Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy dầu thực vật
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÔN THIẾT KẾ NHÀ MÁY Tiểu luận: THIẾT KẾ TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY DẦU THỰC VẬT GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Quyền nhóm _ lớp: D13-TP06: TP.HCM,23/3/2016 LỜI MỞ ĐẦU Ngành dầu thực vật Việt Nam ngành kinh tế kỹ thuật có vị trí quan trọng kinh tế quốc dân Các sản phẩm nguồn thực phẩm thiếu bữa ăn hàng ngày Nhu cầu sử dụng dầu thực vật tăng để thay cho mỡ động vật, nên việc đẩy mạnh xuất dầu thực vật góp phần mang lại lượng ngoại tệ đáng kể cho công nghiệp hóa đại hóa nước ta Trong thức ăn người, dầu mỡ loại quan trọng thiếu trình hoạt động sinh lý thể Nếu thiếu chất béo mô dự trữ thể bị suy nhược, khả lao động giảm sút Chất béo nguồn cung cấp lượng lớn (1g chất béo giải phóng 9600calo) lớn gấp lần so với gluxit, protit Chất béo sử dụng thức ăn dạng khác xào, rán, trộn rau tươi, bơ thực vật, bánh kẹo Ngoài chất béo thức ăn có giá trị dinh dưỡng cao ảnh hưởng tốt đến tính chất cảm quan thực phẩm chế biến Chất béo dung môi hòa tan vitamin A, D, E giúp cho trình sinh học thể thực Đặc biệt phương diện sinh lý dầu đậu nành loại dầu khác vừng, lạc Chúng có nhiều ưu điểm mỡ động vật Với mục tiêu tầm quan trọng việc xây dựng nhà máy sản xuất dầu đậu nành cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày tăng thị trường nước xuất khẩu, đồng thời khai thác triệt để nguồn nguyên liệu nước Do việc “ Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy dầu thực vật” điều cần thiết Tổng quan Dầu thực vật (dầu đậu nành) I 1.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ dầu thực vật nước 1.1.1 Tình hình sản xuất - - - Ngành công nghiệp dầu thực vật tiếp tục sử dụng hai loại sản phẩm dầu thô sản xuất nước (chủ yếu từ vừng, lạc cám gạo) loại dầu thô tinh luyện nhập (chủ yếu dầu cọ dầu nành) cho trình sản xuất Theo Bộ Công Thương, năm 2013 Việt Nam sản xuất 718.000 dầu tinh luyện loại, tăng 1,35% so với năm 2012 Sản lượng dầu tinh luyện năm 2014 năm 2015 dự báo tăng mức 774.000 850.000 tăng trưởng ngành dầu đậu tương thô nước mức thuế bảo hộ nhập mặt hàng dầu tinh luyện nhập số nước đối thủ cạnh tranh tăng thêm 5% Theo Quy hoạch Phát triển ngành dầu thực vật Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2025, mục tiêu đến năm 2020, sản lượng dầu thực vật tinh luyện dầu thực vật thô (các loại) Việt Nam 1,58 triệu 370 nghìn Bảng 1.1: Sản lượng dầu thực vật tinh luyện 2012 2013 2014 (ước tính) Tổng sản lượng dầu thực vật709 718 774 tinh luyện (nghìn tấn) 2015 2020 2025 (dự đoán) (dự đoán) (dự đoán) 850 1.587 1.929 (Nguồn: Tổng cục Thống kê Việt Nam, Bộ Công Thương, Doanh nghiệp sản xuất nước) Hình 1.1: biểu đồ Sản lượng dầu thực vật tinh luyện Việt Nam, giai đoạn 2010-2025 (Nguồn: Tổng cục Thống kê Việt Nam, Bộ Công Thương, Doanh nghiệp sản xuất nước) Theo nhà sản xuất