GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 14 4.2.Các phương pháp tinh luyện Có 2 phương pháp tinh luyện chính thường được sử dụng trong các nhà máy tin
Trang 1Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy tinh luyện dầu thực vật năng suất 50
m3/ngày
Trang 2GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 1
Mục lục
PHẦN 1 5
CÔNG NGHỆ DẦU THỰC VẬT 5
CHƯƠNG I TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ DẦU THỰC VẬT 5
1.1.Tình hình sản xuất 5
1.2 Tình hình tiêu thụ dầu thực vật 6
CHƯƠNG II NGUYÊN LIỆU DẦU THÔ 7
2.1.Thành phần hóa học của dầu thô 7
2.1.1.Triglycerit 7
2.1.2 Glicerin 7
2.1.3 Axit béo 8
2.1.4.Phospholipit 8
2.1.5 Sáp 8
2.1.6 Sterols 9
2.1.7 Các chất mầu 9
2.1.8 Vitamin 9
2.1.9 Các chất mùi 9
2.2 Phân loại các tạp chất có trong dầu thô 10
CHƯƠNG III SẢN PHẨM DẦU TINH LUYỆN 12
CHƯƠNG IV CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU TINH LUYỆN 13
4.1.Mục đích của quá trình tinh luyện dầu 13
4.2.Các phương pháp tinh luyện 14
4.3 Quy trình tinh luyện chính 15
4.3.1.Quá trình thủy hóa 15
4.3.2 Quá trình trung hòa 24
Trang 3GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 2
4.3.3.Quá trình rửa dầu 29
4.3.4 Quá trình sấy dầu 30
4.3.5 Quá trình tách sáp 31
4.3.6.Quá trình tẩy màu 32
4.3.7 Quá trình khử mùi 36
V CHỌN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 41
5.1.1 Quy trình công nghệ 41
5.1.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 42
5.2 Tính cân bằng vật chất 44
5.2.1 Tính cân bằng cho quá trình thủy hóa 44
5.2.2 Tính cân bằng cho quá trình trung hòa 45
5.2.3 Tính cân bằng cho quá trình rửa và sấy dầu 47
5.2.4 Tính cân bằng cho quá trình tẩy mầu và tẩy mùi 47
CHƯƠNG VI TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 50
6.1 Tính và chọn thiết bị chính 50
6.1.1 Thiết bị thủy hóa kết hợp với trung hòa 50
6.1.2 Tính toán thiết bị trung hòa và thủy hóa : 51
6.1.3 Thiết bị sấy tẩy màu 54
6.1.4 Thiết bị khử mùi 55
6.2 Chọn thiết bị phụ 57
6.2.1 Thiết bị ly tâm tách cặn 57
6.2.2 Thiết bị lọc lá 57
6.2.3 Bơm ly tâm 58
Chương VII TÍNH ĐỊNH MỨC TIÊU HAO NĂNG LƯỢNG 60
7.1.Tính hơi và chọn nồi hơi 60
7.1.1 Tính hơi 61
Trang 4GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 3
7.1.2 Chọn nồi hơi 64
7.2 Tính điện 65
7.2.1 Điện động lực 65
7.2.2 Điện chiếu sang 65
7.2.3 Xác định hệ số công suất và dung lượng bù 69
7.2.4 Chọn máy biến áp 70
7.2.5 Tính điện năng tiêu thụ hàng năm 71
Chương VIII : Cấp thoát nước 71
8.1 Tiêu chuẩn nước cấp cho sản xuất và sinh hoạt 71
8.2 Nhu cầu sử dụng nước toàn nhà máy 74
8.2.1.Nước dung trong sản xuất 74
8.2.2 Nước dùng trong sinh hoạt 75
8.2.3 Bể nước – Đài nước 75
8.3 Thoát nước 76
PHẦN 2 Error! Bookmark not defined TÍNH TOÁN KINH TẾ Error! Bookmark not defined Tài liệu tham khảo 77
Trang 5Dầu thực vật được các chuyên gia dinh dưỡng khuyên dùng vì có chứa nhiều thành phần không no Oleic, Linoleic chuyển hóa trong cơ thể thành vitamin F có tác dụng điều chỉnh làm giảm lượng cholesterol
Về phương diện năng lượng dầu thực vật cung cấp năng lượng lớn hơn các thực phẩm Protein, Gluxit khác
Dầu thực vật cung là dung môi cung cấp cho nghành công nghiệp, Mỳ ăn liền, sơn vecni, đánh bóng đồ da…
Do những đóng góp quan trọng như vậy nên việc đưa vào sản xuất dầu thực vật
là vô cùng cần thiết
Trang 6GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 5
PHẦN 1 CÔNG NGHỆ DẦU THỰC VẬT CHƯƠNG I TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ DẦU THỰC VẬT 1.1.Tình hình sản xuất
Hiện nay tại nước ta các nhà máy sản xuất dầu thực vật được bố trí xây dựng ở
cả 3 miền của cả nước nhưng không đều, phần lớn các nhà máy dầu thực vật tập chung ở khu vực Miền Nam Điển hình là đơn vị Vocarimex hoạt động bao gồm các công ty con, Công ty cổ phẩn dầu thực vật dầu Tường An, Công ty cổ phần dầu thực vật Tân Bình, Công ty cổ phần trích ly dầu thực vật, Công ty cổ phần thương mại dầu thực vật Các công ty liên kết làm ăn Công ty dầu ăn Golden, Công ty TNHH dầu thực vật Cái Lân, Công ty TNHH Mỹ Phẩm LG VINA Hiện nay Vocarimex nắm giữ 95% thị phần tiêu thụ sản phẩm dầu ăn, 20% thị phần mỹ phẩm với tổng vốn 674,533 tỷ đồng, 2010.[6]
Ngày 28 tháng 6 năm 2010, Bộ công thương đã ban hành quyết định phê duyệt quy hoạch phát triển nghành dầu thực vật Việt Nam 2020 – 2025
+ Giai đoạn 2011-2015 giá trị sản xuất công nghiệp toàn ngành tăng bình quân
từ 17,37%/năm Đến năm 2015, sản xuất 1.138 ngàn tấn dầu tinh luyện; 268 ngàn tấn dầu thô; xuất khẩu 50 ngàn tấn dầu các loại
+ Giai đoạn 2016-2020 giá trị sản xuất công nghiệp toàn ngành tăng bình quân
từ 7,11 %/năm Đến năm 2020, sản xuất 1.587 ngàn tấn dầu tinh luyện 370 ngàn tấn dầu thô; xuất khẩu đạt 80 ngàn tấn dầu các loại
+ Giai đoạn 2021-2025 giá trị sản xuất công nghiệp toàn ngành tăng bình quân
từ 3,69%/năm Đến năm 2025, sản xuất và tiêu thụ 1.929 ngàn tấn dầu tinh luyện;
