vi sóng/Sấy đối lưu)} \rightarrow \text{Ép trục vít gia nhiệt (170}^\circ\text{C)} \rightarrow \text{Lắng (50-60}^\circ\text{C, 5 ngày)} \rightarrow \text{Dầu kơ nia thương phẩm}$$

Chương này cũng mô tả các phương pháp bố trí thí nghiệm đơn yếu tố để đánh giá hiệu suất thu hồi dầu (tính theo phần trăm lượng dầu thu được trên tổng lượng lipid của nguyên liệu) và các phương pháp kiểm nghiệm chỉ số hóa lý (PV, AV, SV, IV, đo màu, độ nhớt, tỷ trọng).

Chương 4: Kết quả và bàn luận

Chương 4 phân tích số liệu thực nghiệm thu được qua các giai đoạn khảo sát:

1. Phân tích nguyên liệu đầu vào: Xác nhận hàm lượng lipid và các chỉ tiêu hóa học ban đầu của hạt kơ nia đạt tiêu chuẩn để đưa vào trích ly.
2. Ảnh hưởng của chế độ nghiền: Kích thước hạt sau nghiền $< 2\ \text{mm}$ cho diện tích tiếp xúc nhiệt và khả năng giải phóng hạt dầu tự do tốt hơn so với kích thước lớn ($5\ \text{mm}$ hoặc để nguyên hạt), tạo điều kiện nâng cao hiệu suất ép.
3. Ảnh hưởng của tiền xử lý bằng vi sóng: Vi sóng hỗ trợ làm biến tính màng protein bọc giọt béo nhanh chóng. Khi khảo sát dải công suất ($180\ \text{W} - 900\ \text{W}$) và thời gian ($40\ \text{s} - 80\ \text{s}$), chế độ công suất $180\ \text{W}$ trong thời gian $80\ \text{giây}$ giúp dầu đạt hiệu suất thu hồi tối ưu mà không làm gia tăng các phản ứng oxy hóa nhiệt (chỉ số PV và AV giữ ở mức thấp, màu sắc dầu sáng).
4. Ảnh hưởng của sấy đối lưu: Chế độ sấy ở $70^\circ\text{C}$ trong $30 - 60\ \text{phút}$ có khả năng làm giảm ẩm và tăng hiệu suất thu hồi, nhưng hiệu quả tổng thể về mặt thời gian và chất lượng cảm quan không vượt trội bằng tiền xử lý vi sóng.
5. So sánh phương pháp ép: Phương pháp ép đùn trục vít gia nhiệt ($170^\circ\text{C}$) vượt trội rõ rệt so với phương pháp ép thủy lực về cả hiệu suất thu hồi dầu lẫn các thông số độ nhớt, tỷ trọng và độ trong sau lắng.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Chương cuối tóm tắt các thông số tối ưu của toàn bộ quy trình công nghệ, khẳng định tính khả thi của việc sản xuất dầu kơ nia quy mô thực nghiệm và đưa ra các kiến nghị nghiên cứu tiếp theo.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu chính

• Chế độ xử lý tối ưu:
  • Kích thước hạt nghiền: $< 2\ \text{mm}$.
  • Tiền xử lý nhiệt: Sử dụng vi sóng ở công suất $180\ \text{W}$ trong thời gian $80\ \text{giây}$.
  • Phương pháp ép: Sử dụng máy ép trục vít gia nhiệt với nhiệt độ đầu ép duy trì tại $170^\circ\text{C}$.
  • Lắng làm trong: Nhiệt độ duy trì từ $50^\circ\text{C} - 60^\circ\text{C}$ trong vòng 5 ngày.
• Hiệu suất thu hồi dầu:
  • Hiệu suất thu hồi dầu sau công đoạn ép đạt: $94,98 \pm 0,52%$.
  • Hiệu suất thu hồi dầu sau công đoạn lắng cặn đạt: $84,50 \pm 0,78%$.
• Chất lượng dầu thu nhận: Dầu kơ nia thu được ở điều kiện tối ưu đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật quy định cho dầu thực vật thương phẩm (TCVN 7597:2018), giữ được màu sắc tự nhiên, chỉ số peroxide (PV), chỉ số acid (AV), chỉ số iodine (IV), chỉ số xà phòng hóa (SV), độ nhớt và tỷ trọng tương đối ổn định ở mức tốt nhất so với các chế độ xử lý khác.

