quy trình công nghệ sản xuất dầu mè tinh luyện

Những hạt mè nhỏ thường được dùngtoàn bộ trong nấu ăn giúp cho việc làm tăng mùi thơm của thức ăn và chế tạo dầu mè.. − Do kích thước hạt có liên quan đến hàm lượng dầu trong hạt n

TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

- -BÁO CÁO MÔN CNCB DẦU VÀ CHẤT BÉO

MỤC LỤC

PHẦN I NGUYÊN LIỆU 3

I GIỚI THIỆU 3

II CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG 5

1.Chỉ tiêu chất lượng của hạt mè đưa sản xuất 5

2.Chỉ tiêu chất lượng của dầu mè thô 5

PHẦN II THÀNH PHẦN HÓA HỌC5

PHẦN III QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU MÈ TINH LUYỆN

8

I Quy trình 1: Tách dầu bằng phương pháp ép 8

II Quy trình 2: Tách dầu bằng phương pháp trích ly 9

PHẦN IV THUYẾT MINH QUY TRÌNH 10

2.Lọc 37

3.Chưng cất 38

PHẦN V SO SÁNH ƯU NHƯỢC ĐIỂM HAI QUY TRÌNH 39

I Quy trình 1: tách dầu bằng phương pháp ép 39

1.Dầu thực vật cao cấp – Hảo vị 43

2.Dầu thực vật tinh luyện – Cooking oil 43

3.Dầu thực vật tinh luyện - Hương mè 43

4.Dầu mè thơm nguyên chất – Nakydaco 43

5.Dầu thực vật tinh luyện – Vị gia 43

6.Dầu mè thơm – Lạc vị 45

7.Một số sản phẩm dầu mè trên thế giới 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

PHẦN I NGUYÊN LIỆU

I GIỚI THIỆU

− Cây mè là loại cây lá khổ rộng được trồng vào vụ mùa hè, thuộc họ

cây Pedaliaceae, có hoa hình chuông và lá đối nhau

− Hoa xuất hiện khoảng 38 – 45 ngày sau khi trồng, với 2 hoa trên mộtcuống có sau 35 – 40 ngày Một vài loại có khoảng 6 hoa trên một cuống có sau 25– 40 ngày Hạt mè vô định hình Một và nơi trên thế giới, cây sẽ tiếp tục trổ hoa từkhi cắt đi.

− Hầu hết các quả nang sẽ tách ra khi trưởng thành Trên một nangthường chứa khoảng chừng 50 – 80 hạt Với quả nang đầu tiên có độ cao từ 1 – 2.5feet từ mặt đất, phụ thuộc vào độ ẩm, phân bón, nhiệt độ và nhiều yếu tố khác

Hình 2 Hạt mè vàng và hạt mè đen

− Hạt mè chủ yếu được trồng để lấy dầu, những hạt này có những màusắc thay đổi từ trắng kem đến màu đen tuyền Những hạt mè nhỏ thường được dùngtoàn bộ trong nấu ăn giúp cho việc làm tăng mùi thơm của thức ăn và chế tạo dầu

mè Hạt mè đôi khi cũng được dùng làm bánh mì, bao gồm bánh mì nướng kiểuvòng tròn và rắc trên mặt bánh mì Hạt mè, có thể được nướng bên trong bánh quygiòn, thường ở dạng que

− Mè được trồng phổ biến ở các quốc gia vùng nhiệt đới (nhất là ở ẤnĐộ) Có nhiều loại mè: mè đen, mè vàng, mè một vỏ và mè hai vỏ Dầu ép ra từ hạt

có màu vàng nhạt đến vàng (đối với mè vàng), có mùi thơm đặc trưng

II CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG

1. Chỉ tiêu chất lượng của hạt mè đưa sản xuất

− Hạt mè đưa vào sản xuất phải chứa 98% hạt mè vàng

− Cảm quan: không có lẫn sạn, đá, cát, không có sâu mọt, không vón

cục

− Độ ẩm: không quá 6%

− Tạp chất: không quá 2%

− Hàm lượng dầu: tối thiểu 44%

− Acid béo tự do (FFAs): không quá 2% tính theo acid oleic

2. Chỉ tiêu chất lượng của dầu mè thô

− Vật lý:

