Hóa học và công nghệ các hợp chất hữu cơ thiên nhiên phần VI công nghệ chế biến dầu thực vật

Thu mua và sơ chế nguyên liệu:Cần xác định thời vụ tối ưu để triển khai việc thu mua nguyên liệu hạt có dầu thường dễ bị hư hỏng bởi: +Các loại men có sẵn trong hạt, làm chuyển hoá theo

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU

THỰC VẬT

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU THỰC VẬT

Nguyên tắc chung: Để chế biến dầu thực vật một cách hiệu quả,

dù ở qui mô xí nghiệp lớn, vừa, nhỏ hay dạng Pilot, cần thiết phải qua các khâu trọng yếu sau đây:

1 Vùng nguyên liệu:

Trên cơ sở các nghiên cứu và qui hoạch tổng thể về phát

triển vùng nguyên liệu, dự báo khả năng cung cấp nguyên liệu , mùa vụ thu hoạch ( thời gian thu mua), phương tiện vận chuyển, địa điểm tập kết nguyên liệu cũng như giá thu mua ,

vùng nguyên liệu , dạng nguyên liệu chính, phụ được xác

định để bảo đảm công suất làm việc của thiết bị

Đây là những yếu tố quan trọng bảo đảm tính khả thi của dự

án và phải đi trước một bước từ 1 đến 2 năm đối với nguyên liệu là cây ngắn ngày; 5-7 năm đối với nguyên liệu là cây lâu năm.

Trong trường hợp này, sử dụng kinh phí trồng rừng sẽ giải quyết tốt cả hai mục tiêu đặt ra: phủ xanh đất trống và xây dựng vùng nguyên liệu

2 Thu mua và sơ chế nguyên liệu:

Cần xác định thời vụ tối ưu để triển khai việc thu mua nguyên liệu

hạt có dầu thường dễ bị hư hỏng bởi:

+Các loại men có sẵn trong hạt, làm chuyển hoá theo hướng không thuận lợi các hợp chất hữu cơ có trong dầu và làm

giảm giá trị cũng như năng suất dầu.

+Các vi sinh vật và côn trùng sống trên vỏ hạt cũng như các loại gậm nhấm như chuột, kiến ,gián

+Nhiệt độ, độ ẩm, không khí là những tác nhân gây biến đổi tính chất hoá học, sinh học của hạt, gây ra các hiện tượng phân hủy, oxy hoá, thuỷ phân, nẩy mầm làm giảm chất

lượng dầu và năng suất ép.

Vì vậy, sau khi thu mua cần tiến hành ngay các biện pháp sơ chế và xử lý như sau:

 Làm sạch hạt, tách tạp chất và phân loại các cấp hạt theo

 Phá vỏ hạt do ma sát với bề mặt nhám.

 Phá vỏ hạt do kết quả va đập lên bề mặt rắn.

 Phá vỏ hạt bằng các cơ cấu dao cắt.

 Phá vỏ hạt bằng lực nén ép trong khe giữa các trục quay.

Máy tách vỏ hạt

Máy tách vỏ cứng hạt điều

Máy bóc vỏ lụa hạt điều

Dây chuyền máy cắt tách vỏ hạt điều

ép, trích ly bằng dung môi.

Bột mịn làm tăng khả năng khuếch tán của nước, khả năng truyền dẫn nhiệt khi chưng sấy  thời gian thực hiện công đoạn chưng sấy giảm.

Mặt khác, bột càng nhỏ, bề mặt tiếp xúc giữa bột, nước, hơi, càng lớn làm cho quá trình mất nhiệt giảm, hiệu quả gia nhiệt

và gia ẩm tăng cao.

Công nghệ nghiền cán tương đối đơn giản nên các thiết bị

có thể gia công trong nước, không nhất thiết phải nhập ngoại.

5 Chưng sấy bột nghiền:

+ Tạo cho bột nghiền có sự biến đổi các tính chất vật lý của phần háo nước và phần kỵ nước, làm tăng tính đàn hồi của bột, làm đứt hoặc yếu đi mối liên kết phân tử vững bền giữa dầu và các thành phần háo nước, để khi ép, dầu dễ thoát ra.

Mục đích :

+ Khi chưng sấy, độ nhớt của dẩu giảm xuống, tính linh động tăng lên, dễ dàng thoát ra ngoài các túi bao bọc, vách ngăn khi quá trình ép diễn ra.

+ Quá trình chưng sấy, làm một số hợp chất có mùi bay ra theo hơi nước và nhiệt độ cao.