Thông số công nghệ	Điều kiện tối ưu	Kết quả ghi nhận
Kích thước nghiền nguyên liệu	Sàng rây $< 2\ \text{mm}$	Phá vỡ tối đa cấu trúc tế bào chứa dầu
Phương pháp tiền xử lý nhiệt	Vi sóng ($180\ \text{W}$, $80\ \text{giây}$)	Hạn chế oxy hóa lipid, tối ưu hóa năng lượng
Thiết bị ép trích ly	Máy ép trục vít gia nhiệt ($170^\circ\text{C}$)	Vận hành liên tục, lực nén cơ học kết hợp nhiệt
Hiệu suất thu hồi sau ép	Tại buồng ép	$94,98 \pm 0,52%$
Hiệu suất thu hồi sau lắng	Lắng $50^\circ\text{C} - 60^\circ\text{C}$, 5 ngày	$84,50 \pm 0,78%$

Đóng góp của đề tài

• Giá trị khoa học: Cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm hoàn chỉnh về ảnh hưởng của năng lượng vi sóng, sấy đối lưu và chế độ ép trục vít đến động học thu hồi chất béo từ hạt kơ nia Việt Nam (Irvingia malayana); bổ sung dẫn liệu hóa lý quan trọng về nhóm dầu lauric tự nhiên.
• Giá trị thực tiễn: Xây dựng thành công quy trình ép cơ học gia nhiệt không sử dụng dung môi hóa học độc hại, thân thiện với môi trường, cho hiệu suất thu hồi cao, tạo cơ sở công nghệ để nhân rộng sản xuất dầu thực vật kơ nia tại các địa phương có nguồn nguyên liệu phong phú.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế:

  • Nghiên cứu được thực hiện chủ yếu ở quy mô phòng thí nghiệm và thử nghiệm bán công nghiệp tại cơ sở liên kết, chưa khảo sát các yếu tố vận hành trên dây chuyền công nghiệp liên tục công suất lớn.
  • Đề tài tập trung tối ưu hóa các thông số ép tức thời và chất lượng sau lắng, chưa đánh giá động học biến đổi chất lượng và thời hạn sử dụng (shelf-life) của dầu kơ nia trong quá trình bảo quản dài hạn dưới các điều kiện bao bì khác nhau.
  • Chưa phân tích sâu về việc thu hồi và tận dụng bã ép sau khi tách dầu (chứa protein và khoáng chất) để làm thức ăn chăn nuôi hoặc thực phẩm chức năng.

• Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Mở rộng khảo sát động học bảo quản dầu kơ nia tinh sạch, bổ sung các chất chống oxy hóa tự nhiên nhằm kéo dài thời gian bảo quản.
  • Khảo sát ứng dụng phân đoạn dầu kơ nia để tạo các dạng chất béo chuyên dụng thay thế bơ ca cao (CBS - Cocoa Butter Substitutes) trong sản xuất sô-cô-la và mỹ phẩm.
  • Nghiên cứu giải pháp tận dụng bã hạt kơ nia sau ép nhằm gia tăng chuỗi giá trị và giảm thiểu chất thải chế biến.

---

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận tốt nghiệp này là tài liệu chuyên khảo hữu ích cho:

• Sinh viên, học viên và giảng viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Kỹ thuật Hóa học, Chế biến Nông sản: Có thể tham khảo phương pháp bố trí thí nghiệm trích ly dầu thực vật, cách xử lý số liệu hóa lý lipid và quy trình phân tích các chỉ số dầu béo theo chuẩn TCVN.
• Các kỹ sư phát triển sản phẩm (R&D) và doanh nghiệp sản xuất dầu thực vật: Tham khảo các thông số công nghệ cụ thể (công suất vi sóng, nhiệt độ ép trục vít, nhiệt độ lắng) để thiết kế hoặc cải tiến quy trình công nghệ chế biến dầu từ các loại hạt có hàm lượng béo cao.
• Phần đáng tham khảo nhất: Quy trình công nghệ ép trục vít gia nhiệt kết hợp tiền xử lý vi sóng tại Chương 3 và các bảng số liệu phân tích chỉ số hóa lý (PV, AV, SV, IV, màu sắc, độ nhớt) so sánh giữa các phương pháp xử lý tại Chương 4.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Thành phần acid béo chủ yếu trong chất béo hạt kơ nia là gì và có đặc tính dinh dưỡng nào nổi bật?

