Đang tải... (xem toàn văn)
Môn công nghệ sản xuất dầu thực vật: Công nghệ trung hòa dầu theo phương pháp liên tục (ly tâm) Môn công nghệ sản xuất dầu thực vật: Công nghệ trung hòa dầu theo phương pháp liên tục (ly tâm) Môn công nghệ sản xuất dầu thực vật: Công nghệ trung hòa dầu theo phương pháp liên tục (ly tâm) Môn công nghệ sản xuất dầu thực vật: Công nghệ trung hòa dầu theo phương pháp liên tục (ly tâm)
: NGUYỄN HỮU QUYỀN THÁNG 12 NĂM 2013, TP. HỒ CHÍ MINH ! Dầu tinh luyện là sản phẩm hết sức quen thuộc với con người, là nguồn thực phẩm cung cấp nhiều năng lượng và góp phần làm tăng hương vị của các loại thực phẩm khác. Chính vì vậy mà ngành công nghiệp sản xuất dầu đã tồn tại từ lâu và đến nay đang ngày càng phát triển một cách mạnh mẽ. Mặt hàng dầu tinh luyện ngày càng có nhiều chủng loại phong phú, đa dạng và ngày càng được cải tiến về mặt chất lượng. Công nghệ trung hòa dầu theo phương pháp liên tục (ly tâm) nằm trong các công đoạn tinh chế dầu. Mục tiêu của quá trình tinh luyện là thực hiện việc loại các tạp chất không mong muốn có trong dầu, mỡ với tổn hại các Triglyceride hay Tocopherol thấp nhất hay các tạp chất mong muốn khác và ít hao hụt dầu mỡ trung tính (ester triglyceride). Thuật ngữ tinh luyện được sử dụng ở đây cho thấy việc xử lý tinh khiết bằng loại các chất béo tự do phosphatide hay các chất keo dính trong các tạp chất lớn có trong dầu. Quá trình đó thường phải qua các khâu bao gồm: trung hòa, tẩy màu và khử mùi. Thuật ngữ trung hòa là loại các acid béo tự do có trong dầu thô bằng phương pháp dùng kiềm để phản ứng với các acid béo tự do có trong dầu mỡ. Công nghệ trung hòa dầu có 3 loại: + Trung hòa lắng (Settle neutralization) + Trung hòa bán liên tục (Semi continous Neutralization) + Trung hòa liên tục (Continous Neutralization) Trong bài tiểu luận này chủ yếu đi sâu vào công nghệ trung hòa dầu liên tục làm năng suất tăng cao, và trang thiết bị cũng được tìm hiểu, chúng có ưu điểm gì hơn là thiết bị bán liên tục. Trong quá trình thực hiện không tránh khỏi những sai sót, nhóm chúng em mong Thầy chỉnh sửa để bài được hoàn thiện hơn. Cám ơn Thầy! "#$!%!&'!($!& )*+,!- 1.1. #$!%!&'! ! Dầu mỡ thô là những bán thành phẩm thu được từ nguyên liệu có dầu bằng những phương pháp khác nhau: - Ép: ép nguội, ép nóng, ép có áp lực vừa và cao. - Trích ly bằng dung môi hữu cơ. Đây chỉ là công đoạn làm sạch sơ bộ, ngoài thành phần chính là glycerid (dầu trung tính) bao giờ cũng có lẫn các thành phần không tan kéo theo và các thành phần hòa tan khác – gọi là tạp chất. 1.1.1. ./0.1.20.34.56674829:.; 1.1.1.1. <=>?