Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và thiết bị chưng cất và trích ly nhựa dầu hồ tiêu có sử dụng Enzim pdf

Viện Công nghiệp Thực phẩm
Bộ môn Công nghệ chế biến dầu










Báo cáo khoa học
Giai đoạn 2003 2004


đề mục:
nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và thiết bị chng cất
và trích ly nhựa dầu hồ tiêu có sử dụng enzim

đề tài: KC-04-07





Chủ nhiệm đề mục: TS. Nguyễn Văn Chung
Đơn vị: Bộ môn Công nghệ chế biến dầu
Viện Công nghiệp Thực phẩm

Hà nội 3/2004
Viện Công nghiệp Thực phẩm
Bộ môn Công nghệ chế biến dầu










Báo cáo khoa học
Giai đoạn 2003 2004


đề mục:
nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và thiết bị chng cất
và trích ly nhựa dầu hồ tiêu có sử dụng enzim

đề tài: KC-04-07

Chủ nhiệm đề mục: TS. Nguyễn Văn Chung
Đơn vị: Bộ môn Công nghệ chế biến dầu
Viện Công nghiệp Thực phẩm








Hà nội 3/2004
Mục lục
Trang
Phần Mở đầu 2
1. Sơ lợc về sản phẩm nhựa dầu hồ tiêu 2
2. Mục tiêu của đề tài 3
Phần II. Tổng quan 4
2.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu của các đề tài cấp Bộ 1998 và 2000 4
2.2. Kỹ thuật khai thác tinh dầu hồ tiêu 5
2.3. Kỹ thuật trích ly nhựa dầu hồ tiêu 7
2.4. Piperin tinh thể và giá trị kinh tế 15
2.5. Kỹ thuật ứng dụng chế phẩm -amylaza 17
Phần III. Phơng pháp nghiên cứu 22
3.1. Nguyên liệu 21
3.2. Thiết kế mô hình thiết bị 21
3.3. Xác định hiệu quả của enzim trong quá trình chng cất tinh dầu hồ tiêu 21

3.4. Xác định chất lợng nhựa dầu hồ tiêu 22
3.5. Xác định hàm lợng tinh bột 23
Phần III. Kết quả và thảo luận 24
4.1. Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm enzim -amylaza 24
4.2.Thiết kế dây chuyền thiết bị sản xuất thực nghiệm 31
4.3. Kết quả chng cất và trích ly nhựa dầu trên thiết bị thực nghiệm 33
kết luận 34
phụ lục

1
Phần I
Mở đầu
1. Sơ lợc về hồ tiêu và sản phẩm nhựa dầu hồ tiêu.
Hồ tiêu có tên khoa học Pipenigrum L. thuộc họ Trầu không. Cây hồ tiêu
đợc xếp vào loại cây lâu năm, trồng bằng hạt, thân leo trên các nhánh cây khác.
Sản lợng hồ tiêu của nớc ta năm 2002 đạt trên 60.000tấn, xuất khẩu đạt 40.000
tấn chủ yếu là tiêu nguyên hạt. Trên thị trờng có hai loại sản phẩm, hồ tiêu trắng
và hồ tiêu đen. Hồ tiêu trắng (còn gọi là tiêu sọ) đợc làm từ hồ tiêu đen bằng cách
bóc vỏ ngoài khi quả hái xuống còn tơi. Cứ 130 kg hạt tiêu đen làm đợc 100 kg
hạt tiêu trắng, vì vậy giá hạt tiêu trắng cao hơn, đôi khi gấp đôi giá hạt tiêu đen.
Hạt tiêu đen có cấu trúc cơ học gồm hai phần, lớp vỏ ngoài màu đen và nhăn
đợc tạo bởi lớp thịt quả khi phơi khô, chứa phần lớn lợng tinh dầu bay hơi của
hạt, tạo mùi thơm của hạt tiêu. Phần trong là nhân (chính là hạt tiêu trắng hay tiêu
sọ), chứa tới 40% tinh bột, một ít dầu không bay hơi và phần chất cay từ 3-6% là
piperin, tạo vị cay đặc trng của hạt tiêu. Hạt tiêu đợc sử dụng chế biến thức ăn
hàng ngày và trong công nghiệp chế biến thực phẩm. Tinh dầu hồ tiêu đợc sử dụng
làm nguyên liệu sản xuất chất thơm cho mỹ phẩm, thuốc lá, phối chế các loại gia vị
thực phẩm và nhiều mục đích công nghiệp khác. Nhựa dầu hồ tiêu là sản phẩm thu
đợc bằng phơng pháp trích ly hạt tiêu xay, chứa lợng tinh dầu thơm và chất cay
đặc trng. Sản phẩm nhựa dầu hồ tiêu từ lâu đợc nghiên cứu sản xuất và lu hành

trên thị trờng thế giới với chất lợng sản phẩm khác nhau, tuỳ thuộc nhà sản xuất
và yêu cầu của khách hàng. Nhìn chung, nhựa dầu hồ tiêu thờng có tiêu chuẩn nh
sau:
Hàm lợng tinh dầu bay hơi: 15 18 %
Hàm lợng piperin 35 45%
Ngoài ra còn có các chất mang nh propyleneglycol pha loãng, dextrin tạo dạng bột
để dễ sử dụng. Các sản phẩm dạng này đợc sản xuất nhiều ở ấn độ, Inđônêxia

2
đợc chào bán với giá rất khác nhau, nhng tiêu chuẩn cơ bản vẫn là hàm lợng
tinh dầu thơm và hàm lợng piperin.
ở nớc ta, sản phẩm nhựa dầu hồ tiêu đã đợc nghiên cứu và xác định đợc các
thông số chất lợng nhựa dầu thu đợc từ các loại hồ tiêu khác nhau nh tiêu Quảng
Trị, Phú Quốc, Buôn Ma Thuột, xác định các loại hồ tiêu nớc ta có thể sử dụng sản
xuất nhựa dầu hồ tiêu.
2. Mục tiêu của đề tài.
Nhìn chung các kết quả nghiên cứu đã kết luận tơng đối đầy đủ các khía cạnh
công nghệ trong quy trình sản xuất nhựa dầu hồ tiêu từ nguyên liệu hồ tiêu của
nớc ta. Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là sản phẩm cha đợc sản xuất trên quy mô thực
nghiệm với mô hình thiết bị đồng bộ để có thể rút ra đợc những thông số mang
tính kinh tế kỹ thuật. Nói cách khác, cần thực hiện một mô hình thiết bị trình diễn
với công nghệ đã tìm ra. Do đó, mục tiêu của đề tài đặt ra là:
Nghiên cứu kỹ thuật ứng dụng enzim -amylaza vào quá trình chng cất tinh
dầu trong thiết bị thực nghiệm. Xác định hiệu quả của enzim sử dụng trên thiết
bị và so và so sánh với kết quả trên dụng cụ thí nghiệm.
Thiết kế mô hình thiết bị chng cất tinh dầu hồ tiêu thích hợp với quy mô vừa và
nhỏ, mức độ cơ giới trung bình.
Thiết kế chế tạo mô hình thiết bị trích ly hồi lu sản xuất nhựa hồ tiêu từ bã đã
chng cất tinh dầu.
Tính toán các thông số kinh tế kỹ thuật cho sản phẩm nhựa dầu hồ tiêu thu đợc,

