Hình 3.1: Sơ đồ quy trình cơng nghệ
3.2. Thuyết minh quy trình: 3.2.1. Làm nĩng chảy:
a. Mục đích:
Chuyển trạng thái của nguyên liệu từ dạng rắn sang dạng lỏng để chuẩn bị cho quá trình trung hịa
b. Nguyên tắc:
Nâng nhiệt độ của khối nguyên liệu từ nhiệt độ phịng lên đến nhiệt độ nĩng chảy
Nguyên liệu Làm nĩng chảy Trung hịa Rửa Tẩy màu Lọc Khử mùi Lọc Dung dịch NaOH
Nước, nước muối Than hoạt tính Hơi nước Dầu bán thành phẩm Dầu tinh luyện Cặn xà phịng Bã hấp phụ Cặn
c. Biến đổi:
- Vật lý: nhiệt độ của nguyên liệu tăng lên.
- Hố học: giảm hàm lượng của một số hợp chất dễ bay hơi cĩ trong nguyên liệu. Cĩ thể xảy ra các phản ứng thuỷ phân, oxy hố.
- Hố lý: nguyên liệu chuyển từ pha rắn sang pha lỏng, một số chất chuyển thành trạng thái hơi.
- Vi sinh: giảm hàm lượng vi sinh vật.
d. Thiết bị:
Nguyên liệu được gia nhiệt làm nĩng chảy ngay trong thiết bị trung hịa (trình bày ở quá trình sau) hoặc được làm nĩng chảy ở một thiết bị gia nhiệt chuyên dụng nếu trường hợp đơn hàng nhiều.
e. Thơng số cơng nghệ:
- Nhiệt độ đối với mỡ cá: 55 – 60oC. - Nhiệt độ đối với mỡ bị: 70oC.
3.2.2. Trung hịa – Rửa dầu: a. Mục đích:
Quá trình trung hồ chủ yếu là loại bỏ các acid béo tự do.
Ngồi ra, trong quá trình trung hồ thì chất xà phịng hố sinh ra. Chất này cĩ khả năng hấp phụ và kéo theo một số tạp chất như: chất màu, chất nhựa, protid và một số tạp chất khác.
Do đĩ dầu sau trung hồ đã loại bỏ được phần lớn tạp chất và cĩ màu sáng hơn.
b. Nguyên tắc:
Dựa vào phản ứng trung hịa acid bằng bazơ. Dưới tác dụng của dung dịch kiềm các acid béo tự do và các tạp chất cĩ tính acid sẽ tạo thành muối kiềm, chúng khơng tan trong dầu mỡ nhưng cĩ thể tan trong nước nên cĩ thể phân ly ra khỏi dầu bằng cách lắng hay rửa nhiều lần. Quá trình xà phĩng hĩa các acid béo tự do theo phản ứng:
RCOOH + NaOH RCOONa + H2O
Trong thực tế, khi trung hịa dầu, kiềm cĩ thể xà phịng hĩa cả dầu mỡ trung tính sẽ làm giảm hiệu suất thu hồi dầu mỡ tinh luyện nên khi tinh luyện cần khống chế các điều kiện để luơn đảm bảo hai mặt: chất lượng dầu mỡ sau khi tinh luyện tốt nhất và mức hao hụt dầu mỡ trung tính là thấp nhất.
c. Biến đổi:
- Phản ứng trung hồ các acid béo tự do và các thành phần cĩ tính acid trong dầu. - Phản ứng thuỷ phân triglyceride.
Hàm lượng acid béo tự do và các thành phần cĩ tính acid giảm. Dầu trung tính cũng bị hao hụt.
d. Sơ đồ trung hịa:
Hình 3.2: Sơ đồ trung hịa
e. Thiết bị:
Mỡ sau khi bơm vào bồn trung hịa được gia nhiệt đến 50 - 60oC, sau đĩ mở cánh khuấy và cho từ từ lượng xút (đã được định lượng, pha sẵn và nồng độ sử dụng là 20oBe) vào cho đến hết. Khuấy đến khi quá trình xà phịng hĩa xảy ra hồn tồn, tắt cánh khuấy, để lắng trong 2h. Xả cặn xà phịng, sau đĩ tiến hành rửa để loại hết xà phịng và tạp chất ra khỏi dầu.
