Phương pháp khai thác có ảnh hưởng quyết ựịnh ựến hiệu suất khai thác và chất lượng dầu hạt cảị Chúng tôi tiến hành khảo sát các phương pháp khai thác sau:
- Phương pháp 1 (PP1): Ép kiệt một lần
- Phương pháp 2 (PP2): Ép kiệt hai lần.
- Phương pháp 3 (PP3): Trắch ly bằng n-hexan (2 lần)
Cách tiến hành khai thác dầu ựược nêu trong mục 3.2.2. Kết quả thu ựược thể hiện trong bảng 4.3.
Bảng 4.3: Kết quả khai thác dầu hạt cải bằng các phương pháp khác nhau
Chất lượng của dầu hạt cải Phương pháp
khai thác
Hiệu suất khai
thác dầu (%) Chỉ số axit (mgKOH/g dầu) Chỉ số peroxyt (meqO2/kg dầu) PP1 76,90 1,18 2,88 PP2 81,52 1,20 3,01 PP3 87,80 1,94 2,18
Từ kết quả thu ựược trong bảng 4.3 cho thấy: Phương pháp trắch ly (PP3) cho hiệu suất khai thác cao nhất (87,80%) và phương pháp ép kiệt 1 lần (PP1) cho hiệu
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 49 suất khai thác thấp nhất (76,90%). Tuy nhiên dầu hạt cải thu ựược từ các phương pháp trên có chất lượng gần như nhaụ
Xét về chi phắ sản xuất cho một ựơn vị sản phẩm, phương pháp ép kiệt một lần tỏ ựạt giá trị kinh tế cao hơn hẳn. So với phương pháp ép kiệt một lần, phương pháp ép kiệt hai lần phải ép ở thời gian dài gấp ựôi, khi ép lần 2 vẫn phải gia nhiệt cho khô bã nên chi phắ cho công ựoạn ép cao gấp ựôi mà hiệu suất ép tăng lên không ựáng kể (4,62%). Phương pháp trắch ly tiêu tốn một lượng dung môi khá lớn mà giá dung môi hiện tại còn ựắt do phải nhập ngoại (70.000VNđ/lit), ngoài ra trắch ly còn ựòi hỏi trang thiết bị hiện ựại và thời gian dài (5 giờ so với ép kiệt một lần là 1,5 giờ), mặc dù vậy hiệu suất khai thác dầu của phương pháp này chỉ hơn PP1 10,90%. Mặt khác, phương pháp ép kiệt một lần phù hợp với trình ựộ công nghệ và thiết bị ở Việt Nam. Vì vậy, xét về hiệu quả kinh tế, chúng tôi lựa chọn phương pháp ép kiệt một lần (PP1) là phương pháp thắch hợp nhất cho việc khai thác dầu hạt cảị
4.2.1. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ đẾN QUÁ TRÌNH KHAI THÁC DẦU HẠT CẢI
4.2.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của kắch thước bột nghiền ựến hiệu suất ép dầụ
Trong khuôn khổ ựề tài nghiên cứu, chúng tôi tiến hành ép nguyên liệu với bột hạt cải nghiền qua rây ở các kắch thước khác nhau: 0,4 mm; 0,6 mm, và 0,8 mm. Sau ựó, bột nghiền ựược chưng trong thời gian 45 phút, bột chưng tiếp tục ựược sấy ở 90 0C trong 15 phút. Hiệu suất thu hồi dầu ựược thể hiện trong bảng 4.4.
