Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum dầu thô đậu nành của công ty Bunge bằng phương pháp thủy hóa sử dụng nước ở quy mô phòng thí nghiệm

Chương 1. MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Dầu thực vật là một món ăn không thể thiếu trong hầu hết tất cả các bữa ăn của con người. Để có một loại dầu ăn đạt chất lượng tốt cho người tiêu dùng thì phải có một quy trình công nghệ sản xuất dầu tốt. Hiểu được những ý nghĩa đó cũng như sau một quá trình đi thực tập ở công ty TNHH Bunge Việt Nam tôi cảm thấy quy trình sản xuất dầu thô của công ty có rất nhiều vấn đề cần nghiên cứu trong đó vấn đề thủy hóa dầu thô để tách gum đạt hiệu suất cao là điều mà tôi quan tâm vì đó là một chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng của sản phẩm dầu của công ty để phân phối ra ngoài thị trường, từ tính cấp thiết đó mà tôi đã chọn đề tài “Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum dầu thô đậu nành của công ty Bunge bằng phương pháp thủy hóa sử dụng nước ở quy mô phòng thí nghiệm” làm đề tài chính để nghiên cứu. Ngoài ra, đề tài này còn mang một ý nghĩa hết sức quan trọng đối với những sinh viên muốn nghiên cứu quy trình sản xuất dầu thô trong thực tế ở trường đại học Bà Rịa – Vũng Tàu vì đây là một đề tài hoàn toàn mới đối với tất cả các sinh viên trong trường. Điều đặc biệt nhất của đề tài này là chúng ta có thể so sánh được giữa quy mô phòng thí nghiệm và quy mô công nghiệp có những gì giống và khác nhau. Điểm khác nhau giữa hai quy mô là lớn hay nhỏ để từ đó chúng ta có thể đưa ra một nhận xét mang tính thực tế cho những đề tài nghiên cứu tiếp theo được tốt hơn.

Chương 1 MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Dầu thực vật là một món ăn không thể thiếu trong hầu hết tất cả các bữa ăncủa con người Để có một loại dầu ăn đạt chất lượng tốt cho người tiêu dùng thì phải

có một quy trình công nghệ sản xuất dầu tốt Hiểu được những ý nghĩa đó cũng nhưsau một quá trình đi thực tập ở công ty TNHH Bunge Việt Nam tôi cảm thấy quy trìnhsản xuất dầu thô của công ty có rất nhiều vấn đề cần nghiên cứu trong đó vấn đề thủyhóa dầu thô để tách gum đạt hiệu suất cao là điều mà tôi quan tâm vì đó là một chỉ tiêuquan trọng ảnh hưởng tới chất lượng của sản phẩm dầu của công ty để phân phối rangoài thị trường, từ tính cấp thiết đó mà tôi đã chọn đề tài “Phân tích các yếu tố ảnhhưởng đến hiệu suất tách gum dầu thô đậu nành của công ty Bunge bằng phương phápthủy hóa sử dụng nước ở quy mô phòng thí nghiệm” làm đề tài chính để nghiên cứu.Ngoài ra, đề tài này còn mang một ý nghĩa hết sức quan trọng đối với những sinh viênmuốn nghiên cứu quy trình sản xuất dầu thô trong thực tế ở trường đại học Bà Rịa –Vũng Tàu vì đây là một đề tài hoàn toàn mới đối với tất cả các sinh viên trong trường.Điều đặc biệt nhất của đề tài này là chúng ta có thể so sánh được giữa quy mô phòngthí nghiệm và quy mô công nghiệp có những gì giống và khác nhau Điểm khác nhaugiữa hai quy mô là lớn hay nhỏ để từ đó chúng ta có thể đưa ra một nhận xét mang tínhthực tế cho những đề tài nghiên cứu tiếp theo được tốt hơn

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Chất lượng của sản phẩm dầu thô của công ty TNHH Bunge phụ thuộc vàorất nhiều yếu tố trong đó có quá trình thuỷ hoá và ly tâm tách gum dầu thô, đây là mộttrong những công đoạn quan trọng nhất ảnh hưởng tới chất lượng của dầu thành phẩm

ở công ty TNHH Bunge Ngoài ra do gum có ảnh hưởng tới rất nhiều công đoạn tiếptheo trong quá trình tinh chế dầu ăn như trung hoà, tẩy màu, khử mùi… Do đó để tạo

ra sản phẩm dầu thô có giá trị về chất lượng và cảm quan để phân phối đến các nhàmáy tinh chế dầu khác trên thị trường tôi sẽ nghiên cứu về quá trình ly tâm tách gumnày để hiệu suất tách gum được cao hơn Đây vừa là điều kiện thuận lợi đảm bảo chocác công đoạn tiếp theo thực hiện được tốt hơn, vừa là nhân tố để làm giảm chi phí cho

quy trình công nghệ sản xuất dầu, do vậy tôi tiến hành khảo sát các yếu tố sau trongquá trình tách gum dầu thô ở công ty TNHH Bunge:

 Khảo sát hàm lượng dầu trong quá trình thủy hóa dầu thô

 Khảo sát hàm lượng nước cho vào dầu thô trong quá trình thủy hóa

 Khảo sát nhiệt độ của quá trình thủy hóa dầu

 Khảo sát thời gian trong quá trình thủy hóa dầu

 Khảo sát số vòng khuấy trong quá trình thủy hóa dầu thô

Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Nguyên liệu

2.1.1 Dầu thô

Dầu thô ở công ty TNHH Bunge Việt Nam được sản xuất từ đậu nành qua cáccông đoạn khác nhau như sấy, tách vỏ, ép nóng, trích ly… Dầu thô là sản phẩm chỉqua làm sạch sơ bộ, ngoài thành phần chính là triglyceride thì trong dầu thô còn có lẫncác tạp chất tan hoặc không tan trong dầu Thành phần triglyceride chiếm hơn 93%khối lượng dầu thô Tạp chất trong dầu được chia làm hai loại, tạp chất loại một là cácchất chuyển vào dầu trong quá trình ép hoặc trích ly từ nguyên liệu đậu nành; tạp chấtloại hai là tất cả các chất xuất hiện do kết quả của các phản ứng xảy ra trong dầu khibảo quản, lưu trữ Các tạp chất vô cơ thường gặp như đất, cát, nước, các muối kimloại… và tạp chất hữu cơ như phosphorlipid, sáp, các loại sterol, hydrocarbide,glucide, glucoside, acid béo, protein, enzyme, nhựa, tanin, chất màu, chất mùi, vitamin

và các sản phẩm của quá trình oxy hóa (peroxide, ketone, aldehyde), quá trình thủyphân (glycerol, acid béo, monoglyceride và diglyceride) Ngoài ra còn có các loạithuốc trừ sâu, độc tố thực vật và các độc tố vi sinh vật Sự có mặt của acid béo tự dolàm tăng chỉ số acid (AV) của dầu Các acid béo mạch ngắn, ketone, aldehyde thường

có mùi khó chịu Diglyceride, monoglyceride, phosphorlipid là những chất hoạt động

bề mặt, thường tạo nhũ và ảnh hưởng đến quá trình tinh luyện và chế biến Các hợpchất glucide sẽ làm dầu bị sẫm màu dưới tác động của nhiệt độ cao (chưng sấy, trunghòa, tẩy mùi) Sáp có trong thành phần dầu thô khá nhiều nên làm cho hệ thống tiêuhóa khó tiêu hóa, do đó cần phải tách chúng ra khỏi dầu Dầu thô đậu nành còn lànguyên liệu chính để sản xuất dầu tinh luyện cho các nhà máy tinh chế dầu khác [2],[5], [6]

2.1.1.1 Thành phần hóa học của dầu thô

* Lipid

Lipid là thành phần quan trọng và chủ yếu của nguyên liệu dầu, quyết định giá trị sửdụng trong công nghiệp của nguyên liệu dầu Đó là những chất hòa tan tốt trong dungmôi không phân cực và chiếm hàm lượng từ 1/4 đến 3/4 khối lượng nguyên liệu.Trong nguyên liệu dầu, lipid thường kết hợp với một số chất khác như protid, glucide

để tạo thành những hợp chất khác nhau và những hợp chất này rất bền vững Một sốlớn lipid thuộc dạng này bị phá vỡ khi nghiền, sau đó có thể tách ra ở dạng tự do.Thành phần chủ yếu của lipid là triglyceride, chiếm 95 – 98 % trong nguyên liệu dầu.Các acid béo của triglyceride thường là mạch thẳng, no hoặc không no, nghĩa là cácacid béo này có thể chứa 1, 2 hoặc 3 nối đôi và có số lượng nguyên tử cacbon từ 16 –

22 Thông thường là số cacbon từ 16 – 18 Ví dụ acid oleic (C18 : 1), acid panmitic(C16:0) Những dầu thực vật chứa nhiều acid béo không no dễ được cơ thể hấp thụnhưng dễ bị oxy hóa nên dễ bị ôi khét và dễ bị polyme hóa (trùng hợp) Tính chất củadầu do thành phần các acid béo và vị trí của chúng trong phân tử triglyceride quyếtđịnh, bởi vì thành phần cấu tạo thứ hai trong phân tử triglyceride là glycerin đều nhưnhau trong tất cả các loại dầu Triglyceride 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 tínhổn định của các chất kèm theo thoát ra từ nguyên liệu dầu cùng với triglyceride Dầuthực vật đa số gồm các phân tử triglyceride có khối lượng phân tử lớn nên không bayhơi ngay cả trong điều kiện chân không cao Dưới tác động của các ezym thủy phân,khi có nước và nhiệt, triglyceride dễ bị phân cắt ở các mối liên kết este và bị thủy phântạo thành các acid béo tự do, do đó các acid này bao giờ cũng có mặt trong dầu thựcvật. [4], [7]