@6A<=8 Là thành phần chiếm chủ yếu trong dầu, chiếm hơn 90% khối lượng dầu thô (trong dầu nành hàm lượng triglycerid có thể lên đến 95 – 97%) là este của rượu ba chức glycerine và acid béo. R, R’, R’’ là các gốc carburhydro của các acid béo khác nhau. Triglycerid dạng hóa học tinh khiết không có màu, không mùi, không vị. Màu sắc, mùi vị khác nhau của dầu thực vật phụ thuộc vào tính ổn định của các chất kèm theo với các lipid tự nhiên thoát ra từ hạt dầu cùng với triglycerit. Dầu thực vật do khối lượng phân tử của các triglycerid rất cao nên khó bay hơi ngay cả trong điều kiện chân không. Ở nhiệt độ trên 240 – 250 0 C, triglycerid mới bị phân hủy thành các sản phẩm bay hơi của sự phân hủy hóa học. Vì vậy người ta phải khử mùi dầu trong điều kiện chân không và nhiệt độ cao. Dưới tác dụng của enzyme thủy phân, có sự tham gia của nước và nhiệt độ, triglycerid sẽ bị thủy phân tạo thành acid béo tự do. 1.1.1.2. ?@6A<=0 - Là rượu ba chức, tồn tại ở dạng kết hợp triglycerid - Chiếm 10% khối lượng trong hợp chất glycerid. - Là chất lỏng sánh, không màu, không mùi, vị ngọt và có tính hút nước cao. - Là sản phẩm thủy phân của dầu mỡ và trong công nghiệp chế biến xà phòng. Phương trình phản ứng: (RCOO) 3 C 3 H 5 + 3 H 2 O → C 3 H 5 (OH) 3 + 3RCOOH Hình 1.1. Triglycerid CH2OCOR1 CHOCOR2 CH2O OH PH O X O CH2OCOR1 CHOCOR2 CH2O OH PH O CH2 O CH2 CH3 CH3 CH3 N OH CH2OCOR1 CHOCOR2 CH2O OH PH O CH2 O CH2 NH2 1.1.1.3. 6=8BCD Chiếm 90% khối lượng trong hợp chất glycerid. Tính chất của dầu do thành phần acid béo và vị trí của chúng trong phân tử triglycerid quyết định vì glycerin đều như nhau trong các loại dầu. Tính chất vật lý và hóa học của acid béo do số nối đôi và số nguyên tử cacbon tạo ra. Các acid béo no thường bền với các tác động khác nhau. Các acid béo không no dễ bị oxy hóa bởi oxy không khí làm cho dầu bị hắc, đắng. Các acid béo trong dầu thường có mạch cacbon với số nguyên tử chẵn. Các acid béo không no trong dầu dừa có tỉ lệ rất thấp so với các loại dầu khác. 1.1.1.4. .E0>:./0.1.20F.G6 .D:1.4:=8 - Là những glycerin phức tạp, có gốc của acid phosphoric và 1 bazơ nitơ. - Hàm lượng photphatid trong dầu dao động từ 0.25 – 3%, đặc biệt trong dầu nành có lên tới 4 – 5%. - Cấu tạo của photphatid: Hình 1.2. Cấu tạo của photphatid - Phosphatid hòa tan tốt trong dầu và đa số các dung môi hữu cơ trừ acetol và metylacetat. - Phosphatid đóng vai trò là chất hoạt động bề mặt trong trao đổi chất, chuyển hóa các chất béo… thường được sử dụng trong y dược và thực phẩm. - Hợp chất điển hình là: leucithin và cephalin. Hình 1.3. Cấu tạo của Lecithin R1 CH3 CO R2 O Hình 1.4. Cấu tạo của Cephalin G6H:A<D? - Là những rượu cao phân tử có cấu tạo phức tạp và phân bố rộng rãi, tan tốt trong dầu. - Là thành phần chủ yếu của các chất không xà phòng hóa trong dầu mỡ (làm dầu có màu sắc và mùi vị riêng biệt). - Hàm lượng: 0.4 – 2.9% (chủ yếu là tocopherol). - Có 2 loại chủ yếu: o Loại chứa trong mỡ động vật gọi chung là Zusterol. o Loại chất trong dầu thực vật gọi là Phitosterol. *G1 - Là este của các acid béo mạch cacbon dài có từ 24-26 nguyên tử cacbon và rượu 1 chức hoặc 2 chức. Hình 1.5. Công thức chung của sáp - Sáp có nhiều trong các loại quả và hạt dầu, có tác dụng bảo vệ nguyên liệu chống thấm và chống tác động có hại của enzyme. - Nhiệt độ nóng chảy 80 o C. - Sáp không có giá trị sinh dưỡng, và