439 ngàn tấn dầu thô; xuất khẩu đạt 100 ngàn tấn dầu các loại.[5]
Trang 7GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 6
Tổng sản lượng dầu tinh luyện tại Viêt Nam tính theo đơn vị nghìn tấn từ năm
2011 là 805
1.2 Tình hình tiêu thụ dầu thực vật
Các nhà sản xuất trong nước ước tính năm 2010 tiêu thụ dầu thực vật nước ta vào khoảng 690.000 tấn (bảng 1) Mặc dù không có số liệu chính thức về tiêu thụ dầu thực vật theo đầu người, nhưng FAO dự báo trong vòng 15 năm tới nhu cầu về dầu thực vật nước ta sẽ tăng mạnh do nền kinh tế tăng trưởng nhanh (năm 2010 GDP tăng 6,78%) và chiến dịch marketing rầm rộ về việc thay thế mỡ động vật bằng dầu thực vật để bảo vệ sức khỏe của các nhà sản xuất
Viện Nghiên cứu chiến lược, chính sách công nghiệp (IPSI) ước tính tiêu thụ dầu thực vật trên đầu người năm 2010 vào khoảng từ 7,3 – 8,3kg/người Tuy nhiên, con số này vẫn còn khá xa so với khuyến nghị của Tổ chức Y tế thế giới (13,5kg/người/năm) IPSI dự báo tiêu thụ dầu thực vật trên đầu người nước ta năm
2015 sẽ tăng ở mức 16,2-17,4 kg/người/năm và đến năm 2020 là 18,6-19,9 kg/người/năm
Hầu hết các loại dầu đậu nành và dầu cọ hiện được dùng để sản xuất thực phẩm, chỉ một số nhỏ được sử dụng trong các ngành công nghiệp và sản xuất mỹ phẩm Năm 2010, tổng tiêu thụ dầu đậu nhành nước ta là 175.000 tấn và tiêu thụ dầu cọ là 525.000 tấn FAO dự báo năm 2011 sức tiêu thụ dầu đậu nành và dầu cọ tương ứng
Trang 8GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 7
CHƯƠNG II NGUYÊN LIỆU DẦU THÔ
2.1.Thành phần hóa học của dầu thô
Dầu thô là những bán thành phẩm thu được từ nguyên liệu là các hạt , quả chứa dầu, oliu, cọ dầu, đậu nành, ngô, hướng dương, lạc …
- Ép: ép 1 lần, ép kiệt, ép nóng
- Trích ly bằng dung môi hữu cơ
Dầu thô là nguyên liệu mới chỉ qua làm sạch sơ bộ lọc cặn tạp, ngoài thành phần chính là glycerit còn có lẫn các thành phần hòa tan khác nhau có thể gọi là tạp chất
2.1.1.Triglycerit
Là thành phần chiếm chủ yếu trong dầu, chiếm hơn 90% khối lượng dầu thô là este của rượu 3 chức gliceril và axit béo Thành phần glycerit của dầu thô rất phức tạp có từ hàng chục đến hàng trăm
Triglyxerit dạng hóa học tinh khiết không có mầu, 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 lipit tự nhiên thoát ra từ hạt dầu cùng với triglycerit Dầu thực vật
do khối lượng phân tử của các triglycerit rất cao nên khó bay hơi ngay cả trong điều kiện chân không Ở nhiệt độ trên 240 - 250°C, triglicerit mới bị thủy phân hủy thành các sản phẩm bay hơi
2.1.2 Glicerin
Chiếm 10% khối lượng hợp chất trong glixerit
Trang 9Tính chất vật lý và hóa học của axit béo do số nối đôi và số nguyên tử cacbon tạo ra Các axit béo no thường bền với các tác động khác nhau Các axit béo không
no dễ bị oxi hóa bởi oxi không khí làm cho dầu bị hắc đắng
Các axit béo trong dầu thường có mạch cacbon với số nguyên tử chẵn Các axit béo không no trong dầu dừa có tỉ lệ thấp so với các loại dầu khác
Là este của các axit béo có mạch cacbon dài và rượu đơn hoặc đa chức
Sáp nằm trên các mô bì của hạt và quả, nó có trong thành phần tế bào của chúng tạo vai trò bảo vệ mô thực vật Sáp rất trơ hóa học, không bị tách thành cặn mà tạo thành mạng các hạt lơ lửng làm giảm hình thức của dầu Sáp không tan trong nước
mà tạo thành nhũ tương trong nước, tan trong rượu…
Sáp có nhiều trong một số loại dầu thô như dầu bắp dầu lanh, dầu canola, dầu hướng dương…chứa hàm lượng sáp lớn Sáp là thành phần không tiêu hóa do đó cần phải tách sáp ra khỏi dầu
Trang 10Bản thân glycerit 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 lipit mang màu
a Chlorophyll ( diệp lục tố ): làm dầu có màu vàng xanh, làm tăng các quá trình oxi hóa xảy ra trong quá trình bảo quản và chế biến
b Caroten: làm dầu chuyển từ vàng sang đỏ sẫm, mang bản chất là chứa các provitamin Thành phần này ở các loại dầu thô rất ít ngoại trừ dầu cọ, chứa 0,05 đến 0,2% carotene so với tổng lượng chất khô có trong dầu thô
c Gossypol: là hydrocacbua mạch vòng, có màu vàng da cam và rất độc, thường có trong dầu bông chiếm 0,1 -0,2% so với tổng lượng chất khô có trong dầu thô Ngoài ra còn có các dẫn xuất khác như; gossypuapurin, anhydricgossypola, gossyphotphatit… đều không có lợi cho dầu Nên dầu bông bắt buộc phải tinh luyện bằng phương pháp hóa học để loại hợp chất này
Trang 11GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 10
Ngoài ra trong thành phần dầu còn có lẫn các axit béo tự do, các chất protein sẽ làm giảm chất lượng dầu
Bảng 1: Thành phần tạp chất của các loại dầu thô
2.2 Phân loại các tạp chất có trong dầu thô
Các tạp chất trong dầu tồn tại dưới dạng dung dịch thực, dung dịch keo hay huyền phù, chia làm hai loại :
Tạp chất loại một: các chất chuyển vào trong quá trình ép, trích ly từ nguyên liệu có dầu
