5. Các bước thực hiện đề tài
1.5.1. Khử axit của dầu thực vật bằng cách chiết với dung môi phân cực
Dầu thô được chiết từ các hạt có dầu là một hỗn hợp của các triglixerit, glixerit, các axit béo tự do, phospholiphit, sáp, sterol, các hợp chất màu, các chất gây mùi và các sinh tố (như vitamin A, E). Những bước xử lý hoàn toàn để tạo nên dầu phù hợp cho sử dụng
được gọi là tinh luyện và thường xem là các bước tiền xử lý, khử axit, rửa và khử mùi. Việc loại bỏ các axit béo tự do (FFA) là bước khó nhất của quá trình tinh chế dầu, chủ yếu bởi vì nó ảnh hưởng đến tính kinh tế của dầu sản phẩm. Khử axit của dầu là công nghệđược hình thành bởi các phương pháp vật lý, hóa học hoặc tổng hợp. Tuy nhiên, đối với những dầu có nồng độ axit cao, phương pháp hóa học gây nên mất mát lớn các dầu trung tính do tạo thành xà phòng và nhũ tương. Phương pháp vật lý là có thể thực hiện
được cho quá trình khử axit của những dầu có tính axit cao, vì phương pháp này gây mất mát dầu trung tính ít hơn phương pháp hóa học, nhưng tiêu thụ nhiều năng lượng hơn.
Một số phương pháp mới để khử axit của dầu thực vật đã được đưa ra như khử
axit sinh học, este hóa, trích ly hệ lỏng siêu tới hạn, quá trình màng, chiết bằng dung môi (hoặc chiết lỏng – lỏng).
- Khử axit sinh học hay tinh luyện sinh học có thể được thực hiện bằng 2 cách khác nhau: khử axit bằng vi sinh vật hoặc bằng enzym. Theo Cho, Kwon và Yoon, hệ
thống vi sinh vật được chọn lọc đồng hóa các FFA cho chúng phát triển. Điều bất lợi của phương pháp này là axit linoleic và các axit béo mạch ngắn (số nguyên tử cacbon bé hơn 12) không sử dụng bằng phương pháp vi sinh và một vài axit béo lại còn ức chế sự phát triển của chúng. Nghiên cứu về qúa trình khử axit bằng enzym cũng đạt được những bước tiến quan trọng trong nhiều năm, chẳng hạn như quá trình bao gồm những vi khuẩn lipaza đơn nhất tạo este hóa FFA thành triglxerit. Mặc dù quá trình này tiêu thụ năng
lượng thấp và tạo ra nhiều dầu trung tính, nhưng nhược điểm của phương pháp này là giá cả enzym cao.
- Việc sử dụng CO2 ở nhiệt độ và áp suất trên điểm tới hạn của nó cũng đã được thử
nghiệm như một phương pháp khác để khử axit của dầu thực vật có chỉ số axit cao. Quá trình này có độ chọn lọc cao, lượng dầu mất mát là nhỏ nhất và có thể thực hiện ở nhiệt
độ thấp. Nhưng về phương diện khác, thì phương pháp này là một quá trình khá tốn kém và nó chỉ sử dụng cho việc khử axit của các loại dầu và mỡ đặc biệt với chỉ số axit ban
đầu cao, trong đó chất lượng và sự tinh khiết của các cấu tửđược chiết là rất quan trọng. - Trong công nghệ màng, các cấu tửđược phân tách nhờ sự khác nhau về khối lượng phân tử. Nhiều cơ sở đã sử dụng kỹ thuật màng để khử axit của dầu thực vật, có hoặc không có dung môi, bằng việc sử dụng các màng xốp hoặc không xốp. Trên thực tế, quá trình màng có thể được thực hiện ở nhiệt độ phòng, với lượng năng lượng tiêu thụ thấp, không cần thêm hóa chất, miễn là duy trì các cấu tử nuôi dưỡng và các cấu tử mong muốn khác. Ngược lại, các nghiên cứu đã chỉ ra một vài hạn chế của phương pháp này, bởi vì sự khác nhau không nhiều của khối lượng phân tử giữa các triglixerit và FFA làm cho quá trình phân tách là rất khó khăn và bởi vì sự không hiệu quả của các màng có độ
chọn lọc cao.
- Quá trình chiết bằng dung môi:
Sự hòa tan khác nhau của các axit béo và các triglixerit trung tính trong một dung môi thích hợp là cơ sở của chiết lỏng – lỏng cho quá trình khử axit của dầu thực vật. Quá trình này đã từng được đề cấp đến vì những thuận lợi của nó khi so sánh với phương pháp tinh luyện vật lý và hóa học. Chẳng hạn như, quá trình này là được thực hiện ở nhiệt độ
phòng và áp suất khí quyển, tiêu thụ ít năng lượng và dầu được xử lý ở điều kiện mền hơn. Bên cạnh đó, chiết lỏng – lỏng còn có thuận lợi là tránh sự hình thành của các sản phẩm nước thải và giảm sự mất mát dầu trung tính.
Việc sử dụng phương pháp chiết bằng dung môi để khử axit của dầu thực vật lần đầu tiên được đưa ra bởi Bollmann. Trong nghiên cứu này, tác giả xem xét việc sử dụng metanol, etanol, axeton, hoặc este axetic có hoặc không có nước. Quá trình đã được đưa ra bao gồm sự tiếp xúc của dầu và dung môi trong các giai đoạn nối tiếp nhau. Sau mỗi giai đoạn, pha dầu được tách khỏi dung môi trước khi thực hiện bước kế tiếp. Lần lượt
trong các bước, dầu liên tục được tiếp xúc với dung môi tinh khiết, vì vậy quá trình mà Bollmann đã nghiên cứu có thểđược đặc trưng như quá trình chiết giao dòng.
Van Dijck đã nghiên cứu quá trình tinh luyện bằng việc kết hợp giữa chiết lỏng – lỏng và sử dụng kiềm. FFA từ mỡ hoặc dầu được trung hòa bằng bazơ như amôniac, và sau đó xà phòng được loại bỏ bằng quá trình chiết ngược dòng với dung môi thích hợp như etanol. FFA có thểđược trung hòa có chọn lọc và xà phòng được loại bỏ với sự mất mát nhỏ nhất của các triglixerit. Trên thực tế, sự có mặt của rượu ngăn cản sự hình thành nhũ tương, làm cho việc tách muối của axit béo và triglixerit dễ dàng hơn.