Bảng 4.4: Ảnh hưởng của kắch thước bột nghiền ựến hiệu suất ép dầu
Kắch thước bột nghiền (mm)
độ ẩm nguyên liệu sau khi chưng (%)
độ ẩm nguyên liệu sau khi sấy (%)
Hiệu suất ép dầu (%)
0,4 49,21 9,25 73,52b
0,6 51,66 10,51 77,04a
0,8 53,46 11,76 73,29b
Chú thắch: a, b, c là sự khác nhau về ảnh hưởng của các kắch thước bột nghiền tới hiệu suất ép dầụ
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 50 Qua bảng 4.4 chúng tôi nhận thấy ở mức ý nghĩa α = 0,05, kắch thước bột nghiền khác nhau có ảnh hưởng khác nhau ựến hiệu suất ép dầụ Ở kắch thước bột nghiền 0,6 mm hiệu suất ép dầu ựạt cao nhất (77,04%). Bột nghiền tới kắch thước 0,8 mm cho hiệu suất ép dầu thấp hơn (73,29%) do mức ựộ phá vỡ tế bào thấp, dầu ựược giải phóng ra ngoài ắt hơn, kắch thước hạt lớn nên khi làm ẩm hơi nước chưa kịp khuếch tán vào trung tâm dẫn ựến ựộ ẩm của bột chưng sấy không ựồng ựều, khả năng trương nở kém và những biến ựổi cần thiết trong quá trình chưng sấy chưa ựạt. Ép dầu ở kắch thước bột nghiền 0,4 mm cũng ựạt hiệu suất thấp (73,52%) do kắch thước các hạt bột quá nhỏ. Khi chưng sấy bột không ựủ xốp, nhiệt và nước khó tiếp xúc với nguyên liệu nên dễ sinh ra vón cục làm cho việc chưng sấy không ựồng ựềụ Mặt khác trong quá trình ép dưới tác dụng của áp lực các hạt bột quá nhỏ bị ựẩy xắt vào nhau làm tắc các ống mao dẫn khiến dầu khó thoát ra ngoàị
Chắnh vì vậy chúng tôi chọn chế ựộ nghiền nguyên liệu với kắch thước bột nghiền là 0,6 mm ựể ựạt hiệu suất ép dầu cao nhất. Kắch thước bột nghiền này ựược sử dụng trong các nghiên cứu tiếp theọ
4.2.1.2. Nghiên cứu chế ựộ chưng sấy bột nghiền
Khi ép dầu bằng phương pháp nguội, tức là dùng bột sống ựể ép, hiệu suất thu hồi dầu sẽ rất thấp, nhiều trường hợp ép không ra dầu, nhất là ựối với các nguyên liệu ắt dầụ Chưng sấy là quá trình gia công nhiệt, cho bột tiếp xúc với nhiệt và hơi nước nhằm tạo sự biến ựổi hóa lý làm biến ựổi một số tắnh chất của dầu và phần háo nước, tạo ựiều kiện cho quá trình ép ựạt hiệu suất caọ
4.2.1.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian chưng ựến hiệu suất ép dầu
Trong giai ựoạn chưng bột sẽ hút nước và trương nở, tuy nhiên bột chưng không ựược làm cho trương nở hoàn toàn mà chỉ ựược làm ẩm ựến ựộ ẩm nhất ựịnh. Khi ựó lượng nước làm ẩm trong bột chưng ựều ở trạng thái hấp thụ vỏ hydrat của một hệ keo có cực. điều này làm cho bột có sự kết dắnh với nhau và tạo sức hút dầu từ các ống vi mô ra ngoài, tạo ựiều kiện thuận lợi cho quá trình ép. để ựạt ựược hiệu suất ép dầu cao chúng tôi tiến hành thắ nghiệm lựa chọn thời gian chưng sao cho các hạt quá
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 51 ẩm có ựủ thời gian truyền nước của nó cho các hạt khô hơn, nước từ bề mặt các hạt ựược phân tán vào nội tâm của nó. Chúng tôi cố ựịnh các yếu tố công nghệ sau: Kắch thước bột nghiền 0,6 mm, nhiệt ựộ sấy 900C, thời gian sấy 15 phút và tiến hành quá trình chưng ở các khoảng thời gian khác nhau: 40, 45, 50 và 55 phút. Kết quả thể hiện trong bảng 4.5.