Tiến hành rửa bằng cách phun dung dịch nước, nước muối cĩ nồng độ 10-12oBe vào bồn, để lắng 10-15’, mở van xả nước để tách loại xà phịng.
Mỡ nĩng chảy Trung hịa Lắng, tách xà phịng Rửa nước lần 1 Lắng, xả nước lần 1 Rửa nước lần 2 Lắng, xả nước lần 2 Rửa nước lần 3 Lắng, xả nước lần 3 Kiểm tra Tẩy màu Nước Nước Nước muối Cặn xà phịng Nước, cặn xà phịng Nước, cặn xà phịng Nước, cặn, tạp chất Dung dịch NaOH
Nếu sau khi khuấy thấy xà phịng hình thành dưới dạng nhũ tương thì trước khi lắng cho thêm dung dịch muối vào để phá vỡ hệ nhũ tương, tăng tốc độ lắng cho xà phịng.
Hiệu quả của quá trình trung hịa được đánh giá bằng chỉ số AV. Nếu AV trong khoảng 0.5 > AV > 0.1 thì dầu đã đạt yêu cầu. Nếu AV > 0.5 thì ta thêm xút vào tiến hành trung hịa tiếp cho đến khi AV đạt yêu cầu.
f. Thơng số cơng nghệ:
- Nhiệt độ: khoảng 55 – 80oC tùy từng loại nguyên liệu - Thời gian: khoảng 2 giờ
- Loại kiềm doanh nghiệp thường sử dụng là NaOH cĩ nồng độ 200Be, được pha từ dung dịch NaOH cĩ nồng độ 400Be bằng cách cho thêm nước ở nhiệt độ thường. Dung dịch xút được pha trong các thùng và xác định nồng độ bằng Baume kế.
- Lượng xút cho vào tính theo cơng thức:
Trong đĩ:
Kdd: lượng NaOH theo lý thuyết (kg)
A: chỉ số acide (AV) của dầu (mg KOH)
D: số lượng dầu đem trung hịa (kg)
a: nồng độ phần trăm NaOH sử dụng (%)
- Lượng xút sử dụng trong thực tế lớn hơn rất nhiều so với lượng xút lý thuyết. Sau khi KCS xác định AV dầu, cơng nhân sẽ đưa vào AV và kinh nghiệm của mình cho lượng xút thực tế vào trung hịa.
3.2.3. Tẩy màu
Dầu đã trung hịa Tẩy màu Lọc Khử mùi Than hoạt tính Dầu bán thành phẩm Cặn, bã hấp phụ Hút chân khơng
Hình 3.3: Sơ đồ tẩy màu
a. Mục đích
Loại các sắc tố và một số tạp chất khác ra khỏi dầu để tạo màu như mong muốn và tăng chất lượng của dầu:
- Loại các hợp chất màu (đỏ, vàng, xanh). - Loại vết xà phịng sĩt, gum, kim loại.
- Loại peroxide và các sản phẩm oxy hĩa bậc 2 của dầu.
b. Nguyên lý:
Là phương pháp hĩa lý để tinh luyện dầu, dựa vào khả năng hấp phụ của các chất cĩ tính hấp phụ bề mặt để loại bỏ các hợp chất khơng mong muốn.
Tác nhân tẩy màu:
Đặc tính của đất hấp phụ bao gồm: khả năng tẩy trắng, khả năng lọc và khả năng giữ dầu sĩt.
- Khả năng tẩy trắng phụ thuộc vào hàm lượng nước, pH. Hàm lượng nước trong đất tẩy màu từ 9-16% là tối ưu. Nếu hàm lượng nước lớn hơn sẽ làm giảm khả năng tẩy trắng của đất hấp phụ. pH càng thấp, khả năng hấp thụ càng cao do cĩ khả năng trung hồ xà phịng sĩt là nguyên nhân làm giảm khả năng hấp phụ của đất hoạt hố.