nước, dầu cọ sản phẩm dầu thực vật chiếm 70% thị phần Dầu nành chiếm 23% loại dầu thực vật khác chiếm 7% 1.1.2 Sản lượng dầu đậu nành thô Việt Nam bắt đầu sản xuất dầu nành thô quy mô lớn từ năm 2011 Trong niên vụ 2012/13, Việt Nam sản xuất khoảng 193.000 dầu nành thô, 64% tinh luyện thành dầu thực vật hoàn chỉnh Năm 2014, sở sản xuất tiếp tục mở rộng sản xuất dầu nhu cầu xay xát nước tăng, ước tính tạo 220.000 dầu đậu tương thô tinh luyện, tăng 14% so với năm 2013 234.000 vào năm 2015 Bảng 1.2: Sản lượng dầu nành thô nước Việt Nam 2011 2012 2013 2014* 2015* Tổng sản lượng dầu nành nước 124.000 214.000 193.000 220.000 234.000 (nghìn tấn) (Nguồn: Các nhà sản xuất nước, *số liệu dự đoán USDA) Hình 1.2 Biểu đồ phát triển dầu tinh luyện Việt Nam (Nguồn: Foreign Agricultural service/USDA,GAIN (Global Agricultural Information Network) report, 2012) 1.2 Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm dầu đậu nành Bảng 1.3: TCVN 6309 : 1997 TCVN 6309 : 1997 Đặc trưng chất lượng Mùi vị Chỉ số axit Mức tối đa mùi vị lạ 0,6 mg KOH/g dầu Chỉ số peroxit Phẩm màu Beta-caroten Các chất chiết annatto 10 mili đương lượng peroxit oxy / kg dầu 25 mg/kg 20 mg/kg (tính theo tổng bixin norbixin) Curcumin turmeric mg/kg (tính theo tổng curcumin) Beta – apo - 8’ - carotenal 25mg/kg Chất chống oxy hóa Butyl hydroxytoluen (BHT) 75 mg/kg Butyl hydroxyanisol (BHA) 175 mg/kg Tocopherol tự nhiên tổng hợp 500 mg/kg Ascorbyl palmitat 500 mg/kg, riêng biệt hay kết hợp Ascorbyl stearat Chất điều phối chống oxy hóa Axit xitric Natri xitrat giới hạn GMP giới hạn GMP Hỗn hợp isopropyl xitrat 100 mg/kg riêng biệt hay kết hợp Axit photphoric Monoglyxerit xitrat Chất chống tạo bọt Dimentyl polyxiloxan (dimetyl silicon) 10 mg/ kg riêng biệt hay kết hợp với silicon dioxit Chất chống kết tinh 1250 mg/kg Oxystearin Chất nhiễm bẩn Chất bay nhiệt độ 105oC 0,2% m/m Tạp chất không tan 0,05% m/m Hàm lượng xà phòng 0,005% m/m Sắt (Fe) 1,5 mg/kg Đồng (Cu) 0,1 mg/kg Chì (Pb) 0,1 mg/kg Asen (As) 0,1 mg/kg Nguyên liệu đậu nành 2.1 Hạt đậu nành Đậu nành gọi đậu tương, loại ngũ cốc giàu protein, lipid, gluxit, vitamin, muối khoáng, có đặc tính sinh học chứa hầu hết acid amin không thay hỗ trợ thiếu thức ăn động vật đậu nành nguồn thực phẩm quan trọng Ngoài ra, đậu nành chứa lượng chất béo cao muối khoáng cần thiết cho thể người 2.2 Giới thiệu đậu nành Đậu nành họ đậu Fabaceae, có tên khoa học Glycine max, có hàm lượng protein cao Là bụi nhỏ, cao trung bình 1m, có lông toàn thân Cây đậu nành ngắn ngày, phát triển tốt vùng nhiệt đới, ưa sáng, ưa nhiệt, chịu hạn - Điều kiện để đậu nành phát triển tốt: + pH đất trồng: 6.0-6.5 + Nhiệt độ: 25-30oC + Lượng mưa: 500-700mm + Đất trồng có độ mùn hữu với độ ẩm trung bình + Thời kì trồng cuối mùa xuân, đầu mùa mưa 2.3 Thành phần hóa học thành phần dinh dưỡng đậu nành Bảng 1.4: Thành phần hóa học đậu nành - - Thành phần hạt Tỷ lệ Protein (%) Lipid (%) tro 21 