Chất béo hạt kơ nia chứa trên $90%$ là acid béo bão hòa, trong đó chủ yếu là acid lauric ($C_{12}$, chiếm khoảng $42% - 46,9%$) và acid myristic ($C_{14}$, chiếm khoảng $40,3% - 41,8%$). Acid lauric là acid béo chuỗi trung bình giúp làm tăng lipoprotein tỷ trọng cao (HDL-cholesterol) và tăng cường sinh nhiệt chuyển hóa chất béo, đồng thời mang lại cho dầu kơ nia độ đặc rắn và nhiệt độ nóng chảy tương tự bơ ca cao.

2. Chế độ tiền xử lý và ép nào mang lại hiệu suất thu hồi dầu kơ nia cao nhất trong nghiên cứu?

Chế độ tối ưu gồm: hạt được nghiền qua rây kích thước $< 2\ \text{mm}$, tiền xử lý bằng vi sóng ở công suất $180\ \text{W}$ trong thời gian $80\ \text{giây}$, sau đó tiến hành ép bằng máy ép trục vít gia nhiệt ở nhiệt độ $170^\circ\text{C}$ và lắng cặn ở $50^\circ\text{C} - 60^\circ\text{C}$ trong 5 ngày.

3. Hiệu suất thu hồi dầu kơ nia đạt được ở điều kiện tối ưu là bao nhiêu?

Ở điều kiện tối ưu nêu trên, hiệu suất thu hồi dầu kơ nia đạt $94,98 \pm 0,52%$ ngay sau khi ép và đạt $84,50 \pm 0,78%$ sau khi kết thúc công đoạn lắng làm trong.

4. Tại sao phương pháp ép trục vít gia nhiệt lại được ưu tiên lựa chọn hơn so với phương pháp ép thủy lực?

Phương pháp ép trục vít gia nhiệt cho hiệu suất thu hồi dầu cao hơn hẳn nhờ sự kết hợp giữa ma sát cơ học liên tục, bước ren giảm dần tạo áp lực nén tăng tiến và nhiệt độ buồng ép ($170^\circ\text{C}$) làm giảm độ nhớt của dầu, phá vỡ liên kết lipid trong tế bào hạt kơ nia tốt hơn so với quá trình nén tĩnh của máy ép thủy lực.

5. Nguồn nguyên liệu hạt kơ nia phục vụ nghiên cứu được lấy từ đâu và kiểm nghiệm tại đơn vị nào?

Nguyên liệu hạt kơ nia được thu mua từ cơ sở Nông dược đất quảng (Phú Ninh, tỉnh Quảng Nam). Mẫu nguyên liệu và chỉ tiêu hóa học chất béo được chuẩn bị theo quy trình và gửi phân tích đối chứng độc lập tại Công ty Eurofins Sắc ký Hải Đăng.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của Từ Phương Nhi và Huỳnh Thủy Tiên đã khảo sát thành công quy trình công nghệ khai thác dầu từ hạt kơ nia (Irvingia malayana) tại Việt Nam bằng phương pháp cơ học gia nhiệt. Kết quả nghiên cứu xác định rõ chế độ nghiền hạt $< 2\ \text{mm}$ kết hợp tiền xử lý vi sóng $180\ \text{W}$ trong $80\ \text{giây}$ và ép đùn trục vít ở $170^\circ\text{C}$ đem lại hiệu suất thu hồi dầu sau lắng đạt $84,50%$, đồng thời đảm bảo đầy đủ các chỉ tiêu chất lượng dầu thực vật thương phẩm theo tiêu chuẩn quy định. Công trình cung cấp luận cứ khoa học vững chắc và giải pháp kỹ thuật khả thi nhằm nâng cao giá trị thương mại cho cây kơ nia, mở ra tiềm năng ứng dụng nguồn chất béo lauric này trong công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu ˗ Chương 2: Tổng quan ˗ Chương 3: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu ˗ Chương 4: Kết quả và bàn luận ˗ Chương 5: Kết luận và kiến nghị 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2. Tổng quan về hạt kơ nia 2. Nguồn gốc Tên khác: Cầy, Cốc, Đậu trướng Tên khoa học: Irvingia malayana Oliv. Tên đồng nghĩa: Irvingella harmandiana; I.

oliveri; Irvingia harmandiana; I. Họ: Irvingiaceae Cây kơ nia phân bố rộng rãi tại nhiều quốc gia châu Á như Lào, Campuchia, Thái Lan, Malaysia, Indonesia. Tại Việt Nam, cây kơ nia phân bố từ tỉnh Quảng Nam đến các tỉnh vùng Nam Bộ nhưng tập trung nhiều nhất vẫn là ở vùng Tây Nguyên, chủ yếu là ở Sa Thầy (Kon Tum) và Bản Đôn (Đắk Lắk). ngoài ra còn mọc ở các đảo Phú Quốc, Côn Đảo.