Tạp chất loại hai: tất cả các chất xuất hiện do kết quả của các phản ứng xẩy ra trong dầu khi bảo quản, lưu trữ Các tạp chất này là các sản phẩm của sự biến đổi hóa học của glycerit và các chất khác có trong dầu
Trang 12 Phương pháp khai thác (- ép hoặc trích ly-)
Thông số ky thuật (- nhiệt đô, áp lực -)
Chất lượng nguyên liệu: thời gian thu hoạch (- trạng thái sinh lý của hạt: non, già, rụng tự do -), cách thức và biện pháp xử lý, thời gian bảo quản, thời gian bảo quản không được lâu
Mặc dù trong dầu hàm lượng tạp chất này chứa không nhiều nhưng đều gây trở ngại đến kỹ thuật thuật luyện dầu, hoặc làm cho dầu có màu sắc, mùi vị xấu, khó bảo quản Một trong số chúng lại độc trong dầu
Các hợp chất gluxit lẫn trong dầu làm cho dầu có màu duowusi ảnh hưởng của nhiệt độ cao khi chưng sấy, trung hòa, tẩy mùi…làm cho dầu có màu sẫm lại, dễ tạo thành hệ keo, tạo thành cặn bết dính trên vải lọc của máy lọc dầu, bao bọc chất hấp phụ khi tẩy màu
Các loại glucozit, aceton, aldehyt… làm cho dầu có mùi vị khó chụi
Acid béo tự do làm cho dầu chua, ảnh hưởng đến giá trị sinh lý khi ăn, khó bảo quản
Các chất màu làm cho dầu bị sậm màu giảm giá trị cảm quan
Trang 13GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Tồn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 12
Các kim loại cĩ thể là tác nhân xúc tác cho quá trình ơi hĩa dầu…
Các độc tố (thuốc trừ sâu, độc tố vi sinh vật…) làm giảm giá trị dinh dưỡng của dầu, cĩ thể gây độc đối với sức khỏe người sử dụng
Bảng 2: Tiêu chuẩn chất lượng một số nguyên liệu dầu thơ
Hàm lượng chất không
CHƯƠNG III SẢN PHẨM DẦU TINH LUYỆN
Dầu thực phẩm đem sử dụng cần phải đảm bảo các yêu cầu
Khơng độc với người
Cĩ hệ số đồng hĩa và giá trị dinh dưỡng cao
Cĩ mùi vị thơm ngon
Cĩ tính ổn định cao, ít bị biến đổi trong bảo quản và chế biến
Các tạp chất khơng cĩ giá trị dinh dưỡng càng ít càng tốt
Dựa vào những nguồn dầu tinh luyện trên thị trường và qua kinh nghiệm thực tế
sử dụng, người ta cĩ thể rút ra một số yêu cầu cụ thể:
Trang 14GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 13
Về màu sắc: không màu hoặc màu vàng nhạt
Về mùi vị: không mùi hoặc có mùi thơm nhẹ đặc trưng
Về thành phần: không chứa các axit béo tự do, các chất nhựa các chất sáp hay độc tố hay các chất gây rối loạn sinh lý
Bảng 3: Các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm chủ yếu
CHƯƠNG IV CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU TINH LUYỆN
4.1.Mục đích của quá trình tinh luyện dầu
Loại bỏ các thành phần không có lợi cho dầu
Thuận lợi cho quá trình bảo quản dầu
Tạo giá trị cảm quan tốt cho người sử dụng
Trang 15GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 14
4.2.Các phương pháp tinh luyện
Có 2 phương pháp tinh luyện chính thường được sử dụng trong các nhà máy tinh luyện dầu
Riêng đối với các loại dầu có hàm lượng chất độc 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 photphatit không hydrat hóa cao thường chỉ số này > 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 tinh luyện hóa học
Quá trình điển hình của phương pháp tinh luyện bằng hóa học là: 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 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
Trang 164.3 Quy trình tinh luyện chính
4.3.1.Quá trình thủy hóa
Nguyên tắc: Quá trình này dựa vào phương pháp hydrat hóa để làm tăng độ phân cực của các tạp chất keo hòa tan trong dầu mỡ
Có nhiều phương pháp thủy hóa khác nhau như: thủy hóa băng nước , bằng dung dịch nước muối loãng, bằng dung dịch điện ly (Na2CO3…), bằng axit (photphoric, citric…) hoặc bằng enzyme…Lựa chọn phương pháp thủy hóa thích hợp dựa vào tính chất của dầu thô
Có thể thêm muối và chất điện ly để thúc đẩy nhanh quá trình tách cặn của phương pháp thủy hóa
Mục đích chính của phương pháp thủy hóa là loại các tạp chất có thể hydrat hóa thành dạng không hòa tan trong dầu như: photphatit, sáp, protein và phức chất…
Ngoài ra quá trình thủy hóa còn mang lại nhiều lợi ích tiềm năng như:
Cần thiết cho quá trình sản xuất Leucithin từ các gum đã hydrat hóa
Giảm độ nhớt của dầu thô trong các quá trình tinh luyện sau này
Là quá trình bắt buộc đối với quá trình tinh luyện vật lý vì làm giảm hàm lượng các tạp chất, đặc biệt là các photphatit và các tạp chất khác trong đó có các ion kim loại có khả năng xúc tác cho quá trình oxy hóa làm hỏng dầu
Trang 17GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 16
Để dầu tinh luyện bằng phương pháp vật lý đạt chất lượng tốt thì hàm lượng photpho trong dầu phải < 5ppm
Khối lượng và thể tích của nguyên liệu giảm
Hàm ẩm tăng
Hóa học :
Phospholipit sẽ phản ứng với nước, tính tan trong dầu giảm
Do đó ta có thể dễ dàng tách ra khỏi nguyên liệu
Ngoài ra còn xẩy ra phản ứng thủy phân dầu trung tính tạo thành các diglyxerit, monoglycerit, glycerin và axit béo tự do
Hóa lý : Phospholipit trở lên háo nước, tạo thành các hạt keo đông tụ