+ Một số độc tố có trong dầu sẽ bị phân huỷ hoặc lôi cuốn theo hơi nước, hoặc thay đổi tính chất ban đầu của nó làm cho khả năng sử dụng dầu hay bả tăng lên.

Thường có 2 cách chưng sấy:

+Chưng sấy ướt:

Trước khi đưa bột nghiền vào chưng sấy hoặc trong quá trình chưng sấy có tiến hành làm ẩm đến độ ẩm thích hợp cho sự trương nở của bột, rồi sau đó sấy để trở về với độ ẩm thích hợp cho công đoạn ép

Chưng sấy theo cách này, thiết bị phải có hai bộ phận: bộ phận chưng và bộ phận sấy.

+Chưng sấy khô:

Cách này chỉ sấy mà không tạo độ ẩm nên không tạo được cho bột một số tính chất cần thiết phù hợp với qui trình làm việc của máy ép ở công đoạn sau.

Chỉ tiêu đặc trưng cho chế độ chưng sấy là mức độ làm ẩm, nhiệt độ chưng, nhiệt độ sấy, thời gian chưng sấy và độ ẩm của bột chưng sấy

Tuỳ thuộc vào thành phần hoá học của nguyên liệu, qui trình công nghệ cụ thể, mà có các chỉ tiêu khác nhau.

6 Ép dầu:

Là quá trình làm thoát các phân tử dầu ra khỏi các khe, vách giữa các bề mặt bên trong cũng như bên ngoài bột

nguyên liệu dưới tác dụng của lực ép

Lực ép tác dụng đồng đều lên dầu và phần bả rắn của bột nguyên liệu một cường độ như nhau, nhưng hiện tượng xảy

ra cho hai đối tượng này khác nhau:

Các túi dầu trong phân tử bột bị căng lên đến thời điểm đủ lực xé bỏ các vách ngăn của bề mặt bột, sẽ trào ra ngoài theo ống dẫn hoặc khe rãnh của thiết bị ép.

Dưới tác động của lực nén, các phân tử bột xích lại gần

nhau Khi không còn không gian để chuyển động, các phân

tử bắt đầu bị biến dạng.

Tốc độ thoát dầu phụ thuộc vào độ nhớt và cấu tạo các khe rãnh và ống dẫn của thiết bị ép, nhưng thực tế vẫn còn một lượng dầu nằm lại giữa các lớp bột trong bả ép Hàm lượng dầu này phụ thuộc vào công nghệ ép và thiết bị ép.

 Khi dầu đã thoát ra theo các đường dẫn thì phần rắn nằm lại, dồn nén vào nhau và tạo thành khối vững chắc.

 Khi lực nén đạt đến một giá trị cực đại nào đó thì trở lực

ở phần rắn cũng tăng lên và tiến dần đến giá trị cân bằng.

 Ở thời điểm này, dòng dầu không thoát ra được nữa,

Máy ép thông dụng nhất là máy ép vít liên tục

Có nhiều loại khác nhau: máy ép vít hoạt động đơn, kép, hay máy ép vít có áp lực cao, trung bình

Khi chọn máy ép phải phù hợp với toàn bộ dây chuyền công nghệ để đảm bảo tính hiệu quả.

Một máy ép vít thông thường có 3 bộ phận chính yếu:

+Trục vít.

+Lồng ép.

+Bộ phận điều chỉnh khe thoát khô.

Ba bộ phận này chi phối toàn bộ cơ chế hoạt động của máy

và quyết định năng suất, hiệu quả làm việc của máy.

Nguyên lý hoạt động của máy ép : đọc TL c

Máy ép dầu thực vật

7 Xử lý dầu ép và khô dầu:

a Xử lý dầu ép:

Ở công đoạn này, cần chú ý đến nhiệt độ lọc.

Nhiệt độ càng cao, độ nhớt càng thấp, tốc độ lọc càng nhanh,

nhiệt độ càng cao, các tạp chất càng dễ hoà tan vào dầu, làm cho quá trình lọc không bảo đảm,

 nhiệt độ lọc thích hợp cho dầu thực vật nằm trong

khoảng 45 o C - 65 o C.