- Khả năng giữ dầu sĩt và khả năng lọc phụ thuộc vào độ lớn của hạt và mật độ của đất.
Yêu cầu chất hấp phụ:
- Cĩ khả năng hấp phụ lớn nhất.
- Cĩ khả năng hấp phụ chọn lọc các chất màu và chỉ hấp phụ rất ít dầu.
- Khi sử dụng khơng gây ra những biến đổi hĩa học và khơng mang thêm các mùi vị khác nhau vào dầu.
- Sau khi hấp phụ dễ dàng tách ra bằng các phương pháp lọc. - Nguồn cung cấp dễ tìm.
Các chất hấp phụ thường sử dụng:
- Đất hấp thụ tự nhiên: “fuller’s earth” khả năng hấp thụ khơng lớn tuy nhiên khơng gây thủy phân xà phịng sĩt làm tăng FFA, khơng làm oxy hĩa các PUFA.
- Đất hoạt hĩa: cĩ hàm lượng montmorillonite cao (aluminum silicate). Kích thước hạt càng nhỏ khả năng tẩy màu càng lớn nhưng sẽ gây khĩ khăn trong quá trình lọc. Đất hoạt hĩa cĩ thể làm thủy phân xà phịng làm tăng FFA, làm oxyhĩa dầu. Cĩ khả năng loại chlorophyll tốt.
- Than hoạt tính: khĩ lọc, giá thành cao, tổn thất dầu lớn, thường được dùng phối hợp với đất tẩy mầu để tách một số hợp chất mà đất tẩy màu khơng tách được: xà phịng sĩt, pigments.
Trong các nhà máy tẩy dầu hiện đại thường sử dụng phối hợp giữa than hoạt tính và đất hoạt tính tạo thành hỗn hợp chất hấp phụ. Với tác dụng hấp phụ chung của chúng hiệu quả tẩy màu sẽ tốt hơn so với sử dụng riêng từng loại.
Nhà máy dầu Tuấn Thành chỉ sử dụng than hoạt tính làm chất hấp phụ.
c. Biến đổi:
- Hĩa lý: xảy ra sự tương tác giữa các chất màu tan trong dầu và chất hấp phụ. Lực hấp phụ của than hoạt tính được dùng để thực hiện liên kết các chất màu lên bề mặt của chất hấp phụ. Khi tăng bề mặt hấp phụ, khả năng hấp phụ chất màu cũng tăng lên.
- Cảm quan: cải thiện màu của sản phẩm.
d. Thiết bị:
Hình 3.4: Thiết bị tẩy màu
Vị trí lắp đặt và cấu tạo:
Thiết bị tẩy màu được lắp đặt ở giữa dây chuyền tinh luyện:
- Bồn tẩy màu: là bồn đứng được chế tạo bằng thép khơng rỉ, kín hồn tồn để đảm bảo độ chân khơng trong lúc làm việc, phía trên cĩ lắp một motor để hoạt động cánh khuấy. Bên trong bồn cĩ hệ thống gia nhiệt dạng ống xoắn ruột gà.
- Bồn chứa than hoạt tính: được bố trí ngay bên dưới bồn tẩy màu. Bồn này nối với bồn tẩy màu bằng ống cĩ van lớn
- Bình ngưng tụ: cũng được cấu tạo bằng thép khơng rỉ, kín. Khí được lơi cuốn từ bồn tẩy màu được hút sang và ngưng tụ do bồn cĩ nhiệt độ thấp.
Nguyên tắc hoạt động:
Dầu đem tẩy màu được bơm từ thiết bị trung hồ lên nhờ bơm ly tâm. Quá trình tẩy màu được thực hiện ở chế độ chân khơng.
Trong thiết bị tẩy màu, cánh khuấy làm nhiệm vụ khuấy trộn đều dầu với chất hấp phụ. Việc khuấy trộn giúp cho chất hấp phụ ở trạng thái lơ lửng và phân phối đều trong khối dầu, giúp quá trình hấp phụ đạt hiệu quả hơn. Khuấy trộn được thực hiện ở nhiệt độ thấp, khơng khí do dầu và than hoạt tính mang theo được loại bỏ và do vậy ngăn ngừa được sự oxy hĩa của oxy khơng khí.