Thông số kỹ thuật
Hàm lượng nước đưa vào:
Ứng với mỗi loại dầu sẽ cần một lượng nước thích hợp Do đó cần tiến hành thí nghiệm hydrat hóa thử trước đối với từng loại dầu, từng đợt dầu
Lượng nước đưa vào nếu vừa đủ, trong điều kiện thuận lợi sẽ xẩy ra sự hydrat hóa dễ dàng, các kết tủa hạt rắn nhanh chóng tạo thành, tách ra khỏi dầu
Trang 18GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 17
Khi nước đưa vào quá thừa, các micelle tan thành hệ nhũ tương bền khó phá hủy
Khi nước đưa vào thiếu, một phần photpholipit trong dầu không được bão hòa nước, không kết tủa Dầu sau khi thủy hóa vẫn còn một lượng photpholipit hòa tan
Nhiệt độ thực hiện quá trình: nhiệt độ tối ưu là 40 -50°C
Nồng độ chất điện ly: trường hợp dùng tác nhân hydrat hóa là dung dịch loãng các chất điện ly: NaCl…, nồng độ của chúng cũng gây ảnh hưởng lớn đến quá trình hydrat hóa Thường dung dung dịch muối NaCl 0,3% Khi dung chất điện ly làm tác nhân hydrat hóa, một mặt sự kết tủa được xúc tiến nhanh hơn, dầu sau thủy hóa sáng màu hơn vì nhiều chất như acid, kiềm cũng phá hủy được các chất màu trong dầu, mặt khác dầu trung tính tổn thất theo ít cặn hơn
Cường độ khuấy trộn và thời gian khuấy cũng ảnh hưởng đến quá trình này
4.3.1.1 Thủy hóa bằng nước
Giảm chỉ số axit của dầu do các tạp chất keo có tính axit là các protein lưỡng tính phát sinh kết tủa và do tác dụng hấp phụ của kết tủa và do tác dụng hấp phụ của kết tủa cũng kéo theo một số axit béo tự do ra khỏi dầu
Quá trình thủy hóa có thể dung độc lập để tránh đóng cặn dầu trong suốt quá trình vận chuyển và tồn trữ
Mục đích chính của quá trình thủy hóa bằng nước là sản xuất dầu mà không
bị đóng cặn suốt quá trình vận chuyển và tồn trữ
Lượng nước dùng thủy hóa thường khoảng 2% so với lượng dầu hoặc bằng 75% lượng photphatit có trong dầu Nếu lượng nước dùng quá ít thì độ nhớt của dầu lớn, vì vậy hiệu suất thủy hóa thấp Nhưng nếu lượng nước quá lớn
sẽ gây phản ứng thủy phân dầu, dẫn đến tổn thất dầu
Trang 19GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 18
Sơ dồ quá trình thủy hóa bằng nước
Nhiệt độ rất quan trọng trong quá trình thủy hóa vì nhiệt độ tăng cao sẽ làm giảm tốc độ quá trình hydrat hóa và làm tăng tính hòa tan của photpholipit trong dầu, tuy nhiên nhiệt độ quá thấp sẽ làm tăng độ nhớt của dầu, làm cho các tạp chất khó kết tủa
Ưu điểm :
Rẻ tiền hơn các phương pháp thủy hóa khác, đơn giản
Gia nhiệt (60-710C) Dầu thô
Khuấy trộn (30 phút)
Ly tâm
Bốc hơi chân không (50 mmHg-82,20C)
Làm nguội (49-550C)
Dầu đã thủy hoá
Gum đã hydrat hoá
Bốc hơi chân không (50 mmHg; 82,20C)
Làm nguội (49-550C)
Leucithin thương mại Nước (2%)
Trang 20GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 19
Quy trình sản xuất leucithin đơn giản hơn, ít tạp chất hơn
Nhược điểm :
Không loại hết hoàn toàn photpholipit mà chỉ loại được các photpholipit có thể hydrat hóa được mà không loại các photpholipit không thể hydrat hóa được như : các muối Ca và Mg của axit photphatidic và phophatidyl ethanolamine Do đó, dầu sau thủy hóa thường chứa 80 – 200ppm photpholipit, tùy thuộc vào loại và chất lượng dầu thô nói chung và mức độ hoạt động của Enzyme Photpholipase nói riêng (Enzyme xúc tác cho phản ứng tạo axit photphatidic từ các photphatit có thể hydrat hóa) Phương pháp thủy hóa này thường không thích hợp cho dầu có hàm lượng photpholipit không hydrat hóa cao như dầu đậu nành, dầu hướng dương…[2]
4.3.1.2 Thủy hóa bằng axit
Bản chất giống quá trình thủy hóa bằng nước mà trong đó có sự hoạt động kết hợp của cả axit và nước
Ưu điểm:
Axit có thể chuyển các photpholipit không hydrat hóa được thành dạng hydrat hóa bằng cách phân hủy muối của axit photphatidic, giải phóng axit photphatidic và photphatidyl ethanolamine và tạo 1 dạng phức với Ca và Mg, có thể hòa tan trong pha nước và loại ra khỏi dầu
Nhược điểm:
Gum thu được sau quá trình thủy hóa bằng axit không thích hợp cho quá trình sản xuất leucithin bởi thành phần photpholipit của chúng khác so với photphatit thu được từ quá trình thủy hóa bằng nước do chứa nhiều axit photphatidic và chứa nhiều axit được dùng làm tác nhân cho quá trình thủy hóa Nhiều quá trình thủy hóa bằng axit được cải tiến để thu hồi được dầu có hàm lượng photpho < 5ppm được dùng cho những dầu có chất lượng cao.[2]
Trang 21GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 20
Gia nhiệt (700C) Dầu thô
Làm nguội (400C, 3h)
Trang 22GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 21
4.3.1.3 Thủy hóa khô
Ưu điểm :
Loại được Photpholipit, axit, hợp chất màu và các tạp chất khác do khả năng hấp phụ của đất hoạt tính và sau đó tách đất bằng phương pháp lọc
Không cần dùng nước, do đó không pha loãng dầu, tiết kiệm chi phí năng lượng do không cần phải bốc hơi chân không để loại nước
Gia nhiệt (80-1000C) Dầu thô
Giữ hỗn hợp (15 ph)
Gia nhiệt (120-1400C, 15ph)
