ĐỀ TÀI: Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum

Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu EBOOKBKMT.COM Khoa Hóa Học Cơng Nghệ Thực Phẩm Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Dầu thực vật ăn khơng thể thiếu hầu hết tất bữa ăn người Để có loại dầu ăn đạt chất lượng tốt cho người tiêu dùng phải có quy trình cơng nghệ sản xuất dầu tốt Hiểu ý nghĩa sau q trình thực tập cơng ty TNHH Bunge Việt Nam tơi cảm thấy quy trình sản xuất dầu thơ cơng ty có nhiều vấn đề cần nghiên cứu vấn đề thủy hóa dầu thơ để tách gum đạt hiệu suất cao điều mà tơi quan tâm tiêu quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm dầu công ty để phân phối ngồi thị trường, từ tính cấp thiết mà tơi chọn đề tài “Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum dầu thô đậu nành cơng ty Bunge phương pháp thủy hóa sử dụng nước quy mơ phịng thí nghiệm” làm đề tài để nghiên cứu Ngồi ra, đề tài mang ý nghĩa quan trọng sinh viên muốn nghiên cứu quy trình sản xuất dầu thô thực tế trường đại học Bà Rịa – Vũng Tàu đề tài hoàn toàn tất sinh viên trường Điều đặc biệt đề tài so sánh quy mơ phịng thí nghiệm quy mơ cơng nghiệp có giống khác Điểm khác hai quy mô lớn hay nhỏ để từ đưa nhận xét mang tính thực tế cho đề tài nghiên cứu tốt 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Chất lượng sản phẩm dầu thô công ty TNHH Bunge phụ thuộc vào nhiều yếu tố có q trình thuỷ hố ly tâm tách gum dầu thô, công đoạn quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng dầu thành phẩm cơng ty TNHH Bunge Ngồi gum có ảnh hưởng tới nhiều cơng đoạn trình tinh chế dầu ăn trung hồ, tẩy màu, khử mùi… Do để tạo sản phẩm dầu thơ có giá trị chất lượng cảm quan để phân phối đến nhà máy tinh chế dầu khác thị trường nghiên cứu trình ly tâm tách gum để hiệu suất tách gum cao Đây vừa điều kiện thuận lợi đảm bảo cho công đoạn thực tốt hơn, vừa nhân tố để làm giảm chi phí cho SVTH: Trần Mạnh Linh GVHD: Th.S Chu Thị Hà Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Hóa Học Cơng Nghệ Thực Phẩm EBOOKBKMT.COM Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum quy trình cơng nghệ sản xuất dầu, tiến hành khảo sát yếu tố sau q trình tách gum dầu thơ công ty TNHH Bunge:      Khảo sát hàm lượng dầu q trình thủy hóa dầu thô Khảo sát hàm lượng nước cho vào dầu thơ q trình thủy hóa Khảo sát nhiệt độ q trình thủy hóa dầu Khảo sát thời gian q trình thủy hóa dầu Khảo sát số vịng khuấy q trình thủy hóa dầu thơ Chương LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU SVTH: Trần Mạnh Linh GVHD: Th.S Chu Thị Hà Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Hóa Học Cơng Nghệ Thực Phẩm EBOOKBKMT.COM Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum 2.1 Nguyên liệu 2.1.1 Dầu thô Dầu thô công ty TNHH Bunge Việt Nam sản xuất từ đậu nành qua công đoạn khác sấy, tách vỏ, ép nóng, trích ly… Dầu thơ sản phẩm qua làm sơ bộ, thành phần triglyceride dầu thơ cịn có lẫn tạp chất tan không tan dầu Thành phần triglyceride chiếm 93% khối lượng dầu thô Tạp chất dầu chia làm hai loại, tạp chất loại chất chuyển vào dầu q trình ép trích ly từ ngun liệu đậu nành; tạp chất loại hai tất chất xuất kết phản ứng xảy dầu bảo quản, lưu trữ Các tạp chất vô thường gặp đất, cát, nước, muối kim loại… tạp chất hữu phosphorlipid, sáp, loại sterol, hydrocarbide, glucide, glucoside, acid béo, protein, enzyme, nhựa, tanin, chất