sự có mặt của nó làm cho dầu khó trong, làm giảm hình thức của dầu, do đó cần loại bỏ sáp ra khỏi dầu bằng cách hạ nhiệt độ xuống 6-12 0 C, làm to tinh thể sau đó lọc tách. G66.I:J/9 Bản thân glycerid không có màu nhưng dầu sản xuất ra lại có màu, đó là do sự có mặt của các sắc tố hòa tan trong chất béo và các lipid mang màu: - Carotenoic gồm 60-75 chất có màu từ vàng → đỏ. Chúng là những hợp chất không no nên dễ bị oxy hóa bởi không khí, tia tử ngoại, tia gama. - Chlorofil có màu xanh, làm gia tăng các quá trình oxy hóa trong dầu. - Gossypol có màu vàng đến xanh thẫm. Trong công nghệ chế biến dầu mỡ cần loại bỏ những sắc tố trong dầu. Người ta có thể tẩy màu dầu bằng đất hoạt tính và than hoạt tính. .I:JK= Là những chất dễ bay hơi, trong phân tử của chúng có những nhóm chức rất đặc biệt. Ngoài một số loại mùi có sẵn trong dầu, đại bộ phận các chất có mùi là sản phẩm phân hủy của dầu trong quá trình chế biến. Anhydrit, ceton thường là những chất gây mùi khó chịu cho sản phẩm, một số chất có độc tính với người và động vật khi nồng độ của chúng đáng kể trong thức ăn. Lợi dụng tính chất dễ bay hơi của các chất gây mùi, trong công nghiệp để khử mùi, người ta thường dùng hơi quá nhiệt trong chân không ở nhiệt độ cao. Đối với các chất gây mùi khó bay hơi ta dùng các chất oxy hóa mạnh. Chú ý: nếu không tẩy màu thì không nên khử mùi. G6L=:4J=0 - Chủ yếu là vitamin thuộc nhóm tan trong dầu mỡ: A, E, D, K, F… - Tocopherol (vitamin E) có tác dụng chống oxy hóa cho dầu rất tốt, dầu có hàm lượng tocopherol cao thì bảo quản tốt hơn dầu có hàm lượng tocopherol thấp. - Đặc biệt trong dầu mè có phenolglucosit là chất chống oxy hóa rất tốt. 1.1.2. M0.6.I:674829JN 1.1.2.1. M0.6.I:LO:?P Điểm nóng chảy (MP – melting point) - Tất cả các dầu mỡ tự nhiên đều chứa các triglycerol (triglycerid) khác nhau nên không có điểm nóng chảy rõ ràng mà thường có một khoảng nóng chảy. - Điểm nóng chảy của một acid béo bị ảnh hưởng bởi chiều dài cacbon và bởi độ (không no) bất bão hòa. - Với độ tăng số cacbon nguyên tử trong chuỗi làm cho điểm nóng chảy tăng. - Điểm nóng chảy được xem như giảm khi có nhiều nối đôi trong phân tử. Độ hòa tan - Các acid béo cũng như triglycerid là không tan trong nước. - Độ hòa tan giảm dần theo chiều dài carbon. Tỉ trọng - Tất cả các acid béo trong chất béo thực phẩm đều có d < 1. - Tỉ trọng của các acid béo lẫn glycerid tăng theo độ giảm khối lượng phân tử và độ tăng độ bất bão hòa. Độ nhớt Độ nhớt giảm nhẹ khi độ bất bão hòa tăng lên và khối lượng phân tử giảm xuống (với cùng cường độ bão hòa). 