Trang 23GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 22
Phương pháp này thích hợp đối với các loại dầu thô có hàm lượng photpholipit thấp : dầu cọ, dừa và dùng cho các loại dầu từ đã qua thủy hóa bằng nước hoặc axit để hạ thấp hàm lượng photphorus trong dầu trong quá trình tinh luyện hơi, sau quá trình dầu thường có hàm lượng photphorus < 5 ppm
4.3.1.4 Qúa trình thu hồi các phế liệu sau quá trình thủy hóa
a Quá trình chế biến các cặn dầu
Cặn dầu là những chất phân ly từ dầu qua các quá trình lắng, lọc, ly tâm Thành phần của nó gồm chủ yếu là dầu trung tính, các photphatit, sáp thực vật và các chất nhầy thực vật Tùy thuộc vào phương hướng chế biến tiếp theo mà quyết định các biện pháp thu hồi và xử lý khác nhau
Để thu hồi dầu thông thường đem đun cặn với nước vài giờ ở nhiệt độ 100- 105°C dưới ảnh hưởng của nhiệt độ phần lớn protit và chất nhầy bị ngưng kết và tách ra khỏi dầu Người ta cũng có thể xử lý cặn bằng cách đun với H2SO4 hoặc xử
lý bằng muối ăn
Với dầu có hàm lượng sáp cao có thể thu hồi sáp trong cặn bằng dung môi có tính hòa tan chọn lọc Sáp thu được là một nguyên liệu quý trong sản xuất vật liệu cách điện, văn phòng phẩm…
b Thu hồi lecithin
Lecithin là tên thương mại của hỗn hợp photphatit, nhưng với ý nghĩa hóa học thì lecithin là tên của hợp chất photphotidyl cholin, đặc biệt là photphatit từ quá
Trang 24GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 23
trình tinh luyện dầu nành Hỗn hợp photphatit sau quá trình thủy hóa dầu ngoài photphatidyl cholin thường gồm : 1.Photphatidylethanolamin; 2 Photphatidylinositol; 3.Photphatidylserine; 4 Axit photphatidic; 5.Glycolipit Tỷ lệ các photphatit này ở các dầu khác nhau
Bảng 4 : Hàm lượng các photphatit này ở các dầu khác nhau
đó rửa cặn nhiều lần bằng nước rồi đem ly tâm tách nước và dầu sót ra khỏi cặn (hỗn hợp photphatit)
Sau quá trình ly tâm photphatit thường chứa khoảng 25 – 30% nước, có khi đến 50% nước Do đó photphatit cần phải được xử lý tiếp càng nhanh càng tốt để tránh
Trang 25GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 24
Hỗn hợp photphatit sau quá trình ly tâm được đưa vào hệ thống sấy khô bằng hơi nước ở áp suất chân không nhỏ hơn 50 mmHg và nhiệt độ bé hơn 100°C Thực hiện quá trình sấy kết hợp với tẩy mùi và loại các hợp chất dễ bay hơi đến khi lecithin thu được hàm ẩm bé hơn 0,5%
Quá trình tách nước khỏi lecithin
Hỗn hợp photphatit sau quá trình ly tâm được đưa vào một hệ thống sấy khô bằng hơi nước ở áp suất tuyệt đối từ 50 – 300 mmHg và nhiệt độ từ 116 - 130°C Thực hiện quá trình sấy đến khi lecithin thu được có hàm ẩm bé hơn 0,5% Lecithin thu được chứa nhiều hợp chất không mong muốn do xẩy ra một số các phản ứng hóa học ở nhiệt độ cao
4.3.2 Quá trình trung hòa
Sử dụng trong tinh luyện dầu bằng phương pháp hóa học
Nguyên tắc: quá trình chủ yếu dựa vào phản ứng trung hòa Dưới tác dụng của kiềm các axit béo tự do và các tạp chất có tính axit sẽ tạo thành các muối kiềm, chúng không tan trong dầu mỡ nhưng có thể tan trong nước nên có thể phân ly ra khỏi dầu bằng cách lắng hoặc rửa nhiều lần
PTPU RCOOH + NaOH -» RCOONa + H2O
Mục đích: chủ yếu là loại trừ các axit béo tự do gọi là quá trình trung hòa dầu Ngoài ra xà phòng sinh ra còn có khả năng hấp phụ nên chúng có thể kéo theo các tạp chất như protein, chất nhựa, các chất màu và cả những tạp chất
cơ học vào trong kết tủa, do đó làm giảm chỉ số axit của dầu và loại một số tạp chất
Hóa chất: thường dùng nhất là NaOH hoặc KOH Người ta cũng có thể dùng
Na2CO3, nhưng có nhược điểm là tạo ra khí CO2 trong quá trình trung hòa làm dầu
bị khuấy đảo khiến xà phòng sinh ra bị phân tán và khó lắng, mặt khác nó tác dụng
Trang 26GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Tồn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 25
kém với các loại tạp chất khác ngồi axit béo tự do, nên việc sử dụng Na2CO3 rất hạn chế
Các yếu tố ảnh hưởng : Nồng độ dung dịch kiềm cao, lượng kiềm dư nhiều , nhiệt độ cao thì phản ứng xà phịng hĩa dầu mỡ nhanh, kiềm cĩ thể xà phịng hĩa
cả dầu trung tính làm giảm hiệu suất thu hồi dầu tinh luyện Do đĩ theo kinh nghiệm thì mỗi nồng độ kiềm đều phải tương ứng với một nhiệt độ thích hợp và phẩm chất của loại dầu Nồng độ kiềm càng cao thì dùng cho các loại dầu cĩ chỉ số axit cao và nhiệt độ khi tinh luyện phải thấp
Bảng 5 : Nồng độ NaOH và nhiệt độ tinh luyện của các dầu khác nhau
Nồng độ NaOH (g/l) Nhiệt độ tinh luyện ( 0 C) Chỉ số axit của dầu (mg KOH)
Trang 27GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 26
Sơ đồ của quá trình trung hòa :
Lượng kiềm cần thiết để trung hòa:
A: chỉ số axit của dầu, mg KOH
D: khối lượng dầu đem đi trung hòa, kg
a: nồng độ % của dung dịch NaOH
Tuy nhiên lượng kiềm sử dụng trong thực tế thường lớn hơn lượng kiềm tính theo lý thuyết, vì ngoài tác dụng của axit béo tự do, kiềm còn tác dụng với các tạp