* Phosphorlipid

Phosphorlipid: là một lipid phức tạp, trong thành phần cấu tạo của nó cóphosphor và nitơ, thường chiếm 0,25 – 2 % so với tổng lượng dầu có trong nguyênliệu Acid phosphatid có trong nguyên liệu chứa dầu ở dạng muối kim loại Tùy thuộcvào việc tác động của các giai đoạn công nghệ lên quá trình chế biến mà hàm lượngphosphorlipid có mặt trong dầu thay đổi trong phạm vi tương đối lớn Ta có bảng sau:

Bảng 2.1 So sánh hàm lượng phosphorlipid trong dầu đậu nành ở từng quy trình chế biến

dầu)

Công thức cấu tạo của phosphorlipid là như sau:

Sáp có trong hạt và quả của hầu hết các loại nguyên liệu thực vật chứa dầu, sáplàm nhiệm vụ bảo vệ quả và hạt chống lại tác động xấu của môi trường bên ngoài.Trong quá trình sản xuất, nếu có sáp trong dầu thì dầu thường bị đục do những hạt tinhthể sáp rất nhỏ tạo thành "mạng" các hạt lơ lửng, khó tách ra Ở nhiệt độ thấp sáp sẽđông đặc Do đó để tách sáp cần phải hạ nhiệt độ của dầu [4], [7]

* Những chất không béo, không xà phòng hóa

Những chất này là nhóm các hợp chất hữu cơ có cấu tạo khác nhau, hòa tantốt trong dầu và trong các loại dung môi của dầu Khi sản xuất dầu, các chất này sẽtách ra theo dầu làm cho dầu có màu sắc mùi vị riêng Hàm lượng chất không béo,không xà phòng hóa trong các loại dầu dao động trong phạm vi lớn từ 0,4 – 2,9 % tùythuộc vào đặc điểm của từng giống hạt, vào điều kiện sinh trưởng của thực vật và vàophương pháp tách dầu Những tác động công nghệ mạnh khi tách dầu sẽ làm cholượng các chất không béo, không xà phòng hóa sẽ chuyển vào dầu nhiều lên Nhữngchất này có thể là carotin (có màu vàng tươi đến đỏ sẫm), clorofin (có màu xanh), cácchất gây mùi như tecpen, hidrocacbua Ngoài ra, trong dầu còn có các rượu đa vòngkhông no như sterol, tocopherol Cholesterol là một sterol, có mặt trong chất béo làmột trong những nguyên nhân gây ra bệnh tim mạch [4], [7]

* Những hợp chất có chứa nitơ

Các hợp chất này thường hàm lượng từ 1/5 đến 1/4 khối lượng nguyên liệu,trên 90 % hợp chất có chứa nitơ là protein Ở một số nguyên liệu chứa dầu, hàm lượngprotein rất cao (ví dụ đậu nành, protein chiếm 1/3 – 1/2 khối lượng hạt), do đó trongquá trình sản xuất, bã dầu được sử dụng để làm thức ăn cho người (nước chấm) hoặclàm thức ăn gia súc Các protein đều háo nước, do đó trong những điều kiện phối hợp

về nhiệt độ và độ ẩm nhất định, các protein sẽ trương nở tạo điều kiện cho dầu thoát radễ dàng Nhờ biết được những tính chất này, người sản xuất có thể chọn những chế độ

về nhiệt, ẩm thích hợp cho từng loại nguyên liệu nhằm đạt được hiệu suất thu hồi dầulớn nhất [2], [4], [7]

* Các glucide và dẫn xuất của nó

Glucide là sản phẩm ban đầu của quá trình quang hợp và được dùng làm

"nguyên liệu" để xây dựng tất cả các hợp chất có trong hạt chứa dầu Trong nguyên

liệu chứa dầu, glucide tự nhiên chủ yếu là cellulose và hemicellulose Lượng cellulosechủ yếu tập trung ở vỏ Những loại nguyên liệu chứa dầu khác nhau sẽ có hàm lượngcellulose và hemicellulose khác nhau, thường dao động trong khoảng 6 – 46 % [2],[4], [7]

* Nguyên tố khoáng (chất tro)

Là những nguyên tố còn lại trong tro sau khi đốt cháy nguyên liệu chứa dầuvới không khí, hàm lượng nguyên tố khoáng có trong các nguyên liệu chứa dầu nhiềuhơn từ 1,8 – 2,2 lần so với lượng nguyên tố khoáng có trong các loại thực vật khác.Thường các nguyên tố khoáng trong các nguyên liệu chứa dầu là oxit của phosphor,kali, ma-giê, ba oxit này chiếm 90 % tổng lượng tro Nguyên tố khoáng đóng vai tròquan trọng trong các hoạt động sống của hạt (có trong thành phần của các enzym,tham gia vào việc vận chuyển năng lượng của cơ thể sống) Ngoài ra, còn có một sốnguyên tố phóng xạ như uran, rađi hàm lượng tùy thuộc vào vùng đất canh tác

- Nhiệt độ càng cao tính nhớt càng giảm

- Dầu không tan trong nước, cồn lạnh Tan trong dung môi hữu cơ như C6H6,CHCl3, CCl4, các ankan…