Đặc điểm thực vật học Thân: Kơ nia là cây gỗ lớn thường xanh cao 15-30 m; gốc thường có khía. Vỏ ngoài màu nâu hồng, vỏ bong thành mảnh, thịt vỏ có sạn màu vàng (Võ, 1991). Lá: Lá đơn, mọc chụm ở đầu cành; mặt trên của lá xanh bóng, mặt dưới xanh nhạt, phiến lá hình trái xoan dài 9-11 cm, rộng 4-5 cm, gân bên 11 đôi, khi non lá có màu tím nhạt; cuống dài 1cm, lá kèm hình dùi dài 2-3 cm (Võ, 1991). Hoa: Hoa kơ nia màu trắng, có từ 4 đến 5 cánh, mọc thành chùm ở kẽ lá.

Đĩa mật bao quanh nhụy. Noãn sào 2 buồng. Mùa hoa thường vào tháng 5-6 (Phạm, 2003). Quả hình trái xoan dài 3-4 cm, rộng 2-7 cm, chứa 1 hạt.

Khi chín, quả có màu vàng nhạt. Mùa quả thường vào tháng 9-11 (Hoàng và cộng sự, 2018).1 Hoa kơ nia 4 Hình 2.2 Cây và quả kơ nia 2. Thành phần hoá học Bảng 2.1 Thành phần hóa học cơ bản của hạt kơ nia (Sirisa-ard và cộng sự, 2014) Thành phần Khối lượng/100g phần ăn được Tro 1,79  0.04 g Chất béo thô 66,78  6. Độ ẩm và khoáng chất Độ ẩm của hạt kơ nia được tìm thấy là 2,08  0.

Hàm lượng khá bình thường đối với một loại hạt và nó có thể thay đổi theo các điều kiện môi trường khác nhau. Hàm lượng tro thu được bằng cách nung đến khối lượng không đổi trong ba lần được tìm thấy là 1,79 ± 0,06% (Sirisa-ard và cộng sự, 2014).2 Thành phần khoáng chất của hạt kơ nia (tính trên hàm lượng chất khô) (Bandelier, 2002) Thành phần Hàm lượng (𝛍𝐠/𝐠) Nito 23700 Phospho 2700 Kali 5600 Canxi 1700 Magie 2200 Natri 123 Sắt 108 Đồng 19 Mangan 300 Kẽm 35 Nhôm 29 Selen 1,9 Kơ nia có hàm lượng canxi và sắt khá cao, cho thấy triển vọng của việc bổ sung kơ nia vào các thực phẩm nhằm tăng chất lượng dinh dưỡng. Hàm lượng selen trong kơ nia rất thú vị (1,9 µg / g) vì nguyên tố khoáng chất này có vai trò trong việc ngăn chặn các cuộc tấn công oxy hóa và do đó nó có tác dụng ngăn ngừa ung thư. Hàm lượng selen trong kơ nia cao hơn hẳn so với hạt ngũ cốc (0,11 µg / g), rau xanh (0,01 µg / g), rễ (0,005 µg / g), hoặc trái cây (0,005 µg / g) và gần bằng so với ở đậu tương (0,8-1,3 µg / g) ở Hoa Kỳ (Bandelier, 2002).

Chất béo 6 Hạt kơ nia có hàm lượng chất béo khá cao cụ thể là 66,78  6.19 g/100g phần ăn được trong nghiên cứu của Sirisa-ard và cộng sự (2014) và 70,3 ± 1.1% trong nghiên cứu của Bandelier và cộng sự (2002). Sự chênh lệch về hàm lượng chất béo có thể do tính chất của hạt kơ nia trong các nghiên cứu khác nhau cũng như có sự khác biệt trong quy trình chiết xuất. Hàm lượng cao chất béo trong hạt cho thấy tiềm năng rất lớn của hạt kơ nia trong việc sản xuất dầu thực vật. Các thành phần của chất béo hạt kơ nia  Các acid béo Bảng 2.3 Thành phần acid béo của chất béo hạt kơ nia (Sonwai, 2012) Loại acid béo Hàm lượng acid béo (%) Lauric acid（C12） 46,907 ± 0.084b Tất cả số liệu là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn của phép đo ba lần.

