Dầu thực phẩm cần phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Không độc đối với người.
- Có hệ thống đồng hóa và giá trị dinh dưỡng cao.
- Có mùi thơm ngon khi dùng trong chế biến thực phẩm.
- Có tính ổn định cao, ít biến đổi trong quá trình chế biến, bảo quản. - Các tạp chất càng ít càng tốt.
1.2.9.Các chỉ tiêu chất lượng của khô dầu
Khô dầu sau khi ra khỏi thiết bị trích ly mang theo một lượng dung môi từ 24 – 40% so với khối lượng bã do đó cần phải tách lượng dung môi còn lại ra khỏi bã dầu triệt để, để tách dung môi ra khỏi bã dầu tôi dùng hơi nước. Trong nhân điều hàm lượng tinh bột chiếm 23,49% do đó có thể sản xuất tinh bột từ khô dầu điều, ngoài ra trong khô dầu còn chứa một lượng dinh dưỡng cao do đó tận dụng sản xuất bột điều từ khô dầu để phối trộn với các loại ngũ cốc khác tạo thành bột dinh dưỡng có giá trị cao.
Trong khô dầu vẫn còn một lượng dầu nhỏ,có tính hút ẩm và hấp thụ mùi mạnh do đó sau khi tách dầu, khô dầu cần đem xử lý ngay để hạn chế các biến đổi xấu.
1.3. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH TÁCH CHIẾT DẦU
Nhân điều chứa hàm lượng dầu cao (47%), trong quá trình sấy ở nhiệt độ cao lượng axit béo không no trong dầu dễ bị oxi hóa bởi oxi không khí. Do đó nhất thiết phải tách dầu ra khỏi nguyên liệu càng triệt để càng tốt để hạn chế quá trình oxi hóa làm giảm chất lượng bột và dầu. Điều này không chỉ có ý nghĩa về mặt kinh tế mà còn có ý nghĩa về mặt kĩ thuật.
Hạt điều chứa nhiều chất dinh dưỡng có giá trị như lipid, protein, khoáng, vitamin…Các chất này đều bị biến đổi ở mức độ khác nhau tùy thuộc vào công nghệ sản xuất do đó trong kĩ thuật sản xuất dầu cần chọn phương pháp tách chiết sao cho vừa đảm bảo hiệu suất lấy dầu cao vừa giữ lại các chất dinh dưỡng trong khô dầu. Hai nhiệm vụ này có quan hệ mật thiết với nhau nhưng trong quá trình sản xuất có khi lại mâu thuẫn với nhau.
1.3.1. Giới thiệu về phương pháp ép 1.3.1.1.Bản chất
Ép là quá trình tác động lực cơ hoc vào nguyên liệu, dưới tác dụng của lực nén các phần tử bột sít lại gần nhau, khi lực nén tăng lên, các phần tử bột bị biến dạng. Các khoảng trống chứa dầu bị thu hẹp lại và đến khi lớp dầu có chiều dày nhất định, dầu bắt đầu thoát ra.
Quá trình ép dầu ở nhiệt độ cao gọi là ép nóng, còn ép ở nhiệt độ vừa phải gọi là ép nguội ( ép sống).
1.3.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ép
- Nếu tốc độ tăng áp lực quá nhanh thì sẽ làm bịt kín các đường thoát dầu làm dầu không thoát ra được, điều này thấy rất rõ ở các máy ép mà trong đó nguyên liệu không được đảo trộn.
- Áp suất chuyển động của dầu trong các khe vách và các ống mao quản của tế bào nguyên liệu càng lớn, dầu chảy ra càng nhanh, muốn như thế thì ngoại lực tác dụng lên dầu phải lớn. Ngoại lực tác động lên nguyên liệu gồm có hai phần: một phần tác động lên dầu và một phần tác động lên các phần tử rắn để làm các phần tử này biến dạng. Do đó, để cho áp lực tác động lên dầu lớn, ta cần phải thay đổi tính chất cơ lý của các phần tử rắn (qua công đoạn chưng sấy) để làm giảm phần áp lực làm cho các phần tử biến dạng, nhờ đó, áp lực tác động lên phần dầu sẽ tăng. Tuy nhiên, việc tăng ngoại lực cũng thực hiện đến một giới hạn nào đó, nếu vượt quá giới hạn này sẽ dẫn đến sự co hẹp các ống mao quản dẫn dầu hoặc các khe vách chứa dầu một cách nhanh chóng làm hiệu quả thoát dầu giảm.
