CHƯƠNG 3 SẢN XUẤT VÀ CHẾ BIẾN LECITHIN
3.1. Quy trình chung sản xuất lecithin
Lecithin đậu nành thô thu được như một sản phẩm phụ trong quá trình khử bọt của dầu đậu nành. Các hợp chất chứa phốt pho được loại bỏ để cải thiện độ ổn định của dầu.
Chỉ một tỷ lệ nhỏ trong tổng số lecithin có thể có trong cơng nghiệp chế biến rau quả được sản xuất. Nếu các phospholipid không được tạo thành lecithin thương mại, chúng có thể bị bỏ lại trong dầu thô hoặc nếu chúng được tách ra khỏi dầu thô dưới dạng kẹo cao su ướt, chúng có thể được trộn vào bột đậu nành để làm thức ăn gia súc.
Chất béo ban đầu được chiết xuất từ hạt đậu nành bằng hexan nóng. Sau đó, miscella thu được sẽ được lọc để loại bỏ các hạt mịn (hạt vụn, protein, tạp chất kim loại, v.v.). Hexan được loại bỏ bằng cách chưng cất với hơi nước, và dầu đậu nành thô được xử lý bằng nước, trương nở và các kết tủa không tan trong dầu của phospholipid kết tủa ra ngồi. Q trình xử lý điển hình được thể hiện trong Hình 2. Sau khi làm khơ và trước
27 khi được đổ đầy vào thùng phuy, lecithin thương mại được giữ trong thùng làm việc, nơi có thể bổ sung các chất làm sôi, chất tẩy trắng hoặc các vật liệu khác.
❖ Quy trình thanh lọc
Tách lipid trung tính và phân cực, được gọi là tách dầu, là quá trình phân đoạn quan trọng nhất trong cơng nghệ lecithin (Hình 2). Lecithin được dịch hóa bằng cách thêm 15–30% axeton dưới sự khuấy trộn mạnh với axeton (lecithin được hóa lỏng: axeton, 1: 5) ở 5oC. Hỗn hợp đi đến một thiết bị phân tách, nơi nó được khuấy trong 30 phút. Máy khuấy sau đó được dừng lại và lecithin tách ra. Mixen dầu được loại bỏ và axeton bay hơi. Sau khi ngưng tụ, axeton được quay trở lại quá trình này.
Tùy thuộc vào tốc độ khử cặn, lecithin trong bể tách lại được xử lý bằng axeton theo cách tương tự. Điều này được lặp lại hai đến ba lần. Axeton dư sau đó được loại bỏ trong thùng 5 ở <80oC, làm khô, và tách thành lecithin dạng bột và dạng hạt trong bộ phân loại. Các quy trình mới hơn sử dụng ít axeton hơn và đạt được lecithin khử cặn có chất khơng hịa tan axeton cao tới 99,9% đã được mô tả (9).
Do các vấn đề mơi trường có thể xảy ra với axeton, các cơng nghệ mới đang được phát triển để sản xuất lecithin bị khử cặn liên quan đến việc xử lý hỗn hợp lipid với khí siêu tới hạn hoặc hỗn hợp khí siêu tới hạn (10–12). Trong q trình này, lecithin thơ có độ nhớt cao được đưa vào cột tách ở nhiều cấp độ. Dung môi chiết siêu tới hạn chảy qua cột hướng lên ở áp suất 8 MPa (80 bar) và nhiệt độ từ 40°C đến 55°C. Dầu đậu nành hòa tan cùng với một lượng nhỏ lecithin.
Hỗn hợp propan, carbon dioxide, dầu đậu nành và lecithin rời khỏi cột tách và đi vào cột tái sinh đầu tiên. Bằng cách tăng nhiệt độ lên 75°C, lecithin được kết tủa một cách chọn lọc. Do mật độ cao hơn, lecithin lỏng chảy xuống qua các bao gói Sulzer của cột tái sinh. Nó được rút ra và bơm trở lại đỉnh của cột tách dưới dạng hồi lưu. Chất chiết xuất thực tế không chứa lecithin để lại cột tái sinh đầu tiên ở trên cùng và được mở rộng trong một cột tái sinh khác. Dầu đậu nành hòa tan được kết tủa ở 6 MPa (60 bar) và 100°C, và liên tục được rút ra. Chất chiết nóng tái sinh rời khỏi cột tái sinh thứ hai ở trên cùng, được làm lạnh, nén lại thành 8 MPa (80 bar), và được đưa lại một lần nữa vào đáy của cột tách. Trong cột tách, lecithin chảy xuống qua các bao gói Sulzer, ngược
28 dòng với dung mơi chiết. Trên đường đi xuống, nó tiếp xúc với dung mơi ngày càng tinh khiết và bị khử cặn hoàn toàn. Hỗn hợp lỏng gồm propan, cacbon đioxit và lecithin được thu lại ở đáy cột tách. Nó có thể được rút ra liên tục qua bình sản phẩm hoặc qua van giãn nở.
Hình 2. Bảng lưu lượng của đơn vị sản xuất lecithin.