+ Tỷ khối: 0.91 – 0.92 g/ml

+ Chỉ số khúc xạ ở 300C: 1.4665 – 1.472

− Hóa học:

+ Acid béo tự do (FFAs): không quá 3% tính theo acid oleic

+ Thành phần acid béo no (chủ yếu là acid palmitic): 12 – 15%

+ Thành phần acid béo không no (chủ yếu là oleic và linoleic): 75 – 78%+ Độ ẩm: tối đa 0.5%

+ Chỉ số Iod: 103 – 120 mg I2/g

+ Chỉ số xà phòng: 186 – 196 mg KOH/g

+ Hàm lượng chất không xà phòng hóa: 0.8%

− Cảm quan: có mùi thơm đặc trưng của dầu mè, không có mùi ôi chua

Bảng 1 Thành phần acid béo trong dầu mè

− Dầu mè giàu mangan, đồng và calcium (90mg/1 muỗng súp) và chứavitamine B1 (Thiamine) và vitamine E (chứa chủ yếu là 2 loại: α-tocopherol 50 –373ppm và γ-tocopherol 90 – 390ppm) Chúng chứa đựng một số chất có khả năngchống oxy hoá như lignans – có khả năng chống ung thư

− Dầu mè cũng chứa phytosterols hàm lượng tổng là 900 – 3000ppm.Những phytosterols chủ yếu gồm có: β-sitosterol (>80% tổng phytosterols),campesterol (khoảng 10%) và stigmasterol (<5%)

− Chất dinh dưỡng của hạt mè được hấp thụ tốt nếu chúng được nghiềnhoặc nghiền thành bột trước khi sử dụng

Hình 3 Cấu trúc các lignans trong hạt mè

PHẦN III QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU MÈ TINH LUYỆN

I Quy trình 1: Tách dầu bằng phương pháp ép

II Quy trình 2: Tách dầu bằng phương pháp trích ly

PHẦN IV THUYẾT MINH QUY TRÌNH

I QUY TRÌNH 1

1. Phân loại và tách tạp chất

a Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình nghiền

− Tạp chất thường gặp là thân, vỏ, lá, hạt vỏ, bụi, đá nhỏ và những loạihạt khác lẫn vào

− Do kích thước hạt có liên quan đến hàm lượng dầu trong hạt nên đểkhống chế các chỉ tiêu kỹ thuật trong quá trình được dễ dàng yêu cầu nguyên liệuđưa vào sản xuất phải đồng nhất về kích thước

− Mặt khác, quá trình sản xuất yêu cầu một độ sạch nhất định, các tạpchất sẽ làm giảm năng suất tách dầu, ảnh hưởng bất lợi đến chất lượng dầu, tăng độmài mòn và gây nguy hiểm đến thiết bị

b Biến đổi

− Vật lý: loại tạp chất, trọng lượng khối hạt giảm

− Cảm quan: chất lượng khối hạt đồng đều

c Thiết bị: sàng rung

− Cấu tạo:

+ Bộ phận chủ yếu của máy sàng là 2 lưới sàng kích thước lỗ khác nhauđặt nghiêng 10 – 120, bộ phận tạo rung gắn với động cơ

+ Ngoài ra, máy sàng còn kết hợp thêm nam châm điện để tách kim loại,

và bộ phận hút khí để tách bụi

− Nguyên tắc hoạt động:

+ Khi cho nguyên liệu vào máy sàng, dưới tác động của lực rung,nguyên liệu sẽ trải đều trên bề mặt lưới

+ Lưới trên có kích thước lỗ lớn sẽ giữ lại các tạp chất lớn như lá cây,đất đá cũng như các hạt khác lẫn vào