- Đường kính các ống mao quản chứa dầu cần phải đủ lớn trong suốt quá trình ép để tránh việc dầu thoát ra quá chậm hoặc không thoát ra được. Trên thực tế, hiện tượng này thường xãy ra và để khắc phục cần phải tăng áp lực ép từ từ nhằm đảm bảo đủ thời gian cho lượng dầu chủ yếu kịp chảy ra. Nếu áp lực ép tăng đột ngột, các ống mao quản chứa dầu nhanh chóng bị hẹp lại hoặc bị bịt kín, dầu sẽ chảy ra chậm. Mặt khác, nếu áp lực ép tăng mạnh trong giai đoạn đầu sẽ làm rối loạn sự chuyển động của nguyên liệu trong máy ép do dầu chảy ra mãnh liệt kéo theo nhiều cặn dầu.
- Chiều dài các ống mao quản chứa dầu phải ngắn vì sự thoát dầu khi ép thường đi theo một phương chung và về phía có đoạn đường ngắn nhất. Nếu đường chảy dầu càng dài thì thời gian chảy qua đoạn đường ấy càng lớn. Ngoài ra, khi đường chảy dầu ngắn, số ống mao quản bị tắc trong quá trình ép cũng ít hơn. Vì thế, để thực hiện việc ép dầu một cách triệt để thì lớp nguyên liệu trong máy ép phải đủ mỏng.
- Thời gian ép phải đủ lớn, nếu thời gian ép quá ngắn, dầu chảy ra chưa hết, ngược lại, nếu thời gian ép quá dài sẽ ảnh hưởng đến năng suất máy ép. Việc cải tiến cơ cấu máy ép cũng có thể rút ngắn được thời gian ép.
- Độ nhớ́t của dầu phải bé để trở lực khi dầu chuyển động bé, từ đó thời gian để dầu thoát ra khỏi nguyên liệu sẽ ngắn. Để độ nhớt của dầu bé, bột ép phải có
nhiệt độ cao và trong quá trình ép nhiệt độ phải ổn định. Khi bột ép bị nguội, độ nhớt của dầu tăng và tính dẻo của bột giảm ảnh hưởng đến sự thoát dầu. Tuy nhiên, khi nhiệt độ bột ép quá cao, dầu sẽ bị oxy hóa mạnh, dầu sẽ bị sẩm màu và khô dầu sẽ bị cháy khét. Vì thế, việc dùng nước hoặc dầu nguội để làm mát lòng ép là việc làm rất cần thiết, tránh được hiện tượng phát nhiệt khi máy ép làm việc.
- Đặc tính cơ học của nguyên liệu ép ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất ép, đặc tính này do các công đoạn chuẩn bị, đặc biệt là khâu chưng sấy quyết định. Ngoài ra, mức độ nghiền bột, nhiệt độ, độ ẩm của bột cũng là những yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất ép.
- Các điều kiện hình thành trong quá trình ép như áp lực ép, nhiệt độ ép, cơ cấu máy ép.
1.3.2. Phương pháp trích ly 1.3.2.1. Bản chất
Bản chất của quá trình trích ly là sự rút chất hòa tan trong chất lỏng hay chất rắn bằng một chất hòa tan khác (gọi là dung môi) nhờ quá trình khuếch tán giữa các chất có nồng độ khác nhau.
Trích ly chất hòa tan trong chất lỏng được gọi là trích ly lỏng, còn trích ly chất hòa tan trong chất rắn là trích ly chất rắn.
1.3.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly 1.Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu
- Khi tỷ lệ dung môi/nguyên liệu thấp thì lượng chất trích ly vào dung môi thấp, kéo dài thời gian trích ly làm giảm chất lượng sản phẩm.
- Khi tỷ lệ dung môi / nguyên liệu tăng thì sẽ tạo chênh lệch nồng độ lớn, lượng chất trích ly tăng do đó thời gian trích ly sẽ giảm. Tuy nhiên, nếu tỷ lệ dung môi / nguyên liệu cao quá thì hiệu quả trích ly không tăng thêm nữa mà lại hao tốn dung môi, giảm hiệu quả kinh tế. Do đó cần phải chọn tỷ lệ dung môi/nguyên liệu phù hợp với quá trình trích ly để đảm bảo hiệu suất trích ly, chất lượng sản phẩm và hiệu quả kinh tế.
2.Ảnh hưởng của loại dung môi
Các loại dung môi khác nhau sẽ phù hợp với việc trích ly các thành phần khác nhau vì chúng khác nhau về độ phân cực, độ nhớt, sức căng bề mặt. Các yếu tố này đều làm ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly.
- Độ phân cực của dung môi
Dung môi ít phân cực thì dễ hòa tan các chất không phân cực và khó hòa tan các chất có nhiều nhóm phân cực. Ngược lại, dung môi phân cực mạnh thì dễ hòa tan các chất có nhiều nhóm phân cực và khó hòa tan các chất ít phân cực.