Dầu đậu nành thơ được làm nóng trong thiết bị gia nhiệt 1 đến 80°C, trộn với 2% nước trong bộ phận kiểm soát tỷ lệ, 2, và khuấy mạnh trong 3. Hỗn hợp này đi đến thùng chứa, 4, và sau đó được ly tâm sau đó. thời gian cư trú từ 2–5 phút. Dầu đã khử khí sẽ chảy mà không cần làm khô thêm vào các thùng chứa. Bùn lecithin được làm khô trong thiết bị bay hơi màng mỏng, 6, ở 100◦C và 6 kPa (60 mbar) trong 1–2 phút và được thải ra ngoài sau khi làm mát đến 50–60◦C trong bộ làm mát, 8. 9 và 10 tương ứng là bình ngưng và bơm chân khơng.
Quá trình chưng cất rượu sẽ phân phối lại các phospholipid theo đặc tính ưa nước và ưa béo tương ứng của chúng (13). Một quy trình sản xuất phospholipid phân đoạn với hàm lượng phosphatidylcholine (PC) hơn 30% và thương số PC/PE (phosphatidylethanolamine) đã được phát triển. Với quy trình này, có thể sản xuất 1000 tấn mỗi năm.
29 Lecithin thô được điều nhiệt đến khoảng 30°C và trộn với 5–10% monoglycerid hướng dương (hàm lượng đơn chất là 50%) và được xử lý bằng etanol 30% trọng lượng, 90% thể tích. Sau đó, hỗn hợp này được trộn với đủ etanol có cùng nồng độ hoặc cao hơn với dung môi và lecithin theo tỷ lệ 3:1 (thể tích/trọng lượng). Hỗn hợp được làm lạnh đến khoảng 20°C, khuấy với tốc độ sao cho không tạo thành nhũ tương, và được chuyển vào bình lắng. Các giai đoạn phân tách rất nhanh. Pha phía trên hơi đục được đưa vào máy ly tâm dạng đĩa bằng một bình trung gian. Sau khi làm rõ nó được chuyển qua một tàu trung gian khác; Sau khi bổ sung dầu trung tính, bằng cách đun nóng sơ bộ vào thiết bị bay hơi dịng chảy xuống nơi phần chính của etanol được loại bỏ. Phần còn lại của dung môi được loại bỏ khỏi dịch chiết đã cô đặc trước trong thiết bị làm bay hơi màng. Pha dưới, chứa các phospholipid không tan trong ethanolins, được thu thập; phần được tách ra trong máy ly tâm được cô đặc bằng thiết bị bay hơi Bollmann hoặc thiết bị bay hơi màng nằm ngang. Etanol trong bình ngưng tụ được kết hợp với etanol thu được từ nhà máy thu hồi và được điều chỉnh đến nồng độ cần thiết trước khi sử dụng. Hiệu suất của quá trình là 35%. Tăng tỷ lệ etanol-lecithin lên 5: 1 cho phép tăng tỷ lệ này lên 44% mà không làm giảm tỷ lệ PC / PE.
30 Hình 3. Tách dầu liên tục của lecithin đậu nành.
1, Bể chứa axeton; 2, bể chứa lecithin; 3, máy trộn; 4, bể tách; 5, bộ lọc / gạn; 6, máy sấy; 7, bộ phân loại; 8, bể chứa dầu miscella; 9, thiết bị bay hơi; 10, bể chiết dầu; 11, bình ngưng; và 12, bể chứa axeton.
Để sản xuất phosphatidylcholine có độ tinh khiết cao, có hai quy trình cơng nghiệp: hàng loạt và liên tục. Trong quy trình hàng loạt để sản xuất phân đoạn phosphatidylcholine với 70–96% PC (Hình 4) (14, 15) lecithin khử chất béo được pha trộn ở 30°C với 30% trọng lượng etanol, 90 thể tích, cuối cùng có mặt chất hịa tan ( ví dụ, mono-, di- hoặc triglyceride). Phần không tan trong etanol được tách ra và làm khô. Phần không tan trong etanol được trộn với nhôm oxit 1:1 và khuấy trong khoảng một giờ. Sau khi tách, phần phosphatidylcholine được cơ đặc, làm khơ và đóng gói.
31 Trong quy trình liên tục để sản xuất phân đoạn phosphatidylcholine với 70– 96% PC ở cơng suất 600 tấn / năm (Hình 5) (16), lecithin liên tục được chiết xuất bằng etanol ở 80°C. Sau khi tách phần etanolinsol tan được tách ra. Phần hòa tan trong etanol chạy vào cột sắc ký và được rửa giải bằng etanol ở 100°C. Dung dịch
phosphatidylcholine được cô đặc và làm khô. Phosphatidylcholine tinh khiết được tách ra dưới dạng vật liệu dính khơ. Vật liệu này có thể được tạo hạt (17).
Hình 4. Quy trình hàng loạt để sản xuất phân đoạn phosphatidylcholine.
1, Bể chứa Ethanol; 2, lecithin khử cặn; 3, chất hòa tan; 4, máy xay sinh tố; 5, thiết bị bay hơi kiểu phim; 6, phần không tan trong etanol; 7, phần hịa tan trong etanol; 8, nhơm oxit; 9, máy trộn; 10, bình gạn; 11, máy sấy; 12, loại bỏ oxit nhôm; 13, giải pháp phosphatidylcholine; 14, thiết bị bay hơi tuần hoàn; 15, máy làm mát; 16, máy sấy; và 17, phosphatidylcholine. [1]