Quy trình công nghệ sản xuất dầu tinh luyện

Thành phần hoá học của dầu thô: Là thành phần chính trong dầu, là este của rượu 3 chức glycerin và acid béo Mạch acid béo càng dài và càng no thì độ nóng chảy của triglyceride càng cao,á

I KHÁI NIỆM:

1 Dầu thô

Dầu thô là sản phẩm của quá trình ép và trích ly dầu trong các hạt và quảcó dầu (lạc, mè, hướng dương, dừa…)

2 Dầu tinh luyện

Dầu tinh luyện là sản phẩm đi từ dầu thô sau khi đã tách đi một số chất hoàtan trong dầu Mục đích của quá trình tinh luyện nhằm nâng cao thời gian bảo quảnvà sử dụng trong chế biến thực phẩm

 Triglycerid là thành phần chủ yếu của dầu tinh luyện Chúng là các este rượu

3 chức glycerin và các acid béo

Các acid béo trong dầu thực vật là các acid béo không no như acid oleic, acidlinoleic… phần lớn là các acid béo một chức, mạch thẳng và có số cacbon chẵn,thường gặp là các acid béo có 18 nguyên tử cacbon

1 Sơ lược về các nguyên liệu chứa dầu ở Việt Nam:

STT Nguyên liệu Vùng nguyên liệu Đặc điểm chính

01 Cọ Được trồng ở Phú Thọ,

Tuyên Quang nhưng rất ít

Quả cọ nặng : 5,5-10,2 gamKích thước nhân : 18x8x15(mm)Hàm lượng dầu của nhân : 47-53%

02 Dừa Được trồng nhiều ở miền

nam: Bến Tre…

Năng suất : 1,6-1,8 tấn/ha

Quả dừa có: đường kính 300mm Nặng 1,5-2 kgHàm lượng dầu(cùi dừa) :62-74% chấtkhô

03 Đậu nành Được trồng nhiều ở vùng

đồng bằng sông CửuLong, Cao Bằng, BắcCạn…

Năng suất : 400-600kg/ha

Là loại cây vừa có đạm, vừa có dầuKhối lượng riêng : 600-780 kg/m3Hàm lượng dầu trong hạt khoảng 20%Hàm lượng protein khoảng 40%

05 Gạo Được trồng rải rác, tập

trung ở đồng bằng sônghồng, sông Cửu Long…

Hàm lượng dầu trong hạt gạo rất thấpnhưng trong phôi có thể lên đến 20-28%

06 Lạc Được trồng nhiều ở Nghệ

An, Hà Bắc, Củ Chi, TâyNinh, Long An…

Năng suất khoảng 1,3tấn/ha

Kích thước hạt : 15x10x10mmHàm lượng dầu có trong hạt khoảng40-60% chất khô

07 Ngô Được trồng rải rác Hàm lượng dầu trong hạt ngô rất thấp

khoảng 10-12% nhưng của phôi ngôrất cao khoảng 30-40%

08 Vừng Được trồng rải rác Là loại cây vừa có đạm vừa có dầu

Hàm lượng dầu trong hạt khoảng 55%

50-Hàm lượng protein khoảng 13-25%

2 Thành phần hoá học của dầu thô:

Là thành phần chính trong dầu, là este của rượu 3 chức glycerin và acid béo

Mạch acid béo càng dài và càng no thì độ nóng chảy của triglyceride càng cao,áp suất hơi càng kém do đó ít mùi Đối với các acid béo có cùng chiều dài,acid béo nào có chứa nhiều nối đôi thì có độ nóng chảy càng thấp

Triglycerid có thể tham gia phản ứng thuỷ phân, xà phòng hóa, hydro hoá …làm hư hỏng dầu.

- Khi có nước và nhiệt độ, ( hoặc enzyme ) triglyceride bị thuỷ phân tạo acidbéo tự do và glycerin

- Các acid béo không no và mạch ngắn thì dễ bị thủy phân, oxi hoá thành cácacid béo tự do có khối lượng phân tử nhỏ dễ bay hơi, gây mùi khó chịu

- Các acid béo không no dễ bị oxi hoá, polymer tạo thành do bị khử ở vị trínối đôi Các acid béo có nối đôi liên hợp thì phản ứng xảy ra càng nhanhlàm dầu hắc, đắng…

O

R’

R

COCOCO

OOO

CH2CH

CH2

OOP

Phospholipid hoà tan tốt trong dầu và đa số các dung môi hữu cơ ( trừ acetonevà metyl acetate ), dễ kết hợp với glucid tạo sản phẩm sẫm màu, kết hợp vớiprotein và các thành phần khác của dầu.