1.1.2.2. M0.6.I:.34.56 Phản ứng thủy phân Với sự hiện diện của nước hoặc hơi nước, dầu mỡ bị thủy phân giải phóng acid béo và glycerin. Phương trình phản ứng: (RCOO) 3 C 3 H 5 + 3 H 2 O → C 3 H 5 (OH) 3 + 3RCOOH Phản ứng xà phòng hóa Dưới tác dụng của enzyme lipase, acid hoặc kiềm, liên kết este trong phân tử glyceride bị thủy phân tạo thành glycerin, acid béo hoặc muối của acid béo. Phương trình tổng quát: (RCOO) 3 C 3 H 5 + 3 NaOH → C 3 H 5 (OH) 3 + 3RCOONa Tác dụng oxy hóa Dầu mỡ chứa nhiều acid béo không no sẽ dễ bị oxy hóa bởi oxy không khí, đa số các phản ứng xảy ra trên các nối đôi của cacbon. Kết quả của quá trình oxy hóa là làm xuất hiện những chất mới gây ra mùi và vị khó chịu cho dầu mỡ. Chất béo + O 2 → hydroperoxide → adehyde, cetol, acid, este, alcohol. Phản ứng cộng hợp Phản ứng hydro hóa: là phản ứng cộng hydro vào nối đôi của các acid béo trong dầu mỡ khi có mặt chất xúc tác thích hợp nhằm làm giảm số nối đôi trên mạch cacbon, làm cho dầu mỡ ổn định hơn, hạn chế các quá trình oxy hóa, giữ cho dầu không bị trở mùi khi bảo quản lâu. -CH=CH + H 2 → -CH 2 -CH 2 - (xúc tác Ni, t=195 o C, p=150at) Dầu mỡ cũng có thể bị sunfua hóa với acid sunfuric đậm đặc tạo thành sản phẩm có tính tan trong nước. Phản ứng đồng phân hóa Dưới tác dụng của bazơ hòa tan trong rượu thích hợp có sự chuyển đổi đồng phân nối đôi từ vị trí cũ không liên hợp đến vị trí mới liên hợp, làm tăng tính khô của dầu. Phản ứng rượu phân Glycerid khi đun nóng với rượu có xúc tác với KOH có thể bị phân giải thành glycerin và metyleste. (RCOO) 3 C 3 H 5 + CH 3 OH → C 3 H 5 (OH) 3 + 3RCOOCH 3 Ôi chua - Trong quá trình bảo quản dầu mỡ thường xảy ra các biến đổi về mùi vị, màu sắc… làm cho dầu mỡ có mùi khó chịu, làm thay đổi màu sắc → ôi chua dầu mỡ. - Do tác động của các tạp chất có trong dầu mỡ: nước, vi sinh vật, lipaza, muối kim loại, nhiệt độ, ánh sáng, không khí… - Sự ôi hỏng làm tăng chỉ số acid (sự tích tụ acid béo tự do). 1.2. #$!%*+ !!& 1.2.1. Q6RM6.674S9G:<T0.:=0.?9@U0829 Mục đích tinh luyện là dùng các phương pháp khác nhau để loại trừ các tạp chất ra khỏi dầu mỡ, đảm bảo được yêu cầu chất lượng trong lĩnh vực sử dụng. Dầu mỡ sau khi tinh luyện, cần đạt các yêu cầu sau: - Về màu sắc: màu vàng nhạt đến trắng, trong suốt. - Về mùi vị: không có mùi vị ban đầu của dầu thô, không có mùi lạ. - Về thành phần: loại trừ các tạp chất không cần thiết đến mức thấp nhất, đồng thời không được để lại những tạp chất sinh ra trong quá trình tinh luyện. 1.2.2. G61.VW0>1.G1:=0.?9@U0829 Có 2 phương pháp tinh luyện chính: - Phương pháp hóa học - Phương pháp vật lý Phương pháp vật lý Phương pháp vật lý dùng để tách tạp chất có đặc tính cơ học: lắng tự nhiên, ly tâm, lọc bằng vải, giấy, qua chất hấp phụ (đồi với dầu mè rang). Dùng nhiệt như sấy để tách nước và các sản phẩm dễ bay hơi, làm lạnh để tách sáp… Phương pháp vật lý điển hình thường gồm các quá trình: thủy hóa - tẩy màu - tinh luyện hơi (tẩy màu bằng hơi nước bão hòa). Đặc biệt thích hợp với các loại dầu có hàm lượng photphatid lớn như: các loại dầu từ hạt (canola, hạt hướng dương, bắp…) tùy vào hiệu quả kinh tế của quy trình so với phương pháp tinh luyện hóa học. Riêng đối với các loại dầu có hàm lượng gossypol cao (như dầu bông) thì không thể tinh luyện bằng phương pháp vật lý được mà phải sử dụng phương pháp tinh luyện hóa học để loại các hợp chất này. Ngoài ra