Công nghệ sản xuất dầu cá vitamin a cô đặc
1 Đồ án công nghệ chế biến thủy sản GVHD: Nguyễn Công Bỉnh LỜI MỞ ĐẦU Công nghiệp chế biến thủy sản ngày phát triển sản phẩm thủy sản ngày đa dạng đáp ứng nhu cầu thị trường Trong q trình đó, lượng lớn phế liệu thủy sản thải môi trường cần phải nghiên cứu tận dụng để nâng cao giá trị nguyên liệu, từ nâng cao hiệu sản xuất kinh doanh Đã từ lâu người ta phát dầu cá có nhiều cơng dụng lĩnh vực y học, thực phẩm ngành công nghiệp khác Đặc biệt y học, dầu gan cá dùng chữa bệnh qng gà, cịi xương, khơ mắt, chậm lớn, rụng tóc, gần dầu cá cịn nghiên cứu sử dụng để chữa bệnh tim mạch, ung thư, viêm, tấy… Dầu cá cung cấp cho thể vitamin A, D chất quan trọng khác leuchithin, acid béo không thay Từ công dụng thiết yếu dầu cá chúng em xin thực đề tài: Tìm hiểu quy trình sản xuất dầu cá vitamin A đặc Bài làm cịn nhiều thiếu sót mong thầy góp ý giúp em hồn thiện làm tốt Chân thành cảm ơn! Đồ án công nghệ chế biến thủy sản GVHD: Nguyễn Công Bỉnh MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG Bảng Chỉ số axit số dầu thực phẩm Bảng Chỉ số xà phòng số dầu thực phẩm Bảng 3: Hàm lượng NaOH cho trình thủy phân Bảng Nhiệt độ đông đặc số acid béo Bảng 5: Thành phần thu chủ yếu chưng theo nhiệt độ Đồ án công nghệ chế biến thủy sản GVHD: Nguyễn Cơng Bỉnh DANH MỤC HÌNH Hình Sơ đồ hệ thống thiết bị chế biến dầu cá y học theo phương pháp thủy phân xút loãng nhiệt độ cao Hình Thiết bị nồi vỏ, nâng nhiệt nước nhiệt Hình Thiết bị ly tâm lạnh Hình Máy sấy chân khơng đảo trộn Hình Thiết bị lọc khung Hình Nguyên lý cấu tạo thiết bị chưng kiểu lớp mỏng Hình Nguyên lý cấu tạo thiết bị chưng kiểu ly tâm Đồ án công nghệ chế biến thủy sản GVHD: Nguyễn Công Bỉnh CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN I.1 Giới thiệu dầu cá: Dầu cá chiết tách từ nguyên liệu thủy sản chứa nhiều dầu, thường trình tách chiết dầu gắn liền với công nghệ sản xuất bột cá Bởi lẽ cần tách triệt để dầu cá khỏi nguyên liệu trước sản xuất bột cá để chất lượng bột cá tốt Dầu cá có nhiều cơng dụng ngành công nghiệp khác thực phẩm, y dược Dầu cá sản phẩm chế biến từ cá dạng lỏng, chứa nhiều acid béo không no, có nhiệt độ nóng chảy đơng đặc thấp Dầu cá cung cấp cho thể vitamin A, D chất quan trọng khác leuchithin, acid béo khơng thay Dầu cá có thành phần chủ yếu triglyceride acid béo, glycerol, vitamin A, D, phosphate, chất mang màu chất gây sánh khác Ngoài cịn có sáp, seride Trong thể cá, dầu cá tồn dạng: tự liên kết • Dạng tự do: dầu cá chứa mô