màu, chất mùi, vitamin sản phẩm q trình oxy hóa (peroxide, ketone, aldehyde), trình thủy phân (glycerol, acid béo, monoglyceride diglyceride) Ngồi cịn có loại thuốc trừ sâu, độc tố thực vật độc tố vi sinh vật Sự có mặt acid béo tự làm tăng số acid (AV) dầu Các acid béo mạch ngắn, ketone, aldehyde thường có mùi khó chịu Diglyceride, monoglyceride, phosphorlipid chất hoạt động bề mặt, thường tạo nhũ ảnh hưởng đến trình tinh luyện chế biến Các hợp chất glucide làm dầu bị sẫm màu tác động nhiệt độ cao (chưng sấy, trung hịa, tẩy mùi) Sáp có thành phần dầu thô nhiều nên làm cho hệ thống tiêu hóa khó tiêu hóa, cần phải tách chúng khỏi dầu Dầu thơ đậu nành cịn ngun liệu để sản xuất dầu tinh luyện cho nhà máy tinh chế dầu khác [2], [5], [6] 2.1.1.1 Thành phần hóa học dầu thơ * Lipid Lipid thành phần quan trọng chủ yếu nguyên liệu dầu, định giá trị sử dụng công nghiệp ngun liệu dầu Đó chất hịa tan tốt dung môi không phân cực chiếm hàm lượng từ 1/4 đến 3/4 khối lượng nguyên liệu Trong nguyên liệu dầu, lipid thường kết hợp với số chất khác protid, glucide để tạo thành hợp chất khác hợp chất bền vững Một số SVTH: Trần Mạnh Linh GVHD: Th.S Chu Thị Hà Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Hóa Học Cơng Nghệ Thực Phẩm EBOOKBKMT.COM Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum lớn lipid thuộc dạng bị phá vỡ nghiền, sau tách dạng tự Thành phần chủ yếu lipid triglyceride, chiếm 95 – 98 % nguyên liệu dầu Các acid béo triglyceride thường mạch thẳng, no khơng no, nghĩa acid béo chứa 1, nối đơi có số lượng nguyên tử cacbon từ 16 – 22 Thông thường 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 thể hấp thụ dễ bị oxy hóa nên dễ bị khét dễ bị polyme hóa (trùng hợp) Tính chất dầu thành phần acid béo vị trí chúng phân tử triglyceride định, thành phần cấu tạo thứ hai phân tử triglyceride glycerin tất loại dầu Triglyceride dạng hóa học tinh khiết khơng có màu, khơng mùi, khơng vị Màu sắc, mùi vị khác dầu thực vật phụ thuộc vào tính ởn định chất kèm theo từ nguyên liệu dầu với triglyceride Dầu thực vật đa số gờm phân tử triglyceride có khối lượng phân tử lớn nên không bay điều kiện chân không cao Dưới tác động ezym thủy phân, có nước nhiệt, triglyceride dễ bị phân cắt mối liên kết este bị thủy phân tạo thành acid béo tự do, acid có mặt dầu thực vật [4], [7] * Phosphorlipid Phosphorlipid: lipid phức tạp, thành phần cấu tạo có phosphor nitơ, thường chiếm 0,25 – % so với tởng lượng dầu có ngun liệu Acid phosphatid có nguyên liệu chứa dầu dạng muối kim loại Tùy thuộc vào việc tác động giai đoạn cơng nghệ lên q trình chế biến mà hàm lượng phosphorlipid có mặt dầu thay đởi phạm vi tương đối lớn Ta có bảng sau: Bảng 2.1 So sánh hàm lượng phosphorlipid dầu đậu nành quy trình chế biến SVTH: Trần Mạnh Linh GVHD: Th.S Chu Thị Hà Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu EBOOKBKMT.COM Khoa Hóa Học Cơng Nghệ Thực Phẩm Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum Phương pháp sản xuất Dầu đậu nành (% so với khối lượng Ép sơ dầu) 1,1 – 2,1 Ép kiệt 2,7 – 3,4 Trích ly dung môi hữu 3,0 – 4,5 Công thức cấu tạo phosphorlipid sau: CH2OCOR1 CHOCOR2 CH2O OH PH O O X Phosphorlipid có hàm lượng dinh dưỡng cao, lại có hoạt động hóa học lớn nên dễ dàng bị oxy hóa làm hỏng sản phẩm, đó, q trình chế biến người ta tìm cách loại phosphorlipid khỏi dầu cách xử lý với lượng