Cacbonhydra t (%) 35 Nguyên hạt Nhân Vỏ hạt phôi 100 40 90.3 7.3 2.4 43 8.8 41.1 23 11 29 86 43 4.3 4.4 4.9 Trong thành phần hóa học đậu nành người ta quan tâm đến hai nhóm protein lipid Nhóm glucid đậu nành không thuộc loại có giá trị dinh dưỡng cao Protein thành phần acid amin Trong thành phần hóa học đậu nành, thành phần protein chiếm tỷ lệ lớn, protein đậu nành tạo acid amin, có đủ loại acid amin không thay (ngoại trừ methionin thấp) acid amin có thịt số thực phẩm quan trọng Lipid: + Hàm lượng lipid đậu nành dao động từ 13.5%-24% trung bình chiếm 18% trọng lượng chất khô Lipid có nhiều nhân đậu nành nhóm lipid đậu nành có thành phần glyceride lecithin + Glyceride đậu nành chứa nhiều acid béo không no khoảng 50-60% - - - linoleic nên dầu đậu nành coi thực phẩm có giá trị sinh học cao Cacbonhydrat: Cacbonhydrat đậu nành chiếm 34% khối lượng khô, hàm lượng tinh bột không đáng kể Chất khoáng: Thành phần khoáng chiếm 5% trọng lượng chất khô hạt đậu nành, đáng ý canxi, phosphor, mangan, kẽm, sắt Vitamin Hạt đậu nành chứa nhiều loại vitamin cần thiết cho thể hàm lượng vitamin đậu nành thấp dễ trình chế biến sữa đậu nành chứa nhiều vitamin khác trừ vitamin C vitamnin D 2.4 Giá trị dinh dưỡng dầu đậu nành Chống Oxi hoá: Dầu đậu tương có hàm lượng chất béo no thấp hàm lượng chất béo không no nối đôi nhiều nối đôi cao Dầu đậu tương chứa lượng quan trọng chất béo axit linoleic linolenic Axit Linoleic linolenic cần thiết cho sức khoẻ người Ngoài ra, chứa lượng Vitamin E - Omega 3: Dầu đậu tương giàu lượng omega-3(linolenic) Omega tin giảm nguy bệnh tim ngăn ngừa chứng loãng xương - Giảm LDL cholesterol: Dầu đậu tương chứa lượng phytosterolgiúp giảm LDL cholesterol Dầu đậu tương không chứa cholesterol Thành phần Hàm lượng 100g Năng lượng 900Kcal Chất đạm 0g - Chất béo không bão hòa Omega-3 (tối thiểu) Omega-6 (tối thiểu) Omega-9 (tối thiểu) Chất béo bão hòa Vitamin E Hydrat – cacbon Đường Cholesterol Natri 2.5 6g 50g 20g 15g 3,1mg 0g 0g 0g 0g Bảng 3: Thông tin Giá trị kinh tế dầu thực vật Sản xuất dầu thực vật ngành quan trọng công nghiệp thực phẩm Dầu đậu tương sử dụng nhiều loại sản phẩm thực phẩm bao gồm nước sốt salat, chất phết lên bánh sandwich, magarine, bánh mì, mayonnaise, kem cafe đồ ăn nhanh Nhiệt độ sôi cao dầu đậu tương cho phép sử dụng loại dầu chiên, rán Dầu đậu tương thường hydrogen hóa để tăng thời hạn sử dụng để tạo sản phẩm dạng rắn Trong trình này, chất béo “trans” không tốt cho sức khoẻ tạo làm tăng nguy nhiễm bệnh tim Những nhà sản xuất thực phẩm cố để loại chất béo “trans” khỏi sản phẩm họ Để đạt điều này, nhà khoa học nghiên cứu nhiều chủng đậu tương chứa dầu mà không cần phải hydrogen hoá 2.6 Ứng dụng ngành thực phẩm - Dầu đậu tương sử dụng không cho sản phẩm thực phẩm mà biết nguyên liệu thô hồi phục lại để sản xuất sản phẩm “không phải thực phẩm” bao gồm diesel sinh học, mực, nhựa, bút màu,bút vẽ nến đậu tương - Công nghiệp