Các chất nhầy, protein, nhựa, xà phịng sẽ làm giảm khả năng hấp phụ của chất hấp phụ nên cần loại bỏ những chất đĩ ra khỏi dầu trước khi cho chất hấp phụ.
Độ ẩm của dầu cũng làm giảm tính chất hấp phụ của than hoạt tính, vì vậy độ ẩm của dầu cần ở mức 0,05 - 0,1%.
Sau quá trình tẩy màu, than hoạt tính được lọc tách bỏ.
Cách vận hành thiết bị:
Dầu sau khi được đưa vào bồn tẩy màu, ta tiến hành tạo chân khơng cho bồn bằng cách mở van chân khơng để độ chân khơng trong nồi đạt tới 5 – 8mmHg. Đồng thời mở van hơi gia nhiệt trong ống xoắn ruột gà để tăng và duy trì nhiệt độ của dầu trong bồn lên đến 90 - 950C. Bật cơng tắc cho cánh khuấy hoạt động.
Khi độ chân khơng trong bồn đạt 5 – 8mmHg, nhiệt độ đạt 90 - 950C, thì khố van chân khơng, mở van nối với bồn chứa than hoạt tính và dùng chân khơng hút than đưa vào bồn. Sau đĩ, ngay lập tức mở lại van chân khơng để duy trì chân khơng ổn định trong thiết bị. Tiếp tục gia nhiệt và tạo chân khơng ổn định để quá trình hấp phụ màu của than hoạt tính được triệt để.
Sau khi quá trình khử màu hồn thành (30 phút), ta khố van chân khơng, mở van xả chân khơng, khĩa van hơi và đồng thời mở van nước tiến hành quá trình giải nhiệt. Khi nhiệt độ cịn khoảng 750C, mở bơm đưa dầu vào bồn chứa trung gian rồi đưa qua hệ thống lọc khung bản. Quan sát dầu chảy ra từ các van ở bản lọc, nếu dầu trong suốt đạt yêu cầu thì đưa vào bồn chứa và tiến hành quá trình khử mùi, cịn dầu chưa đạt thì cho hồi lưu tẩy màu lại.
e. Thơng số cơng nghệ:
- Lượng than sử dụng: 0.5kg/mẻ 5 tấn. - Nhiệt độ tẩy màu: 90 - 95oC.
- Thời gian tẩy màu 1,5h/mẻ, khơng nên kéo dài làm cho dầu biến đổi.
3.2.4. Lọc:
a. Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình khử mùi.
Dầu sau khi tẩy màu, ngồi thành phần dầu hịa tan cịn chứa các chất hấp phụ như than hoạt tính, hạt rắn, các hạt phân tán, một lượng nhỏ các chất gây mùi, vị và một số tạp chất cơ học khác.
Để quá trình khử mùi được diễn ra hiệu quả nhất, ta phải lọc bỏ chất hấp phụ sau tẩy màu trước khi đem khử mùi.
Quá trình lọc: thường sử dụng bột trợ lọc. Trong thực tế, người ta trộn chung bột trợ lọc vào với than hoạt tính và cho vào ngay từ khâu tẩy màu, chứ trong quá trình lọc khơng bổ sung bột trợ lọc vào.
a. Biến đổi:
- Hĩa học: quá trình lọc khơng là quá trình kín, dầu tiếp xúc trực tiếp với khơng khí trong suốt quá trình lọc khung bản cĩ thể gây oxy hĩa dầu.
- Cảm quan: Dầu trở nên trong hơn, cặn bã cơ học đã được loại bỏ.
b. Thiết bị:
Sử dụng máy lọc ép khung bản.
Cấu tạo
Gồm 1 loạt bản lọc xếp thẳng đứng trên khung máy và được ép chặt với nhau bởi 1 trục cái.