mỡ Loại dầu thay đổi theo trạng thái sinh lý, béo gầy, giai đoạn phát triển tùy loại cá • Dạng liên kết: dầu cá liên kết với protein số chất khác, tạo thành hợp chất quan trọng tế bào Hàm lượng lipid liên kết không thay đổi theo trạng thái sinh lý Từ dạng tồn lipid thể cá, muốn tách triệt để lipid khỏi cá cần tác dụng yếu tố vật lý, hóa học để tách loại lipid Dầu cá đốt cháy tỏa nhiệt lượng cao Dầu cá thường có mùi khó chịu Những chất gây mùi chủ yếu TMA, acid béo bậc cao không no, ngồi cịn tinh dầu essentian Ứng dụng: o Trong y học:chữa bệnh qng gà, khơ mắt, cịi xương, tim mạch, rụng tóc, ung thư o Trong thực phẩm: làm dầu rán thực phẩm, dầu xào nấu thực phẩm, dùng loại đồ hộp ngâm dầu o Ngồi ra, dầu cá cịn dùng cơng nghệ bôi trơn thuộc da mỹ nghệ Dầu cá vitamine A đặc chế phẩm có hàm lượng vitamine A cao Sản xuất chế phẩm nhằm cung cấp cho người bệnh thiếu vitamin A chủ yếu, uống nhiều dầu cá Mặt khác chế phẩm dùng để cân vitamine A cho loại dầu có hàm lượng vitamine A thấp Nguyên liệu dùng để sản xuất vitamine A cô đặc dầu vitamine A tự nhiên I.2 Nguyên liệu sản xuất dầu cá vitamin A cô đặc Đồ án công nghệ chế biến thủy sản GVHD: Nguyễn Công Bỉnh Nguyên liệu gan số động vật biển cá thu, cá mập, cá voi, nhuyễn thể Hàm lượng vitamin A dầu gan loại cá khác Trong gan cá nhám nguyên liệu tiềm cho công nghệ sản xuất dầu cá vitamine A, D I.3 I.3.1 Các phương pháp tách dầu cá Thủy phân mơi trường xút lỗng, nhiệt độ cao Dùng dung dịch xút loãng kết hợp với nhiệt độ cao để thủy phân nguyên liệu sở phá vỡ cấu trúc tế bào mơ, cắt đứt liên kết lipit với protein thu dầu vitamin trạng thái tự Ưu điểm: Dầu cá thu có nồng độ vitamin A, D cao, hiệu suất thu hồi lớn Thực nghiệm xác định rằng, hàm lượng vitamin E dạng liên kết với protein lớn dạng tự • Dầu có màu vàng sáng, trong, số acid nhỏ ATC> Asx 2.1.135 Ví dụ 2: Một nhà máy sản xuất dầu cá vitamin A có khối lượng dầu sản xuất 500kg, có hàm lượng vitamin A 900 UI/g cần cân để đạt dầu y học 60 000 UI/g Biết nhà máy có chế phẩm vitamin A đặc với hàm lượng 000 000 UI/g Xác định khối lượng dầu vitamin A cô đặc cần bổ sung số lượng viên dầu cá thu được, cho biết trọng lượng dầu viên 0,28g 2.1.136 DSX = 500kg = 500 103 g ; d= 0,28 g 2.1.137 ASX = 900 UI/g = 900 0,38 0,001 10-3 = 3,42 10-4 g VTMA/g 2.1.138 ATC = 60 000 UI/g = 60 000 0,38 0,001 10 -3 = 0,0228 g VTMA/g 2.1.139 ACD = 000 000 UI/g = 000 000 0,38 0,001 10-3 = 0,38 gVTMA/g 2.1.140 DCD = ? ; N = ? ( 1UI = 0,38 γ vitamin A ; 1γ = 0,001 mg vitamin