dược: sản xuất vitamin,dung môi chế thuốc viên - Công nghiệp mỹ phẩm: kem dưỡng da cao cấp - Công nghiệp khác: sản xuất xà phòng chất tẩy rửa, chất tạo màng, sơn, vecni, vật liệu chống cách ẩm,glyxerin - Bã khô dầu dùng làm thức ăn gia súc, làm nguyên liệu sản xuất protein thực phẩm, sản xuất nước chấm, số khô dầu dùng làm thuốc trừ sâu, phân bón I Quy trình sản xuất dầu đậu nành Quy trình sản xuất dầu đậu nành Đậu nành Nghiền Chưng sấy bột Ép sơ Bánh dầu Lọc, làm Dầu Bảo quản Bóc tách vỏ Sấy Làm Dầu thô Xử lí sơ Hydrat hóa Trung hòa Rửa dầu Sấy khử nước Tẩy màu Khử mùi Lọc Dầu đậu nành Bã NaOH Nước Nước Than hoạt tính - Đầu tiên cho dầu chảy vào bể chứa lắng sơ tạp chất lớn, sau đó bơm lên máy lọc khung bản để tách cặn huyền phù - Độ nhớt của dầu ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ lọc, vậy, tốc độ lọc phụ thuộc vào nhiệt độ dầu Nhiệt độ càng cao, độ nhớt càng thấp, lọc nhanh nhiệt độ cao một số cặn lọc lại tan vào dầu nên dầu không được lọc sạch, đó, nhiệt độ lọc thích hợp khoảng 45 – 650C - Cặn lọc còn chứa nhiều dầu, đưa trở lại máy ép dùng dung môi trích ly thu hồi dầu Dầu sau lắng lọc xong có hàm lượng cặn học < 0,3 %, hàm lượng nước và chất dễ bốc khác < 0,3 %, số axit ≤ 5mg KOH (chỉ số axit:mg KOH để trung hòa hết axit béo tự 1g dầu béo) 2.9 Dầu sau lắng lọc xong gọi là dầu thô Xử lý bánh dầu Bánh dầu sau ép thường - % (nếu ép vít), chứa 14 - 16 % dầu bánh dầu (ép thủ công), có nhiều chất dinh dưỡng protit, gluxit sau ép lấy dầu, bánh dầu của nó có thể sử dụng làm nước chấm hoặc làm thức ăn gia súc Để bảo quản bánh dầu nhằm phục vụ cho mục đích trên, trước tiên cần phải làm nguội khô dầu, việc làm nguội có thể thực hiện bằng cách cho bánh dầu tiếp xúc với không khí sau khỏi máy ép, tránh ủ đống Hình 1.7: Thiết bị sấy nằm Xử lý sơ - Mục đích: + Loại tạp chất học + Tách sáp, khử gôm - Cách tiến hành: việc sử lý sơ tiến hành phương pháp lọc nguội, nguyên lý phương pháp là: dựa vào khác kích thước phân tử, người ta cho hỗn hợp qua màng lọc, tạp chất bám lên bề mặt màng lọc thành lớp bã lọc, lớp bã lọc dần trở thành màng lọc Tiến hành lọc nhiệt độ khoảng 10 - 200C - Thiết bị sử dụng: sử dụng máy lọc khung 2.10 Hình 1.8: Máy lọc khung Chú thích: • Bơm hút • Bơm hút • Màng lọc • Máng • Bồn rửa - Nguyên lý vận hành thiết bị: Bơm hút hút dầu từ bồn chứa dầu lên hệ thống khung lọc, dầu từ từ qua màng lọc thông qua đường kính lỗ xốp, tạp chất học có đường kính lớn đường kính lỗ xốp màng lọc bị giữ lại Dầu tiếp tục chảy xuống máng dồn bồn chứa Bơm hút dầu từ bồn chứa đưa bồn trung gian thông qua hệ thống đường ống Yêu cầu dầu sau lọc: + Trong suốt + Không bị vẩn đục 2.11 Hydrat hóa - Mục đích: Dùng phương pháp thủy hóa để tách photphatid (gôm – gum) khỏi dầu - Nguyên tắc: Dựa vào phản ứng hydrat hóa để tăng độ phân cực tạp chất keo hòa tan dầu mỡ, làm giảm độ hòa tan chúng dầu Dầu mỡ dung môi không phân cực nên hòa tan số tạp chất