chi phí nhiên liệu, nguyên vật liệu, công lao động, xây dựng giá thành sản phẩm.
Xây dựng mô hình công nghệ thiết bị quy mô thực nghiệm và sản xuất trình diễn
sản phẩm nhựa dầu hồ tiêu.
Bớc đầu giới thiệu sản phẩm nhựa dầu hồ tiêu cho các cơ sở sản xuất chế biến
thực phẩm và chào hàng xuất khẩu.

3
Phần 2. Tổng quan
2.1. Tóm tắt một số kết quả nghiên cứu thuộc đề tài cấp Bộ năm 1998 và 2000.
Trong nội dung nghiên cứu đề tài cấp Bộ năm 1998 và 2000, nhóm đề tài thuộc Bộ
môn Hơng liệu và Gia vị Viện Công nghiệp thực phẩm đã tiến hành nghiên cứu
thăm dò về chất lợng hồ tiêu một số tỉnh phía Nam, thu đợc các kết quả nh sau.
1) Xác định chất lợng các loại nguyên liệu hồ tiêu nớc ta tại các vùng trồng
khác nhau đủ tiêu chuẩn kỹ thuật kinh tế để sản xuất nhựa dầu xuất khẩu, tơng
đơng với các sản phẩm cùng loại trên thị trờng thế giới.
Hàm lợng tinh dầu: 2,6-3,2 %.
Hàm lợng nhựa: 9,17 %.
Hàm lợng Piperine trong nguyên liệu: 5-6 %.
Hàm lợng Piperine trong nhựa: 52-56 %.
Hàm lợng tinh bột trung bình: 42%.
2) Các thông số kỹ thuật của quá trình công nghệ.
Độ nghiền mịn của nguyên liệu chng cất và trích ly là 0,35mm.
Tỷ lệ độn trấu vào bột tiêu xay là 16%, làm tăng hiệu suất tinh dầu chng cất từ
7-9 %.
Tốc độ chng cất 14% thể tích thiết bị/ giờ.
Thời gian chng cất đạt hiệu suất tối đa 180 phút.
Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu: 5/1, thời gian trích ly 1 lần là 90 phút ở nhiệt độ
78
0
C, thu hồi 75% dung môi.

Hiệu suất nhựa thu đợc 11,5% so với nguyên liệu.
Phơng pháp phân tích chất lợng nhựa trong sản xuất đợc chọn là đo quang
phổ trên máy UV, đạt độ chính xác kỹ thuật, nhanh và ít tốn kém.
3) Chọn thiết bị chng cất là loại chng cất bằng hơi có nồi hơi riêng và giỏ chứa
nguyên liệu. Thiết bị trích ly kiểu hồi lu với dung môi cồn công nghiệp.

4
4) Đa ra quy trình công nghệ dự kiến sản xuất nhựa dầu hồ tiêu với giải pháp kỹ
thuật trộn 16% trấu vào nguyên liệu trớc khi chng cất.
5) Xác định vai trò của enzim -amylaza trong quá trình chng cất tinh dầu hồ
tiêu.
Hiệu suất tinh dầu chng cất thu đợc tăng 8.1% khi sử dụng 0,2% Termamyl
trong quá trình chng cất.
Bã chng cất sử dụng Termamyl cho hiệu suất nhựa tăng 2%.
2.2. Kỹ thuật khai thác tinh dầu hồ tiêu
Kỹ thuật chng cất tinh dầu hồ tiêu.
Tinh dầu hồ tiêu thuộc loại tinh dầu nhẹ hơn nớc, dễ dàng đợc cất ra bằng
phơng pháp chng cất theo hơi nớc. Trên thế giới hiện nay đều sử dụng phơng
pháp chng cất theo hơi nớc.
Chng cất theo hơi nớc là quá trình chuyển khối trong đó hai hay nhiều cấu tử
chất lỏng không hoà tan lẫn nhau tạo thành hỗn hợp hơi đẳng phí ở nhiệt độ thấp
hơn nhiệt độ sôi của cấu tử có nhiệt độ sôi thấp nhất. Do nhiệt độ sôi của hầu hết
các cấu tử trong các loại tinh dầu đều cao hơn nhiệt độ sôi của nớc nên nhiệt độ
trong quá trình chng cất đều thấp hơn 100
0
C, do đó không làm phân huỷ thành
phần các chất thơm trong tinh dầu.
Chng cất tinh dầu theo hơi nớc đợc tiến hành trong các thiết bị có nguyên lý
hoạt động giống nhau, các chi tiết chế tạo có thể khác nhau tuỳ theo loại nguyên
liệu. Sơ đồ thiết bị chng cất tổng quát cho các loại nguyên liệu nh hình 2.

1 5 9 8
2 6 7
3
4

5
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý thiết bị chng cất tinh dầu.
1. Nồi chng cất 2. Nguyên liệu tinh dầu. 3. Vỉ ngăn.
4. Hơi nớc bão hoà. 5. Thùng ngng tụ. 6. ống xoắn ruột gà.
7. Thiết bị phân ly. 8. Tinh dầu ra. 9. Nớc ngng.
Theo cấu tạo và tính chất hoạt động của quá trình chng cất ngời ta phân chia
thành các kiểu chng cất tinh dầu, mỗi loại đều có đặc tính và công dụng phù hợp
với điều kiện công nghệ hoặc tính chất của nguyên liệu tinh dầu.
Chng cất trực tiếp với nớc (hình 2.2.a.): nguyên liệu đợc cho vào nồi cất cùng
với lợng nớc thờng gấp từ 9-10 lần lợng nguyên liệu. Nhiệt đợc cấp trực tiếp
phía dới đáy nồi. Phơng pháp này thờng gặp trong các thiết bị chng cất thủ
công, áp dụng và chế tạo thiết bị đơn giản. trong phòng thí nghiệm cũng hay áp
dụng để kiểm tra hàm lợng tinh dầu của nguyên liệu.
Chng cất với hơi nớc gián tiếp (hình 2.2.b.): nguyên liệu đợc đặt trên mặt lới
phía trên, không tiếp xúc trực tiếp với nớc. Nhiệt đợc cấp trực tiếp phía dới đáy
nồi bằng các loại nhiên liệu củi, than. Hơi nớc từ nồi nấu phía dới đi lên và hỗn
hợp với tinh dầu tạo thể hơi đi ra thùng ngng. Kiểu chng cất này tránh cho
nguyên liệu bị ngâm quá lâu trong nớc, có thể dẫn đến biến đổi chất lợng tinh
dầu. Phơng pháp này phù hợp với các xởng sản xuất thủ công quy mô nhỏ.
Chng cất bằng hơi gián tiếp có nồi hơi riêng (hình 2.2.c.): đây là kiểu chng cất
trong các thiết bị công nghiệp, thực chất cũng là phơng pháp chng cất với hơi
gián tiếp. Hơi nớc đợc dẫn từ lò hơi cách xa khu vực chng cất nên đảm bảo an
toàn về phòng cháy. Mặt khác, hơi nớc cung cấp từ lò hơi cho áp suất và nhiệt độ