Gia nhiệt (80-1000C) Dầu thô
Khuấy (30 ph)
Lắng (3-6h)
Gạn cặn
Dầu đã trung hoà
NaOH
Cặn xà phòng
Trang 28GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 27
chất có tính axit (tùy vào phẩm chất của dầu thô) Tùy thuộc vào thành phần tạp chất và màu sắc của dầu thô mà quyết định lượng dư cụ thể, thường khoảng 5 – 50% so với lý thuyết
Biến đổi trong quá trình trung hòa
Vật lý : hàm lượng acid béo tự do trong dầu giảm, khối lượng, thể tích đều giảm
Hóa học : Xảy ra phản ứng trung hòa
NaOH + RCOOH -» RCOONa + H2O Ngoài ra còn xảy ra phản ứng thủy phân :
Hóa lý : có sự phân lớp giữa cặn xà phòng và dầu Mặt khác do có nước nên cũng hình thành 1 phần hệ nhũ tương nước/dầu
Thông số kỹ thuật :
Việc tách acid béo ra khỏi dầu đòi hỏi các điều kiện sau:
Tác nhân để tách acid béo phải có khả năng phản ứng nhanh chóng với acid béo tự do, hạn chế tác dụng với dầu trung tính
Hỗn hợp nhanh phân lớp và phân lớp rõ ràng
Dễ tách cặn ra khỏi dầu bằng các phương pháp đơn giản
Không tạo thành thể nhũ tương dầu
Trong phương pháp trung hòa, kiềm ngoài việc phản ứng với acid béo tự do còn tác dụng với dầu trung tính theo phản ứng ngược của phản ứng este hóa cho ra glycerin và xà phòng làm hao hụt lượng dầu trung tính Do đó, trước khi tiến hành
Trang 29GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 28
trung hòa, ta phải tiến hành thí nghiệm xác định chỉ số acid để từ đó có thể chọn chế độ trung hòa cho thích hợp
Chỉ số acid tối đa cho phép của dầu sau khi trung hòa là 0,2 mgKOH/g chất béo
4.3.2.1 Chế biến cặn xà phòng sau quá trình trung hòa
Cặn luyện kiềm là phế liệu chủ yếu trong các cơ sở tinh luyện dầu trong đó gồm trong đó gồm: xà phòng, dầu trung tính và một số tạp chất kèm theo trong quá trình lắng của xà phòng
Mục đích của quá trình chế biến cặn xà phòng như sau:
Cải tiến chất lượng cặn trên cơ sở loại bớt nước và tạp chất
Thu hồi một phần dầu trung tính
Điều chế axit béo công nghiệp
a.Thu hồi một phần dầu trung tính
Đun nóng cặn đến 85 90°C vừa khuấy vừa cho dung dịch muối, nồng độ 10 12% hoặc muối hạt, hàm lượng 1 – 2% so với cặn
-Để yên trong 8 – 10h dầu sẽ nổi lên trên, hút lấy dầu này dùng trong công nghiệp xà phòng hoặc đem tinh luyện lại Hoặc ta cũng có thể dùng phương pháp
ly tâm để thu được dầu triệt để hơn
b Cải tiến chất lượng trên cơ sở loại bớt nước và tạp chất
Lấy dầu xong tiếp tục cho muối hạt vào sao cho nước tách ra đạt đến nồng độ của muối bão hòa Sau đó để ủ khoảng 3 – 4h Tháo bỏ nước ở dưới và lấy xà phòng ở trên đem cung cấp cho các cở sở sản xuất bột giặt
c Điều chế axit béo công nghiệp
Đem cặn xà phòng pha loãng thành hỗn hợp nhuyễn đều và đung nóng, cho axit sunfuric vào nồng độ 1/1 theo thể tích cho đến khi thử bằng chất chỉ thị xanh metylen thấy xuất hiện màu đỏ, cho quá lượng một ít, tiếp tục đun nóng đến khi
Trang 30GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 29
toàn bộ chất béo nổi lên trên mặt và trong Để lắng khoảng 10 phút và tháo bỏ lớp nước dưới, dùng nước nóng rửa chất béo cho đến hết axit khi đó thử chất chỉ thị xanh metylen xuất hiện màu vàng, cuối cùng đem sấy khô Hỗn hợp thu được là axit béo và dầu trung tính có thể trực tiếp đem nấu xà phòng
Nếu muốn thu hồi axit béo hoàn toàn, ta kiềm hóa cặn xà phòng để biến toàn
bộ dầu trung tính trong cặn thành xà phòng, sau đó tiến hành phân hủy bằng axit như trên Sản phẩm thu được là axit béo, có thể đem chưng cất để thu được sản phẩm có chất lượng tốt hơn
4.3.2.2 Phương pháp khác chế biến cặn xà phòng sau quá trình trung hòa
Ngoài quá trình tách cặn trên người ta cũng có thể xử lý cặn xà phòng thu được bằng phương pháp sau
Axit hóa cặn xà phòng bằng axit mạnh như axit sunfuric đến pH khoảng 1,5 Gia nhiệt và khuấy trộn để phân tách hai pha: pha tan trong nước và pha dầu Ly tâm hoặc dùng phương pháp lắng để tách pha nước ra khỏi dầu Dầu thu được là dầu trung tính sau đó được rửa bằng nước để loại cặn và axit dư, sau đó dầu này sẽ được dùng làm thức ăn chăn nuôi gia súc Nước rửa có chứa axit phải được trung hòa trước khi thải ra ngoài
4.3.3.Quá trình rửa dầu
Mục đích: để loại hết xà phòng trong dầu
Tiến hành: rửa dầu liên tục nhiều lần, lượng nước rửa mỗi lần khoảng 15 – 20%
so với dầu, số lần rửa 3 – 6 lần
Trước tiên rửa bằng nước muối có nồng độ 10% ở 90 - 95°C, sau dùng nước nóng
95 - 97°C Mỗi lần rửa đều phải khuấy đều rồi để yên khoảng 40 – 60 phút, rồi tháo nước rửa ở dưới Nước rửa có thể được tập trung lại để thu hồi dầu và xà phòng
Trang 31 Thời gian kết lắng: thời gian phân lớp xà phòng – lớp dầu
Hàm lượng nước: phụ thuộc mẻ tinh luyện và lượng cặn còn trong dầu Dầu sau khi rửa phải có hàm hàm lượng xà phòng < 0,005%
4.3.4 Quá trình sấy dầu
Mục đích: Giảm hàm ẩm trong dầu đến tiêu chuẩn bảo quản
Biến đổi :
Vật lý :
Nước bốc hơi khỏi dầu, kéo theo giảm hàm ẩm