a-c Những giá trị có chữ cái giống nhau thì không khác nhau về mặt ý nghĩa (p ＞ 0,05). 7 Dầu từ hạt kơ nia chứa trên 90% acid béo bão hòa. Loại acid béo chủ yếu là acid lauric (C12) và acid myristic (C14). Acid lauric rất tốt cho sức khỏe vì nó là một chuỗi acid béo mạch trung bình, được cho là sẽ làm tăng lipoprotein tỷ trọng thấp (HDL) cholesterol trong máu (Mensink và cộng sự, 2003) và ngăn chặn sự lắng đọng chất béo thông qua việc tăng cường sinh nhiệt và oxy hóa chất béo (Nagao và Yanagita, 2010).

Lượng acid lauric trong kơ nia xấp xỉ với hàm lượng acid lauric trong dầu dừa và dầu cọ, là hai chất béo lauric quan trọng nhất đối với ngành công nghiệp bánh kẹo (Sonwai, 2012), tuy nhiên dầu dừa và dầu cọ chứa ít acid myristic hơn (~17%) (Bandelier, 2002). Acid myristic hiếm khi có mặt với hàm lượng lớn trong các loại dầu thực vật (Bandelier, 2002). Ngoài ra còn có các acid palmitic, stearic, oleic và behenic. Điều này tạo cho dầu kơ nia một độ đặc cứng với hàm lượng chất béo rắn cao và nhiệt độ nóng chảy cao (Sonwai, 2012).4 Thành phần sterol của chất béo hạt kơ nia (Bandelier, 2002) Thành phần Hàm lượng (%) cholesterol 0.4 ∆7- avenasterol - (-) không phát hiện 8 Thành phần phytosterol của kơ nia tương tự như thành phần của các hạt có dầu khác.

Hàm lượng β-sitosterol của nó cao và gần với hàm lượng của dầu ô liu và hạnh nhân. Tuy nhiên, hàm lượng stigmasterol của nó cao hơn trong dầu ô liu và hạnh nhân. Sitosterol tham gia vào quá trình chuyển đổi acid linoleic thành acid béo không bão hòa đa. Phản ứng này rất cần thiết cho việc chuyển đổi acid béo omega 6 thành prostaglandin và leukotrienes.

Prostaglandin và leukotrienes tham gia vào hệ thống miễn dịch và hỗ trợ giảm các vấn đề huyết khối tĩnh mạch bằng cách giảm kết tập tiểu cầu và giảm các chất chuyển hóa của thuốc chống viêm. β-sitosterol cũng tham gia vào việc giảm mức cholesterol. Trong cơ thể con người, có sự suy giảm sản xuất dehydroepiandrosterone (DHEA) theo tuổi tác. Hormone này chịu trách nhiệm tổng hợp estrogen, progesterone, testosterone, cortisol và những chất khác.

Các báo cáo nghiên cứu gần đây cho thấy β-sitosterol cải thiện các vấn đề về tiết niệu. Stigmasterol là một steroid tự nhiên tham gia vào chuỗi tổng hợp progesterone và androgen (Bandelier, 2002).5 Thành phần tocopherol của chất béo hạt kơ nia (Bandelier, 2002) Thành phần Hàm lượng (%) 𝛼 −tocopherol 10,5 𝛽 −tocopherol - 𝛾 −tocopherol 89,5 𝛿 −tocopherol - (-) không phát hiện Thành phần tocopherol của chất béo hạt kơ nia chứa một lượng lớn 𝛾 −tocopherol (89,5%) và một lượng nhỏ α-tocopherol (10,5%). Và điều đặc biệt là không tìm thấy β- tocopherol và δ-tocopherol trong chất béo hạt kơ nia (Bandelier, 2002). 9 Các chỉ tiêu hóa học của chất béo hạt kơ nia Bảng 2.6 Các chỉ tiêu hóa học của chất béo hạt kơ nia (Sonwai, 2012) Chỉ tiêu Giá trị Chỉ số acid (% tính theo acid oleic) 0,28 ± 0.002c Chỉ số iodine (g Iod/100g dầu） 9,26 ± 0.215b Chỉ số xà phòng hóa (mg KOH/g dầu) 223,86 ± 0.253a Điểm nóng chảy trượt (℃) 38,70 ± 0.000a a-c Những giá trị có chữ cái giống nhau thì không khác nhau về mặt ý nghĩa (p ＞ 0,05) Đặc tính của hàm lượng chất béo rắn Hàm lượng chất béo rắn được đo ở một nhiệt độ nhất định thể hiện phần trăm chất béo rắn kết tinh ở nhiệt độ cụ thể đó.

