Giống cõy Kg dầu/ha
Cải dầu 305
Hạt bụng 273
HV: Nguyễn Văn Nụ MSHV: CA120147 15 Lạc 890 Cọ dầu 5000 Thầu dầu 440 Đậu tương 375 Hướng dương 800 Dừa 2260 Tảo 689
1.3.2. Phương phỏp chế biến dầu thực vật
1.3.2.1. Phương phỏp chế biến dầu thực vật
a) Búc tỏch vỏ
Mỗi loại nguyờn liệu chứa dầu cú độ bền cơ học khỏc nhau nờn đối với mỗi loại nguyờn liệu khỏc nhau người ta dựng cỏc loại mỏy búc vỏ cú cơ cấu khỏc nhau. Cỏc loại mỏy này thường dựa vào cỏc nguyờn tắc cơ bản như sau:
- Phỏ vỡ vỏ nguyờn liệu do ma sỏt với bề mặt nhỏm, phương phỏp này dựa trờn cơ sở là khi nguyờn liệu vào mỏy với vận tốc xỏc định, xảy ra sự tiếp xỳc với giữa bề mặt nguyờn liệu với bề mặt nhỏm của thiết bị, từ đú hỡnh thành lực cản hóm sự chuyển động của nguyờn liệu làm vỏ bị trúc ra khỏi nguyờn liệu.
HV: Nguyễn Văn Nụ MSHV: CA120147 16
Hỡnh 1.4: Quy trỡnh sản xuất dầu thực vật[8]
Nguyờn liệu Tỏch vỏ Hạt Nghiền Chưng sấy ẫp sơ bộ Dầu Chưng sấy Dầu thụ ẫp kiệt Làm sạch Khụ hoặc bó Khụ dầu Làm sạch Đúng bao Bảo quản Dầu thụ Xử lý sơ bộ Hydrat húa Trung hũa Rửa dầu Sấy khử ớ Tẩy màu Lọc Khử mựi Lọc
HV: Nguyễn Văn Nụ MSHV: CA120147 17 - Phỏ vỡvỏ nguyờn liệu do kết quả của sự va đập lờn một bề mặt rắn, phương phỏp này dựa trờn cơ sở nguyờn liệu chuyển động với vận tốc nào đú va đập lờn một bề mặt rắn cũng đang chuyển động.
- Phỏ vỡ vỏ nguyờn liệu dựa vào lực cắt bằng cỏc cơ cấu dao, nguyờn lý cơ bản của phương phỏp này là khi nguyờn liệu vào khe giữa của cỏc dao chuyển động và dao tĩnh, cỏc lưỡi dao bố trớ trờn cỏc đĩa sẽ xỏt vỏ, giải phúng nhõn.
- Phỏ vỡ vỏ nguyờn liệu bằng lực nộn ộp trong cỏc khe của cỏc trục quay. Nguyờn lý cơ bản ở đõy là khi nguyờn liệu rơi vào khe của cỏc trục quay, hạt bị nộn, vỏ bị xộ nứt và tỏch ra khỏi nhõn.
Cỏc thiết bị búc tỏch vỏ thường kết hợp 1, 2 hay 3 nguyờn tắc trờn. Sau khi búc vỏ, ta được một hỗn hợp gồm nhõn và vỏ, để phõn chia hỗn hợp này, người ta thường dựng sàng, phương phỏp khớ động học hoặc kết hợp cả hai phương phỏp này.
b) Nghiền
Tựy thuộc vào nguyờn liệu chứa dầu mà đối tượng đưa vào nghiền cú thể khỏc nhau: là hạt nguyờn, nếu nguyờn liệu chứa dầu khụng cần phải búc vỏ, là nhõn hạt hoặc khụ dầu (nếu ộp dầu hai lần, một lần từ nhõn hạt và một lần từ khụ dầu) hoặc nguyờn liệu đưa vào nghiền cú thể ở dạng mảnh như cựi dừa khụ...Nghiền nguyờn liệu nhằm cỏc mục đớch sau:
- Phỏ hủy triệt để những tế bào nguyờn liệu nhằm giải phúng dầu ra ở dạng tự do. Khi kớch thước cỏc hạt bột nghiền càng nhỏ, cỏc tế bào chứa dầu càng được giải phúng.