Dựa vào độ phân cực của dung môi người ta phân loại như sau:
Dung môi không phân cực: ether dầu hoả, xăng, hexan, heptan, benzene…..
Dung môi phân cực yếu và vừa: chloroform, diclorethan, aceton, ethylacetat
Dung môi phân cực mạnh: nước, glycerin, các loại cồn có mạch carbon ngắn (methanol, ethanol, isopropanol...).
Trong các yêu cầu và điều kiện lựa chọn dung môi, khả năng hòa tan các chất cần trích ly là quan trọng nhất. Khả năng hòa tan lại liên quan chặt chẽ với độ phân cực của dung môi. Các chất có nhiều nhóm ưa nước như -OH, -COOH, -CHO, -CO, -NH2, -CONH2, thường dễ tan trong các dung môi phân cực.
Các chất có nhiều nhóm kỵ nước như: các chất béo, nhóm –CH3, -C2H5, các nhóm đồng đẳng, thường dễ tan trong dung môi không phân cực.
Một chất vừa có nhóm kỵ nước và ưa nước, có tính chất hòa tan tùy thuộc vào tỷ lệ giữa các nhóm.
Cồn etylic vừa có tính kỵ nước (cồn cao độ) vừa ưa nước (cồn thấp độ) do đó có thể điều chỉnh tính chất hòa tan bằng cách điều chỉnh độ cồn.
- Độ nhớt, sức căng bề mặt của dung môi
Nói chung, dung môi có độ nhớt càng thấp hoặc có sức căng bề mặt càng nhỏ thì dung môi càng dễ thấm vào nguyên liệu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chiết xuất và ngược lại.
3. Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly
Khi nhiệt độ tăng thì lượng chất khếch tán vào dung môi tăng và độ nhớt của dầu giảm, do đó sẽ tạo điệu kiện thuận lợi cho quá trình trích ly. Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng sẽ gây bất lợi cho quá trình trích ly trong một số trường hợp sau:
+ Đối với những hợp chất kém bền ở nhiệt độ cao: nhiệt độ tăng cao sẽ gây phá huỷ một số hoạt chất như vitamin, glycosid, alcaloid ...
+ Đối với tạp chất: khi nhiệt độ tăng, không chỉ độ tan của hoạt chất tăng mà độ tan của tạp cũng đồng thời tăng theo, dịch chiết sẽ bị lẫn nhiều tạp. Khi nhiệt độ tăng tinh bột bị hồ hoá, độ nhớt của dịch chiết sẽ bị tăng, gây khó khăn cho quá trình trích ly, tinh chế.
+ Đối với dung môi dễ bay hơi có nhiệt độ sôi thấp: khi tăng nhiệt độ thì dung môi dễ bị hao hụt, khi đó thiết bị phải kín và phải có bộ phận hồi lưu dung môi.
Từ những phân tích trên ta thấy tuỳ từng trường hợp cụ thể mà cần lựa chọn nhiệt độ sao cho phù hợp.
4.Ảnh hưởng của thời gian trích ly
Khi bắt đầu trích ly, các chất có phân tử lượng nhỏ sẽ được hòa tan và khuếch tán vào dung môi trước, sau đó mới đến các chất có phân tử lượng lớn (thường là tạp như nhựa, keo...). Do đó, nếu thời gian trích ly ngắn sẽ không chiết được hết các chất trong nguyên liệu; nhưng nếu thời gian trích ly quá dài, dịch chiết sẽ bị lẫn nhiều tạp, gây bất lợi cho các công đoạn sau. Tóm lại, cần phải lựa chọn thời gian trích ly sao cho phù hợp với thành phần nguyên liệu, dung môi, phương pháp trích ly và đảm bảo hiệu quả kinh tế cho quá trình trích ly.
5.Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu
Khi kích thước nguyên liệu quá lớn, dung môi sẽ khó thấm ướt nguyên liệu, chất tan khó được chiết vào dung môi. Khi độ mịn nguyên liệu tăng lên, bề mặt tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi tăng lên, lượng chất khuếch tán vào dung môi tăng lên, do đó thời gian chiết xuất sẽ nhanh hơn. Tuy nhiên trong thực tế, nếu xay nguyên liệu quá mịn sẽ gây ra một số bất lợi cho quá trình trích ly như sau:
- Khi ngâm nguyên liệu vào dung môi, bột nguyên liệu bị dính bết vào nhau, tạo thành dạng bột nhão, vón cục. Do đó sẽ khó khuấy trộn giữa nguyên liệu và dung môi, quá trình trích ly xảy ra bị chậm. Mặt khác, vì bột nguyên liệu bị dính bết vào nhau nên khi rút dịch chiết, dịch chiết bị chảy chậm.