A) 2.1.141 DCD = DSX ( ATC - Asx )/ (ACD - ATC) = 500 103 (0,0228 - 3,42 10-4)/ (0,38 - 0,0228) = 31436,17 g 2.1.142 N = 31436,17/ 0,28 = 112272 (viên) 2.1.143 2.2 Sản xuất dầu cá vitamin cô đặc 2.2.1 Phương pháp xà phịng hóa 2.2.1.1 Ngun lý chung Dùng kiềm để xà phịng hóa tồn hay phần dầu để thu sản phẩm vitamine A cô đặc 2.2.2 2.2.2.1 Phương pháp xà phịng hóa tồn 2.2.3 Thực xà phịng hóa tồn lượng dầu, sau dùng dung mơi chiết vitamine A 2.2.4 Sơ đồ quy trình: 2.2.5 2.2.6 2.2.7 2.2.8 2.2.9 2.2.10 2.2.11 2.2.12.Phụ liệu 2.2.13 2.2.14 2.2.15.Dung môi 2.2.16 2.2.17 2.2.18 2.2.19 2.2.20 2.2.21 2.2.22 Dầu vitamine Atự nhiên Xà phịng hóa toàn Chiết vitamine A Làm lạnh Phân li 2.2.23 Chung đuổi dung môi 2.2.24 2.2.25 2.2.26 Dầu cá Vitamine A 2.2.27 2.2.28 Sấy chân không 2.2.29 Sản phẩm 2.2.30 2.2.31 2.2.32 2.2.33 2.2.34 2.2.35 2.2.36 2.2.37 2.2.38 2.2.39 2.2.40 2.2.41 2.2.42 Thuyết minh quy trình Cách tiến hành xà phịng hóa 2.2.43 Lượng xút sử dụng để xà phịng hóa xác định theo cơng thức 2.2.44 X = M.K (g) 2.2.45 Trong đó: 2.2.46 K: số xà phòng (mg KOH/1g chất béo) 2.2.47 M: lượng dầu cần xà phịng hóa 2.2.48 C: nồng độ % xút (thường C = 30 – 50%) 2.2.49 : hệ số chuyển đổi KOH sang NaOH 2.2.50 Để phản ứng xà phịng hóa dễ dàng bổ sung thêm 10% C 2H5OH 15% H2O so với lượng dầu Trộn từ từ nâng nhiệt khuấy đảo điều kiện t = 40 – 600C, thời gian 2.2.51 Việc bổ sung rượu ethylic nhằm mục đích bảo vệ vitamine A dầu cịn ít, hịa tan lipit, tạo điều kiện cho dầu tiếp xúc với xút phản ứng xà phịng hóa xảy nhanh triệt để Việc bổ sung nước nhằm tăng cường cho phản ứng xà phịng hóa bảo vệ vitamine A Việc thực nhiệt độ thấp nồng độ xút cao, nhiệt độ cao làm cho hao tổn vitamine A Nếu thực nhiệt độ thấp kéo dài thời gian, lợi cho sản xuất 2.2.52 Muốn kiểm tra xem phản ứng xà phịng hóa hồn tồn hay chưa, dùng cơng cụ lấy mẫu, lấy xà phịng hóa cho vào nước nóng khơng thấy vết dầu lên • Chiết vitamine A dung môi 2.2.53 Dùng benzen hay dicloetan chiết vitamine A, sau đem làm lạnh để xà phịng sterol đơng tụ tách dễ dàng Sau đem lọc dịch chiết Bã xà phòng cần chiết lại lần hai để tận dụng lượng vitamine A cịn sót lại Làm lạnh nhiệt • độ t0 = -50C sterol dễ đơng tụ, khơng tách sterol dầu bị vẩn đục thời gian bảo quản • Xử lý dịch chiết 2.2.54 Dịch chiết đem để lắng, tháo bỏ phần nước glycerin phía Sau đem chưng đuổi dung mơi 2.2.55 Hơi dung mơi thu hồi dùng lại, phần cịn lại cho lượng dầu nhỏ vào hịa tan Q trình chưng đuổi dung môi cần thực thiết bị chân không, cuối phân