Tài liệu Đề tài: Thiết kế phân xưởng ép dầu đậu tương năng suất 1500 tấn hạt/năm docx

Ngay từ ngày đầu khi hạt mới chín, trong một số hạt tinh bột của tế bào, bên cạnh tinh bột đã có một ít dầu chiếm chỗ.Giữa tinh bột và dầu có một vùng trung gian các sản phẩm của tinh bộ

Đề tài Thiết kế phân xưởng ép dầu đậu tương năng suất 1500

tấn hạt/năm

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Giáo viên hướng dẫn : Ts Vũ Hồng Sơn

Sinh viên thực hiện : Phạm Anh Toàn

Kỹ thuật sinh học – K53

Nhiệm vụ thiết kế:Thiết phân xưởng ép dầu đậu tương năng suất 1500 tấn

h ạt/năm

Số liệu ban đầu

Hàm lượng dầu trong nguyên liệu hạt ban đầu : D0 = 20%

Độ ẩm khối hạt W0 = 11%

Lượng tạp chất trước khi làm sạch T0 = 2%

Lượng tạp chất sau khi làm sạch Ts = 0,5%

Chương I: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm 1.1 Gi ới thiệu cây đậu tương

1.1.1 Đặc điểm của cây đậu tương

Đậu tương hay còn gọi là đậu nành là cây cho hàm

lượng dầu thực vật cao 10 -25% Là cây ngắn ngày

thời gian sinh sản chỉ có 70 -75 ngày, giống dài

hơn khoảng 120 ngày Thích hợp với thời gian

trồng vụ màu ở Việt Nam

Cây đậu tương còn có khả năng tích lũy đạm từ khí

trời, tự túc và làm giàu đạn cho đất nhờ vào sự

cộng sinh vi khuẩn nốt sần ‘Rhizobium Japonicum

L.’với bộ rễ của cây Do đó cây đậu tương là cây

thực phẩm dễ trồng lại hiệu quả kinh tế.Cậy đậu tương có thể quan sát thấy vỏ, thân, lá xung quanh có các lông màu nâu hoặc màu xám Mỗi nhành lá có từ 2-4 lá, chiều dài lá 6 -15 cm, chiều rộng lá 2 -7 cm Lá bắt đầu rụng khi các hạt trong quả trưởng thành lúc này dinh dưỡng từ lá sẽ vào hạt Hoa có màu trắng, hồng, tím

Quả dài từ 3 -8 cm, thường chứa từ 2 -4 hạt, đường kính hạt 5 -11 mm.[1]

Quê hương của đậu tương là Đông Nam châu Á, nhưng 45% diện tích trồng đậu tương và 55% sản lượng đậu tương của thế giới nằm ở Mỹ Nước Mỹ sản xuất 75 triệu tấn đậu tương năm 2000, trong đó hơn một phần ba được xuất khẩu Các nước

sản xuất đậu tương lớn khác là Brasil, Argentina, Trung Quốc và Ấn Độ Phần lớn

sản lượng đậu tương của Mỹ hoặc để nuôi gia súc, hoặc để xuất khẩu, mặc dù tiêu

thụ đậu tương ở người trên đất nước này đang tăng lên Dầu đậu tương chiếm tới 80% lượng dầu ăn được tiêu thụ ở Mỹ.[2]

Hình 1.1.1 cây đậu tương

Đậu tương là một trong số các cây lương thực đã có nhiều giống được cải biến di truyền (GMO) nhằm tăng năng suất Hiện nay, khoảng 80% lượng đậu tương được

trồng phục vụ thương mại đều là GMO Công ty Monsanto có trụ sở ở nhiều nước Canada, Australia, Trung Quốc, Nam Mỹ …là công ty hàng đầu thế giới hiện nay trong sản xuất cây chuyển gen nói chung và đậu tương chuyển gen nói riêng

1.1.2 Các giống đậu tương được trồng ở Việt Nam.[3]

Gi ống MTD 176:

- Thời gian sinh trưởng: 80 - 90 ngày

- Chiều cao cây: 45 - 50 cm, cứng cây, ít đổ ngã

- Hạt màu vàng, khối lượng 1.000 hạt từ 120 - 140 g

- Năng suất trung bình 150 – 200kg/sào

- Thích hợp với vụ Thu-đông (vụ 2)

Gi ống HL2:

- Thời gian sinh trưởng 85 - 90 ngày

- Chiều cao cây 40 - 50 cm, cứng cây, ít đổ ngã

- Lá nhỏ, tán gọn, thích hợp với trồng xen

- Quả tập trung trên thân chính, vỏ quả màu xám đen, tỉ lệ quả 3 - 4 hạt cao

- Hạt màu vàng bóng, rốn hạt màu hồng, khối lượng 1000 hạt 130 - 140 g

- Năng suất trung bình 120 – 160 kg/sào ở vụ Thu đông (vụ 2)

- Trồng được 3 vụ: Hè thu, thu đông, đông xuân

- Mức độ nhiễm sâu bệnh hại: Trung bình

Giống HL92:

- Thời gian sinh trưởng ngắn 75 - 80 ngày

- Chiều cao cây 40 - 50 cm

- Hạt vàng bóng, rốn hạt màu hồng, khối lượng 1000 hạt: 120 - 140 g

- Năng suất 110 - 200 kg/sào

- Ít nhiễm bệnh xoắn lá, thối trái, nhiễm bệnh gỉ sắt ở mức trung bình

- Trồng được các vụ trong năm

Giống DT 84:

- Thời gian sinh trưởng 85 - 95 ngày

- Cây cao trung bình 45 - 50 cm, ít phân cành

- Cứng cây, ít đổ ngã

- Hạt to, khối lượng 1000 hạt 150 - 160 g, hạt màu vàng, rốn hạt màu nâu

- Năng suất trung bình 150 - 200 kg/sào

- Ít nhiễm bệnh đốm nâu, chống chịu khá với bệnh gỉ sắt, sương mai, lở cổ

rễ

1.1.3 Đặc điểm sinh thái của cây đậu tương

- Nhiệt độ:

+ Giai đoạn nẫy mầm: thích hợp 24 – 30◦C

+ Giai đoạn cây con: 24 – 30◦C

+ Giai đoạn ra hoa kết trái: 24 – 34◦C

+ Giai đoạn chín: 20 – 25◦C

- Lượng mưa: Lượng mưa tối thiểu phải đạt từ 400 mm, tốt nhất là 700 mm

- Về ẩm độ đất:

+ Giai đoạn nẫy mầm: thích hợp 75 – 80%

+ Giai đoạn cây con: 50 – 60%

+ Giai đoạn ra hoa kết trái: 70 – 80%

1.1.4 K ỹ thuật canh tác với cây đậu tương

Luân canh là biện pháp canh tác tiến bộ, thể hiện sự bổ sung cho nhau giữa 2 cây

trồng ở 2 vụ kế tiếp

Các công thức luân canh phổ biến ở phía Bắc:

Vùng núi phía Bắc:

+ Đậu tương xuân - lúa mùa - cây vụ đông (ngô đông)

+ Ngô xuân - đậu tương hè (hoặc hè thu) - cây vụ đông (hoặc cày giữ ẩm)

+ Lúa xuân - lúa mùa sớm - đậu tương đông, nếu chủ động nước

Trung du Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ:

+ Đậu tương xuân - lúa mùa sớm - cây vụ đông

+ Ngô xuân - đậu tương hè thu - cây vụ đông

+ Lúa xuân - lúa mùa sớm - đậu tương đông

1.1.5 Tình hình s ản xuất đậu tương.[4]

Sản lượng đậu tương ở Brazil và Achentina giảm do thời tiết nóng và khô Tại Brazil, sản lượng đậu tương dự báo đạt 68,5 triệu tấn, giảm 3,5 triệu tấn và ở Achentina, sản lượng đậu tương giảm 1,5 triệu tấn còn 46,5 triệu tấn