Hàm lượng phospholipids càng nhiều thì chất lượng dầu càng giảm cần loại bỏbằng phương pháp hoá giải

2.2 Các chất xà phòng hoá:

Là các hợp chất hữu cơ có cấu tạo đặc trưng hoá học khác nhau, tan tốt trong dầuvà các dung môi của dầu Những hợp chất này tạo màu, mùi riêng biệt cho dầu,hàm lượng dao động từ 0.4-2.5% tuỳ loại dầu

a Nhóm chất gây màu:

- Carotenoic : Bản chất là pro-vitamin, có màu từ vàng đến đỏ sẩm

- Clorophin ( diệp lục tố ) : làm dầu có màu vàng chanh, làm tăng quá trìnhoxi hoá trong quá trình bảo quản và chế biến

- Goxipola : là hidrocacbua mạch vòng, có màu vàng da cam và rất độc.Thường có trong hạt bông

Ngoài ra còn có các dẫn xuất như goxipuapurin, anhydricgoxipola,gophotphatit không có lợi cho dầu

b Nhóm chất gây mùi:

- Hydrocacbon mạch thẳng : hàm lượng ít, anhydric, ceton thường gây mùikhó chịu cho sản phẩm

- Phenol glucoxit tham gia chống oxi hoá dầu

2.3.Vitamin:

Chủ yếu là các vitamin thuộc nhóm tan trong dầu : A, E, D, K, F…

Bảng tiêu chuẩn chất lượng của một số loại dầu thô dùng làm nguyên liệu cho sản xuất dầu tinh luyện

STT Chỉ tiêu chất

1 Cảm quan Mùi thơm đặc trưng, không bị ôi chua

2 FFA(theo acid

-5 Chỉ số iod ( wiss) Mg iod/100g

dầu

6 Chỉ số xà phòng

7 Chỉ số khúc xạ,

0.914-0.921

0.920

0.914-9 Hàm lượng chất

không xà phòng

hoá

SƠ ĐỒ QUY TRÌNH

Rửa dầu Sấy Tẩy màu Lọc Khử mùi Lọc

Dầu tinh luyện

Cặn thủy hoá

Nước rửa

CặnCặn

THUYẾT MINH QUY TRÌNH:

1. Tách các tạp chất cơ học:

Trong dầu thô có các tạp chất :photpholipid, sáp, hidrocacbua, acid béo tự do, tạpchất vô cơ, các chất protein,glucid, các hợp chất gây cho dầu có mùi và vị Chúng cótrong dầu ở trạng thái huyền phù, dung dịch thực và dung dịch keo

Mục đích: tách các hạt phân tán, các hạt rắn có trong dầu Quá trình được thực hiện

bằng lắng, lọc, ly tâm

Tách các tạp chất cơ học bằng phương pháp lắng liên tục được thực hiện trong thiết

bị lắng nhiều khoang

Lọc:

Quá trình lọc dựa trên khả năng giữ lại các cấu tử có kích thước lớn hơn lỗ lọc trênmàng lọc

Có 2 kiểu lọc:

Lọc nóng : thực hiện ở trên 50 – 55oC Tách các tạp chất không tan phân tántrong dầu

Lọc nguội: thực hiện ở 20 – 25oC Chủ yếu tách các phức photpholipid

Thường hay lọc nóng trước khi lọc nguội

Mục đích :loại sáp ra khỏi dầu để dầu vẫn giữ được độ trong khi bảo quản ở

nhiệt độ thấp

Nguyên tắc :kết tinh các hạt sáp ở nhiệt độ thấp , sau đó nâng nhiệt độ lên để

tạo cho sáp tinh thể có kích thước lớn rồi tách tinh thể sáp ra khỏi dầu bằng lọc hoặc lytâm Quá trình tách sáp còn được gọi là đông hoá dầu

Tiến hành:

Dầu được đưa vào thiết bị truyền nhiệt tạo cho dầu nhiệt độ 20 – 250C sau đó đượctrộn thêm chất trợ tinh (đất hoạt tính hoặc các chất khác giúp cho sáp nhanh chóng tạothành các tinh thể và dễ lọc sau này) Tiếp đó dầu được làm lạnh đến nhiệt độ kết tinhcủa sáp (8 – 120C), trong khi làm lạnh và tạo thành tinh thể dầu luôn được khuấy trộn,đảm bảo cho các tinh thể luôn ở trạng thái phân tán dễ kết tụ với nhau tạo các tinh thểlớn Sau đó dầu được đun nóng đến 200C để giảm độ nhớt và tạo tinh thể lớn rồi lọc táchsáp khỏi dầu