Các loại khung lọc cĩ cấu tạo hình vuơng làm bằng gang, giữa 2 khung được ép chặt với nhau bằng 1 lớp vải lọc.
Nguyên tắc hoạt động
Chất lỏng sẽ đi qua các lỗ thơng vào các khung, dưới ảnh hưởng của sức nén sẽ thấm qua vải lọc rồi chảy theo rãnh trên khung bản ra vịi tập trung vào các bể chứa, cịn lại các tạp chất sẽ lưu lại trên vải lọc và hình thành bã, được lấy ra theo thời gian quy định.
Dầu trước khi đưa vào máy lọc được gia nhiệt gián tiếp bằng hơi nước.
Dùng bơm piston hơi nước để tạo lực nén đẩy dầu vào máy vì loại này cĩ khả năng điều chỉnh được cả áp suất và lưu lượng trong khi lọc.
Hình 3.5: Sơ lược cấu tạo máy ép lọc
Hình 3.6: Các loại khung lọc
c. Thơng số cơng nghệ:
- Áp suất bơm: 0.25 - 0.35MPa.
- Nhiệt độ dầu vào máy lọc khoảng: 55 - 60°C. - Dầu qua lọc xong cĩ tỉ lệ cặn mùn: nhỏ hơn 0.1%.
- Hàm lượng dầu của cặn mùn: 1.25 – 1.60%, độ ẩm dưới 8 – 8.5%. - Mức độ sạch của mixen: 99.0%.
Xử lý bã thải:
Than hoạt tính sau khi sử dụng thường cịn chứa 25-75% dầu sĩt. Các hướng xử lý: - Sục hơi qua bã khi cịn trên màng lọc cĩ thể giảm lượng dầu sĩt xuống dưới 20%.
3.2.5. Khử mùi:
Sự cĩ mùi của dầu cĩ thể hình thành do những nguyên nhân sau:
- Do thủy phân triglyceride (dưới tác dụng của enzyme lipase cĩ sẵn trong dầu). - Do phản ứng oxy hĩa khử phản ứng rất dễ xảy ra với các trigyceride cĩ nhiều nối đơi, dưới tác dụng của enzyme lipoxidase tạo peroxide với oxi.
- Ngồi ra cĩ một số hợp chất gây mùi khác là các terpen, hydrocacbon mạch thẳng và các sản phầm phân hủy của chúng như ceton, andehyde...
a. Mục đích:
Loại bỏ mùi lạ và các chất gây mùi cho dầu mà các quá trình trước khơng loại được.
b. Nguyên tắc:
Dùng hơi khơ hoặc hơi quá nhiệt tiếp xúc trực tiếp với dầu trong điều kiện chân khơng và nhiệt độ cao, các chất gây mùi cĩ trong dầu sẽ được hơi nước kéo ra khỏi dầu.
c. Biến đổi:
- Vật lý: nhiệt độ của dầu tăng
- Hĩa lý: xảy ra sự bay hơi của một số thành phần dễ bay hơi trong dầu.
- Hĩa học: hàm lượng các chất gây mùi trong dầu bị giảm, độ ẩm thay đổi trong suốt quá trình khử mùi, ngồi ra dầu cịn cĩ thể bị oxy hĩa.
- Cảm quan: cải hiện mùi của sản phẩm.
d. Thiết bị:
Hình 3.7: Thiết bị khử mùi
Tháp khử mùi làm bằng inox, sử dụng hơi nước trực tiếp, tháp nhiều tầng, mỗi tầng giữ một nhiệm vụ khác nhau:
Tầng sấy và đuổi khí
Ở đây dầu được gia nhiệt bằng điện trở, hơi quá nhiệt được phun trực tiếp vào giúp nhiệt cĩ thể được phân bố đều trong dầu, ẩm và các khí bị loại đi một phần.
Tầng khử mùi:
Gồm nhiều mâm, mỗi mâm cĩ ống chảy tràn từ trên xuống dưới, dầu đi bên trên và hơi đi trong ống nằm sát mâm, bên trên ống cĩ các lỗ phun hơi trực tiếp vào trong dầu.