* Tính chất hóa học

- Phản ứng thủy phân

Với sự hiện diện của nước hoặc hơi nước, dầu bị thủy phân thành acid béo vàglycerine

Phương trình tổng quát:

C3H5(COOR)3 + 3NaOH → 3RCOONa + C3H5(OH)3

- Tác dụng oxy hóa

Dầu có 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 mùi và vịkhó chịu cho dầu

Chất béo + O2 → hydroperoxid → aldehyd, cetol, acid, este, alcohol

- Phản ứng cộng hợp

Phản ứng hydro hóa: là phản ứng cộng hydro vào nối đôi của các acid béotrong dầu khi có mặt chất xúc tác thích hợp nhằm làm giảm số nối đôi trên mạchcacbon, làm cho dầu ổn định hơn, hạn chế các quá trình oxy hóa, giữ cho dầu không bịtrở mùi khi bảo quản lâu

-CH = CH- + H2 → -CH2-CH2

-Dầu 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 base hòa tan trong rượu thích hợp có sự chuyển đổi đồngphân nối đôi từ vị trí cũ không liên hợp đến vị trí mới liên hợp, làm tăng tính khô củadầu

2.1.1.3 Vai trò và ứng dụng của dầu trong đời sống [1]

* Vai trò

Lipid có một vai trò hết sức quan trọng trong hoạt động sống của cơ thể.Lipid có trong cơ thể thực vật, có thể ở dạng chất béo dự trữ hoặc là ở dạng các cấu tửcủa nguyên sinh chất tế bào Lipid dự trữ cũng như lipid nguyên sinh chất đều hoànthành những chức năng sinh hóa học khác nhau Lipid dự trữ được tích lũy trongnhững cơ quan nhất định của thực vật, trước hết là ở trong hạt, và sau đó được sử dụngvới vai trò là vật liệu sinh năng lượng, còn lipid nguyên sinh chất là cấu tử của tế bào

và có trong tế bào với những lượng không đổi

* Ứng dụng

Dầu đậu nành chủ yếu dùng làm thực phẩm, trong dầu đậu nành có nhiềuphosphorlipid mà chủ yếu là lecithin có nhiều giá trị dinh dưỡng, do đó thành phần này

sẽ được tách ra trong qua trình tinh chế dầu để dùng trong sản xuất kẹo bánh và bánh

mỳ để làm tăng giá trị dinh dưỡng của những sản phẩm đó

2.1.1.4 Đánh giá chất lượng dầu degum [6]

* Trạng thái cảm quan

Dầu thô sau khi tách gum có màu vàng sáng và trong hơn so với dầu thô banđầu Về mùi vị thì dầu degum có mùi vị đặc trưng của dầu đậu nành Độ nhớt của dầucũng giảm hơn so với dầu thô chưa tách gum

gum chứa khá nhiều chất béo nên rất dễ bị ôi hóa gây nên mùi vị khó chịu Gum còn

có phản ứng thủy phân với nước để tạo các glycerine và acid béo [1], [6]

2.1.3 Nước

2.1.3.1 Vai trò của nước trong cơ thể người

Nước là hợp phần quan trọng và chiếm lượng chủ yếu của cơ thể sống Mọibiểu hiện đặc trưng cho sự sống có thể bị rối loạn khi lượng nước trong tế bào giảm tớimột mức nhất định Nhiều dẫn liệu đã cho thấy nếu làm mất mỡ hoàn toàn hoặc giảmhàm lượng protein trong cơ thể đi một nửa (nhịn đói) không nguy hiểm bằng lúc cơ thểmất đi 10 – 20% nước Nước có vai trò rất quan trọng về nhiều mặt

Trước hết, nước là dung môi tuyệt diệu đối với nhiều chất của cơ thể sống, làmôi trường để diễn ra mọi phản ứng hóa học liên quan với trao đổi chất Chỉ trong môitrường nước lỏng, các quá trình tiêu hóa và đồng hoá thức ăn trong đường vị tràng mớiđược hoàn thành và do đó sự tổng hợp các chất sống của cơ thể mới xảy ra Do cóhằng số điện môi lớn, nước có tác dụng phân giải mạnh mẽ các chất điện ly thành cácion giúp cho các phản ứng hóa học diễn ra nhanh chóng, tạo nên áp suất thẩm thấunhất định cần thiết cho các mô cũng như làm cơ sở cho sự dẫn truyền các xung độngđiện học ở trong cơ thể

Nước còn là phương tiện vận chuyển nhanh chóng các chất hoà tan trong nội

bộ từng tế bào và trong cơ thể nói chung, nhờ đó đảm bảo được sự thống nhất các quátrình trao đổi chất bên trong và tác động qua lại giữa cơ thể và môi trường

Do có nhiệt dung, tỷ nhiệt và khả năng dẫn nhiệt cao hơn phần lớn các chấtlỏng nên nước có vai trò quan trọng trong việc điều hòa thân nhiệt của cơ thể người và

động vật Khi nhiệt độ của không khí bên ngoài cao thì bằng cách cho nhiệt thừa do sựbốc hơi nước mà ngăn cản được sự quá nóng cơ thể.

