Tìm hiểu kỹ thuật khai thác dầu bằng phương pháp trích ly

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM KHOA: CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM Đề tài: tìm hiểu kỹ thuật khai thác dầu phương pháp trích ly GVHD: Nguyễn Hữu Quyền Lớp: 02_DHTP2 Nhóm: 06_chiều thứ TP.HCM, tháng 11, năm 2014 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Dầu thực vật vốn có vai trò quan trọng đời sống người Trong bữa ăn người Việt Nam có chiên xào Các ăn chế biến từ nhiều nguyên liệu, dầu thực vật đóng vai trò chất hỗ trợ chế biến, chế biến xong dầu thực vật đóng vai trò cung cấp lượng cho thể người Ngoài sản phẩm chiên xào ngày, ngày giới nói chung Việt Nam nói riêng, người ta có xu hướng dùng sản phẩm chế biến từ dầu thực vật magarine, sản phẩm phổ biến giới Việt Nam Bên cạnh phát triển đó, vấn đề đặt khai thác dầu từ loại hạt có dầu hiệu suất thu hồi dầu cao Nắm bắt tình hình đó, nhóm chúng em tìm hiểu nghiên cứu để tài “Tìm hiểu kỹ thuật khai thác dầu thực vật phương pháp trích ly” nhằm làm sáng tỏ ưu điểm phương pháp để áp dụng phổ biến ngành dầu thực vật Việt Nam 1 Tổng quan trích ly 1.1 Định nghĩa Trích ly dùng dung mơi hữu hòa tan chất khác, sau hòa tan, ta hỗn hợp gồm dung môi chất cần tách, đem hỗn hợp tách dung môi ta sẽ thu chất cần thiết Hình 1.1 Dầu thực vật 1.2 Vai trò ý nghĩa phương pháp trích ly Trích ly q trình quan trọng ngành cơng nghiệp hóa học, bước quan trọng dây chuyền sản xuất trực tiếp sản phẩm có giá trị công nghiệp đời sống Khai thác dầu phương pháp trích ly đem lại hiệu kinh tế cao có khả tự động hóa cao, nhiều nước giới áp dụng có nhiều ưu điểm: + Máy móc thiết bị giới hóa tựđộng hóa hồn tồn nên quy trình sản xuất liên tục, suất thiết bị cao, thao tác dễ dàng, hiệu suất lao động cao + Trích triệt để hàm lượng dầu từ nguyên liệu, hàm lượng dầu lại bã thấp (0,1- 0,3%) Do đó, dầu tổn thất q trình sản xuất khơng đáng kể + Đối với loại nguyên liệu có chứa hàm lượng dầu thấp (17- 18%) loại nguyên liệu chứa dầu q dùng phương pháp trích ly có hiệu khai thác cao Tuy nhiên, trình trích ly đòi hỏi hệ thống trích ly phải đảm bảo, tránh tượng cháy nổ dung môi có nhiệt độ sơi thấp, dung mơi sử dụng có chất lượng cao, phù hợp với loại nguyên liệu nhằm tránh tổn thất giảm phất chất dầu Trong thực tê sản xuất, người ta thường kết hợp hai phương pháp: ép trích ly Ngồi ra, phương pháp trích ly khai thác loại dầu có hàm lượng bé nguyên liệu khai thác dầu với suất lớn Tuy nhiên, dung môi đắt tiền, vùng nguyên liệu nằm rải rác không tập trung nên phương pháp chưa ứng dụng rộng rãi nước ta 1.3 Cơ sở lý thuyết phương pháp trích ly Trích ly dầu thực dựa đặc tính hòa tan tốt dầu thực vật dung môi hữu không phân cực xăng, hecxan, dicloetan , chủ yếu hexan Việc chuyển dầu phân bố bên mặt cấu trúc vật thể rắn hạt, bột chưng sấy, khô dầu vào pha lỏng dung mơi q trình truyền khối xảy lớp chuyển động, dựa vào chênh lệch nồng độ đầu nguyên liệu dòng chảy bên ngồi Độ hòa tan vào hai chất lỏng phụ thuộc vào số điện môi, hai chất lỏng có số điện mơi gần khả tan lẫn vào lớn Dầu có số điện mơi khoảng 3- 3,2 dung mơi hữu có số điện mơi khoảng 2- 10, dùng dung mơi hữu để hào tan dầu chứa nguyên liệu Như vậy, trích ly dầu phương pháp dùng dung