Cặn sau khi lọc có thể đưa về ép lại hoặc chuyển qua trích ly bằng dung môi

Dầu lọc xong gọi là dầu thô

Hàm lượng nước và chất dễ bốc hơi phải  0,3%; cặn cơ học

 0,3%; có thể bảo quản tối đa là 01 tháng khi chỉ số axit nhỏ hơn 5mg KOH

Trong quá trình bảo quản dầu thô, dầu dễ bị biến đổi phẩm chất,

vì vậy trường hợp dầu thô có chỉ số axit quá lớn thì phải đưa

qua tinh luyện ngay.

b Xử lý khô dầu:

Thông thường khô dầu còn chứa một lượng dầu đáng kể: 13-14% nếu ép thủ công; 6-7% nếu ép bằng máy ép vít liên tục.

kế hoạch sử dụng khô dầu tuỳ thuộc vào mục đích kinh tế

Tuy nhiên, khô dầu là loại rất dễ hút ẩm, mốc, dễ bắt mùi lạ

 sau khi ép xong, khô dầu cần được làm nguội đến nhiệt

độ khí trời mới tiến hành đóng bao chuyển về nơi bảo quản

và chế biến tiếp theo.

8 Tinh chế dầu:

a Tinh chế bộ phận

Loại ra khỏi dầu những nhóm tạp chất nhất định theo yêu cầu của các quá trình chế biến tiếp theo hoặc do mục đích sử dụng.

b Tinh chế hoàn chỉnh:

Nhằm thu được dầu không còn tạp chất cơ học, không màu hoặc màu vàng nhạt, không mùi vị, lượng axit béo tự do ở mức thấp nhất theo qui định.

Dầu sau khi tinh chế hoàn chỉnh chỉ gồm hầu như

triglyxerit thuần khiết.

Tinh chế hoàn chỉnh bao gồm các quá trình sau:

+ Làm sạch các tạp chất cơ học.

+Thủy hoá để tách các tạp chất háo nước.

+Trung hoà để tách các axit béo tự do.

+Rửa dầu để tách các hạt xà phòng còn sót lại +Sấy khô dầu để tách nước, ẩm.

+Tẩy màu và tẩy mùi.

9 Các sản phẩm đồng hành:

Chủ yếu là các dây chuyền công nghệ sản xuất một số sản phẩm khác trên cơ sở nguyên liệu là dầu thực vật như : Shortening và Margarine; thức ăn gia súc từ khô bả, hay sản xuất Saponin từ khô bả để dùng cho các mục đích khác.

Các sản phẩm này có các quy trình công nghệ đặc biệt để sản xuất chúng và thường được tách riêng thành các phân xưởng độc lập

10 Các sản phẩm từ phế liệu :

Là các sản phẩm được nghiên cứu sản xuất từ các phế thải trong các công đoạn chế biến ở trên, nổi bật là:

+ Vỏ hạt.

+ Các axít béo tự do bị loại ra.

+ Các độc tố bị tách khỏi khô bả khi sản xuất thức ăn gia súc.

Đối với các axít béo tự do được tách ra khi trung hoà dầu, có thể dùng để sản xuất xà phòng hoặc kem giặt.

Đối với các dung môi chứa các độc tố trong quá trình xử lý khô bả, có thể sử dụng cho việc sản xuất một số loại thuốc trừ sâu cho cây trồng mà không gây độc hại cho đất và môi trường.

11 Bao bì và đóng gói:

Đóng gói thành phẩm tạo điều kiện thuận lợi cho vận chuyển, bảo quản và tiêu thụ trên thị trường.

Đây là khâu cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng

vì chất lượng sản phẩm có thể bị thay đổi ở khâu này

Có nhiều loại bao bì khác nhau

Mặt khác, bao bì sạch, đẹp cũng tạo ấn tượng tốt cho khách hàng.

Trong nước thải của xí nghiệp chế biến dầu thực vật thường

có : dung dịch kiềm, dung dịch axít, dung môi hữu cơ, váng dầu, xà phòng, các loại cặn thực vật, các dung dịch có độc tố tan trong nước

KỸ THUẬT TINH LUYỆN

Mục đích:

Dùng các phương pháp khác nhau để loại bỏ các tạp chất, bảo đảm các yêu cầu về chất lượng cho các mục đích sử dụng.

Dầu sau khi tinh luyện cần đạt các yêu cầu:

 Màu sắc: Càng trong suốt, nhạt màu càng tốt.

 Mùi vị: Không có mùi ban đầu, không có mùi lạ

 Thành phần: bảo đảm thành phần hoá học trong triglyxerít, không có tạp chất sinh ra trong quá trình tinh luyện.

 Vệ sinh: bảo đảm vô trùng, các yêu cầu vệ sinh công nghiệp.

Các phương pháp và qui trình tinh luyện

Các phương pháp lắng tự nhiên, lọc qua vật liệu, lọc ly tâm

Tinh luyện bằng Hoá học: axít sunfuric, kiềm, các chất oxy hoá khử.