Bằng cách trao đổi nước mà thải được ra ngoài các sản phẩm không cần thiếtcủa sự trao đổi chất, đôi khi có các vi khuẩn và độc tố của chúng

Nước còn có tác dụng bảo vệ các mô và cơ quan của động vật (các khớpxương, não tủy), chống các thương tổn cơ học lúc cử động

Nước không chỉ là môi trường mà còn tham gia tích cực và trực tiếp trongnhiều phản ứng trao đổi chất của cơ thể Các phản ứng thủy phân, hydrate hóa và khửnước, oxy hóa và nhiều phản ứng tổng hợp đều gắn liền với sự kết hợp nước hay táchnước

Vì những lý do trên nên khi thiếu nước không chỉ ảnh hưởng sâu sắc đếncường độ mà còn đến cả chiều hướng của nhiều quá trình trao đổi chất [4], [5]

2.1.3.2 Thành phần, cấu tạo của nước [5]

Nước là một hợp chất hoá học rất đặc biệt, trong đó mỗi nguyên tử hiđro gópmột điện tử vào đôi điện tử dùng chung với nguyên tử oxy để tạo thành liên kết cộnghóa trị Trong mỗi phân tử nước có hai nguyên tử hiđro và một nguyên tử oxy Nước làmột phân tử phân cực, nên các phân tử nước có tính chất hấp dẫn lẫn nhau nhờ lực húttĩnh điện Sự hấp dẫn này tạo nên mối liên kết hiđro, nhờ đó ở nhiệt độ thường chúng

ở trạng thái lỏng Giữa các nhóm phân tử nước tồn tại xen kẽ với các phân tử nước đơnlẻ

- Độ hoà tan của các khí trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất

- Sức căng bề mặt của nước lớn hơn sức căng bề mặt của các chất lỏng khác

- Nước là chất lỏng không có màu, trong suốt, cho ánh sáng và sóng dài đi qua(hấp thụ ánh sáng sóng ngắn mạnh hơn) giúp cho quá trình quang hợp có thể thực hiện

ở độ sâu trong nước

- Nước có khối lượng riêng (tỷ trọng) cực đại ở 3,98 0C (≈ 4 0C) không phải làđiểm đóng băng, do vậy mà nước đã nở ra khi đóng băng Tỷ trọng của nước thay đổitheo nhiệt độ

2.2 Quy trình thủy hóa dầu thô (Tài liệu công ty Bunge Việt Nam) [6]

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình thủy hóa ly tâm tách gum dầu thô

2.3 Cơ sở lý thuyết của quá trình thủy hóa ly tâm tách gum dầu thô

2.3.1 Gia nhiệt nước và dầu thô

2.3.1.1 Mục đích

Mục đích của việc gia nhiệt nước và dầu thô nhằm làm tăng tính linh động củacác phân tử nước và phân tử dầu cũng như các phân tử tạp chất tạo điều kiện thuận lợicho quá trình tiếp theo nhờ sự phân tán của các phân tử nước vào trong các phân tửdầu để quá trình thủy hóa dầu diễn ra tốt hơn Ngoài ra việc gia nhiệt nước và dầu còn

Dầu thô

Gum

làm cho các liên kết của dầu, của nước hay của tạp chất yếu đi tạo điều kiện cho quátrình thủy hóa diễn ra được tốt hơn [2], [3], [6],

2.3.1.2 Sự hình thành các liên kết yếu trong các phân tử dầu và phân tử nước

Khi dầu được gia nhiệt các phân tử dầu có sự biến đổi về mặt cấu trúc đó chính

là các tạp chất trong dầu sẽ trở nên linh động hơn và chúng không còn liên kết chặt chẽvới các phân tử dầu nữa, chúng tách dần ra khỏi phân tử dầu và khi có các phân tửnước đã được gia nhiệt vào thì các phân tử nước này sẽ len lỏi vào các tạp chất trongdầu để tạo điều kiện cho các liên kết trở nên yếu đi diễn ra dễ dàng hơn Khi các phân

tử nước gặp các phân tử tạp chất chúng sẽ kết hợp với nhau nhờ liên kết hydro giữacác đầu ưa nước của các tạp chất với các phân tử nước [1], [3], [6]

2.3.1.3 Các biến đổi của phân tử dầu và phân tử nước

Trong quá trình gia nhiệt các phân tử nước sẽ trở nên linh động hơn, trong cấutrúc của phân tử nước cũng có sự thay đổi đó chính là liên kết giữa nguyên tử hydrovới nhóm OH sẽ trở nên yếu hơn từ đó tạo điều kiện cho các phân tử khác khi gặpphân tử nước đều có thể phản ứng dễ dàng hơn Còn đối với các phân tử dầu khi đượcgia nhiệt chúng cũng trở nên linh động hơn và liên kết của chúng đối với các thànhphần khác như phosphorlipid, protein hay sáp cũng trở nên yếu đi Ngoài ra do các liênkết giữa phần ưa nước và phần kỵ nước trong bản thân của phosphorlipid, protein haysáp cũng yếu đi nên chúng rất dễ dàng phản ứng với nước bằng phản ứng hydrate hóakhi chúng gặp nước Đặc biệt khi có thêm nhiệt độ thì phản ứng hydrate hóa diễn racàng thuận lợi và nhanh hơn. [3], [5], [6]