ổn định, có thể điều chỉnh tốc độ chng cất rất nhanh chóng và chính xác.





6



Hình 2.2.a. Hình 2.2.b. Hình 2.2.c
Trong công nghiệp thờng hay sử dụng thiết bị chng cất kiểu giỏ chứa, trong đó
các giỏ chứa nguyên liệu đợc chế tạo rời và có nhiều giỏ kèm theo một thiết bị.
Khi một mẻ nguyên liệu đang đợc chng cất tinh dầu thì mẻ khác đã sẵn sàng, để
thay nguyên liệu mới chỉ cần nhấc giỏ trong thiết bị ra và cho giỏ khác vào.









Hình 2.2.d. Giỏ chứa nguyên liệu Hình 2.2.e. Mặt cắt dọc thành thiết bị
có giỏ chứa nguyên liệu
Phần thiết bị trong công nghệ khai thác tinh dầu có tính chất rất quan trọng quyết
định đến hiệu suất thu hồi tinh dầu sau khi chng cất ra là thiết bị phân ly. Sau khi
đợc chng cất ra, hỗn hợp hơi nớc và tinh dầu ngng tụ, các hạt tinh dầu tách ra
khỏi nớc dới dạng các hạt nhỏ phân tán trong nớc. Do có sự khác nhau về tỷ

trọng nên tinh dầu nhẹ hơn nớc sẽ nổi lên trên. Tốc độ lắng tuỳ thuộc sự chênh
lệch tỷ trọng, nhiệt độ nớc ngng, cấu tạo thiết bị phân ly. Đối với các loại tinh
dầu nhẹ hơn nớc nh tinh dầu hồ tiêu thì nhiệt độ nớc ngng càng thấp, hiệu
suất phân ly càng cao. Thiết bị phân ly có cấu tạo đặc biệt tuỳ theo tính chất của
từng loại tinh dầu, quyết định đến hiệu suất tinh dầu thu đợc sau khi đã đợc

7
chng ra theo hơi nớc. Có hai loại tinh dầu, nặng hơn và nhẹ hơn nớc, do đó cấu
tạo của thiết bị phân ly cũng đợc chế tạo phù hợp. Nguyên lý cấu tạo của hai loại
thiết bị này đợc mô tả nh hình 2.3.



1 1
2 5 2
3 6 5
4 4
3 6

Hình 2.3.1 Hình 2.3.2
1. Hỗn hợp nớc tinh dầu. 2. ống dẫn. 3. Nớc phân ly chảy ra
4. Lớp nớc. 5. Lớp tinh dầu. 6. Tinh dầu chảy ra.
Hình 2 3.1 là thiết bị phân ly cho các loại tinh dầu nhẹ hơn nớc, còn thiết bị nh
hình 2.3.2. dùng cho các loại tinh dầu nặng hơn nớc. Tinh dầu hồ tiêu thuộc loại
nhẹ hơn nớc nên dùng thiết bị phân ly kiểu 2.3.1. Trong trờng hợp một số loại
tinh dầu có tỷ trọng gần với nớc nên hiệu suất phân ly kém, ngời ta phải dùng
các biện pháp phụ trợ nh bổ sung một số chất điện ly vào nớc nh muối ăn, axit
xitric để làm tăng tỷ trọng của nớc, giúp cho tinh dầu đợc phân ly tốt hơn. Tinh
dầu hồ tiêu có tỷ trọng trung bình là 0,870 nên phân ly tốt ở nhiệt độ từ 25-35
0

C, là
điều kiện nhiệt độ trung bình của thời tiết nớc ta.
Nguyên tắc hoá lý của các quá trình chng cất tinh dầu có thể đợc giải thích trên
cơ sở quá trình chng cất hai cấu tử không tan lẫn. Giả sử ta có hai chất lỏng A và
B không tan lẫn, cấu tử A là nớc, ta có hỗn hợp hơi của hai cấu tử trên bề mặt với
áp suất tổng là áp suất hơi riêng phần của từng cấu tử.

8
P = p
a
+ p
b

Trong trờng hợp chng cất tinh dầu theo hơi nớc, vì tinh dầu là hỗn hợp của
nhiều cấu tử, do đó áp suất tổng của hỗn hợp hơi chng cất sẽ là tổng áp suất hơi
riêng phần của tất cả các câú tử.
P = P
A
+ P
B
+ P
C
+ P
D
+
Trong đó các cấu tử B, C, D, là các cấu tử hợp thành của tinh dầu. Theo nguyên
tắc nếu nhiệt độ sôi của cấu tử X nào đó trong thành phần tinh dầu là thấp nhất thì
cấu tử X sẽ đợc chng cất ra trớc trong lợng nớc ngng đầu tiên, tiếp theo sẽ
là các cấu tử khác theo nguyên tắc nh vậy cho đến khi hết lợng tinh dầu trong
nguyên liệu. Tuy nhiên trong thực tế do cấu trúc tế bào thực vật, tinh dầu phân bố