- Khi bột nguyên liệu quá mịn, nhiều tế bào bị phá huỷ, dịch chiết bị lẫn nhiều tạp gây khó khăn cho quá trình tinh chế, bảo quản, nhiều chất khó tan như chất keo sẽ làm cho dịch chiết chứa nhiều tạp chất khó bị loại, khó lọc.
Từ những phân tích trên ta thấy cần phải lựa chọn độ mịn của nguyên liệu sao cho thích hợp, tuỳ thuộc vào từng trường hợp cụ thể, tuỳ thuộc vào nguyên liệu, dung môi, phương pháp trích ly ...
1.3.2.3.Phân loại các phương pháp trích ly
Có nhiều cách phân loại, dựa vào những yếu tố khác nhau.
- Dựa vào nhiệt độ, có các phương pháp chiết sau: chiết nóng, chiết nguội (ở nhiệt độ thường).
- Dựa vào chế độ làm việc có các phương pháp chiết sau: gián đoạn, bán liên tục, liên tục.
- Dựa vào chiều chuyển động tương hỗ giữa hai pha, có các phương pháp: ngược dòng, xuôi dòng, chéo dòng.
- Dựa vào áp suất làm việc, có các phương pháp chiết ở: áp suất thường (áp suất khí quyển), áp suất giảm (áp suất chân không), áp suất cao (làm việc có áp lực).
- Dựa vào trạng thái làm việc của hai pha, có các phương pháp chiết sau: + Ngâm.
+ Ngấm kiệt.
1.3.2.4. Lựa chọn dung môi cho quá trình trích ly 1. Yêu cầu của dung môi
- Phải có tính hòa tan chọn lọc, tức là hòa tan tốt các chất cần tách mà không được hòa tan hoặc hòa tan rất ít các chất khác. Đây là tính chất rất cơ bản không thể thiếu được.
- Không có tác dụng hóa học với các cấu tử của dung dịch.
- Nếu trích ly lỏng yêu cầu khối lượng riêng () của dung môi khác xa với dung dịch.
- Không phá hủy thiết bị.
- Không bị biến đổi thành phần khi bảo quản.
- Không độc khi thao tác, không tạo hỗn hợp nổ với không khí. - Rẻ tiền, dễ kiếm.
- Dung môi phải được tách ra sau quá trình trích ly bằng phương pháp đun nóng, chưng cất hoặc sấy. Sau khi tách không để mùi vị lạ và không gây độc cho sản phẩm.
- Sức căng bề mặt không được tạo nên các nhũ dịch bền vững gây khó cho việc tách riêng 2 pha.
2.Các dung môi dùng trong trích ly dầu
Trong công nghiệp trích ly dầu thực vật, người ta thường dùng các loại dung môi như hidrocacbua mạch thẳng từ các sản phẩm của dầu mỏ, hidrocacbua thơm, rượu béo, hidrocacbua mạch thẳng dẫn xuất clo; trong số đó phổ biến nhất là hexan, pentan, propan và butan. Ngoài ra còn có các loại dung môi khác như sau:
+ Rượu etilic: thường dùng nồng độ 96%v để trích ly.
+ Axêton: chất lỏng có mùi đặc trưng, có khả năng hòa tan dầu tốt. Axêton được xem là dung môi chuyên dùng đối với các nguyên liệu có chứa nhiều phôtphatit vì nó chỉ hòa tan dầu mà không hòa tan phôtphatit.
+ Frêon 12: là một loại dung môi khá tốt, không độc, bền với các chất oxy hóa, dễ bay hơi, trơ hóa học với nguyên liệu và thiết bị. Ngoài ra việc sử dụng Frêon 12 cho ta khả năng phòng tránh cháy nổ dễ dàng.
3.Tìm hiểu một số dung môi trong đề tài
- Ethanol.
Ethanol, hay còn gọi là ethyl alcohol, công thức phân tử CH3CH2OH là một trong những hợp chất hữu cơ có nhiều ứng dụng nhất như: Dung môi, chất sát trùng,
thức uống, chất chống đông, nhiên liệu, chất ức chế và đặc biệt là chất trung gian để sản xuất những chất hữu cơ khác. Ethyl alcohol ở điều kiện thường là một chất lỏng dễ bay hơi, dễ cháy, trong suốt, không màu. Ethanol giảm thể tích khi pha với H2O và tăng thể tích khi pha với gasoline. Một thể tích Ethanol pha với một thể tích H2O thành 1,92 thể tích hỗn hợp. Lý tính và hóa tính của ethyl alcohol phụ thuộc vào nhóm hydroxyl. Nhóm này tạo sự phân cực của phân tử và tạo liên kết