+ Lưới trên kích thước nhỏ đủ để giữ lại hạt mè và để cho bụi và tạp chấtnhỏ hơn đi qua

+ Mè được thu hồi ở ngăn giữa

− Trong khi chất thải tách ra từ nam châm được bỏ đi, các vật liệu khác

có thể được dùng làm chất đốt, hoặc có thể thêm vào trong thức ăn gia súc

Hình 4 Thiết bị sàng rung

Hình 5 Cấu tạo thiết bị sàng rung

− Thông số kỹ thuật:

2. Sấy

a Mục đích: Chuẩn bị cho các quá trình tiếp theo

Hạt mè có độ ẩm cao làm giảm hiệu suất của quá trình nghiền cũng như gâykhó khăn cho tách dầu

+ Khi nhiệt độ quá 630C sẽ làm tăng đặc biệt màu của bã dầu và dầu,làm biến tính protein, tăng nồng độ nonhydratable phosphatide trong dầu thô

− Hóa lý: có sự chuyển pha của nước trong nguyên liệu sang dạng hơi

− Hóa sinh: (không đáng kể) góp phần vô hoạt enzyme

− Sinh học: ức chế một số vi sinh vật

c Thiết bị: thiết bị sấy tầng sôi

+ Quá trình sấy được thực hiện trong tháp đứng, dùng khí là tác nhângia nhiệt Khi tăng nhiệt độ sấy sẽ làm quá trình sấy diễn ra nhanh hơn nhưngkhông được gần nhiệt độ nguy hiểm cho hạt

Hình 6 Thiết bị sấy tầng sôi

+ Hệ thống gồm thiết bị sấy có kết cấu phức tạp; các bộ lọc thô, lọc tinhkhông khí 1 và 2; bộ lọc khí thải 9; calorifer 4; các quạt 3 và 10; guồng tải 11 đểvận chuyển các hạt dạng bụi từ các phễu của bộ lọc túi 8; cyclone 7 và đầu xoay6.

− Nguyên tắc hoạt động:

+ Không khí nóng thổi vào qua hai mức Ở mức đầu tiên, không khíđược gia nhiệt ở calorifer và được quạt thổi qua bộ phận nhập liệu, lôi cuốn theokhối hạt vào buồng sấy Tại đây, không khí nóng từ mức hai thổi vào sẽ sấykhối hạt Với vận tốc thổi thích hợp, dòng khí này cũng sẽ đưa khối hạt quacyclone thu hồi

+ Hạt thu hồi ở bồn chứa bên dưới cyclone Bụi sẽ theo không khí rangoài theo đường khí thải

− Thông số kĩ thuật:

+ Năng suất, kg/h:

▫ Theo sản phẩm ban đầu: 660

▫ Theo ẩm bốc hơi: 330

+ Độ ẩm của sản phẩm, %:

▫ Ban đầu: 13%

▫ Cuối: 6 – 8%

+ Nhiệt độ cho phép để đun nóng: 55 – 600C

+ Đường kính buồng xoáy: 1500 mm

+ Công suất động cơ: 22 kW

3. Nghiền

a Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình tách dầu

− Dầu chủ yếu tập trung ở nhân phân bố trong các khe vách tế bào ốngmao quản nhỏ, liên kết chặt chẽ với nhau bởi lực liên kết bề mặt

b Biến đổi:

− Vật lý: (chủ yếu) kích thước hạt giảm, hạt mất hẳn hình dạng ban đầu

trở thành dạng bột hoặc dạng vảy, do đó các thông số như độ xốp, độ ẩm… cũngthay đổi theo

− Hoá học: khi nghiền, do ma sát sinh nhiệt độ (không đáng kể) có thể

xảy ra một số phản ứng thủy phân, phản ứng oxy hóa, đồng thời ở nhiệt độ cao cóthể gây biến tính sơ bộ một số protein và một số phản ứng tạo màu, mùi…

− Hoá sinh: khi nghiền, cấu trúc tế bào bị phá vỡ, dầu trong nội bào

được giải phóng, hấp phụ lên bề mặt các hạt bột Do đó nguyên liệu dễ xảy ra cácquá trình oxy hoá, thủy phân do enzyme

− Sinh học: khi các hạt bị phá vỡ cấu trúc, vi sinh vật có nhiều điều kiện

tiếp xúc với cơ chất bên trong gây hư hỏng

− Cảm quan: xuất hiện một số màu, mùi khó chịu

c Thiết bị: thiết bị nghiền trục.