phương pháp này cũng không sử dụng đối với các loại dầu có hàm lượng photphatid không thể hydrat hóa cao (thường khi > 0,1%) và dầu thô có hàm lượng ion sắt > 2ppm. So với phương pháp tinh luyện hóa học thì phương pháp tinh luyện vật lý đơn giản hơn và ít tổn thất dầu hơn. Phương pháp hóa học Quá trình điển hình của phương pháp tinh luyện bằng hóa học: thủy hóa – trung hòa – tẩy màu – tẩy mùi. Trong đó quá trình trung hòa bằng kiềm là quá trình quan trọng và không thể thiếu trong phương pháp tinh luyện bằng hóa học. Ưu điểm: Loại được hầu hết các tạp chất, kể cả hợp chất màu gossypol ở dầu bông mà phương pháp tinh luyện vật lý không loại được. Nhược điểm: - Có quá trình trung hòa, tạo xà phòng làm tổn thất dầu nhiều. - Phương pháp này dùng nhiều hóa chất, do đó quy trình công nghệ phức tạp hơn so với phương pháp tinh luyện dầu bằng vật lý. Ngoài ra trước quá trình xử lý vật lý hay hóa học, dầu thường được xử lý sơ bộ bằng các phương pháp cơ học như lắng, lọc, ly tâm… để tách ra khỏi dầu các hạt rắn, các hạt phân tán, một lượng nhỏ các chất gây mùi, vị. 1.2.3. $9@:<T0.6;0>0>.U:=0.?9@U0829 1.2.3.1. $9@:<T0.6;0>0>.U [...]... Nghệ Sản Xuất Dầu Thực Vật GVHD: Nguyễn Hữu Quyền 3 So sánh trung hòa liên tục với trung hòa gián đoạn và trung hòa bán liên tục Trung hòa lắng Trung hòa Trung hòa liên tục (gián đoạn) bán liên tục Gián đoạn trong suốt Gián đoạn ở giai đoạn Liên tục trong suốt quá Thực quá trình trung hòa hiện trung hòa, từ giai đoạn trình trung hòa rửa trở đi là thực hiện trung hòa liên tục Dầu thô được bơm vào Dầu. .. FFAs thường được tính theo khối lượng dầu từ 0.1 – 6% • Thời gian: tỷ lệ với nhiệt độ thủy hóa Nhiệt độ càng cao, thời gian càng thấp 2 Trung hòa dầu theo phương pháp liên tục (ly tâm) 1 Quy trình công nghệ khâu trung hòa liên tục Hình 2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ khâu trung hòa liên tục (đối với dầu dừa và dầu nành khử gum) Dầu thô Soude 16oBe’ -Lọc cặn -Thủy hóa hơi gum (tùy loại dầu) -Lưu lượng nguyên... suất chưa cao lớn bằng trung hòa liên + Tiêu hao nguyên liệu tục NHÓM 7 Trang 29 Công Nghệ Sản Xuất Dầu Thực Vật GVHD: Nguyễn Hữu Quyền cao NHÓM 7 Trang 30 Công Nghệ Sản Xuất Dầu Thực Vật GVHD: Nguyễn Hữu Quyền KẾT LUẬN Trong công nghệ chế biến dầu thực vật, để khai thác dầu thô, hầu hết các công ty dầu ăn ở Việt Nam sử dụng dung môi để trích ly dầu hoặc phương pháp ép để lấy dầu (rất ít) Lượng dung... ép dầu ra để dầu vừa đủtrộn xút lần Dầu đã rửa nước lần 2 12 Máy ly tâm tách lần 2 9 Bồn chứa cặn xà phòng Giai đoạn rửa và sấy: PP 13 Bơm khuấy trộn nước nóng 16 Bồn sấy chân không 14 Máy ly tâm rửa 17 Bơm tháoNhập kho dầu 15 Bồn chứa dầu thải Dầu trung hòa AV0.2 mgKOH/g 2 Công Nghệ Sản Xuất Dầu Thực Vật GVHD: Nguyễn Hữu Quyền Hình 2.3 Sơ đồ thiết bị trung hòa dầu liên tục (Nguồn: Công nghệ sản xuất. .. Hệ thống trung hòa bằng máy ly tâm (Nguồn: Công nghệ sản xuất dầu thực vật, trường Đại học Công nghiệp TP.Hồ Chí Minh, trang 101) 4 Sự cố, nguyên