không phân cực phân cực yếu Nếu ta làm cho tạp chất trở thành có cực phân tử phân cực yếu trở thành phân cực mạnh, độ hòa tan chúng dầu giảm xuống tách khỏi dầu Ngoài ra, tác dụng hydrat hóa có khả làm giảm số acid dầu tạp chất keo có tính acid protein bị kết tủa kéo theo tạp chất keo hòa tan khác, làm giảm mức tiêu hao dầu trung tính luyện kiềm, tách lượng sáp đáng kể - Tiến hành: Để tách tạp chất keo, gôm, sáp khỏi dầu người ta thường dùng dung dịch nước muối bão hòa.Sau gia nhiệt dầu nhiệt độ 60 – 70oC cho dung dịch nước muối bão hòa thêm nước nóng vào khoảng – 3% so với dầu để kéo tạp chất lắng xuống.Mở cánh khuấy trộn 15 – 20 phút, tắt cánh khuấy để lắng giờ.Sau xả cặn đáy - Chú ý: Tùy theo loại dầu thô mà lượng muối dùng khác nhau: + Dầu nành thô có AV thấp, tạp chất keo nên ta bỏ qua hydrat hóa mà đưa trực tiếp NaOH vào để trung hòa + Dung dịch muối phải lắng sau hòa nước nóng để lọc bỏ tạp chất 2.12 Trung hòa: Mục đích: loại trừ acid béo tự (hạ AV dầu xuống nhỏ 0,2) Ngoài ra, xà phòng sinh có khả hấp thụ nên chúng kéo theo tạp chất protid, chất nhựa, chất màu, tạp chất học vào kết tủa nên dầu sau trung hòa giảm tối đa số acid mà loại trừ số tạp chất khác làm cho dầu có màu sáng Nguyên tắc: Phương pháp chủ yếu dựa vào phản ứng trung hòa acid base Dưới tác dụng dung dịch kiềm, acid béo tự tạp chất có tính acid tạo thành muối kiềm, chúng không tan dầu mỡ tan nước nên phân ly khỏi dầu cách lắng (trung hòa gián đoạn) rửa nhiều lần (dùng máy ly tâm trung hòa liên tục) Quá trình hình thành xà phòng từ acid béo tự theo phản ứng: RCOOH + NaOH = RCOONa + H2O 1.cửa cho kiềm vào Chú thích: 2.bộ phận khuấy 3.ống dẫn 4.cửa tháo dầu 5.cửa nạp dầu 6.cửa tháo cặn Hình 1.9: Thiết bị trung hòa 2.13 Thiết bị sử dụng Rửa, sấy khử nước Để loại hết xà phòng có dầu sau trung hòa, cần thiết tiến hành rửa dầu liên tục nhiều lần (3-6 lần), lượng nước khoáng 15-20% so với dầu phải rửa dung dịch nước muối NaCl nồng độ 10%, nhiệt độ khoảng 90-95oC, sau rửa nước nóng 95-97oC cần thiết phải khuấy liên tục, sau để yên cho cặn lắng xuống tiến hành tách nước, tách lấy xà phòng thu hồi dầu trung tính 2.14.1 Rửa dầu Mục đích: Loại bỏ hết xà phòng có dầu (ngoài protein tạp chất nhầy gặp nước nóng trương nhũ tạo thành dạng không hòa tan tất tách khỏi dầu) - Tiến hành: + Để loại trừ hết xà phòng có dầu, cần tiến hành rửa dầu 2.14 liên tục nhiều lần + Quá trình thực thiết bị trung hòa Nước rửa 2.14.2 - tập trung lại để thu hồi dầu xà phòng Sấy khử nước Mục đích: Tách ẩm khỏi dầu sau rửa, trình ôi hóa thủy phân, tăng - thời gian bảo quản dầu Tiến hành: + Thực trình sấy thiết bị tẩy màu, điều kiện chân không Dầu sau rửa đưa vào thiết bị tẩy màu, dầu gia nhiệt đến nhiệt độ 105-110 oC, tạo trình bốc nước để loại khỏi dầu Thời gian đầu, lúc nước nhiều ta khuấy nhẹ để tránh tượng dầu bị nhũ hóa, sau khuấy mạnh để tăng cường tốc độ bốc nước khỏi dầu Thời gian sấy: 45-60 phút Áp suất