trong các túi và nằm rải rác ở các mô khác nhau nên các cấu tử đợc cất ra không
phải hoàn toàn theo trật tự nhất định. Có thể thấy nếu trớc khi chng cất, tinh dầu
đợc giải phóng khỏi cấu trúc mô càng nhiều thì quá trình chng cất càng nhanh
và đạt hiệu suất càng lớn, vì thế nguyên liệu chng cất phải đợc nghiền, cắt nhỏ
trớc khi chng cất, mức độ nghiền mịn tuỳ thuộc tính chất của từng loại nguyên
liệu đợc xác định trên cơ sở thực nghiệm và tính toán. Hiệu suất và tốc độ chng
cất còn phụ thuộc liên kết của các cấu tử tinh dầu với các thành phần khác trong
cấu trúc thực vật của nguyên liệu nh các chất gluxit, dầu béo, protein. Những chất
này trong nhiều trờng hợp ngăn cản sự xâm nhập của hơi nớc vào khối nguyên
liệu và làm chậm sự hoá hơi của tinh dầu theo hơi nớc.
Một công trình nghiên cứu về công nghệ khai thác tinh dầu hồ tiêu đáng chú ý nhất
là công trình của nhóm nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm nghiên cứu khu vực
của ấn độ, kết quả cho biết nếu xử lý hạt tiêu bằng nhiệt độ ở 100-150
0
C trong thời
gian 15-30 phút làm thay đổi không đáng kể hàm lợng tinh dầu và thành phần
chất thơm nhng lại tạo ra mùi thơm hấp dẫn hơn khi đánh giá cảm quan. ở Việt
nam, từ lâu nhân dân ta đã có thói quen truyền thống sử dụng hạt tiêu rang chín
sau đó mới xay để sử dụng vào các món ăn. hạt tiêu rang cho mùi thơm dịu, trầm
mùi hơn hạt tiêu sống. Quá trình xử lý nhiệt làm giải phóng liên kết hoá lý giữa

9
các tecpen và các hợp chất glucozit, do đó một số cấu tử mới xuất hiện trong mẫu
tinh dầu chng cất đợc so với mẫu không xử lý nhiệt [22]. Mặt khác hạt tiêu đợc
xử lý nhiệt có hàm ẩm thấp hơn nhiều so với hạt tiêu sống nên khi xay kích thớc
của hạt đều và tốn ít năng lợng xay hơn.
Chng cất tinh dầu hồ tiêu trong dụng cụ thí nghiệm với lợng mẫu nhỏ từ vài chục
đến vài trăm gam là công việc tơng đối dễ dàng. Chỉ cần xay nhỏ hạt tiêu khô và
tiến hành chng cất với lợng nớc chng gấp 10 lần khối lợng nguyên liệu trong
thời gian 6- 12 giờ có thể thu đợc lợng tinh dầu tuyệt đối trong mẫu. Tuy nhiên,

việc thực hiện chng cất tinh dầu hồ tiêu trong thiết bị công nghiệp có quy mô vài
chục đến vài trăm kilogam nguyên liệu một đợt là khá phức tạp và khó đạt hiệu
suất cao. Trong bột hồ tiêu xay khi chng cất, lợng tinh bột chiếm tới 40% khối
lợng bị hồ hoá khi tiếp xúc với hơi nớc ở nhiệt độ 100
0
C tạo thành khối hồ cản
trở rất nhiều sự hoá hơi của tinh dầu. Khi áp dụng phơng pháp chng cất theo hơi
nớc đối với tinh dầu hồ tiêu cần phải áp dụng kỹ thuật loại trừ ảnh hởng của
hiện tợng hồ hoá bởi tinh bột trong hạt tiêu. Đây chính là vấn đề đặt ra cần giải
quyết trong nội dung đề tài này.
Trong các tài liệu cha thấy nêu cụ thể các giải pháp kỹ thuật để giải quyết vấn đề
hồ hoá tinh bột trong nguyên liệu bột tiêu xay. Các kỹ thuật chi tiết trong quá trình
chng cất đối với mỗi loại nguyên liệu là những bí quyết riêng, nhng trong trờng
hợp đối với hồ tiêu về nguyên tắc có thể khắc phục hiện tợng hồ hoá trong quá
trình chng cất bằng hai cách:
- Cấu tạo thiết bị đợc biến đổi, chủ yếu là phần chứa nguyên liệu sao cho sự tiếp
xúc của hơi nớc đối với các lớp nguyên liệu đạt mức tối đa.
- Dùng các biện pháp công nghệ hoá học, cơ học nhằm loại bỏ hoặc giảm thiểu ảnh
hởng của hiện tợng hồ hoá trong bột hồ tiêu đem chng cất.
Trong đề tài này, biện pháp thay đổi công nghệ là mục tiêu nghiên cứu mà hớng
giải quyết là ứng dụng chế phẩm sinh học Termamyl (- amylaza) để thuỷ phân
tinh bột loại trừ hiện tợng hồ hoá, sử dụng chất độn làm tăng độ xốp làm tăng

10
cờng khả năng tiếp xúc của hơi nớc với các lớp nguyên liệu trong thiết bị chng
cất.
2.3. Kỹ thuật trích ly nhựa dầu hồ tiêu.
Trích ly là một quá trình công nghệ đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, đặc
biệt là trong công nghệ chiết xuất các hợp chất thiên nhiên. Lý thuyết về quá trình
trích ly đợc nghiên cứu và phát triển từ rất sớm khi ngành công nghiệp hoá chất

phát triển. Nguyên lý chung của mọi quá trình trích ly là dựa vào tính hoà tan chọn
lọc của một chất trong một chất lỏng khác đợc gọi là dung môi. Một hệ trích ly có
thể là:
- Trích ly lỏng - rắn: chất cần hoà tan là chất rắn, còn dung môi là chất lỏng. Các
chất rắn cần trích ly có độ hoà tan tốt hơn trong dung môi so với các chất rắn khác
trong một hỗn hợp chất rắn hoặc trong cấu trúc thực vật. Quá trình trích ly lỏng
rắn thờng gặp trong công nghệ trích ly các hợp chất thiên nhiên nh dầu béo, tinh
dầu, các chất màu và các hoạt chất khác.
- Trích ly lỏng lỏng : là quá trình hoà tan chọn lọc một chất trong một hỗn hợp
chất lỏng vào dung môi xác định. Khi muốn thu hồi các cấu tử tinh dầu tan trong
nớc, ngời ta sử dụng ête dầu hoả (ete petrol) để chiết. Các chất tan trong nớc
chuyển từ nớc sang ête do ái lực hoà tan của tinh dầu với ête lớn hơn với nớc. ête
và nớc không tan lẫn phân ly thành hai lớp. Lớp nớc nặng hơn ở phía dới dễ
dàng đợc tháo ra. Loại trích ly này đợc áp dụng khi muốn thu hồi một phần tinh
dầu bị tan theo nớc ngng.
Trích ly nhựa dầu hồ tiêu cũng dựa trên nguyên tắc chung của công nghệ trích ly
truyền thống nh mọi công nghệ trích ly các hợp chất thiên nhiên khác. Song với
mỗi loại nguyên liệu có tính chất riêng về cấu trúc thực vật, bản chất hoá học hoạt
chất cần lấy ra và các chất khác đi kèm theo trong quá trình trích ly. Chọn ra một
loại hình trích ly phù hợp đối với loại nguyên liệu là một bài toán nhằm giải quyết
vấn đề tìm thông số kỹ thuật của mỗi công đoạn sao cho hiệu quả trích ly cao nhất
với các chi phí thời gian, nhiên liệu ít nhất và thiết bị phù hợp dễ chế tạo và vận