- Tạo cho nguyờn liệu cú kớch thước thớch hợp cho cỏc cụng đoạn chế biến tiếp theo, khi kớch thước cỏc hạt bột nghiền càng nhỏ, chiều dài khuếch tỏn của nước và thời gian truyền nhiệt vào khối bột nghiền trong quỏ trỡnh chưng sấy càng ngắn, bề mặt tiếp xỳc giữa cỏc phõn tử bột nghiền với nước, hơi trực tiếp, hơi giỏn tiếp càng lớn, do đú hiệu quả của quỏ trỡnh chưng sấy sẽ tăng lờn.
HV: Nguyễn Văn Nụ MSHV: CA120147 18 - Tạo cho nguyờn liệu cú hỡnh dỏng và kớch thước đồng đều, từ đú, bột nghiền sau khi chưng sấy (bột chưng sấy) sẽ cú chất lượng đồng đều, khi ộp dầu sẽ thoỏt ra dễ dàng và đồng đều.
Tuy nhiờn, nếu kớch thước cỏc hạt bột nghiền quỏ nhỏ, khi chưng sấy bột khụng đủ xốp làm nhiệt, nước khú tiếp xỳc nờn dễ sinh ra vún cục làm cho việc chưng sấy khụng đồng đều và do đú hiệu quả tỏch dầu sẽ khụng cao.
Nếu như nguyờn liệu khụng đem nghiền mà đưa trực tiếp vào chưng sấy thỡ hiệu quảchưng sấy sẽ khụng cao vỡ 3 nguyờn nhõn sau:
+ Trong nội tại của nguyờn liệu khụng cú những biến đổi cần thiết dưới ảnh hưởng của nhiệt.
+ Do cỏc phần tử cú kớch thước lớn nờn khi làm ẩm, nước chưa kịp khuếch tỏn vào vào trung tõm nờn độ ẩm của bột chưng sấy sẽ khụng đồng đều.
+ Nhiệt và nước tỏc động lờn cỏc phần tử cú kớch thước cỏch xa nhau sẽ gõy nờn những biến đổi khỏc nhau. Khi đưa chỳng vào ộp, mỏy ộp sẽ làm việc theo nhúm cú kớch thước chiếm tỉ lệ nhiều nhất. Đối với cỏc phần tửnày dầu sẽ thoỏt ra nhiều, cũn đối với cỏc phần tử cũn lại cú kớch thước lớn hoặc bộ hơn sẽ khụng cú được chế độ ộp thớch hợp, vỡ vậy, hiệu suất thoỏt dầu đối với cỏc phần tử này sẽ kộm.
Để tiến hành nghiền, người ta thường dựng cỏc loại mỏy nghiền như nghiền bỳa, nghiền trục, nghiền đĩa.
c) Chưng sấy bột nghiền
Trước hết ta cần phõn biệt một số tờn gọi: nguyờn liệu chứa dầu sau khi nghiền thành bột gọi là bột nghiền, bột nghiền sau khi chưng sấy (gia ẩm, gia nhiệt) gọi là bột chưng sấy, bột chưng sấy sau khi ra khỏi thiết bị chưng sấy cũn cú thể gọi là bột ộp. Bột ộp sau khi đó lấy dầu gọi là khụ dầu
Muốn hiệu quả tỏch dầu cao, trước khi đem ộp, bột nghiền phải qua cụng đoạn chưng sấy.
Chưng sấy bột nghiền nhằm mục đớch sau:
- Tạo điều kiện cho bột nghiền cú sự biến đổi về tớnh chất lý học, tức là làm thay đổi tớnh chất vật lý của phần hỏo nước và phần kị nước (dầu) làm cho bột nghiền cú
HV: Nguyễn Văn Nụ MSHV: CA120147 19 tớnh đàn hồi. Cỏc mối liờn kết phõn tử vững bền giữa phần dầu (kị nước) và phần hỏo nước bị đứt hoặc yếu đi, khi ộp dầu dễ dàng thoỏt ra.
- Làm cho độ nhớt của dầu giảm đi, khi ộp dầu dễ dàng thoỏt ra,
- Làm cho một số thành phần khụng cú lợi (mựi, độc tố..) mất tỏc dụng, từ đú làm tăng chất lượng của thành phẩm và khụ dầu.
- Làm vụ hoạt hệ thống enzym khụng chịu được nhiệt độ cao tồn tại trong bột nghiền.
