4.2.4.1. Lý thuyết về trung hịa
Phương pháp này dựa vào sự tác dụng của dung dịch kiềm lên các acid béo tự do và các tạp chất cĩ tính acid sẽ tạo thành các muối kiềm khơng tan trong dầu nhưng cĩ thể tan trong nước nên cĩ thể được tách ra bằng cách lắng hay rửa nhiều lần. Nhờ đĩ chỉ số acid của dầu giảm và cịn cĩ thể loại được một số tạp chất khác.
Quá trình trung hịa xảy ra theo phản ứng sau:
RCOOH + NaOH → RCOONa + H2O
Ngồi ra trong một số điều kiện khác cĩ thể tạo ra “xà phịng acid”.
2 R COOH + NaOH → R COONa. R COOH + H2O
Do mục đích chủ yếu của luyện kiềm là loại trừ các acid béo tự do nên thực tế quá trình này thường được gọi là trung hịa dầu mỡ. Tuy nhiên tác dụng của kiềm khơng phải chỉ hạn chế ở mức độ trung hịa mà chính những xà phịng sinh ra lại cĩ năng lực hấp phụ nên chúng cịn cĩ thể kéo theo các tạp chất như protein, chất nhựa, các chất màu và thậm chí cả những tạp chất cơ học vào trong kết tủa. Trên thực tế, dầu mỡ trung hịa xong khơng những giảm được chỉ số acid mà cịn loại trừ được một số tạp chất khác. Tuy nhiên khi trung hịa dầu mỡ, kiềm cĩ thể xà phịng hĩa cả dầu mỡ trung tính sẽ làm giảm hiệu suất thu hồi dầu mỡ tinh luyện. Do đĩ khi tinh luyện cần khống chế các điều kiện để luơn luơn đảm bảo 2 mặt: chất lượng dầu mỡ sau khi tinh luyện tốt nhất và mức hao hụt dầu mỡ trung tính ở mức độ thấp nhất.
Các loại kiềm dùng khi tinh luyện thường dùng nhất là sodium hydroxyt (NaOH), cũng cĩ thể dùng potat (KOH). Khi dùng những loại này cần chú ý khả năng xà phịng hĩa cả dầu mỡ trung tính ở điều kiện nồng độ và nhiệt độ cao. Người ta cũng cĩ thể dùng Na2CO3, nhưng cĩ nhược điểm là tạo ra khí CO2 trong khi trung hịa làm khuấy đảo dầu mỡ khiến cho xà phịng sinh ra bị phân tán và khĩ lắng; mặt khác nĩ cĩ tác dụng kém với các tạp chất khác ngồi acid béo tự do cho nên sử dụng nĩ rất hạn chế. Trong khi tinh luyện bằng kiềm, điều kiện kỹ thuật cĩ tính chất quyết định chủ yếu là nồng độ của dung dịch kiềm, lượng kiềm dư so với tính tốn lý thuyết, nhiệt độ khi tinh luyện. Ngồi ra cịn phụ thuộc vào điều kiện khuấy trộn và thời gian...
- Nồng độ dung dịch kiềm sử dụng tùy thuộc vào chỉ số acid của dầu. Khi nồng độ kiềm cao, lượng dư nhiều, nhiệt độ cao thì xúc tiến nhanh quá trình xà phịng
hĩa dầu mỡ làm giảm hiệu suất dầu mỡ tinh luyện. Kinh nghiệm thực tế đã cho thấy rằng ở mỗi nồng độ kiềm đều phải tương ứng với một nhiệt độ thích hợp và phẩm chất của dầu mỡ. Thơng thường nồng độ kiềm càng cao thì dùng loại dầu mỡ cĩ chỉ số acid cao và nhiệt độ khi tinh luyện phải thấp.
Bảng 4.2. Qui định nồng độ dung dịch kiềm tương ứng với nhiệt độ và chỉ số acid của dầu mỡ
Loại nồng độ Nồng độ NaOH (g/lít)
Nhiệt độ tinh luyện tương ứng (0C) Phạm vi chỉ số acid của dầu mỡ (mg KOH) Nồng độ lỗng Nồng độ vừa Nồng độ cao 35 – 45 85 - 105 120 – 200 90 – 95 50 - 55 20 - 40 dưới 5 5 - 7 trên 7
- Căn cứ vào kết quả phân tích chỉ số acid của dầu mỡ, số lượng kiềm cần thiết để trung hịa cĩ thể tính theo cơng thức sau:
A . D . 40 . 100 A . D Kdd = =
1000 . 56. a 14 . a
Trong đĩ: Kdd : số lượng dung dịch NaOH tính theo lý thuyết (kg) A: chỉ số acid của dầu mỡ (mg KOH)
D: số lượng dầu mỡ đem trung hịa (kg) a: nồng độ % của dung dịch NaOH
Tuy nhiên, lượng kiềm sử dụng trong thực tế thường nhiều hơn lượng tính theo lý thuyết, vì ngồi tác dụng với các tạp chất cĩ tính acid cịn cĩ nhiều tác dụng khác phụ thuộc vào thành phần và phẩm chất dầu mỡ. Tùy thuộc vào thành phần tạp
chất và màu sắc của dầu mỡ mà quyết định lượng dư cụ thể, thơng thường
khoảng 5 - 50% so với lý thuyết (cá biệt cũng cĩ những loại mà lượng kiềm dư cĩ khi cần tới từ 100% đến 200%).