11
hành trong quá trình sản xuất. Mỗi loại hình công nghệ trích ly còn phụ thuộc vào
quy mô sản xuất, nếu quy mô càng lớn càng đòi hỏi công nghệ và thiết bị hiện đại.
Các nớc sản xuất nhựa dầu hồ tiêu những năm trớc đây thờng dùng dung môi
Dicloetan hoặc hỗn hợp với cồn etylic cho hiệu suất và năng suất cao nhng thiết
bị đòi hỏi những yêu cầu kỹ thuật cao hơn nhằm loại bỏ d lợng Dicloetan trong
sản phẩm cuối cùng. Hiện nay với quan điểm về an toàn thực phẩm và môi trờng,

dicloetan không còn đợc dùng làm dung môi mà chỉ dùng cồn êtylic.
Sau thời gian chng cất kéo dài từ 120 phút đến 180 phút kết thúc, bã hạt tiêu đợc
sấy khô và xay lại để tránh vón cục, đem trích ly bằng dung môi. Bảng 2.3. cho
thấy hiệu quả trích ly so sánh giữa một số loại dung môi mà các tác giả đã thử
nghiệm đối với bột hồ tiêu xay.
Bảng 2.3. Hiệu quả trích ly của một số loại dung môi.
T/T Loại dung môi tỷ lệ
dg. môi - ng. Liệu
Hiệu suất
Oleoresin (%)
Piperin
%
1 Etylic 96 1,28 : 1 14,6 53,4
2 Dicloetan 1,25: 1 11,9 55,4
3 Al : DE ( 1: 1) 1,25 : 1 13,2 54,8
(Al: DE =alcohol-Dicloetan).
Bảng trên cho thấy hiệu quả của các loại dung môi khác nhau. Rợu êtylic cho
hiệu suất cao hơn do kéo theo các hợp chất polysacarit, nhựa, nhng cũng làm cho
tỷ lệ hàm lợng piperin giảm xuống. Dicloetan hoà tan chọn lọc piperin rất tốt,
nhng nó là loại dung môi rất độc vì thành phần chứa clo. Các nghiên cứu về quá
trình công nghệ trích ly nhựa dầu hồ tiêu trớc đây thờng lấy hiệu quả kinh tế làm
chỉ tiêu chủ yếu, các dung môi đợc dùng nhiều thờng chứa các hợp chất hữu cơ
có hại cho sức khoẻ và môi trờng. Hiện nay các nớc chỉ còn dùng rợu êtylíc Vì
vậy các điều kiện công nghệ với các thông số kỹ thuật đợc thay đổi theo.
Các phơng pháp trích ly truyền thống đợc sử dụng bao gồm:

12
- Trích ly tĩnh (ngâm nguyên liệu trong dung môi cho đến khi đạt nồng độ chất hoà
tan bão hoà).
- Trích ly có khuấy. Dung môi và nguyên liệu không thay đổi trong cùng một thiết

bị trong suốt thời gian trích ly. Hiệu quả trích ly đợc tăng cờng nhờ cánh khuấy.
- Trích ly hồi lu. Dung môi đợc hồi lu hoặc chảy xuôi chiều hay ngợc chiều
nguyên liệu theo nhiều cấp nhằm đạt năng suất cao. Nguyên liệu trong trờng hợp
này là pha tĩnh, dung môi đợc lần lợt chảy qua các lớp nguyên liệu sao cho đến
khi ra đợc bão hoà chất tan.

Chiều dung môi





Chiều nguyên liệu kết thúc trích ly
Hình 2.4. Trích ly nhiều bậc
-Trích ly ở điều kiện áp suất cao. Phơng pháp này thờng áp dụng trong điều kiện
đòi hỏi nhiệt độ đặc biệt, có thể rất cao hoặc nhiệt độ thấp nh trờng hợp dùng
dung môi CO
2
lỏng. Đây là một trong những công nghệ hiện đại nhất cho sản
phẩm hoàn hảo, các chất lấy ra mang hoàn toàn đặc tính thiên nhiên. Tuy nhiên giá
thành lại quá cao so với giá trị cần thiết của sản phẩm.
Các tài liệu gần đây nhất cho biết phơng pháp phổ biến nhất đang đợc sử dụng
để trích ly nhựa dầu hồ tiêu vẫn là trích ly dung môi nóng trong các thiết bị trích ly
liên tục nhiều bậc sử dụng dung môi cồn êtylic. Đây là phơng pháp rẻ tiền và dễ
thực hiện cơ giới hoá, có thể thực hiện ở nhiều quy mô nhỏ vừa và lớn, giá thành
sản phẩm phù hợp. Mặc dù vậy quy trình thực hiên cụ thể vẫn mang tính chất bí
quyết công nghệ của từng nớc, có tính chất quyết định đến giá cả sản phẩm tạo ra.

13
Do đó việc nghiên cứu cụ thể các giải pháp kỹ thuật của công nghệ phù hợp và

mang đặc tính riêng vẫn là nhu cầu cần thiết khi xây dựng một công nghệ đối với
việc sản xuất sản phẩm nh nhựa dầu hồ tiêu ở nớc ta.
Cấu tạo thiết bị trích ly bằng CO
2
lỏng
1. Van áp suất cao
2. Đồng hồ áp lực
3. ống làm lạnh
4. Cửa sổ bằng saphia
5. Bình trích ly thuỷ tinh
có ống xiphông
6. Nồi thuỷ tinh có kiềng
7. Nồi cách thuỷ




Hình 2.5. Thiết bị trích ly bằng CO
2
lỏng [14]
Với những tiền đề trên và kết hợp với thực tiễn sản xuất ở nớc ta, cần nghiên cứu
áp dụng công nghệ sản xuất oleoresin hạt tiêu theo hớng hiệu quả kinh tế kỹ
thuật. Vì vậy đề tài đã chọn hớng nghiên cứu qui trình công nghệ sản xuất dầu
nhựa hạt tiêu bằng phơng pháp chng cất tinh dầu theo hơi nớc kết hợp trích ly
bằng rợu êtylic. Trong công nghệ chú trọng nâng cao hiệu quả quá trình bằng một
số giải pháp kỹ thuật, ứng dụng chế phẩm sinh học vào công nghệ, đặc biệt trong
quá trình chiết tách tinh thể piperin. Chế phẩm sinh học đợc sử dụng trong nghiên
cứu là enzim -amylaza, có tên thơng phẩm là Termamyl, đợc sử dụng nhiều
trong công nghiệp rợu, bia để thuỷ phân tinh bột trong quá trình đờng hoá.
Việc áp dụng chế phẩm sinh học để nâng cao hiệu quả quá trình công nghệ là một

bớc cải tiến quan trọng, vừa nâng cao hiệu suất vừa có tác dụng làm sạch phế liệu