Bảng 1.1 Thống kê sản lượng đậu tương của một số nước trên thế giới

2008/09 2009/10 2010/11 2011/12 Aug 2012/13 Sep 2012/13Production

Bảng 1.2.Thống kê sản lượng đậu tương Việt Nam

Diện tích,

ha

190,1 192,1 146,2 197,8 173,6 200 230 Năng

dầu mới khánh thành cũng như nhu cầu tiêu thụ của ngành thực phẩm và thức ăn chăn nuôi

Theo các thương nhân trong nước, năm 2012 nhập khẩu đậu tương từ Hoa Kỳ sẽ

có xu hướng tăng lên Theo tổ chức USDA, tổng lượng đậu tương Việt Nam nhập

khẩu từ Hoa Kỳ năm 2012 sẽ có thể tăng gấp đôi đạt mức 500 nghìn tấn.[5]

Bảng 1.3.Thống kê nhập khẩu đậu tương một số nước trên thế giới

USDA: Thousand M etric Tons

1.1.6.Quá trình t ạo dầu ở hạt đậu tương

Quá trình tạo thành dầu lipít dự trữ trong hạt dầu xảy ra khi hạt chín các hợp

chất hữu cơ và vô cơ chuyển vào hạt từ các phần xanh của cây, lá và đất thông qua

hệ rễ, từ đó chuyển thành các chất dự trữ ở trong hạt

Quá trình tổng hợp trong dầu, lúc đầu tạo ra các chất gluxit điển hình là tinh

bột Sau đó hạt chín dần những hạt tinh bột sẽ chuyển thành các hạt lipít

Ngay từ ngày đầu khi hạt mới chín, trong một số hạt tinh bột của tế bào, bên

cạnh tinh bột đã có một ít dầu chiếm chỗ.Giữa tinh bột và dầu có một vùng trung gian các sản phẩm của tinh bột chuyển thành dầu Quá trình biến đổi này diễn ra

nhanh nhất ở khu nhân tế bào Ở giai đoạn cuối của quá trình, tinh bột trong các

tếbào hạt dầu sẽ biến mất hoàn toàn và chuyển thành dầu

Giai đoạn đầu khi hạt chín dầu có nhiều axít béo tự do Sau đó lượng axít béo tự do giảm xuống và hàm lượng triglixerit liên kết từ hai hay ba nguyên tử cacbondưới tác dung hai hệ enzim với nguồn cacbon là các chất gluxít thiên nhiên

Từ các sản phẩm phân tử thấp tạo ra axít béo có 16 nguyên tử cacbon Sau

đó mạch axit béo sẽ thêm nguyên tử cacbon, quá trình tạo thànhtriglixerit xảy ra theo ba giai đoạn

1.1.7 Thành phần hóa học của hạt đậu tương

Đậu nành thực sự là thực phẩm giàu dinh dưỡng

Bảng 1.4.Thành phần hóa học hạt đậu tương

43,0 8,8 41,1

23,0 1,0 11,0

5,0 4,3 4,4

29,0 86,0 43,0

a) Lipit là cấu tửhóa học quan trọng, là thành phần chính của hạt lạc hàm lượng lipit chiếm 12 - 25% chất khô trong thành phần lipit của hạt đậu tương gồm có triglixerit, photphatit và sáp

Bảng 1.5.Chỉ số hóa lý cơ bản của của dầu đậu tương

Bảng 1.6.Thành phần các axit béo của đậu tương

Chất béo bão hòa

C12:0 C14:0 C16:0 C18:0

14,4 0,1 10,3 3,8

Chất béo chưa bão hòa

C18:1 C20:1 C22:1

23,3 0,2 22,8 0,2

Chất béo chưa bão hòa đa

C18:2 C18:3

57,9 51,0 6,8

Theo: SOYBEAN OIL MODERN PROCESSING AND UTILIZATION, D.R Erickson and L.H Wiedermann