− Cấu tạo: thiết bị gồm 2 cặp trục có vận tốc mỗi trục khác nhau

+ Cặp trục bên trên có rãnh tác dụng đập, mài, băm, cắt hạt, kéo căng+ Cặp trục bên dưới bề mặt nhẵn có tác dụng cán

+ Trên khe trục thường bố trí chốt kim loại để ngăn bột dính bết vào trục

Hình 7 Thiết bị nghiền trục và mô tả nguyên lý nghiền hạt

− Nguyên tắc hoạt động:

+ Hạt dầu được đưa vào trục nạp liệu nhờ tấm hướng dòng, nguyên liệuđược phân phối đều lên khe hai trục do lực ma sát bề mặt và trọng lực bản thânhạt

+ Tại cặp trục trên, hạt sẽ bị cuốn vào, đầu tiên sẽ bị nén, sau đó do vậntốc hai trục khác nhau mà hạt sẽ bị kéo căng, các mô vỏ hạt sơ bộ bị xé rách+ Tiếp theo, ở cặp trục tiếp theo, hạt bị cán, nén và lọt qua khe trục, rơixuống băng tải vận chuyển bên dưới.

− Thông số kỹ thuật:

a Mục đích: chuẩn bị cho quá trình tách dầu

− Quá trình expander sẽ làm đứt hoặc làm yếu các liên kết giữa dầu vàbề mặt các hạt bột nghiền, dầu chuyển sang trạng thái tương đối tự do, tạo chonguyên liệu có được cấu trúc mới, thuận lợi cho quá trình ép dầu dễ dàng hơn, chiphí điện năng ít

− Ép đùn chuẩn bị cho quá trình ép dầu là quá trình ép đùn khô, có bổsung ẩm cho nguyên liệu trước khi vào thiết bị expander, sau khi ra khỏi thiết bị,nguyên liệu có dạng bột

+ Bay hơi một số hợp chất gây mùi

+ Làm biến tính protein hình thành cấu trúc “sạn”, giúp dầu và bã dễtách ra, không cho hòa tan phospholipid

− Hóa lý: Liên kết dầu trở nên lỏng lẻo, dầu linh động hơn và dễ dàng

thoát ra khi ép

− Hóa sinh: vô hoạt các enzyme ảnh hưởng xấu cho chất lượng dầu:

+ Lipase làm tăng hàm lượng FFA

+ Lipoxygenase nguyên nhân tạo peroxide cao và những sản phẩm oxyhóa thứ yếu

+ Phosphalipase xúc tác tạo nonhydratable phospholipids rất cao

+ Myrosinase: nguyên nhân hình thành hợp chất sulful gây khó tiêu hóa

và tạo mùi cho sản phẩm

− Sinh học: tiêu diệt nấm mốc và vi sinh vật

c Thiết bị: sử dụng thiết bị Expander

− Cấu tạo:

+ Thiết bị Expander được cấu tạo của máy bao gồm hệ thống trục visdọc theo chiều dài máy, và hệ thống kênh dẫn đưa dầu thoát ra về bộ phận chứa.+ Hệ thống trục vis bao gồm nhiều phân đoạn có đường kính và bước viskhông đổi nhưng chiều sâu rãnh khác nhau

Hình 8 Thiết bị Expaner và cấu tạo

− Nguyên tắc hoạt động:

+ Nguyên liệu dạng bột sau khi đi qua cửa nhập liệu sẽ được phun sương

bổ sung ẩm Chuyển động của trục vis sẽ đẩy nguyên liệu về cuối máy Trongkhi di chuyển bên trong lòng thiết bị, áp suất lớn sẽ nén nguyên liệu thành khốimật độ cao, tế bào bị phá vỡ cấu trúc

+ Khi mới ra khỏi thiết bị, khối bột dạng ống hoặc dạng viên Do chênhlệch áp suất và nhiệt độ, ẩm bay hơi nhanh, làm phá vỡ cấu trúc hạt bột một lầnnữa, liên kết của dầu với các thành phần khác trở nên lỏng lẻo hơn Tại đầu ra,

ta thu nguyên liệu ở dạng bột

− Thông số kỹ thuật:

+ Tốc độ trục vis: 500rpm

+ Thời gian lưu nguyên liệu trong buồng ép là 30s

− Hóa học: khi ép dầu ở áp lực cao sẽ xảy ra sự nén ép và tăng nhiệt gây

biến tính protein, làm giảm tính tan của protein Áp lực trong máy ép càng cao,nguyên liệu trong máy ép nóng lên làm cho sự biến tính thêm sâu sắc

c Thiết bị: Sử dụng máy ép trục vis

− Cấu tạo:

+ Thiết bị ép trục vis bao gồm một buồng cứng nằm ngang chứa visxoắn ốc bằng thép không rỉ Bước vis tăng dần từ từ đến không thay đổi, để tăng

áp suất lên nguyên liệu khi nó được đưa vào buồng ép

+ Bên dưới buồng ép có đục lổ cho phép dầu thoát ra ngoài thông qua hệthống rãnh dẫn và chảy dồn về máng hứng Để thu hồi dầu về bể chứa, người tacòn bố trí thêm hệ thống turbine chuyển dầu về đường ống dẫn

+ Bánh ép được thải ra ở lối ra buồng ép và áp suất trong buồng đượcđiều chỉnh bằng đường kính của cửa tháo Bộ phận điều chỉnh chiều dày bã épcòn gọi là cửa ra khô

Hình 9 Thiết bị ép dầu

+ Một thiết bị ép trục vis còn được bố trí một số vòng tiết lưu (throttlerings) bên trong buồng ép nhằm góp phần tạo chuyển động rối loạn cho bột ép,tạo nên sự đảo trộn và tăng hiệu suất ép dầu

Hình 10 Cấu tạo bên trong máy ép trục vis

− Nguyên tắc hoạt động:

+ Khi máy làm việc, trục vis quay làm cho bề mặt các gân vis tác độnglên nguyên liệu, đẩy chúng di chuyển theo đường xoắn ốc Trong quá trìnhchuyển động bột luôn được xáo trộn

+ Khi nguyên liệu được đẩy về phía trước, trong lòng ép xảy ra sự nénnguyên liệu và lực nén càng tăng khi lên khi bước vis càng ngắn, đường kính

các đoạn vis càng tăng Do bước vis càng ngắn dần về phía ra khô nên áp lực épcũng được tăng dần

▫ Đoạn vis đầu có bước vis dài, đường kính nhỏ nên ở đây chỉ xảy ra sựdồn nén và cuộn nguyên liệu vào, dầu hầu như chưa thoát ra

▫ Sang các đoạn vis tiếp theo, bước vis ngắn hơn nên áp lực cao hơn, do

đó dầu thoát ra nhiều

▫ Ở đoạn cuối cùng bước vis ngắn nhất, tạo áp lực cao nhất song dầucòn lại ít nên gần như dầu không thoát ra hoặc ngừng chảy

Vì vậy, dầu chủ yếu thoát ra nhiều ở các đoạn vis giữa

+ Phía cuối trục có bố trí bộ phận điều chỉnh cửa ra khô nên nguyên liệukhông di chuyển tự do mà bị nén lại Lực ma sát giữa nguyên liệu, lòng ép vàgân vis xuất hiện Mặt khác, nguyên liệu được giữ lại bởi lực cản của các gờ daogạt, các gờ mút của thanh căn lòng ép Khi qua cửa ra khô, bột bị nén thêm lầnnữa làm cho khối bột sít nhau hơn nên bã ra có hình dạng nhất định

d Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất ép:

− Điều kiện của nguyên liệu (bột ép): độ ẩm, độ xốp…

− Độ phá vỡ của tế bào

− Bề dày của nguyên liệu ép và khả năng chống lại sự biến dạng củanguyên liệu

− Tốc độ tăng áp suất, thời gian ép và áp suất cao nhất được dùng

− Nhiệt độ của nguyên liệu và độ nhớt của dịch lỏng ép

e Thông số công nghệ:

− Tần số quay của trục vis: 4.5 – 6 rpm

− Năng suất: 4000 – 8000 kg/h

− Bánh dầu còn sót 5 – 8% dầu

Cảm quan: dầu có màu sắc trong, sáng hơn, chất lượng dầu tốt hơn.

c Thiết bị: sử dụng máy lọc khung bản

− Cấu tạo:

+ Các khung và bản có cùng kích thước xếp liền nhau trên khung máy + Hình dạng của bản có thể là hình vuông, chữ nhật hoặc tròn Bảnthường đứng, nhưng trong một vài máy lọc thì khung và bản được đặt ngang + Khung rỗng bên trong và bên trên có lổ để cho dịch lọc có thể đi vào.+ Bản được đúc và bên trên bề mặt có bố trí các gờ có tác dụng hướngdòng cũng như tạo khe hở cho dầu sau khi lọc chảy ra

+ Các bản được bọc lớp vải trên bề mặt

+ Các khung, bản ép với nhau nhờ bơm thủy lực hoặc pittong

Hình 11 Thiết bị lọc khung bản và khung bản

− Thông số kỹ thuật:

+ Kích thước bản: rộng có thể từ 6 – 56 inches, dày từ 1/4 – 2 inches.+ Kích thước khung: dày từ 1/4 – 8 inches

− Hoạt động:

+ Dầu sau khi được bơm vào máy, chất rắn được giữ lại trên bề mặt vảicủa bản Dịch lọc qua lớp vải, xuống rãnh trên bề mặt của bản, và ra ngoài.+ Sau khi buồng ép đầy, bã được thổi khí (không khí hoặc khí nitơ) đểtách hết dầu dư đến có thể Sau đó bã được tháo ra ngoài

d Thông số công nghệ:

− Thời gian lọc từ 2 – 8h tùy thuộc vào hiệu suất lọc

− Nhiệt độ lọc 70 – 800C

− Năng suất lọc từ 10000 lb/h (khoảng 4500kg/h)

− Áp suất lọc thay đổi từ 0.3 – 1 MPa

7. Thủy hóa

Dầu thô được bơm từ bể chứa vào thiết bị gia nhiệt, sau đó được đưa quathiết bị khuấy trộn có cánh khuấy Tại đó, dầu sẽ được trộn với nước Nước sẽ hòatan các chất lơ lửng trong dầu, các chất nhũ hóa và các chất hòa tan trong nước

Hình 12 Quá trình thủy hóa và tách gum

a Mục đích: hoàn thiện

− Loại các chất không tan trong dầu như phospholipid và các phức chấtnhư: phosphatidyl choline (PC), phosphatidyl ethanolamine (PE), phosphatidylinositol (PI), phosphatidic acid Những chất này có thể chuyển thành dạng nhũtương trong quá trình tinh luyện, hoặc có thể bị oxy hóa tạo ra màu, mùi không

mong muốn Ngoài ra, khi dầu đã qua thủy hóa sẽ giảm nguy cơ kết lắng trong quátrình bảo quản.

− Mặc khác, ta có thể tận thu lecithin (phosphatidyl choline), là chất xúctác nhũ hóa được ứng dụng nhiều trong thực phẩm và mỹ phẩm