14
ngay từ trong quy trình công nghệ. Cụ thể là bã chng cất tinh dầu hồ tiêu và sau
đó trích ly nhựa đã đợc làm sạch bởi enzim, loại bỏ phần lớn thành phần tinh bột
có thể lên men gây thối rữa bã thải trong khi chờ xử lý để tiêu huỷ.
2.4. Piperin tinh thể và giá trị kinh tế.
Piperin là hợp chất alcaloit tồn tại ở dạng tinh thể hình kim ở nhiệt độ thờng, có
vị cay nóng, không màu, có tính kiềm nhẹ. Công thức phân tử là C
17
H
19
O
3
N.
Công thức cấu tạo của piperin [21]

O

O C
N
O

Piperin có tác dụng dợc lý và sinh học [10], với liều lợng nhỏ làm tăng tiết dịch
vị dạ dày và khả năng tiêu hóa, làm thay đổi nhịp tim và tác động lên hệ tuần hoàn,
đóng vai trò chất chống oxi hoá trong oleoresin sử dụng trong thực phẩm [35], là
nguyên liệu tổng hợp chất thơm sử dụng trong công nghiệp mỹ phẩm. Hỗn hợp
nhựa dầu hồ tiêu có tác dụng xua đuổi côn trùng, nhất là gián, kiến và một số loại
sâu bọ khác. Ngời ta sử dụng nhựa dầu hồ tiêu trong thành phần một hỗn hợp
thuốc chống rầy cho cây dâu tây đợc trồng nhiều ở các nớc Phơng Tây.

Từ piperin đem thuỷ phân dới xúc tác kiềm, sau đó oxi hoá bằng hợp chất giàu
oxi nh Permanganat Kali (KMnO
4
) cho piperonal (tên thơng mại: Heliotropin)
là nguyên liệu dùng cho sản xuất nớc hoa.
C
17
H
19
O
3
N + H
2
O C
12
H
10
O
4
+ C
5
H
11
N
Piperin axit piperic Piperidin
C
5
H
11
N + KMnO

4
Piperonal. (Heliotropin).

15
Giá piperin trên thị trờng thế giới hiện nay khoảng từ 400-450USD/Kg, tuỳ thuộc
giá nguyên liệu là hạt tiêu. Nếu tính so với lợng nguyên liệu tơng đơng để làm
ra lợng piperin, giá Piperin thờng cao hơn giá hạt tiêu từ 1,3 - 1,5 lần. (So sánh
giá hoá chất chuẩn của hãng Merck là 600.000 VNĐ/10g, tơng đơng 4.286
USD/Kg).
Piperin là hợp chất có hoạt tính sinh học, đợc sử dụng trong nhiều lĩnh vực nh
thực phẩm, dợc, mỹ phẩm, chất kháng sinh thực vật, hiện nay đang đợc nghiên
cứu sử dụng trong quân đội làm vũ khí hoá học nh thành phần trong khói cay
không có hoá chất độc. Việc chiết tách piperin ra khỏi nhựa là một kỹ thuật đòi hỏi
độ tỉ mỉ và chính xác để đạt hiệu suất và độ tinh khiết cao. Piperin chiết ra từ hạt
tiêu đen có màu xanh bởi kéo theo các chất màu từ vỏ, từ hạt tiêu sọ cho piperin
màu vàng nhạt nhng giá thành cao hơn. Nghiên cứu kỹ thuật chiết tách piperin
tinh thể là cần thiết bởi công nghệ sản xuất nhựa dầu hồ tiêu luôn đi với việc chiết
tách hoạt chất nhằm đáp ứng nhu cầu thị trờng và mở rộng tính đa dạng của sản
phẩm.
Có nhiều kỹ thuật tách piperin từ nhựa hồ tiêu, trong đó có phơng pháp hiện đại
nh sắc ký cột [32]. Phơng pháp này dựa trên nguyên tắc hấp phụ chọn lọc khi
cho dung dịch nhựa dầu hồ tiêu trong cồn tuyệt đối đi qua lớp đệm (tài liệu không
nêu bản chất của lớp đệm và dung môi), các hợp chất nh nhựa, sáp, dầu béo bị giữ
lại, dung dịch chảy ra còn lại piperin và các chất dẫn xuất. Sau đó đợc đem kết
tinh cho tinh thể piperin có độ tinh khiết rất cao (> 99%). Tuy nhiên phơng pháp
phổ biến và hiệu quả kinh tế nhất là phơng pháp kết tinh tự nhiên bởi piperin
trong hỗn hợp nhựa tự kết tinh và lắng xuống trong bao bì bảo quản. Vấn đề cần
giải quyết là kỹ thuật kết tinh và giải pháp công nghệ nhằm tách tinh thể ra khỏi
khối nhựa với hiệu suất và độ tinh khiết cao. Nếu cô đặc hoàn toàn dịch trích ly sẽ
thu đợc khối nhựa đặc sệt, có độ kết dính cao, khó lấy đợc tinh thể piperin ra.

Nếu cô đặc đến mức bão hoà nhựa thì hiệu suất kết tinh sẽ thấp. Vì vậy cần kết

16
tinh tinh thể piperin ở thời điểm sao cho lợng dung môi đủ để hoà tan nhựa và tạo
điều kiện hoá lý để thu đợc hiệu suất piperin tối đa. Các điều kiện này là các yếu
tố làm giảm nồng độ bão hoà của piperin trong dung dịch đang hoà tan lợng nhựa
đi kèm khi trích ly từ lợng nguyên liệu ban đầu.
2.5. Kỹ thuật ứng dụng chế phẩm enzim trong chng cất và trích ly nhựa dầu hồ
tiêu
Enzim a-amylaza đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, công
nghiệp dệt để rũ hồ của vải, trong sản xuất các loại đồ uống, đặc biệt là sản xuất
bia.
Trên cơ sở phân tích thành phần hạt tiêu cho thấy hàm lợng tinh bột trong hạt
chiếm tới 40%. Trong quá trình chng cất tinh dầu bằng hơi nớc, lợng tinh bột
trong hạt bị hồ hóa, cản trở quá trình tạo hỗn hợp hơi đẳng nhiệt với nớc khi
chng cất, do đó làm giảm hiệu suất chng cất tinh dầu. Để khắc phục hiện tợng
này, enzim a-amylaza đợc sử dụng dới dạng chế phẩm công nghiệp Termamyl
đã tạo ra hiệu ứng tốt cho giai đoạn chng cất tinh dầu, trong đó, hiệu suất thu hồi
các hợp chất chứa trong oxy tăng rõ rệt [ ]. Sự khác biệt về hàm lợng và số cấu tử
đợc tạo ra bởi enzim có thể giải thích bằng sự phân huỷ tinh bột, làm mất khả
năng tạo dung dịch nhớt, tạo điều kiện giải phóng tinh dầu ở dạng tự do tốt hơn
trong trờng hợp không sử dụng enzim. Mặt khác, khối nguyên liệu trong quá trình
chng cất không bị vón cục làm tăng khả năng thoát tinh dầu hơn do tăng khả năng
tiếp xúc giữa tinh dầu và hơi nớc, tăng khả năng xâm nhập đồng đều của hơi nớc
vào khối nguyên liệu. Qua kết quả phân tích có thể thấy chất lợng tinh dầu không
bị ảnh hởng bởi enzim, ngợc lại số cấu tử thu đợc tăng từ 38 lên 49, hàm lợng
các hợp chất oxy trong tinh dầu tăng. Kết quả trong bảng dới đây đợc thực hiện
bằng phơng pháp phân tích sắc ký khối phổ với các mẫu tinh dầu thu đợc theo
phơng pháp không sử dụng enzim và mẫu có sử dụng enzim. (Xem thêm phụ lục