Trong protein đậu tương, globuline chiếm 85 – 95% ngoài ra còn có một lượng

như albumin, một lượng không đáng kểprolamin và glutenlin

Bảng 1.7.Thành phần các axit amin trong hạt đậu tương

Tên axit amin Thành phần, % Tên axit amin Thành phần, % Isoleucine

Phenylalanine Treonine Tritophan Valine Histidine

5,0 4,3 1,3 5,4 2,6

b) Gluxit hydratecarbon chiếm khoảng 34% hạt đậu nành Phần hydratecarbon có

thể chia làm hai loại: loại tan và không tan trong nước Loại tan trong nước chỉ chiếm khoảng 10% tổng lượng hydratecarbon

Bảng 1.8 Thành phần hydrate carbon trong đậu tương

c) Các nguyên t ố khoáng, thành phần khoáng chiếm khoảng 5% trọng lượng chất

khô của hạt đậu nành Trong đó đáng chú ý nhất là Ca, P, Mn, Zn và Fe

Bảng 1.8 Thành phần nguyên tố khoáng trong đậu tương

13,0 – 21,5 1,9

2300 0,18 – 2,43 1,4

chấn), phương pháp hóa học (NaHCO3)

2) Urease

Enzyme urease được tìm thấy với hàm lượng lớn ở đậu tương sống Nó sẽ phân

hủy ure thành ammoniac, là một hợp chất độc đối với cơ thể người Enzyme này sẽ

chống lại sự hấp thụcác chất đạm qua màng ruột, do đó không nên ăn đậu tương

sống Enzyme urease dễ dàng bị vô hoạt bởi nhiệt

1.2 Tình tình s ản xuất và tiêu thụ dầu đậu tương trên thế giới và ở Việt Nam[4]

Đậu tương được trồng chủ yếu để lấy hạt đã và vẫn còn được sử dụng làm thực

phẩm ở dạng tươi, lên men và dạng khô Một số lượng lớn đậu nành được đem ép

để chiết dầu dùng làm thực phẩm và sử dụng cho sản xuất công nghiệp Hiện nay Trung quốc là quốc gia sản xuất dầu đậu tượng lớn nhất thế giới

Bảng 1.10 Sản lượng dầu đậu tương một số nước trên thế giới

Tổ chức nông nghiệp Hoa Kỳ

Bảng 1.11 Nhập khẩu dầu đậu tương ở một số nước

Page

Bảng 1.12 Xuất khẩu dầu đậu tương ở một số nước

2008/09 2009/10 2010/11 2011/12 Aug 2012/13 Sep 2012/13 Argentina 4704 4453 4561 3830 4035 4065 Brazil 1909 1449 1668 1850 1675 1700 United States 995 1524 1466 658 544 544 Paraguay 229 243 242 180 445 445 EU-27 399 387 456 560 350 350 Bolivia 218 230 300 320 335 335 Russia 127 170 136 160 180 180 Other 570 681 739 806 797 772 Total 9151 9137 9568 8364 8361 8391

Các nước xuất khẩu dầu đậu tương

1.2.1 Tình hình s ản xuất dầu đậu tương ở Việt Nam

Các công ty sản suất dầu đậu tương ở Việt Nam

• Công ty trách nhiệm hữu hạn Bunge Việt Nam - thành viên của Tập đoàn Bunge của Mỹ với sản phẩm

+ Đậu nành Mỹ No.2

+ Khô dầu đậu nành Ấn Độ

+ Khô dầu đậu nành Mỹ

+ Khô dầu đậu nành Brazil

+ Khô dầu đậu nành Argentina

• Công ty dầu thực vật Cái Lân, sản phẩm: dầu đậu nành Simply

• Công ty dầu ăn MARVELA , sản phẩm: dầu đậu nành Delio

Bảng 1.14 Sản lượng dầu đậu tương trong nước theo USDA, đơn vị tấn

Bảng 1.15 Tiêu thụ dầu thực vật ở Việt Nam, nguồn Tổng cục thống kê, Bộ công

thương

Page

Theo đầu người Kg/người/năm 6,54 7,04 7,6 7,8 7,9 14,5

1.3.Công ngh ệ sản xuất dầu thô

• Công ngh ệ sản xuất dầu thực vật bằng phương pháp ép

• Thuy ết minh vắn tắt công nghệ sản xuất dầu bằng phương pháp ép

Thu nhận nguyên liệu hạt, hạt cần làm sạch đưa vào sản xuất, quá trình làm

sạch là cần thiết để tách tạp chất hạt làm tổn hao dầu, tiếp đó hạt cần được nghiền