mơi hữu để hào tan dầu có nguyên liệu rắn nhiệt độ xác định Kỹ thuật khai thác dầu phương pháp trích ly 2.1 Bản chất hóa lý q trình Bản chất q trình trích ly q trình ngâm chiết dầu dung môi hữu Đây kết trình kết hợp: + Sự di chuyển vật lý dầu từ hạt + Khử dung môi hạt tách dầu: sản phẩm khô dầu sử dụng chế biến thức ăn gia súc + Tách loại dung mơi từ dầu trích ly + Thu hồi dung mơi cho q trình sử dụng lại Việc chuyển dầu từ nguyên liệu vào dung môi thực nhờ vào q trình khuếch tán, đó: + Khuếch tán phân tử (20%): Chuyển dầu từ nội tâm nguyên liệu vào dung môi + Khuếch tán đối lưu (80%): Chuyển dầu từ bề mặt nguyên liệu vào dung mơi Q trình trích ly dầu thực vật diễn theo giai đoạn:  Giai đoạn đầu (Khuếch tán đối lưu dầu thực vật vào dung môi): Trước tiên diễn thấm ướt dung môi bề mặt nguyên liệu, thấm sâu vào bên nguyên liệu tạo mixen (dung dịch dầu dung mơi) Sau đẩy bọc khơng khí khe vách tế bào ngoài, mixen chiếm đầy khe vách trống thực hòa tan dầu lớp bề mặt Sau nhờ dung mơi thấm sâu vào lớp bên trong, tiếp tục hòa tan dầu phân bố ống mao dẫn bọc kín Q trình hòa tan dầu vào dung mơi tiếp tục diễn đến đạt cân nồng độ mixen lớp bên với lớp mặt nguyên liệu Việc tạo mức chênh lệch thường xuyên ổn định nồng độ mixen nguyên liệu bên ngồi nhờ dòng dung mơi chuyển động mang nguyên liệu trích ly  Giai đoạn hai (Khuếch tán phân tử dầu thực vật vào dung môi): Dung môi tiếp tục thấm sâu qua thành tế bào chưa bị phá vỡ hòa tan dầu khe vách tế bào Lượng dầu sót lại nội tâm nguyên liệu chiếm khoảng 20% dung mơi thấm khó khăn vào tế bào chưa bị phá vỡ Ngoài ra, dầu thực vật có lượng acid béo tự do, số lượng acid béo tự tăng, tính hòa tan dầu dung môi tăng Dầu dung môi hữu tạo thành dung dịch phân tử (dung dịch thật: lipid, acid béo tự cần thiết, vitamin tan dầu,lipid mang sắc tố ), lúc đó, dầu chiết từ nguyên liệu có dầu điều kiện sản xuất kéo theo với dầu lượng hợp chất khơng có tính béo (phospholipid, sáp, cặn xà phòng) chuyển vào dung mơi làm cho mixen có tính keo Vì vậy, mixen vừa dung dịch có đặc tính phân tử vừa cóđặc tính keo 2.2 Dung mơi trích ly dầu 2.2.1 Các loại dung mơi thơng dụng Trong cơng nghiệp trích ly dầu thực vật dùng loại dung môi sau đây: hidrocarbon mạch thẳng từ sản phẩm chế biến dầu mỏ (thường phần dàu nhẹ), hidrocarbo thơm, rượu béo, hydrocarbon mạch thẳng dẫn xuất clo Trong số đó, phổ biến xăng hexan + Xăng: Dùng để trích ly có yêu cầu sau: nhiệt độ bắt đầu sôi không thấp 600C, khối lượng riêng 150C 720 - 725kg/m3, thành phần xăng dùng trích ly chủ yếu hydrocarbon no, nafren, anken, dẫn xuất hexobenzen đồng đẳng Trong thành phần xăng có hydrocarbon dãy no C nH2n+2 Khả hòa tan xăng tăng lên tăng phần nhẹ có nhiệt độ sôi thấp + n- hexan: Là chất lỏng, dễ bay hơi, nhiệt độ sôi từ 66,7- 69,3 0C Khối lượng riêng 663 kg/m3 150C n- hecxan loại xăng thành phần không lẫn hydrocacbon chưa no thơm, có khả hòa tan dầu mỡ tỷ lệ + Propan butan: Là loại dung môi tiên tiến, nét đặc trưng dung môi khi: sử dụng áp suất dư 0,4 - 1,2 MPa sẽ rút ngắn trình trích ly - lần Dung mơi hòa tan lượng nhỏ chất khơng có đặc tính béo + Benzen: chất lỏng có khối lượng phân tử: 78,12, nhiệt độ sôi 80,20C khả hòa hòa tan dầu mỡ giống xăng 1÷5 Benzen có độ độc cao nên