2.3.1.4 Phương pháp

Ở quá trình gia nhiệt nước và dầu thô này tôi thực hiện bằng cách lúc đầu tôicân lần lượt các mẫu vào trong các ống nghiệm theo các tỷ lệ mà tôi đã lập ra cho cảnước và dầu, sau đó tôi cho các ống nghiệm chứa mẫu đó đi gia nhiệt trên bếp điện từbằng cách đun cách thủy và có thêm sự kiểm soát nhiệt độ bằng cách dùng nhiệt kế để

đo Tôi tiến hành đun cách thủy trên bếp điện cho đến khi nhiệt độ của dầu và nướcđều đạt 90 0C thì dừng đun và chuẩn bị làm các công đoạn cho giai đoạn tiếp theo [6]

2.3.2 Gia nhiệt và khuấy

2.3.2.1 Mục đích

Tạo cho sự phân tán của các phân tử nước vào các phân tử dầu được đồng đềuhơn từ đó tạo điều kiện cho quá trình thủy hóa đạt hiệu quả tốt nhất nhờ phản ứnghydrate hóa giữa các phân tử dầu và các tạp chất trong dầu như phosphorlipid, sáp…

để hiệu suất quá trình tách gum là tốt nhất Ngoài ra gia nhiệt và khuấy còn tạo điềukiện để các phân tử nước tiếp xúc với các phân tử phosphorlipid, protein, hay sáp dễdàng hơn do đó quá trình hydrate hóa diễn ra thuận lợi hơn từ đó hiệu suất tách gum làtốt nhất Một số protein bị biến tính bởi nhiệt cũng sẽ bị biến tính và tủa lại trong quátrình này Tất cả những quá trình này đều tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ly tâmtách gum đạt hiệu quả tốt nhất. [2], [3], [4], [6]

2.3.2.2 Các biến đổi của dầu thô trong quá trình gia nhiệt và khuấy

* Sự hydrate hóa của phosphorlipid

Sự hydrate hóa của phosphorlipid cũng liên quan đến cấu tạo của phân tửphosphorlipid Các phân tử phosphorlipid được cấu tạo từ những este của các rượu đachức với các acid béo cao và có gốc acid phosphoric và những base chứa nitơ đóng vaitrò là những nhóm phụ bổ sung Do đó gốc cacbuahydro của các acid béo cao tạothành khu kỵ nước, còn các gốc của acid phosphoric và của base chứa nitơ vốn có khảnăng ion hóa thì tạo thành khu ưa nước Do phân tử phosphorlipid có cấu trúc như vậynên ở nhiệt độ cao và khi có mặt của nước chúng sẽ tương tác với nước bằng phản ứnghydrate hóa nhờ đầu ưa nước để tạo thành các huyền phù phosphate hoặc một số các

dung dịch keo Các huyền phù và dung dịch keo này rất dễ dàng tách ra khỏi dầu thôtrong quá trình ly tâm Ngoài ra các dung dịch keo này còn có thể hấp phụ thêm một sốphân tử protein và một số vết kim loại nên chúng cũng sẽ dễ dàng tách ra hơn Nói mộtcách cụ thể thì quá trình hydrate hóa dầu thô sẽ diễn ra theo các bước sau đây:

- Phân tán nước vào trong dầu, phần ưa nước của các tạp chất háo nước sẽ hấpthụ nước tạo ra các phức dạng hydrate

- Các chất háo nước mất tính tan trong dầu, chuyển về dạng dung dịch keo

- Tạo thành các hạt keo đông tụ. [3], [5], [6]

* Sự chuyển động của các phân tử nước và phân tử dầu

Lúc đầu các phân tử nước do được gia nhiệt sẽ trở nên hoạt động mạnh và khi ởtrong môi trường có chứa dầu cũng được gia nhiệt chúng sẽ phân tán đồng đều trongdầu một cách dễ dàng hơn, hơn nữa khi các phân tử dầu được gia nhiệt thì liên kết giữachúng với các phân tử tạp chất như phosphorlipid, protein hay sáp sẽ bị yếu đi rấtnhiều, đây chính là điều kiện để các phân tử nước dễ dàng tiếp xúc với các phân tử tạpchất trong dầu hơn và khi các phân tử nước này đã tiếp xúc với các phân tử tạp chất,rồi thêm vào nữa là chúng được gia nhiệt thì phản ứng hydrate hóa giữa chúng sẽ xảy

ra nhanh hơn Chính vì phản ứng này mà đã tạo ra được các dung dịch keo và các hạtkeo để có thể tách ra được khỏi dầu trong quá trình ly tâm. [3], [6]

2.3.2.3 Phương pháp

* Nguyên tắc:

Dựa vào cơ sở lý thuyết của quá trình thủy hóa dầu và những kiến thức thực

tế mà tôi thực tập ở công ty TNHH Bunge Việt Nam mà tôi thực hiện công đoạn này

vì khi gia nhiệt hỗn hợp cả nước và dầu thì nước sẽ có phản ứng hydrate hóa với cáctạp chất háo nước trong dầu để tạo dung dịch keo là gum, khi hỗn hợp được khuấy trộntrong lúc gia nhiệt thì quá trình tạo gum sẽ diễn ra nhanh hơn [2], [6]

* Cách tiến hành:

Sau khi dầu và nước đã được gia nhiệt thì ta cho nước vào trong dầu với tỷ lệthích hợp cho từng thí nghiệm rồi cho hỗn hợp lên máy khuấy từ vừa gia nhiệt vừakhuấy theo số vòng khuấy và nhiệt độ của từng thí nghiệm thì chúng ta đã hoàn tấtcông đoạn gia nhiệt và khuấy trộn hỗn hợp dầu : nước Ở mỗi thí nghiệm chúng ta đều

dùng nhiệt kế để đo nhiệt độ và từ đó chúng ta có thể giữ được mức nhiệt cho từng thínghiệm Để kết quả thí nghiệm có độ chính xác cao chúng ta nên thực hiện các thaotác một cách tỉ mỉ và cẩn thận. [6]

2.3.3 Ly tâm tách gum dầu thô

2.3.3.1 Mục đích

Mục đích chủ yếu của quá trình ly tâm tách gum là làm cho các huyền phùphosphorlipid tập hợp lại thành những phân tử có kích thước lớn và lắng xuống sau đónhờ áp lực để đẩy các huyền phù đó ra ngoài Đây chính là nguyên nhân làm giảm hàmlượng phosphorlipid trong dầu thô từ đó đảm bảo được chất lượng dầu của công ty đểphân phối ra thị trường [2], [3], [6]

2.3.3.2 Các biến đổi xảy ra trong quá trình ly tâm dầu thô

* Biến đổi vật lý: khối lượng dầu giảm, hàm ẩm tăng, lượng các tạp chấtphosphorlipid, protein giảm đáng kể, chỉ số acid giảm vì một số acid béo cũng bị lôicuốn theo kết tủa

* Biến đổi hóa học: các hạt keo sẽ tập hợp lại thành những hạt lớn hơn có khốilượng lớn hơn và nhờ vào lực ly tâm mạnh làm cho chúng lắng xuống đáy, dễ dàngtách ra được sau quá trình ly tâm nhờ áp lực của máy ly tâm [2], [4], [5]

2.3.3.3 Phương pháp

* Nguyên tắc:

Nguyên tắc của quá trình ly tâm là dựa vào lực ly tâm và trọng lực của các hạtrắn để làm cho chúng lắng xuống và sau đó là quá trình nén để tách chúng ra khỏidung dịch ban đầu

* Cách tiến hành:

Dầu sau khi được thủy hóa xong sẽ được mang đi ly tâm ngay, ở quá trình ly tâmnày tôi tiến hành ly tâm với số vòng quay và thời gian cố định như ở công ty TNHHBunge đối với tất cả các mẫu dầu thô mà tôi làm thí nghiệm là 4000 vòng/phút và thờigian là 30 phút [2], [6]

2.3.4 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm

Chất lượng của sản phẩm dầu thô được đánh giá thông qua hàm lượngphosphor có trong dầu, hàm lượng này nằm trong khoảng từ 80 – 200 ppm là đạt [6]

Chương 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Phương tiện

3.1.1 Địa điểm

Tất cả các thí nghiệm mà tôi tiến hành khảo sát và thu thập kết quả đều được thựchiện tại phòng thí nghiệm hoá, cơ sở 3, Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm củatrường đại học Bà Rịa Vũng Tàu

3.1.4 Nguyên liệu

Nguyên liệu chính của đề tài mà tôi thực hiện là dầu thô đậu nành của công

ty TNHH Bunge Việt Nam được sản xuất bằng sự kết hợp giữa phương pháp ép vàphương pháp trích ly Và dầu thô này chỉ mới qua công đoạn đuổi dung môi mà chưaqua công đoạn xử lý tạp chất Ngoài ra còn có thêm nguyên liệu phụ là nước, nước sửdụng cho quá trình thủy hóa là nước thủy cục

3.1.5 Thời gian thực hiện

Thời gian bắt đầu thực hiện đề tài là từ ngày 17 tháng 5 năm 2012 cho đếnngày 25 tháng 6 năm 2012, tổng thời gian mà tôi thực hiện đề tài là 39 ngày

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Phương pháp đánh giá sự ảnh hưởng của hàm lượng dầu đến hiệu suất tách gum của dầu thô trong quá trình ly tâm tách gum dầu thô