để phá vỡ cấu trúc tế bào hạt chứa dầu Thu bột nghiền đem đi gia công nhiệt ẩm

bằng nước nóng và hơi nước có áp suất cao đến độ ẩm chưng kỹ thuật của từng

loại hạt, bột chưng nhờ cánh gạt xuống phòng sấy tại đây xẩy ra biến đổi tính chất

vật lý kỹ thuật của bột, bề mặt giữ dầu giảm, độ nhớt của dầu giảm xuống nhanh, lúc này dung tay bóp nhẹ bột dầu cũng có thể dễ dàng thoát ra Bột sau chưng sấy đem đi đi ép sơ bộ thu dầu thô I và được bơm vào tank chứa dầu, phần khô dầu I

ép ra còn chứa nhiều dầu, cần được nghiền để hồi phục dạng bột đem chưng sấy

lần II hồi phục tính dẻo đàn hồi của bột nghiên khô dầu I, ở thiết bị chưng sấy xẩy

ra độ tăng diện tích bề mặt tự do của dầu trong vách tế bào, độ nhớt dầu giảm đi rõ

rệt đem đi ép lần II, đây là giai đoạn ép kiệt thu lượng dầu thô II , dầu thô II thu được bơm lên tank chứa dầu kết hợp với dầu thô I đem đi lọc ép loại cặn làm sạch thu thô dầu thô phục vụ cho quá trình tinh luyện dầu sau này

Dung môi

N ước, hơi

nước

D ầu thô

• Thuy ết minh vắn tắt sản xuất dầu thực vật bằng phương pháp trích ly

Nguyên liệu hạt được làm sạch loại bỏ tạp chất tăng hiệt suất thu dầu, giảm

khối lượng lọc dầu sau này Hạt làm sạch đem kiểm tra độ ẩm kỹ thuật phù hợp với chuẩn nguyên liệu sản xuất Khi hạt đã đạttiêu chuẩn sản xuất, đem hạt đi nghiền công đoạn này làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúcpha của nguyên liệu với dung môi trích ly do đáo làm tăng hiệu suất thu dầu sau này Bột nghiền thu được sau đó cần đem đi chưng sấy tăng diện tích bề mặt vách tế bào dầu dễ dàng thoát ra Độ ẩm

của bột sau chưng sấy đạt chuẩn cho trích ly là cần thiết vì ẩm trong bột là dung môi có cực diều này ảnh hưởng rất lớn đến điều kiện tiếp xúc pha sau này của dung môi trích ly Bột sau chueng sấy được vít tai vận chuyển dến thiết bi trích ly, nguyên tắc trích ly ở đây là ngược chiều, bột chưng sấy đưa vào từ của trên của thiết bị, dung môi từ của dưới thiết bị đị lên, thu bã trích ly ở phần dấy của thiết bị sau mỗi mẻ, phần Mitxen dầu và dung môi ở cửa trên thiết bị, phần Mitxen cần được lọc tách cặn dầu thu dung dịch gồm dầu và dung môi trích ly, bơm dung dịch

lọc đem chưng cất thu dầu thô ở thiết bị lắng phân lớp, dầu thô trong thiết bị bơm vào tank chứa dầu thô phục vụ cho tinh luyện sau này

Page

Chương II: Tính cân bằng sản phẩm 2.1 Ch ọn quy trình công nghệ

Quy trình công nghệ là yếu tố quan trọng quyết định đến chất lượng sản phẩm,

hiệu quả kinh tế, chi phí đầu tư, giá thành sản phẩm Trong quá trình sản xuất dầu

từ hạt đậu tương phải đảm bảo các yêu cầu:

- Tách được nhiều dầu nhất

- Dầu và khô dầu có chất lượng tốt

- Hiệu quả kinh tế cao

Trong việc khai thác dầu từ hạt đậu tương, phương pháp cổ điển nhất vẫn dung là

ép hạt đậu tương lấy dầu Phương pháp có ưu điểm:

- Tách được sản phẩm dầu có chất lượng cao

- Có khả năng cơ khí hóa triệt để

- An toàn lao động, khó xẩy ra các rủi ro hỏa hoạn như trong trích ly

- Dễ dàng cơ khí hóa, tự động hóa

- Điều kiện trong nước có thể sản xuất được thiết bị

Sản phẩm bã sau ép làm thức ăn cho chăn nuôi Do nhưng ưu điểm của phương pháp ép mà đem lại nên việc sử dụng phương pháp ép là hợp lý

Dầu trong hạt đậu tương nằm trong vách tế bào, do đó phương pháp ép dùng ngoại

lực tác động lên khối nguyên liệu tách dầu ra khỏi khối nguyên liệu

Chọn phương pháp ép trong sản xuất, ưu điểm của phương pháp

- Thu được nhiều dầu hơn

- Tách được nhiều sản phẩm phụ hơn

- Lượng khô dầu có thời gian xử lý thuận lợi cho ép

Dầu sau khi ép bị biến đổi, khó bảo quản do đó cần phải được tinh luyện Qua phân tích trên trong sản xuất dầu đậu tương, dây chuyền ép đậu tương phải qua những công đoạn sau:

Page 2.2 Thuy ết minh quy trình công nghệ

Ép l ần II

Khô

D ầu thô II

D ầu thô Khô d ầu I

2.2.1 Nguyên li ệu

Nguyên liệu được thu mua từ các địa phương thuộc các tỉnh trung du miền núi phía

Bắc Các vùng ở xa có thể thu qua các cơ quan địa phương thu mua hạt của của địa phương từ các hộ sản xuất, vận chuyển bằng các xe tải hoặc bằng tàu lửa Vùng nguyên liệu gần có thể thu mua trực tiếp từ các hộ sản xuất đậu tương đạt tiêu chuẩn cho sản xuất

2.2.2 Thu nh ận

Nguyên liệu sau khi đưa về nhà máy được tiến hành cân và phân loại từng lô hàng Do nguyên liệu thu từ nhiều nơi khác nhau nên chất lượng, tính chất,

trạng thái của khối hạt khác nhau, nên cần phải phân loại nguyên liệu và từ kết

quả trạng thái của khối hạt khác nhau, cần phân loại nguyên liệu và từ kết quả phân loại để có một phương pháp bảo quản Nguyên liệu thu mua cần phải khô

sạch không bị mọt mốc, hư hỏng Tại nơi thu mua phải bố trí cân tự động để cân lượng nguyên liệu nhập vào nhà máy

Quá trình sơ chế đã được thực hiện trước thu nhận, hạt được phơi khô trời nắng

hoặc sử dụng hệ thống sấy bằng hệ thống làm khô với độ ẩm không khí tự nhiên nhiệt độ sấy 35- 40◦C Quá trình sấy được kiểm tra độ ẩm và nhiệt độ hàng giờ tới khi độ ẩm hạt đậu 10% thì dừng lại và đưa hạt vào làm sạch cơ

bản

2.2.3 Làm sạch

Mục đích tách các tạp chất có hại ra khỏi hạt đậu tương trước khi đưa vào sản

xuất Những tạp chất thuộc nhóm vô cơ, đất đá Không chỉ làm bẩn sản phẩm

mà còn gây hư hỏng bào mòn máy trong quá trình chế biến Tạp chất hữu cơ, rác… làm tăng độ ẩm, tăng vi sinh vật hoạt động Vì vậy làm sạch hạt là một yêu cầu rất quan trọng trong bảo quản hạt

Phân loại hạt, những hạt to đầu, đẹp ở trên sang, những hạt nhỏ lọt qua được loại

bỏ Tỷ lệ tạp chất phải dưới 1% Hệ thống làm sạch bao gồm các quá trình