nhân và cách khắc phục khâu trung hòa Sự cố Dầu ở bồn trung hòa bị nhũ Dầu sau rửa nước NHÓM 7 Nguyên nhân Biện pháp xử lý Phá nhũ tại bồn Nồng độ kiềm thấp bằng H3PO4 Nồng độ kiềm sử dụng Hồi lưu về bồn dầu thô, Trang 24 Công Nghệ Sản Xuất Dầu Thực Vật... chất gây mùi trong dầu sẽ được hơi nước kéo ra khỏi dầu 1.3 CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ TRUNG HÒA DẦU THEO PHƯƠNG PHÁP LIÊN TỤC (LY TÂM) 1 Lý thuyết về trung hòa Axit béo tự do có trong dầu là một trong những nguyên nhân làm cho dầu kém phẩm chất, các axit béo tự do thường đóng vai trò xúc tác cho các phản ứng oxy hóa và phân ly dầu Để tiến hành tách axit béo tự do có trong dầu, người ta xử lý dầu với một lượng... Vinh, Kỹ thuật ép dầu và chế biến dầu mỡ thực phẩm, NXB Khoa học và Kỹ Thuật, 1995 [2] Giáo trình Công nghệ sản xuất dầu thực vật, trường Đại học Công nghiệp TP.Hồ Chí Minh, năm 2009 [3] Lê Phước Trung, Lý thuyết công nghệ sản xuất dầu, trường Đại học Công nghiệp Thực Phẩm TP.Hồ Chí Minh, tháng 4-2004 [4] Th.s Trần Thanh Trúc, Giáo trình Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm, trường Đại học Cần thơ,... Trang 22 Công Nghệ Sản Xuất Dầu Thực Vật GVHD: Nguyễn Hữu Quyền : Dầu : Nước rửa + cặn xà phòng : Dầu hồi lưu : Xút hồi lưu 2 Thuyết minh công nghệ Dầu thô sau khi xác định chỉ số AV Lượng soude được tính toán, dầu và soude được bơm theo tỉ lệ bằng bơm tỉ lệ đến thiết bị trung hòa có cánh khuấy đảo lộn liên tục và dầu được đưa đến máy ly tâm tách cặn xà phòng, dầu đã tách cặn xà phòng đến bồn trung gian... vào chỉ số acid của dầu Hiệu quả trung hòa bằng kiềm được đánh giá bằng chỉ số axit của dầu sau khi trung hòa Trong quá trình trung hòa, axit béo tự do có trong dầu tác dụng với tác nhân trung hòa tạo muối axít béo gọi là xà phòng, xà phòng không tan trong dầu và có khối lượng riêng lớn hơn dầu nên tách ra khỏi dầu, lắng xuống đáy thiết bị Trung hòa bằng NaOH hay KOH: Khi trung hòa bằng NaOH hay KOH... 2.4 Thiết bị trung hòa Chú thích: 1 Cửa cho kiềm vào 2 Bộ phận khuấy 3 Ống dẫn hơi 4 Cửa tháo dầu 5 Cửa nạp dầu 6 Cửa tháo cặn NHÓM 7 Trang 23 Công Nghệ Sản Xuất Dầu Thực Vật GVHD: Nguyễn Hữu Quyền Quá trình trung hòa tiến hành theo 2 giai đoạn: - Giai đoạn đầu dùng NaOH để trung hòa acid béo tự do và H 3PO4 dư trong quá - trình thủy hóa Giai đoạn tiếp theo là dùng acid citric để rửa dầu sau khi . béo tự do có trong dầu mỡ. Công nghệ trung hòa dầu có 3 loại: + Trung hòa lắng (Settle neutralization) + Trung hòa bán liên tục (Semi continous Neutralization) + Trung hòa liên tục (Continous Neutralization) Trong. nghệ trung hòa dầu theo phương pháp liên tục (ly tâm) nằm trong các công đoạn tinh chế dầu. Mục tiêu của quá trình tinh luyện là thực hiện việc loại các tạp chất không mong muốn có trong dầu, . số axit của dầu sau khi trung hòa. Trong quá trình trung hòa, axit béo tự do có trong dầu tác dụng với tác nhân trung hòa tạo muối axít béo gọi là xà phòng, xà phòng không tan trong dầu và có khối