Bảng 4.5: Ảnh hưởng của thời gian chưng ựến hiệu suất ép
Thời gian chưng (phút)
độ ẩm nguyên liệu sau khi chưng (%)
độ ẩm nguyên liệu sau khi sấy
(%)
Hiệu suất ép dầu (%)
40 45,20 10,02 75,10c
45 51,54 10,56 77,08b
50 56,32 11,13 79,15a
55 61,06 12,42 77,40b
Chú thắch: a, b, c là sự khác nhau về ảnh hưởng của các thời gian chưng tới hiệu suất ép dầụ
Qua bảng 4.5 ta thấy ở mức ý nghĩa α = 0,05, thời gian chưng khác nhau cho hiệu suất ép dầu khác nhau có ý nghĩạ Khi chưng trong 50 phút hiệu suất ép dầu ựạt cao nhất (79,15%) do bột hút ẩm ựạt ựến ựộ trương nở thắch hợp. Trong thời gian chưng 40, 45 phút, bột hút nước chưa ựủ ựể trương nở, bột khô và các biến ựổi cần thiết xảy ra chưa ựạt dẫn ựến mối liên kết giữa dầu và phần háo nước chưa ựược làm yếu ựến ựộ cần thiết nên khi ép dầu khó thoát ra hơn. Khi tăng thời gian chưng lên 55 phút, bột hút nước trương nở gần như hoàn toàn gây dắnh bết trong quá trình ép, dầu khó thoát ra nên hiệu suất thu hồi dầu thấp (77,4%).
Do ựó, chúng tôi kết luận chọn thời gian chưng là 50 phút cho công nghệ khai thác dầu hạt cải bằng phương pháp ép kiệt một lần ựể cho hiệu suất ép dầu cao nhất. Chúng tôi chọn nhiệt ựộ chưng này cho các nghiên cứu saụ
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 52
4.2.1.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt ựộ sấy ựến hiệu suất ép dầu
Nguyên liệu sau khi chưng có ựộ ẩm cao cần sấy ựến ựộ ẩm thắch hợp ựể thuận lợi cho công ựoạn ép dầụ Trong quá trình sấy, dưới tác dụng của nhiệt ựộ cao và sự khuấy trộn cơ học, hơi nước bốc lên làm thể tắch hạt bột nghiền giảm, bột trở nên dẻo và xốp hơn, dầu thoát ra bề mặt bột nghiền trở nên linh ựộng.
Nhiệt ựộ sấy bột nghiền thường nằm trong khoảng bốc hơi của hơi nước nhưng không ựược cao quá vì có thể gây ảnh hưởng ựến chất lượng dầụ Chúng tôi tiến hành sấy bột cải dầu có kắch thước nghiền 0,6mm sau khi chưng 50 phút ở các nhiệt ựộ sấy khác nhau: 800C, 850C, 900C và 950C, thời gian sấy là 15 phút sau ựó ựem ép và tắnh hiệu suất ép dầụ Kết quả thể hiện trong bảng 4.6.
Bảng 4.6: Ảnh hưởng của nhiệt ựộ sấy ựến hiệu suất ép
độ ẩm nguyên liệu sau khi chưng (%)
Nhiệt ựộ sấy bột chưng (0C)
độ ẩm nguyên liệu sau khi sấy (%)
Hiệu suất ép dầu (%) 56,35 80 13,75 76,08c 56,36 85 12,67 78,04b 56,31 90 11,12 79,12a 56,34 95 10,43 76,13c
Chú thắch: a, b, c là sự khác nhau về ảnh hưởng của các nhiệt ựộ sấy tới hiệu suất ép dầụ
Sử dụng phương pháp phân tắch phương sai với phần mềm IRRISTAT cho thấy nhiệt ựộ sấy bột nghiền khác nhau làm cho hiệu suất ép dầu khác nhau có ý nghĩạ Theo kết quả thắ nghiệm, ở nhiệt ựộ sấy 800C hiệu suất ép dầu thấp nhất (76,08%) do ựộ ẩm nguyên liệu còn cao, bột chưa ựạt tắnh xốp khi ép vẫn còn dắnh bết. Khi tăng nhiệt ựộ sấy lên 900C, hiệu suất ép dầu ựạt cao nhất (79,12%). Nếu tiếp tục tăng nhiệt ựộ lên 950C bột bị sấy khô quá mất tắnh dẻo, khi ép bị ựóng bánh chắc, dầu khó thoát ra ngoàị
Vì vậy chúng tôi lựa chọn nhiệt ựộ sấy bột chưng là 900C cho công nghệ khai thác dầu bằng phương pháp ép ựể thu ựược hiệu suất dầu hạt cải cao nhất.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 53
4.2.1.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian sấy ựến hiệu suất ép dầu
Thời gian sấy có ảnh hưởng rất lớn ựến hiệu suất ép dầu cũng như chất lượng dầụ Ở ựây chúng tôi tiến hành ép dầu với kắch thước bột nghiền 0,6mm, chưng bột nghiền trong 50 phút, sau ựó bột chưng ựược sấy ở 900C trong những khoảng thời gian khác nhau: 10 phút, 12 phút, 15 phút. Kết quả ựược thể hiện trong bảng 4.7.