Chưng sấy bột nghiền cú thể dựng hai chế độ:
- Chế độ chưng sấy ướt: Trong quỏ trỡnh chưng sấy tiến hành làm ẩm đến độ ẩm thớch hợp (chưng) cho sự trương nở phần hỏo nước của bột rồi sau đú sấy để nguyờn liệu cú độ ẩm thớch hợp cho việc ộp. Ở giai đoạn chưng, bột nghiền được làm ẩm bằng nước hoặc hỗn hợp của nước với hơi nước trực tiếp, ở giai đoạn sấy, bột sau khi chưng thường được sấy khụ bằng hơi nước giỏn tiếp. Đõy là chế độ được ỏp dụng rộng rói hiện nay vỡ đó tạo điều kiện cho cỏc thành phần của bột biến đổi đến mức tốt nhất.
- Chế độ chưng sấy khụ: Trong quỏ trỡnh chưng sấy khụng gia ẩm cho nguyờn liệu mà chỉ đơn thuần sấy. Chế độ này ớt được sử dụng vỡ hiệu suất tỏch dầu thấp do bột khụng được trương nở.
d) ẫp dầu
Khi ộp, dưới tỏc dụng của ngoại lực, trong khối bột xảy ra sự liờn kết bề mặt bờn trong cũng như bờn ngoài của cỏc phần tử, ta cú thể chia ra làm hai quỏ trỡnh chủ yếu:
- Quỏ trỡnh xảy ra đối với phần lỏng: đõy là quỏ trỡnh làm dầu thoỏt ra khỏi cỏc khe vỏch giữa cỏc bề mặt bờn trong cũng như bờn ngoài của tế bào. Khi bắt đầu ộp, do lực nộn cỏc phần tử bột sớt lại gần nhau, khi lực nộn tăng lờn, cỏc phần tử bột bị biến dạng. Cỏc khoảng trống chứa dầu bị thu hẹp lại và đến khi lớp dầu cú chiều dày nhất định, dầu bắt đầu thoỏt ra. Tốc độ thoỏt dầu phụ thuộc vào độ nhớt của lớp dầu và phụ thuộc vào ỏp lực ộp, độ nhớt càng bộ, ỏp lực càng lớn thỡ dầu thoỏt ra càng nhanh.
HV: Nguyễn Văn Nụ MSHV: CA120147 20 - Quỏ trỡnh xảy ra đối với phần rắn: khi lực nộn tăng lờn, sự biến dạng xảy ra càng mạnh cho đến khi cỏc phần tử liờn kết chặt chẽ với nhau thỡ sự biến dạng khụng xảyra nữa. Nếu như trong cỏc khe vỏch khụng bị giữ lại một ớt dầu và ỏp lực cũn cú thể tiếp tục tăng lờn thỡ từ cỏc phần tử bột riờng biệt sẽ tạo thành một khối chắc dớnh liền nhau. Trờn thực tế, ỏp lực ộp cũng chỉ đạt đến một giới hạn nhất định, cú một lượng nhỏ dầu cũn nằm lại ở những chỗ tiếp giỏp nhau, cho nờn khụ dầu vẫn cũn cú tớnh xốp. Đặc biệt khi ra khỏi mỏy ộp, tớnh xốp của khụ dầu lại tăng lờn khi khụng cũn tỏc dụng của lực nộn nữa.
e) Làm sạch
Dầu thoỏt ra sau khi ộp, mặc dự đó qua lớp lưới lọc nhưng vẫn cũn nhiều tạp chất, chủ yếu là cỏc mảnh nguyờn liệu. Do đú, để bảo quản dầu được lõu hơn cần phải tiến hành lắng lọc. Đầu tiờn cho dầu chảy vào bể chứa lắng sơ bộ cỏc tạp chất lớn, sau đú bơm lờn mỏy lọc khung bản để tỏch cặn.
f) Xử lý sơ bộ Mục đớch:
- Loại tạp chất cơ học - Tỏch sỏp, khử gụm
- Cỏch tiến hành: việc xử lý sơ bộ được tiến hành bằng phương phỏp lọc nguội. Nguyờn lý của phương phỏp là: dựa vào sự khỏc nhau về kớch thước cỏc phõn tử,
người ta cho hỗn hợp đi qua cỏc màng lọc, cỏc tạp chất sẽ bỏm lờn bề mặt màng lọc thành lớp bó lọc, và lớp bó lọc nàycũng dần trở thành màng lọc.