Nhiệt độ sấy giảm trong môi trường chân không
Hóa lý : Tách ẩm ra khỏi hệ dầu- nước
Thông số kỹ thuật:
Trang 32GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 31
Nhiệt độ sấy: Cao, việc tiếp xúc với không khí dầu dễ dàng bị oxy hóa làm cho dầu bị sẫm màu, thậm chí bị đen Chính vì vậy, sấy dầu cần tiến hành trong điều kiện chân không nhằm hạ thấp nhiệt độ sấy
Áp suất chân không: thường 0 – (110) KPa
Cường độ khuấy trộn : Tăng cường tốc độ bốc hơi nước ra khỏi dầu, trong lúc sấy cần khuấy mạnh Tuy nhiên, ở thời gian đầu, nếu khuấy mạnh trong lúc nước còn nhiều làm cho dầu dễ bị nhũ tương hóa
Thời gian sấy do tốc độ bốc hơi của nước trong dầu quyết định, phụ thuộc:
Nhiệt độ sấy
Áp suất chân không trong nồi
Bề mặt bốc hơi do khuấy mạnh hay nhẹ
Sự phân bố trạng thái của nước trong dầu
Sự phân bố hàm lượng nước trong dầu cũng ảnh hưởng đến
quá trình sấy Hàm lượng nước càng ít thì thời gian sấy càng
Biến đổi :
Vật lý : hàm lượng sáp trong dầu giảm
Hóa lý : có sự kết tinh các tinh thể sáp trong dầu
Cảm quan : tăng độ trong của dầu
Trang 33GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 32
Thông số kỹ thuật :
Nhiệt độ : Nhiệt độ kết tinh của sáp trong dầu rất khác nhau : dầu thô 8°C, dầu
đã qua thủy hóa 10°C, dầu đã qua trung hòa bằng kiếm 12ºC Do đó ta phải chọn nhiệt độ thích hợp
Thành phần nguyên liệu:
Tùy vào từng loại mà hàm lượng sáp nhiều hay ít, và dầu sau khi tách sáp dù
có làm lạnh xuống đến 0ºC vẫn trong suốt, không xuất hiện vẩn đục
Cường độ khuấy trộn và thời gian khuấy trộn :
Bảo đảm cho các tinh thể ở trạng thái phân tán dễ kết tụ với nhau thành các tinh thể sáp kích thước lớn
4.3.6.Quá trình tẩy màu
Mục đích : Dầu có mầu sậm là do sự tồn tại của các chất màu có trong dầu : các carotenoit, chlorophyll, một số ít các màu được tạo thành do các phản ứng caramen, phản ứng melanoidin…Do đó cần tẩy mầu để cải thiện giá trị cảm quan của dầu
Biến đổi :
Vật lý: giẩm hàm lượng các chất mang màu trong dầu
Hóa học : nếu có O2 thì sẽ xẩy ra quá trình oxy hóa
Hóa lý: xẩy ra sự tương tác giữa các chất mang màu và chất hấp phụ
Cảm quan : sau quá trình tẩy màu dầu sẽ sang hơn và trong hơn
Trang 34GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 33
Khi tăng bề mặt hấp phụ, khả năng hấp phụ chất màu cũng tăng lên Mỗi loại chất hấp phụ thông thường chỉ hấp phụ một số chất nào đó vì khả năng liên kết với các dạng chất màu lên bề mặt của chúng là khác nhau Yêu cầu chung cho chất hấp thụ dùng để tẩy trắng dầu như sau :
Loại được các chất màu cũng như các cặn xà phòng có trong dầu
Có hoạt tính cao để chỉ cần dùng một lượng nhỏ nhưng đủ sức làm sang màu dầu, mang theo ít dầu trung tính
Không tác dụng hóa học lên dầu (oxy hóa, trùng hợp dầu…)
Không gây cho dầu có mùi vị mới
Dễ dàng tách ra khỏi dầu bằng lọc và lắng, tổn thất dầu ít
Mức đọ sang của dầu sau khi dung chất hấp phụ (trộn lẫn vào dầu hoặc lọc dầu qua lớp chất hấp phụ)
Số lượng và loại chất màu cũng như trạng thái tự nhiên của chúng trong dầu Nhiệt đọ : ta tiến hành ở nhiệt độ 70 - 110ºC để giảm sự oxy hóa
Thời gian để thực hiện quá trình vừa đủ để xảy ra quá trình tương tác giữa các chất màu và chất hấp phụ
Ngoài ra, dầu trước khi tẩy màu cần được thủy hóa và sấy khô Các chất nhầy, protein, nhựa, phospholipid, xà phòng có trong dầu sẽ làm giảm mức
độ sang màu khi thực hiện hấp phụ, do vậy, cần loại bỏ chúng ra khỏi dầu trước Ẩm của dầu cũng làm giảm tính chất hấp phụ của đất tẩy trắng, vì vậy
độ ẩm của dầu cần ở mức 0,1 – 0,05%
Một số các tác nhân tẩy màu hiện nay là : đất hoạt tính, than hoạt tính, silicagel, đất sét trung tính…
Trang 35GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 34
Đất tẩy màu tự nhiên :
Ưu điểm : có khả năng hấp phụ được tối đa 15% (lượng tạp chất có trong dầu thô) các chất màu và các axit béo tự do cũng không gây ra sự chuyển đồng phân tronh nhóm các axit béo
Nhược điểm : hấp phụ 30% dầu thô ( so với trọng lượng của đất ), gây tổn thất dầu
Ứng dụng để tẩy màu sơ bộ những giá trị không cao như : dầu dừa, dầu động vật Đất hoạt tính :
Được sản xuất từ các bentonit nhưng có cấu tạo tinh thể hoặc dạng vô định hình có bản chất hóa học là các alumino – silicat Đất hoạt tính được hoạt hóa bằng phương pháp vật lý hay hóa học để làm thay đổi cấu trúc, tạo nhiều lỗ xốp từ đó làm tăng bề mặt hoạt động của chúng
Ưu điểm : Hoạt tính cao gấp 1.5 – 2 lần so với đất tẩy màu tự nhiên, có khả năng tẩy màu một số dầu khó tẩy màu như : dầu cọ, dầu nành, dầu canola… có thể ứng dụng như là một phương pháp tinh luyện vật lý để loại các kim loại và các photphatit…
Nhược điểm : hấp thụ 70% dầu thô (so với trọng lượng của đất hoạt tính), gây tổn thất dầu, là tác nhân thủy phân một phần các dầu trung tính làm tăng hàm lượng các axit béo tự do , và phân hủy một số các peroxit và các sản phẩm oxi hóa bậc hai từ đó làm tăng các phản ứng chuyển đồng phân trong nhóm các axit béo Than hoạt tính :