3. Thuỷ hoá dầu :

Mục đích : Tách các tạp chất háo nước có trong dầu, chủ yếu là các hợp chất

photpholipit

Trong thành phần photpholipit không có nước tự do, tức là chúng ở trạng tháikhan nước hay còn gọi là khử nước Khi chúng có mặt trong dầu ở nhiệt độ trên 200C làdạng chất tan, tạo ra dung dịch thực

Khi đưa nước vào dầu ở dạng phân tán đồng đều Phần ưa nước của photpholipitsẽ hấp thụ nước Khi lượng nước trong dầu không đủ ,một phần lượng photpholipit cótrong dầu không được bão hoà nước Do vậy trong dầu sau khi thuỷ hoá vẫn còn lại mộtlượng photpholipit khử nước tan trong dầu Khi trong dầu dư nước ,các phức photpholipitsẽ trương nở ,tạo ra dung dịch keo trong nước ,hình thành dạng nhũ tương bền khó pháhuỷ

Cơ chế phản ứng :

Do sự tạo thành các nhóm hydroxyl nên nó làm cho photpholipit chuyển thành dạng phâncực mạnh, độ hoà tan nó trong dầu giảm và tách ra thành dạng kết tủa

OHO(CH2)2 – N(CH3)3Lecithine dạng phân cực yếu Lecithine dạng phân cực mạnh

Phức photpholipit sau khi kết hợp với nước thành kết tủa ở dạng cặn hoặc lắngtách ra khỏi dầu Cặn thu được gọi là cặn thuỷ hoá Vậy cặn thuỷ hoá là các hợp chấtphotpholipit với nước, có thể thêm các tạp chất cơ học khác bị kết tủa hấp thụ hay cácacid béo tự do bị kéo theo khi tủa lắng xuống

Tác nhân thuỷ hoá là nước hoặc dung dịch muối NaCl 0.3%, lượng tác nhân thuỷhoá đưa vào tuỳ theo hạt dầu, khoảng 0.5 – 5%so với khối lượng dầu

Quá trình thuỷ hoá bao gồm các bước thuỷ hoá sau:

Phân tán nước hoặc dung dịch muối trung tính vào dầu ,phần ưa nước củaanhidrit photpholipit sẽ hấp thụ nước

Các photpholipit mất tính tan trong dầu , các photpholipit ngậm nước hình thànhnhũ tương trong dầu

Tạo thành các hạt keo đông tụ làm cho dầu vẩn đục

Phân ly dầu ra khỏi phức photpholipit bằng lắng hoặc ly tâm

Tiến hành:

Dầu được đun nóng đến nhiệt độ 40 – 500C, khuấy liên tục và cho từ từ tác nhânthuỷ hoá vào Sau khi hết tác nhân thuỷ hoá thì khuấy thêm khoảng 15 phút và để lắngtrong vòng 40 – 60 phút

4. Trung hoà:

Mục đích: tách các acid béo tự do có trong dầu Có thể dùng các loại bazơ hoặc

muối của bazơ mạnh như NaOH, KOH, NaCO3 …

Nồng độ dung dịch kiềm sử dụng tuỳ thuộc vào chỉ số acid của dầu Theo nồngđộ có thể chia ra : loãng :35 – 45g NaOH / lít; vừa 85 – 105gNaOH /lít; đặc >125g NaOH/ lít

Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi và chất lượng ở khâu trung hoà lànồng độ NaOH sử dụng, lượng NaOH sử dụng, nhiệt độ trung hoà, thời gian phản ứng,tốc độ khuấy trộn… Hiệu quả trung hoà dầu bằng kiềm được đánh giá bằng chỉ số acidcủa dầu sau khi trung hoà

acid và tính chất của dầu (trong phạm vi từ 30 đến 950C) sau khi hết dung dịch kiềm thìcho tiếp dung dịch muối ăn vào với nồng độ 3 – 4% Dung dịch muối ăn có tác dụng xúctiến nhanh việc phân ly cặn xà phòng ra khỏi dầu

Xà phòng tạo thành được tách ra khỏi dầu bằng phương pháp ly tâm hoặcphương pháp lắng