ly tách nước glycerin 2.2.55.1 Phương pháp xà phịng hóa phần 2.2.56 Sơ đồ quy trình: 2.2.57 2.2.58 2.2.59 2.2.60 Dầu vitamin A tự nhiên 2.2.61 2.2.62 2.2.63 Xà phịng hóa phần (thời gian giảm ½ so với xà phịng hóa tồn bộ) 2.2.64 2.2.65 Lắng 2.2.66 2.2.67 Phân li Xà phòng 2.2.68 2.2.69 2.2.70 Rửa ÷ lần 2.2.71 2.2.72 Phân li 2.2.73 2.2.74 2.2.75 Sấy chân không 2.2.76 Dầu cá vitamin A cô đặc 2.2.77 2.2.78 2.2.79 2.2.80 2.2.81 2.2.82 2.2.83 2.2.84 2.2.85 2.2.86 2.2.87 2.2.88 2.2.89 2.2.90 2.2.91 2.2.92 2.2.93 • • • • Cách tiến hành sau: Lượng xút nồng độ xút xác định xà phịng hóa tồn Thời gian thực = ½ thời gian xà phịng hóa tồn Khơng bổ sung C2H5OH nước Rửa phân li dầu lại từ ÷ lần 2.2.94 Phương pháp chưng phân tử 2.2.94.1 Nguyên lý 2.2.95 Dùng nhiệt độ cao kết hợp với chân không để chuyển phẩn tử vitamine A từ dạng lỏng sang dạng cho vitamine A khơng bị phá hủy Sau lại cho vitamine ngưng tụ thành dạng lỏng để thu chế phẩm vitamine A đặc có hàm lượng cao 2.2.96 Phương pháp có ưu điểm: vitamine A tổn thất khơng đáng kể, chế phẩm thu có hàm lượng từ vitamine A cao, dặc vitamine A đạt tới 1.000.000 UI/g dầu cá Phần dầu sau tách vitamine A sử dụng làm dầu cá thực phẩm, sản xuất dầu bôi trơn, sơn vecni, công nghiệp thuộc da 2.2.96.1 Cơ sở lý luận chung phương pháp chưng cất 2.2.97 Trong trình chưng cất phân tử dạng lỏng muốn trở thành dạng tách khỏi bề mặt chất lỏng, cần phải có động đủ lớn thắng lực hút phần tử lỏng khác khỏi bề mặt lỏng khác được, lúc trình bay diễn Sau chuyển thành dạng phần tử chuyển động hỗn loạn, chúng va đập vào lượng, kết hợp với lực hút phân tử trở lại dạng lỏng Vì trình chưng cất cần phải thực theo kĩ thuật chưng cất cần phải thực theo kĩ thuật chưng cất để đạt hiệu 2.2.98 Hành trình tự trung bình phân tử dạng quãng đường phần tử dạng hơi, khơng chịu va đập nào, trình chuyển động nhiệt hỗn loạn, kí hiệu λ 2.2.99 Theo lý thuyết chuyển động nhiệt phân tử hành động tự trung bình phân tử khí xác định theo cơng thức 2.2.100 2.2.101 Trong đó: 2.2.102 λ: hành trình tự trung bình phân tử khí 2.2.103 d: đường kính phân tử khí 2.2.104 n: số phân tử khí có đơn vị thể tích 2.2.105 K: hệ số bozmal 2.2.106 T: nhiệt độ tuyệt đối 2.2.107 P: áp suất Nếu λ nhỏ, tức quãng đường chuyển động tự trung bình phần tử ngắn, chúng va đập vào lượng trở dạng lỏng Do vậy, để việc chưng cất đạt hiệu cao, người ta nghiên cứu tăng giá trị λ, chế tạo thiết bị chưng dầu có khoảng cách bề mặt bay bề mặt ngưng tụ L nhỏ λ, xem có phân tử vitamine A bay tìm