Sự trung hịa các acid béo tự do trong dầu tiến hành từng mẻ hoặc liên tục. Nếu dầu cĩ chỉ số acid thấp < 15 tiến hành trung hịa liên tục 1 lần, nếu trên 20 tiến hành phân đợt từng mẻ (2-3 lần). Mục đích chính của việc áp dụng trung hịa từng mẻ là tránh lượng xà phịng sinh ra trong một lần quá nhiều gây khĩ khăn về thao tác và nhiều cặn xà phịng quá sẽ tăng sự hao hụt lượng dầu vì cịn nằm trong cặn.
Trong từng mẻ tinh chế, sử dụng khoảng 15-20% NaOH với lượng dư 0,5-2% (tuỳ vào hàm lượng acid béo tự do) được thêm vào dầu dưới sự khuấy trộn đều đặn. Tuy nhiên,
Tinh chế liên tục gồm cĩ thiết bị nâng nhiệt, thiết bị trộn, ly tâm. Dầu được trộn với kiềm, cĩ khuấy trộn đều đặn. Sự kết hợp của việc nhanh chĩng nâng nhiệt lên 55- 70oC sẽ giúp phá vỡ các xà phịng dạng nhũ tương cĩ trong dầu và máy ly tâm sẽ phân ly các cặn xà phịng ra khỏi dầu. Thời gian lắng cặn xà phịng khoảng 6-8 giờ. Dầu sau đĩ được rửa bằng nước.
Trường hợp xà phịng tạo thành ở dạng nhỏ li ti hay nhũ tương khĩ phân ly thì trước lúc kết thúc quá trình cần cho thêm vào một lượng nhỏ khoảng 2-3% muối NaCl nồng độ 10% để tăng tốc độ lắng của xà phịng. Để yên hỗn hợp dung dịch sẽ tạo thành 3 lớp: trên là dầu trung tính, giữa là xà phịng, dưới là nước muối. Tiến hành tháo bỏ dung dịch muối, dùng máy ly tâm để phân ly xà phịng thu hồi dầu.
4.2.4.2. Rửa dầu sau trung hịa
Để loại hết xà phịng cĩ trong dầu sau trung hịa, cần tiến hành rửa dầu liên tục nhiều lần (3 – 6 lần), lượng nước khoảng 15-20% so với dầu.
Đầu tiên phải rửa bằng dung dịch muối NaCl nồng độ 10%, nhiệt độ khoảng 90-95oC, sau đĩ rửa bằng nước nĩng 95-97oC. Cần thiết phải khuấy đều liên tục, sau đĩ để yên cho cặn lắng xuống. Tiến hành tháo nước, tách lấy xà phịng và thu hồi dầu trung tính. Cĩ thể tập trung các nước rửa lại để thu hồi một lượng dầu cịn sĩt lại, và thu hồi xà phịng.
4.2.4.3. Sấy dầu
Dầu sau khi rửa cĩ thể cịn lại một ít nước, ta cĩ thể loại trừ bằng thiết bị sấy chân
khơng. Dùng biện pháp sấy chân khơng để tránh nhiệt độ cao làm ảnh hưởng chất
lượng dầu.
* Một điều lưu ý trong quá trình trung hịa là cơng đoạn này cĩ thể làm giảm hiệu suất thu hồi dầu tinh luyện. Nguyên nhân :
- Khả năng kiềm xà phịng hĩa cả lượng dầu trung tính nên làm giảm hiệu suất thu hồi dầu tinh luyện
- Nồng độ kiềm cao, lượng dư nhiều, thời gian trung hịa dài; nhiệt độ cao, tốc độ khuấy trộn cũng làm ảnh hưởng đến hiệu suất (giảm hiệu suất).
Ngồi ra, quá trình tinh chế dầu cịn cĩ thể xảy ra sự hao hụt lớn. Nguyên nhân của sự hao hụt trong quá trình tinh chế dầu vẫn chưa được biết rõ ràng. Cĩ giả thiết cho rằng sự mất mát là do sự cĩ mặt của hợp chất hydroxyl -bao gồm các ester, các cấu tử dễ bị oxy hĩa và tính acid cao của các acid béo tự do trong dầu.