5. Rửa dầu:

Mục đích : loại hoàn toàn xà phòng sau phản ứng trung hoà ra khỏi dầu, đồng

thời protein và các chất nhầy trong dầu gặp nước nóng sẽ trương ra và chuyển thànhdạng không hoà tan và tất cả được tách ra khỏi dầu

Tiến hành: rửa 2 lần

 Lần đầu rửa bằng dung dịch NaCl 8 – 10% để xà phòng kết lắng theo dungdịch muối

 Sau đó rửa bằng nước nóng Lượng nước rửa mỗi lần khoảng 10% so với lượngdầu Sau mỗi lần rửa để lắng 40 – 60ph rồi tháo nước rửa vào bể thu hồi dầu

 Nhiệt độ của dầu khi rửa :90 – 950C nước muối và nước nóng cũng được đunsôi

Sử dụng thuốc thử phenol để xác định hàm lượng xà phòng có trong dầu

6. Sấy tẩy màu:

Mục đích: nhằm loại nước và các hợp chất gây màu làm cho dầu sáng màu.

Tiến hành: công đoạn này được thực hiện trong thiết bị kín được gia nhiệt, điều

kiện chân không và dùng đất hoạt tính, than hoạt tính để hấp thụ chất màu

Yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu quả của công đoạn là độ chân không,nhiệt độ sấy và lượng đất than sử dụng

Khi sử dụng chất hấp phụ phải đảm bảo các yêu cầu sau:

Khả năng hấp phụ lớn nhất

Tính hấp phụ chon lọc đối với chất màu và chỉ hấp phụ rất ít dầu mỡ

Dễ tách bằng lọc

Dễ tìm, giá rẽ

Khi sử dụng không gây biến đổi hoá học và không mang thêm các mùi vị khácvào sản phẩm dầu mỡ

Sau giai đoạn sấy tẩy màu dầu phải đạt các chỉ tiêu sau:

Hàm lượng xà phòng < 0.004%

Aåm < 0.1%

Chỉ số AV < 0.5mgKOH / g

7. Lọc :

Mục đích : loại đất than và các hợp chất dạng rắn khác ra khỏi dầu.Người ta thường

hay sử dụng máy ép lọc khung bản cho quá trình này

Yêu cầu :

 Aåm + tạp chất < 0.1%

 Chỉ số AV < 0.5mg KOH/g

 Hàm lượng xà phòng < 0.004%

 Màu :tuỳ từng loại dầu mà có yêu cầu khác nhau

8. Khử mùi :

Mục đích :loại bỏ các chất gây mùi cho dầu mà các quá trình trung hoà và sấy tẩy

màu không thể loại bỏ được

Các chất gây mùi cho dầu thường là :

Các tecpen, các hydrocacbon mạch thẳng và các sản phẩm phân huỷ của chúng

Sự thuỷ phân triglyceric tạo ra các acid béo tự do

Các ceton, andehyd sinh ra do quá trình oxy hoá dầu , là nguyên nhân gây ramùi ôi, đặc biệt là andehyd không no ảnh hưởng rất mạnh đến vị của dầu

Tiến hành: Nguyên tắc của quá trình khử mùi là chưng cất, dùng hơi nước quá nhiệt

(325 – 3750C) phun trực tiếp ở điều kiện nhiệt độ thích hợp và áp suất chân khôngcao(66 – 106 Pa) Các chất gây mùi được hơi nước quá nhiệt lôi cuốn ra khỏi dầu

Trong quá trình khử mùi, cần giữ độ chân không ổn định tránh để không khí vàolàm ảnh hưởng đến độ chân không và chất lượng dầu béo

Dầu đã khử mùi được lấy ra bằng bơm chuyển đến thiết bị khử khí và sau đó vàothiết bị làm nguội xuống 600C

CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG:

A Máy ép lọc khung bản:

Nguyên tắc hoạt động:

Máy lọc ép khung bản là loại thiết bị lọc cổ điển, cấu tạo gồm các khung rỗng vàbản xếp liền nhau dựa trên hai thanh nằm ngang, giữa khung và bản có vải lọc, khungbản ép chặt nhờ tay quay và bị chặn nhờ tấm đáy cố định

Dầu được đưa vào lỗ huyền phù, và theo khe hở phân phối vào khoảng trống củakhung, nhờ áp lực lọc, dầu đi qua lớp vải lọc sang các rãnh nhỏ của bản rồi thoát rangoài theo khe Các hạt rắn được giữ lại ở phần rỗng của khung