Tinh luyện bằng phương pháp vật lý: hấp phụ, chưng cất chân không

Vì dầu béo là một hỗn hợp nên trong thực tế phải dùng nhiều phương pháp khác nhau đối với mỗi loại.

(1) Lắng lọc nguội

(2) Lọc nóng lắng  lọc nguội.

(3) Lắng  Ly tâm.

(4) Lắng  Luyện kiềm.

(5) Lắng  Thủy hoá lọc hay ly tâm.

(6) Thủy hoá Luyện kiềm  tẩy màu.

(7) Luyện axít luyện kiềm  tẩy màu.

(8) Luyện axít  tẩy màu.

(9) Luyện kiềm  tẩy màu.

(10) Lắng  Thủy hoá Luyện kiềm  tẩy màu  tẩy mùi

Dầu nguyên liệu thô

Xử lý sơ bộ Lắng Lọc

Photfatit

Cặn dầu-Thu hồi dầu

Trung hoà

Rửa dầu

Sấy loại nước

Nước rửa, thu hồi dầu

Bã hấp phụ Thu hồi dầu

PHÂN TÍCH VÀ KiỂM TRA CHẤT LƯỢNG 1.Chất lượng nguyên liệu:

+ Cảm quan về màu, mùi, độc chắc của hạt

+ Thành phần: tỷ lệ tạp chất, tỷ lệ vỏ nhân Sâu mọt.

+ Màu, mùi vị độ ẩm trong dầu thô (nhập)

+ Tính chất vật lý:Tỷ trọng, độ nhớt, chỉ số chiết quang, nhiệt nóng chảy, độ đông đặc, nhiệt bốc cháy, độ ẩm.

+ Tính chất hoá học: Chỉ số axít, chỉ số xà phòng, chỉ số iod, hàm lượng photphatit, hàm lượng xà phòng trong dầu tinh luyện.

2.Phân tích hạt và khô dầu:

+ Lấy mẫu và kiểm tra hạt( chương IV) + Xác định tỷ lệ tạp chất trong hạt.

+ Xác định tỷ lệ vỏ và nhân

+ Xác định độ ẩm

+ Xác định hàm lượng dầu

+ Xác định hàm lượng Đạm trong hạt

Chỉ số este:

là số mg KOH cần thiết để xà phòng hoá hết lượng glyxerít

có trong một g dầu

Chỉ số este là hiệu số giữa chỉ số xà phòng và chỉ số axít

Chỉ số este càng cao thì lượng glyxerít trong dầu càng

nhiều.

Từ chỉ số este, có thể tính ra hàm lượng glyxerin:

%Glyxerin = CS este.0,054664

Chỉ số iod:

là số gam iod tác dụng với 100g dầu, (viết tắt là I)

Chỉ số iod biểu thị mức độ không no của dầu.

Chỉ số iod càng cao thì mức độ không no của dầu càng lớn.

Dựa vào chỉ số iod, người ta phân dầu ra làm ba loại:

Dầu khô: I > 130 Dầu bán khô: I = 100-130.

Dầu không khô: I < 100.

Dầu béo dùng cho thực phẩm có những yêu cầu khắt khe để

bảo đảm an toàn cho người :

 Hàm lượng triglyxerít nguyên chất càng nhiều càng tốt, càng nhiều các axít béo không no (một nối đôi) trong triglyxerit càng tốt, đặc biệt là oleic và linolic.

 không chứa axít béo tự do, không có các chất nhựa, sáp và độc tố hoặc các chất gây rối loạn sinh lý.

Các axít béo no có hệ số đồng hoá thấp, tuy nhiên dễ bảo quản hơn các axít béo không no.

Các axít béo có nhóm oxy, xeto axít hay epoxy axít hay nhiều nối đôi như dầu Trẩu, không dùng làm dầu ăn.

CÔNG NGHỆ KHÔNG BẢ THẢI TRONG CHẾ BIẾN DẦU

LỌAI DM

CHIẾT CỒN

BẢ

D.D CÓ HTSH

DẦU TINH LUYỆN

LÊN MEN

CÁC SẢN PHẨM PHỤ

DẦU ĂN VÀ CÁC SẢN PHẨM PHỤ

SHOTERNING, MARGARIN

PHẦN LỌAI BỎ

XÀ PHÒNG, THUỐC TRỪ SÂU SH THỨC ĂN GIA SÚC, BIODIESEL PHÂN BÓN, CHẤT TĂNG TRỌNG

Saponyl c«ng nghiÖp

vµ c¸c chÊt cã HTSH

(2)

Glyxerin c«ng nghiÖp (4)

Nguyªn liÖu cho polymer tù ph©n

hñy (5)