thấy nhiêu phân tử vitamine A dạng lỏng giàn ngưng tụ 2.2.108 Theo công thức xác định λ trên, muốn kéo dài hành trình tự trung bình λ tăng nhiệt độ chưng cất giảm áp suất Nếu tăng nhiệt độ mức hợp lý vitamine A bị phân hủy, giảm áp suất q nhỏ khó khăn thực tế Cho nên muốn tăng giá trị λ người ta thường kết hợp tăng nhiệt độ đến mức hợp lý giảm áp suất 2.2.109 Để xác định nhiệt độ áp suất chân khơng thích hợp, người ta làm thí nghiệm chưng dầu áp suất chân khơng P CK = 10-3 ÷ 10-4 mmHg theo khoảng nhiệt độ khác thu sản phẩm bảng 2.2.110 2.2.111 độ Bảng 5: Thành phần thu chủ yếu chưng theo nhiệt 2.2.112 Nhiệt độ chưng (0C) 2.2.114 80 ÷ 100 2.2.116 2.2.118 100 ÷ 170 170 ÷ 255 2.2.113 Chất thu sau chưng Tinh dầu essentian + acid béo tự 2.2.117 Acid béo tự 2.2.119 Vitamine A + lượng nỏ glyceride 2.2.115 2.2.120 Ở nhiệt độ t0 = 80 ÷ 1000C, PCK = 10-3 ÷ 10-4 mmHg thu tinh dầu essentian có vị cay, mùi thối Acid béo thu điều kiện 3% lượng acid béo tự dầu 2.2.121 Ở nhiệt độ t0 = 100 ÷ 1700C, PCK = 10-3 ÷ 10-4 mmHg hầu hết acid béo tự bay thu giàn ngưng tụ 2.2.122 Ở nhiệt độ t0 = 170 ÷ 2550C, PCK = 10-3 ÷ 10-4 mmHg thu 80 ÷ 85% lượng vitamine A dầu cá lượng nhỏ glyceride Lượng nhỏ dầu thu với vitamine A dạng lỏng chế phẩm dầu cá vitamine A cô đặc Như sau chưng, lượng dầu lại chưa bay với số lượng lớn Các chuyên gia chọn điều kiện t0 = 180 ÷ 2500C, PCK = 10-3 ÷ 10-4 mmHg để chưng phân tử vitamine A sản xuất chế phẩm vitamine A cô đặc 2.2.123 Ở nhiệt độ áp suất chân khơng khơng làm thủy phân vitamine A , lẽ mơi trường chân khơng vitamine A bền tới nhiệt độ > 2000C 2.2.124 2.2.125 Quy trình cơng nghệ 2.2.126 2.2.127 Dầu vitamine A tự nhiên 2.2.128 2.2.129 Bài khí 2.2.130 2.2.131 Chưng phân tử 2.2.132 2.2.133 Phân li 2.2.134 2.2.135 2.2.136 Chế phẩm vitamin A dầu cá 2.2.137 2.2.138 2.2.139 2.2.140 Giải thích quy trình cơng nghệ 2.2.141 Ngun liệu: chọn dầu cá vitamine A tinh chế, chứa nhiều vitamin A 2.2.142 Bài khí: nhằm đuổi khơng khí hợp chất tinh dầu essentian, acid béo tự khỏi nguyên liệu cách nâng nhiệt độ lên t = 80 ÷ 1000C, PCK = 10-3 ÷ 10-4 mmHg để đuổi khơng khí, tinh dầu essentian phần acid béo tự nâng nhiệt độ lên 1500C để đuổi khơng khí tồn acid béo tự Sau q trình khí hỗn hợp cịn glyceride vitamine A, đưa sang thiết bị chưng vitamine A 2.2.143 Chưng phân tử thực thiết bị chưng lớp mỏng chưng li tâm sau 2.2.144 Thiết bị chưng kiểu lớp mỏng 2.2.145 2.2.147 Hình Nguyên lý cấu tạo thiết bị chưng kiểu lớp mỏng Điều kiện làm việc thiết bị 2.2.148 L