B Thiết bị trung hoà:

1: Thân thiết bị

2: Vòng xoắn gia nhiệt (có 2 đường ống xoắn: 1 dọc theo thân thiết bị, 1 gianhiệt ở phần đáy thiết bị)

3: Cánh khuấy mái chèo có gắn động cơ

4: Thiết bị hình côn

5: Ống có soi lỗ (2 ống: phun kiềm và dung dich nước nóng)

6: Đồng hồ đo nhiệt độ

7: Đồng hồ nhiệt kế

8: Bơm trung gian, bơm dầu từ thiết bị trung hòa sang thiết bị rửa

V1: Van xả xà phòng và nước rửa

V2: Van đường ống dẫn dầu đến thiết bị rửa (đường ống có gắn bơm)

Nguyên tắc hoạt động:

Trước khi cho dầu vào thiết bị trung hoà, người ta phải đo chỉ số acid để xác địnhđược lượng và nồng độ kiềm cần dùng để trung hoà dầu Sau khi ra khỏi thiết bị thuỷhoá, dầu được cho vào thiết bị trung hoà, các loa phun kiềm bắt đầu hoạt động Tại đây,máy khuấy làm việc liên tục để phản ứng trung hoà xảy ra nhanh chóng Đồng thời, lớpvỏ kép gia nhiệt đến nhiệt độ thích hợp cho phản ứng tuỳ theo loại dầu đang xử lý Sauđó dầu được rửa bằng dung dịch muối để tách các cặn xà phòng ra

C Thiết bị sấy tẩy màu:

1:T hiết bị sấy tẩy màu

2: Vòng xoắn: vừa có tác dụng làm nguội, vừa có tác dụng gia nhiệt

3: Môtơ cánh khuấy

4, 5: Comerestor tạo chân không (máy nén piston)

6: Bình chứa nước ngưng

7: Thiết bị ngưng tụ hơi nước

8: Bồn trung gian chứa dầu

9: Bơm ép lọc

10: Ống thủy quan sát;

PI; Áp kế; Tl: nhiệt kế

Nguyên lý hoạt động:

Dầu sau khi rửa sẽ được gia nhiệt, sau đó được hút vào thiết bị sấy, tẩy màu Tạiphần sấy dầu được phun tia vào thành thiết bị và chảy xuống dưới dạng màng trong điềukiện chân không

Nước lẫn trong dầu sẽ được bốc hơi và được hút đến đường ống tạo chân không vàđược loại đi

Dầu được chảy tràn thành dòng xuống phần tẩy màu qua những rãnh răng cưa trênmiệng của ngăn chứa dầu

Một phần dầu sau khi gia nhiệt sẽ được cung cấp cho bồn trộn đất than theo mộtlượng đã định trước và được hút lên phần tẩy màu nhờ chân không của thiết bị Tại đâyhỗn hợp dầu, đất, than sẽ được cánh khuấy trộn đều Các chất màu có trong dầu được đấtthan hoạt tính hấp phụ

Sau đó dầu nhờ bơm 9 đẩy đi và thu dầu chuẩn bị cho quá trình lọc để tách cặn vàcác chất hấp phụ

D Thiết bị khử mùi : Thiết bị khử mùi gián đoạn

Nguyên tắc hoạt động

Dầu sau khi đã tẩy màu, được bơm vào bồn chứa ( cũng là bồn định lượng ) Khi đủthể tích 1 mẻ thì hệ thống phao tự động sẽ tự động cấp cầu dao

Dầu từ bồn chứa xuống bồn khử mùi ( theo nguyên lý thế năng và chên lệch ápsuất giữa 2 bồn ) Bồn khử mùi luôn hoạt động ở áp suất chân không ( tạo bởi hệ thốngbơm hút chân không )

Dầu ở bồn khử mùi được gia nhiệt bằng một loại dầu đặc biệt ( bốc hơi ở nhiệt độcao 240-260oC ) thường sử dụng dầu Dowthern Để nhiệt độ dầu ở bồn đạt 250-270oC thìnhiệt độ hơi cung cấp vào ống xoắn gia nhiệt là 280-300oC

Dầu ở nhiệt độ 250-270oC trong bồn khử mùi được duy trì trong khoảng thời giannhất định và được phun một lượng hơi nước trực tiếp ( với áp suất và lưu lượng nhấtđịnh), sẽ lôi cuốn mùi đặc trưng ra ngoài