nhỏ nước (thủy hóa) Khi kết hợp với nước, phosphorlipid khả hòa tan dầu nên kết tủa thành cặn Tuy nhiên, tách phosphorlipid phương pháp thủy hóa biện pháp khơng hồn chỉnh Thường dầu thủy hóa cịn đến 0,2 – 0,4% phosphorlipid chúng gọi phosphorlipid khơng thủy hóa, ví dụ acid phosphatid Khi chế biến nguyên liệu chứa dầu, phosphorlipid kết hợp với glucide tạo thành sản phẩm có màu sẫm [4], [7] * Sáp Sáp: lipid đơn giản, este acid béo mạch cacbon dài, (số nguyên tử carbon từ 24 – 26) rượu hay hai chức Công thức cấu tạo sáp sau: R1CH2OC = OR2 R1: gốc rượu R2: gốc axit béo Sáp có hạt hầu hết loại nguyên liệu thực vật chứa dầu, sáp làm nhiệm vụ bảo vệ hạt chống lại tác động xấu mơi trường bên ngồi Trong q trình sản xuất, có sáp dầu dầu thường bị đục hạt tinh SVTH: Trần Mạnh Linh GVHD: Th.S Chu Thị Hà Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Hóa Học Cơng Nghệ Thực Phẩm EBOOKBKMT.COM Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum thể sáp nhỏ tạo thành "mạng" hạt lơ lửng, khó tách Ở nhiệt độ thấp sáp đơng đặc Do để tách sáp cần phải hạ nhiệt độ dầu [4], [7] * Những chất khơng béo, khơng xà phịng hóa Những chất nhóm hợp chất hữu có cấu tạo khác nhau, hịa tan tốt dầu loại dung môi dầu Khi sản xuất dầu, chất tách theo dầu làm cho dầu có màu sắc mùi vị riêng Hàm lượng chất khơng béo, khơng xà phịng hóa loại dầu dao động phạm vi lớn từ 0,4 – 2,9 % tùy thuộc vào đặc điểm giống hạt, vào điều kiện sinh trưởng thực vật vào phương pháp tách dầu Những tác động công nghệ mạnh tách dầu làm cho lượng chất khơng béo, khơng xà phịng hóa chuyển vào dầu nhiều lên Những chất carotin (có màu vàng tươi đến đỏ sẫm), clorofin (có màu xanh), chất gây mùi tecpen, hidrocacbua Ngoài ra, dầu cịn có rượu đa vịng khơng no sterol, tocopherol Cholesterol sterol, có mặt chất béo nguyên nhân gây bệnh tim mạch [4], [7] * Những hợp chất có chứa nitơ Các hợp chất thường hàm lượng từ 1/5 đến 1/4 khối lượng nguyên liệu, 90 % hợp chất có chứa nitơ protein Ở số nguyên liệu chứa dầu, hàm lượng protein cao (ví dụ đậu nành, protein chiếm 1/3 – 1/2 khối lượng hạt), q trình sản xuất, bã dầu sử dụng để làm thức ăn cho người (nước chấm) làm thức ăn gia súc Các protein háo nước, điều kiện phối hợp nhiệt độ độ ẩm định, protein trương nở tạo điều kiện cho dầu thoát dễ dàng Nhờ biết tính chất này, người sản xuất chọn chế độ nhiệt, ẩm thích hợp cho loại nguyên liệu nhằm đạt hiệu suất thu hồi dầu lớn [2], [4], [7] * Các glucide dẫn xuất Glucide sản phẩm ban đầu trình quang hợp dùng làm "nguyên liệu" để xây dựng tất hợp chất có hạt chứa dầu Trong nguyên liệu chứa dầu, glucide tự nhiên chủ yếu cellulose hemicellulose Lượng cellulose chủ yếu tập trung vỏ Những loại nguyên liệu chứa dầu khác có hàm lượng SVTH: Trần Mạnh Linh GVHD: Th.S Chu Thị Hà Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Hóa Học Cơng Nghệ Thực Phẩm EBOOKBKMT.COM Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum cellulose hemicellulose khác nhau, thường dao động khoảng – 46 % [2], [4], [7] * Nguyên tố khống (chất tro) Là ngun tố cịn lại tro sau đốt cháy nguyên liệu chứa dầu với khơng khí, hàm lượng ngun tố khống có nguyên liệu chứa dầu nhiều từ 1,8 – 2,2 lần so với lượng ngun tố khống có loại thực vật khác Thường nguyên tố khoáng nguyên liệu chứa dầu oxit phosphor, kali, ma-giê, ba oxit chiếm 90 % tổng lượng tro Ngun tố khống đóng vai trị