Hàm lượng dầu thô dùng để thực hiện đề tài này hết sức quan trọng vì nó ảnhhưởng đến tất cả các yếu tố còn lại Nếu hàm lượng dầu thô dùng cho mỗi thí nghiệmquá nhiều thì độ chính xác của đề tài không được cao và lượng dầu không đáp ứng đủcho đề tài, còn nếu lượng dầu sử dụng cho thí nghiệm ít quá thì việc thực hiện thínghiệm sẽ rất khó khăn Vậy nên tôi đã tiến hành khảo sát để tìm ra hàm lượng dầu tốtnhất thích hợp cho đề tài này

3.2.2 Phương pháp đánh giá sự ảnh hưởng của hàm lượng nước đến hiệu suất tách gum của dầu thô trong quá trình ly tâm tách gum dầu thô

Sau khi đã cố định được hàm lượng dầu thích hợp tôi đã tiến hành khảo sáthàm lượng nước Hàm lượng nước có ảnh hưởng rất nhiều đến khả năng tạo gum củaquá trình thủy hóa dầu cũng như đến chất lượng và chi phí sản xuất của dầu thànhphẩm sau này Nếu hàm lượng nước sử dụng cho quá trình thủy hóa ít quá thì khả năngtạo gum sẽ thấp đây chính là nguyên nhân gây ảnh hưởng cho những quá trình tinh chếdầu sau này, còn nếu hàm lượng nước sử dụng cho quá trình thủy hóa dầu quá lớn thìkhả năng tạo gum tốt tuy nhiên sẽ làm cho độ ẩm của dầu tăng lên đây chính là nguyênnhân gây tổn thất nhiên liệu tiêu thụ cho quá trình đuổi ẩm trong dầu

3.2.3 Phương pháp đánh giá sự ảnh hưởng của nhiệt độ thủy hoá đến hiệu suất tách gum của dầu thô trong quá trình ly tâm tách gum dầu thô

Nhiệt độ trong quá trình thủy hóa cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến hiệusuất tách gum trong dầu thô Nhiệt độ trong quá trình thủy hóa giúp cho các phân tửdầu dễ dàng tiếp xúc với các phân tử tạp chất từ đó quá trình thủy hóa dầu thô diễn ranhanh hơn và đạt hiệu suất cao nhất Yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình thủy hóanhư sau: nếu nhiệt độ của quá trình thủy hóa cao thì các hạt keo sau khi tập hợp lại sẽ

bị phân tán ra do lực khuấy cũng như nhiệt độ cao vì vậy hiệu suất tách gum khôngcao Ngược lại nếu nhiệt độ thủy hóa thấp sẽ làm cho sự tiếp xúc giữa các phân tử dầu

và phân tử tạp chất trong dầu kém đi nên quá trình thủy hóa diễn ra chậm hơn và hiệusuất thu hồi gum cũng bị giảm sút

3.2.4 Phương pháp đánh giá sự ảnh hưởng của thời gian thủy hóa đến hiệu suất tách gum của dầu thô trong quá trình ly tâm tách gum dầu thô

Thời gian thủy hóa cũng là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suấttách gum dầu thô Thời gian ảnh hưởng tới hiệu suất tách gum như sau: nếu thời gianthủy hóa dài thì quá trình thủy hóa diễn ra lâu hơn đây chính là nguyên nhân làm giảmdần hiệu suất của quá trình tách gum vì thời gian khuấy sẽ ảnh hưởng tới các yếu tốnhiệt độ và số vòng khuấy mà đây chính là những yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất táchgum của dầu thô Còn nếu thời gian thủy hóa ít sẽ làm cho sự tập hợp của các hạt keotrong dầu giảm xuống từ đó hiệu suất tách gum dầu cũng bị giảm sút

3.2.5 Phương pháp đánh giá sự ảnh hưởng của số vòng khuấy trong quá trình thủy hóa đến hiệu suất tách gum của dầu thô

Tương tự thì số vòng khuấy cũng có ảnh hưởng tới hiệu suất tách gum dầuthô Nếu số vòng khuấy ít thì khả năng tập hợp của các phân tử keo thấp do sự tiếp xúcgiữa nước và các tạp chất trong dầu thấp mà đây chính là hai yếu tố tạo nên các phân

tử keo đó từ đó hiệu suất tách gum sẽ thấp ngược lại nếu số vòng khuấy nhiều thì saukhi các hạt keo đã tập hợp đầy đủ nhưng do tốc độ khuấy tăng lên làm cho các hạt bịphân tán ra bởi lực khuấy quá mạnh

3.3 Bố trí thí nghiệm

3.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng dầu hiệu suất tách gum

trong quá trình ly tâm tách gum của dầu thô

* Mục đích: Xác định được hàm lượng dầu thích hợp cho quá trình thủy hóa để

hiệu suất tách gum trong quá trình ly tâm là cao nhất

* Chuẩn bị thí nghiệm: nguyên liệu và dụng cụ được bố trí sẵn sàng

Thành phần nguyên liệu cùng các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy hóa lytâm tách gum dầu thô

 Dầu: 2,5g; 3g; 3,5g

 Nước: 0,5 ml

 Nhiệt độ của nước và dầu: 900 C

 Thời gian thủy hoá: 30 phút

Gum Dầu thô