thường sử dụng cơng nghệ trích ly dầu + Rượu etylic: chất lỏng có khối lượng phân tử 46,07, nhiệt độ sôi 78,30C Rượu tan nước theo tỷ lệ Rượu nồng độ 96% dùng để trích ly dầu đỗ tương + Axeton: chất lỏng có mùi đặc trưng, khối lượng riêng phân tử 58,08, nhiệt độ sôi 560C, tan tốt nước, khả hòa tan dầu, mỡ axeton giống xăng 1÷5 Axeton coi dung mơi chun dùng với phosphatid hòa tan dầu khơng hòa tan phosphatid + Freon dung môi tiên tiến, sôi 89,80C, vận tốc trích ly dầu từ nguyên liệu thực vật cao xăng 1,2÷1,5 lần Q trình trích ly dầu thực vật nhiệt độ lạnh, Freon sôi Freon khơng làm thay đổi tính tự nhiên ngun liệu có dầu q trình tách chiết cất Freon khỏi dầu bã dầu nhiệt độ -50C đến +50C 2.2.2 Yêu cầu chung dung môi trích ly dầu Khi dùng để trích ly sản phẩm thực phẩm nói chung, dầu thực vật nói riêng, đòi hỏi u cầu sau: + Dung mơi phải đáp ứng yêu cầu cao mặt kinh tế, tức bị tổn thất tổ chức thu hồi, đảm bảo vận tốc q trình trích ly phải chiết kiệt dầu có ngun liệu + Dung mơi dầu phải có thành phần đồng nhất, điêug có ý nghĩa lớn chưng cất mixen, không làm xảy phân ly dung môi hợp phần Dung mơi có độ cao, có lẫn chất lạ dẫn đến làm giảm chất lượng dầu bã dầu + Dung mơi phải nhanh chóng hòa tan dầu hỗn hợp dầu theo tỷ lệ + Dung mơi khơng hòa tan chất lạ có ngun liệu ngồi dầu Khơng tham gia phản ứng với nguyên liệu trích ly tạo thành chất + Dung mơi khơng có tác dụng phá hủy thiết bị ,đặc biệt gây độc với người, không gây cho dầu bã dầu mùi vị, không gây thiệt hại đễn tính chất làm giảm phẩm chất chúng, khơng chất độc hại lẫn dầu bã 2.3 Những nhân tố ảnh hưởng đến vận tốc độ kiệt  Nhiệt độ trích ly Bản chất q trình trích ly khuếch tán tăng nhiệt độ, trình khuếch tán sẽ tăng cường độ nhớt dầu nguyên liệu giảm làm tăng vận tốc chuyển động dầu vào dung môi Tuy nhiên tăng nhiệt độ phải có giới hạn định, nhiệt độ cao sẽ gây tổn thất nhiều dung môi gây biến tính dầu  Mức độ phá vỡ cấu trúc tế bào nguyên liệu Đây yếu tố thúc đẩy nhanh trình trích ly Việc phá vỡ tối đa cấu trúc tế bào nguyên liệu chứa dầu tạo điều kiện cho tiếp xúc triệt để dung mơi với dầu  Kích thước hình dáng hạt Ảnh hưởng nhiều vận tốc chuyển động dung môi qua lớp nguyên liệu, từ xúc tiến nhanh làm chậm qua trình trích ly Nếu bột trích ly có kích thước hình dạng thích hợp, sẽ có vận tốc chuyển động tốt dung môi vào khe vách cững hệ mao quản nguyên liệu: thường kích thước hạt bột trích ly dao động từ 0,5 ÷ 10mm  Độ ẩm bột trích ly Khi tăng lượng ẩm sẽ làm chậm trình khuếch tán làm tăng kết dính hạt bột trích ly ẩm bột trích ly sẽ tương tác với protein chất ưa nước khác ngăn cản thẩm thấu sâu dung môi vào bên hạt bột trích ly làm chậm trình khuếch tán  Vận tốc chyển động dung môi: Tăng vận tốc chuyển động dung môi sẽ rút ngắn thời gian trích ly, từ tăng suất thiết bị  Tỉ lệ dung môi nguyên liệu: Ảnh hưởng đến vận tốc trích ly, lượng bột trích ly nhiều cần nhiều dung môi.Tuy nhiên, lượng dung môi lại ảnh hưởng lớn đến kích thước thiết bị 2.4 Quy trình cơng nghệ khai thác dầu phương pháp trích ly 2.4.1 Quy trình cơng nghệ Ngun liệu Thu nhận vận chuyển hạt Làm W = – 14% Tạp chất Sấy hạt Bảo quản Tách, bóc vỏ V ỏ Nhân Vỏ hạt < 2,5% Độ ẩm: 4,5 – 5,5% Nghiền Nhiệt độ: 85 - 100 Chưng W = 20% Sấy W