quan trọng hoạt động sống hạt (có thành phần enzym, tham gia vào việc vận chuyển lượng thể sống) Ngồi ra, cịn có số nguyên tố phóng xạ uran, rađi hàm lượng tùy thuộc vào vùng đất canh tác 2.1.1.2 Các tính chất dầu [7] * Tính chất vật lý - Nhẹ nước, d = 0,91 – 0,976 Mức độ khơng no lớn tỷ trọng lớn - Chỉ số khúc xạ từ 1,448 – 1,474 Chỉ số khúc xạ lớn, mức độ không no lớn - Nhiệt độ cao tính nhớt giảm - Dầu không tan nước, cồn lạnh Tan dung môi hữu C 6H6, CHCl3, CCl4, ankan… * Tính chất hóa học - Phản ứng thủy phân Với diện nước nước, dầu bị thủy phân thành acid béo glycerine Phương trình phản ứng: CH2OCOR SVTH: Trần Mạnh Linh CH2OH GVHD: Th.S Chu Thị Hà Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Hóa Học Cơng Nghệ Thực Phẩm CHOCOR + 3H2O ↔ CH2OCOR CHOH EBOOKBKMT.COM Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum + 3RCOOH CH2OH - Phản ứng xà phịng hóa Trong điều kiện nhiệt độ, áp suất, chất xúc tác thích hợp dầu tác dụng với kiềm để tạo thành muối kiềm Phương trình tởng qt: C3H5(COOR)3 + 3NaOH → 3RCOONa + C3H5(OH)3 - Tác dụng oxy hóa Dầu có chứa nhiều acid béo khơng no dễ bị oxy hóa oxy khơng khí Đa số phản ứng xảy nối đôi cacbon Kết trình oxy hóa làm xuất chất gây mùi vị khó chịu cho dầu Chất béo + O2 → hydroperoxid → aldehyd, cetol, acid, este, alcohol - Phản ứng cộng hợp Phản ứng hydro hóa: phản ứng cộng hydro vào nối đôi acid béo dầu có mặt chất xúc tác thích hợp nhằm làm giảm số nối đôi mạch cacbon, làm cho dầu ổn định hơn, hạn chế trình oxy hóa, giữ cho dầu khơng bị trở mùi bảo quản lâu -CH = CH- + H2 → -CH2-CH2Dầu bị sunfua hóa với acid sunfuric đậm đặc tạo thành sản phẩm có tính tan nước - Phản ứng rượu phân Glyceride đun nóng với rượu có xúc tác với KOH bị phân giải thành glycerine metyleste C3H5(COOR)3 + CH3OH → C3H5(OH)3 + 3RCOOCH3 - Phản ứng đờng phân hóa Dưới tác dụng base hịa tan rượu thích hợp có chuyển đởi đờng phân nối đơi từ vị trí cũ khơng liên hợp đến vị trí liên hợp, làm tăng tính khơ dầu 2.1.1.3 Vai trị ứng dụng dầu đời sống [1] SVTH: Trần Mạnh Linh GVHD: Th.S Chu Thị Hà Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Hóa Học Cơng Nghệ Thực Phẩm EBOOKBKMT.COM Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum * Vai trò Lipid có vai trị quan trọng hoạt động sống thể Lipid có thể thực vật, dạng chất béo dự trữ dạng cấu tử nguyên sinh chất tế bào Lipid dự trữ lipid nguyên sinh chất hoàn thành chức sinh hóa học khác Lipid dự trữ tích lũy quan định thực vật, trước hết hạt, sau sử dụng với vai trò vật liệu sinh lượng, lipid nguyên sinh chất cấu tử tế bào có tế bào với lượng khơng đổi * Ứng dụng Dầu đậu nành chủ yếu dùng làm thực phẩm, dầu đậu nành có nhiều phosphorlipid mà chủ yếu lecithin có nhiều giá trị dinh dưỡng, thành phần tách qua trình tinh chế dầu để dùng sản xuất kẹo bánh bánh mỳ để làm tăng giá trị dinh dưỡng sản phẩm 2.1.1.4 Đánh giá chất lượng dầu degum [6] * Trạng thái cảm quan Dầu thơ sau tách gum có màu vàng sáng so với dầu thô ban đầu Về mùi vị dầu degum có mùi vị đặc trưng dầu đậu nành Độ nhớt dầu giảm so với dầu thô chưa tách gum * Chỉ tiêu hóa lý Bảng 2.2 Chỉ tiêu hóa học dầu degum Tên tiêu chất lượng SVTH: Trần Mạnh Linh Dầu degum ĐVT GVHD: Th.S Chu Thị Hà Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Hóa Học Cơng Nghệ Thực Phẩm EBOOKBKMT.COM Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum Acid béo tự %