17
kết quả phân tích sắc ký khối phổ GC-MS đợc thực hiện tại Trung tâm Kỹ thuật
3- Thành phố HCM). Kỹ thuật ứng dụng chế phẩm

-amylaza công nghiệp.
-amylaza là chế phẩm sinh học đã đợc sử dụng rất phổ biến trong nhiều ngành
công nghiệp để thuỷ phân tinh bột. Enzim -amylaza xúc tác thuỷ phân liên kết -
1,4 của glucozit ở bất kỳ vị trí nào trong phân tử tinh bột.


HOCH
2
HOCH
2

O H enzim -amylaza O
H H
4 1 4
1
OH H O OH H




Mối liên kết 1-4 glucozit
Với cơ chất amyloza sản phẩm thuỷ phân của -amlaza là maltoza (khoảng 87%)
glucoza (13%), với cơ chất amilopectin -amylaza thuỷ phân mối liên kết 1-4,
không thuỷ phân mối liên kết 1-6. Sản phẩm thuỷ phân là dextrin phân tử lợng
thấp không cho phản ứng màu với iốt, ngoài ra còn có maltoza, glucoza,
izomaltoza.

Các hãng công nghiệp sinh học cho ra đời nhiều loại sản phẩm enzim này với tính
năng tác dụng tơng tự với các tên thơng mại khác nhau. Loại enzim đang đợc
dùng phổ biến trong công nghiệp rợu bia, dệt và công nghệ tinh bột ở nớc ta
hiện nay là Termamyl của hãng Novo-Nordisk. Có hai loại Termamyl -120 và 60,
dùng cho thực phẩm và các mục đích công nghiệp. Trong công nghiệp thực phẩm
hiện nay thờng dùng loại Termamyl -120, có hoạt lực 120KNU. Theo định nghĩa
của Novo-Nordisk, đơn vị hoạt lực của -amylaza đợc tính bằng Kilonovo, 1
Kilonovo là lợng enzim có thể thủy phân 5,26g tinh bột trong 1 giờ trong điều
kiện tiêu chuẩn sau.
Cơ chất Tinh bột hoà tan.
Hàm lợng canxi của dung dịch 0,0043M.

18
Thời gian phản ứng 7-20 phút.
Nhiệt độ 37
0
C.
pH 5,6.
Chế phẩm Termamyl có thể bảo quản duy trì hoạt lực ở nhiệt độ 25
0
C trong thời
gian 3 tháng, ở nhiệt độ 5
0
C có thể giữ đợc hoạt lực tới 1 năm.
Một số loại enzim thơng phẩm đợc sử dụng phổ biến nh Termamyl-120 và 60,
Spezyme AA20, Nervanase BT. Các loại enzim này đều có điểm chung là chịu
nhiệt và hoạt lực cao, pH tối thích gần điểm trung tính.
Bảng 2.4. Đặc tính của một số loại enzim

-amylaza công nghiệp.

T/t Loại enzim Nhiệt độ
tối thích
(
0
C)
pH
tối thích
Thời gian
duy trì hoạt
lực trung
bình (phút)
1
2
3
Termamyl
Nervanase BT
Spezime AA20
95-105
60-95
60-95
5,6-6,5
5.0-7.0
6.0-7.5
50
60
10

So sánh đặc tính và hiệu quả thí nghiệm của một số enzim thông dụng trên, có thể
thấy rằng Termamyl là loại có các thông số kỹ thuật khá phù hợp với điều kiện
chng cất tinh dầu cho hiệu quả cao, có hoạt lực cao trong điều kiện nhiệt độ

chng cất và thời gian tác dụng phù hợp, loại enzim này đang đợc sử dụng rộng
rãi trong công nghiệp lên men của nớc ta. Khi sử dụng Termamyl chỉ cần điều
chỉnh pH của khối nguyên liệu khi cần thiết cho phù hợp điều kiện tối thích của
enzim. Mặc dù đã có nhiều tài liệu liên quan tới việc sử dụng -amylaza trong
nhiều ngành công nghiệp khác nhau nhng cha có báo cáo nào cho thấy -
amylaza đợc sử dụng trong công nghiệp khai thác tinh dầu và chiết xuất các hợp
chất tự nhiên.

19
Qua các tài liệu tham khảo và phân tích mẫu cho thấy hàm lợng tinh bột trong hạt
tiêu là khá cao, trung bình từ 35-45%. Lợng tinh bột trong hạt tiêu bị hồ hoá trong
quá trình chng cất tinh dầu bằng hơi nớc bão hoà tạo cho khối nguyên liệu trở
thành khối bột nhão, đặc sệt cản trở rất nhiều tới tốc độ chng cất tinh dầu. Bản
thân các chất đờng, bột biến tính là các chất hấp phụ tốt các chất thơm bay hơi.
Vì vậy chúng tôi thấy việc nghiên cứu sử dụng Termamyl (một loại -amylaza
công nghiệp) để loại bỏ ảnh hởng của tinh bột trong quá trình chng cất tinh dầu
hồ tiêu là hớng đáng chú ý. Kết quả của việc ứng dụng sẽ có thể đợc áp dụng
cho nhiều loại nguyên liệu có tính chất tơng tự nh gừng, nghệ và một số loại
nguyên liệu tinh dầu khác mà thành phần cấu tạo chứa nhiều tinh bột.
Sự thay đổi hàm lợng một số cấu tử chính trong tinh dầu hồ tiêu chng cất khi
sử dụng enzim
Hàm lợng (%)