g) Hydrat húa
Mục đớch: Dựng phương phỏp thủy húa để tỏch photphatid (gụm – gum) ra khỏi dầu
Tiến hành:
- Để tỏch cỏc tạp chất keo, gụm, sỏp ra khỏi dầu người ta thường dựng dung dịch nước muối bóo hũa. Sau khi gia nhiệt dầu ở nhiệt độ 60 - 70oC cho dung dịch nước muối bóo hũa và thờm nước núng vào khoảng 1 – 3% so với dầu để kộo cỏc tạp chất
HV: Nguyễn Văn Nụ MSHV: CA120147 21 ra và lắng xuống. Mở cỏnh khuấy trộn 15 – 20 phỳt, tắt cỏnh khuấy để lắng trong một giờ, sau đú xả cặn.
h) Trung hũa
Mục đớch: loại trừ cỏc axớtbộo tự do
Nguyờn tắc: Phương phỏp chủ yếu dựa vào phản ứng trung hũa axớt bằng base. Dưới tỏc dụng của dung dịch kiềm, cỏc acid bộo tự do vàcỏc tạp chất cú tớnh axớtsẽ tạo thành muối kiềm, chỳng khụng tan trong dầu mỡ nhưng cú thể tan trong nước nờn cú thể phõn ly ra khỏi dầu bằng cỏch lắng (trung hũa giỏn đoạn) hoặc rửa nhiều lần (dựng mỏy ly tõm trung hũa liờn tục). Quỏ trỡnh hỡnh thành xà phũng từ axớt bộo tự do theo phản ứng:
RCOOH + NaOH → RCOONa + H2O
i) Rửa dầu
Mục đớch: loại bỏ hết xà phũng cú trong dầu (ngoài ra protein và cỏc tạp chất nhầy khi gặp nước núng sẽ trương nhũ ra và tạo thành dạng khụng hũa tan và tất cả sẽ được tỏch ra khỏi dầu).
Tiến hành:
Để loại trừ hết xà phũng cú trong dầu, cần tiến hành rửa dầu liờn tục nhiều lần. Quỏ trỡnh được thực hiện trong thiết bị trung hũa. Nước rửa cú thể được tập trung lại để thu hồi dầu và xà phũng.
k) Sấy dầu
Mục đớch: tỏch ẩm ra khỏi dầu sau khi rửa, trỏnh quỏ trỡnh ụi húa do thủy phõn, tăng thời gian bảo quản dầu.
Tiến hành:
Thực hiện quỏ trỡnh sấy trong thiết bị tẩy màu, ở điều kiện chõn khụng.
Dầu sau khi rửa được đưa vào thiết bị tẩy màu, tại đõy dầu được gia nhiệt lờn đến nhiệt độ 105 – 110oC, tạo quỏ trỡnh bốc hơi nước để loại hết nước ra khỏi dầu.
Thời gian sấy: 45 – 60 phỳt. m) Tẩy màu:
HV: Nguyễn Văn Nụ MSHV: CA120147 22 - Loại cỏc hợp chất tạo màu khụng mong muốn.
- Tỏch loại khỏi dầu lượng phosphoslipid.
- Cỏc sản phẩm oxy húa và xà phũng cũn lại trong dầu.
- Tăng phẩm chất của dầu và tạo được dầu cú màu như mong muốn. Nguyờn tắc: dầu sau khi sấy khử nước được hỳt vào thiết bị tẩy màu.
Sau khi được gia nhiệt, dầu được cung cấp cho bồn trộn than và đất theo một lượng đó định trước và được hỳt lờn bồn tẩy màu nhờ hệ thống chõn khụng của thiết bị. Tại đõy hỗn hợp (dầu – đất – than) được cỏnh khuấy trụn đều, lỳc này nhiệt độ hỗn hợp đạt 90 – 100oC, lượng chất hấp phụ cho vào khoảng 0,1 – 4% so với trọng lượng dầu.
Thời gian tẩy màu khoảng 20 – 30 phỳt. n) Lọc
Mục đớch: loại bỏ tạp chất và chất hấp phụ.
Dầu sau khi tẩy màu cần được làm nguội rồi dựng mỏy ộp lọc khung bản để phõn ly bó hấp phụ và dầu.
Dầu sau khi tẩy màu dễ bị oxy húa nờn được chứa trong cỏc bồn trỏnh tiếp xỳc Fe (Fe là xỳc tỏc cho quỏ trỡnh oxy húa).
o) Khử mựi Mục đớch:
Loại bỏ cỏc mựi lạ và cỏc chất gõy mựi cú trong dầu mà quỏ trỡnh tẩy màu khụng loại bỏ được: mựi đất, than...