Bảng 4.7: Ảnh hưởng của thời gian sấy ựến hiệu suất ép dầu
độ ẩm nguyên liệu sau khi chưng (%)
Thời gian sấy(phút)
độ ẩm nguyên liệu sau khi sấy (%)
Hiệu suất thu hồi dầu (%)
56,36 10 13,73 76,08c
56,42 12 12,51 81,01a
56,35 15 11,16 78,99b
Chú thắch: a, b, c là sự khác nhau về ảnh hưởng của các thời gian sấy tới hiệu suất ép dầu
Với mức ý nghĩa α= 0,05, ở mỗi thời gian sấy khác nhau có ảnh hưởng khác nhau ựến hiệu suất của quá trình ép. Qua kết quả thắ nghiệm chúng tôi nhận thấy ở thời gian sấy ngắn (10 phút), bột sấy vẫn còn ướt, không ựạt tắnh xốp và khi ép còn bị bết, hiệu suất ựạt thấp nhất (76,08%). Khi sấy trong thời gian 12 phút bột trở nên xốp, dẻo, khi ép cho hiệu suất thu hồi dầu cao (81,01%). Sấy kéo dài ở thời gian 15 phút bột bị khô, cứng kém dẻo và hiệu suất ép giảm xuống 78,99 %. Nếu tiếp tục sấy trong thời gian lâu hơn nữa bột có thể bị cháy khét. Vì vậy chúng tôi quyết ựịnh lựa chọn thời gian sấy bột hạt cải ựã chưng là 12 phút trong 900C là thắch hợp nhất.
4.2.1.3. Nghiên cứu chế ựộ ép dầu
4.2.1.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt ựộ ép ựến hiệu suất ép dầu
Sau khi chưng sấy, bột có thể bị nguội ựi do tiếp xúc với môi trường hoặc thành thiết bị ép nguộị Nhiệt ựộ ép chắnh là nhiệt ựộ của nguyên liệu ựược gia nhiệt khi ựi vào lòng ép và giữ ổn ựịnh trong suốt thời gian ép. Yếu tố công nghệ này có ảnh hưởng lớn tới hiệu suất ép và chất lượng sản phẩm. Chúng tôi tiến hành khảo sát tại các mức nhiệt ựộ như sau: 45; 50; 55 ; 60; 650C với các thông số kĩ thuật của bột
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 54 chưng sấy ựược cố ựịnh: Kắch thước bột nghiền 0,6mm, thời gian chưng 50 phút, thời gian sấy 12 phút, nhiệt ựộ sấy 900C. Kết quả ựược thể hiện qua bảng 4.8.