Biểu đồ hàm lượng chất béo rắn theo nhiệt độ cũng cung cấp thông tin về hành vi nóng chảy của chất béo (Sonwai, 2012). Hàm lượng chất béo rắn của hạt kơ nia khá cao nguyên nhân là do các acid béo không bão hòa có hàm lượng thấp. Ở khoảng nhiệt độ 15-30℃, hàm lượng chất béo rắn của kơ nia gần như không thay đổi khi nhiệt độ tăng lên, cho thấy rằng nó có thể chống lại nhiệt độ cao và nó thể hiện đặc tính nóng chảy mạnh trong khoảng từ 30 đến 40℃. Tuy nhiên có sự khác nhau về đặc tính nóng chảy ở các giống kơ nia khác nhau, kơ nia của Campuchia tan chảy hoàn toàn ở khoảng 35℃ trong khi sự tan chảy hoàn toàn của kơ nia Thái Lan chỉ xảy ra trên 40℃ (Sonwai, 2012).

Protein và carbohydrate Hàm lượng protein và carbohydrate của hạt kơ nia khá thấp và chưa được khai thác nhiều trong các nghiên cứu khoa học.7 Các amino acid trong protein của hạt kơ nia (Bandelier, 2002) Thành phần Hàm lượng (%) Acid aspartic 8. Công dụng của hạt kơ nia Quả kơ nia khi chín có vị ngọt ăn được và nhân hạt cũng ăn được. Theo y học, kơ nia có vị chua thơm, tính mát, không độc. Có tác dụng chỉ thũng, trừ đờm, trục hàn, tiêu cốc thực (Võ, 1991).

Dầu từ hạt kơ nia có tiềm năng được sử dụng trong thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm (Jaipetch và cộng sự, 2019). 90% acid béo dầu kơ nia bão hòa với 41,8% acid myristic và 42% acid lauric. Trong số các loại dầu được sử dụng trong công nghiệp, chỉ có dầu của cây cọ và cùi dừa có hàm lượng acid lauric lớn như vậy, rất ít hạt có dầu có lượng acid myristic lớn như vậy. Nó cũng có hàm lượng rắn giảm đột ngột tương tự như của bơ ca cao nhưng ở nhiệt độ 39 °C so với 33°C ở bơ ca cao.

Thành phần sterol và tocopherol của kơ nia cũng rất thú vị, giúp giảm cholesterol và hỗ trợ điều trị các bệnh tim mạch hoặc ung thư (Sonwai và Ponprachanuvut, 2012). Ngoài ra, nghiên cứu của Kang và cộng sự (2017) cho thấy việc bổ sung dầu kơ nia và bột lá Flemingia ở mức 2,5% tổng cơ chất trong khẩu phần có thể ức chế quá trình sinh metynogenesis trong dạ cỏ ở bò sữa Holstein. Kết quả này cho thấy tiềm năng sử dụng dầu kơ nia và bột lá Flemingia như một chất bổ sung để cải thiện quá trình lên men dạ cỏ cho gia súc nhai lại. Ở Indonesia, chiết xuất từ vỏ cây kơ nia được sử dụng trong y học dân gian để chữa ung thư và các triệu chứng sốt rét bằng cách ngâm 3-5 lát vỏ cây kơ nia trong một cốc nước nóng, để yên trong 5 phút rồi uống (Widiyantoro và cộng sự, 2013).

Ở Campuchia, vỏ cây được sử dụng trong toa thuốc bổ, dùng cho phụ nữ mới sinh đẻ uống cho khỏe (Võ, 1991). Gỗ cây kơ nia có màu vàng nhạt, khi khô rất cứng. Gỗ này dễ bị mối mọt và cong vênh nên ít được sử dụng trong xây dựng, nó có thể dùng làm đồ nội thất, làm thớt. Khi được đốt, gỗ cho loại than tốt.

Tình hình nghiên cứu về hạt kơ nia 2.