Nguyờn tắc: Dựng hơi nước núng quỏ nhiệt tiếp xỳc trực tiếp với dầu trong điều kiện chõn khụng và nhiệt độ cao. Cỏc chất gõy mựi trong dầu sẽ được hơi nước kộo ra khỏi dầu.
1.3.2.2. Cỏc phương phỏp xử lý dầu thực vật để làm nhiờn liệu cho động cơ đốt trong
- Phương phỏp sấy núng nhiờn liệu
Đõy là phương phỏp dựa trờn sự thay đổi của độ nhớt theo nhiệt độ của dầu thực vật, độ nhớt của dầu thực vật giảm khi nhiệt độ tăng lờn. Tuy nhiờn khi tăng
HV: Nguyễn Văn Nụ MSHV: CA120147 23 nhiệt độ lờn quỏ cao sẽ làm thay đổi trạng thỏi nhiệt, làm ảnh hưởng xấu tới hệ thống cấp nhiờn liệu, mặt khỏc phương phỏp này khụng cải thiện được trị số cetan của nhiờn liệu do vậy mà phương phỏp này chỉ ỏp dụng đồng thời với cỏc phương phỏp khỏc, nhằm mục đớch tăng khả năng lưu thụng của dầu thực vật, đặc biệt khi động cơ làm việc trong mụi trường cú nhiệt độ thấp .
- Phương phỏp pha loóng dầu thực vật
Đõy là một trong những phương phỏp đơn giảm làm độ nhớt và làm tăng chỉ số Cetan, cú thể sử dụng diesel khoỏng để làm mụi chất pha loóng. Khi đem pha loóng dầu thực vật với diesel khoỏng sẽ tạo ra một hỗn hợp nhiờn liệu mới từ dầu thực vật. Đõy là một hỗn hợp cơ học giữa dầu nhiờn liệu dầu thực vật và diesel là một hỗn hợp đồng nhất và bền vững. Pha loóng khụng chỉ làm giảm độ nhớt của dầu thực vật mà nú cũn cải thiện được một số chỉ tiờu khỏc của dầu như: trị số cetan lớn hơn, nhiệt độ đụng đặc thấp hơn.
- Phương phỏp craking
Quỏ trỡnh cracking dầu thực vật gần giống như quỏ trỡnh cracking dầu mỏ. Nguyờn lý cơ bản là cắt mạch hydrocacbon của dầu thực vật dưới tỏc dụng của nhiệt độ và chất xỳc tỏc thớch hợp
Sản phẩm thu được gồm nhiờn liệu khớ, xăng, diesel, và một số sản phẩm phụ khỏc. Với cỏc điều kiện khỏc nhau sẽ nhận được tỷ lệ nhiờn liệu thành phẩm khỏc nhau. Nhiờn liệu cú được sau quỏ trỡnh craking cú tớnh chất gần giống với nhiờn liệu diesel. Cracking cú thể thực hiện trong mụi trường khớ nitơ hoặc khụng khớ. Nhược điểm của phương phỏp này là tốn năng lượng để điều chế nhiờn liệu. Sản phẩm thu được gồm nhiều thành phần nhiờn liệu khỏc nhau và đặc biệt là khú thực hiện được ở quy mụlớn.
- Phương phỏp nhũ tương húa dầu thực vật
Nhiờn liệu ban đầu là dầu thực vật, rượu và chất tạo sức căng bề mặt với thiết bị tạo nhũ cú thể tạo ra nhũ tương, dầu thực vật, rượu, trong đú cỏc hạt rượu cú kớch thước 150nm được phõn bố đều trong nhũ tương. Nhiờn liệu nhũ tương cú độ nhớt tương đương dầu diesel, tỷ lệ rượu càng lớn thỡ độ nhớt nhũ tương càng giảm. Tuy
HV: Nguyễn Văn Nụ MSHV: CA120147 24 nhiờn trong lỳc này dễ tạo ra cỏc hạt nhũ tương càng nhỏ, khả năng phõn lớp nhũ tương tăng lờn làm nhũ tương kộm đồng nhất do đú cần cú biện phỏp bảo quản nhũ tương. Nhiệt độ húa hơi của rượu thấp nờn một phần rượu bay hơi sẽ cản trở quỏ