Bảng 4.8: Ảnh hưởng của nhiệt ựộ ép ựến hiệu suất ép dầu Nhiệt ựộ ép (0C) Hiệu suất ép dầu (%)
45 78,76d
50 81,01c
55 81,92b
60 82,67ab
65 83,14a
Chú thắch: a, b, c, d là sự khác nhau về ảnh hưởng của các nhiệt ựộ ép tới hiệu suất ép dầụ
Với phân tắch phương sai một nhân tố sắp xếp kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên cho thấy ở mức ý nghĩa α= 0,05, nhiệt ựộ ép dầu khác nhau có tác dụng khác nhau có ý nghĩa tới hiệu suất của quá trình ép. Có thể nhận thấy khi nhiệt ựộ ép cao, ựộ nhớt của dầu giảm, dầu trở nên linh ựộng hơn nên hiệu suất ép dầu tăng lên. Qua kết quả bảng 4.8 chúng tôi chọn nhiệt ựộ ép là 550C vì ở nhiệt ựộ này hiệu suất ép tương ựối cao, ựạt 81,92% mà chất lượng dầu hạt cải ựảm bảo yêu cầụ Với nhiệt ựộ ép ≥ 600C chất lượng dầu hạt cải bắt ựầu có sự biến ựổi (quan sát thấy màu của dầu bắt ựầu tối hơn) trong khi hiệu suất ép tăng không nhiềụ Vì vậy chúng tôi sử dụng nhiệt ựộ ép 550C cho các nghiên cứu tiếp theọ
4.2.1.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của năng suất ép ựến hiệu suất ép dầu
Chúng tôi tiến hành các thực nghiệm với các năng suất ép: 6, 7, 8, 9 và 10 kg/giờ ựể lựa chọn ựược năng suất ép dầu hạt cải thắch hợp. Các thắ nghiệm ựược thực hiện với thông số kĩ thuật của bột chưng sấy cố ựịnh: Kắch thước bột nghiền 0,6mm, thời gian chưng 50 phút, thời gian sấy 12 phút, nhiệt ựộ sấy 900C, bột ựược ép ở nhiệt ựộ 550C. Kết quả ựược thể hiện ở bảng 4.9.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 55
Bảng 4.9: Ảnh hưởng của năng suất ép ựến hiệu suất ép dầu hạt cải Năng suất ép (kg hạt cải/ giờ) Hiệu suất ép dầu (%)
6 84,17a
7 83,86a
8 83,21b
9 82,98b
10 81,95c
Chú thắch: a, b, c là sự khác nhau về ảnh hưởng của các năng suất máy ép tới hiệu suất ép dầụ
Qua kết quả nghiên cứu chúng tôi nhận thấy năng suất ép và hiệu suất ép dầu tỷ lệ nghịch với nhau và năng suất ép có ảnh hưởng khác nhau ựến hiệu suất ép dầu ở mức ý nghĩa α =0,05. Hiệu suất ép ở năng suất 6 kg/giờ ựạt cao nhất (84,17%) nhưng nếu ép ở tốc ựộ này thì thời gian ép sẽ kéo dài, hao tổn về năng lượng và giảm năng suất lao ựộng. Hiệu suất ép ở năng suất 8kg/giờ và 9kg/giờ tương ựối cao và khác nhau không có ý nghĩa nên khi xét về hiệu quả kinh tế, chúng tôi lựa chọn năng suất ép thắch hợp cho quá trình ép dầu hạt cải là: 9 kg/giờ.
4.2.1.4. Xây dựng quy trình công nghệ khai thác dầu hạt cải:
Từ các kết quả nghiên cứu xác ựịnh các ựiều kiện thắch hợp cho toàn bộ quá trình ép dầu hạt cải, chúng tôi rút ra ựược quy trình công nghệ khai thác dầu hạt cải ựược thể hiện ở sơ ựồ 4.1.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 56
Sơ ựồ 4.1: Quy trình công nghệ khai thác dầu hạt cải
Hạt cải dầu Nghiền Qua lưới 0,6 mm Chưng 100 0C, 50 phút Dầu hạt cải Ép (nhiệt ựộ ép: 550C, năng suất ép: 9 kg/giờ) Khô bã Sấy 90 0C, 12 phút Ly tâm
đóng bao bì và bảo quản
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 57
Diễn giải sơ ựồ quy trình công nghệ khai thác dầu hạt cải:
Hạt cải dầu ựược nghiền trên thiết bị nghiền chuyên dụng và ựược cho qua rây với kắch thước 0,6 mm. Sau ựó, bột hạt cải ựược ựưa vào chưng ở nhiệt ựộ 1000C với thời gian 50 phút. Bột hạt cải sau khi chưng ựem sấy ở nhiệt ựộ 900C trong thời gian 10 phút. Tiếp theo, bột hạt cải ựược ựưa vào thiết bị ép và ựược ổn nhiệt ở nhiệt ựộ 550C trước khi ựi vào lòng ép. Năng suất ép ựược khống chế trong khoảng 9 kg/giờ.