Ưu điểm : có khả năng tẩy màu cao, đặc biệt là có thể loại được các tạp chất màu mà không thể tẩy bằng đất hoạt tính như : các hợp chất có cấu tạo vòng…
Nhược điểm : than hoạt tính được sử dụng hạn chế trong các quá trình tinh luyện dầu vì các vấn đề như: khó khăn trong quá trình lọc, chi phí cao, và gây tổn thất dầu lớn ( hấp phụ 150% dầu thô so với trọng lượng của than hoạt tính)
Trang 36Phương pháp tẩy màu bằng silicagel:
Chất hấp phụ: silicagel (alumina silicas) có diện tích bề mặt riêng tối thiểu là 150% m2/g, và có thể tích lỗ xốp là 0,65 – 1 ml/g với mỗi lỗ xốp có đường kính khoảng 4 – 20 nm
Quá trình hoạt hóa silicagel gồm các bước:
Quá trình hydrat hóa dung dịch muối silicat nồng độ 5% (w/w) bằng dung dịch
H2SO4 Hoạt hóa hydrogel, thêm vào hỗn hợp dung dịch muối Al2(SO4)3 nồng độ 5%(w/w) Chỉnh đến pH thích hợp bằng dung dịch NaOH 4N Một số các thông số
kỹ thuật của quá trình hoạt hóa silicagel ở các điều kiện khác nhau được cho ở bảng sau:
Bảng 6 : Các thông số của quá trình hoạt hóa silicagel
TT Quá trình axit hóa Quá trình hydrogen
Trang 37GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 36
(NH4)2CO3 nồng độ 10%(w/w) có khuấy trộn trong thời gian một giờ ở nhiệt độ môi trường Sau đó lọc tách muối nhôm và rửa lại hai lần bằng nước nóng rồi sấy phun Thành phần sau đó được đem đi vôi hóa trong lò nung ở nhiệt độ 700ºC sản phẩm thu được là silicagel đữ hoạt hóa
Phương pháp tẩy màu bằng silicagel
Sử dụng 1% silicagel so với lượng dầu cần tiến hành tẩy màu, tiến hành tẩy màu ở nhiệt độ 40 - 50ºC trong thời gian 15 phút có khuấy đảo Sau đó ta không tiến hành lọc ngay mà sấy dầu dưới áp suất chân không đến khi hàm ẩm trong dầu còn lại bé hơn 0,1% về khối lượng Tiếp tục khuấy đảo dầu thêm 15 phút nữa rồi tiến hành lọc để tách silicagel ra khỏi dầu Silicagel sẽ được tái sinh bằng cách rửa trong dung môi hexan và sau đó nung nóng ở nhiệt độ 700ºC trong một thời gian nhất định
Kết quả tẩy màu của silicagel:
Bảng 7 : Các chỉ số của dầu sau quá trình tẩy màu bằng silicagel, % về khối lượng
Trang 38GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 37
Các chất gây mùi và vị của dầu thường là các axit béo phân tử thấp (capronic, caprinic, caprilic) và các glycerit của các acid béo này, hydrocacbon mạch thẳng, este, aldehyt và nitơ, các sản phẩm thủy phân hoặc phân hủy các caroteinoid, sterols, vitamin, phosphatit…
Chính các hợp chất gây mùi và vị nói trên làm cho dầu mỡ có mùi dễ chụi hoặc khét, tanh với mức đọ nhiều ít khác nhau Chính vì vậy ta phải khử mùi
Biến đổi:
Vật lý : Loại bỏ chất mùi xấu
Hóa học : xẩy ra phản ứng thủy phân và oxy hóa
Cảm quan : loại thành phần mùi xấu cho dầu
Hơi nước đưa vào tẩy mùi phải không có mùi vị lại, lẫn càng ít không khí (dạng khí không ngưng) càng tốt để tránh cho dầu có mùi có mùi vị mới, bị oxy hóa ở nhiệt độ cao, hơi nước phải là hơi quá nhiệt, nhiệt độ 250 - 260ºC Áp suất làm việc 0 – 110 kPa
Mô tả quá trình khử mùi
Trang 39GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn
SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 38
Dầu trước khi vào thiết bị khử mùi được gia nhiệt sơ bộ thông qua một thiết
bị trao đổi nhiệt ống long ống với dầu sản phẩm sau khi đã tẩy màu xong Thiết bị gia nhiệt này đặt về phía trước thiết bị khử mùi để tiết kiệm năng lượng Sau đó dầy này được gia nhiệt tiếp đến nhiệt độ khử mùi 250ºC bằng gia nhiệt gián tiếp, chất tải nhiệt là dầu máy
Theo hình 1 ta thấy dầu sau khi được tẩy màu tiếp tục được cho đi qua thiết bị khử mùi 1 bằng bơm 2 vào ngăn bài khí 3 đặt phía trên máy lọc hơi đốt 4 Bơm 2 bơm dầu qua các đầu phun5 nhằm đảm bảo quá trình bài khí của dầu diễn
ra nhanh chóng
Để hỗ trợ cho quá trình khử mùi, chúng ta có thể cung câp hơi quá nhiệt qua đường ống 6 vào ngăn khí 3
Ở giai đoạn này, nhiệt độ dầu được giữ khoảng
Từ ngăn 3, dầu được bơm bài khí 7, bơm vào ngăn trên cùng 8 để gia nhiệt lần cuối bên trong thiết bị khử mùi 1 bằng thiết bị gia nhiệt dạng xoắn 9 đặt ở ngăn nhiệt thứ 10
Ở ngăn 8, dầu được nhiệt đến 230ºC bằng hơi quá nhiệt Hơi nước được sục vào dầu qua ống 6 và điều khiển quá trình trao đổi nhiệt
Từ ngăn trên cùng 8, dauù được chảy tự do vào ngăn trao đổi nhiệt 10 nhằm làm nguội dầu được khử mùi Cuối cùng dầu được làm nguội xuống nhiệt độ dầu vào trong ngăn làm lạnh cuối 13 Từ đó đâu được chiết bằng bơm 14
Ngăn 10 và 13 cũng được sục hơi bằng ống 6 nhằm giúp quá trình truyền nhiệt diễn ra dễ dàng và loại bỏ những thành phần có mùi hôi khỏi dầu
Hơi thoát ra từ các ngăn khác nhau 3,8,10,12 và 13 được thu vào ống trung tâm 15 qua các khoảng không cửa sổ 16 trên tường ống
Từ ống 15, chúng được bơm ra khỏi thiết bị bài khí qua thiết bị nối chân không sau khi qua thiết bị thu hồi axit béo và ngăn thiết bị sương