T/T

Tên cấu tử một số
cấu tử chính
Mẫu không
dùng enzim
(1)

Mẫu dùng
enzim
(2)
Tăng, giảm
hàm lợng (%)
(2) - (1)
1
-Pinen
5.77 7.28 1.51
2 dl-Limonen 15.1 16.3 1.20
3
2--pinen
9.65 11.3 1.65
4
-3-Caren
23.1 22.5 (-) 0.60
5 Sabinen 3.49 6.91 3.42
7
Linalol
0.25 0.27 0.02
8
4- Terpineol
0.05 0.12 0.07
9
Caryophylen oxit
0.33 0.48 0.15
10
Spathulenol
0.01 0.17 0.16
11

Glubulol
0.05 0.07 0.02

20
Phần III. Nguyên liệu và Phơng pháp nghiên cứu
3.1. Nguyên liệu
1.1. Nguyên liệu thử nghiệm là hồ tiêu Quảng Trị, thuộc loại có kích thớc trung
bình với các thông số chất lợng:
Hàm lợng tinh dầu 2,4 2,6%
Độ ẩm 12%.
Hàm lợng tinh bột 42%
1.2. Dung môi sử dụng là cồn tuyệt đối sản xuất tại nhà máy Rợu Hà nội.
1.3. Termamyl 120 của hãng Novo, Đan mạch, thuộc loại enzim công nghiệp có
các thông số kỹ thuật
Nhiệt độ tối thích 95 105
0
C
pH tối thích 5,6 6,5
Thời gian duy trì hoạt lực 50 phút
3.2. Thiết kế mô hình thiết bị
Thiết kế chế tạo mô hình thiết bị trình diễn với công suất 10kg sản phẩm/ngày.
Trên cơ sở các số liệu công nghệ đã nghiên cứu, cải tiến kết cấu thiết bị chng cất
kiểu truyền thống cho phù hợp với nguyên liệu dạng hạt hồ tiêu.
Thiết kế thiết bị đợc thực hiện trên chơng trình AUTOCAT 14. Vật liệu và cấu
trúc đợc tính toán đảm bảo phù hợp công nghệ và an toàn kỹ thuật.
3.3. Xác định hiệu quả của enzim

-amylaza trong quá trình chng cất tinh dầu
Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm Termamyl (-amylaza công nghiệp) trên thiết bị
đã chế tạo.

So sánh hiệu suất tinh dầu thu đợc với mẫu chng cất có sử dụng enzim và mẫu
không sử dụng enzim. Xác định hàm lợng đờng khử trong mẫu nớc ngng sau
quá trình chng cất để xác định hiệu quả thủy phân tinh bột trong hồ tiêu.

21
3.3. Tính toán hiệu suất thiết bị.
Hiệu suất tinh dầu thu đợc tính toán theo công thức:

Khối lợng tinh dầu thu đợc (kg)
% tinh dầu =
Khối lợng nguyên liệu (kg) [độ ẩm (%) x 100]
Hiệu suất nhựa thu đợc tính toán theo công thức:

Khối lợng nhựa thu đợc (kg)
% nhựa =
Khối lợng nguyên liệu (kg) [độ ẩm (%) x 100]

3.4. Xác định chất lợng nhựa dầu thu đợc bằng phơng pháp đo hàm lợng
piperin trong nhựa thu đợc.
Hàm lợng piperin trong mẫu đợc xác định theo phơng pháp đo UV sau khi xây
dựng đờng chuẩn với mẫu piperin chuẩn của hãng MERC.
Phơng pháp này dựa trên cơ sở Piperine hấp thụ cực đại ở bớc sóng 635àm, độ
hấp thụ phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ piperine trong môi trờng cồn tuyệt đối.
Piperin là hoạt chất không bay hơi, hoà tan tốt trong cồn, axeton, dicloetane. Khi
kết tinh tạo tinh thể hình kim, có vị cay nóng của hạt tiêu. Có nhiều phơng pháp
xác định hàm lợng piperin:
-Phơng pháp nitơ tổng lợng
-Phơng pháp quang phổ
-Phơng pháp sắc ký khí
Phơng pháp đo quang phổ đợc thực hiện đơn giản và dễ tiến hành, môi trờng đo

là axit phôtphoric, H
3
PO
4
. Phơng pháp này dựa vào đặc tính của piperin có khả
năng hấp phụ tử ngoại ở bớc sóng 635mà trong môi trờng axit phôtphoric 85%.
Phơng pháp phân tích đợc mô tả nh sau[31, 38]:

22
Hoá chất:
-Axit phôtphoric 85%.
-Piperin chuẩn (mẫu tinh khiết) đợc kết tinh lại 3 lần trong cồn tuyệt đối,
độ tinh khiết đợc kiểm tra trên máy quang phổ tử ngoại.
Thiết bị:
-Máy đo quang phổ tử ngoại UV.
-Bình định mức 25ml.
-ống đo Kimax 200 x 16mm.
-Cột lọc thuỷ tinh dài 150mm, 20mm.Cột đợc chứa nguyên liệu với chiều
cao 5cm sao cho dung dịch axit phôtphoric 85% chảy qua với tốc độ 1 ml /phút.
Cách tiến hành
-Xay nhỏ hạt tiêu mẫu, lấy 20mg bột lọt sàng số 80 (tơng đơng kích thớc
hạt 0,1mm đờng kính), cho vào một cặp bình định mức 25ml cùng với axit
phôtphoric 85% đổ đầy mức. Bình mẫu đợc để yên 30 phút trong điều kiện nhiệt
độ phòng 29
0
C + 1, lắc bình cách 5 mỗi lần. Lọc lấy dung dịch bằng phễu thuỷ
tinh trung tính. Lấy khoảng 5 - 10ml dung dịch đã lọc đợc đem đun nóng ở 100
0

C trong thời gian 8 phút, để nguội, giữ yên trong nhiệt độ phòng trong 30, đem đo

độ hấp thụ trên máy UV ở 635mà, so sánh với mẫu đối chứng không có nguyên
liệu. Đem so sánh trên đờng chuẩn tìm đợc hàm lợng piperin có trong mẫu cần
xác định.
Đờng chuẩn đợc xây dựng nh sau:
Pha các dung dịch piperin với các nồng độ từ 0.0 - 7.0àM vào các bình định
mức 25ml cùng với axit phôtphoric 85%, đem đo trên máy UV, dùng kết quả xây
dựng đờng chuẩn. Muốn xác định hàm lợng piperin của một mẫu nào đó tiến
hành đo độ hấp thụ của dung dịch chiết nh phơng pháp nói trên, đối chiếu kết
quả trên đờng chuẩn, ngời ta thu đợc kết quả hàm lợng piperin của mẫu.

23